高层建筑结构设计中的若干问题分析
摘要：：文章简要分析了高层建筑结构设计的特点和一般原则，对于设计中可能出现的若干问题进行了简要的总结。
关键词：：高层建筑 结构设计 问题
1、概述
当前我国的建筑行业中，高层建筑的发展是非常迅猛的，除了数量上的持续增加，其对建筑结构、功能、舒适度、安全性的要求也在不断增加，以至于高层建筑的功能、结构和类型等向着多样化、复杂化的方向发展。总之，人们对于高层建筑物的综合性能的要求正在不断提高，而且随着经济技术实力的增长，高层建筑的质量控制也将越来越好。
2、高层建筑结构的特点以及设计原则
2.1 结构特点
高层建筑结构的控制因素和低层建筑结构体系有着很大的不同。首先，低层建筑结构通常是通过竖向荷载来控制结构，然而高层建筑结构中，起着决定作用的却是横向荷载。第二，高层建筑结构中对侧移的要求是比较严格的，它对高层建筑结构的稳定性有着比较大的影响。第三，与低层建筑结构相比，高层建筑结构在抗震设计上的要求有着明显的提升，只要能满足小震不坏，大震不倒的要求。第四，高层建筑结构中非常重视轴向变形，在设计时，需要仔细计算轴向变形的数据，并调整相关的下料长度，否则其轴向变形有进一步被拉大的趋势。第五，高层建筑结构的延性也是不可忽视的要求，其结构的柔性可以比较大，但是要保证不会再地震或大风等情况下发生倒塌等事故。
2.2 设计原则
按照高层建筑结构的一般设计过程来考虑，设计时一般要遵循以下六个方面的原则：第一，结构方案的选择的合理性。结构方案应当尽量使结构的受力和传力简洁和明确，保证安全性和实用性，并同时考虑到地质条件、设计、施工、材料、配套设施以及经济性等方面的综合因素。
第二，计算简图选择的合理性。计算简图选择合理是保障结构安全的前提条件，因为这是其后所有计算所用的数据的来源，是高层建筑结构的设计基础。第三，准确分析计算结构。随着当前计算机行业的高速发展，很多结构设计的辅助软件随之出现，但这些软件终究无法完全符合实际问题处理的需要，因此，在使用计算机辅助设计时，除了要全面了解相关软件的适用的条件，合理选择最适用的软件，并且还要结合专业知识和经验队软件设计进行改善，让设计人员处在最关键的位置，最大限度地降低软件设计的误差。第四，基础类型的合理选择。基础的重要性不言而喻，其选择不仅要考虑到和上层结构的匹配性，还要能够最大限度的发挥地基的承载力作用，如果条件允许还应当进行实际模型的检验。
3、高层建筑结构设计中的若干问题及对策探究3.1 抗震设计问题
（1）建筑物超高。建筑物高度超限的现象已经屡见不鲜了，然而在地震作用力的影响下，这些超高的建筑物会发生过度变形，抗震能力降低，其他的一些因素也会改变，导致需要重新考虑设计和工程预算中的相关参数的选取。
（2）地基选取问题。地基的选取应当尽量选择土地状况比较好的地带，尽量避免靠近河岸、断层以及容易发生滑坡或者塌陷等事故的地方，而且不应同时在两类不同性质的土上。
（3）材料和结构体系的选择问题。钢筋混凝土核心筒结构体系目前在我国依然是应用最广泛的材料和结构体系，主要通过对结构位移的限值控制来进行变形控制。然而其发生弯曲变形时有较大的侧移产生，并且钢框架的刚度很小，通过它的共同工作来降低侧移不仅效果不理想，而且大大增加了钢框架的负担，有时候需要将混凝土刚度提高或者设置伸臂结构来形成一个加强层以控制侧移限值。
3.2 结构受力问题。
（1）承重结构的初步设置。在进行初步方案设计时，一般不用考虑结构的具体布置，而是主要考虑其空间组合。高层建筑的构件一般都比较大而且重，结构必须可以将这些构件的荷载向下传递至地面，因此高层建筑的底面会在很大程度上影响到建筑物的结构在竖直方向和水平方向的稳定性，而在建筑结构设计时需要明确结构体系的向下作用力和地基承载力的相互关系。因此在这个阶段需要对承重构件的的总体数量和空间位置的大体布置。
（2）高度影响。水平作用力和竖向作用力对于建筑物的影响大致是相同的，其设计原理也是相同的，然而随着建筑物高度增加，水平作用力对结构的影响更为明显，竖向结构体系成为控制设计的主要因素，主要因为首先较大的竖向作用力需要较大的墙柱或者井筒等竖向构件的支撑，另外，水平作用力导致的剪切变形和倾覆力矩会大很多。
（3）高层建筑结构在侧向荷载作用下的受力性能。与建筑物受竖向荷载产生的效应成线性增加所不同的是，水平荷载的影响是随着高度的增加而快速增加，尤其在地震力作用下，顶部产生的侧移远大于底部的侧移。在高层建筑结构设计中，需要解决的问题不仅仅是抗剪能力，更要注意的是结构整体抵抗变形和抗弯等的能力，这与低层建筑结构设计有着很大不同。
3.3 结构选型问题
（1）高度超限。高度的限制在抗震规范和高规中都有严格规定，特别在新版规范中对于以前的超高问题，原来的限高规定为 A 级，并且增加了高度为 B 级的建筑，因此对于建筑物高度的控制要很严谨，一旦超过了相应级别的高度，其设计方法以及相关的处理措施就会有很大的改变。在实际工程项目设计时发生过这种问题由于结构类型的改变而被忽视，在进行施工图审查阶段没有通过，最终需要返回进行重新设计或者需要特别召开专家组的论证会议等，极大地影响了工程的整体规划、造价、工期等。
（2）结构规则性。新规范对于结构的规则性做了很多新的要求，还特别用强制性条文规定了“建筑不应采用严重不规则的设计方案”，因此在进行设计时必须要注意到并且严格遵守这些新规范中对于结构的规则性的规定，避免在以后进行施工图设计过程中出现问题。
（3）合理设置嵌固端。一般高层建筑都会带有地下室和人防，常见的是两层，也有多层的情况，通常嵌固端是设置到人防顶板上或者地下室顶板等位置，然而这其中还有很多需要注意的问题，例如：嵌固端位置和抗震缝设置相适应的问题、进行整体结构计算时的嵌固端设置问题、如何合理设计嵌固端楼板等问题，如果不能注意到这些问题，对于后期设计工作会造成很大影响，甚至会造成安全隐患。
结束语：
高层建筑结构设计对于控制工期、造价和安全性等问题有着非常重大的影响，随着我国的高层建筑数量不断增加，设计人员在进行这方面的结构设计时要能够准确掌握设计方法和设计中可能出现的各种问题，确保结构的合理、安全，并发挥最好的经济效应。
参考文献：
[1] 孙文波 . 高层建筑结构设计中一些特殊问题的分析处理 [J].华南理工大学学报 ( 自然科学版 ),2001,29(7):74-78.
[2] 韩葆铨 , 濮炳安 . 高层结构设计中的分阶段优化措施 [J]. 建筑技术 ,2012,43(8):744-746.
[3] 梁杰斌 . 钢筋混凝土高层结构设计常见问题探讨 [J]. 城市建设理论研究（电子版）,2012,(14).
