勾长明
中嘉城建设计有限公司 黑龙江省 150001
摘要：随着现代城市建设的快速发展，城市高层建筑逐渐兴起。在高层建筑的设计过程中，结构设计一直是人们关注的焦点。这样，才能保证高层建筑的结构设计更加科学化。本文对高层建筑结构设计相关问题进行了探讨。
关键词：高层建筑；结构设计；措施
前言
伴随城镇化的深入发展，城市当中高层的建筑数量将会逐渐的增长，需持续的强化高层建筑的结构设计探讨，不断的提高高层建筑的结构设计能力，以适应时代快速的发展步伐。
1高层建筑结构设计原则
1.1采用合理的高层建筑结构计算简图
根据选择的建筑结构计算简图对高层建筑结构设计进行准确计算，若存在不合理的情况，则会因建筑结构设计问题导致安全事故发生。所以计算简图的选择关乎着整体高层建筑结构的安全性。在高层建筑结构设计方面，建筑结构的节点并非单一的钢节点，需要将计算简图中可能出现的误差控制在最小范围。
1.2对高层建筑结构基础进行科学合理的设计
从高层建筑所处区域的具体地质状况入手，选择最为合理的结构设计方案，通过对高层建筑结构类型、荷载的具体分布状况作出全方位分析，综合工程的施工条件等确定最佳的建筑结构设计方案。其中，须选用地基潜力可充分发挥的结构设计方案，同时对建筑地基的变形情况进行全面检查。另外，高层建筑结构设计要具有详细的地质勘查报告，若缺少地质勘查报告，则需重新进行勘查，保证高层建筑结构设计的合理性。
1.3挑选合理的高层建筑结构设计方案
在高层建筑结构设计方案挑选的过程中，结构设计师的主要工作就是精准、高效地做好高层建筑工程的内力分析，要对相关设计规范要求进行全面性的了解，在综合性分析后进行建筑结构的整体设计，其关乎高层建筑工程的最终设计质量。整体而言，我国新规范的相继推出，在建筑结构计算与分析方面做出了大范围的改进，设计师在进行高层建筑设计时要特别加以关注。在挑选建筑结构设计方案的过程中须确保设计方案的合理性，然后按照建筑物所处地理方位、具体地质状况，对工程造价进行掌控，确定最为经济、合理的设计方案。
2高层建筑的结构设计过程中时常发生的问题
2.1扭转的问题
建筑的三个重“心”所指的是几何的形心、结构的重心、刚度的中心，这三个重要的“心”相统一才可以确保建筑结构的牢固。但在现实当中地基础的形状、建筑功能的需要等的影响造成建筑的体型大多数原因下是不规范的，设计过程中没有有效的做好三个重要的“心”相统一，会导致建筑的结构发生扭转的现象，造成结构的损坏。
2.2抗风的相关问题
因为高层建筑其层数众多、高度较高，风通过的时候，较易出现空气动力的反应，转变风在高层建筑面的流动，导致高层柔软的结构在风与空气的效应下产生震动，对于高层建筑的结构与其构件的牢固性产生破坏。所以在对高层建筑的结构设计时实行抗风的结构设计，让建筑结构的抗风力符合结构的牢固标准。然而在现实的设计当中由于没有科学的对高层建筑所能承载的风力进行评估，导致高层建筑的抗风设计不合格。
2.3抗震的问题
高层建筑在其结构的设计时，对于抗震的设计是一个非常难的环节，经常由于设计人员的专业性比较弱、灵活性不足，对建筑抗震的规划不够重视。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆甚至在实施高层建筑的抗震核算的时候，因为核算的错误使抗震的设计有效性降低。如果出现地震，高层建筑的抗震结构将无法实现抗震的要求，造成不同程度的损坏，更严重的可能会导致人员的伤亡及经济财产的损失。
2.4消防方面的问题
参照现在的有关规范制度，高层建筑的结构一定要有科学适合的消防体系。然在高层建筑的结构设计当中却存有疏导困难大、火势较容易扩大、排烟的设计困难等相关的问题，如果不能对这些问题进行有效的处理，便不能确保高层建筑对于消防的安全。
3高层建筑的结构设计要点
3.1高层建筑的水平荷载成为设计重点
世界上的任何一座建筑，不管它有多高，都同时承受以重力为代表的垂直方向的荷载以及由于风力所产生的水平方向的荷载，同时还要具有抵抗地震的能力。在低层建筑或者多层建筑中，由于楼高较小，通常是垂直方向的竖向荷载作为结构设计的重点，水平方向的荷载产生的内力位移较小，对整个建筑结构的设计所产生的影响也就小，一般只要满足垂直方向的荷载要求，就能保证整个建筑的安全。而对于高层建筑来讲，虽然竖向荷载仍然对建筑结构存在着影响，但是随着楼层高度的增加，水平方向的荷载逐渐占据重要比重。由于建筑物本身的重力以及楼面使用荷载对竖向结构的构件所产生的轴力和弯矩数值，仅仅是与楼房的高度一次方成正比，而水平方向的荷载对建筑结构产生的倾覆作用以及由此对竖向结构的构建所产生的轴向力数值，却和建筑物高度的二次方成正比。除此之外，水平方向的风力产生的荷载以及地震的作用，作用数值随着结构动力特性的变化所产生的变化幅度也较大。
3.2要注意轴向变形
在低层建筑或者多层建筑中，一般对其结构分析只考虑弯矩这一项的数值大小即可，而轴力项的大小对于建筑的整体设计产生的影响很小，可以不用考虑在内，另外剪切项的数值更小可以忽略不计。但是高层建筑的情况就不同了，因为楼层高度的增加，轴力项数值急剧增加，同时随着楼层高度增加而产生的轴向变形也变得愈加明显，这样一来便会明显的改变高层建筑的内力数值和分布。对于采用框架结构体系和框架-剪力墙结构体系的高层建筑来讲，结构框架的中柱的轴压力往往要大于结构边柱的轴压力，并且结构中柱的轴向压缩变形和轴压应力也往往要大于结构边柱。当建筑的高度不断增加时，这种轴向变形的差距也会逐渐增加，所产生的后果就相当于连续梁的中支座发生沉陷，导致降低连续梁中间支座部位的负弯矩，端支座的负弯矩和跨中正弯矩加大。
3.3侧移成为控制的主要指标
不同于低层建筑和多层建筑，高层建筑设计中的重要控制指标是结构的侧移。因为随着楼层建筑高度的不断增加，在水平方向所产生的作用力影响之下导致的建筑结构的侧向变形也急速增加。除此之外，随着高层建筑整体体量的增大，对建筑材料的要求也在不断增加。在对高层建筑进行结构设计的时候不仅考虑到建筑强度的大小，能够承载水平方向的风力所带来的负荷；同时也要满足抗推刚度的大小，保证水平方向的作用力遂产生的结构侧移量能够很好的被控制在一定的范围之内，从而保证人们能够正常的居住和工作。
3.4对结构延性（抗震设计）的要求更高
由于楼层高度的不断增加，当发生地震时，高层建筑的安全系数要低于低层或者多层建筑，高层建筑的结构变形也会更加严重。因此，在对高层建筑进行结构设计的时候，要保证楼层的承载重量以及结构刚度要随着楼层高度的增加而逐渐减小，并且要保证这种变化的平衡。通过对楼层结构的变形进行合理的设计，保证高层建筑的结构延性得到增加，从而提高高层建筑的变形力。同时在高层建筑的结构设计时要将建筑对地震的抵抗性能考虑在内，避免出现不规则的设计。
3.5加强高层建筑消防结构的设计
可以利用下面的一些方法加强高层建筑的消防结构，具体的方法：一是要参照建筑所在地形的环境有效的设计防火结构相互间的合理距离；二是要运用不容易燃烧的用材，强化所用材料自身的耐火性能；三是要设计两个疏导的通道，尽可能不把疏导通道设计为垂直的形式，防止疏导的成效降低；四是要设计耐火的区域、防烟的区域等。五是设计隔离区域，有利于防止火势的扩大与蔓延。
结束语
总而言之，随着城市人口的逐渐增多，高层建筑和超高层建筑越来越多，其实现了对土地资源的有效节约，同时其也成为未来建筑结构设计发展的主要方向。设计师在具体的设计过程中，一定要严格按照相关的规定和要求来进行操作，并充分结合市场的实际发展环境对设计方案进行不断地完善，进一步有效推动我国建筑行业的可持续发展。
参考文献：
[1]张修法.高层建筑结构施工特点和施工技术[J].江西建材，2016（14）：95+97.
[2]成佩玲.超高层建筑结构风振响应特性研究[D].石家庄铁道大学，2016.
论文作者:勾长明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/20
标签：高层建筑论文; 结构论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 荷载论文; 建筑论文; 方向论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;