【摘 要】高层建设结构设计是一个复杂的、综合性的设计，其与高层建筑的发展有着重要的影响，并且指导着建筑业的发展。随着人们生活水平的提高，科技水平的逐渐发展，高层建筑结构设计要求也越来越严格。因此在实际修建工作中，需要根据高层建筑的结构设计特点，找出其中结构设计的缺陷，并且利用先进的科技手段解决此类问题才能真正的带动高层建筑行业的发展。
【关键词】高层建筑；结构设计；问题分析
一、高层建筑结构特点
1.水平荷载决定建筑结构设计
传统的底层建筑在建筑时所受的外界力量主要来自于重力对其的竖向荷载，而高层建筑在在结构设计过程中还需要考虑到水平荷载与竖向荷载双重作用的影响。由于高层建筑随着建筑的高度其宽度也在随之增加，因此水平负荷对结构产生的影响也越来越大，决定着高层建筑的结构设计类型。高层建筑结构在风或地震作用下产生水平位移时，重力荷载将引起结构的P-Δ效应，从而使结构的位移和内力增加，甚至导致结构失稳。
2.轴向易变形
随着高层建筑的高度不断增加，建筑竖向荷载值也在不断地增加，在超过某一定数值后，建筑中的柱中容易产生轴向变形，影响梁弯矩，对预制构件的下料长度也有一定的破坏。因此在对高层建筑结构设计过程中需要注意轴向变形对结构产生的影响，调整下料长度。除此以外，构件的剪力和侧移也会造成框架的变形。
3.结构延性大
在建筑设计过程中，保证建筑物具有一定的延展性也是非常重要的，所有的建筑在修建过程中都会产生一定的形变，为了防止由自然环境或人为因素引起的建筑物变形产生的坍塌事故，在底层或高层建筑修建中都需考虑其相应的结构延性空间。相较于底层建筑，高层建筑的结构延性更大，这样才能保证高层建筑的结构的稳定性。
二、高层建筑结构设计中存在的问题
1.消防结构设计
高层建筑结构设计较底层建筑设计复杂，其相对应的消防结构设计也较为复杂些。高层建筑修建过程中使用的材料多为可燃性材料，这样也为高层建筑带来了安全隐患。除此以外，高层建筑的高度容易受到风力、空气流动的影响，一旦遭受火灾则造成的后果更为严重。
2.扭转
建筑结构设计中的三心是指结构中心、刚度中心、几何中心。建筑修建时需要达到三心合一的效果，但是在实际修筑中三心无法完全重合，容易出现扭曲现象，在受到水平压力的影响下高层建筑容易产生扭曲震动，对高层建筑带来安全威胁。结构的较大不对称，将引起结构在水平侧力作用下产生较大扭转变形，不利于结构侧移力，不利于非结构构件如填充墙、幕墙的正常工作，同时要造成结构耗材、成本较大的增加。
3.抗震结构设计
抗震结构设计会影响到居民的生命财产安全，同时地震发生过程中存在许多不确定的因素，在结构设计过程中如果不能全面的考虑到地震破坏的影响，则无法有效的避免地震对高层建筑造成的损害，高层建筑抗震性能的好坏直接与高层建筑的安全性能相关。
4.抗风结构设计
高层建筑随着层数的增大，建筑物的增高其受到风力的影响也越来越大，风力会对高层建筑产生相似的振动的效果，这样建筑物承受的荷载力也逐渐增大，造成高层建筑的安全威胁，严重的可能会造成建筑物主体的断裂等。
三、高层建筑结构设计问题对策
本文以广东地区某工程为例，该工程修建设计主要为办公写字楼。工程设计为28层的综合大楼，总占地面积约为28000㎡，建筑结构设计主要采用筐一筒结构体系和剪力墙结构体系，主要采用这种结构体系的原因就是根据建筑的高度，以此结构达到高程建筑的防震、防火的目的，由于该结构的刚度较大，自重较轻，因此在抗震、抗风和抗变形功能上具有明显的优势。
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1.完善消防结构设计
高层建筑的消防安全直接影响着建筑的安全性能，因此在建筑结构设计过程中应该完善消防结构设计。设计人员在设计建筑结构时，严格按照相关规定精确的测定出建筑物间的实际距离，并且在设计防火结构时，应考虑周围环境因素，设计出与实际地形相符合的防火结构。安全疏散通道对建筑结构设计也非常重要，一般安全疏散通道采用的是垂直结构设计，并且疏散通道有很多条。除此以外，防火门和防火墙等相关的防火设备也应被考虑在设计中。
2.扭转问题优化
为了解决建筑物由于水平荷载作用引起的扭转损坏，在结构设计过程中必须考虑到建筑物的三心合一，科学合理的结构形式和布局能很好的解决此类问题。但是实际情况中大部分的建筑会受到周围街道景观和其他建筑的影响，无法采取简单的平面结构形式。若选择不规则的复杂平面形式时需要将突出部分的宽度和厚度控制在合理的范围内，尽量使结构处于对称状态。
3.完善抗震结构设计
建筑物的抗震结构设计直接影响着建筑物的安全性能，因此在对建筑的抗震性能设计中需要总结以往的经验，创建出新型的抗震结构设计。
3.1.选择合适的抗震场地
在修筑建筑物时要提前检测修建的地质情况，避开地震的断裂带，选择安全的地带修筑建筑物。在结构设计过程中不能将相同结构单元的基础设计于地形不同的或性质不同的地基上，必须考虑到不同性质的土层产生的差异性运动对建筑物带来的影响，并且要加成局部的地基，促使建筑物的基础在同一水平面上。设计的同单元建筑物不能同时采取天然地基和桩基两种方式，而是要选择设置沉降缝的方法将同单元分为两个不同的单元。在测定出建筑物的地基土层属于软弱黏土、液化土等土层时，应采用相应的措施增强地基的整体性和刚度，避免地震时期由于地基不均匀沉降带来的危害。
3.2.设计科学合理的抗侧力构件
科学规范的建筑结构具有合理的承载力分布体系，能更好的承载外界的作用力，并且增强的构件强度和刚度能很好的控制建筑物垂直方向的结构关系，保证结构的稳定性。如尽量减少悬臂柱，屋顶各柱之间设置构造拉梁，将独立的悬臂柱拉结成为一个整体。除此以外，减少建筑物的平面设计能很好的增强地基的强度和刚度，提高建筑物结构的承重构件的抗侧力和延续性，是提高建筑抗震能力的有效手段。
3.3.考虑剪力墙截面问题
为增强建筑物的抗震能力，应重点考虑建筑的剪力墙截面问题，采用连续梁的手段构成具有良好延续性的建筑结构体系。在框架梁的梁端应用钢筋箍筋加密。
3.4.保证构件的完整性
建筑的简体构件分布的对称状态和良好的完整性是保证建筑物具有良好抗震性能的基础，同时保证筒角内壁与洞口间的间距和厚度也是保证建筑物具有良好抗震性能的重要保障。
4.完善抗风结构设计
在高层建筑结构设计中，需要选择配比较高的砂石作为建筑材料，严格填充密实，保证建筑的良好结构稳定性能，避免建筑物水平作用力下的倾覆性倾向。建筑非承重的构件设计应降低，这样能有效的降低风力对建筑的影响作用。在设计建筑物的抗风结构时，需要对建筑物实际受到的风力进行分析。
四、结束语
随着我国经济快速的发展，我国的建筑行业也随之快速发展。房屋建筑技术随着的国家的科学技术不断的完善着，在很大程度上解决了有限的城市土地资源的问题，提高了城市土地资源的利用率。房屋建筑从以前的底层、多层形式逐渐向高层方向发展，促使城市规划逐渐向科学合理化的方向发展。高层建筑的结构较以往的多层和底层建筑复杂的多，其结构设计需要满足抗震、抗风、结构合理等条件，其设计的合理性也影响着高层建筑的安全性。但是目前高层建筑结构设计还不够完善，设计存在着部分问题，本文针对高层建筑结构设计中存在的问题做出了详细的分析。
参考文献：
[1]王号.高层建筑结构设计相关问题及对策分析[J].低碳世界,2015,01:233-234.
[2]黎涛.高层建筑结构设计存在的问题分析[J].中华民居(下旬刊),2014,06:84-85.
论文作者:林俊凯
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/14
标签：结构设计论文; 高层建筑论文; 结构论文; 建筑物论文; 建筑论文; 荷载论文; 构件论文; 《低碳地产》2016年13期论文;