高層建筑結構設計思考

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1高層建筑結構設計中存在的問題

1.1高度超出限值

我國現行規范標準中，對高層建筑進行了明確定義，即層數≥10，高度>27m的建筑為高層建筑。而當建筑的高度超過100m時，則為超高層建筑。在此需要指出的一點是，高層建筑與超高層建筑的結構設計方面存在一定的差別，所以當高層建筑的高度超出限值時，必須按照超高層建筑的設計標準，對結構進行設計。但是，一些超高層建筑結構設計卻按照高層建筑結構設計規范進行設計，以達到降低建筑工程成本的目的，獲取更多的經濟利益。在這種情況下，降低了建筑物的抗震能力和穩定性，尤其在遇到地震等自然災害時，易出現建筑結構破壞，危及建筑安全。

1.2地基基礎設計問題

高層建筑結構的地基基礎設計常見以下問題：天然地基設計不合理，地基斜面坡度過大，影響混凝土振搗質量和地基結構的穩定性；地基基礎設計未根據實際地質情況選擇合適的基礎類型，造成高層建筑物出現不均勻沉降；地基基礎設計沒有考慮到水對地基基礎的影響，未能針對地下水位過高問題制定合理的防水設計方案，降低了地基基礎穩定性和耐久性；建筑物地下室設計中沒有合理設計底板配筋，易導致建筑物不均勻沉降，造成建筑物失穩。

1.3嵌固端設置問題

在嵌固端設計中存在著以下問題：嵌固端沒有選擇合理的位置，在設計時一些設計人員將嵌固端設置在人防地板或地下室；在設計嵌固端上下層剛度時未能設計合理的比例，或計算嵌固端上下層剛度比例時出現人為計算差錯；嵌固端設計對抗震裂縫處理不合理，未能發揮出嵌固端的作用，一旦發生地震等自然災害，則會給高層建筑結構帶來較大安全隱患。

1.4短肢剪力墻設置問題

高層建筑結構設計中存在著增設短肢剪力墻的現象，影響著高層建筑結構的安全性和穩定性。短肢剪力墻的抗震能力有限，在高層建筑物投入使用階段會逐步喪失抗震能力，一旦遇到地震等自然災害，受建筑物整體抗震能力降低的影響，直接會導致建筑物結構斷裂或倒塌，造成嚴重的生命財產損失。

2解決高層建筑結構設計問題的有效對策

2.1優化方案避免超高

在高層建筑物結構設計之前，設計人員要深入到工程現場考察周邊環境，掌握地下水位、基礎土層地質、既有建筑物以及風雪載荷等具體情況，為結構設計提出可靠依據，確保結構設計符合現場實際情況，減少施工階段設計變更問題。在高層建筑結構設計中，要嚴格按照建筑設計標準規范及相關文件進行設計，合理選擇設計方案，并在綜合考慮各方面因素的基礎上對設計方案進行優化，避免出現高層建筑結構設計與實際情況不符的現象，尤其要避免對高層建筑進行超高建設。

2.2合理設計地基基礎

在高層建筑結構的地基基礎設計中，設計人員要全面掌握場地的地質情況，綜合分析地質條件，對地基基礎設計進行優化，保證建筑結構的穩定性和安全性。一般情況下，可采用天然地基獨立基礎+防水板+抗浮錨桿的形式進行地基基礎設計，并合理設計拉梁結構，準確計算基礎配筋量，避免出現建筑失穩現象。在設計有地下室的高層建筑時，要采用褥墊處理方案設計不同持力層，防止因地下室底板出現大面積裂縫而影響地基基礎的安全性。同時，設計人員還要根據地下水位的變化繪制包絡圖，針對地下水位過高的問題制定防水設計方案，確保防水設計方案符合地基基礎結構的特點。

2.3科學設置嵌固端

在設置嵌固端時應滿足以下條件：嵌固端部位的選擇要滿足基礎有效埋深條件，合理在基礎頂面或高于基礎頂面的位置選取。若高于基礎頂面，則要保證嵌固端位置與室內地溝布置和埋深情況相符，控制好嵌固端高出室外地面的高差，不允許高差大于邊梁的梁高；嵌固端的設置要保證其下部有足夠的承載力，防止在上部結構作用下出現柱塑性鉸向下轉移；若高層建筑有地下室，則要將嵌固端設置在地下室的上部結構，并保證地下室頂板厚度大于160mm。此外，地下室梁板結構不可設計為無梁體系，不得留有大孔洞，保證地下室頂板有足夠抗彎剛度。若在高層建筑結構中采用半地下室結構，則不能將嵌固端設置在首層樓面。嵌固端設置在地下室上部結構時，要保證地下室抗側移剛度至少為上部結構第一層的2倍，并且地下室側壁也要有良好的剛度，否則不能將嵌固端設置在地下室上部結構。

2.4短肢剪力墻的設計要點

與普通剪力墻結構相比，短肢剪力墻抗側剛度較小，為彌補這一不足，可在短肢剪力墻設計時采取以下措施：設計人員可在高層建筑結構設計中設計適當數量的長墻，或利用樓梯、電梯設計增強建筑內筒的剛度，減少短肢剪力墻發生變形的可能性；在短肢剪力墻設計時增加抗震構造設計，通過提高配筋率、減少軸壓比等方法避免短肢剪力墻受外力作用出現墻肢開裂問題；在短肢剪力墻設計時要避免出現“一”字形墻肢，合理增加外周邊墻肢的厚度，提高其延性抗震性能，使短肢剪力墻在水平方向和豎向方面都有連接，增強短肢剪力墻的抗彎曲變形能力；短肢剪力墻設計要保證墻肢分布均勻，確保短肢剪力墻的剛度中心接近于建筑物的形心，若短肢剪力墻設計難以達到這一要求，則可采用長肢剪力墻設計調整其剛度中心位置。

3結論

綜上所述，高層建筑結構設計具有一定的復雜性，為確保結構設計質量，必須對其中存在的問題進行分析，并采取有效的方法和措施加以解決處理，只有這樣，才能使設計出來的結構滿足安全性、耐久性的需要，也才能延長高層建筑的使用壽命。

參考文獻

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[3]楊勤.關于高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題的探討[J].建材與裝飾，2018（11）：140-142.

作者:拜艷霞 單位:甘肅省臨夏州建筑管理站