民用高层建筑结构设计常见问题及解决措施应用研究

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　　【摘  要】近些年来我国社会和城市化发展进程逐渐加快，城市中高层建筑的建设取得了很大的发展，高层建筑的数量和质量逐渐提高，对于建筑结构的设计方面，人们的要求越来越高，而且随着社会的发展进步，高层建筑也会是未来建筑行业的趋势。而对于影响建筑质量的众多因素来说，高层建筑的结构设计是其中的重要方面。因此，本文结合笔者项目经验，针对高层建筑的结构设计进行解析，论述了结构设计中的常见问题及解决措施，希望能够对我国高层建筑的结构设计有所帮助。
　　【关键词】民用高层建筑;结构设计;常见问题;解决措施
　　引言
　　随着我国社会的不断发展，城市化的进程也越来越快，高层建筑行业发展速度越来越快，建筑的规模和设计改变非常大。同时，高层建筑的功能和结构也变得很复杂，要使建筑结构的质量符合要求，需要不断提高建筑设计的要求。
　　1 高层建筑结构设计中应该遵循的原则
　　1.1 确保结构方案的优良
　　在对高层建筑进行结构设计时，要确保建筑设计的可行性和经济性，确保设计方案合理，结构体系和结构形式务实可行。在同一结构设计单元中，尽量不出现多种类型的結构设计体系，确保结构体系受力的明确性，并且要针对各种可能的影响因素进行分析，并且要就重要的方面和专业的设计人员展开沟通，确保能够设计出合理的高层建筑的结构设计方案。
　　1.2 确保计算简图的合理性
　　对于高层建筑结构来说，计算简图具有重要作用，能够直接影响着高层建筑结构的计算公式以及结构的构造方式等等。因此一旦选择了不恰当的计算简图，会极大的影响高层建筑的结构安全性，因此为了确保高层建筑安全投入使用就要确保计算简图的合理准确。当然在对计算简图进行选择的时候，难免会存在一定的误差，为了确保高层建筑的施工质量，就要确保误差在可接受的规定范围之内。
　　1.3 确保合理分析计算结果
　　高层建筑在设计期间，主要使用计算机进行设计。当前，建筑领域的设计软件非常多，不同的设计软件用于同样建筑也会存在不同，所以，在设计人员在对建筑设计软件选择时，要注意仔细研究每一个软件适用的范围和使用的条件，确保计算机辅助软件的合理，避免因为软件自身存在的问题而对工程建筑的设计带来影响。除此之外，在应用计算机进行设计的时候要尽量避免在过程中出现人为操作的现象，在对数据进行输入之外要仔细审查后续的数据，确保能够得出更加准确的计算结果。
　　2 高层建筑结构设计的特点
　　2.1 要重视轴向变形的问题
　　高层建筑在施工期间，因为建筑物具有很大的竖向负荷，因此会导致出现不同的变形，还会对建筑弯矩以及连续墙结构造成影响。一般情况下，建筑轴向变形产生的影响主要为：首先，会导致连续梁支座负弯矩数值降低，其次，建筑正弯矩值也会提高，同时，构件剪力和侧移等都会出现很大改变，要求观察建筑的竖向变形，做好构件对比，随后计算轴向变形结果，还要预测好构件下料长度，然后合理分配下料长度。
　　2.2 结构的延性是设计的重要指标
　　高层建筑和底层建筑不同，柔性较大，在地震等破坏力的作用下，要确保高层建筑最小程度的变形时设计时需要考虑的重点内容。要保证建筑在强力冲击影响下，还可以保持良好变形不会出现坍塌，在进行建筑设计的过程中，要选择合理方法，增加高层建筑抗冲击性，防止受到外界力的影响。
　　2.3 水平荷载对于设计结构的影响
　　大多数高层建筑物的竖向荷载基本是固定的，而对于水平方向的荷载来说，会受到来自于风力或者地震等作用的影响二产生大范围的浮动，因此高层建筑在竖直方向上的轴力值与自身的重量及建筑高层的一次方是成正比的，而在水平方向上，荷载引发额倾覆力矩、轴力则与建筑物的高度二次方呈现正比关系。
　　3 高层建筑结构设计中常见的问题以及解决的方法
　　3.1 结构设计问题及解决对策
　　3.1.1 结构超高问题与对策
　　对高层建筑进行建造施工的过程中，随着建设高度的增加，随之而来的对于建筑结构带来的影响也会逐渐增加，甚至会出现较大范围的变化，在建筑材料的特性方面、力学模型的选择上以及安全指标等等多个方面都会产生较大的改变，因此设计高层建筑结构的时候，设计时要对各种影响因素进行谨慎的设计和考虑。
　　3.1.2 嵌固端问题及对策
　　一般情况下高层建筑设计中都会设计地下室以及人防建筑，而且通常会将地下室顶板和人防建筑的顶板设置为嵌固端。在此过程中，设计时对于嵌固端的设计通常存在缺陷，从而会出现各种各样的问题。比如嵌固端位置以及结构抗震缝是否协调、嵌固端上下层级的抗震性能以及刚度问题等，这些问题在进行高层建筑的结构设计的时候都要充分考虑到，任何一个方面都不能忽视，否则会带来很大的安全隐患。
　　3.1.3 结构的规则性问题及对策
　　和以往的建筑设计规范相比较，高层建筑设计规范有了更多的限制条件而且新的规范也已经做出了明确规定，就是在建筑设计中要严格杜绝不规范的设计方案的使用，建筑结构设计师要遵守相关规定，避免影响到建筑工程的顺利进行。
　　3.2 结构计算和分析过程中出现的问题及解决对策
　　3.2.1 振型数量是否足够
　　在新实行的建筑物设计规范中，引入了振型参数和系数的理念，而且对这些数值的限定值进行了规定。一般情况下，结构的层数会影响到振型的数量，在分析计算建筑结构时，要准确判断计算结构的参数，然后再对振型的数值进行判断选取。
　　3.2.2 选择合适的计算软件
　　目前常用的计算软件众多，不同的计算软件具有不同的模型，对计算结果也会产生较大的影响。如果选择的计算软件不适合，不仅仅会浪费时间、事倍功半，还可能会带来较大的安全隐患。因此在利用软件进行结构设计的时候，设计工程师要深入了解每个设计软件的适用范围以及适合的建筑结构类型，以便于做出最佳的选择。 　　3.3 连梁超筋问题及对策
　　在剪力墙建造过程中很容易出现连梁超筋的现象。并且越是大墙肢的连梁越容易出现超筋现象。这种现象的原因主要是由于墙肢界面高度不同。在平面结构中，如果墙段较长，可能出现连梁超筋的部位就是在中部位置左右，而在剪力墙的结构中，最容易出现连梁超筋的部位在楼层高度的1/3处。
　　3.4 轴压比的问题及对策
　　高层建筑设计过程中，在采用钢筋混凝土的建筑结构时，控制轴压比主要手段就是增加柱子的截面的方式，从而能够避免混凝土被压碎，在施工的过程中，如果柱子变形能力不高，说明结构延性不高，那么对于地震等灾害的抗灾能力就会较差，很容易遭到破坏。在设计的过程中要保证强柱弱梁，确保柱子的良好的延性，也可以适当放松对于轴压比的限值。
　　4 结论与建议
　　近年来，我国高层建筑行业取得了较大的进步和发展，因此人们对于高层建筑结构设计的要求也随之提高，高层建筑结构设计在施工过程中占据重要位置。高层建筑设计质量的高低会直接影响到高层建筑的施工进程，因此针对高层建筑的设计质量要不断提高要求，确保建筑行业能够持续稳定的发展。本文分析了高层建筑建筑结构设计的原则以及设计的特点，并且分析了在高层建筑结构设计的过程中可能会出现的问题及解决方法，希望能够对促进高层建筑行业的发展提供一定的幫助，更好的促进我国建筑行业的发展，获得更好的社会效益。
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　　（作者单位：上海工程勘察设计有限公司）
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