欧焕林
（广西梧州市城乡建设规划设计院，广西梧州543000）
摘要：在建筑结构设计中，概念设计是结构工程设计的前沿，其对于建筑的整体质量控制方面具有很大的作用，本文针对高层建筑结构基本概念设计进行了详细的讨论。
关键词：高层建筑；结构设计
前言
随着建筑行业的发展，高层建筑的发展极为迅速，由于高层建筑与普通建筑的高度差别，危险性高于普通建筑，其设计难度也远远高于普通建筑，这就使得高层建筑的结构基本概念设计极为重要。
1高层建筑结构概念设计中存在的问题
1.1高层建筑结构的高度问题
许多企业为自己的发展和盈利，造成高层建筑的结构非常高，不仅有违反规范的私人行为，但有许多风险。我国的地质结构多元化，每个地方的地质结构有其自身的特点。一般在板块的结合部、板块的边缘容易受地震影响，如中国西南地区，当高层建筑的高度太高，会降低地震效应，让人们的安全受到威胁。
1.2高层建筑结构的均衡问题
在高层建筑结构、布局、规划中，要进行清楚的宽窄度测量，为自己的建筑规模考虑。一个合理的高层建筑裙房和主体之间的顶部尺度空间偏移要合理，在一定地理位置上的高层建筑要与城市道路的布置，确保兼容、和谐，高层建筑设计是不能破坏周围的建筑物、车辆、行人出行需要和不妨碍美观，然而很多设计师在在设计过程意识上仍存在一些缺陷，而是这点没有得到重视。
1.3高层建筑结构设计体系问题
高层建筑在追求外观的设计和发展时要科学和理性，在高层建筑的设计上美观不是唯一的要求，要注重墙的结构化和系统化。这样，在高层建筑上才具有一定的安全性，使整个系统的结构设计，不仅极大的承受载荷，如地震、而且可以抵挡水平强风，要有相应的预防和解决这些问题的措施。但是很多建筑为了美观忽略了其他一系列的问题，这是很容易为高层建筑的隐患，被突如其来的灾难吞噬。
1.4高层建筑消防结构设计问题
高层建筑结构是非常复杂的，功能也有多样性，要求其内部结构有多元化结构，使用各种不同性质的材料，要重点分析和使用，比如可燃材料的火灾风险，特别是在高层建筑上，风很大，如果着火，会快速蔓延到其他的高层建筑，所以应充分考虑到材料的性质。
2高层建筑结构概念的具体设计
2.1剪力墙的设计
剪力墙的设计上延性短肢剪力墙要尽可能避免或减少，由于壁薄，一般平面刚度小，因此，它是不适合的地板梁、墙，在无法避免时，应在墙中设置暗柱，并位于相应的位置设置扶壁柱。两端两侧的墙壁和门的位置应采取相应的设计约束边缘构件或设计构造，提升边缘构件的结构性能。
2.2梁柱构造设计
设计的时候当距离较大时，框架梁通常较高。虽然很好，但易实现“强柱弱梁”。在这种情况下，所以应在施工措施上必要的增加柱子的截面部分。同时，应达到剪切和轴向比小于2的要求。剪轴之间的列和列的垂直分量比不要太大，影响一般结构的延性。抗震性能是经常发生地震地区的关心点，如果轴超高，楼梯半层形成短柱，在这种情况下，加密柱中的距离，从而提高板箍筋的配箍率，提高适当的韧性很重要。
2.3过渡层的设计
如果过渡层或转换层出现剪力墙的结构，那下层作为壁结构的框架中，如果被支承的地方在地震时应对大剪力和倾覆力矩，则不利于框架结构在地震中垂直均匀负载，该层或出现倒塌现象，如果过渡层结构被重复在垂直和横向承受载荷，并在过渡层承受阻力过多，则也会出现倒塌。当测试的时候，经过检查和计算之后，当发现结构能承受的载荷非常小，则立壁将设计更大的承重能力，否则整个建筑难保地震安全，安全系数低，相对较弱。
2.4抗震性能设计
高层建筑结构设计的刚度保证是均匀的，平面形状应尽量保持标准。如果要保证标准的实施，在计算地震力时会容易的多，也简单得多，如收集地震应力扭转和局部处理等。在设计高层建筑时，必须尽可能的保证建筑物的地震中心和刚度中心的设计，在正常情况下，偏心距离要比垂直力的作用边长的5%小，如果设计效果不好，突然地震或其他振动的扰乱因素作用下，造成的损失是巨大的。为了避免灾难，必须优化高层建筑的抗震性能。
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2.5消防结构设计
高层建筑本身的特点是很明显的，这决定了建筑的功能布局的复杂性，需要不同功能的建筑材料。在传统建筑材料，可燃材料多，事实上，有很多的高层建筑火灾即源于此，且这种火灾不便于消防队的处理，且高空空气之间的对流，风很大，如果发生大火灾事故，救援难度可想而知。在传统的体系结构设计中，如果设计中心以垂直形式设计，火灾人员疏散要花更多的时间，造成更大的人员和财产的安全损失。为了消防，还需要为这些结构在高层建筑的设计进行排烟处理设计，这种安全设计具有重要的去除烟雾的效果，从而有效地避免在发生火灾的不利影响。
3高层建筑结构设计优化措施
3.1增加材料的利用率
要想优化建筑结构的基础设计，必须在保证安全和经济的前提下，提高建筑材料的利用率。例如，在钢筋混凝土结构中，当柱子以受压为主时，就需要根据材料的抗压性进行选择，要高标号混凝土为主，减小构件的截面，增加使用空间。由于梁板是以受弯为主，要选用高强度的钢筋，以减少钢筋的用量。此外，钢筋和混凝土的强度还要相匹配，这样能够最大限度地发挥材料的性能。总之，要重视材料的恰当选择，提高材料的利用率，降低造价，收到最好的效益。
3.2优化建筑基础设计方案
建筑基础合理布置及选型一直是整个建筑结构的关键。即使是同一种场地地基，在基础形式上可供选择的余地很大。一般而言，建筑工程造价与施工难度直接与其所选基础形式有关。因此，对于基础形式的选择，应以多层次、全方位、综合性考量为基础，对最佳目标予以科学选择。
3.2.1将现有岩土工程勘查资料作为分析依据，在对建筑基础形式及布局进行研究中，要对场地工程地质情况、场地动力学参数、地基承载力、岩石物理学性质及地下水位等因素进行综合考量，对现有资料进行科学分析，再结合上部结构形式，以编制最佳设计方案。
3.2.2在对基础布局及形式予以选择时，还需要结合其与上部结构间相互作用情况予以考量。一般而言，在进行建筑结构设计时，通常会将二者分离开来分别考虑及进行动力分析。但由于此种方案在现实执行中存在诸多缺陷，通过计算获得的基础沉降量及基底应力与实际测量值之间差异很大。因此，在对基础布局及形式予以选择时，不能将基础问题与上部结构分离开来进行，还需要对二者间相互作用因素考虑进去。以二者间相互关系入手，在进行结构设计时，应对其次应力、开裂等情况予以考量，避免此种情况的发生，以保证方案的切实可行。
3.3结构的计算
计算机技术在建筑基础计算中的应用，促使概念设计也得到了极大发展。随着计算精准度的提升，结构概念计算可靠性也不断增强。但我们从计算机计算优势中获得一种便捷的同时，也从结构设计程序的被动计算中发现一些缺陷。因此，在利用计算机对结构设计程序予以计算时，必须考虑以下几点：
（1）对计算自主性予以提升，尽可能减少对电子计算的依赖。在实践中我们发现，很多错误均是因为电子计算出现错误导致的。所以，作为一名工程设计人员，应减少对计算机计算的依赖，提升计算自主性。并对相关计算结果及数据反复核对，以免对后续设计造成影响。特别是对于基础结构设计中载荷数据及相关尺寸的计算要反复进行，不断审核，避免差错发生。同时，对于相关数据的精准性、真实性要细致分析，避免其中的盲目性。
（2）对计算结果要科学选用。在计算环节，通常会因为计算参数的差异而导致所得结果的不同。因而，对于结构计算设计而言，也并非所有结果都适用。这就需要工程师或者相关人员对获得结果予以分析，合理选用。
（3）计算模型及实际结构的不同。通常而言，计算程序由于其在设定过程中，是以理想和假定状态为基础的，因而，它与实际结果总会存在些许差异，实际结果的承受力与理想状态及假设状态之间总是存在距离的，它会随着外在因素的改变而不断发生变化。因此，在对结构概念上进行设计时，应将实际结果与模型所得结果反复比较，尽可能使二者相吻合，如果存在差距，则必须重新计算。
4结语
高层建筑的结构设计是一项繁杂的系统工程。基于高层建筑的特殊性，其结构概念设计至关重要，其直接关系到建筑整体工程的质量，进而影响着整个项目工程的投资效益，甚至与人民的生命财产安全息息相关。
参考文献：
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[3]徐春卯．超高层建筑结构设计的关键性问题思考[J]．科技创新与应用，2015（13）
[4]秦俊林．高层建筑结构桩基础设计探讨[J]．科技创新与应用，2015（12）
论文作者:欧焕林
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月上
论文发表时间:2016/9/2
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