摘要：近年来，我国城市化进程加深，高层建筑的数量日益增多，高层建筑结构设计引起了社会的广泛关注，其设计的科学性与安全性直接影响了高层建筑的质量。因此，应加强高层建筑的基础结构设计，做好关键环节的工作，提高高层建筑的质量。本文详细分析了高层建筑结构设计特点，对结构的特征进行了深入探讨，总结了在高层建筑基础设计中的注意事项。
关键词：高层建筑；基础结构；设计；特点
随着社会的发展，高层建筑物越来越多，已成为城市建设发展水平的重要标志。高层建筑的结构设计的难度较大，涉及的内容较为复杂，建筑设计人员的工作量较大。其中，基础设计是非常重要的，只有把基础设计工作做好了，才能在此基础上进行更加人性化和科学化的设计，保证建筑结构的稳定性和安全性。高层建筑结构设计过程需要综合考虑各个方面的因素，保证建筑结构的安全性，提高高层建筑的安全性。
一、高层建筑结构设计特点分析
（一）水平荷载影响大
高层建筑的使用荷载的计算方法包括两方面的数据，一方面是竖向构件当中所受的轴力与弯矩，另一方面是楼房的高度，二者的比值为使用荷载。高层建筑具有较高的高度，建筑自重大，因此使用荷载较大[1]。水平荷载的计算方法包括两方面的数据，一方面是楼房高度，另一方面是倾覆力矩和由此产生的轴力，这两个数据成正比。因此，高层建筑的稳定性与水平荷载存在一定的关联。
（二）高度重视轴向变形
竖向荷载在高层建筑中是非常重要的，对于连续梁的弯矩有着较大的影响，同时能够在柱结构中引发较为明显的轴向变形，连续梁中间支座位置受到明显的影响，进而大大减弱了负弯矩，跨中正弯矩以及端支座的位置受到的影响则与之相反，负弯矩得到了明显的提高。同时，竖向荷载对于结构设计中下料的长度也存在一定的关联，受到其一定的影响。在高层建筑的竖向设计中，应高度重视轴向变形，科学调整竖向荷载，准确把握下料的长度，合理控制构件剪力和侧移，进而提高了高层建筑整体的安全性。
（三）以侧移为控制指标
传统的多层建筑在结构设计过程中不会过多的关注结构侧移的问题，而在高层建筑设计过程中这个问题是不可避免的，应高度重视。随着人口的增多与城市人均用地的减少，高层建筑的层数也越来越高，能够满足社会发展的需求。而高层建筑结构侧移变形在这一社会背景下也愈发的明显，这与水平荷载有着紧密的关联[2]。因此，在高层建筑结构设计中应高度重视结构侧移的问题，严格以侧移为控制指标进行建筑结构设计，能够减少结构侧移变形。
（四）更加关注抗震设计
高层建筑的防灾系统应符合社会发展的需要，不断更新设计理念，关注抗震设计，加强疏散通道的设计。抗震设计需要考虑以下几个方面的内容：一是高层建筑的结构本身具有科学性，能够抵抗一定程度的地震，且面对较强的地震时也能够最大化的避免对人群的伤害；二是高层建筑的结构正常，绝对不可以出现结构设计不合理、存在高风险的建筑，竖向荷载以及风荷载应在正常范围内。
二、现代高层建筑结构研究
（一）框架结构体系
高层建筑的结构非常复杂，其设计具有丰富性，与设计师的理念以及建筑功能有关，而框架结构体系是比较常见的一种。框架结构体系与其他结构体系相比，有着明显的优势。一方面这种结构体系的安全性与稳定性得到了很好的保证，另一方面在这种结构体系下各重要结构的关系是非常明晰的，其结构的完整性得到了保证。[3]
例如，在使用混凝土施工过程中，混凝土能够在这些特定的结构下进行很好的附着，其他附属结构也能够很好的连接在一起。
（二）剪力墙结构体系
剪力墙结构具有较好的刚度和强度，可有效承担风荷载与地震作用引起的水平荷载，提升建筑整体结构的可靠性与稳定性。此外，可在地震发生时瞬间吸收地震能量，保护墙体免受破坏。目前常见的剪力墙结构主要包括以下几种形式。第一种是实体型，这种结构具有开洞面积较小，没有反弯点，弯矩图较为稳定。第二种是小开口型，由于开洞面积较大，弯矩图极易在连梁处突变，但不易发生反弯点。第三种是双肢型或多肢型，这种结构与第二种相似。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第四种是壁式框架，壁式框架实质是介于剪力墙和框架之间的一种过渡形式，它的变形已很接近剪切型。因此，在具体设计时，设计人员应根据不同种类剪力墙的自身特点及工程的实际情况，选择合适的结构形式，并严格根据相关的要求与规范进行操作。
（三）框架-剪力墙混合结构体系
按照高层建筑的具体情况来设计的剪力墙，通常会选择框架-剪力墙混合结构体系。剪力墙结构通常会受到较大的水平力，且其数值较大，对建筑结构的稳定性会产生较大的影响。所以在剪力墙施工的过程中，一定要在合理范围内提升其刚度水平。因为这种结构集合了两种结构形式，所以在设计过程中一定要保证二者的科学协调，同时还要在工程施工后对其施工的质量及效果进行严格仔细的检查。
（四）筒体结构体系
在超高层建筑的结构设计中，通常会选择筒体结构体系，适用于跨度空间较大或者层数较多的建筑。随着3D技术的发展与应用，筒体结构设计日益成熟，其应用范围也逐渐扩大，其作用和优势更好的凸显出来，在实际中逐渐得到了应用。
三、高层建筑基础设计中的注意事项
（一）确保荷载传递的可靠性
高层建筑的层数较多，对于建筑承载力的要求较高，结构的刚度和强度是基础设计的关键内容，只有做好了这一点，才能确保荷载传递的可靠性，上部结构对基础顶面的作用力能够实现有效的传递。
（二）提高变形协调，控制不均匀沉降
高层建筑的结构复杂，建筑材料与结构体系应当具有灵活性。基础结构的刚度水平和平面分布设计是非常重要的，其设计良好则能够很好的控制不均匀沉降，进而减少局部及整体挠度，保证了上部结构与地基土的安全有效的连接 [4]。
（三）内力分析中充分考虑基础结构与上层结构的作用
基础结构、上部结构和地基土在高层建筑结构设计中是需要考虑的三个方面，这三者不是单独存在的，存在着共同的作用，在实际的结构设计中很容易漏掉其中一点，尤其是地基模型和模型参数的选择，对共同作用有着十分显著的影响。但由于结构构造和配筋能够充分地反映共同作用的最终结果，因此我们必须要对其予以充分考虑。筏板的整体挠度要严格按照规范的指标进行设计，主楼与相邻的裙房柱、裙房柱间的差异沉降要分别设置为1‰以内、2‰以内，科学选择地基模型和模型参数。
（四）关于梁的扭矩问题分析
梁处于空间受力情况时，梁会承受扭矩，楼板对梁的扭转起到很强的约束作用，在一般工程中，梁扭矩折减系数可取0.4。
（五）施工模拟问题
高层建筑的施工通常是分层施加结构自重，而结构自重又给建筑造成了竖向荷载。在具体的施工过程中，柱和剪力墙会逐渐形成轴向变形，由此我们可以得到模拟施工的计算方法。但是，竖向荷载在建筑物投入使用后将转变成长期作用。剪力墙轴压比小，变形小于柱，使得内力重新调整，情况又趋向一次加载的计算结果。因此，当进行设计时，顶部楼层配筋异常的梁用两种计算结果进行对比调整，使柱相连梁端负钢筋加大；同时，将与剪力墙相连一侧负钢筋减小。
四、结语
结构设计的合理性直接决定了高层建筑的稳定性与安全性，对工程施工及质量有着重要影响。因此，在实际的施工设计中应科学地选择基础设计形式，抓好基础设计，保证工程设计的整体效果。
参考文献：
[1]高明.浅谈在高层建筑结构设计存在的几点问题与解决措施[J].建材与装饰,2016(17):117-118.
[2]刘长江. 对高层建筑基础埋置深度及嵌固端选取问题的探讨[D].重庆交通大学,2008.
[3]郭宁，价值工程原理在多、高层结构设计中的应用研究[D].西安建筑科技大学,2005.
[4]何培斌. 高层建筑结构方案优选[D].重庆大学,2002.
论文作者:刘浩和
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/27
标签：结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 结构设计论文; 弯矩论文; 基础论文; 体系论文; 《基层建设》2018年第36期论文;