摘要：随着我国经济建设的不断加快,科技技术的发展,在住房建造方面也取得了进步,建筑物的高度越来越高,为了缓解人口数量过多而土地资源又稀缺的问题,高层建筑的数量也就随之增多。而高层建筑结构设计是高层建筑的建设基础,本文阐述了在高层建筑结构设计中容易出现的问题,并根据高层建筑结构设计的原则提出了合适的解决办法。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策
引言：与多层建筑结构相比，高层建筑结构在垂直载荷上远远超于多层建筑。高层建筑的垂直载荷是指其本身的重力在垂直方向上形成的载荷量。另外高层建筑会受到水平载荷的作用，这是指庞大的建筑主体受到风力作用的载荷量，高层建筑结构的主体巨大，接受风力的面积也相应较大，这就使高层建筑主体结构受到较大的水平载荷。另外，建筑物本身存在侧移现象，且侧移会随着建筑高度的变化而变化。这就要求设计单位严格把控设计关，合理设计高层建筑结构，尽可能地控制在居住舒适度的范围之内。
1高层建筑结构的特点
高层建筑与多层建筑存在着很大差异，其承受竖向与水平双重荷载作用，竖向荷载主要由高度控制，而水平荷载大小则由当地自然环境（风荷载）及地理条件（场地类别、抗震设防烈度）等决定。多层建筑高度低且自轻，所受水平荷载通常较小，甚至可以忽略；而高层建筑高且自重大，所受地震力及风荷载比多层建筑要大很多。目前，高层建筑越来越高，空间可视性的高要求导致结构越来越柔，这就要求结构设计工作者必须竭尽全力地将位移/变形控制在规范要求范围之内。由此可见，抗侧力构件的设计是高层和超高层结构设计的关键，从规范条文对侧向刚度比、受剪承载力比、抗侧力构件的连续性等要求上也看出抗侧力构建的重要性。
2高层建筑结构设计基本要求
（1）合理地选择计算简图和假定
在结构设计过程中，应选择符合客观实际的计算简图，如果计算简图选择不当，将会对房屋结构的安全埋下隐患，且经济性不佳。所以科学合理的构造方法和结构节点设计的精细化可缩小设计和实际的差别，进而实现计算简图合理性。结构设计软件的应用使结构设计的效率得到了极大地提高，但其中有软件的假定需要设计人员根据实际情况进行确定。如：PKPM软件中刚性楼板假定、中梁刚度放大系数等等。
（2）合理地选择设计基础。
在设计的基础上，需要根据高层建筑的地质条件进行合理的选型。综合分析高层建筑的结构形式和荷载分布，综合考虑施工条件及相邻建筑的影响。应该指出的是，选择的基础上的程序是需要使基础的潜力得到最大的发挥。如：桩基础设计中，负摩阻力系数的取值大小。
（3）合理地选择结构形式和竖向构件布置方案。
合理的结构方案必须满足高层建筑设计规范要求，并采用合理的结构布置、最简单的受力模式是经济性最佳的结构设计方案。在选择合理的结构方案时，还需要对地质条件、地方标准、施工技术、建筑材料等进行综合分析，才能得出造价最低，结构形式最合理的方案。
3高层建筑结构设计中存在的问题
3.1设备不合理的问题
在高层建筑是设计和施工中，设备的配备对于整个高层建筑设计和施工中是最基础的保障，在有些高层建筑设计和施工中因为设备的配备不合理而带给建筑结构的不合理是经常发生的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在我国国内，会因为设备装置的放置不合理和设备系统的设计不合理而导致建筑施工甚至后期使用时产生很大的不良影响。
3.2楼层平面刚度的计算问题
在国内的一些高层建筑结构设计中，有些设计在整体的结构观念上有欠缺，甚至在结构布置上没有考虑周到，在如此的情况下为了省时省力，采用楼板变形的计算程序。尽管采用楼板变形的计算程序其理论是没有错误甚至是十分准确的，但设计者却遗忘了在确定楼板变形程度上的数据很难精确成一个数据。这时如果采用楼板变形的计算程序，因为其数据都不能准确的得到，就更不用说得出结果的准确程度有多高了。
3.3纵向框架的问题
在现行的建筑抗震设计规范中，水平地震的作用力一般按两个主轴的方向分别计算。各个方向的抗测力构件用于支撑各个方向的地震力。也就是说，在对整体框架进行结构设计的时候，纵向框架的力和横向框架的力两者的重要性是相同的。然而在实际高层建筑结构设计中，往往忽略了地震的纵向作用，导致结构设计的缺陷，使得梁的支座负筋，跨中纵筋和箍筋的配筋值都不足。
4解决高层建筑结构设计中问题的对策
4.1超高问题的解决
《高层建筑混凝土技术结构技术规程》严格规定了高层建筑的结构高度，优化、改进了高层建筑结构的设计方法。设计单位在进行高层建筑结构设计时，应意识到建筑主体的高度与其水平载荷、自身重力之间的关系，特别是对高层建筑主体的超高问题，应保证建筑物的高度，协调各种环境因素，使高层建筑有质有量，尽力达到最优化。
4.2扭转问题的解决
高层建筑结构扭转问题是世界地震工程的热点问题。一般来说，在进行基础设计时，力求建筑结构简单、规则、对称，尽力使结构的刚度中心与质量中心重合。在设计施工方案阶段，结构专业应协同建筑专业，从概念设计方面满足抗震的需求。尤其是扭转不规则时，应顾及扭转影响，并且在规定水平地震力作用下，尽量保证高层建筑主体的对称性。
4.3受力问题的解决
受力问题是高层建筑施工、居住的安全性问题，设计单位进行高层建筑结构设计时，应准确计算出高层建筑的具体高度、地基承载力以及各楼层的承载能力，加强地梁的承载力设计。尤其是施工过程中各机械设备的使用量。严格管控承重墙、承重柱的质量结构，确保各楼层受力均匀。有效的承载力计算、裂缝控制措施对于高层建筑结构设计的稳定性具有重要作用。
4.4基础埋深问题的解决
在实际设计中，高层建筑的基础埋深问题很容易被忽视，不利于提升高层建筑的性能。在概念设计时，可采用大底盘多塔结构进行计算与设计，将主楼与裙楼做成一个整体，再通过后浇解决沉降差异与温度应力的影响，另外，将地下车库或者地下超市的刚度折算成为覆土厚土，再根据相关规定计算埋置深度。
4.5性能问题的解决
高层建筑结构抗震设计的核心就是性能设计，随着乡镇一体化趋势呈白热化阶段，大量人口涌入到城市中，在高层建筑结构设计过程中，不能单一考虑到生命安全，应将重点放在保护建筑主体上，确保地震来临之时高层建筑的功能仍可以正常使用。这就要求设计员综合考虑不同地震水准条件构件的变形、承载力、刚度结构等。为有效实现性能设计，提升建筑结构的承载力，只需找准结构构件的承载力与变形能力之间的平衡点，再进行计算、设计即可。
结语
高层结构设计是一项技术性很强工作。随着建筑业的蓬勃发展，对建筑造型和功能的需求也越来越高，所以对结构设计提出了更高的要求。
本文以高层建筑结构设计为中心主题，探讨高层建筑结构的特点，高层建筑结构设计基本原则，高层结构设计中存在的复杂问题希望能引起更多人的进一步关注，能在实践中起到指导作用。
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论文作者:牛芳芳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年14期
论文发表时间:2019/10/17
标签：高层建筑论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 结构论文; 高层论文; 荷载论文; 载荷论文; 《建筑学研究前沿》2019年14期论文;