分析高层建筑结构设计常见问题及优化策略

　　在我国社会经济发展的过程中，城镇化的速度逐渐加快，并且城市的规模日益扩大，在城市横向扩充的同时，城市的纵向发展的也逐渐兴起，其中高层建筑的占比不断扩大，但是随着高层建筑结构的大规模兴起，高层结构设计问题也日益突出，比如，消防、抗震、防风等方面，针对这些高层建筑结构设计的常见问题，文章提出了相应的优化策略，以提高高层建筑的使用寿命。

　　《工业建筑》本刊具有技术方针政策和技术发展趋向的指导性，推动科技工作发展的针对性，解决生产建设中重大技术问题的实用性，促进技术进步的创新性。多年来一直为中国建筑科学类主要核心期刊。重点报道建筑设计、建筑结构、地基和基础、建筑材料、施工技术等方面的应用研究成果和开发技术。

　　前言

　　高层建筑设计具有一定的专业性，需要根据高层建筑的不同，从科学的角度出发，对建筑结构中出现的问题进行分析研究，提出科学的切实可行的解决措施对其进行有效防治，可有效保证工程质量、生命健康以及财产安全。

　　1高层建筑结构及其设计中常见问题

　　1.1关于消防结构设计问题

　　在建设高层建筑设施时，与一般的底层设施有很大不同，尤其在设计选取材料方面，更要考虑多个因素的影响，首先考虑的是材料的防火性能，由于高层建筑的承载力有限，适宜选用比较轻便的材料，减少高层建筑本身的压力，提高高层建筑的利用效能，并且在高层建筑设计时具有繁复性的特点，根据高层建筑功能不同，选用不同的建筑材料，而且这些材料的可燃性程度非常高，材料使用、搭配不当，就会增加高层建筑火灾的风险，同时由于高层建筑特殊性，比如高层的气流比较强，风力比较大，一旦出现火灾险情，很容易扩大灾情，因此在高层建筑结构设计的过程中，要特别注意材料的搭配和选用。除此之外，高层建筑设计时，对于越高的高层建筑，在进行建筑结构设计时，更应该重视火灾发生的风险情况，以防止火灾发生为主要目的，以火灾发生时，有利于疏散为次要目的，同时重视高层建筑的排烟设计，利用高层气流流动性强的特点，顺利将烟气排出，降低火灾险情发生的风险。

　　1.2关于抗震结构设计问题

　　高层建筑设计不仅要对火灾有足够多的考虑，而且还要对可能发生的地质灾害有清醒的认识，比如预防地震灾害的高层建筑结构设计，这一设计问题，是高层建筑设计中考虑最多的因素，也是在现实中难以实施的建筑设计问题，这主要是高層建筑本身的不稳定性造成的，同时也是由于高层建筑设计人员无法根据当地的地质结构条件，准确地预测出地震灾害的破坏程度造成的，因此，重视高层建筑设计时的抗震问题，十分有必要，具体就是根据地震发生的原理进行有效的研究分析，再根据研究分析的数据结果，进行高层建筑结构设计，在设计抗震性能的同时，要遵循抗震设计的有效性原则、灵活性原则，并且因地制宜地进行总体规划，以确保建筑结构的持久耐用性，进而保证所设计高层建筑的安全性。

　　1.3关于抗风结构设计问题

　　在高层建筑设计中，另一个需要重点考虑的方面是关于抗风结构设计的问题，高层建筑设计的抗风结构是必须要考虑到的重要问题，高层建筑结构最明显的特点是楼层比较高，距离地面比较远，上层空气气流流动性强，而对于高层建筑的安全性有一定的危害作用，高层建筑本身会对高层风力起到一定的干扰阻碍作用，风力的压力会因此骤然加大，威胁高层建筑的稳定性，严重的可能会破坏高层建筑的主体结构，比如，墙体出来裂纹，装饰外墙面毁损等情况出现。

　　2高层建筑结构设计的优化策略

　　2.1优化消防结构设计策略

　　高层建筑在保证履行其特定功能的同时，还要兼顾高层建筑使用的安全性能，这就是所谓的消防结构设计的优化策略，该策略的优化设计主要是根据以往的消防经验，以预防灾害为主，加强对于灾害的应急应对能力，对消防结构形成一定的防护安全预防措施体系，主要有以下几方面的内容，首先是设计时考虑合适的防火间距，该间距既要符合相关法律法规的标准要求，又要兼顾高层建筑的实际情况，体现具体问题具体分析的原则。其次要对高层建筑结构设计出合理的安全疏散渠道，这是灾害进行阶段的安全预防措施，根据最短时间内，最快疏散人员的原则，垂直设计高层建筑的疏散通道，此外，对于疏散渠道应当多样化，不能只有一条，万一出现疏散通道堵塞的情况，将会堵塞高层人员的逃生之路，预备多条疏散通道，增加高层建筑人员的生存的几率，还有最关键的就是高层建筑火灾的防烟区设置，要根据需要设定一定的场所，供逃生人员临时避难使用。

　　2.2优化抗震结构设计策略

　　高层建筑设计策略中，抗震设计是一个不容忽视的问题，高层建筑设计具有不稳定性的特点，决定了在满足功能性的同时，注重安全的设计理念，表现在抗震结构设计中，主要是四个方面：首先是高层建筑建设地点的选取，尽量避开特别活跃的地震带，减少地震发生的频率为主要，实在避不开，也要考虑地基沉降对高层建筑安全性的危害。其次要对高层建筑的结构进行合理化设置，合理搭配不同构件的位置，使相互之间的受力均衡，既可以发挥构件的功能性作用，又要减少地质灾害对高层建筑安全性的危害。再其次是对高层建筑剪力墙的设计要求，应当以提高承重结构的抗测力为根本需要，在满足建筑结构的耗能力量和承载力的基础上，对于高层建筑的稳固性进行加强，防止高层建筑构件出现位移现象，避免高层建筑的质量弊端。最后是高层简体结构设计策略问题，在简体结构设计的目的上，主要是保持结构的完整性，对简体结构的内部进行加固，在保持结构基础的同时，减少厚度增大高层建筑结构的承载力。

　　2.3优化抗风结构设计策略

　　抗风结构设计的优化策略对于高层建筑设计的重要性来说是毋庸置疑的。良好的抗风性能对于整个高层建筑工程具有不可估量的影响，其优化设计策略的目的是保证建筑物的稳定性，提高抗风承载力，主要通过四个步骤进行优化抗风设计，第一步是高层建筑基层的稳定性设计，在这一部步中，最为关键的是建筑结构材料的选择，提高建筑结构的基础填充密度，主要是出于稳固基层，防止左右倾覆的目的，在底部的基层结构中，使用抗拔锚杆，可以充分发挥地基的稳定性能，提高高层建筑的防风力量。第二步是风力减振系统的优化，对于风力减振系统，高层建筑设计应用最为广泛，应用过程中，一方面可以减少风力对建筑物的冲击振动作用，另一方面可以通过减振功能，保持高层建筑的稳定性，优化之后的减振系统可以更好的提高减振系统的减振作用。第三步是解决设计中水平力与风荷载力问题。由于风荷载力对高层建筑的冲击作用，高层建筑内部的构件由此会受到一定的压力作用，一般情况下，风荷载力会小于高层建筑的承受能力，但是一旦超过高层建筑的承受范围，风荷载力还会和水平力发生叠加作用，加大建筑物的破坏作用，因此，在这一步骤中，解决水平力和风荷载力的叠加问题，主要是采取加固高层建筑的结构的稳定性作用，比如，使用高强度的钢筋混凝土结构，加强构件中力量的平衡，防止水平力与风荷载力对建筑的损害。第四步，根据高层建筑物的功能作用，提高高层建筑的刚性和建筑物的承载力，详细准确的计算出高层建筑工程所在地的风荷载力数据，并同时根据相关法律法规，严格进行抗风结构设计。

　　3结束语

　　在高层建筑结构设计中，常见的设计问题大致有三种，即消防、抗震、抗风等，在进行三种问题进行分析时，应当充分考虑三方面的因素，完善三方面的优化策略，以保证高层建筑物的持久性和安全性，同时减少投资风险，增加高层建筑的价值，使更多人从高层建筑中获益。