摘要：高层建筑结构设计是高层建筑施工的重要内容，也是保证高层质量的关键。本文以高层建筑结构设计的特征作为切入点，以某高层建筑结构设计为研究对象进行分析，以此提出优化高层建筑结构设计的具体对策。
关键词：高层建筑；结构设计；承载力
随着建筑技术的发展，高层建筑在人们的日常生活中越来越普遍，而且高层建筑的高度也越来越高，性能也越来越完善，高层建筑不同于一般建筑，其不仅要满足抗震、抗风的要求，而且还需要为人们提供舒适的环境，因此加强对高层建筑结构设计的研究对提高我国高层建筑行业的发展具有重要的意义。
一、高层建筑结构的特征
任何结构都是由水平构件和竖向构件组成的空间结构，高层建筑结构设计的特征主要集中在以下方面：规则性。随着我国高层建筑建设规模的不断扩大，高层建筑结构设计的规范虽然在逐渐完善，但是在具体的实践中高层建筑结构设计中需要严格按照设计规则规划设计，保证高层建筑的整体质量；高度控制。高层建筑设计并不是越高越好，反而是应该控制在合理的范围，尤其是需要考虑到建筑物的抗震性及建筑物的稳定性；高层建筑结构设计还需要注意实际位置短肢剪力墙。
结合工作实践在高层建筑结构设计中需要处理还以下问题：对嵌岩桩的竖向承载力进行计算；对地下车库结构设计进行关注，随着城市私家车的兴趣，高层建筑地下车库面积越来越大，地下车库结构的稳定性直接影响整个建筑的稳定性，因此需要重点关注地下车库；超长钢筋混凝土结构温度应力等等问题。
二、某层建筑结构设计论述
本文以参加的某高层建筑结构设计为例进行分析。该工程位于某省圆形高层建筑，总建筑面积13.6万m2，由32层楼高、5层裙房以及3层地下室组成，高度为159.45m，地下室3层，可以存放550辆车。塔楼与裙房在地面以上自然分离，塔楼采取框架-核心筒结构。塔楼平面中间为核心筒，外围框架柱环绕核心筒一圈布置。核心筒采用钢筋混凝土结构形式，平面尺寸为21m×21.7m，高宽比为7.59（<12），满足高规限值要求。12层楼面以下采用型钢混凝土柱，12层楼面以上为钢筋混凝土柱。核心筒标准层平面布置见图4，塔楼构件截面如表1所示。
塔楼构件截面 表1
采用SATWE软件进行弹性计算，并以此作为设计依据，同时采用ETABS软件进行验算，计算结果作为参考。两种软件计算结果接近，从侧面反映出结构建模与分析的正确性。计算结果表明，结构的主振型以平动为主，周期比、层间位移角、剪重比、位移比、刚度比、受剪承载力比、刚重比均满足高规的限值要求，表明结构体系是合理的。
框架-剪力墙结构图
三、高层建筑结构设计中存在的问题及解决对策
基于上述高层建筑设计，在具体的设计中存在以下问题：
补桩问题。在施工的过程中容易因踏孔、施工不当而原因而造成断桩等问题，对于这些需要需要及时进行补桩：一是采取增加粧数的方式；二是原位重筑法。然而在补桩处理时容易存在因为群桩布置的不规则而造成补桩区域地基刚度明显大于其他部位的现象。根据具体的施工要求，本项目采取以下两种补桩措施：（1素混凝土短桩加固处理。由于通过计算局部的桩承载力不能满足具体要求，因此需要对局部进行地层处理，也就是在CFG桩间土软弱区域土层采用素混凝土加固处理，在具体的施工中需要最大限度的控制机械对土层的干扰，因此在工程施工中采取机械加人工桩孔的方式，本次现场施放桩位需要经过严格的计算之后确定，并且要保证成孔的一步到位，尤其是在成孔的最后一步要在钻头上套入塑料袋并且放置适量的水泥，以此保证短桩的质量；（2）粉喷CFG桩间土加固处理。粉喷桩属于水泥土搅拌法，是利用水泥的固化作用，通过特制的搅拌机将水泥等固化剂传输到钻头，从而达到加固地基的作用。具体的施工方法需要在进行施工前需要对场地进行清洁作业，同时还要在钻孔到一定位置时需要检查染料是否正常，同时进行粉喷作业，以此达到固化的作用。
控制高层结构整体宽度比的问题。由于部分高层在设计的过程中过重看重外在形状而忽视了对高度和宽度的合理控制，从而影响到建筑工程的质量，因此严格控制高层建筑的宽度和高度是非常重要的，也是决定结构刚度的重要指标。由于高层家在你户结构占地功能有限，因此一般七基地尺寸不会过大，一般为70m左右，因此根据高宽比小于2，剪切变形为主，高宽比大于5则以弯曲变形为主，因此对于高宽比大于8时需要在外筒设计为巨形框架或者巨型支撑框架，从而提高高层建筑的抗侧强度。
超长钢筋混凝土结构温度应力的问题。基于建筑技术的发展，超长混凝土结构不断出现，尤其是该技术的应用使得建筑往往不设或少设伸缩缝，但是该结构存在抗裂性差的问题，因此该问题的存在是影响高层建筑结构的重要因素之一，造成此种现象的原因是：一是由于混凝土在凝结硬化的过程中，由于水泥的水化释放而导致混凝土内部出现较大的温度梯度；（2混凝土在施工中受到外界环境的影响，从而导致结构表面和内部出现温度变形。因此对于超长钢筋混凝土温度应力问题主要以设置伸缩缝、设置后浇带（在建筑物过长时，在适当的距离选择对结构无影响的位置设置后浇带）、采用预应力混凝土结构，梁板中所产生的预压应力可以消除混凝土温度变化和收缩产生的轴向拉应力，从而使得混凝土延迟开裂，从而达到控制裂缝的目的。
处理好高层抗震设计问题。随着高层建筑楼层的不断上升，抗震设计成为高层建筑结构设计的主要因素之一，抗震设计需要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载。以结构水平荷载为例，需要合理布局测抗力构建，避免应力集中的凹角。同时还要特别注意部分结构破坏而影响到高层整体质量，所以需要加强对构件质量的控制，保证构件要具备足够的承载力和稳定性。当然还需要设置尽可能多的抗震防线。高层建筑在结构设计中要保证一定的结构延性。由于高层建筑的高度决定，高层建筑的整体结构要偏柔一些，一旦遇到地震，发生的形变也比较大。为了保证高层建筑在发生变形之后能够及时的恢复原有的形状，避免垮塌，就要在结构设计的时候，充分考虑这一因素，保证高层建筑的结构具有一定的延性，使高层建筑能够在一定的范围进行形变。
总之，虽然我国高层建筑规模的不断扩大，加强对高层建筑结构设计的研究对提高高层建筑的整体质量具有积极的意义，因此作为建筑施工设计人员必须要加强理论学习，掌握最新的结构设计方法，认真对待工作中所遇到的问题，采取科学的措施解决，促进我国高层建筑结构设计的质量。
参考文献
[1]周湘鄂，高层建筑结构设计.中华民居（下旬刊）2013年
[2]马昭? 叶安华，高层建筑结构设计——以某高层民用建筑为例.科技信息，2011年
论文作者:万丹华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/5
标签：高层建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 高层论文; 混凝土论文; 应力论文; 承载力论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;