摘要：随着经济和社会的发展，科学技术的不断进步，建筑领域发生了一些新的变化。其中新型建筑结构层出不穷，建筑物的整体高度也不断增加。随着城市化进程的加快，高层建筑不断涌现，尤其是大城市，多数以大量建设高层建筑来缓解土地资源的日益紧张。高层建筑的设计和施工比多层建筑复杂，提高内部结构设计的合理性与经济性是保证建筑质量和效率的关键。为此，本文分析了高层建筑结构设计中存在的问题，并提出了一些可供参考的对策。
关键词：高层建筑；结构设计；问题与对策
科学技术和市场发展的需要，促进了建筑结构的不断变化，建筑工程正逐步由多层向高层发展。高层建筑具有样式多变，设计难度大，施工工艺工序复杂的特点，在开发建设项目时应重视结构设计，保证结构设计的合理性和科学性，满足建筑使用需求。除此之外，高层建筑结构设计还需要考虑抗震和抗风能力，尤其是抗震能力，往往是结构设计的难点，除此之外，随着建筑高度的上升，风荷载显著增加，设计应予以有效应对，达到建筑舒适安全的需要。
一、结构分析与设计特点
1.1水平荷载是决定因素
在整个建筑结构设计中，水平荷载效应的处理是解决结构安全问题的关键。从地震灾害过后的灾区建筑来看，基本上都是地震作用引起的主要承重结构剪切破坏失效，从而导致坍塌，造成损失。以往结构设计主要解决重力荷载产生的效应的。对于非抗震区多层普通建筑来说可能是足够的，但是对抗震的高层建筑可不同。随着层数的增加，荷载也将垂直发展。结构的动力特性在水平荷载作用下会有不同幅度的变化。而且由水平位移引起的重力二阶效应也将不容忽视。
1.2轴向变形不容忽视
一般来说，常规多层建筑在结构设计中没有必要考虑轴力项的变形，只考虑抗风抗震弯矩引起的水平位移。然而，高层建筑的结构设计不同，轴力值会随着建筑高度的增加而增大，会出比较严重的的压缩现变形，竖向结构混凝土的徐变收缩变形不可忽略，不同的类型的竖向结构变形量不尽相同，引起建筑物构建的不均匀下沉，产生次内力，建筑结构的内力值和分布将发生很大变化，对建筑整体性有较大的影响。轴向变形对附属装配构建也会产生影响。基于多种情况，在高层建筑结构设计中必须考虑轴向变形作用。
1.3侧移成为控制指标
在高层建筑结构设计中，侧向位移的控制越来越受到重视，已成为工程结构设计中的一个关键因素。由于结构在水平荷载作用下会发生横向变形，在这种情况下，除了考虑建筑物内力的影响外，还应充分考虑结构的抗侧强度。在结构设计中，有必要将侧向位移的位置控制在合理的范围内，保证主结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土墙、柱等主要抗侧力构件开裂，同时将梁的裂缝限制在规定允许范围内。保证填充墙、隔墙、幕墙等非结构构件的基本完好，避免出现明显损坏。
此外，还应考虑建筑物的延性，这也是高层建筑中常见的问题之一。通过强柱弱梁，强节点弱构件等的措施，提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌，避免在地震灾害时，竖向构件过早失效，带来质量安全隐患。
二、超高层建筑与普通高层建筑结构设计的差异
2.1从房屋的高度来看，超高层建筑的房屋高度在100米以上可达数百米，而一般高层建筑的高度小于100米。
2.2超高层建筑需要安装避难楼层，以确保火灾时疏散的安全性。设备地板也需要满足使用机电设备的要求。对于具有多功能的超高层建筑，需要每15层安装一个避难场所和设备。除了考虑实际荷载外，这些楼层的设计还应考虑设备的振动对相邻楼层使用的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，这些楼层的结构设计也可用来设置结构加固楼层，以提高结构的整体刚度，这与普通高层建筑的设计不同。对于超高层建筑，为了控制侧向位移，可以设置伸臂桁架或腰桁架形成加强层。加强层对结构抗风有较好的效果，但是在抗震设计中，加强层范围出现过大的刚度突变，出现内力突变。所以具体情况需要进一步分析及设计，保证超高层结构的抗风抗震性能。
2.3超高层建筑除了钢筋混凝土结构外，还有全钢结构和混合结构。一般高层建筑结构除特殊情况外，大多为钢筋混凝土结构。
2.4超高层建筑平面形状多为方形或近似形，矩形平面长宽比小于2，特别是在抗震设防的高烈度地区，应采用规则的对称平面。否则，由于扭转效应大，平面不规则高层建筑容易受到破坏。
三、高层建筑结构设计中的问题与对策
3.1超高问题
由于高层建筑的实际需要，建筑规范对建筑高度有严格的规定，建筑高度的设计应满足抗震的实际需要。对于建筑物的超高问题，原始极限高度设为A级高度。随着规范的不断完善，对超高层的规定越来越详细。现规范不仅规定极限高度为A级高度，而且进一步细化和提高了B级高度。这种规定更加详细，使得高层建筑结构处理的设计方法和措施得到了进一步的改进。在高层建筑设计的实践中，如果忽视建筑结构的类似变化，对高层建筑超高问题不够重视，在检查施工图时，就会发现问题，必须重新组织审查，势必影响施工进度，提高建筑成本。
3.2高层建筑结构体型设计问题
在《高层建筑混凝土结构技术规程》中，对高层建筑结构的规则性存在许多限制，如结构的上下层刚度比、平面的规则性等。此外，规范还明确规定，高层建筑不能采用严重的不规则设计方案。因此，为使工程建设按设计顺序进行，避免后期结构设计变更。高层建筑的结构必须严格按照结构规范的规定进行设计。
3.3高层建筑结构设计中的短肢剪力墙设计
在高层结构规范中，短肢剪力墙是指墙宽小于300mm，截面高厚比为5~8的剪力墙。设计时不宜采用一字形短肢剪力墙，根据实际经验和资料，短肢剪力墙在高层建筑结构设计中的使用应受到限制，因此，在高层建筑结构设计中不宜过多的使用短肢剪力墙。
3.4高层建筑结构设计嵌固端设置。
一般来说，高层建筑设置有地下室。一般高层建筑的嵌固端通常位于地下室顶部。且保证地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍。计算地下室结构楼层侧向刚度时，可考虑地上结构以外的外扩三跨的地下室的结构。结构工程师应考虑嵌固端可能带来的问题和嵌固端楼板的设计。
四、结语
本文以高层建筑结构设计为中心，对高层建筑的特点、高层建筑结构设计的原则、高层建筑结构设计存在的问题及对策进行探讨和分析，以期对高层建筑结构设计人员有所裨益。
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论文作者:张冰峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
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