朱粟郁

（華東建筑設計研究院有限公司，上海200070）

1 引言

盡管我國高層建筑結(jié)構(gòu)設計起步相對較晚，但近年來，我國各大城市高層建筑數(shù)量倍增，甚至出現(xiàn)了很多超高層建筑。在高層建筑中，結(jié)構(gòu)設計至關重要，對高層建筑的使用質(zhì)量與使用壽命有決定性影響。由于業(yè)主對建筑的設計與功能的要求不斷提高，無形中對高層建筑結(jié)構(gòu)的設計人員也提出了更高的要求。唯有妥善解決高層建筑結(jié)構(gòu)設計中存在的常見問題，才可以提高高層建筑的建設質(zhì)量，并為高層建筑結(jié)構(gòu)的合理設計與使用安全提供保障。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的常見問題

2.1 扭轉(zhuǎn)問題

建筑“三心”主要指建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、結(jié)構(gòu)重心及剛度中心，“三心合一”時，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性最強。然而由于受到地基形狀與建筑功能要求等因素的影響，在許多情況下，建筑體型是不規(guī)則的，設計中也難以實現(xiàn)“三心合一”，致使建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題，進而影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。

2.2 抗風問題

因為高層建筑的樓層較多并且高度較高，所以，相對其他建筑，高層建筑更容易改變風的流動性與空氣的動力效應。由于建筑的剛架結(jié)構(gòu)以及玻璃幕墻等柔性結(jié)構(gòu)的剛度較小，在風荷載較大的情況下，很容易破壞建筑物的墻體、裝飾結(jié)構(gòu)及支撐結(jié)構(gòu)，降低建筑物的穩(wěn)定性。因此，進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計時，需要對結(jié)構(gòu)進行抗風設計，防止建筑物受自然因素的影響而存在隱患[2]。

2.3 抗震問題

高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設計一直以來都是建筑結(jié)構(gòu)設計中的一個難點。因為地震屬于自然因素，而每個地區(qū)的抗震設防烈度不同，計算得出的數(shù)據(jù)也并不是所有地區(qū)都適用，并且計算地震結(jié)構(gòu)設計數(shù)據(jù)時，存在許多不確定性因素，加之一些設計人員的靈活性不足，不能很好地完善抗震結(jié)構(gòu)設計。

2.4 消防問題

針對高層建筑結(jié)構(gòu)消防設計，在我國相關規(guī)范中有明確規(guī)定。由于高層建筑樓層比較多，發(fā)生火災時，高層建筑難以疏散住戶，對控制火勢不利，并且排煙系統(tǒng)設計難度大等，都是高層建筑防火結(jié)構(gòu)設計急需攻克的問題[3]。

3 高程建筑結(jié)構(gòu)設計常見問題的優(yōu)化措施

3.1 科學設計建筑平面

針對高層建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)問題，在建筑結(jié)構(gòu)設計中，相關設計人員應以地基具體形狀和建筑物功能需要等為依據(jù)，科學合理地設計建筑物外形，盡可能采取長方形、圓形等相對常規(guī)的建筑平面，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.2 提高建筑抗風荷載作用的能力

為了使高層建筑抗風構(gòu)件與結(jié)構(gòu)設計的牢固性符合要求，對高層建筑結(jié)構(gòu)進行抗風設計時，必須充分做好以下工作：（1）優(yōu)化基礎，只有高層建筑的基礎部分穩(wěn)定性較強，才能保證高層建筑上部分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。因此，明確混凝土的級配標準成為高層建筑基礎設計最基本的工作。應盡可能購買高級配的砂石，增加基礎持力層厚度，加設抗拔的錨桿構(gòu)件，加強基礎的牢固性。（2）通過改變建筑的輪廓設計、投影面積和高度，改變區(qū)域建筑布局，以及種植綠植等改變風荷載的強度和方向等，削弱風荷載對建筑的作用。

3.3 重視抗震設計

為滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求，可以采取以下3方面的措施：首先是針對高層建筑的結(jié)構(gòu)特點合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，合理布置高層建筑內(nèi)部水平方向的構(gòu)件，在水平方向形成應力分布系統(tǒng)，提高高層建筑結(jié)構(gòu)受力的連續(xù)性和均勻性。其次是提高地基的抗震能力?？梢酝ㄟ^加深高層建筑樁基深度，從而提高建筑的抗傾覆能力和基礎的穩(wěn)定性。最后是優(yōu)化建筑的承重結(jié)構(gòu)，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。在地震災害中，剪力墻可以吸收下部結(jié)構(gòu)傳遞的地震能量而先被破壞，框架結(jié)構(gòu)繼續(xù)支撐上部結(jié)構(gòu)，形成了抵御地震作用的二道防線，可以有效降低高層建筑損毀程度[4]。另外，高層建筑內(nèi)部還需要適當提高墻體與樓板的剛度，從而有效避免建筑位移問題。

3.4 加強消防結(jié)構(gòu)設計

高層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜，一旦出現(xiàn)火災，建筑使用者的人身安全與財產(chǎn)安全會受到嚴重的威脅。為此，必須重視高層建筑的防火設計。首先，應合理設計防火間距。設計人員需要依照相關規(guī)定準確測量建筑物間的實際距離，需要注意的是，相鄰兩建筑之間的最佳防火間距應按建筑外墻間的最小距離進行計算，若外墻包含凸出的易燃構(gòu)件，應從該構(gòu)件外緣算起。另外，還必須設計安全疏散通道。通常情況下，需要盡可能多地設計幾條便于人們疏散的安全通道。為加速煙霧擴散，安全疏散通道必須設計防煙區(qū)[3]。對此，設計人員可以采取分割式設計，以有效控制火勢與煙霧的蔓延速度。

4 結(jié)語

總之，相對其他建筑，高層建筑結(jié)構(gòu)更為復雜，因此，設計人員在設計過程中，應更加全面地考慮各方面的影響因素。同時，設計人員需要充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設計特征，遵循高層建筑結(jié)構(gòu)設計原則，善于發(fā)現(xiàn)并采取有效措施解決問題，防止出現(xiàn)質(zhì)量或安全問題。高層建筑的安全性是重中之重，所以，設計人員不僅需要提高本身的專業(yè)能力，還應不斷積累經(jīng)驗，進行創(chuàng)新突破，推進我國建筑行業(yè)的長期、穩(wěn)定發(fā)展。