【摘 要】高层建筑在城市发展中，被应用得越来越广泛，这是一个不争的事实，相关的建筑技术方面的研究工作一定要适应这种发展现状，否则就会带来安全问题与社会问题。对于高层建筑在结构设计方面上存在的问题，我们有必要加以探讨与研究，以期对问题进行改善性与变革性的处理。本文介绍了高层建筑结构设计内容、常见问题及对策性建议。
【关键词】高层建筑结构设计；问题；对策
1 高层建筑结构设计的内容
对于高层建筑上部结构设计步骤大致如下：第一步：收集相关资料和建筑图纸；第二步：查《建筑结构荷载规范》确定基本风压和基本雪压；第三步：根据建筑平面、高度、地震和风荷载信息等资料，初步确定采用何结构体系；第四步：根据建筑用途、建筑面积等因素，依据《建筑工程抗震设防分类标准》确定抗震设防类别；第五步：查《建筑抗震设计规范》即可确定其抗震设防烈度、地震分组、设计基本地震加速度值，并结合建筑总高度和结构体系来判断抗震等级；第六步：计算荷载；第七步：结构布置；第八步：截面尺寸初选并建模；第九步：施工图绘制；
2 高层建筑结构设计存在的问题
2.1 建筑高度超限问题
伴随着城市发展，以及城市人口的不断增长，城市范围内的土地越来越紧张，所以现在的业主就希望在有限的土地上建造更高的建筑物，从而获得更大的经济利益。随之而来，就出现了一些建筑物高度超越现行规范所规定高度的问题。
2.2 短肢剪力墙的使用问题
由于人们生活水平的不断提高，对居住条件要求也越来越高。短肢剪力墙是近年来兴起的，由于其有利于住宅建筑布置，进一步减轻了结构自重，从而降低了基础的造价。但由于短肢剪力墙的抗震性能还有待进一步研究，故在现行规范对短肢剪力墙的截面设计提出了更高的要求，从而大大增加了短肢剪力墙的造价。这就为我们在结构设计时是否采用短肢剪力墙提出了问题。
2.3 结构的不规则问题
高层建筑设计时，我们力求高层建筑的结构平面形状简单、规则，质量、刚度和承载力分布均匀，同时，也希望高层建筑的竖向体型规则、均匀，避免有过大的外挑和收进。但由于建筑平面功能及建筑立面造型的需要，建筑结构就或多或少会出现一些结构布置的不规则。从而，降低了高层建筑的抗震性能，也增加建筑的工程造价。所以，合理的结构布置在高层建筑设计中的地位极其重要。
2.4 抗震设计方面存在的问题
从新闻里，我们都能看到地震对房屋的破坏是巨大的，而且，我们都知道地震是无法提前预测的，在实际地震中，高层建筑所受到的地震作用大小也是无法确定的。所以，高层建筑的抗震设计是也是需要相当重视。
2.5 高层建筑中楼梯设计的问题
地震时，楼梯是重要的逃生通道，然而，四川汶川大地震震害表明，楼梯破坏是相当严重，甚至其破坏先与主体结构，影响应急使用。因此，楼梯的合理设计也是相当重要。
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3 高层建筑结构设计问题的改善对策
3.1 严格控制建筑物高度
针对建筑物的高度超限问题，现行新高规给出了明确的限制，不仅将高度规定为A级，而且增加了B级高度，对高层建筑结构处理的方法和措施也有了明显的规定。但仍然有部分建筑物的高度超过规范规定的限值。若想解决这样的问题，就要在图纸的方案设计阶段对建筑物高度问题给予足够的重视，应尽可能避免建筑高度超越规范的限值；当无法避免时，应事先与图审单位及相关单位沟通，采用可行的计算方法及技术措施，从而避免重新设计，同时也可以避免由于超高现象造成的安全隐患。
3.2 尽量少的采用短肢剪力墙
在现行高规中对短肢剪力墙有了全新的定义，主要是指“短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙”。 所以，在抗震地区，应控制短肢剪力墙的数量。在具体设计中，我们可以采取以下做法：当短肢剪力墙截面高度与厚度之比接近4时，若建筑条件允许，可以用普通框架柱代之;当短肢剪力墙截面高度与厚度之比接近8时，可以将墙长加长，从而成为一般剪力墙，这样不仅可以提高结构的抗震性能，也能降低建筑物的综合造价。当然，若在结构设计中无法避免出现短肢剪力墙时，我们也应控制短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩在结构底部总地震倾覆力矩中的比重，避免出现有较多短肢剪力墙的剪力墙结构形式。总之，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不采用短肢剪力墙。
3.3 合理的结构布置，避免出现结构布置的不规则
结构布置不规则性包括平面规则和竖向规则两大类。合理的建筑形体和布置(configuration)在抗震设计中是头等重要的。提倡平、立面简单对称。因为震害表明，简单、对称的建筑在地震时较不容易破坏。而且道理也很清楚，简单、对称的结构容易估计其地震时的反应，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则”的具体界限，随着结构类型的不同而异，需要建筑师和结构工程师互相配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。特别应注意的是，在抗震地区，规范要求不应采用严重不规则的结构设计方案，并作为强条要求大家一定要执行。所以,为了能够解决这样问题，避免后期施工图设计阶段出现返工现象，要在设计之初就参与到建筑设计中去，帮助建筑师布置出比较合理的结构方案，避免以后设计返工。
3.4 抗震概念设计要重视
在地震区，房屋设计要实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的“三水准”设计。建筑结构是否具有抗震能力，是由承载力和变形能力共同决定的。钢筋混凝土是具有弹塑性，它的结构具有塑性变形的能力。当在地震的作用下，结构达到屈服以后，利用结构塑性变形来吸收能量、增加结构的延性，不仅能够减弱地震反应，而且大大提高了结构抗御强烈地震的能力。同时，在设计中还应实现结构的“强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件以及强锚固，强结构底部”等等，从而避免汶川地震时出现的一些破坏形态。总之，抗震设计时应重视抗震概念设计。
结束语
以上主要阐述了高层建筑结构设计过程中的一些问题，当然实际工程可能会遇到更多问题，在此不再赘述。高层建筑结构设计是非常重要的，直接影响到建筑的适用、安全、经济和合理性。所以，我们需要不断学习，不断总结，提高自身的结构设计水平，并强化相关方面的技术以及研究力度，为我国的建筑事业的发展提供保障。
参考文献
[1] 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3—2010).北京：中国建筑工业出版社.
[2] 建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）.北京：中国建筑工业出版社.
论文作者:盛道华
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/25
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