高层建筑结构设计的问题及对策解析

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高层建筑结构设计的问题及对策解析

潘攀

华蓝设计(集团)有限公司

摘要：高层建筑工程设计中结构方面的设计可以说是至关重要的一个方面，如果高层建筑的结构方面出现了较多问题

和缺陷，势必会影响到整个高层建筑的应用价值，因此对高层建

筑结构设计进行有效分析和优化，是十分必要的。本文重点围

绕高层建筑结构设计的工作，首先分析了当前存在的各类问题

和缺陷，然后又具体探讨了相应的解决对策和具体设计要点，希

望能够对设计工作具有一定的参考价值。

关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策

1引言建筑工程中结构的稳定性和可靠性是确保其能够得到较好

应用的重要条件，这也就需要设计工作者对相应建筑工程的结

构进行重点关注，保证其能够为建筑的后续应用创造理想的条

件，这一点对于高层建筑而言更是如此。很多高层建筑结构之

所以不是特别理想，和设计的不合理存在着密切联系，因此，围

绕着高层建筑结构的设计环节进行重点分析是十分必要的。

2高层建筑结构设计存在的问题分析结合现阶段我国高层建筑结构的设计工作来看，虽然说设

计人员的综合素质得到了较为明显的提高，运用的计算理论、相

关设计手段和技术水平也越来越先进，但是其在最终设计成果

的呈现上依然存在着一些问题和缺陷，这些问题和缺陷主要表

现在以下几个方面：(1)高层建筑主体结构的高度不合理。对于高层建筑结构的

有效设计而言，相应的高度设计无疑是比较核心的一个方面，也

是最为基本的一个设计目标所在，如果在高层建筑的结构高度

设计方面出现了问题，不仅仅会影响到高层建筑的应用实效性

和经济性，甚至还有可能会对于高层建筑的自身安全可靠性产

生较大威胁。这种高层建筑结构的高度设计问题主要就是指相

应的设计人员未能较为清晰准确把握好高层建筑的基本设计需

求，并且对于相关的行业标准和规范的理解不清晰，最终也就导

致其设计高度的不合理，难以使整个建筑体系发挥出最佳效果，

甚至违反国家行业标准的条文。例如，对于框架剪力墙高层建

筑，依据国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》，应根据

计算出的框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总倾覆力矩的百

分比，来确定主体结构的最大适用高度是按框架结构确定或是

按框架剪力墙结构确定。(2)高层建筑结构体系方面设计不合理。对于高层建筑结构

方面的有效设计而言，其在结构力学体系方面同样也容易表现

出一些不合理及不适用，这些结构体系方面的问题主要就表现

为相应的结构形式选择不合理，导致其自身的受力形态出现缺

陷，最终也可能会对于高层建筑工程结构的抗震性产生威胁。

基于这种高层建筑结构力学体系方面的设计问题进行分析，其

表现同样也是多方面的，比如对于不同的建筑高度区间及建筑

所在区域的地震烈度等，应根据规范选择适应的结构形式，否

则，设计出的结构可能不经济甚至将存在安全隐患。此外，在具体的高层建筑结构设计过程中，对于荷载动态变化没有进行充

分考虑的话，同样也会导致其整体受力不合理，相关问题同样也

会出现。(3)结构材料方面的使用存在问题。对于高层建筑结构设计

工作来看，其在相应材料的选择方面存在的问题同样也是当前

比较常见的，这种结构材料选择方面带来的问题主要就是指容

易导致其无法发挥出较为理想的承载力效果，不利于高层建筑

的后续长久应用。结合当前这种结构材料方面的选择而言，其

首先表现在基本材料类型的选择上不合理，没有参考高层建筑

对于内部空间以及基本需求的限定，进而也就容易导致其所选

择的结构材料不适合于具体施工建设，给后续运用带来较大麻

烦。此外，相应材料方面的使用缺陷还表现在具体施工材料的

应用数量方面，比如对于钢筋混凝土结构中钢筋材料的配筋率

控制不当，就容易导致其相应的承载力出现问题，带来安全

隐患。(4)高层建筑结构设计图纸呈现方面存在问题。对于高层建

筑结构的设计工作，相应的设计结果主要是呈现为具体的设计

图纸，而这种设计图纸方面存在的问题也就必然会严重影响相

应设计的价值呈现，并且容易给后续施工带来较大的不利影

响。针对这种设计图纸方面表现出来的问题，主要是相应的设

计图纸呈现中所要表达和解释的内容不清晰，无法保证施工人

员进行有效解读。(5)设计过程中忽视了成本方面的控制。对于高层建筑结构

设计工作的落实来看，为了更好促使其能够在相应的施工建设

及后续使用中体现经济性，从成本方面进行管控也是比较重要

的一个方面，而在当前很多设计过程中，设计单位往往仅考虑到

高层建筑结构的合理性以及稳定性指标，对于经济性指标考虑

不足，最终也就必然会影响其设计价值的效果。

3高层建筑结构设计问题的解决对策针对上述高层建筑结构设计过程中表现出来的各个问题和

缺陷来看，为了较好提升其后续优化效果，必须要选择较为有效

地方式进行优化改进，其主要的解决对策有以下几点：(1)合理限制高层建筑结构的高度。对于高层建筑结构设计

方面的落实而言，必须要首先确保相应结构高度较为合理可靠，

尤其是对于以往高层建筑结构设计中无限制的增高问题，更是

需要进行严格控制，充分分析当地场地特点，结合高层建筑施工

构建的基本需求，进而也就能够确定最为合理的高层建筑结构

高度，促使其这一高度能够有效满足于高层建筑应用价值的最

大化，并且不会带来安全性方面的隐患。(2)做好结构体系的选择及计算分析。为了使高层建筑结构

能够表现出较为理想的稳定性和安全性效果，从结构体系的设

计方面进行有效控制也是比较重要的一个方面，这种结构体系

方面的选择及计算分析也就需要围绕着具体结构的特点及其具

体组成进行考虑。在设计完成后，还需要进行详细验算分析，对

于可能存在力学失稳现象的结构区域予以修正。

68建筑规划与设计

(3)下支墩立边模，混凝土浇筑

操作要点：1）混凝土进行浇注时应注意其密实度，位于定位钢板下部的混凝土易发生空洞，因此在混凝土进行浇注时，进料应在定位钢板面之上，同时进行加强振捣；3）完成混凝土的浇捣之后，应当通过标高线对混凝土表面进行找平，确保其平整度；4）定位钢板在混凝土完成初凝后进行拆除，同时磨平混凝土表

面，此外应当避免套筒中落入混凝土。(4)安装隔震橡胶支座

当混凝土达到70%的强度后，再进行隔震橡胶支座的安装，具体安装步骤是：1）将混凝土平台上不平的地方打磨平整；2）将所需的不同型号HRD支座安装到位；3）采用一定的工具使抗震胶垫能够移动到位，同时采用螺栓进行紧固；4）将隔震橡胶支座抬高，缝隙位置垫厚度约2～3mm水泥浆，采用高强度螺栓进行拧紧。5）对隔震橡胶支座的平整以及标高等进行复测，同时作好检查记录工作。(5)上支墩立模

首先对上部的套筒及锚筋进行安装，然后通过扭矩扳手对其进行拧紧；上支墩模板的支立必须严格根据设计尺寸进行；下支墩的底部铺设厚度为1mm的油毛毡，方便今后拆卸HRD支座。(6)上支墩钢筋绑扎

上支墩钢筋完成下料以及弯制成形后，进行钢筋笼的绑扎，作为保护层设置于其底部的水磨石垫块采用塔吊的方式完成安装工作；然后对梁板钢筋进行绑扎，最后是对上层结构的柱钢筋进行绑扎。(7)上支墩浇筑砼

上支墩浇筑混凝土与下支墩相同。3.2.6施工效果(1)是我国建筑水平提高的表现，我国目前已经建设了超过1000座隔震建筑，成为世界上建设隔震建筑最大的国家之一，极

大的降低多震地带发生地震时对人身及财产的伤害和损失。(2)有利于节约资源。通过采用隔震技术，极大的降低了用

于上部结构的钢用量，同时隔震层的上层结构混凝土用量以及钢用量分别降低了20%和50%，不仅是对资源的节约，而且还有效减少了污染物排放，最终达到保护环境的目的。3.3框架的施工3.3.1适用范围

整体装配式框架结构特别适用于柱距单一，单层面积较少的住宅施工以及标准型写字楼施工。3.3.2工艺原理

以每层、每户为标准单元，将结构拆分成不同种类的便于制造与安装构件并绘制零件图纸。梁、板等水平构件采用叠合形式，除外墙楼梯等构建现场浇筑外，其余构件全部采用工厂定制，简化了现场施工，缩短了周期，减少了现场施工人员的数量。4施工效益4.1经济效益

由于此楼建设速度快，能促使资金早日回笼，同时满足客户迫切的需求，在规模化生产后，建设资金可节约20%-30%，同时相比较传统建设方法，可节省工期3-4个月，在质量方面，由于经过前期的设计，主体结构的制作是采用工厂化模式进行的，有效防止了由于施工现场原因而导致的质量上的通病。4.2社会效益

该技术由于具有施工简易、可靠安全的优点，因此能够保证其工程质量，同时明显减小安装所需的时间，相比于传统的施工方法可以在人工上节约30%；常规的周转材料上可以节约约8％；内外装饰所需的工期较短，因此竣工工期能够缩短将近20％；基本上能够防止现场进行湿作业，建筑垃圾能够减小约70％，施工用水节约50％左右，有效降低了噪音的污染，具有明

显的节能环保优势。5结束语隔震支座由于对地震波进行了大量的吸收和减缓，只剩下原来1/4～1/8之间，同时加速度反映也减小了6倍，因此结构受力大大减小，用于隔震层上层结构的混凝土量和钢筋量分别降低了20%、50%，减去隔震橡胶支座和隔震层的钢筋混凝土费用后，综合效益节省在5%～9%之间，就有较大的社会效益。参考文献：[1]陈旻.建筑结构隔震技术研究[J].山西建筑,2009(7).[2]彭彤.对建筑抗震结构设计的探讨[J].科技创新导报,2009

(2).（上接第67页）(3)做好结构材料使用的选择。对于高层建筑结构方面的设

计而言，恰当选择合理的材料类型，并且针对材料的用量进行严

格把关也是比较重要的一个方面，使相应高层建筑结构材料能

够满足于各个方面指标的基本要求。这种材料方面的选择和应

用还需要考虑到相应结构类型的要求，并且在各类材料应用后

能够达到的强度方面进行分析，促使其能够有效合理地发挥自

身性能。(4)规范设计图纸的呈现。在高层建筑结构设计图纸的呈现

中，同样需要引起设计人员的高度重视，为了较好提升其出图的

质量水准，可以借助于一些先进的设计软件进行操作，比如当前

越来越常用到的BIM技术就能够发挥出较为理想的积极作用效

果，对于设计成果的准确性能够形成较强的保障机制。此外，相

应的设计图纸可用价值提升还需要做好详细全面的标注处理，

准确解释设计图纸中可能存在的一些理解不到位问题。(5)做好限额设计。对于高层建筑结构的设计工作落实而

言，为了促使其能够体现出较为理想的经济性效果，避免在后续

施工中出现超预算问题，应用限额设计进行处理是比较有效的

一种方式，这种限额设计的应用需要充分考虑到高层建筑的投

资需求，促使高层建筑的结构能够在资金许可下进行设计，对于

超出限额的方案需要进行有效调整改进。4结束语综上所述，对于高层建筑结构设计工作而言，其对于整个高

层建筑构建的重要性是极为突出的，为了较好提升高层建筑结

构的设计效果，必须要重点从相应问题入手进行分析，了解当前

存在的各个问题及其影响因素，进而也就能够有效提升其设计

水平。

参考文献：[1]岳文萍,周强茂,刘飞飞.高层建筑结构设计的问题及对策

探讨[J].住宅与房地产,2016(3):90～91.[2]赵华琪.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].江西建

材,2015(17):18+24.[3]王号.高层建筑结构设计相关问题及对策分析[J].低碳世

界,2015(1):233～234.[4]吴必正,赵永辉.试论高层建筑结构设计存在的问题及对

策[J].门窗,2014(1):95+98.[5]赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].商品混