【摘 要】高层建筑因为具有容积率大、节约土地等优点，在城市扩容中起到了重要作用。另一方面，高层建筑结构复杂，牵扯到环境、风力、地质、灾害、消防等各个方面，所以，如何从设计之初就把握住高层建筑的设计要素，是设计者需要关注的地方。
【关键词】高层建筑；结构设计；要点；分析
一、引言高层建筑因为具有容积率大、节约土地等优点，在城市扩容中起到了重要作用。另一方面，高层建筑结构复杂，牵扯到环境、风力、地质、灾害、消防等各个方面，因此，为了保证高层建筑的施工质量与使用寿命，必须从设计之初就把握住高层建筑的设计要素，对高层建筑的结构进行认真分析，抓住高层建筑结构设计的要点，设计出有实用意义的结构形式，设计出适合施工的高层建筑。
二、高层建筑结构设计需要关注的问题1、荷载问题高层建筑物层数多、垂直高度大，在水平荷载和竖直荷载的作用下，建筑物很容易产生扭曲晃动等问题。高层建筑物的高度一旦确定，竖直荷载基本上是确定的固定值，水平荷载受自然风压、建筑自身应力、建筑结构是否对称等因素影响，始终是个变量。
因此，在设计过程中，要格外关注荷载问题。
2、地震与风力地震与风力，都会增大高层建筑物的不稳定性，建筑物高度越大，内部结构越复杂，建筑层数越多，其受力的不均衡性就表现的越发明显，建筑物安全问题就显得更加脆弱，人员疏散、次生灾害防控都将是大难题。
3、消防设计高层建筑具有多种使用功能，为了满足这些功能，在建筑结构上必然呈现复杂性。
同时，随着使用功能的差异化，其中铺设的材料也是多种多样的，这就给消防防火增加的困难，另外，高层空气对流比较强烈，一旦玻璃或墙体出现破洞，强烈的风力必将助长火势的蔓延。因此，高层建筑物的消防设计不容忽视。
三、高层建筑结构设计要素（一）高层建筑结构设计的原则1、确定合理的构造在确定高层建筑结构的时候，要坚持“强剪弱弯，拉强压弱，弱梁强柱”的原则，要关注建筑构件的延展性，要留意因温度变化而产生的应力，要注意横截面方向上的荷载是否均匀，结构应力是否均衡。
2、选择合适的计算简图计算简图选择合适与否，直接关系到高层建筑结构的安全性，一个只包含铰结点或钢结点计算的简图是不能详细反映安全隐患的，在选择计算简图的时候，应该选择能够表现误差的，然后综合调整，把误差设置在允许的范围之内，才能实现对建筑物薄弱点的有效保护。
3、选择合适的结构方案在选择结构方案的时候，首先要确定建筑物地下的地质状况，然后根据高层建筑的竖向与横向设计表现，分析整体建筑物的水、电、暖、电梯、消防、转换层等工程要求，结合使用的建筑材料、当地气候风力等情况，整体把握，选择出安全可靠、经济合理、独具特色的设计方案。
4、选择合适的基础方案在做高层建筑物基础设计的时候，需要考虑的问题包括：建筑物类型、邻近建筑物的影响效应，地质条件、施工条件、建筑物的荷载分布等。进而因地制宜，选择选择科学合理的建设方案，确定恰当的基础方案。
5、科学分析计算结果在进行高层建筑结构设计的时候，计算机技术起到了非常重要的作用，带来了很多计算便捷。需要注意的是，不同的计算软件有着不同的计算侧重点和使用范围，这是软件自身的局限性所造成的。因此，在做结构设计的时候，要运用不同的软件进行计算、复算、通过反复验算，杜绝因软件设计缺陷而造成的计算错误，保证设计的正确性。
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（二）高层建筑结构设计要点1、降低结构扭曲的设计高层建筑受水平荷载影响，必然会发生结构扭转，其扭转程度取决于建筑物的质量分布，结构中心、刚度中心、几何中心是高层建筑的三心，三心合一可以有效降低建筑物的扭曲震动幅度，减轻结构扭转的危害，提升高层建筑的安全系数。所以，在设计中，高层建筑物的平面应该尽可能地以有规则的方形、圆形、正多边形等形式出现，如果需要变化多端的平面表现形式，应该尽可能地设计成对称结构，实现三心合一。
2、提高抗震性能的设计在高层建筑物抗震设计方面，首先，根据现场地质勘察情况，确定合适的建设地点，提高地基的稳定性。其次，根据高层建筑物的结构体系，根据抗震参数进行精密计算，通盘考虑主体结构、剪力墙、梁柱等抗震构件的结构。
比如，在建筑物的水平方向上，一般以抗侧刚度较大的剪力墙设计为抗震结构，在建筑物的竖直方向上，一般以具备强大抗震能力的框架—剪力墙结构来承担抗震功能。
3、提高抗风性能的设计在高层建筑物抗风设计方面，首先要精确计算出水平作用力对高层建筑物的影响，必要的时候，建立实验模型，测算建筑物所要承受的风力荷载。其次，有针对性加固建筑物主体，可以在持力层底部设置相应的抗拔锚杆，设计钻孔、安装、注浆等增强锚杆抗拔功能的施工工艺。第三，为了进一步降低风力载荷的危害，还可以设计耗能减震系统，该系统由楼板、剪力墙、耗能减震构件共同组成。最后，要考虑到强大风压对建筑物内部产生内应力效应，这种内应力与外部风压叠加成同向水平荷载，对建筑结构性产生破坏，必须准确判断出压力应力叠加位置，设计出加固方案，削弱水平荷载的危害。
4、消防结构设计消防结构设计需要从以下三个方面着手，第一，设计防火间距，设置合理的防火安全带，从外墙可燃物边缘开始，测算建筑物防火带的间距，同时要考虑建筑物内部结构状况，因地制宜进行设置，以提高防火效率。第二，选择正确的防火材料，以防火性能为首要选择标准，同时兼顾建筑物载荷数据。第三要设计疏散通道和防烟区，完备智能灭火系统、报警系统、排烟系统、应急照明系统，以确保人们在火灾发生后可以快速逃离现场，以确保灭火系统能够起到辅助灭火的作用。
5、高层建筑地下室结构设计多功能超大容积的地下室结构已经成为高层建筑的标准配置，地下室结构设计越发显得重要。在做地下室结构设计的时候，需要重点考虑的问题包括：地下室顶板、抗浮、不均匀沉降、裂缝及控制。
地下室的顶板承载着地表建筑，既有楼层，也有道路场地，还有园林景观。因此，必须根据顶板上方物体特点，设计顶板的承载力，控制载荷变形，规划覆土厚度，安排线路管道排布线路，做好防水排水设计。
受地下水位影响，地下室都会出现抗浮问题，在回填覆土质量几乎相当的情况下，一般采用梁板式筏板基础底板作为地下室地板施工方案。因为该方案的基础埋深比较大，更有利于降低抗浮水位。
不均匀沉降多发于裙房与高层建筑之间，目前最常用的解决方案有两种，一是设置沉降缝，让裙房与高层建筑的沉降互不影响，此方案的弊端是有可能给地下室防水工程增添额外负担；二是在高层建筑与裙房之间采用端承桩，端承桩直达基岩，可以长久解决问题，缺点是基础材料消耗大。因此，采用何种方案，要根据情况而定。
地下室整体墙壁，尤其是侧壁，受到侧方向土层压力、地下水压力、建筑物自身重力等作用，容易产生裂缝。解决裂缝的方法有科学控制配筋量、混凝土中掺入膨胀剂、预留后浇带。在做设计的时候，要详细计算，给出具体的解决方案。
四、结论综上所述，高层建筑结构设计，应以满足其使用功能为基础，完成适合施工需要的建筑结构设计方案，为高层建筑的施工与使用奠定良好的基础。
参考文献：[1]杨臣.高层建筑结构设计中的若干问题及对策研究[J].建筑设计,2015(4).[2]汤洪.高层建筑结构设计的问题与相关方法[J].江西建材,2015(14).[3]王义文,冯兴传.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].城市地理,2014(12).[4]吴必正,赵永辉.试论高层建筑结构设计存在的问题及对策[J].门窗,2014(1).[5]王允.浅析高层建筑结构设计的相关问题[J].中华民居,2013(12).
论文作者:王瑜
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/12
标签：建筑物论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 荷载论文; 高层论文; 结构论文; 地下室论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;