民用高層建筑結構設計常見問題及解決措施應用研究
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【摘 要】近些年來我國社會和城市化發展進程逐漸加快，城市中高層建筑的建設取得了很大的發展，高層建筑的數量和質量逐漸提高，對于建筑結構的設計方面，人們的要求越來越高，而且隨著社會的發展進步，高層建筑也會是未來建筑行業的趨勢。而對于影響建筑質量的眾多因素來說，高層建筑的結構設計是其中的重要方面。因此，本文結合筆者項目經驗，針對高層建筑的結構設計進行解析，論述了結構設計中的常見問題及解決措施，希望能夠對我國高層建筑的結構設計有所幫助。
【關鍵詞】民用高層建筑;結構設計;常見問題;解決措施
引言
隨著我國社會的不斷發展，城市化的進程也越來越快，高層建筑行業發展速度越來越快，建筑的規模和設計改變非常大。同時，高層建筑的功能和結構也變得很復雜，要使建筑結構的質量符合要求，需要不斷提高建筑設計的要求。
1 高層建筑結構設計中應該遵循的原則
1.1 確保結構方案的優良
在對高層建筑進行結構設計時，要確保建筑設計的可行性和經濟性，確保設計方案合理，結構體系和結構形式務實可行。在同一結構設計單元中，盡量不出現多種類型的結構設計體系，確保結構體系受力的明確性，并且要針對各種可能的影響因素進行分析，并且要就重要的方面和專業的設計人員展開溝通，確保能夠設計出合理的高層建筑的結構設計方案。
1.2 確保計算簡圖的合理性
對于高層建筑結構來說，計算簡圖具有重要作用，能夠直接影響著高層建筑結構的計算公式以及結構的構造方式等等。因此一旦選擇了不恰當的計算簡圖，會極大的影響高層建筑的結構安全性，因此為了確保高層建筑安全投入使用就要確保計算簡圖的合理準確。當然在對計算簡圖進行選擇的時候，難免會存在一定的誤差，為了確保高層建筑的施工質量，就要確保誤差在可接受的規定范圍之內。
1.3 確保合理分析計算結果
高層建筑在設計期間，主要使用計算機進行設計。當前，建筑領域的設計軟件非常多，不同的設計軟件用于同樣建筑也會存在不同，所以，在設計人員在對建筑設計軟件選擇時，要注意仔細研究每一個軟件適用的范圍和使用的條件，確保計算機輔助軟件的合理，避免因為軟件自身存在的問題而對工程建筑的設計帶來影響。除此之外，在應用計算機進行設計的時候要盡量避免在過程中出現人為操作的現象，在對數據進行輸入之外要仔細審查后續的數據，確保能夠得出更加準確的計算結果。
2 高層建筑結構設計的特點
2.1 要重視軸向變形的問題
高層建筑在施工期間，因為建筑物具有很大的豎向負荷，因此會導致出現不同的變形，還會對建筑彎矩以及連續墻結構造成影響。一般情況下，建筑軸向變形產生的影響主要為：首先，會導致連續梁支座負彎矩數值降低，其次，建筑正彎矩值也會提高，同時，構件剪力和側移等都會出現很大改變，要求觀察建筑的豎向變形，做好構件對比，隨后計算軸向變形結果，還要預測好構件下料長度，然后合理分配下料長度。
2.2 結構的延性是設計的重要指標
高層建筑和底層建筑不同，柔性較大，在地震等破壞力的作用下，要確保高層建筑最小程度的變形時設計時需要考慮的重點內容。要保證建筑在強力沖擊影響下，還可以保持良好變形不會出現坍塌，在進行建筑設計的過程中，要選擇合理方法，增加高層建筑抗沖擊性，防止受到外界力的影響。
2.3 水平荷載對于設計結構的影響
大多數高層建筑物的豎向荷載基本是固定的，而對于水平方向的荷載來說，會受到來自于風力或者地震等作用的影響二產生大范圍的浮動，因此高層建筑在豎直方向上的軸力值與自身的重量及建筑高層的一次方是成正比的，而在水平方向上，荷載引發額傾覆力矩、軸力則與建筑物的高度二次方呈現正比關系。
3 高層建筑結構設計中常見的問題以及解決的方法
3.1 結構設計問題及解決對策
3.1.1 結構超高問題與對策
對高層建筑進行建造施工的過程中，隨著建設高度的增加，隨之而來的對于建筑結構帶來的影響也會逐漸增加，甚至會出現較大范圍的變化，在建筑材料的特性方面、力學模型的選擇上以及安全指標等等多個方面都會產生較大的改變，因此設計高層建筑結構的時候，設計時要對各種影響因素進行謹慎的設計和考慮。
3.1.2 嵌固端問題及對策
一般情況下高層建筑設計中都會設計地下室以及人防建筑，而且通常會將地下室頂板和人防建筑的頂板設置為嵌固端。在此過程中，設計時對于嵌固端的設計通常存在缺陷，從而會出現各種各樣的問題。比如嵌固端位置以及結構抗震縫是否協調、嵌固端上下層級的抗震性能以及剛度問題等，這些問題在進行高層建筑的結構設計的時候都要充分考慮到，任何一個方面都不能忽視，否則會帶來很大的安全隱患。
3.1.3 結構的規則性問題及對策
和以往的建筑設計規范相比較，高層建筑設計規范有了更多的限制條件而且新的規范也已經做出了明確規定，就是在建筑設計中要嚴格杜絕不規范的設計方案的使用，建筑結構設計師要遵守相關規定，避免影響到建筑工程的順利進行。
3.2 結構計算和分析過程中出現的問題及解決對策
3.2.1 振型數量是否足夠
在新實行的建筑物設計規范中，引入了振型參數和系數的理念，而且對這些數值的限定值進行了規定。一般情況下，結構的層數會影響到振型的數量，在分析計算建筑結構時，要準確判斷計算結構的參數，然后再對振型的數值進行判斷選取。
3.2.2 選擇合適的計算軟件
目前常用的計算軟件眾多，不同的計算軟件具有不同的模型，對計算結果也會產生較大的影響。如果選擇的計算軟件不適合，不僅僅會浪費時間、事倍功半，還可能會帶來較大的安全隱患。因此在利用軟件進行結構設計的時候，設計工程師要深入了解每個設計軟件的適用范圍以及適合的建筑結構類型，以便于做出最佳的選擇。 3.3 連梁超筋問題及對策
在剪力墻建造過程中很容易出現連梁超筋的現象。并且越是大墻肢的連梁越容易出現超筋現象。這種現象的原因主要是由于墻肢界面高度不同。在平面結構中，如果墻段較長，可能出現連梁超筋的部位就是在中部位置左右，而在剪力墻的結構中，最容易出現連梁超筋的部位在樓層高度的1/3處。
3.4 軸壓比的問題及對策
高層建筑設計過程中，在采用鋼筋混凝土的建筑結構時，控制軸壓比主要手段就是增加柱子的截面的方式，從而能夠避免混凝土被壓碎，在施工的過程中，如果柱子變形能力不高，說明結構延性不高，那么對于地震等災害的抗災能力就會較差，很容易遭到破壞。在設計的過程中要保證強柱弱梁，確保柱子的良好的延性，也可以適當放松對于軸壓比的限值。
4 結論與建議
近年來，我國高層建筑行業取得了較大的進步和發展，因此人們對于高層建筑結構設計的要求也隨之提高，高層建筑結構設計在施工過程中占據重要位置。高層建筑設計質量的高低會直接影響到高層建筑的施工進程，因此針對高層建筑的設計質量要不斷提高要求，確保建筑行業能夠持續穩定的發展。本文分析了高層建筑建筑結構設計的原則以及設計的特點，并且分析了在高層建筑結構設計的過程中可能會出現的問題及解決方法，希望能夠對促進高層建筑行業的發展提供一定的幫助，更好的促進我國建筑行業的發展，獲得更好的社會效益。
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