摘要：高层建筑工程质量的好坏直接关系到人们的生命安全，建筑质量主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。建筑结构设计是一项繁重的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。本文就高层建筑结构设计中的常见问题进行初步分析，并建议性的提出解决的对策。
关键词：高层建筑；结构设计；常见问题；对策
1.高层建筑结构设计特征
1.1水平荷载起决定性影响
由于高层建筑结构的效用及自身的重量在它的上方的使用荷载，也就是说，在竖构件中总荷载衍生出的弯矩与轴力的数值，和建筑高度的一次方之间只成正比例的关系，而对结构水平荷载形成的倾覆力矩与由其在竖构件内产生的轴力，与建筑高度的两次方之间也是成正比例的关系。因此，对于高层建筑来讲，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和其他容易造成水平荷载的地震力的数值大小，也就是水平荷载大小是随着结构动力特点的不同而有较大幅度变化。因此，水平荷载高层建筑的一个主要的决定性因素。
1.2轴向变形的影响不能忽视
高层建筑结构中，总的竖向载荷数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，会对连续梁弯矩产生较大的直接影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。同时，轴向变形还会对预测构件的下料长度产生影响。因而要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整，避免因下料不足引起不安全后果。另外，轴向变形还会对结构构件剪力和侧向位移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
1.3结构的侧向位移是主要控制指标
相对于低层建筑结构而言，结构的侧向位移是设计中的关键因素。在高度不断增加的条件下，侧向位移的变形就取决于水平荷载的大小，荷载越大，侧向位移越大。因此，要将结构的侧移控制在安全容许范围内，以免对建筑结构的安全产生不利影响。
1.4结构延性是重要设计指标
相对于普通低层建筑而言，高层建筑的结构更具有柔韧性，整体的结构变形会更大一些。在地震作用下，结构的弹性阶段的变化是可以恢复的，过了弹性阶段在进入塑性变形阶段后，为了使高层建筑结构仍具有较强的变形能力，避免结构受损严重，特别需要在构造上采取适当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2.高层建筑结构设计的要点
2.1结构的规则性问题
新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案”。因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
2.2结构的超高问题
在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
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2.3嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
2.4短肢剪力墙的设置问题
在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
3.对高层建筑结构设计问题的几点建议
3.1对高层建筑结构设计方案进行科学的选择
在高层建筑结构设计过程中，结合建筑实际情况，恰当的选取结构设计方案是作为核心工作内容存在的。合理的结构方案能够对整个高层建筑结构设计水平提供充足的保障。为此，建筑单位要高度重视选择结构设计方案工作，具体注意事项有：其一，设计部分要详细的研读相关的建筑标准和规定，这样能够有效规避选定的高层建筑结构设计方案不符合建筑标准和规定的现象发生；其二，建筑单位要慎重思考施工现场的实际情况与结构方案的适应程度，并详细勘测和调查高层建筑工程的规模大小以及施工现场的基础状况，继而从中选出最合理、最科学的结构设计方案。
3.2设计人员加强高层建筑结构设计的短肢剪力墙概念
合理发挥短肢剪力墙在结构中的灵活作用，剪力墙不宜过少，墙肢不宜过短，短肢剪力墙控制在规范合理范围内，满足建筑功能的同时满足结构刚度和延性要求。对有应力集中和结构受力复杂部位不易采用短肢剪力墙和一字形墙短肢剪力墙，避免短肢剪力墙过早被剪坏。短肢剪力墙布置尽量做到均匀对称。减少结构的扭转效应。从加强措施上改善短肢剪力墙的抗震性能，结构剪重比也要控制在合理的范围内。
3.3对于高层结构超高现象
首先必须对超高结构进行抗震设防专项审查，通过审查批准后方能进行结构正式设计。超高层建筑结构首先要重视概念设计，合理选择抗侧力体系，设计尽量满足建筑的规则性和刚度的均匀性，除必须满足各种工况受力需求外，还需对各类构件构造加强，提高结构的抗震能力。确定合适的含钢率，控制结构承载力、延性、刚度及裂缝，控制风荷载作用下舒适度，控制结构计算位移、周期计算指标、满足规范层间位移角限值要求等等。总之超高层设计需要采取必要的设计手段，满足高层建筑结构的安全性、抗震性与稳定性。
3.4高层建筑结构以地下室顶板作为嵌固端是普遍做法
地下室顶板作为嵌固端中指的的地下室应为完整的地下室，在山（坡）建筑出现地下室各边埋置深度差异较大时宜单独设置支挡结构。需要强调的是：第一，地下室各边有差异且差异较大的时候不能算完整的地下室，嵌固端需要约束结构在各个方向的变形，一侧没有约束，把底层看作嵌固端的话，计算假定和实际不相符了，所以不可以作为嵌固端。例如一个地下室三面全被土覆盖，一面是没有土（敞开的），这样的地下室顶板是不可以作为上部结构的嵌固端的。第二，设计必须满足规范对嵌固层的平面内刚度、楼板厚度及配筋率等内容要求，同时对地下室构件采取构造加强措施，加强嵌固层的整体刚度。
4.结语
高层建筑是一种更为复杂的建筑模式，近年来，高层建筑发展迅速，然而建筑的结构设计效果并不理想，建筑安全问题发生的频率相对较高，由此在高层建筑结构设计过程中，建筑结构设计人员更应该根据建筑结构的特点，认真考察建筑具体实际，从而设计出合理的设计方案，保证建筑的安全性和稳定性，发挥建筑的效益，从而满足建筑使用群体的要求，同时为建筑业的更快更好发展做出贡献，使得建筑业可以有更长足的发展空间。
参考文献:
[1]李红.关于高层建筑结构设计问题探析[J].民营科技，2014（3）
[2]宋金兰.浅谈高层建筑结构设计问题[J].中国新技术新产品，2015（10）
论文作者:王日建
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/3
标签：结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 建筑论文; 结构设计论文; 地下室论文; 建筑结构论文; 《基层建设》2017年3期论文;