高层建筑结构设计存在的问题分析

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1、高层建筑结构设计存在的问题分析 高层建筑结构设计存在的问题分析 摘要：随着我国城市化进程的不断加快，我国的建筑行业得到飞速开展，人们对于高层建筑的质量要求也越来越高，由于其结构设计的标准与否直接决定着高层建筑质量的优劣，所以结构设计在建筑工程中显得尤为重要。高层建筑的增多,一方面表达着城市现代化建设进程的加快。但是随着数量的增多，对高层建筑的要求也随之提高。所以当务之急就是尽快地提高行业内高层建筑结构的设计能力，遵循设计原那么，寻求创新与突破。 关键词：高层建筑；结构设计；问题 中图分类号：TU208文献标识码： A 一、高层建筑结构的特点 (一)整体结构更具有柔和性 与底层建筑相比，高层建筑

2、的整体结构更具有柔和性的特点，在地壳运动和具有震动性环境中极易发生变形，导致建筑物的倾斜，倒塌。因此高层建筑的结构延展性应当作为高层建筑结构设计的一个重要设计指标，在构造上采取适当的措施来防止高层建筑塑性变形阶段之后延展能力的丧失，使其具有更强的抗震性和结构稳定性，从而保障住户的生命财产平安。 (二)竖向载重负荷较大 高层建筑的第一个特点就在于竖向利用空间，这也是在现代城市寸土寸金情形下成为城市建设设计宠儿的首要原因。高层建筑的竖向载荷很大，就可能在柱中引起较大的轴向变形，这样一来，一方面对连续梁弯矩会产生较为严重的影响，对于连续梁中间支座处的负弯矩而言，就会导致负弯矩减小，而对于跨中正弯矩和

3、端支座负弯矩值而言，就会导致两者的扩张，不利于高层建筑的稳固性。另一方面，对于构件下料长度的预测，是依据轴向变形的计算值来对下料长度进行逐步调整，一旦对轴向变形计算值不准，会进一步影响构件剪力和侧移，从而会导致建筑的不平安因素增加。因此，鉴于高层建筑竖向载重负荷较大的特点，要充分考虑轴向变形的程度。 (三)水平荷载的重要作用 所谓水平荷载是指，物体受水平方向的作用力，在高层建筑的设计时，一旦高度确定，其竖向荷载根本上为定值，变动幅度不大，而建筑的稳定性是与高层建筑的荷载能力与建筑高的比值度紧密相关的，一般而言，建筑高度与建筑物自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值为正相关，而水平

4、荷载对结构产生的倾覆力矩和由此在竖构件中引起的轴力的数值，是与建筑高度的平方成正比，因此竖向荷载大体定值的情况下，可以通过结构特性不同可以改变的水平荷载就成为设计时重点注意的地方，将水平荷载的风荷载和地震作用数值通过合理的结构设计控制在有利于建筑的最完美的状态。 二、高层建筑结构设计的原那么 (一)选择适宜的计算简图 由于结构计算以计算简图作为根底而进行，计算简图的选择不适宜会造成结构平安事故，因此为了保证结构的平安就必须选择适宜的计算简图，并且还需要配合相应的构造措施。尽管实际的结构节点不能是纯粹的刚接点或者铰接点，然而我们也要分析判断，将误差设计在合理的范围内。 (二)选择适宜的结构方案

5、选择适宜的结构方案即选择可行的结构体系和结构形式。结构体系需要满足传力简捷，受力明确的条件。同一结构单元不能混合使用不一样的结构体系，地震区要尽可能的符合竖向和平面规那么。同时要综合分析工程的材料供给、设计要求、施工条件、地理环境等情况，和其他专业进行充分的协商，然后进行结构的选型，以确定好结构方案。在有必要的情况下需要进行多方案的比拟，建立模型分析比对，选择最合理的结构方案。 (三)选择恰当的根底方案 要根据上部结构的类型、工程地质条件、施工条件、相邻建筑物影响、载荷分布等因素来选择恰当的根底方案。在设计的时候要尽可能的发挥地基潜力，在必要的时候要做好地基变形的验算。并配合详细的地质报告来做

6、根底设计，以及进行现场的查看或者对临近的建筑资料进行参考。 (四)做好计算结果的分析 目前结构设计多为软件计算，且种类比拟多，不同的软件易和不同的计算方法都会导致不同的结果。设计前应全面了解程序的适用条件和范围，熟悉设计标准，让计算机作为辅助设计。设计过程中容易出现错误，如人工输入错误; 软件本身有缺陷; 结构的实际情况和程序的不符等，都会导致计算结果不准确，所以设计师计算完成后，应对电算结果认真分析审核，做出准确的判断。 三、目前在高层建筑结构设计中存在的常见问题分析 由于经济开展原因，我国高层建筑施工相对欧美等兴旺国家起步较晚，但随着改革开放对经济的巨大促进作用，我国高层建筑施工建设进度加

7、快。但由于施工经验和技术的先天缺乏，导致我国目前高层建筑结构设计施工中存在诸多问题，而这些问题的直接表达便是高层建筑效劳寿命和使用质量远不及欧美等兴旺国家。通过大量的研究与分析，我们发现我国目前高层建筑结构设计中存在的问题主要有以下几点： (一)建筑空间布局不当 高层建筑在设计过程中除了考虑建筑的实际使用功能，同时也要照顾到外在的美观和该建筑与周边设施的环境适应性。因此在高层建筑结构设计的实际工作中需要综合考虑建筑高度和建筑高宽比以及建筑与周边设施相对距离。 在某些地区的商品写字楼楼盘建设过程中，常出现各楼盘布局相对集中的现象，彼此间距过小。如某地两栋35层高度楼盘在进行设计时没有充分考虑北侧

8、楼盘采光需要，既没有进行错位布局设计，也没有拉开建筑距离，实际上造成了北侧大楼底层常年采光不畅，严重影响了建筑的使用功能。 (二)高层建筑嵌固端的设置不当 一般来说，高层建筑地面以下都附建有地下室，用作地下停车场或者地下商场。在进行地下工程设计时，设计人员常无视了对建筑物的嵌固端位置设计，这常会影响到嵌固端的楼板设计、嵌固端的上下层刚度比例限制、嵌固端的上下层抗震等级的一致性、建筑整体建构设计与嵌固端位置协调等，并由此引发一系列问题，既不利于工程施工的正常进行，也给建筑使用平安埋下一定的隐患。 (三)建筑材料的选用不当 我国多地属于地震多发地带，根据国外的设计施工经验，一般地震多发地的高层建筑

9、主体结构采用钢结构为主，多种类复合材料为辅的建筑结构。但在我国高层建筑设计中，大多采用钢筋混凝土或者沙石混合结构。一是由于钢结构设计技术过于复杂，国内尚不能完全掌握钢结构高层建筑的设计施工技术，二是由于钢筋混凝土结构已经得到了丰富的研究和实践，更容易控制设计与施工质量。但从实际效果来看，采用钢筋混凝土结构的高层建筑很容易在施工和使用过程中发生钢筋混凝土结构弯曲变形侧移幅度较大的现象，由此不利于建筑的长期正常健康使用。 (四)建筑平安性设计缺乏 高层建筑不同于一般建筑，人口相对密集，而且不利于紧急状态下的人员快速疏散，因此需要特别注意对建筑平安性的设计，主要包括消防灭火、应急逃生通道、抗震、抗风

10、、防雷电设计等。对于高层建筑来讲，其受力载荷较大，在剧烈的地质运动及自然条件冲击下极容易发生建筑受力稳定性遭到影响或者破坏、部件结构稳定性下降等现象。高层建筑中的防灭火是高层建筑日常平安管理中的重点，如果结构设计中没有完善的消防灭火设施系统以及应急逃生通道，该高层建筑在事实上存在着严重的平安漏洞，一旦发生火灾事故，后果不堪设想。在我国很多高层建筑结构设计中对消防灭火、应急逃生通道、防风、防震、防雷电设计均有缺乏，不利于建筑的日常正常使用和管理。 四、高层建筑结构设计问题的解决措施 建筑结构的合理性和科学性直接决定着建筑的整体质量，影响着人们的生命和财产平安，所以在建筑结构设计中为防止以上问题的

11、出现，应注意以下几个方面的问题。 (一)增强高层建筑结构的刚度，尽量减少位移 位移对高层建筑结构的影响非常大，适宜的结构体系、平面的体型、立面的改变等方面是探讨减少位移不可缺少的内容，只有综合考虑了上面的方面，才能有效控制位移。另外，在高层建筑的结构进行布置时，要适度地加强高层建筑楼盖的刚度，将各个构建连接好。在高层建筑结构相对薄弱的位置和应力较复杂的位置，要加强重视，不可忽略。对于高层建筑结构体系中的抵御复力矩的宽度、结构宽度，要进行适当有效地加大，减少高层建筑的侧向位移。如今高层建筑结构设计中使用的材料范围越来越广，采用的结构形式也越来越新颖，这也就随之对高层建筑结构设计的影响越来越大。然

12、而随着混凝土材料性能的日趋完善，其在高层建筑结构中的使用也越加广泛。 (二)优化高层建筑的消防结构设计 随着建筑业的开展，高层建筑在城市中的应用越发普遍。除去自然灾害引发的地震以外，还要充分考虑人为因素引起的灾害，比方火灾。高层建筑结构越复杂越高，那么一旦引起了火灾，使用者的人身平安和财产平安就会受到极大的威胁。因此，在高层建筑结构的设计中注意防火是很关键的。首先，防火间距要合理，设计人员在进行设计时，要按照相关规定进行操作，精确地测出建筑物之间的实际距离。然后，对于设计要因地制宜，防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有平安疏散通道的设计也很重要。一般而言，平安疏散通道应该进行垂直结构

13、设计，而且尽量多设计几条，利于慌乱人群的疏散。平安疏散通道中一定要设计防烟区，防止烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计，可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外，防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。 (三)优化高层建筑的抗震性能 高层建筑结构的设计要保证各个地方的刚度对称且均匀，其平面形状也要尽量的标准和尽量的简单。如果能够保证以上要求到达标准，那么在计算地震应力时就会容易的多，处理起来也会容易很多。比方地震应力扭转和集中地方的处理等等。由此可见，在设计高层建筑的结构时，要尽量可能地将建筑刚度的中心点和地震力作用中心点设计到一起，正常情况下，偏心距e 要比与外力作用线

14、垂直的建筑物边长的5%小。高层建筑物体积庞大，吨位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出现地震或者其他使之震动的因素，造成的损失将是巨大的。为了防止灾难的发生，必须要优化好高层建筑的抗震性能。 (四)优化高层建筑自身的缺陷 高层建筑自身所带有的缺陷也是很多的，比方高层建筑的温度收缩问题、沉降问题等，除此之外，高层建筑因为其体型很庞大宏伟，内外部结构千变万化，十分复杂，所以极其容易对建筑物本身造成不利的影响。如果工作人员想要加强高层建筑物的平安工作，就不能忽略以上其自身的弱点，并且还要根据不同的问题进行不同的设计，妥善处理。现今，建筑行业的结构分析技术和其计算方法得到了更好的提高，在高层建筑的平面

15、设计方面也出现了设计不标准、不对称以及曲线形设计等现象，在高层建筑实际中也应用到了耗能减震技术。 五、结束语 总之，在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况，应作出合理的结构方案选择。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。 参考文献： 【1】赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究J.商品混凝土,2021,09:132-133. 【2】杨涛,宋志.高层建筑结构设计中存在的问题及改良策略J.中华建设,2021,02:112-113. 【3】杨毅.浅谈高层建筑结构设计的问题与思考J.四川建筑,2021,06:166-167.