罗海广
广东名都设计有限公司 510095
摘要：本文从高层建筑结构特征、结构设计的原则、建筑结构体系的选型等方面介绍了题目，重点分析了高层建筑结构设计问题及对策。
关键词：建筑结构；结构设计
高层建筑随着社会科技的进步和人们生活的需要逐渐发展起来，逐渐广泛出现在人们的生活当中。作为一个复杂又庞大的系统，高层建筑的结构设计一方面要满足抗风、抗震等安全性的要求，另一方更要满足高层建筑结构的合理性与科学性。
一、高层建筑结构的特点
高层建筑结构需要承受外界的风产生的水平方向的荷载，而且还得承受在垂直方向的荷载，并且还要求具有一定的地震的抵抗能力。通常建筑结构受到低层建筑结构水平方向上的影响不高，在高层建筑当中，主要的影响因素包括有：地震的影响、以及外界的风所导致的水平方向的荷载等影响。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移也会随之增快，然而高层建筑过大的侧移不仅会影响到人们的舒适度，与此同时还会影响到建筑物的使用，而且还会使结构构件与非结构构件收到损坏。所以在高层建筑结构设计的时候，应当先把侧移控制在规定的范围内。抗侧力结构的设计是高层建筑结构设计的核心。
二、高层建筑结构设计的原则
1、采用的高层建筑结构计算简图要合理
在计算简图的基础上进行高层建筑结构设计的计算，一旦采用不合理的计算简图，很可能会出现由于结构问题而造成的事故，因此，合理的计算简图的选择使保证高层建筑结构设计安全的重要前提。与此同时，计算简图应当选择相应的构造方法来确保安全。在实际的结构当中，其结构节点不只是饺节点或钢节点，确保与计算简图的误差控制在规范规定的范围内。
2、高层建筑结构基础设计要合理
根据高层建筑的地质条件去进行基础设计的选择。对高层建筑上部的结构类型以及荷载分布情况进行分析，对施工条件进行考虑，相邻的建筑物的影响等因素，在此基础上采取合理、科学的基础方案。应该选择可以最大程度发挥地基潜力的基础方案，需要时可以要求对地基变形进行检验。高层建筑设计需要具备详细的地质勘查报告，如果没有就要进行现场的勘查，还要参考相邻建筑物相关的资料。通常情况下，一样的结构单元要使用一致的类型。
3、选择合理的高层建筑结构方案
满足经济性的要求的方案才算得上是一个合理的结构设计方案，而且还要达到结构体系与结构形式的需求。结构体系要求是传力简单、受力明确。在相同的结构单元中，要采用一致的结构体系，若高层建筑处于地震区域，那么应力需要竖向和平面的规则。
对工程设计需求，施工条件，地理条件，施工材料等进行综合分析，并且与建筑包括水，电、暖等专业互相协调的情况下，采取合理的结构，一次明确结构的方案。
4、准确分析计算结果
随着科学技术的发展与进步，在建筑结构的设计中开始广泛应用计算机技术。目前市场上有各式各样、形形色色的计算机软件，选择不同的软件所得到的结果可能会有所不同，因此，建筑结构的设计人员首先需要全面掌握软件的使用范围以及使用条件，然后选择最合适的软件进行计算。
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由于建筑结构的实际情况与计算机程序可能会有所出入，因此，在进行计算机辅助设计时，如果出现由于人工操作输入误差或者软件自身的缺陷而造成计算结果缺乏准确性的问题，结构设计工程师应当得到通过计算机软件得出的结果后，进行校核与判断，得出最终准确的结果。
5、采用相应构造措施进行高层建筑的结构设计
高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变，强柱弱梁，强压力弱拉力。在进行高层建筑结构设计的过程中应当把握以上原则，增加薄弱位置，重视钢筋的执行段锚固长度，而且还要对构件延性的性能以及温度应力对构件的影响进行重点考虑。
三、高层建筑结构体系的选型
建筑的结构在抵抗来自于竖直方向与水平方向的荷载的时候，构件传力的路径以及所组成的形式便是高层建筑的结构体系。通过包括柱、墙等的竖向构件以及楼盖等水平构件，把竖向的荷载传递至基础上，通过抗侧力的体系把水平荷载传递到基础。
按照建筑结构的材料，把高层建筑的结构体系分为钢结构体系、钢筋混凝土结构体系、钢-混凝土组合结构体系、与钢-混凝土混合结构体系。
在各类的工程结构中，钢筋混凝土结构体系受到广泛的应用，其具有钢筋和混凝土2种材料的协同受力性能特性，低廉的造价、优良的整体性、还耐火耐久、成本低，可是却存在延性差，自重大，施工慢等不足；钢结构体系的抗震性能较好，强度高，施工方便，用途多，跨度大，可是却存在防火性能差，费用高，施工复杂等缺点；钢-混凝土混合结构综合了钢构件与钢筋混凝土构件的有点，不仅加强了钢构件材料的强度，并且还具备很好的抗震性，成本低，但是这两种材料构件的连接技术仍然存在缺陷；钢-混凝土组合结构的承载能力高，抗震性能也好，相比较于钢结构具有更好的耐火性，施工速度快，可是其节点的构造较为复杂，通常用于小屁偏心受压构件。
依据结构的形式能够把高层建筑结构分为这几种体系，包括：剪力墙结构体系，框架结构体系，框架-剪力墙结构体系。框架结构体系，通过利用梁、柱等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构，而且承受水平荷载，这种结构框架结构内力大，侧向位移大，适合用于50m高度以下的建筑；剪力墙结构体系，通过利用高层建筑的墙体作为抵抗侧力以及竖向承重的结构体系。这种剪力墙的结构整体性能较好，刚度大，不怎么受水平力的作用而产生变形，适合用于高层建筑，可是由于剪力墙之间的间距较小，导致平面的布局不怎么灵活。所以不宜应用于公共的建筑当中；框架-剪力墙结构体系，就是利用剪力墙和框架组合而构成的一种结构形式，这种结构形式不仅实用性好，而且布局灵活，并且还具有较高承受水平负载的能力，因此被广泛应用在高层的建筑当中。在框架-剪力墙结构体系中，应当要注重考虑一下剪力墙的位置，设计合理的剪力墙的数量，从而达到框架的设计要求。
四、分析建筑结构设计问题以及对策
1、高层建筑结构存在超高
基于高层建筑抗震的需求，对于高层建筑结构的高度，我国相关的建筑规范有着非常严格的规定。针对建筑超高的问题，不但在新规范中将原本限制的高度规定为A级高度，而且还添加了B级高度，从而改进了高层建筑结构处理设计方法以及措施。在工程实际设计中，对建筑结构类型的改变，以及忽略掉高层超高的问题，在审核施工图时使不会给予通过的，需要重新进行设计，或者进行专家会议的论证等等。通常在这种情形下，会极大低影响到整个建筑工程的造价以及工期。
2、高层建筑结构设计短肢剪力墙设置
在我国建筑新规范中，短肢剪力墙是指墙肢的截面的厚度与高度比在5至8 的墙，根据实际的数据经验，高层建筑结构设计中添加了对使用短肢剪力墙的限制。因此，必须要在在高层建筑的结构设计中尽量避免或减少对短肢剪力墙的使用。
3、高层建筑结构设计嵌固端的设置
通常高层建筑配有2层或2层以上的人防或者地下室。一般高层建筑的嵌固端都是设置在地下室的顶板，或者人防的顶板这些部位。所以，结构工程的设计人员需要对嵌固端设置可能会带来的问题进行分析与考虑。分析嵌固端的楼板的设计；结合分析考虑嵌固端上层与下层之间的刚度比，而且还得要求嵌固端上层与下层的抗震的等级是相同的；高层建筑的整体计算时应当充分考虑嵌固端的设置，结合分析嵌固端位置与高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。
4.高层建筑结构的规则性
在高层建筑的新规范当中，对高层建筑结构的规则性作出了许多限制，例如，规定了结构嵌固端上层与下层的刚度比，平面规则性等，而且硬性规定了高层建筑不能选择不规则的设计方案。因此，高层建筑结构的设计一定要严格按照规范的限制条件，避免后期施工设计阶段进行不必要的改动。
五、结束语
高层建筑的结构设计是一项具有综合性、技术性的工作，对于建筑的设计而言具有十分重要的意义。伴随着我国高层建筑的进步和发展，对高层建筑的结构设计提出了更高的要求，综合分析高层建筑结构设计的原则、高层建筑的结构特征，阐述了高层建筑结构体系的选型问题，提出高层建筑结构设计问题以及对策，为高层建筑结构设计提供关键性的依据。
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论文作者:罗海广
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
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