高层结构设计常见问题及应对策略探讨

2015-04-16尚春林蔡晓燕武刚安占义曹鹏杰李睿奇

建材与装饰 2015年12期

关键词：高层抗震结构设计

尚春林　蔡晓燕　武刚　安占义　曹鹏杰　李睿奇

（陕西省现代建筑设计研究院　陕西省　西安市　710048）

高层结构设计常见问题及应对策略探讨

尚春林蔡晓燕武刚安占义曹鹏杰李睿奇

（陕西省现代建筑设计研究院陕西省西安市710048）

高层建筑在现代城市的建筑中得到了广泛的运用，也发挥了重要的作用，但是在其发展运用的过程中也出现了一些问题。本文简明的介绍了高层结构设计的特点，对高层结构设计中常出现的问题进行了详细的分析，并基于此提出了针对性的解决措施。

高层建筑；结构设计；问题分析；策略探讨

引言

随着城镇化进程的不断加快，城市土地不足的问题日益突出，高层建筑就成了社会发展的一种必然选择。高层建筑提高了土地利用率，也给建筑行业注入了新的活力，但其建筑结构的复杂程度是前所未有的，因此其对建筑结构设计人员也提出了更高的要求。高层建筑对于建筑的抗风性能、抗震性能等要求都非常严格，如果这些问题不能得到有效的解决，其必然会影响到高层建筑的质量，甚至会导致重大质量事故的产生，这对高层建筑乃至整个建筑行业的发展都是相当不利的。

1　高层结构设计的特点简介

所谓的高层建筑就是所有超过一定高度和层数建筑的统称，而这个对于这高度和层数各国都没有相当绝对和严格的标准。在美国一般将24.6m或者是7层以上的建筑视为高层建筑，而日本一般都是将31m或者是8层以上的建筑视为高层建筑，所以世界各国对于高层建筑的定义都是不完全相同的。自从2005年起，我国就将超过10层或者高度超过24m的公共建筑和综合性建筑定义为高层建筑。高层建筑具有提高土地利用率、缩短公共设施和市政管网开发周期、减少城市建筑投资等特点，可以带来显著的经济效益，也具有很多地层建筑无法比拟的优势。但是随着建筑的高度不断增加，其对建筑结构设计和施工的要求也在不断提高，高层建筑在结构设计上存在的问题也日益突出，这些都是在今后的发展过程急需解决的问题。

2　高层建筑结构设计常见问题分析

2.1地基设计问题

地基是建筑的根基，俗话说的好“根基不牢地动山摇”，只有打好了地基建筑施工的后续工作才有意义。与传统的地层建筑相比，高层建筑对于建筑的地基提出了更好的要求，高层建筑地基的承载量是地层建筑地层承载量的几十倍甚至是上百倍，在高层建筑结构设计的过程中如果不对地基设计给予足够的重视，那么地基的质量将无法得到足够的保障，建筑的质量也必定会受到影响。在当前的高层建筑地基设计的过程中，一般都是采用预应力管桩作为高层建筑的地基设计，并且取得了相当不错的效果，这是今后高层建筑地基设计的一个主要发展趋势。

2.2超高问题

高度较高虽然是高层建筑的一个主要特点，但是高层建筑也不是高度越高就越好。在高层建筑结构设计的初始阶段就应该根据实际需求确定一个明确的高度限制，以确保在该高度范围内建筑的类型不会受到高度的影响，并且把可能影响施工成本和施工周期的各种因素控制在最小的一个范围内。

2.3结构计算与分析问题

高层建筑的结构异常复杂，这也增加了建筑结构受力分析和计算的难度。在建筑结构计算与分析阶段，准确、高效的对建筑结构进行受力分析，有利于发现结构审计中存在的问题，并且有利于及时的采取应对措施，这也是决定建筑质量的关键工作。目前建筑结构设计工作中经常会用到SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等专业软件，这些软件减少了结构设计人员的计算量，也提高了设计工作的准确性和工作效率，能够有效避免人工计算出现的各种问题，为高层结构设计做出了巨大的贡献。

2.4抗风性问题

在传统建筑的设计过程中，建筑的抗风性问题基本上可以忽略不计，但是高层建筑不可以。高层建筑的层数多、高度高，其承风面大，并且容易改变风的方向，因而会使搞成结构的柔性部分产生静力形式或者动力形式的震动，这些震动会给建筑的质量产生巨大的影响，因此在高层结构设计的受力分析阶段必须考虑风对其的影响，避免风给建筑的结构带来破坏。由于风是一个看不见摸不着的东西，并且其具有极大的不稳定性，这大大的加大了结构设计的难度。在进行高层建筑结构设计时，一定要查阅相关的资料，了解建筑施工地的气候情况，必要时还要在施工地进行风载实验，以后获得准确的实验参数，这能是建筑的结构设计有更强的目的性，能够针对受风载带来的各种问题，及时采取合理的应对措施。

2.5抗震性问题

如今各种自然灾害频发，地震这些年发生的频率也明显升高了，地震带来的破坏是巨大的，特别是对于高层建筑来说，如果建筑的抗震性能达不到要求，那么一旦发生地震其必定会带来巨大的人员伤亡和财产损失，因此在高层结构设计的过程中一定要对其抗震性能基于足够的重视。抗震结构设计一直是高层结构设计的难点，我国在这方面的起步较晚，还缺乏相关的经验和设计方法，在高层结构设计工作中往往容易忽视这方面的工作。应该来说日本的建筑的抗震性能是最好的，在今后的发展过程中应该积极的学习他们的成功经验和先进技术，以改善我国高层建筑的抗震性能。

2.6消防设计问题

消防设计是高层结构设计中最容易忽视的问题，因为消防系统在建筑的日常工作中并不显眼，但这并不代表着其没有用。高层建筑由于结构复杂、居住人员较大、建筑材料的易燃性高，在发生火灾时人员疏散是一项难度巨大的工作。在高层结构设计时，一定要注重消防系统的设计，要合理设计消防管道的分布，要对建筑结构进行优化，使各种消防逃生通道的分布更加合理。高层建筑消防系统的设计难度较大，其成本也较高，这是很多设计人员和开发商明知消防系统具有重要作用仍然对对其不重视的主要原因。

3　高层结构设计常见问题应对策略探讨

3.1提高设计人员的专业水平

建筑结构设计人员专业水平低下，是很多中小型城市建设过程中遇到的最主要的难度，也是很多问题产生的根本原因。设计人员的专业水平不足，使得其很难兼顾到高层建筑结构设计中存在的各种问题，从而导致高层建筑的结构存在很大的缺陷。提高建筑结构设计人员的专业水平，需要企业长久的投入，需求定期的对建筑设计人员进行培训和考核，及时淘汰专业技术不合格的技术人员。另外企业还应该鼓励设计人员更多的去参与建筑的施工过程，这更有利于他们发现结构设计中存在的各种不足，有利于促进高层建筑结构水平的快速提高。

3.2加强对设计过程的监督管理

加强对设计过程的监督管理，可以及时发现建筑结构设计中存在的各种问题，有利于问题的及时解决。高层建筑结构设计中存在的一部分问题都是由于结构设计人员的疏忽大意造成的，如果没有对设计工作的监督管理那么这些问题很难被发现，其必定会影响到后续的施工过程，对建筑都的质量产生不利的影响。此外，对设计过程监督管理，还能使设计人员更加清楚的意识到自己身上的责任，能够保证各项相关的技术标准都得到严格的执行。

3.3完善相应的设计标准和守则

虽然高层建筑在我国已有一段发展时间，但是目前建筑行业高层建筑结构设计的考核系统还是相当不完善的。结构设计考核体系的不完善主要体现在缺乏相应的技术标注和设计准则，这增加了设计工作的难度，也不利于形成规范性的设计作业，在今后的发展过程中急需对现行的设计标准和守则进行完善。