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摘要：笔者主要从高层建筑结构设计存在的问题分析，以及高层建筑结构设计问题的解决对策方面概述了本文主题，旨在与广大学者共同探讨学习。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策
一、高层建筑结构的特征
高层建筑结构与普通建筑不同，高层建筑结构需要承载水平和垂直两个方向较普通建筑结构承受的荷载大。其中外界风力产生水平荷载，垂直荷载主要是建筑物的高度引起的荷载。高层建筑结构受外界地震和风力的影响较大，同时随着建筑的层数逐渐增多建筑物位移的速度将增快，侧移速度的加快会影响住户的舒适度和建筑的功能性。此外侧移过大还会损害建筑物的结构和非结构构件。这就要求设计人员在进行建筑设计时将建筑物的侧移控制在合理范围内，以实现建筑物功能性和舒适度的要求。
二、高层建筑结构设计存在的问题分析
结合现阶段我国高层建筑结构的设计工作来看，虽然说设计人员的综合素质得到了较为明显的提高，运用的计算理论、相关设计手段和技术水平也越来越先进，但是其在最终设计成果的呈现上依然存在着一些问题和缺陷，这些问题和缺陷主要表现在以下几个方面：
1.短肢剪力墙设置过多
钢筋混凝土剪力墙结构体系，由于其侧向刚度较大，并且可以结合建筑分隔墙灵活设置，在高层建筑结构设计中应用广泛，同时也存在比较普遍的问题。其中一个典型的问题是短肢剪力墙布置过多。剪力墙各肢的肢长与墙厚之比的最大值大于 4 且不大于 8 的墙体定义为短肢剪力墙。短肢剪力墙与一般剪力墙不同之处在于其受力特点与异形柱类似，同时承担较大的轴力和剪力。故短肢剪力墙的抗震性能弱于一般剪力墙。如果短肢剪力墙所占竖向抗侧力构件比例过高，则导致高层建筑物的抗震、防风性能降低，同时由于短肢剪力墙所承受的楼层面积过大，在地震作用影响下容易过早压坏从而引起楼层坍塌。此类不良影响在高层建筑中是致命的，不利于高层建筑物的长期安全使用，存在较大安全隐患。
2.双连梁处理连梁超筋问题的合理性
剪力墙结构中连梁超筋现象较为常见，常见的处理方式是将连梁的梁截面高度中央设置 100mm 宽的水平缝，从而形成两个半高度的连梁。这种处理方式采用的是连梁计算截面的简单等效替换。但是由于截面选择和计算假定存在一定误差，实际连梁和等效连梁在计算模型上存在较大差异，在高烈度区或者大震情况下，无法保证连梁的强剪弱弯，容易造成连梁在地震作用下失效，更有可能使得剪力墙或者整个结构体系的破坏，因此双连梁的处理方式是有限制条件的，需要设计人员合理分析受力状况从而综合考虑。
3.上部结构嵌固端选取不合理
在高层建筑物结构设计中，嵌固端位置的选取是一个重要的计算指标。目前，很多工程师习惯性地将上部结构的嵌固部位选择在高层建筑物的地下室顶板，而没有考虑这种做法的必要条件。上部结构的嵌固部位，从理论上需具备两个基本条件：该部位的水平位移为零和该部位的转角为零。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此不难看出，嵌固部位的特点应满足：该楼层的整体性强、楼板连续无大开洞，且本楼层的侧向刚度相对于上一楼层的侧向刚度来说应足够大。只有满足以上特点的嵌固端才能够有效的传递水平地震剪力。如果地下室顶板无法满足嵌固端的要求而强行设置，则会导致计算模型失真，地震作用计算不合理，不利于建筑整体抗震性能的评估。
4.抗震设计问题
建筑物结构在设计当中应当考量建筑物的地质环境，依照地质情况的差异给予有效的分类。并且，高层建筑结构设计应当符合结构的延性要求。同时，严格依照设计的多重设防原则，这项多重设防原则是确保建筑物的稳定性，在遭遇首道防线被破坏后，第二道防线则能够产生积极地防御效果，从而保证建筑物不会被地震所损坏，从而造成更大程度的人财物的损害。结构设计中设计人员应当秉持“大震不倒，中震可修，小震不坏”的设计原则。高层建筑物在出现地震以后，因自身重力的荷载较大，在强烈的地震力作用下，若是建筑物的整体刚度、薄弱层的强度、崁固端的稳定性等等因素不能充分考虑，则会令高层建筑物小则局部构件出现裂缝、损坏，大则发生倒塌。因此高层建筑在结构设计方面，选择原材料时应追寻高品质，充分考量材料强度和稳定度，同时采用合理的结构受力模式，最大可能的发挥共同抵抗地震的能效。并且，高层建筑结构设计师应当做到与时俱进，使用科技产品，将本身的设计能力给予提升。
三、高层建筑结构设计问题的解决对策
1.高层建筑结构计算简图的选择
在对高层建筑进行结构设计的时候首先要进行结构计算，而结构计算一般需要选择一种计算简图，在选择的计算简图上进行高层建筑结构设计的计算。如果在一开始的时候就选择了不合理的简图，那么在高层建筑结构设计的时候就容易出现结构不合理的问题。因此，如果能在一开始就选择了一个合理的高层建筑结构计算简图，那么对于高层建筑结构设计会是一个重要的保障，同样的，合适的构造方法应该和相应的计算简图的方法匹配。重要的是，在实际高层建筑结构设计中，计算简图的结构节点不应只是钢节点或者铰节点，需要保证计算简图的误差在相应规范的规定范围内。
2.剪力墙的优化
在其它建筑中，原来框架结构中起承受水平和竖直两个方向的力的构件是梁柱，而在高层建筑中取代梁柱来承受水平和竖直两个方向的力的是剪力墙体系结构。剪力墙体系结构是一种混凝土材质的土墙结构，不仅可以直接承受水平和竖直的力，对于其它结构的水平载荷也可以起到调节作用。因此，不断优化剪力墙的结构对于整个高层建筑结构设计的进度和安全性都有着巨大的影响。在进行剪力墙结构体系优化的时候，需要注意剪力墙设计中的连梁的设计是很重要的一部分。高层建筑设计人员可以把连梁之间的各个墙体连接起来而形成联肢墙。这种设计可以使得墙肢的约束条件增加，从而使墙体的各个部分都得到了更多的内力，十分有效的提高高层建筑的抗震能力。但是这种做法的缺点在于对于投资商来说造成了不必要的浪费，然而对于整个高层建筑结构的安全性来说绝对是利大于弊的。
3.恰当选择结构方案
对于高层建筑结构设计来说，其最为核心的一点就是应该针对其结构方案进行恰当的选取，只有结构方案选择准确才能够保障其整体的高层建筑结构设计水平达到理想的要求，而对于这种结构方案的选择来说，其需要考虑的问题和要点是比较多的，首先，应该针对相关的规定和标准进行详细的研读，避免其选定的高层建筑结构设计方案和这些标准存在冲突；另外，对于具体结构方案的选择还应该重点针对其施工现场的实际状况进行慎重思考，尤其是对于施工现场的基础状况以及工程的规模大小等进行详细的调查和勘测，进而在此基础上选定最佳的结构方案。
4.改良抗震结构设计
首先，强化建筑结构规则性。在高层建筑当中，抗震性极为关键，甚至会影响到高层建筑的安全。所以，应当强化高层建筑在结构方面的抗震设计。并且需正确设定抗侧力构件的位置，以此保障高层建筑在承载力上能够更加科学的进行分布。还应当强化建筑结构的持续稳定性，从而强化构件的强度与刚度。其次，简化建筑平面。在建筑平面简化的过程当中，将相应的平面设定降低下来，以此透过科学的结构设计令基础在强度和刚度方面获得提升。并且，提升建筑结构在承重构件方面的抗侧力，尽量符合承载力所需的延性，以此令建筑在抗震性方面获得提升。
结语
高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑的结构设计的要求越来越高，分析了高层建筑的结构特征，高层建筑结构设计的原则，阐述了高层建筑结构体系的选型问题，并重点分析了高层建筑结构设计问题及对策，可以为高层建筑结构设计提供参考和依据。
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论文作者:李亚春
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/18
标签：高层建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑物论文; 建筑结构论文; 剪力墙论文; 高层论文; 《建筑学研究前沿》2017年第16期论文;