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摘要：随着近年来我国经济建设的步伐越来越快，各类大中型的建筑工程也如雨后春笋般不断涌现，而其中的高层建筑所占的比重也越来越大，其地位也变得越来越重要，这就对高层建筑的结构设计提出了更高的要求。
关键词：高层建筑；结构设计；存在问题；有效措施
1.高层建筑结构设计的特点分析研究
1.1水平荷载成为决定因素
水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力，与楼房高度的两次方成正比，高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值，仅与建筑高度的一次方成正比。对某一定高度楼房来说，它的竖向荷载大体上是定值，但是其水平荷载却不是定值，它随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
1.2结构延性是重要设计指标
与低层建筑相比，在地震作用下高层建筑的结构的变形会更大一些。为了避免高层建筑倒塌，使其具有较强的变形能力，特别需要在其构造设计上采取一定的措施，来保证结构具有足够的延性。
1.3轴向变形不容忽视
在高层建筑中，因为其竖向荷载很大，所以它能够在柱中引起较大的轴向变形，使得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；此外它还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
1.4侧移成为控制指标
与低层建筑不同，结构侧移是高层建筑结构设计中的关键因素。水平荷载下结构的侧移变形随着建筑高度的增加而增大，与建筑高度的四次方成正比。因此，在水平荷载作用下，应将结构的侧移控制在一定的限度范围内。
2.高层建筑结构设计中常见问题分析研究
2.1结构的规则性问题
在此新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案”。因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
2.2结构的超高问题
我国对于抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2.3连梁超筋问题
连梁超筋是剪力墙结构设计中一种常见现象。计算剪力不满足剪压比要求从而导致了连梁超筋。连梁易超筋的部位，某墙段中，在大墙肢上的连梁易超筋，由于墙肢截面高度大小悬殊不均匀所造成；平面中，当墙段较长时其中部的连梁易超筋；一般剪力墙结构中，在楼层总高度1/3处连梁易超筋。
2.4高层建筑的扭转结构问题
高层建筑的扭转问题就是指在结构设计过程中没有做到三心合一（即几何形心、刚度中心、结构重心）。在建筑物受到水平荷载作用时会发生扭转振动效应，为了避免建筑物因扭转而遭到破坏，我们在结构设计时采用合理的结构形式和平面布局，做到三心合一。
2.5高层建筑的地基和基础设计问题。
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地基和基础设计是高层建筑设计的一个重要环节，是设计人员比较重视的问题之一，地基和基础设计的好坏成功将会直接决定后期结构设计能否顺利进行。建筑物的地基基础也决定了整个工程的造价高低，也影响到建筑在后期使用的质量问题。如果在这一时期出现的问题，不引起重视，那么将会对后期的的施工造成巨大的损失。
2.6建筑材料的选用和结构问题
通常，在地震多发区，工程技术人员非常重视建筑材料的选取和建筑结构的设计。在我国，一般150米以上的高层建筑主要采用框一筒、筒中筒来支撑的建筑结构体系。这两种结构在其他国家已被广泛采用。在国外的地震高发区，高层建筑主要采用钢结构，在我国，将近90%的比例是钢筋混凝土结构或混合结构。混合结构中钢筋混凝土内筒部位，一般要承受接近九成的地震作用力，这种情况对于建筑物来说非常危险。混合结构是以钢筋混凝土核心筒为主，如果我们只用刚度很小的钢架来减少侧移，相对于钢筋混凝土结构的大幅度弯曲变形是远远不够的，这样还会增加钢结构的内力。
3．提高高层建筑结构设计质量的措施
3.1合理选择基础方案
高层建筑的建造场所一般在市区内，即使不是在最繁华的地段，也不会在荒芜之地，一般周围建筑物比较密集。所以基础设计应严格根据工程地质勘察报告，上部结构荷载组合和结构方案，周围已建建筑物的影响及施工技术水平等综合因素进行分析，在合理范围内选择最经济的基础方案。对地基的承载力和变形，也要进行相应的评估，进行地基处理时，选择适用于人口和已建建筑物较密集地区的处理方式。
3.2综合考虑选择结构形式
选择一个经济合理、切实可行的结构形式，是进行结构设计的首要条件。结构体系应首先适合建筑物的使用要求，与建筑物的层数、所处地理位置、与周围已建建筑相协调，符合抗震要求、结构重要性要求，符合国家规范及地方或行业规程的要求。其次，必须针对本地区施工条件、材料应用等情况充分考虑，进行结构选型时，宜多方案比较，择优选用。
3.3尽量找到最准确的计算简图
较准确地计算简图是保证结构安全的首要条件，但高层结构由于相对复杂，结点形式多样，并且结点较多，因此计算简图非常复杂。因计算简图选用不当而导致结构事故的现象屡有存在，所以，在选取计算简图的过程中，必须全面考虑、慎重选择，以期获得最准确的结果。
3.4对计算结果进行深入分析
结构设计计算机软件的使用非常普遍，但由于高层结构形式种类较多，目前针对高层设计的软件种类也很多，并且没有业界公认的最准确适用的一款。一座建筑物通过不同软件经常会出现不同计算结果。因此设计师在使用某种软件前，应对其适用的结构类型、高度范围等充分了解。由于程序与结构实际情况略有差异，或软件本身存在的设计缺陷导致的错误，需人工详尽地调整计算结果。这就要求结构工程师对电算结果应详细分析、详尽校核。所以，高层结构设计对结构师的专业知识和专业经验等综合素质有着更高的要求。
3.5构造措施要到位
“强柱弱梁、强剪弱弯、强结点弱构件”是结构设计中永远都不可忽略的至理名言，这些是保证建筑物延性性能的必要措施。考虑到抗震设计的复杂性及其不可预见性，保证建筑物的延性不容忽视。另外，应尽量按均匀、对称、规整原则考虑平面和立面的布置，尽量避免结构和刚度的突变；最小裂缝宽度及挠度和位移的验算、耐久性设计等也要更多地考虑到。
4.结语
高层建筑的结构设计是一项比较复杂且耗时长的工作，在设计过程中，稍不留意就会出现一些或大或小的错误，从而会给建筑结构的后期施工带了一系列的安全隐患，一旦发生安全事故，将会给建设单位带了严重的损失。因此，高层建筑结构设计人员应该严格按照新的高层建筑规范进行设计方案，并且还要认真考虑高层建筑的结构构型，在通过仔细的分析计算来得出最终比较完美的设计图，这样既能保证建筑物的安全性能，还能给建设单位带来丰厚的利润。在设计过程中，若遇到了一些阻碍，就应该及时和建筑师商讨，实现资源共享、技术共享。
参考文献：
[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].中国新技术新产品.2009（24）
[2]张庆新.高层建筑结构设计[A].吉林省土木建筑学会2012年学术年会论文[C].2012
[3]高跃峰，谢爽.高层建筑结构设计问题探讨[A].吉林省土木建筑学会2012年学术年会论文[C].2012
论文作者:王懋
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第10期
论文发表时间:2016/8/30
标签：结构论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 荷载论文; 建筑物论文; 高度论文; 建筑论文; 《低碳地产》2016年第10期论文;