摘要：与多层建筑相比，高层建筑不仅要承受重力荷载，而且要负担较大的水平荷载（如风荷载、地震作用等）。随着房屋高度的增加，水平荷载往往成为设计的控制因素。因此，横向荷载作用在高层建筑结构设计中应给予充分的重视。
关键词：高层建筑；荷载效应；结构设计
引言：在进行建筑结构设计的过程中，必须要树立起先进的结构理念，以此保证建筑结构体系的合理性。通过确定合理的建筑结构体系，可以减小结构所受的水平荷载，提高结构体系的效率，充分发挥不同结构材料各自的优势，使建筑结构满足安全、适用、经济合理。基于此，在接下来的文章中，将针对高层建筑结构设计工作提出几点建议，希望能给建筑结构设计人士提供一些的参考价值。
一、高层建筑结构设计特点
1.1、水平荷载效应应充分重视。
高层建筑结构设计首先要考虑结构体系应具有明确的竖向荷载和水平荷载的传力途径，而竖向荷载的传力途径是应优先考虑的。在水平荷载中，风荷载和地震作用是引起结构水平位移和振动的最主要因素。风荷载的大小与建筑外形与结构的动力特性密切相关，因此，在风荷载作用下除应保证结构有足够的刚度，以控制建筑的水平变形及顶点加速度外，同时应选择合适的建筑体形以减小风荷载作用。在地震作用下的变形与风荷载作用下有所不同，刚度太大会导致地震作用的增加，而刚度太小又会产生过大的变形，引起结构的倒塌，因此选择合适的刚度尤为重要，抗震设计规定“小震不坏、中震可修、大震不倒”原则，要求结构应具有足够的承载力、合适的刚度和良好的延性。
设计高层建筑时，抗风与抗震要求的出发点往往不一样，抗风设计往往要求建筑顶部质量大，结构刚度大；而抗震设计时，则要求结构质量小，刚度适中，变形能力与延性好，因此，设计时应综合考虑结构的抗风与抗震需求，选择合理的建筑体型和结构抗侧力体系。
1.2、侧向变形成为控制指标
随着建筑高度的增加，水平荷载作用下的结构侧向变形与建筑高度的四次方成正比。过大的侧向变形不仅会使结构构件开裂变形，影响结构安全，而且会使结构因重力二阶效应产生较大的附加弯矩，使结构产生整体失稳，并使非结构构件如隔墙、幕墙以及电梯轨道等产生过大变形而损坏或不能正常运行。
1.3、扭转效应不可忽视
在高层建筑结构设计中，结构的扭转效应是不容忽视的问题。因为对于高层建筑来说，有时为了考虑功能或视觉的要求，其质量、刚度的分布无法做到很均匀，当水平荷载作用在这样的高层建筑上时就容易产生比较大的扭转作用，扭转作用将会影响到抗侧力体系的侧移，从而使其他的抗侧力构件所受的剪力受到影响，最后整个结构构件的内力和变形也会发生变化。即使是结构的质量和刚度分布均匀的高层结构。在水平荷载作用下也仍然存在扭转效应。
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二、高层建筑结构设计要点
2.1、抗风设计
风荷载的大小不仅与结构的动力特性相关，而且还与建筑的形体密切相关，因此选用合适的建筑平面和体型有利于减小结构所受的风荷载作用。可从以下几方面考虑。（1）、选用对称平面，采用对称平面可减小风荷载作用下的结构扭转效应；（2）、选用流线型平面，高层建筑的楼层平面采用流线型形状，可显著减小高楼的风荷载效应。（3）优化建筑物的平面朝向，若条件允许，可通过调整优化建筑物的平面朝向，使大楼产生最不利气动响应的风向远离当地主要的强风风向，从而达到减小风荷载的效果。
2.2、抗震设计
（1）、进行抗震设计的高层建筑，其平面宜简单、规则、对称、减小偏心；竖向体型宜规则、均匀，结构刚度下大上小，并且要有多道设防的概念。（2）、位于地震区的高层建筑，其立面形状宜采用矩形、梯型或三角形等沿高度均匀变化的简单几何图形。避免采用楼层平面尺寸存在变化的阶梯形立面。（3）、建筑平面应尽可能采用方形、圆形等双轴对称的简单平面形状。如采用其他形状，平面长度不宜过长，突出部分不宜过大。（4）、结构的平面布置应减小扭转效应的影响，楼层的质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下层的1.5倍。
2.3、注重概念设计
高层建筑在进行结构设计时，首先要让概念设计得到有效实施。设计人员可以充分细致的了解建筑体的多方面信息，了解建筑体周围的环境和建造场地，同时要明确建筑体的性能和特点，基于这些因素综合形成一个初步的概念设计草图。随着目前各种结构设计辅助工具的不断产生，可以让概念设计更加高效便捷的完成，并且能够提升设计的准确定和精细程度。在概念设计中还需要结合一些要点做注重考量。比如，高层建筑普遍来说有着更大的结构设计难度，且在控制建筑体的抗震性能上要做很多技术上的处理。这些问题在概念设计时都要做充分考虑，并且要形成科学合理的设计方案。概念设计的良好实施能够让建筑结构设计有基本的雏形，可以形成初步的抗震措施，是结构设计效能的体现。
2.4重视结构方案的选型
结构方案的选型是很重要的设计环节，这个过程需要就一些重点问题做有效处理。首先，在结构方案选型时要确定是否存在不规则结构问题。由于现在的建筑体在外形结构上普遍追求新颖突破，各种不规则建筑体不断产生。这样的建筑体确实能够极大的吸引人的眼球，但是这类建筑在结构设计的难度和实施过程中存在的障碍极大。因此，在结构方案选型上首先要将不规则结构问题做有效处理，判断这种不规则形态如何通过有效的结构设计来完成，并且进一步思考在这种结构设计背景下如何保障其结构的安全性。另一方面，要就结构超限问题做有效处理。随着建筑体在高度上的不断攀升，各种超高建筑不断产生，增加了结构设计的难度。因此，在具体的结构设计时要进行结构方案的比较。选用合理的结构方案。
总之，随着我国经济水平的提高，高层建筑结构技术的不断发展；对高层及超高层建筑的不断涌现，建筑结构设计中应重视横向荷载作用效应对高层结构的影响。
参考文献：
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010
[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
[3]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
论文作者:李兴望
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/15
标签：荷载论文; 结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 平面论文; 《基层建设》2019年第27期论文;