中核第四研究设计工程有限公司 河北石家庄 050021
摘要：经济的不断发展，带动了社会的进步，建筑行业也不断前进。由于高层建筑属于大型工程，所以高层建筑比其他低层建筑受外界环境影响更大。因此，建筑师应该考虑更多的环节，重视高层建筑的设计，而不是一般的低层建筑的设计。通过分析高层建筑结构设计的特点，探讨了高层建筑结构设计中存在的问题，并提出了解决这些问题的对策，以提高建筑结构设计的质量。
关键词：高层建筑；结构设计；难点
引言
在高层建筑结构设计工作中，要立足于城市化发展和专业建设两方面，突出高层建筑结构设计的基本内容和关键，解决设计工作中的难点，把握高层建筑结构设计工作的技术实质和实施要点，建立具有规范性、指导性、系统性的高层建筑结构设计工作新机制和新体系，打造设计工作中的新设计模式和工作方法。
1高层建筑结构设计的基本特点
1.1轴向变形的控制
高层建筑由于层高的原因使得其在结构设计上有一些基本特点，首先体现的一点就是高层建筑在轴向变形上的一些典型问题。对于一般的高层建筑而言，边柱承载的轴压盈利普遍会小于框架中承载的轴压应力，这也是边柱产生的轴向变形普遍会小于中柱的原因。当房屋高度超出一定标准后，这种差异会逐渐变大，到了一定程度后会使得连续梁的支座发生下陷问题，这也是轴向形变产生的原因。因此，对于轴向变形一定要加强控制，否则会直接影响到建筑体整体的稳定性。
1.2高层建筑水平荷载
简单地说，荷载也就是造成物体结构产生内力和变形的外在因素。无论是低层建筑还是高层建筑都需要考虑建筑结构的荷载能力。对于低层建筑来说，竖向荷载是决定结构承受能力的主要因素，而对于高层建筑来说竖向荷载和水平荷载的作用都不能忽视，尤其是水平荷载，它是与建筑物的高度和高宽比成正比的。随着建筑物的高度增高，水平载荷也会不断增加。
1.3建筑物较大的结构延展性
提高建筑物的结构延展性，从而提高建筑物的变形能力，是保证建筑物实体强度的一项重要措施。尤其高层的环境与地面的环境相差较大，受自然环境等因素影响更为复杂，保证建筑物的结构延展性，也是为了增加建筑物的柔性，尽可能地减少楼房受到外力而发生强烈震动甚至倒塌等不良后果。
2高层建筑结构设计存在的不足
2.1抗震设计问题
抗震设防目标已在抗震规范中得到证实。在建筑物的结构设计中，必须根据不同的地质条件合理地考虑和分类建筑物的地质环境。此外，高层建筑的设计还需满足设计结构的延性要求。另外，严格遵守多道设防的设计原则，这种多道设防原则是为了保证建筑物的稳定性，当第一道防线被破坏时，第二道防线可以发挥作用，使建筑物不会倒塌。一次强烈地震发生了。当高层建筑遇到地震时，自身重力的联合荷载是高层建筑倒塌的主要原因。在结构设计中，高层建筑在材料选择上追求高质量、高强度，在充分考虑强度和稳定性的前提下，选择低成本的材料。同时，高层建筑结构设计人员应能跟上时代的步伐，采用现代科技产品，提高自己的设计水平，为建设高质量的工程贡献自己的力量。
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2.2抗风结构设计
由于高层建筑本身楼层较多，高度相比普通楼层来讲更高，在对高层建筑实施结构设计工作当中，需要充分的考虑到高层建筑的抗风结构设计。高层建筑结构在建筑表面的流动性与空气动力效应方面，会对建筑体的根基稳定性产生影响，在遇到强风天气的时候，由于产生静力方式或者是动力方式的震动，对高层建筑的墙体、支护结构以及建筑装饰等都形成一定的影响，因此，在实际的建筑设计工作当中，需要充分考虑到建筑抗风的设计，防止建筑体产生结构上的损坏。
2.3嵌固端的设置问题
建筑的二层或二层以上的地下室的顶板之上一般是高层建筑物中嵌固端位置，但是结构设计人员在设置嵌固端时，往往会忽视嵌固端的位置设置的这个问题，比如嵌固端的位置不够协调，没有注意嵌固端楼板的设计问题，结构抗震缝设置不够合理。因为这些问题，也许就使建筑结构设计的后期工作不合格，要进行重复修改，所以我们一定要重视嵌固端的设置，以免为高层建筑的施工留下安全隐患。
3加强高层建筑结构设计对策
3.1提高建筑物的抗震载荷设计
在高层建筑结构设计中明确了抗震设计目标，并根据不同区域对建筑物的抗震荷载设计进行了合理分类。高层建筑在进行结构设计时，需要满足延性要求。此外，建筑物的抗震荷载设计遵循设防原则，而多道防线设计则防止建筑物倒塌。建筑结构设计应优先选择轻质高强度材料，以满足强度和结构变形的要求，综合考虑经济因素，选择质量较轻的材料。在结构设计过程中，应应用控制装置加强对结构减震的控制，通过安装隔振装置系统形成隔震层，使结构有效延伸，使主体的震动反射。建筑物应减少，建筑物应避免严重损坏。
3.2优化抗风设计结构方案
针对当前和高层建筑结构的抗风性能研究：①要对施工基础进行优化，充分保证建筑施工结构的抗风性能。在建筑施工过程当中需要在基础设计工作当中，采用级别比较高的砂石，在基础应力层上设置剪应力锚杆；②要提升高层建筑在耗能结构方面的设计工作，在高层建筑设计工作当中，针对其中的承重结构，比如：楼板、剪力墙等来用来抵挡强风带来的影响；③要不断降低水平荷载力与强风叠加起来的高程建筑产生的影响，在高层建筑施工过程当中，在强风的作用下建筑体水平方向上的荷载应力对高层建筑产生的影响非常明显，非常容易产生水平方向上的内应力，在水平方向上的结构应力可以和风能相互之间进行重合叠加[4]，进而形成了更大的水平作用力，对建筑体的影响程度非常明显。因此，在进行相关设计工作过程当中，需要有效控制水平方向上产生的应力，同时还需要采用性能比较高的混凝土来进行施工，这样可以在一定程度上降低了高层建筑内应力的产生。在此过程当中还需要充分的考虑到地震灾害对高层建筑产生的影响，由于高层建筑防震设计一直都是一个难点的施工问题，在对高层建筑记性设计的时候，对抗应力结构位置的转变，可以实现在建筑水平方向上应力的转变，同时在建筑竖直方向上的结构部件性能可以形成一套相对完善的应力分布体制，充分保证预应力施工的整体性，进而保证工高层建筑施工的整体稳定性。
3.3嵌固端位置的合理设计
关于提高抗震性能设计的高层建筑，当上部结构的嵌固端为地下室的顶板时，应按上部结构来决定地下一层的抗震等级，同时可根据具体情况来决定地下一层以下结构的抗震等级。一般来说，如果地下室中超出上部主楼范围且没有地上结构的抗震等级在具体考察后采用三级或四级。关于9度抗震的设计，那么地下室结构的抗震等级不能小于二级，选用地下室的现浇顶板，其厚度要大于180毫米，并且不能留有较大洞口。
结语
综上所述，在我国城市建筑中高层建筑的比重越来越大，但是，与一般建筑结构相比，高层建筑结构安全事故的发生率相对较高，原因是受自身高度和多种外力因素的影响，导致高层建筑结构所需承受的荷载较大，若其无法满足良好的稳定和抗震要求，则极易导致建筑物发生位移、坍塌等现象，进而对人们的生活以及社会的安定造成严重的影响。
参考文献
[1]师向智.高层民用建筑结构设计浅析[J]．建材与装饰，2018，（19）：112－113.
[2]陈剑宇.高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用探究[J].建材与装饰，2017（33）.
[3]单灵凤.浅谈超高层结构设计的注意事项[J]．城市建设理论研究（电子版），2018，（04）：136－138.
论文作者:何巍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/6
标签：高层建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑物论文; 荷载论文; 建筑论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;