余永颶

中核第四研究設(shè)計工程有限公司 河北石家莊 050021

在高層建筑建設(shè)過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是較為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，其會對建筑的質(zhì)量、安全和穩(wěn)定性帶來直接的影響[1]。因此在實際高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要保證結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)良、計算簡圖和分析計算結(jié)果的合理性，并針對實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中的軸向變形、結(jié)構(gòu)形式、荷載及高度等問題加以重視，科學(xué)合理對高層建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，進一步提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平，為建筑行業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)特征

高層建筑最為明顯的特征就是高度較高，這使得建筑結(jié)構(gòu)會受到水平、豎直等方向傳來的荷載，且在抗震等級上也有著較高要求。對于高層建筑來說，中低檔位置受到風(fēng)力和荷載的影響相對較小，但是隨著高度的增加，其受到風(fēng)力和荷載的影響也將逐漸增大，進而產(chǎn)生一定的剪切力，在外界不良因素的影響下，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的位移，降低建筑安全性。所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要綜合考量多方面因素，以加強設(shè)計的合理性、科學(xué)性。

2 當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題分析

2.1 結(jié)構(gòu)體系不合理

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，當(dāng)設(shè)計人員選擇結(jié)構(gòu)體系不合理時，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性必然會下降。如在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系設(shè)計時，設(shè)計人員需要充分的結(jié)合工程結(jié)構(gòu)特點，并根據(jù)建筑所處地區(qū)抗震設(shè)防等級及風(fēng)荷載情況來選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系。如果設(shè)計人員選擇的結(jié)構(gòu)體系不合理，在一定程度上會降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。特別是在選擇鋼盤混凝土結(jié)構(gòu)體系時，一旦選擇的設(shè)計指標欠缺科學(xué)性，必然會降低整體結(jié)構(gòu)的性能和可靠性，易發(fā)生各種質(zhì)量和安全問題[2]。

2.2 消防結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

高層建筑裝修中使用的可燃性材料相對較多，這為火災(zāi)事故的發(fā)生創(chuàng)造了條件。受到高層建筑自身結(jié)構(gòu)特征的限制，消防結(jié)構(gòu)在設(shè)計中存在一定的復(fù)雜性，消防系統(tǒng)的運行存在諸多阻礙；高層建筑中隨著層高的增加，受到的風(fēng)力也就越大，空氣流通速度較快，一旦發(fā)生火災(zāi)，上層建筑的火勢會快速蔓延，威脅人們的生命財產(chǎn)安全；對于高層建筑來說，在火災(zāi)發(fā)生時，電梯等設(shè)施無法正常使用，且建筑內(nèi)部人員數(shù)量眾多，這為人員疏散帶來了困難，再加上很多消防設(shè)施的高度無法滿足高層建筑需求，救援工作的開展受到阻礙，導(dǎo)致傷亡和損失的增大。

2.3 地基與基礎(chǔ)設(shè)計不科學(xué)

在高層建筑地基和基礎(chǔ)設(shè)計時，當(dāng)基礎(chǔ)類型選擇不合理時，建筑物易發(fā)生不均勻沉降，嚴重時還會整體出現(xiàn)傾斜。在地基基礎(chǔ)設(shè)計不合理時，當(dāng)?shù)鼗泵嫫缕露容^大情況下，會對地基混凝土施工時振搗質(zhì)量帶來影響，從而對地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來不利影響。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的解決策略

3.1 抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

高層建筑由于高度較高，對風(fēng)力的振動也較為敏感，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要對建筑的抗風(fēng)性能進行充分考慮。高層建筑的高度會對風(fēng)力產(chǎn)生一定的干擾，阻礙自然風(fēng)的流動，進而改變流動和動能效應(yīng)，對高層建筑產(chǎn)生動力何在。所以在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要先對高層建筑結(jié)構(gòu)的材料予以檢查，確保其抗壓性能符合建筑要求，降低荷載壓力對建筑結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)建筑周圍的氣流發(fā)生變化時，會受到建筑之間的間距、高度、數(shù)量等的影響而產(chǎn)生狹管效應(yīng)，進而降低建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量[3]。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計需要遵循相關(guān)原則

結(jié)構(gòu)設(shè)計有著較強的嚴謹性，對于設(shè)計人員素質(zhì)也有著較高要求，必須具備良好的理論與創(chuàng)新思維。同時，設(shè)計人員也需要秉持如下原則：①設(shè)計人員需要盡可能地對地形地貌、建設(shè)理念、市場要求等信息進行搜集，從而在確保房屋質(zhì)量的前提下，使房屋設(shè)計契合多方需求。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計本質(zhì)是將力學(xué)、美學(xué)等方面進行結(jié)合的過程；②設(shè)計人員還應(yīng)明確不同建筑構(gòu)建對應(yīng)的承重需要和用途，把握好建筑結(jié)構(gòu)、建材等對于建筑質(zhì)量的影響，并及時同相關(guān)建筑人員溝通；③設(shè)計人員同樣需要考慮結(jié)構(gòu)間相應(yīng)的力學(xué)效應(yīng)，不同類型、不同構(gòu)件均有著不同的力學(xué)特點與要求。④結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)秉持“剛?cè)嵴{(diào)和”的理念。通常來說，如果建筑結(jié)構(gòu)相對較軟，則其剛度不夠理想，因此很難承受較大外力，容易出現(xiàn)變形的情況；如果建筑結(jié)構(gòu)太過剛硬，那么其也會欠缺足夠的彈性效果，雖然可以承受更大的外力，但是很容易出現(xiàn)破損的情況。

3.3 高層鋼筋混凝土建筑上部結(jié)構(gòu)的合理選擇

在高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)提高對建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度，嚴格遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，合理確定建筑剪力墻結(jié)構(gòu)布局，同時要對建筑梁柱節(jié)點的具體剪力強度進行準確的計算分析，從而對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案加以優(yōu)化。同時設(shè)計人員要充分考慮高層建筑工程的具體功能和用途，既要保證高層建筑上部結(jié)構(gòu)荷載以及連接的穩(wěn)定性和安全性，又要滿足其功能發(fā)揮的實際需要，從而提高高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性和實用性。

3.4 加強高層建筑整體設(shè)計

首先，高層建筑結(jié)構(gòu)平面和立面形式的選擇非常重要。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中，盡可能保證建筑的三心聚集到一起，才能避免扭轉(zhuǎn)問題的出現(xiàn)。高層建筑的平面應(yīng)該選取簡單對稱的形狀，才能保證震害的產(chǎn)生。其次，控制到建筑結(jié)構(gòu)自振周期，保證其能夠和場地的特征周期之間存在間隔，才能避免共振問題的產(chǎn)生。最后，合理控制水平位移特征出現(xiàn)的偏差現(xiàn)象。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中，工作人員應(yīng)該綜合考慮各方面因素，才低人力物力的浪費。同時通過電氣族庫中的信息，可以幫助工作人員準確的發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)計中存在的問題，有利于建筑電氣設(shè)計信息數(shù)據(jù)準確性的提高，保障建筑電氣施工可以順利進行，增加了電氣建筑施工的質(zhì)量和效率。

4 結(jié)語

總之，城建進程不斷深入推進了建筑業(yè)發(fā)展。房屋建筑需要重視結(jié)構(gòu)設(shè)計對于建筑整體的重要意義。設(shè)計單位應(yīng)明確結(jié)構(gòu)設(shè)計伴有的地基、結(jié)構(gòu)搭配、結(jié)構(gòu)縫設(shè)計等方面的問題，并針對常見問題總結(jié)相關(guān)對策。設(shè)計單位基于實地情況、建筑要求組織結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計在保證質(zhì)量的前提下，契合多方需求，為推進房屋建設(shè)、提升建筑質(zhì)量夯實基礎(chǔ)。