摘要：随着社会的发展，高层建筑的发展也越来越快。高层建筑结构设计合理与否，直接关系到建筑使用功能的发挥，并且还与建筑安全性、耐久性有着密切的关联。然而受到一些因素的影响，使得高层建筑结构中常常会出现各种问题，从而导致结构设计质量下降。基于此点，本文从高层建筑结构设计中存在的问题分析入手，提出解决高层建筑结构设计问题的有效对策。
关键词：高层建筑；结构基础设计；问题；对策；
引言：任何建筑物的荷载最终将传递到地基上，由于上部结构材料强度高，而相应的基土承载力很低和压缩性较大，因此必须设置一定型式和尺寸的基础。基础具有承上启下的作用，它处于上部结构的荷载及地基反力的相互作用下，承受由此产生的内力（轴力、剪力和弯矩）。另外，基础底面的反力反过来又作为地基上的荷载，使地基土产生应力和变形。因此，在基础设计时除需要保障基础结构本身具有足够的刚度和承载力外，同时还应该选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的承载力和变形满足规范要求。
一、高层建筑结构设计中存在的问题
1、超高问题
高层建筑的高度通常是在24米至100米之间，众所周知，建筑物越高，在抗震、防风及火灾等方面的要求也就越高，越高的建筑物在受到地震横向作用力时越容易坍塌，因而，高层建筑在性能方面要求较高，也是结构设计过程中需要关注的重点问题之一。再者设计高层建筑结构时，对于抗震的要求也极为严格，然而在设计过程中，经常会出现业主单位要求，改变建筑物高度，这就使得设计单位的结构设计方案也需随之不断变化，耗费设计单位的人力与物力资源，甚至造成工期延误、经济损失等情况。
2、荷载效应和地震问题
目前国内高层建筑基础设计为直接采用标准的计算机程序对各种荷载效应组合和相同的基础或桩基础承载力的特点设计，风荷载和地震作用主要引起高层建筑边角竖向结构较大轴力，将此短期作用与永久作用同等对待，加大了边角竖向结构的基础，相应重力荷载长期作用下中部竖向结构基础未得以增强，导致一些高层建筑的地下室出现底部侧壁裂缝现象的典型的八字裂缝典型盆式差异沉降。建议重力荷载和风荷载组合，承载力特征值可适当增加了1.1-1.2倍，重力荷载与地震作用组合时，承载力特征值可按现行《建筑抗震设计规范》予以提高。因此，高层建筑基础设计应减少长期的基础变形和变形差异以中性负荷为主，计算地面变形，基于地面荷载作用效应使用正常使用极限状态下的荷载效应准永久组合，不计入风荷载和地震作用。
3、桩基础选择问题
当前各高层建筑结构基础设计在桩基础设计中墨守成规，没有做到因地制宜。此外，桩的承载力技术、承载力取值等技术还有待提高。选择桩基和承台的设计应根据上部结构类型、荷载大小通过土壤和桩，桩端支承层土壤、地下水位、施工条件和经验，桩材料供应等因素综合考虑。桩基竖向承载力、水平承载力和隆起承载力等，应基于静载试桩结果，以确保安全和经济。测试桩在桩长度、不同岩土采取逆向选择，根据勘察报告提供的桩基和桩基础设计参数规范经验系数法的桩基承载力可作为设计参考。甲级设计等级的桩基础、建筑体型复杂或桩端以下存在软弱土层的乙级设计等级的桩基础、桩基沉降的桩基施工和摩擦桩在桩基础应进行沉降计算，或受到高水平的永久性建筑物水平位移的严格的桩基，应检查其水平位移。
二、解决高层建筑结构设计问题的有效对策
1、优化方案避免超高
在高层建筑物结构设计之前，设计人员要深入到工程现场考察周边环境，掌握地下水位、基础土层地质、既有建筑物以及风雪载荷等具体情况，为结构设计提出可靠依据，确保结构设计符合现场实际情况，减少施工阶段设计变更问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在高层建筑结构设计中，要严格按照建筑设计标准规范及相关文件进行设计，合理选择设计方案，并在综合考虑各方面因素的基础上对设计方案进行优化，避免出现高层建筑结构设计与实际情况不符的现象，尤其要避免对高层建筑进行超高建设。
2、合理设计地基基础
在高层建筑结构的地基基础设计中，设计人员要全面掌握场地的地质情况，综合分析地质条件，对地基基础设计进行优化，保证建筑结构的稳定性和安全性。一般情况下，可采用天然地基独立基础+防水板+抗浮锚杆的形式进行地基基础设计，并合理设计拉梁结构，准确计算基础配筋量，避免出现建筑失稳现象。在设计有地下室的高层建筑时，要采用褥垫处理方案设计不同持力层，防止因地下室底板出现大面积裂缝而影响地基基础的安全性。同时，设计人员还要根据地下水位的变化绘制包络图，针对地下水位过高的问题制定防水设计方案，确保防水设计方案符合地基基础结构的特点。
3、合理选择桩长和桩型
设计者在结构设计过程中以长细比来控制桩长和桩型，会造成工程桩的不必要浪费，而长细比的现值是为了保证桩身的稳定性。因为在遇到较为坚硬的持力层时，桩身过于细长就会破坏其稳定性，桩身应力会不断向下衰减，随着荷载加大产生沉降，不会影响到其稳定性，所以在设计过程中一般不考虑长细比限制，高层建筑超长桩和长桩的应用非常广泛，长细比限制了长桩的使用，由于根据我国的实际情况，仍然没有发现质量正常的桩在使用过程中出现失稳的案例，因此可以不必涉及长细比限制。但桩身强度控制设计仍应慎重对待，根据相关规范来测定桩身所受压力。
4、短肢剪力墙的设计要点
与普通剪力墙结构相比，短肢剪力墙抗侧刚度较小，为弥补这一不足，可在短肢剪力墙设计时采取以下措施：设计人员可在高层建筑结构设计中设计适当数量的长墙，或利用楼梯、电梯设计增强建筑内筒的刚度，减少短肢剪力墙发生变形的可能性；在短肢剪力墙设计时增加抗震构造设计，通过提高配筋率、减少轴压比等方法避免短肢剪力墙受外力作用出现墙肢开裂问题；在短肢剪力墙设计时要避免出现“一”字形墙肢，合理增加外周边墙肢的厚度，提高其延性抗震性能，使短肢剪力墙在水平方向和竖向方面都有连接，增强短肢剪力墙的抗弯曲变形能力；短肢剪力墙设计要保证墙肢分布均匀，确保短肢剪力墙的刚度中心接近于建筑物的形心，若短肢剪力墙设计难以达到这一要求，则可采用长肢剪力墙设计调整其刚度中心位置。
三、结束语
当前高层建筑已成为城市的主要建筑形式，人们对高层建筑的质量越来越重视。因此在高层建筑结构设计过程中，需要确保其设计的合理性，这是确保高层建筑质量的关键所在。因此需要努力提高高层建筑结构设计人员的整体水平，使其在具体设计过程中能够高效地利用上部结构刚度和地基条件，并通过选取合理的基础形式，同时各方在项目实施过程中紧密配合，以此来全面提高高层建筑的质量，更好地推动建筑行业的健康、持续发展。
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论文作者: 廖媛媛
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月第5期
论文发表时间:2020/4/30
标签：高层建筑论文; 荷载论文; 承载力论文; 结构设计论文; 基础论文; 结构论文; 桩基论文; 《城镇建设》2020年2月第5期论文;