摘要：在高层建筑工程建设过程中，为切实提高高层建筑结构的稳定性，应当充分做好结构设计与结构方案管理，全面提高高层建筑投入使用后的稳定性。本文简要探讨高层建筑结构设计与高层建筑结构方案的合理性，从整体上推进建筑行业的发展。
关键词：高层建筑；结构设计；结构方案；合理性
近年来高层建筑不断发展，大多采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构及钢筋混凝土剪力墙结构，结构设计与结构方案的合理性，直接关系着高层建筑结构的安全性和经济性，因此加大力度对高层建筑结构设计及高层建筑结构方案的合理性和有效性进行分析和研究，具有重要的现实意义。
1、高层建筑结构体系的对比分析
高层建筑内部空间因其使用性质和功能不同，建筑平面布置也就随之变化。随着结构技术的发展，一些较新颖结构体系的运用，如悬挂、巨型、悬挑等结构，为满足各种使用功能要求创造了有利的条件。这些体系的新特点也是当今建筑设计的一种新型突破。
1.1矩型结构
在高层建筑中，常见的矩型结构主要有两种，一是矩型框架结构、二是矩型桁架结构。其中，矩型框架结构主要由楼、电梯井组成，以大尺寸箱形截面矩型柱或大截面实体柱为主要表现形式，并基于一定标准设置高度一致的矩形梁。在高层建筑中，矩型框架结构的组成具有一定特殊性，因而其具备较大刚度，作为高层建筑的一级结构，能够承受高层建筑的水平力和竖向荷载。在矩型结构高层建筑中，以上下层矩型框架梁之间的楼层梁柱作为二级结构，其构件面积较小，有效使用面积有限，实际承受的荷载较小，在承受荷载后直接将其传送至刚度较大的一级结构，有效的提高了高层建筑结构的灵活性和有效性。矩型桁架结构在实际应用中主要以悬臂桁架承受来自水平和竖向的荷载作用，以保证高层建筑结构的稳定性。
1.2悬挂结构
所谓悬挂结构，是一种悬挂式的建筑结构体系，以吊杆作为主要材料，以主构架为依托，将高层建筑各层楼盖进行分段悬挂。悬挂结构形式简单，其主框架处于落地状态，并且承受全部竖向与侧向荷载，并传输至高层建筑基础，悬挂结构的其余部位均以吊挂状态存在。
1.3悬挑结构
造型特殊，在外观上比较新颖，并很有艺术特色，再加上外柱截面小、且四面周围开敞，这样的设计结构很受欢迎。其特点是围绕核心筒在各个方面作出悬挑，由核心承受所有的荷载，围绕核心筒可以创造出没有任何垂直支撑的平面形式，这使室内空间的使用更加灵活、方便。
2、高层建筑结构设计的特点
2.1轴向变形的特点
多层建筑的轴向变形，与弯矩存在一定联系，就总体情况来看，轴力对低层建筑的影响较小，但对高层建筑影响较大，是高层建筑结构控制的重要因素。基于高层建筑结构构件位移相关计算公式可知，随着高层建筑高度的不断增加，轴的力度数不断升高，轴向变形明显，此种情况下，高层建筑结构内力的数值以及结构内部分布状态等均发生较大变化。尤其是在框-墙结构的高层建筑和框架墙结构的高层建筑中，连续性弯矩的影响较大，高层建筑中柱承受较大的轴压，远远高于高层建筑边柱所承受的压力。由此可知，高层建筑轴向变形的差别数值明显高于低层建筑和多层建筑，连续梁之间支座弯矩的数值较小，跨中正弯矩数值较大。
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2.2结构的延性特点
在地震等自然现象的作用下，高层建筑结构往往会发生一定程度的变形，为进一步提高高层建筑在经受塑性变形后的形变能力，应当加强高层建筑结构设计的合理性，积极运用合理的措施，最大程度上避免建筑出现倒塌现象，全面提高高层建筑结构的延性，切实保证高层建筑投入使用后的安全性和可靠性。
2.3承受较大的水平荷载作用
高层建筑往往承受较大的荷载作用，包括垂直荷载和水平荷载，以及地震对建筑物的实际影响。通常情况下，低层和多层建筑结构中，其实际承受的重力荷载与地震影响相比，水平荷载相对较小，侧向位移较小。而高层建筑中，其垂直荷载对建筑结构影响较大，但高层建筑始终承受较大的水平荷载作用，并且水平荷载与建筑高度之间成正相关关系，随着高层建筑层数及高度的不断增加，高层建筑水平荷载作用和位移均明显增大。
2.4侧移的特点
就侧移方面来看，高层建筑与低层建筑和多层建筑存在一定差异，结构侧移在高层建筑结构设计中占据着重要的地位，尤其是高层建筑楼层数量的不断增加，其高度不断加大，高层建筑结构所承受的水平荷载作用明显加大，侧向变形也随着增大。因此应当加强高层建筑结构的强度设计，确保其满足高层建筑结构稳定性的基本需求，能够可靠的承受来自水平荷载作用下的建筑结构内力，保障高层建筑投入使用后结构稳定性和安全性。与此同时，高层建筑结构设计应当全面衡量抗侧刚度这一要素，全面提高高层建筑承受水平荷载作用的能力，确保水平荷载作用下所产生侧移在高层建筑结构规定范围内，切实保证高层建筑结构的稳定性，提高高层建筑居住群体的生活满意度。
3、实例分析
某建筑共九层，总高 33.5m，综合长度是85.96m。第1层为大堂，从2层到9层为住宅房间。结构设计中，按七度区设防，特征周期是0.35S，地震加速度是 0.15 进行抗震设计，主体采用现浇钢筋混凝土的框架结构。在结构分析时，将整个的建筑结构主要分成两个单元，并且通过设缝将单元的长度均为42.7m。因本工程室内的墙体比较多，导致了边柱与中柱都要承受很大荷载。在建筑的底层柱上应用的是C40的混凝土材料，中柱的横截面积大约在950×1000。在最开始试算时，第一个周期为扭转周期。依照技术规程之中所规定的内容：结构扭转为主要内容的第一自振周期是Tt和平动为主第一自振的周期T1的比值，A高度的高层建筑这个比值不可以大于0.9。在最开始的试算之中，Tt和 T1的比值，均超过规范要求大于0.9，在之后的试算之中。通过以下措施进行调整：
（1）加大角柱（2）让中柱与边柱的横截面积进行减低将底层的角柱横截面积调整为850×800，同时将底层中柱的横截面积调整成 950×950，底层边柱的横截面接调整成 900×950，通过结构试算，第一个周期为平动周期，且Tt/T1的比值为0.87，满足规范要求，使整个结构顺利完成。但是一旦框架柱的横截面积过大，就会对下面的一些楼层平面在使用功能上有一定的影响，比如房间与卫生间的框架柱截面太大，就会对使用功能造成一系列影响。目前在进行建筑结构设计时，一般都是采用传统设计方法和经验及原来的结构规范来规定其结构的类型后，并依照规范对于各种横截面积的大小与位置进行确定，而且一般依照实际的建筑平面以及功能对建筑构件进行位置的确定之后，普遍先对截面与剪力墙的尺寸进行确定，之后再实行复核的计算。一旦截面大小不合适或者是构件的位置不适当，就需要进行重新的调整而进行释放的核算，直到取得了合理的构件位置与数量以及截面的大小。所以在这个过程中要进行很多次的计算与调整，以体现建筑结构布置合理的重要性。但在设计中不但要满足于上下的剪力墙能够对齐，还要不影响建筑的功能，通过多次的试验之后在该剪力墙的布置处理之中应用相应原则来处理。
4 结束语
当前建筑行业不断发展进步，高层建筑不断涌现，其功能呈现复杂化和多样化特点，使得高层建筑结构设计与结构方案选取的难度加大。为加强高层建筑工程质量控制，应当加大力度对建筑结构设计问题进行分析，保障高高层建筑结构设计和结构方案的合理性，切实提高高层建筑投入使用后的安全性和经济性。
参考文献：
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论文作者:李宏升
论文发表刊物:《基层建设》2016年21期
论文发表时间:2016/12/6
标签：高层建筑论文; 荷载论文; 建筑结构论文; 结构论文; 高层论文; 结构设计论文; 建筑论文; 《基层建设》2016年21期论文;