摘要：随着社会经济的发展，我国的建筑工程建设有了很大进展，高层建筑越来越多。相较于普通建筑，高层建筑结构设计难度较大。特别是当前新的设计计算理念的发展及较高强材料的开发，这也给高层结构设计带来了新的挑战。高层建筑体系由于需要承担较大的垂直荷载、风荷载及震力等，当建筑高度越大的情况下，风荷载和地震力则越大。因此需要掌握高层建筑结构设计的要点，并针对高层建筑结构设计中存在的问题进行深入分析，积极采取有效的措施加以解决。
关键词：高层建筑；结构设计；原则；要点；平面布局；结构形式
引言
现代化建筑的建设，除了对施工质量有着很高的要求外，对建筑使用的安全性和效益也提出了新要求。若想保证建筑的使用性能达标，做好结构设计研究和把控，对设计建设高稳定性和安全性水平的建筑，推动建筑持续化发展，有着重要的意义。
1高层建筑结构特征
高层建筑最为明显的特征就是高度较高，这使得建筑结构会受到水平、竖直等方向传来的荷载，且在抗震等级上也有着较高要求。对于高层建筑来说，中低档位置受到风力和荷载的影响相对较小，但是随着高度的增加，其受到风力和荷载的影响也将逐渐增大，进而产生一定的剪切力，在外界不良因素的影响下，导致建筑结构出现不同程度的位移，降低建筑安全性。所以在高层建筑结构设计中，需要综合考量多方面因素，以加强设计的合理性、科学性。
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高层建筑结构设计优化对策
3.1科学布置平面布局
高层建筑结构设计工作中易出现结构扭转问题，这就需要在实际设计过程中，建筑结构形式宜采用相对规则的图形，并保证质量的均匀分布，进一步提高建筑体的稳定性，保证建筑结构的对称性。即在实际设计过程中，具体通过科学进行平面布局，以此来保证建筑结构的稳固性和安全性。
3.2消防结构设计优化
首先，加强防火间距设计的合理性。防火间距的长短对于防火效果有着直接影响。对于高层建筑结构设计来说，防火间距要避免过长，以免阻碍应急处理措施的落实，降低防火效果。而防火间距过小则会造成费用的浪费及防火器材利用率低下等问题。针对不同形式的高层建筑，国家有相应的国定标准，必须严格执行。其次，安全疏散通道设计。安全疏散通道的设计要保证其合理性，且在条件允许情况下，尽可能保持2条以上的安全疏散通道，从而提高火灾发生时人员疏散效率，减少伤亡的产生。在安全疏散通道内还要设置排烟系统，隔绝浓烟侵袭。最后，按照高层建筑结构特征，设置防火层、防火墙等设施。
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3.3把控好抗震设计
高层建筑结构的抗震设计，需全面把控，做好设计要点的把控。具体实践中采取以下措施：（1）合理设计抗震结构。建筑结构设计是否合理，将会给建筑抗震性能造成直接影响。目前来说，高层建筑建设选用的结构形式，主要包括框筒体系、筒中筒与框架体系、支撑体系。近年来，钢结构被广泛应用，增强了建筑抗震能力。开展抗震设计，要积极采用软性模式，通过消减地震条件下的作用力，保障建筑的安全性。（2）优选建筑材料。材料的质量水平，影响着建筑的抗震性能。基于抗震设计层面选择建筑材料，要做好整体分析，有效把控建筑物延性，实现材料的优选，保证建筑物整体性能。（3）合理设计抗震防线。若想增强建筑整体的抗震能力，采取增加抵御路线的方法，增强抵抗力。发生地震时，综合发挥各类防线的积极作用，形成强有力的保护，避免建筑出现大规模倒塌破坏的情况。在进行抗震设计时，选择设置多肢节和框架式结构等，来增强抗震性。一般来说，设计的框架结构，拥有多层次防线，剪力墙作为重要构成部件，发挥着重要的抗震作用。若想实现抗震功能，要控制好数量设置。当剪力墙被破坏后，每个楼层的框架的地震剪力，其超过了结构底部的剪力，进而实现了保护的目的。
3.4科学进行结构设计
相较于高层建筑结构设计理论的发展，结构设计相对滞后。计算机技术在结构设计中的应用，有效地提高了结构设计的效率，但在实际结构设计过程中还存在一定的约束因素，这也使建筑结构优化设计的难度较大。在当前部分结构设计时，设计人员往往觉得设计与规范要求相符，计算准确即可，但在实际工作中建筑结构设计方案一般需要根据工程施工变化而进行相应的调整。因此在实际建筑结构设计中，要求其要能够满足各种性能的要求，以此来保证结构设计的科学性和合理性，而且建筑在后期使用过程中的安全性和稳定性也能够得到有效的保障。同时在结构设计时还要重视结构的延性特征，这样才能保证高层建筑使用过程中变形和倒塌风险降低，提高建筑对荷载的承受力。另外，针对于建筑结构形式的选择，由于钢结构和钢筋混凝土结构各有特点，在具体选用过程中，需要考虑建筑地点的地理环境，同时还要结合建筑的实际用途，从而选择更为适宜的结构形式。虽然近年来钢结构制造水平有了大幅度的提升，但其在防火方面还存在一定的欠缺，因此在当前高层建筑结构设计过程中，通常会将钢结构与钢筋混凝土结构相结合，进一步保证结构的稳固性和安全性。
3.5做好超限设计的把控
（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。（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。
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，保障建筑结构性能达标。设计工作的开展，从多个方面入手，做好结构水平力和稳定性等指标的把控，优化结构设计，为建筑施工提供高质量方案。
参考文献：
[1]张晓锋.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].建筑与装饰，2018（12）：6+11.
[2]占宇飞.高层建筑结构设计存在的问题与对策探讨[J].建筑工程技术与设计，2017（23）：1212.
[3]高啸啸.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].建筑工程技术与设计，2017（19）：1109.
论文作者:袁玉宽
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：结构设计论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 结构论文; 荷载论文; 安全性论文; 《基层建设》2019年第29期论文;