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高层建筑结构设计的问题及对策分析
作者：黄凯
来源：《装饰装修天地》2017年第03期
摘要：当前，高层建筑在我国城市建设中占据重要的比例。随着经济的迅速发展，建筑的类型和功能也发展到了一个新的阶段。在高层建筑新发展形式下，其建筑设计领域逐渐暴露出了一些问题。本文结合笔者多年来的工作经验，就这些问题进行了简单的论述，希望能引起相关工作者的深思。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策 1高层建筑结构设计中存在的主要问题 1.1抗震结构设计问题
抗震结构设计是高层建筑结构设计中的重难点，因为从总体上看，我国人口稠密地区地震的发生频率比较低，造成设计人员对抗震设计实践经验不足。在实际工作中，设计人员往往只是对高层建筑的地震效应进行简单的计算和分析，并不追求科学准确的结果，并将这种模棱两可的计算结果用到抗震结构设计中去，没有充分考虑地震力的实际作用情况，使得大部分高层建筑的抗震设计只是流于形式，当地震发生时，存在一定的安全隐患。作为一项复杂的设计问题，要求在进行抗震结构设计时，必须要将所有地震发生时，对可能会造成主体结构破坏的因素考虑在内，比如建筑的主体结构布置、墙体最大承受剪力或者建材的抗震要求等，对其进行统一规划，努力将地震的破坏作用降到最低。 1.2消防结构设计问题
现阶段，高层建筑结构普遍呈现出密度高、分布密集的发展趋势，在这种情况下，一旦发生火灾危险，不仅会造成经济的大量损失，而且还会严重威胁到居民的生命安全。因此，就必须要提高对建筑结构中消防结构的设计标准。纵观现代的高层结构，不仅结构日趋复杂，而且对功能性的要求也是十分严格，所以在施工过程中不可避免的会用到大量先进的建筑材料和设备。就建筑材料来说，绝大部分耐火时限低，再加上高层建筑的烟囱效应，空气流动迅速，所以一旦发生火灾危险，火势必将会从下至上迅速蔓延，且在短时间内无法得到控制。所以，必须要将结构的耐火及消防设备的设计放在高层建筑结构设计的突出位置。但是在实际工作中，很多建筑设计人员忽视了改项设计的重要性，导致主体结构构件、消防系统、疏散通道以及通风系统设计虽然满足有关规范要求，但与实际作用存在偏差，无形中增加了安全隐患。 1.3抗风结构设计问题
在对高层建筑结构进行设计时，必须也要重视对其抗风舒适度的设计，特别是在沿海地区。它的目的主要表现在两个方面：其一，通过进行主体结构抗风设计，减少层间位移比，最
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大程度上降低对高层建筑整体的晃动效应，提高建筑的舒适度；其次，高层建筑中的玻璃、填充墙体等次要构件都无法避免风力的影响，尤其是当风力较大时，会产生诸如填充墙体开裂，玻璃幕墙破碎等问题。在实际工作中，设计师往往忽略了风荷载对建筑主体结构的影响作用，将过多的注意力放在对外在装饰物的设计方面，当发生偶遇强风作用时，使人产生不适感。 2解决高层建筑结构设计问题的有效对策 2.1优化抗震结构设计
在对建筑抗震结构进行设计的过程中，应该经由专业的抗震结构设计人员针对建筑物的体型特点以及所在震区的地震发生情况，在满足现有抗震设计规范的基础上对建筑物进行严格的抗震概念设计。通过对抗震数据的精确计算和分析，从建筑物的基础结构设计、建筑物结构布置设计以及填充墙、构筑物等次要抗震构件的设计进行综合考虑，全面加强建筑物的抗震能力。比如，在对剪力墙的布置设计中，应该充分考虑剪力墙位置对整体结构的抗震作用，在合理的位置布置剪力墙才能有效发挥抗震的效果；另外对需要减少地震力破坏的位置进行耗能处理设计，比如增加塑性变形节点，充分发挥抗震构件的耗能效应。 2.2优化消防结构设计
想要实现消防结构的优化，就要从三方面对消防结构进行改进。①在选择建筑材料时，尽可能选择的耐火等级高的材料，这样即使发生火灾，也可以对火势的蔓延进行有效控制。②要对建筑的防火分区进行合理设置，根据建筑物的建筑特点和消防特点，在合适的距离内设置防火分区，一旦发生火灾，通过防火分区可是及时控制火势蔓延，降低损失。③优化消防设备的设计，包括智能灭火、防排烟系统、报警系统以及疏散通道，当发生火灾时，消防系统能够及时发出警报，并且及时开启水雾灭火、干冰灭火或者是隔离灭火等智能灭火系统，第一时间控制火势。同时，防排烟系统要能够高效工作，快速排烟，避免烟气扩散和积累对人们造成伤害；另外，火灾发生时，疏散通道的指示灯应该自动亮起，广播系统也应该提示疏散方向，配合指挥人员及时做好疏散工作。 2.3优化抗风结构设计
在优化抗风结构设计的过程中，首先要考虑的是水平作用力对建筑物的影响，尤其是在受到强风作用力干扰时，一定要保证建筑物的结构位移比限值在规范允许范围，并尽量减少位移比，在没有经验数据时要进行风洞试验获得实测数据。抗风设计主要有两种，一种是加强建筑四大角承重构件的刚度，即加大角柱尺寸截面，或在角部位置布置转角剪力墙，以加大结构整体刚度，较少竖向位移。另一种是增加建筑结构设计中耗能结构的设计，比如对部分次梁进行耗能设计，减少风荷载对建筑物的影响，达到优化抗风结构设计的目的。 3总结
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总而言之，在当前国内外经济形势的一片大好的发展背景下，加强高层建筑结构设计的优化管理，有着非同寻常的作用。与此同时，通过对高层建筑结构设计的科学优化，能够促进投资成本在工程项目的质量安全和环保节能等方面进行合理而均衡的分配，从而使高层建筑项目获得更高的增值，并进一步推动我国经济建设以及城市化步伐的加快。负责高层建筑结构设计优化的相关人员，要对这些工作有充足的把握，才会完成好高层建筑结构设计的科学优化等一系列工作，进而保证高层建筑工程项目设计管理的顺利进行。