鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 新鄭 451100

高層建筑作為時代高速發(fā)展的產(chǎn)物，其需求量不斷增大。為了滿足人們對建筑的外觀及功能性的需求，高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和施工難度也在逐漸增大，如何在滿足建設(shè)需求的同時，設(shè)計出科學(xué)性、合理性以及可行性較高的建筑，成為當(dāng)前設(shè)計師重點關(guān)注的問題。下面就針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的作用及原則進行簡單的分析，并對其中存在的問題及對策進行探討。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的作用

首先，滿足高層建筑架構(gòu)需要，隨著建筑層數(shù)的不斷增高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就需要考慮達到一定高度后建筑的應(yīng)用需求問題，考慮如何進行上層建筑結(jié)構(gòu)的架構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計工作前期是對建筑的需求，如材料、結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用效果等方面對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和研究，但在確保滿足建筑整體結(jié)構(gòu)的合理性和完整性的基礎(chǔ)上，設(shè)計出符合高層建筑特點及功能性需求的結(jié)構(gòu)。

其次，滿足高層建筑的安全性和穩(wěn)定性需求。對于任何建筑來說，其穩(wěn)定性和安全性是判定建筑是否合格的重要指標(biāo)，隨著建筑層高的不斷提升，對安全性和穩(wěn)定性的要求也隨之提高。若建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案具備科學(xué)性、合理性，則建筑的安全性和穩(wěn)定性就有了保障［1］。

最后，滿足建筑的應(yīng)用性能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)從用戶角度出發(fā)，豐富建筑的實用性和功能性，使得用戶能高效運用室內(nèi)空間。合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠影響其結(jié)構(gòu)空間的應(yīng)用性能，因此，在設(shè)計時應(yīng)著重注意。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

2.1 合理的簡圖設(shè)計

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，簡圖設(shè)計尤為重要，對其要求也比較高。簡圖設(shè)計需要精確的數(shù)據(jù)作為支持，若數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，將會導(dǎo)致設(shè)計出現(xiàn)偏差，不合理。因此，在設(shè)計前需要對項目場地進行細致的勘察，確保數(shù)據(jù)的精確性，提高簡圖設(shè)計合理性的同時，也為后續(xù)施工提供了良好的數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。

2.2 合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑施工的重要依據(jù)，其對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性有著十分重要的作用。在設(shè)計前，不僅需要對周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、水文情況等進行勘探分析，還需要對周邊的建筑影響因素進行總結(jié)，然后選擇出最為合理的、可行性較高的設(shè)計方案。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題及解決對策

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計仍存在諸多問題亟待解決，筆者只選定了其中較為重要的三點進行分析，其他不再一一贅述。

3.1 存在的問題

3.1.1 超高問題

高層建筑從本質(zhì)上說，是為了節(jié)約建筑用地，將建筑空間得到最大限度的開發(fā)。我國現(xiàn)行建筑規(guī)范規(guī)定，超過10 層且高度＞27m 的建筑極為高層建筑，＞100m 則為超高層建筑，高層設(shè)計和差高層設(shè)計之間的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有較大的差別，如果高層建筑超過規(guī)范規(guī)定的線稿，就必須要按照超高層建筑標(biāo)準(zhǔn)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在高層建筑設(shè)計中，超高是一種較為常見的現(xiàn)象，主要是由于業(yè)主方過度重視經(jīng)濟利潤，對相關(guān)制度的了解不夠，導(dǎo)致超高問題發(fā)生，甚至有些單位在明知建筑超高，還按照高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范對其進行設(shè)計，以降低建筑成本，獲取更高利潤。這種情況下，超高建筑結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性以承重情況均會發(fā)生變化，超高后不僅影響建筑整體質(zhì)量，同時還導(dǎo)致建筑的抗震性能以及抵御外界環(huán)境影響的能力下降，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來極大的安全隱患［2］。

3.1.2 沉降問題

高層建筑出現(xiàn)沉降，輕則建筑結(jié)構(gòu)整體下沉，重則建筑傾斜倒塌。造成建筑物沉降的主要原因有：第一，地質(zhì)條件引發(fā)的沉降。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，地基設(shè)計不合理，導(dǎo)致基礎(chǔ)斜面坡度較大，影響地基解耦股穩(wěn)定性，或是地基設(shè)計未能充分考慮地質(zhì)和地下水情況，導(dǎo)致建筑出現(xiàn)不均勻沉降；第二，結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，隨著高度的增加，建筑自重不斷增大，建筑物各部位受重不均導(dǎo)致不均勻沉降出現(xiàn)；第三，地下室設(shè)計時，未能合理配置底板筋，導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)承重能力下降，引發(fā)的不均勻沉降。

3.1.3 嵌固端設(shè)置問題

嵌固端的設(shè)置直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)能否與上下層結(jié)構(gòu)形成有機的整體，若設(shè)置不合理則會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的安全性下降，甚至引發(fā)安全事故。嵌固端問題具有以下幾個方面：首先，嵌固端選擇缺乏合理性。高層建筑的嵌固端通常設(shè)置在地下室或人防結(jié)構(gòu)頂板上，本身就存在很大的安全問題。若地下結(jié)構(gòu)的頂板出現(xiàn)問題，將會直接影響上層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。其次，設(shè)計剛度的大小控制不足，這是由于嵌固端上下層的剛度比例不合理，或是設(shè)計剛度計算誤差較大。最后，抗震設(shè)計不合理，導(dǎo)致抗震裂縫處理不當(dāng)，引發(fā)結(jié)構(gòu)安全問題。

3.2 解決對策

3.2.1 優(yōu)化高層建筑設(shè)計方案，避免超高問題出現(xiàn)

在對高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，需要對施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境進行勘察，明確地下水分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況、風(fēng)雪荷載等，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供可靠的數(shù)據(jù)支持，確保建筑結(jié)構(gòu)符合工程要求及現(xiàn)場實際情況。設(shè)計時需要嚴(yán)格按照我國現(xiàn)行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范對高層建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，合理選擇設(shè)計方案，并驗證其科學(xué)性、合理性，在掌握各方數(shù)據(jù)的情況下對設(shè)計方案進行優(yōu)化，避免出現(xiàn)與實際情況不相符的現(xiàn)象，尤其避免超高。因此，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要在建筑高度允許的情況下，精確相關(guān)設(shè)計參數(shù)，為高層建筑施工提供依據(jù)，保證施工質(zhì)量［3］。

3.2.2 合理設(shè)計地基基礎(chǔ)，避免沉降發(fā)生

地基基礎(chǔ)設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要全面掌握施工現(xiàn)場的地質(zhì)、水文及地下水分布情況，通過對地基基礎(chǔ)設(shè)計的優(yōu)化，可以有效提升建筑結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。設(shè)計時通常采用天然地基、防水板與錨桿組合的形式進行，同時準(zhǔn)確計算基礎(chǔ)配筋量，增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免因承載能力較差而導(dǎo)致建筑失穩(wěn)。若高層建筑設(shè)有地下室，可以采用褥墊方式設(shè)置不同持力層，提升地下室結(jié)構(gòu)的承載能力和強度，避免地下室頂板因持力不足而出現(xiàn)裂縫，影響地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。同時，在設(shè)計階段，設(shè)計人員還應(yīng)對地下水水的分布情況進行監(jiān)測，對地基基礎(chǔ)做好防水排水設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。針對地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的地區(qū)，設(shè)計人員應(yīng)充分考慮地質(zhì)構(gòu)成，然后對地基基礎(chǔ)進行加固設(shè)計，增加土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保地基基礎(chǔ)能夠承載整個建筑荷載。

3.2.3 科學(xué)設(shè)置嵌固端

選取嵌固端設(shè)置位置時，需要從有效埋深基礎(chǔ)頂面及頂面兩部分進行選取。嵌固端選取位置高于頂面時，需要保證嵌固端與埋深位置一致，并控制好與室外地面的高度差。嵌固端選取位置的先決條件，就是需要該部位具備較高的強度和承載能力，能有效避免柱塑性鉸下移。高層建筑地下室嵌固端應(yīng)設(shè)置在地下室頂板上，且頂板厚度≮16cm，且保證頂板具有較好的抗彎剛度，頂板設(shè)計不能留有孔洞，保證頂板結(jié)構(gòu)的整體性。

4 結(jié)束語

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系到建筑工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性，因此，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要遵循嚴(yán)謹(jǐn)、認真的態(tài)度，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能存在的問題進行分析，并針對這些問題制定行之有效的預(yù)防措施和解決方案。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計前，設(shè)計人員還需要深入到建設(shè)場地，對其周邊環(huán)境和地質(zhì)情況等進行細致的勘察，為結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，也為后續(xù)工程的施工給予正確的指導(dǎo)和規(guī)范。