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摘要：目前我国建筑行业的发展随着我国城市化进程而迅猛发展，因此人们对于高层建筑的质量要求也在不断地提高，其中建筑结构设计的优劣直接决定着建筑工程建设质量的好坏，因此结构设计在建筑工程显得尤为重要。
关键词：高层建筑；结构设计；问题
引言
近些年，随着建筑事业的快速发展，房屋建设的技术不断提高，为了最大限度地利用上地资源，房屋建筑由以前的低层、多层向着高层方向不断发展、高层建筑的快速发展使得房屋结构形式越来越复杂，设计手段不断地更新变化。因此，对高层建筑结构设计相关问题进行探讨具有重要意义、
1高层建筑结构的设计特点
1.1水平荷载成为决定因素
高层建筑与低层建筑的区别不仅体现在体量上，还体现在：低层建筑中，其所受的外部作用主要是以重力为代表的竖向荷载；而在高层建筑的结构中，其受到水平荷载与竖向荷载共同的作用，特别是随着建筑物的高宽比和高度的不断增加，水平荷载对结构所产生的内力越来越大，成为了结构设计时主要的控制因素。
1.2容易出现轴向变形
对于高层建筑而言，一旦其竖向荷载数值过大，即会导致柱中出现较大轴向变形，继而影响到连续梁弯矩，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；预制构件的下料长度也会有一定程度的影响，必须根据轴向变形的计算值来进行计算，来进行下料长度的调整；产生一定影响的还有构件剪力和侧移。
1.3结构延性较大
一般在建筑施工设计中，一方面要保证建筑强度符合要求，另一方面建筑物也要具有一定的延性。这样做能够提高建筑物的变形能力，从而防止出现由于自然因素以及认为因素引起的楼房震动，防止事故的发生。
2高层建筑结构设计存在的问题与对策
2.1消防结构设计问题
①由于高层建筑存在结构复杂、功能需求多样的特点.导致其消防结构设计也相对更为复杂；②因为高层建筑中使用的材料多为可燃性材料，从而对高层建筑的火灾情况带来了一定的隐患。同时，因为高层建筑中还具有风力大、空气流动强的特点，一旦出现火灾则很可能造成更为严重的灾害。另外，由于高层建筑楼层较多，在对其结构设计的过程中也都将其设计为垂直形态，而在这中形态之中一旦发生火灾，那么对居民疏散则需要更多的时间，这也为高层建筑的消防问题带来了威胁。
2.2扭转问题
结构中心、刚度中心、几何中心是建筑结构设计中的建筑三心，建筑三心合一是结构设计过程中的重要目标，然而，在高层建设结构设计中，三心存在着扭曲现象，设计过程中无法实现三心的真正合一，进而在水平压力的影响下，高层建筑产生扭曲震动的情况，给高层建筑的安全带来巨大的隐患。
2.3抗震结构设计的问题
在高层建筑的结构设计中，其抗震设计意义重大。我国是一个地震多发的国家，若是建筑抗争结构设计不到位，即会对使用者的生命财产安全产生巨大的威胁。特别是对于高层建筑而言，其在地震发生过程中存在诸多不确定的因素，此外，在我国建筑工程的结构设计中，并没有对避震的措施，同时对于地震可能带来的破坏性的考虑不足。同时在设计过程中并没有准确的分析相关的抗震数据，因此不能够根据地震发生的原理进行结果设计，因此很有可能在高层建筑抗震性能中埋上安全隐患。
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2.4抗风结构设计问题
因为高层建筑的高度问题，使得其抗风结构的设计具有重要意义。风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大、风压沿高度的变化规律一般用指数函数表示，即
式中：H、—分别为标准高度（例如10m）及该处的平均风速；
—地面粗糙度系数；地表粗糙程度愈大，值则愈大。
通过上式可以表明，高层建筑因为自身高度原因，其所受到的风压也更大，其建筑物周围的风会在一定作用之下对建筑产生一种类似于振动的效果，并使其承受相当的荷载力，从而使建筑的自身安全受到威胁，严重的还会使建筑主体结构被破坏、墙体断裂等现象的出现。
3高层建筑结构设计问题的解决对策
3.1优化消防结构设计
在高层建筑结构的设计中注意防火是关键环节。首先，防火间距要合理，设计人员在进行设计时，要按照相关规定进行操作，精确地测出建筑物之间的实际距离。然后，对于设计要因地制宜，防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有安全疏散通道的设计也很重要。一般而言，安全疏散通道应该进行垂直结构设计，而且尽量多设计几条，利于慌乱人群的疏散。安全疏散通道中一定要设计防烟区，避免烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计，可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外，防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。
3.2扭转问题优化设计
为了防止建筑物由于水平荷载的作用而出现扭转破坏，必须在进行结构设计的过程中，应当确保结构形式以及平面布局的合理性，尽可能的将建筑区做到三心合一，在一些特殊的情况下，由于受到了城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，在设计建筑物布局时不能简单的采用平面的设计形式，应当采用一些不规则的I形、t形、十字形等比较复杂的平面形式，在采用这些平面形式过程时，应当将出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内。
3.3优化抗震结构设计
抗震性能直接决定了建筑物的安全性能，对于高层建筑来说尤为如此，这就需要我们通过对以往的抗震结构设计进行一定的优化：
（1）选择具有抗震优势的场地：①避开危险地带，例如：断裂带等；②不得将同一结构单元的基础设置于性质截然不同的地基上，若是无法避开，则必须充分考虑到不同上层差异运动的影响，并使用局部深基础，使整个建筑物的基础落在同一上层上；③同一结构单元部分不得部分采取天然地基、部分采取桩基，可采取设置沉降缝的方法，将其分为两个单元；④若是地基是软弱粘性上、液化上、新近填上或严重不均匀时，应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响，并采取相应措施基础应加强其整体性和刚性。
（2）加强建筑结构的规则性，科学设置抗侧力构件的位置，从而使其能够具有更为合理的承载力分布体系。同时由于垂直方向结构的关系，则应当进一步增强其构件的强度以及刚度，从而使其得到更为连续的稳定性。同时，还应当对建筑平面进行简化，将相关的平面布置适当的减少，从施工设计入手提高地基的强度以及刚度。同时，提高建筑结构承重构件的抗侧力，并尽可能满足其承载力所需的延续性，从而使建筑的抗震能力得到提提升
（3）重点考虑剪力墙截面问题，在进行高层建筑结构设计时，应采取连续梁的方法构成一套具有更好延续性的结构体系，沿梁全长顶面和底面均应配置一定直径的钢筋：一、二级抗震，钢筋直径≥14mm；三、四级抗震，钢筋直径≥12mm，而框架梁梁端箍筋加密如表1所示。
（4）应当保证简体构件具有对称的布置状态以及良好的完整性，并使筒角内壁同洞口之间保持适当的间距并增加其厚度，从而使建筑底部结构能够更好地满足抗震需求。
4结语
总而言之，高层建筑结构设计作为一个复杂性、技术性、综合性的工作，对于高层建筑的发展有着重要的指导意义。随着科技的发展，高层建筑结构设计的要求也越来越高。在实际工作中，必须根据高层建筑的构造特点，所遇的问题不同就需要用不同的方法来解决。
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论文作者:麦宗梁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/15
标签：结构设计论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 结构论文; 荷载论文; 建筑物论文; 弯矩论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;