摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，城市人口逐渐增多，未来缓解用地压力，高层建筑越来越多。本文针对高层建筑结构的设计问题，提出结构设计策略。从结构设计的角度来说，优化结构方案，运用计算简图，做好建筑功能性把控，避免传统设计常见的问题，能够获得不错的成效。
关键词：高层建筑；建筑设计；结构设计
引言
改革开放后国内的经济进步是非常迅速的，人们对居住的要求不断提升，这些导致了建筑业的不断变化，建筑材料以及技术不断进步，让高层建筑可以借助更加先进的技术以及材料，实现项目的建设。高层建筑的层数更多，高度更高，很多以往的一些结构设计的方式不再适用，同时因为层数的增加，结构的风荷载以及受地震作用也是要考虑的关键问题。总体上来说，高层的结构设计是更加复杂的，要考虑到的各方面因素也是更加多样化。
1高层建筑混凝土结构设计要求
（1）安全性。在安全性这方面主要是要保证建筑在使用过程中的安全，相应的技术和施工人员要对建筑物的承载力、刚度等各个方面进行详细的考虑，最重要的是要保证建筑物能够应对突发状况，在出现突发事件时能够保持稳定，不会出现坍塌等较为重大的安全事故。（2）可靠性。可靠性指的是建筑物在一定的时间所能保证的承载力、强度等性能，确保建筑物在其使用年限内不出现性能大幅度下降的问题。每个建筑都会有其规定的使用年限，当其使用到达其规定的时间后应该停止使用，原因是此时的建筑可靠性已经严重下降，不适宜居住。（3）适用性。建筑物要确保居民能够正常进行生活，这就是建筑物的适用性，技术与施工人员要确保建筑物在使用之时不会出现裂缝变形等问题，确保居民的正常安全生活。
2高层建筑结构的设计问题
基于过往的设计实践经验，高层建筑结构设计，常见的问题如下：（1）剪力墙。设置在建筑结构中的剪力墙，发挥着承载水平力以及竖向重力的积极作用。若布局不合理，强度和刚度不达标等，都很容易造成结构破坏，影响着结构性能发挥，当发生地震时无法有效吸收冲击力。（2）建筑结构超高。现行的高层建筑设计规范，对建筑结构高度做出了明确具体的规定。不过部分企业为了获得更多的经济效益，存在着随意增加高度的行为，使得建筑存在很大的安全隐患。若遇到强风或者地震情况，很容易出现破坏的情况。基于此，开展结构设计时，要严格按照现行的规定和标准，做好高度设计的把控。（3）嵌固端的设置。一般来说，嵌固端设计常见的问题为位置选择和刚度大小。具体体现为：将嵌固端布置在人防地下室顶板位置，增加了结构整体的安全风险；刚度设计比例不合理，影响着结构的稳定性。
3高层建筑结构的设计策略总结
3.1高层建筑的基础设计
高层的结构层数比较多，荷载也比较大，在结构设计中要高度重视基础的设计。高层的基础选型，要结合地质条件，因地制宜选取合适的基础形式。高层剪力墙的上部荷载是比较大的，多数是选择桩基础以及筏板基础。基础的设计不仅要考虑到承载力的问题，地基沉降也是要进行验算的关键环节，要选择地质情况比较好的土层，来作为基础的持力层，选择一些刚度好的基础，减少对建筑沉降量，让工程要求得到基本的满足。因为高层受到一定的水平荷载，容易出现结构倾覆，因此基础的埋深要达到要求，不能过浅，这是很多设计人员非常容易忽视的问题，会造成非常严重的后果。
3.2运用计算简图
从结构方案设计的角度来说，运用计算简图，能够有效保证设计的质量和准确性，减少设计误差的出现。若产生设计误差，比如配筋误差等，将会引发系列问题，影响着建筑建设的质量和效益。基于此，开展结构设计时，运用计算简图，综合分析各类因素，做好全面的把控。
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3.3把握好整体结构延性设计
需要将结构耗能的能力进行充分的发挥，防止出现结构瞬时以及脆性的破坏，在遇到地震以及极强风荷载的情况下，高层的高度原因，需要结构具备极强的抗侧强度以及延性，对水平荷载抵抗抵消。允许结构的一些构件出现塑性铰，可以对地震的能量进行不断的消耗。防止一些重要的构件被破坏，造成不良的后果。在结构设计中，要把握好一些关键构件的延性设计，比如传递水平力的构件以及抗侧力构件，要注意结构延性的整体设计，在地震下可以让结构保持安全，并减少造价。
3.4建筑结构的周期折减系数
填充墙是高层建筑中较为特殊的一个部件，在框架结构和剪力墙结构中都有运用，填充墙会增加相应结构的刚度和周期，为了确保整体房屋结构的安全和稳定，相应的设计人员要根据填充墙的布置情况来对整体计算周期进行适当的调整，以此来确保整体房屋建筑的安全性。在剪力墙结构整体计算时，根据实际情况和以往经验来确定折减系数的大小，通常情况下在0.85～0.95之间，一般高烈度地区选高值，低烈度地区选偏小值；如果在砌筑填充墙的过程中使用了轻质的砌块或者整体的轻质墙板，那么相应的折减系数要提高。
3.5做好超限设计的把控
从建筑结构设计角度来说，现行的各类规范，提出了计算要求以及构造措施，难以有效保证超限结构在地震条件下的安全性以及可靠性，在进行建筑结构设计时，需严格控制。采取以下措施：（1）做好结构全面计算。使用有限元程序，开展模拟分析和计算。做好地震作用下的建筑结构分析，除了运用振型分解反应谱方法外，还可以进行弹性时程分析，结合使用力学模型，开展对比分析。一般来说，超限结构具有很强的复杂性，对软件性能的要求较高，可使用SAP2000等进行实际分析，获得高质量的计算结果。不过需要注意的是，软件的先进性越高，精准度就越高，由于软件使用者的熟悉程度不高，加之操作复杂，需要消耗很多的分析时间。除了上述方法外，在进行结构抗震设计时，可以运用静力分析法或者动力弹性分析法，分析结构的性能，依据计算结果，开展配筋设计，保证结构整体的性能。（2）采取相应的措施，增强建筑整体性能，保证建筑的安全性。在进行计算分析之前，要提高设计标准，高于现行的规范标准，同时对结构重要位置进行强化设计。运用软件分析，明确薄弱点，进行优化设计，增强建筑的性能，保证结构设计达到安全性和可靠性目标，推动建筑结构设计工作的高质量落实。
3.6其他注意事项
结构传力的路径，需要尽可能简单和直接，要避免结构连续倒塌。同时结构的刚心和质心接近，避免结构在地震力以及风荷载的冲击下扭曲、结构竖向的抗侧力构件，要保持连续性，防止刚度出现突变，造成薄弱层。
结语
综上所述，高层建筑结构的设计，要做好全面的把控，提出高质量的设计方案，保障建筑结构安全性。设计工作的开展，从多个方面入手，做好结构周期、位移、减重比等指标的把控，优化结构设计，为建筑施工提供高质量蓝图。
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论文作者:宋鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/3
标签：结构论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 高层论文; 荷载论文; 刚度论文; 建筑论文; 《基层建设》2019年第29期论文;