摘要：现代化建筑的建设，除了对施工质量有着很高的要求外，对建筑使用的安全性和效益也提出了新要求。若想保证建筑的使用性能达标，做好结构设计研究和把控，对设计建设高稳定性和安全性水平的建筑，推动建筑持续化发展，有着重要的意义。
关键词：高层建筑；建筑设计；结构设计
在高层建筑建设过程中，结构设计是较为关键的一个环节，其会对建筑的质量、安全和稳定性带来直接的影响。因此在实际高层建筑结构设计过程中，需要保证结构方案的优良、计算简图和分析计算结果的合理性，并针对实际结构设计中的轴向变形、结构形式、荷载及高度等问题加以重视，科学合理对高层建筑结构进行设计，进一步提升高层建筑结构设计的水平，为建筑行业的健康、稳定发展奠定良好的基础。
1高层建筑结构设计原则研究
高层建筑结构设计管理主要遵循保障施工图设计的计算结果准确性原则，要在确定基础设计方案之后尽快的进行设计工作，深入研究每一个结构设计数据，保障计算结果准确，加强基础设计以提高建筑结构的稳定性；其次是要遵循建筑结构设计的科学合理性原则，要根据实地情况进行构思结构设计，对地基等进行科学的变形验算，做好地质调查报告，选择合理的建筑材料，从而制定出最佳建筑结构设计方案；最后要遵循结构对策完善的原则，不仅仅在考虑到结构组成部分的延伸性，还要加强对建筑结构设计中比较薄弱的环节进行严格把控，从而保障建筑结构设计达到最优化，实现建筑结构施工的稳定安全和效果最大化，提高建筑工程的整体质量和水平。
2当前高层建筑结构设计存在的问题分析
2.1地基与基础设计不科学
在高层建筑地基和基础设计时，当基础类型选择不合理时，建筑物易发生不均匀沉降，严重时还会整体出现倾斜。在地基基础设计不合理时，当地基斜面坡坡度较大情况下，会对地基混凝土施工时振捣质量带来影响，从而对地基结构的稳定性带来不利影响。当地下室底板配筋不合理时，高层建筑结构也易出现失稳，导致建筑物不均匀沉降量增大。另外，在实际设计过程中，设计人员对于地下水对地基和基础的影响考虑不全面，从而对地基和基础结构的耐久性和稳定性带来较大的影响。
2.2抗震结构设计问题
我国处在板块碰撞区域内，地震是最常出现的灾害现象，其对于建筑的破坏较为严重。所以在高层建筑结构设计中，应对其抗震性能和等级进行细致研究，保证设计的规范性。不过目前高层建筑结构的抗震设计中，由于设计人员重力度不够，对区域以往数据研究的不充分，使得抗震等级无法满足建筑结构的具体需求，地震发生时，建筑出现不同程度的损毁，严重时还会出现坍塌。
2.3扭转问题
扭转问题的产生主要是由于高层建筑三心设计存在偏离，导致建筑结构在水平力影响下出现不同程度的扭曲震动，降低建筑安全性。高层建筑的三心指的是质量中心、刚度中心和几何中心这三项。所以在建筑结构设计中，要对三心进行合理把控和计算，减少偏差的产生。
3高层建筑结构设计问题的解决策略
3.1关注基础类型选择
在建筑工程基础结构选型设计中，应注意以下几点：（1）对建筑工程建设场区进行现场勘查，详细了解地质地貌、水文特征等，及时发现项目建设中的各类危险因素，对图纸进行优化设计，同时，根据图纸要求进行建模演算分析，保证结构设计计算的准确性；（2）根据项目现场勘察所得报告，综合考虑上部结构及场地地质条件，确定2种类型的基础设计方案，然后从技术性、经济性等角度出发，选择适宜的基础类型；（3）在建筑工程基础选型完成后，可以此为依据完善施工方案，然后再进行校审，并正式应用。
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3.2把控好抗震设计
高层建筑结构的抗震设计，需全面把控，做好设计要点的把控。具体实践中采取以下措施：（1）合理设计抗震结构。建筑结构设计是否合理，将会给建筑抗震性能造成直接影响。目前来说，高层建筑建设选用的结构形式，主要包括框筒体系、筒中筒与框架体系、支撑体系。近年来，钢结构被广泛应用，增强了建筑抗震能力。开展抗震设计，要积极采用软性模式，通过消减地震条件下的作用力，保障建筑的安全性。（2）做好结构全面计算。使用有限元程序，开展模拟分析和计算。做好地震作用下的建筑结构分析，除了运用振型分解反应谱方法外，还可以进行弹性时程分析，结合使用力学模型，开展对比分析。一般来说，超限结构具有很强的复杂性，对软件性能的要求较高，可使用SAP2000等进行实际分析，获得高质量的计算结果。不过需要注意的是，软件的先进性越高，精准度就越高，由于软件使用者的熟悉程度不高，加之操作复杂，需要消耗很多的分析时间。除了上述方法外，在进行结构抗震设计时，可以运用静力分析法或者动力弹性分析法，分析结构的性能，依据计算结果，开展配筋设计，保证结构整体的性能。（3）优选建筑材料。材料的质量水平，影响着建筑的抗震性能。基于抗震设计层面选择建筑材料，要做好整体分析，有效把控建筑物延性，实现材料的优选，保证建筑物整体性能。（4）合理设计抗震防线。若想增强建筑整体的抗震能力，采取增加抵御路线的方法，增强抵抗力。发生地震时，综合发挥各类防线的积极作用，形成强有力的保护，避免建筑出现大规模倒塌破坏的情况。在进行抗震设计时，选择设置多肢节和框架式结构等，来增强抗震性。一般来说，设计的框架结构，拥有多层次防线，剪力墙作为重要构成部件，发挥着重要的抗震作用。若想实现抗震功能，要控制好数量设置。当剪力墙被破坏后，每个楼层的框架的地震剪力，其超过了结构底部的剪力，进而实现了保护的目的。
3.3扭转控制
3.3.1控制结构平面宽度
对于小型高层建筑框架结构来说，应结合工程专业套件选择合理的扭转控制措施。如果专业不允许，可以通过添加抗侧力刚度的方式进行扭转控制；如果专业允许，则可通过添加框架柱的方式完成扭转刚度的控制。对于相对小型的高层建筑框架剪力墙结构，剪力墙一般会设置在电梯、楼梯等位置上，为了更好实现扭转控制，可适当的削弱中间部门剪力墙，添加外侧剪力墙，不过相应的施工成本也会增加。由此可见，若建筑工程中能使用框架体系，则尽量不使用框架剪力墙体系，以此满足控制扭转效应需求。
3.3.2建筑结构周期比控制
建筑结构周期比控制也是实现扭转控制的主要措施。在实际操作中，一方面可以通过增加剪力墙厚度的方式来延长扭转周期；另一方面可通过提升拉梁刚度的方式缩短扭转周期，增大抗扭转强度。
3.3.3增大周边结构抗侧力刚度
在保证抗侧力结构设计合理性的基础上，适当提升周边结构的抗侧力刚度，以此来实现扭转控制目标。首先，将单项剪力墙转变成形剪力墙，并尽可能延长其长度；其次，增加剪力墙厚度；最后，增大周边剪力墙连梁高度，利用楼板、下层门定高度之间的距离来确定连梁高度，强化扭转控制效果。
4结语
综上所述，由于高层建筑结构设计中会受到较多因素的影响，这也导致在实际设计中往往会存在一些问题，这就需要采用科学合理的设计方法，有效的提高结构设计的质量，确保高层建筑结构的安全性和稳定性，有效的推进建筑行业的健康、有序发展。
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论文作者:张银福
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/3
标签：结构设计论文; 建筑结构论文; 结构论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 基础论文; 地基论文; 《基层建设》2019年第29期论文;