李明
深圳市物业国际建筑设计有限公司内蒙古分公司 内蒙古鄂尔多斯市 017000
摘要：高层建筑物的出现，极大地改善了城市人群的居住环境，也有效地丰富了城市建筑物的类型。在高层建筑结构设计的过程中，不仅要满足建筑物本身的各种特性，还要结合具体的使用目的、环境安全进行专业有效的设计，并对结构内部的各个要点进行可靠设计，以最大化地满足高层建筑的优势发挥。
关键词：高层建筑;结构设计;要点;
引言
高层建筑作为时代高速发展的产物，其需求量不断增大。为了满足人们对建筑的外观及功能性的需求，高层建筑结构的复杂程度和施工难度也在逐渐增大，如何在满足建设需求的同时，设计出科学性、合理性以及可行性较高的建筑，成为当前设计师重点关注的问题。下面就针对高层建筑结构设计的作用及原则进行简单的分析，并对其中存在的问题及对策进行探讨。
1高层建筑结构设计的特点
高层建筑与低层、多层建筑在进行结构设计时即有共同点，也是有区别的。无论高层还是多层就是都要抵抗由恒、活荷载产生的竖向作用及风、地震荷载产生的水平作用，有时也需要抵抗基础不均匀沉降、温度荷载等产生的内力；但是当把建筑看作是嵌固在地面的刚度和质量均有的悬臂梁模型分析时，可以发现轴力与建筑高度为一次方关系，弯矩与建筑高度是二次方关系，主要控制指标结构水平位移与建筑高度却成四次方关系；另外从用钢量和建筑高度的关系看，用钢量在竖向荷载作用下与建筑高度基本为线性关系，但水平荷载作用下，用钢量的增加速度往往超过建筑高度的增加速度，是非线性的，所以低、多层建筑主要抵抗竖向荷载作用，但随着建筑高度的增加，高层建筑、超高层建筑水平荷载比竖向荷载对结构的影响更明显，也成为主要控制因素，这是高层建筑最显著的特点。
2高层建筑结构设计的原则
（1）设计主导目标要参照刚度、延性以及承载力方面的要求，采用多道防线以及刚柔相互结合的结构类型。（2）在设计时若要用到计算公式，首先考虑采用最简单、直接、常用且概念清晰的公式进行运算，通过对公式的合理选择可以将建筑结构的传受力途径更加清晰、明确、简洁地呈现。此外在设计过程中最好尽量规避以抗扭作为主导的关键性传力构件的应用[2]。（3）为了减小或者尽可能杜绝风荷载或者地震作用发生的扭转效应，在布置的过程中要尽可能是平面上的正交抗侧力刚度的中心，即所说的刚心和建筑物的表面受力，即风力的作用中心或质心相互重合，或者靠近。（4）构件的设计要均匀且连续，杜绝软弱层、上下层弯曲刚度与轴压刚度突变的现象。（5）要重视结构相互作用的机理，在设计规划过程中参照规范与相应机理。
3高层建筑结构设计中存在的问题
3.1设计中计算简图使用问题
在高层建筑进行结构设计的过程中，存在着计算简图不准确的现象。高层建筑的建筑高度很高，相比多层建筑需要进行更严格的设计与计算，结构本身需要承受更多的荷载，但是在部分高层建筑物的结构设计过程中，对建筑物承受的外力计算不准确，不能合理地将各种外力影响因素进行分析、计算，计算简图与实际建筑物的结构体系有偏差，造成整体建筑物的结构计算结果有误，影响高层建筑物的施工和使用安全。
3.2超高问题
高层建筑从本质上说，是为了节约建筑用地，将建筑空间得到最大限度的开发。我国现行建筑规范规定，超过10层且高度＞27m的建筑极为高层建筑，＞100m则为超高层建筑，高层设计和差高层设计之间的结构设计具有较大的差别，如果高层建筑超过规范规定的线稿，就必须要按照超高层建筑标准进行结构设计。在高层建筑设计中，超高是一种较为常见的现象，主要是由于业主方过度重视经济利润，对相关制度的了解不够，导致超高问题发生，甚至有些单位在明知建筑超高，还按照高层建筑结构规范对其进行设计，以降低建筑成本，获取更高利润。
这种情况下，超高建筑结构的整体性、稳定性以承重情况均会发生变化，超高后不仅影响建筑整体质量，同时还导致建筑的抗震性能以及抵御外界环境影响的能力下降，给人们的生命财产安全带来极大的安全隐患
3.3设计中结构抗震问题
GB18306—2015《中国地震动参数区划图》中要求，我国全部地区都需进行抗震设防，尤其是高层建筑物一旦出现问题，将产生不可估量的人身财产损失。在当前的结构设计中，存在对抗震结构设计不够重视的现象，往往在设计时的结构模型与实际施工时存在一定的误差，并不能很好地发挥出高层建筑抗震的效果。
4高层建筑结构设计要点的对策分析
4.1高层建筑的基础设计问题
在进行高层建筑设计中，最基础、最关键的设计就是基础设计问题，这是因为高层建筑物所受到的各种各样的荷载都需要通过基础后再传至到地基，即基础起到一个“承上启下”的作用。高层建筑的特点是层数较多，上部载荷较为集中并且较大，因此基础必须埋置足够的深度，其埋置深度必须要满足于地基稳定和变形的相关要求，这样做才能提高建筑物的抗震性能，防止建筑物出现坍塌、倾斜的情况。
4.2优化高层建筑设计方案，避免超高问题出现
在对高层建筑进行结构设计之前，需要对施工现场及周边环境进行勘察，明确地下水分布、地质结构情况、风雪荷载等，为建筑结构设计提供可靠的数据支持，确保建筑结构符合工程要求及现场实际情况。设计时需要严格按照我国现行设计标准及规范对高层建筑结构进行设计，合理选择设计方案，并验证其科学性、合理性，在掌握各方数据的情况下对设计方案进行优化，避免出现与实际情况不相符的现象，尤其避免超高。因此，在具体的结构设计过程中，设计人员需要在建筑高度允许的情况下，精确相关设计参数，为高层建筑施工提供依据，保证施工质量.
4.3对结构抗震进行合理设计
在抗震结构设计过程中，要善于合理地应用有限元计算软件。相比国内常用的结构设计软件PKPM、YJK等采用2D建模结合3D视图模型，Sap2000、Madis等真正基于有限元理论的结构计算软件可更好地对结构内力进行分析，更真实地反映实际建筑结构状态，得出更准确的结构计算结果。有限元分析是指利用数学近似的方法对真实建筑结构及载荷工况进行模拟，将建筑分为一个个简单而又相互作用的单元，即可用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实建筑的一种分析方法。（1）要根据建筑图创建结构模型。在模型创建的过程中，要尽量减少模型与实际建筑物之间的差距，尽可能地保证模型的准确性。（2）利用有限元计算软件，对模型的抗震性能进行分析和计算，对模型的抗震性能进行检测，根据计算结构完成结构设计确保结构的抗震性能.
结束语
高层建筑结构设计直接关系到建筑工程质量和结构稳定性、安全性，因此，在设计过程中，设计人员需要遵循严谨、认真的态度，对高层建筑结构设计中可能存在的问题进行分析，并针对这些问题制定行之有效的预防措施和解决方案。在进行结构设计前，设计人员还需要深入到建设场地，对其周边环境和地质情况等进行细致的勘察，为结构设计工作提供可靠的数据支持，也为后续工程的施工给予正确的指导和规范。
参考文献
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