【摘 要】在社会、科技的不断进步和发展的全球化趋势下，随着城市化的不断深化，建筑结构也在不断地发生改变。这不仅使得建筑在高度上有了新的突破，更使得人们不得不迫切地去关注建筑的结构设计、建造和建后维护等问题。本文就高层建筑的结构设计作为切入点，提出了一些在该领域可能出现的一些问题和其相应的解决办法来引起该行业的广泛关注，并且希望对日后该领域的发展提供建议。
【关键词】高层建筑；结构设计；问题；对策
在社会进步的趋势下，建筑业也不断地在发展。尤其是建筑结构的变化，更是明显，主要是体现在建筑的高度在攀升，而且这类的建筑数量也在不断地增加。而建筑的结构设计是建筑工作的核心，因此，这就要求业内的人士要尤其注意建筑的结构设计是否合理、是否具有科学性、是否能够顺应当下流行趋势、是否能够满足住户需求。当然，最重要的还是建筑的设计要有安全保障。例如该建筑是否能抗震、防雷、抗风等等。本文准备从高层建筑结构设计的特点、原则以及所遇到的问题和解决对策几个方面来进行一个系统的说明。
一、结构特点
首先，高层建筑在结构特点上来说是不同于一般建筑的。建筑专业术语中的“垂直荷载”是由建筑物的高度所决定和引起的；而“水平荷载”是由于外界的风力这类自然因素所引起的，高层建筑的结构特点不同于其他一般建筑就是因为它同时承受着“垂直荷载”和“水平荷载”两种力。不仅如此，高层建筑的结构设计还对建筑是否能够抗震有着较高的要求。一般来说，高度较低的建筑受到的“垂直荷载”里较小，相应的，所受的“水平荷载”力也较小。反之，高层建筑在这两个方面所受的荷载都较大，而且像地震或者是大风等外界因素也会对高层的建筑产生较大的影响。不仅如此，建筑物高度的增长会带来建筑物在外界条件下位移速度的增快。这是一件很令人忧心的事，不仅存在着居住的安全隐患，建筑物本身的结构也会因此而受到损坏。所以，在设计高层建筑物之前，应该先对建筑物在外界因素的影响下产生位移的范围进行严格的估测和掌控，尽量做到科学化、安全化。因此，建筑的抗侧移（位移）能力才是高层建筑结构设计中最重要也最必要的核心问题，应该引起高度重视。
二、设计原则
高层建筑的结构设计原则一般归纳为：简图设计合理、基础设计合理、结构设计合理。
（一）简图设计合理
在开始建筑工程作业之前，都应该要有一份指导性的文件，那就是设计简图。而一份合理明了的设计简图才是成功的前提。在计算设计简图的时候，应该要注意其精确性和合理性。若该设计简图有任何不合理的地方那就不能采用，否则会影响甚至毁了整个的建筑结构，不仅如此，还容易出安全事故。因此，为了保证工程安全、顺利的进行下去，认真的计算和选择合理的设计简图是必须的。在实际的结构设计的操作中，也应该要尽量的做到精确，尽量减少不定因素带来的小误差，让设计简图尽量在可控范围内。
（二）基础设计合理
在正式施工之前，设计师们是要按照该建筑的具体所在地的地理环境和地质条件（地基问题等）来选择一个合理的基础设计作为参考的。不仅如此，还要对这些高层的建筑的上层结构类型、特点、条件和其荷载力的分布情况进行实际的探讨和全方面的综合分析。再有就是施工方的施工条件和具体的施工方案以及施工过程对周边环境和周边相邻各建筑物的影响等问题也是属于设计组人员应该考虑和商议的问题。最后，综合各方面的意见，讨论并选择出一种相对而言最合理也最具科学性、安全性的基础设计方案。
（三）结构方案合理
在保证基础设计方案合理之后，还应该遵循结构方案合理的原则。因为合理的高层建筑结构方案要求建筑的结构形式和整个的结构体系都符合其标准和规范，并且在设计上能投入尽可能低的成本。建筑专业知识对结构体系的要求是受力要明确，传力要简单，这是最基本的要求。在一样的建筑结构单元里，结构体系也应该是选用一样的。不仅如此，待建建筑所在地的地理环境和和条件、施工方的预算成本和材料、施工的条件和过程等各项内容都应该是选择合理的结构方案时需要考虑和分析的问题，只有综合了多方面的意见才能提出最好的结构设计方案。
三、问题与对策
当然，在高层建筑设计的过程中也经常会遇到一些问题，针对这些常见的问题，本文也将提出一些个人的建议和解决对策。
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（一）结构规则性
新出台的针对高层建筑的建筑规范对高层建筑的结构规则性设置了很多的限制，比如平面规则性和高层建筑在设计过程中不能使用一些在规则上严重不合格的设计方案。因此，建筑工程的顺利进行必须以严格按照各项规范的限制条件的要求来设计建筑结构为前提。
（二）超出限制高度
建筑行业对建筑物的实际高度是有严格的要求和规定的，主要是因为高层建筑的抗震能力的问题，有明文规定，建筑物的高度必须要在能够满足抗震实际需要的范围之内。而在原来的相应文件中，建筑物的限制高度被定位在了A级高度，但是随着社会的发展和建筑界各项相关规定的不断革新，对建筑物的限制高度的各项规定也不断地被细化，变得越来越详细。新出台的各种规范不仅规定了原有的限制高度A级，同时也对这个A级进行了相应的细化，又增加划分出了限制高度B级。这样的划分就使得各项规定更加的清晰明了，不仅如此，关于高层建筑结构方面的实际处理、设计的方法和各项措施也相应地得到了改进和发展。
高层建筑的设计过程中，如果设计人员不注意细节，不注意建筑超过限制高度的问题，忽视建筑本身结构的改变，那么，就会导致很严重的后果。因此，在施工之前对设计图纸进行反复的认真的审核就变得尤为重要了。所以，只有做到在图纸的审核中及时的发现问题，并且及时的针对问题对建筑物进行实地的考察、检查，之后再召集设计组和专业鉴定组对该方案进行再一次的审查和讨论等方面的内容才能避免这样的问题带来的不良后果，将各项损失降低到最低。
（三）扭转
在高层建筑的结构设计过程中，建筑的“三心”是由结构中心、几何形心和刚度中心三个点组成的。在实际的结构设计中，应该力求让建筑的“三心”合一。而高层建筑的结构设计中却有建筑物因为水平层面上的压力而受到影响从而产生扭转问题的存在，因此导致设计的“三心”无法汇聚于一点
针对高层建筑设计过程中出现的扭转问题，一般为了确保待建建筑免于遭受由水平荷载作用产生的扭转性破坏。因此，这就要求负责高层建筑设计的建筑师们要在反复的推演和斟酌下确定科学合理的结构、形式和平面布局，尽量实现高层建筑的“三心”合一。
（四）受力
建筑物的受力问题是建筑层面上一个不容忽视的问题。所以，建筑设计人员们在讨论最初的设计方案的时候就应该要考虑到建筑的空间组成和结构特点，要估测好它的受力性能。首先，设计人员必须清楚建筑结构体重的地基的承载力度、承重墙面与墙柱的分布和数量以及和它和地面向下的作用力之间的关系等问题。所以，在选定方案前应该对这一系列问题进行一个总体深入的估测和把握。
（五）短肢剪力墙设置
短肢剪力墙是一种墙肢截面高厚比为5-8的墙体。在现如今的高层建筑设计过程中，这一方面的问题还是存在且较明显的。不仅如此，由它导致的不良后果也是十分具有威胁性的，尤其是对建筑的整体内部结构。主要问题就是由于短肢剪力墙的设置不够科学合理，很多设计人员往往会不合理的增设短肢剪力墙，然而这一举措却会严重影响到高层建筑的安全性和结构稳定性，从而导致抗震能力的降低。
因此，在设置短肢剪力墙的时候，要注意设置的数量，不可过多也不能过少；同时，还应该符合抗侧移能力的需求，注意短肢剪力墙的均匀分布。比如说，在风口、角点处、外沿处等地方就应该设置相应数量的短肢剪力墙。最后，是关于墙肢的厚度，不宜太厚，也不可过薄，要便于施工。
五、结语
总的来说，高层建筑的设计是一项很考验技术和精细的工作，它涉及很多方面的问题，且各种问题相互交叉、缺一不可，所以它的综合性也很强。这就决定了它的特殊地位。随着社会和科技的不断发展，高层建筑的发展备受关注，同时也被赋予了更高的要求。本文对高层建筑结构设计的特点、原则、问题与对策三个方面作了一定的论述，希望能对日后该行业该方面的发展起到一定指导作用。
参考文献：
[1]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程,2010(6).
[2]黄琛雄.高层建筑结构设计中常见的几个问题及对策[J].中华建设,2007,9(12).
[3]刘霞.高层建筑结构设计的问题及对策分析[J].城市建设,2013（25）.
论文作者:陈远明
论文发表刊物:《低碳地产》2016年6月第11期
论文发表时间:2016/11/16
标签：高层建筑论文; 建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑物论文; 荷载论文; 简图论文; 《低碳地产》2016年6月第11期论文;