高层建筑结构设计阶段存在的问题和措施分析

陈茹 冒圣明

摘要：近年来，城市人口的数量正在不断增加，城市建筑用地紧缺问题日益突出，因此高层建筑结构已经在当前城市建设中得到了非常广泛的应用。本文主要分析高层建筑结构设计阶段存在的问题，并结合高层建筑结构的内在特征寻找行之有效的解决策略，从而进一步促进高层建筑结构设计的不断优化。

关键词：高层建筑;结构设计;问题;解决措施

高层建筑能够有效缓解当前社会城市建筑用地紧缺的问题，从而为人们提供更多的生活和娱乐场所。但是在开展高层建筑结构设计的工作实践中，仍然有一些现实存在的问题，影响了高层建筑结构的安全性、稳定性、经济性和实用性。因此相关部门必须对当前高层建筑结构设计阶段存在的问题以及具体的优化措施有一个清晰全面的认识，从而为高层建筑各项性能的有效提升奠定坚实的基础。

一、建筑不规则问题以及优化措施

为了切实优化高层建筑的安全性、合理性、经济型以及使用性，高层建筑应尽可能满足简单规则、门窗上下冲齐以及竖向受力构件上下连续布置等基本要求。但是在当前建筑行业的发展过程中，高层建筑正在呈现出多样化和个性化的发展趋势，其建筑平面的复杂程度正在不断加大。与此同时，为了切实满足效防要求以及建筑使用要求，工作人员在开展高层建筑设计工作的具体实践中，其建筑平面会出现不同程度的凹凸或者不规则现象。当该建筑遭受地震灾害的侵袭时，凹口位置以及其他薄弱部位的应力就会相对集中，因此更容易出现开裂以及倒塌现象。针对这种情况，设计人员在高层建筑设计的过程中，应尽可能避免凹凸和不规则的设计。如果必须出现凹凸和不规则设计时，应切实优化楼板双层双向的配筋，并加大楼板双层双向配筋的整体面积，同时增加适宜范围内的楼板厚度，在凹口的位置设置有效的配筋拉梁，从而进一步提高高层建筑的抗震性能[1]。除此之外，当前高层建筑的外立面造型也更加丰富多样。在这种情况下，高层建筑结构中可能会存在叠合错洞墙的不良现象。对于叠合错洞墙而言，它的应力计算、应力分布以及整体构造均具有较大的复杂性，并且其传力途径也较为混乱，这在很大程度上影响了高层建筑结构设计计算结构的准确性和可靠性。针对这种现象，设计人员应根据高层建筑结构的内在特点和使用需求，将叠合错洞墙转换为大洞口剪力墙，切实提高洞口的规则程度，并利用加气混凝土砌块对门窗洞口的多余部分进行有效填充，从而进一步明确墙肢和连梁的传力路径，同时设计人员还可以通过弹性平面有限元的手段开展设计工作和校核工作，从而进一步优化高层建筑结构设计的经济性和安全性。

二、基础设计不合理问题以及优化措施

在正常情况下，高层建筑会采用具有良好整体性的基础形式，该基础形式主要包括桩基础、筏板基础以及处理地基家筏板基础。科学合理的基础设计，不仅能够切实提高上部结构的安全系数，同时还能进一步优化上部结构的传力途径。工作人员在开展高层建筑结构基础设计的具体实践中，要对地基的整体情况进行全面勘察，并综合考虑经济性和可行性等各种因素的影响。在当前社会的发展过程中，建筑用地较为紧缺，因此在开发高层建筑的具体实践中，一些抗震性能一般或者不利于抗震的土地仍然被用于高层建筑开发建设，软土、液化土、湿陷性黄土、地下水位较高以及塌陷区等不良地基的应用比例不断加大，这在很大程度上影响了高层建筑结构的安全性和稳定性，对高层建筑结构的后续施工以及正常使用均有非常不利的影响[2]。因此工作人员在开展高层建筑结构基础设计的过程中，要对地质勘察报告进行全面分析，并结合自身的施工经验以及当地的原材料供应，切实优化基础设计的科学性、合理性、安全性以及经济性，有效避免基础设计不合理造成的各种不良现象。与此同时，工作人员在设计过程中也要切实考虑高层建筑的抗震性能，并根据液化土层的实际情况采取行之有效的措施。

三、上部结构模型不合理问题以及优化措施

在开展高层建筑结构设计的工作实践中，上部结构模型扮演着非常重要的角色，该模型的准确性直接影响着高层建筑结构设计结构的准确性。高层建筑具有一定的系统性和复杂性，如果设计人员对高层建筑的工艺流程缺乏全面的了解，或者设计人员在工作过程中出现一些人为失误，那么就会导致上部结构模型的科学性和合理性，这在很大程度上影响了高层建筑的安全性和稳定性。与此同时，在高层建筑结构设计软件操作的过程中，如果设计人员对模型参数缺乏清晰的认识，那么其模型参数可能就会出现输入错误的不良现象。在科学技术快速发展的现代社会，设计人员在开展同一高层建筑结构设计的过程中，可能会使用到多个软件系统，这些软件系统的参数规定可能会存在差异，这对设计人员的专业水平和综合素养提出了更高层次的要求。比如YJK和PKPM两种软件在嵌固端参数填写上就存在着较大的差异，当嵌固端都在基础顶面上，YJK嵌固端躲在层号填写为0，PKPM嵌固端所在层号填写为1，其嵌固部位的选择存在着不合理现象[3]。在这种情况下，设计人员要将地下室的顶板设置为结构嵌固端，并且其约束边缘的构件也没有必要延伸到基础顶面上。在此过程中，设计人员要根据高层建筑上部结构模型的实际情况，准确判断地下室顶板是否可以被设置为结构嵌固端。

四、安全隐患问题以及优化措施

高层建筑往往会带有地下车库，但是由于各种因素的影响，近年来高层建筑地下车库垮塌事故频繁发生，这对人民群众的生命财产安全造成了巨大的威胁。在开展高层建筑结构施工的具体实践中，部分使用人员却大良好的安全意识，将大量的建筑砂土堆积在地下室顶板上，加之部分地区在开展高层建筑施工的过程中会遭遇雨季，导致地下室顶板的实际荷载远远超过设计荷载，这在一定程度上增加了高层建筑施工的安全隐患。因此设计人员在开展高层建筑结构设计的工作实践中，一定要对地下室顶板的堆载荷载进行明确规定，将严禁超载进行特别注明，充分考虑绿化消防车施工荷载并设置一定的赋予空间，在施工图纸上将绿化消防查进行明确标注，同时在技术交底的过程中对这些安全隐患进行再次强调[4]。除此之外，部分甲方单位为了降低高层建筑的施工成本，将地下室的层高进行压缩，因此该高层建筑地下室的上部并没有主楼部分，目前这种无梁楼盖的结构形式深受甲方单位的喜欢和青睐。但是对于这种高层建筑结构而言，它的冗余度相对较低，大量的堆土对导致较大的面外变形，并且该高层建筑结构的抗震性能相对较差，当嵌固端位于地下顶板的位置时，水平方向的地震波会在很大和层度上增加面外变形，从而使其遭受非常严重的破坏，进而造成地下车库垮塌的不良现象。针对这种情况，工作人员在开展高层建筑结构设计的具体实践中，要在主楼的适宜范围内应用梁板式结构。当采用无梁楼盖的结构设计时，设计人员应全面落实各项验算工作，并根据实际情况做好强化措施。当高层建筑施工现场地下水位相对较高时，设计人员需要根据实际情况进行必要的抗浮设计，并合理抗拔桩、抗浮锚杆以及加大配重等方式。与此同时，设计人员要对停止降水的时间进行明确标注。比如设计人员在进行抗浮计算的过程中，要切实考虑地下室顶板覆土的影响，并在设计中明确标砖必须在地下室顶板覆土施工后应立即停止降水操作，同时设计人员还要在交底过程中对其进行再次强调，从而有效减少施工人员工作疏忽造成的安全隐患[5]。

五、平面系统图内容不全面问题以及优化措施

在开展高层建筑结构设计的具体实践中，平面系统内容不全面主要表现在以下几个方面：其一，部分立管未能有效设置编号，而是用建筑轴线号来代替编号。其二，部分供暖平台图未能标注水平干管的管径以及定位尺寸。其三，部分通风空调平面图未能标准设备编号和定位尺寸。其四，部分公共建筑设计未能完成厨房通风以及供暖工作。针对这种情况，设计人员必须结合高层建筑结构的使用需求，切实提高自身的专业水平和职业素养，不断完善平面系统图的相关内容，从而进一步优化高层建筑结构的整体设计，为后续施工的高效开展提供良好的先决条件。

结语：

目前，高层建筑结构设计阶段存在的问题主要包括建筑不规则问题、基础设计不合理问题、上部结构模型不合理问题、安全隐患问题以及平面系统图内容不全面问题等多个方面，這些问题在很大程度上影响了高层建筑结构的安全性和稳定性，并且还可能会降低高层建筑结构的经济效益和社会效益。因此设计人员在开展高层建筑结构设计的过程中，一定要对这些问题进行深入分析，并根据分析结果寻找行之有效的解决措施，从而将高层建筑结构的隐患问题扼杀在萌芽状态。

参考文献：

[1]朱粟郁.高层建筑结构设计存在的问题及优化措施分析[J].工程建设与设计，2020（22）：22-23.

[2]岳钰杰.高层建筑结构设计阶段存在的问题分析及对策[J].居舍，2020（23）：121-122.

[3]朱昀.高层建筑结构设计中不规则问题与抗震措施分析[J].住宅与房地产，2020（05）：70.

[4]朱兴福.高层建筑结构设计优化措施分析[J].门窗，2019（11）：112.

[5]熊航.当前高层建筑结构设计中的问题及其优化措施分析[J].四川水泥，2017（10）：93.