孙宝国
天元建设集团有限公司 山东临沂 276000
摘要：高层建筑结构的合理构成必须要充分考虑对施工材料性能作用的发挥，加强对高层建筑结构的刚度构成、体系构成的把握，并注重结构与建筑方案的前期配合。而要想实现高层建筑高效率结构的设计，就必须要加强合理结构成本控制理念的应用、加强先进分析手段的引进与应用、加强先进施工材料的应用。
关键词：高层建筑结构；结构设计；措施
引言
在高层建筑的施工建设过程中，由于建筑结构不合理引发了一系列的安全性问题。要想保证高层建筑的稳定发展，就必须要对高层建筑的结构设计进行优化。基于此，重点针对高层建筑结构合理构成与高效率结构设计进行了详细分析。
1高层建筑结构的合理构成分析
1.1结构与建筑方案的前期配合
在高层建筑的结构设计中，其结构效率与成本也容易受到其他关键因素的影响。例如，一些高层塔楼的结构设计，就必须要对相应的高宽比进行充分考虑。如果高宽比偏大，则整个高层建筑结构的效率就会明显降低，其成本也会明显增加。另外，结构效率还容易受到高层建筑平面形状与外形规则性的影响。越是对称、规则的建筑结构，其合理受力机理的形成就越有保证，结构成本就越容易得到控制，结构效率就越高。所以，在高层建筑的早期实施阶段，必须要根据建筑方案的内容合理地评估施工建设所使用到的关键性技术，然后提升高层建筑的合理性，实现高效率结构设计。
1.2充分发挥施工材料的性能作用
高层建筑结构构成中的构件，其主要存在着以下几种组合结构：第一组合梁、第二组合柱、第三组合墙、第四组合板、第五组合斜撑。其中，组合梁的应用可以在抗剪键的作用下将混凝土楼板和钢梁形成一个整体，提升其受力的协调性。这样一来，混凝土受压、钢梁受力，各种施工材料的性能就会得到充分发挥，整个高层建筑结构的承载力也可以得到显著的提升。而且与非组合梁相比，在承载力相同的条件下，组合梁的钢材用量可以有效降低15%～25%；在刚度要求相同的条件下，组合梁的截面高度可以降低26%～30%。与此同时，针对悬挂模板、混凝土板以及施工荷载，还可以直接让钢梁承担，无需额外设置支撑，这样一来，施工速度较之以前也就有了明显的加快。此外，如果要应用到巨型框架-核心筒结构体系，巨柱在抵抗重力与水平力的作用下会承受一个较大的轴力，柱截面也会大到不可思议。为了进一步加强柱截面的控制，巨柱一般使用组合结构的形式。在高层框架-筒体和筒中筒混合结构中，剪力墙和筒体的主要作用就是抗侧力，所以会在一定程度上影响结构体系的刚度、承载力以及延性。而钢板混凝土剪力墙的应用可以将钢材与混凝土的性能优势进行充分的发挥。针对高层建筑结构体系的选择，必须要对施工材料及其之间的匹配关系进行充分的考虑。例如，如果要选择框架-筒体结构，则在钢框架方面就要优先选择组合楼盖；如果高层建筑的外框柱使用钢管混凝土柱，则要优先使用钢梁材料；如果外框柱使用型钢混凝土柱，则要优先使用钢筋混凝土梁。在高层建筑结构的构成中，会应用到各种各样的施工材料，对这些施工材料的性能进行充分利用，可以有效提升高层建筑结构的合理性。例如，混凝土材料虽然具有较强的抗压能力，但是其受拉性能却非常弱；而钢材虽然具有较强的受拉能力，但是即便是受到较强的压力也可以保持较高的稳定性。将这两种材料的性能进行充分发挥，就可以形成一种全新的高层建筑结构，即钢-混凝土组合结构。
1.3高层建筑的刚度构成
在高层建筑的结构设计过程中，除了要考虑结构外部因素的影响之外，还必须要对结构内部的各种影响因素进行充分考虑。
例如，针对连体高层建筑，其连接体会将不同的塔楼紧密地连接在一起，并保证塔楼之间的协调性，加强对其变形的控制。所以在进行“强连接”连体结构设计时，应确保连接体两侧塔楼刚度的协调性与整体动力特性十分接近。只有这样，才能够将连接体所承受的协调力降到最低，降低设计人员在连接结构设计方面的难度。如果连接体两侧塔楼的刚度和动力特性有着明显的差距，则连接体设计就要优先选择“弱连接”或“半刚性连接”。因为这样可以进一步降低连接体的刚度，为塔楼之间协调力的有效释放提供保证。
1.4高效率结构体系的构成关键
在高层建筑结构的构成中，一个合理的受力机理发挥着十分重要的作用。例如，在巨型框架-核心筒结构体系中，其结构骨架是核心筒和外框巨柱，既可以承受较强的竖向重力，也可以保证侧向刚度。为了保证核心筒和外框巨柱受力的平衡性，还使用了伸臂桁架、环桁架以及巨型斜撑。这样一来，就形成了高效的抗侧力体系，再加上局部重力荷载由楼面梁和重力柱等构件承担，可以将荷载传递到核心筒和外框巨柱上，所以不同构件之间的联系也会非常紧密，高效率结构设计得以实现。
2高层建筑高效率结构设计的有效措施
2.1加强对先进分析手段的引进与应用
为了实现高层建筑设计的跨越式进步，必须要加强对先进分析手段的引进与应用。例如，可以引进参数化设计和弹塑性计算软件，确保不规则建筑的建模效率，加强结构形态的分析与研究，明确形态与结构受力之间的关系。另外，还可以将参数化软件与BIM技术等进行有机结合，进一步提升高层建筑设计的工作效率。而弹塑性计算软件的应用不仅可以有效符合结构的大震弹塑性受力，第一时间发现高层建筑结构设计的缺陷，还可以进行反向性能化设计，提升高层建筑结构设计的价值。
2.2加强对合理结构成本控制理念的应用
要想实现高层建筑高效率结构设计，就必须要注意合理结构成本控制理念的应用。要提升高层建筑结构体系的合理性，通过基础选型、上部结构选型等方面来提升高层建筑的合理性与经济性。组建一支具有丰富工作经验的顾问团队，借助这支顾问团队对高层建筑的机电、基坑等外部输入条件进行优化，提升高层建筑使用功能的灵活性，实现结构成本与使用价值的协调发展；在保证高层建筑受力合理的情况下，不断提升施工的便利性，缩短施工周期。在整个高层建筑结构的设计与施工阶段，要对钢材、混凝土等施工材料的实际消耗进行动态化跟踪，并以此为基础进行施工材料成本的优化与控制。
2.3加强对先进施工材料的应用
加强先进施工材料的应用，也可以为实现高层建筑高效率结构设计打好基础。例如，与普通混凝土相比，高强混凝土的应用不仅可以加强对混凝土构件尺寸的控制，降低高层建筑结构自重和地基荷载，还可以有效节省施工材料，延长高层建筑结构的使用寿命。
结束语
综上述，随着中国城市化建设进程的不断加快，越来越多的高层建筑成为各大城市中的靓丽风景线。而在高层建筑的施工建设中，结构设计的科学合理性直接决定着整个高层建筑施工单位的施工效率，决定着人们的居住体验。在这种情况下，只有对高层建筑结构的合理构成进行详细的分析，并有针对性地提出高效率结构设计，才能够有效降低高层建筑结构设计的成本，减少高层建筑施工过程中对自然资源与社会资源的过度消耗，提升高层建筑的社会效益与经济效益。
参考文献
[1]关于提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法[J].邬国清.??硅谷.?2018(22)
[2]探讨高层建筑不规则结构设计[J].方光银.??城市建设理论研究(电子版).?2017(17)
[3]分析高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].王海波.??价值工程.?2016(07)