齐齐哈尔市垦业建筑设计有限责任公司 黑龙江齐齐哈尔 161000
摘要：随着我国建筑行业的不断发展，人们对建筑质量的要求也会越来越高。为了能够将人们的要求充分满足，建筑结构必须进行科学合理的设计，这样，不仅能够有效解决目前市场上土地价格上涨给工程造价带来的影响，有效降低了开发商的成本，而且还能够在确保建筑整体质量达到规范标准的基础上，使建筑的结构设计能够满足客户的诸多需求。同时，还在很大程度上实现了房屋外形美观，结构实用、舒适的目标。
关键词：高层建筑；结构设计；原则；结构分析
一、高层建筑结构设计方面的设计原则
1、选取适宜的设计简图
设计简图一定要确保有相关的高层楼宇结构技术，并且有对高层楼宇构造的设计方式，设计简图如果选取的不适合甚至对高层楼宇构造的安全产生不良影响，所以保证高层建筑构造稳定的关键是选取适宜的设计简图。还要留意的是设计简图存在错误是很正常的，不过差错一定要在高层施工构造策划准许的范畴内。
2、选取科学实用的构造方法
科学的高层楼宇策划一定凭借经济实用的构造方法，也就是说在高层楼宇构造策划中要选取实际可行的构造系统以及构造方式。针对构造系统，在同一个构造单位中最好不要使用不一样的构造系统结合在一起运用，构造系统一定要简单便利，受力确定。在对高层楼宇构造策划程序中，要全面的对各种会存在影响的要素进行解析，和有关部门商定，之后敲定详细的最科学的高层楼宇构造策划方案。
3、准确解析、核实设计结果
在高层楼宇构造策划程序中大多使用电脑，不过因为现在市场中存在的电脑软件类型繁多，不一样的电脑程序设计的结果也是不一样的，因此这就需要高层楼宇构造设计工作者要全面熟悉电脑的程序所适合使用的范畴，避免在借助电脑设计的过程中，因为程序自身的不足，软件中的设计方式不适合构造的实际设计状况因为电脑程序对项目施工构造策划产生不良影响。还有，要避免电脑协助设计构造策划中操作者的失误，在输入资料时一定要严谨仔细，并且操作者在后续作业中，对资料也要严格的进行审核，科学解析，做出最正确的判定。
二、高层建筑结构设计特点
1、水平荷载是决定因素
首先，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引发的轴力及弯矩的数值，仅仅和楼房高度的一次方成正比，但是水平荷载对结构产生的倾覆力矩和在竖向构件中由此引起的轴力，与楼房高度的两次方成正比；另外，对一些一定高度楼房来说，竖向荷载基本上是固定值，但作为水平荷载的地震作用和风荷载。
2、侧移是控制指标
和低层楼房不同，高层楼房结构设计中的结构侧移是关键因素。随着楼房高度的不断增长，水平荷载下结构的侧移变形也随之迅速增加，结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比。所以结构在水平荷载作用下的侧移必须要控制在一定限度之内。
3、结构延性成为重要设计指标
延性是指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比来表示。受弯构件会随着荷载的增加，首先受拉位置混凝土出现裂缝，表现出非弹性变形。然后受拉钢筋屈服，受压位置高度降低，受压位置混凝土被压碎，最后导致构件被破坏。
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4、轴向变形也不容轻视
在高层建筑理，竖向荷载数值会较大，会使柱中引起很大的轴向变形，从而会导致对连续梁弯矩产生一系列的影响，使连续梁中间支座处的负弯矩值变小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值变大，对预制构件的下料长度也会产生影响，这就要求依据轴向变形计算值，对下料的长短做出相应调整；另外对构件剪力和侧移也会产生影响，和考虑构件竖向变形相比较，结果会偏于不安全。
三、高层建筑的结构分析
1、高层建筑结构分析的基本假定
在进行高层建筑结构分析基本假定的时候，通过采用弹性假定的方法来进行。目前，弹性的计算方法已经成为了工程上最为常见的结构分析方法。通常情况下，建筑结构在垂直荷载和水平荷载的影响下，会处于一个弹性工作阶段，在这种条件下，这种弹性假定是基本符合现实情况的。但是如果遭受到地震和强台风作用的时候，建筑就会根据实际情况产生不同程度的位移，进入到弹塑性的工作阶段。此时如果按照弹性方法对内力和位移情况进行计算，那么其结果必然不能够充分反映结构的工作状态，因此，必须要采用弹塑性动力的分析方法进行分析。此外，在计算侧向位移的时候，需要采用刚性楼板假定来对结构进行分析。
2、高层建筑结构静力分析方法
剪力墙结构。剪力墙的开洞情况会影响到剪力墙的受力特性与变形状态。不同种类的剪力墙，其截面应力分布也不一样，计算内力和位移时应该使用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。此方法比较精准，并对各种剪力墙都能适用。但因为有一些弊端，目前一般只在特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况下使用。
四、高层建筑结构设计的相关问题
1、剪力墙结构应该具有延性。细高的剪力墙容易设计成具有延性的弯曲破坏剪力墙。当墙的长度很长时，可以通过设置洞口将长墙分成长度较小的墙段，用以分割墙段的洞口上可设置约束弯矩较小的弱连梁。抗震设计时，为保证剪力墙底部出现塑性铰后具有足够大的延性，应对可能出现塑性铰的部位加强抗震措施。
2、结构的规则性问题：结构的规则性包括平面规则和竖向规则。抗震设计的混凝土高层平面宜简单、规则、对称，减少偏心，长度不宜过长，平面突出部分的长度不宜过大、宽度不宜过小；竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和收进，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。在方案阶段就要考虑这些问题，避免在施工图阶段受这些问题的限制。
3、结构的超高问题：在抗震规范和高规中，对结构的总高度有着严格的限制。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大。
4、嵌固端的设置问题：由于高层建筑一般都带有地下室，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，在这个问题上，往往容易忽视由嵌固端的改变带来的一系列问题，如：室内外高差特别大的情况下，如果室内外高差做到了1.2m，那么嵌固端是在基础顶板还是在地下室顶板上，在这种情况下，就应该考虑两种嵌固端的位置分别计算，最后进行包络设计。
5、短肢剪力墙的设置问题：在规范中，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，最小配筋率比一般剪力墙高出许多，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，以避免增加含钢量。
结语
由于目前我国高层建筑发展迅速；机构设计中经常遇到各种问题，需要我们设计人员积累经验，利用正确概念进行设计。而创新是结构工程师对设计、业主和社会的最大贡献。所以，结构工程师必须在每一个工程项目的设计中都能做到不断地探求自然法则，不懈地追求相对的最佳最优，要通过反思比较，在经验积累中不断提高自己的判断力和创新力。
参考文献：
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[4]周 坚．高层建筑结构力学[M]．北京：机械工业出版社，2006．
论文作者:闫雪
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/5
标签：结构论文; 荷载论文; 高层论文; 高层建筑论文; 延性论文; 弯矩论文; 剪力墙论文; 《基层建设》2016年11期论文;