宋兴生
广州黄埔建筑设计院有限公司赣州分公司 江西 赣州 341000
摘要：随着经济和建筑行业的快速发展，高层建筑对塑造城市的美丽形象具有突出贡献，人们经常把它与现代化的大都市紧密联系在一起。如今，随着经济社会的飞速发展，我国的建筑行业迎来了快速发展阶段，高层建筑在现代建筑中越来越多。与此同时，现在的高层建筑正朝着建筑功能、用途的多样性，造型的新颖性、体型的复杂性和空间的多变性方向发展，这样也给结构设计带来了不小的挑战，虽然我国的高层建筑在结构设计方面已经积累了很多工程经验，但是在高层建筑结构设计方面仍然存在一些问题值得研究和探讨，因此本文就在高层建筑结构设计中需要注意的关键性问题如荷载及作用的分析、高层结构设计中遇到的问题和注意事项、高层建筑基础设计等问题进行简要阐述，希望通过本文能给结构设计人员提供参考。
关键词：高层建筑；结构设计；关键性问题
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高层建筑结构的特征
高层建筑有着不同于多层或单层建筑的结构特点和功能特点，这对高层建筑的结构设计有着直接影响。高层建筑结构复杂、层数多，建造材料种类繁多，且使用时多为人员集中场所，加上内部系统复杂，使得高层建筑的结构安全成为重点。我国高层建筑目前多为钢筋混凝土结构，就结构体系而言一般分为四种，框架结构体系高层建筑，采用柱、梁和基础结构构成基本框架，在此基础上完成建设，该结构空间设计灵活，但抗侧能力较差；剪力墙结构体系高层建筑，该结构由于采用混凝土剪力墙，增加了建筑抗剪强度和刚度，但建造相对复杂；框架剪力墙高层建筑，该结构是当前高层建筑最常用的结构形式，其包含了上述两种结构体系的优点，避免了单一结构的缺点。
2高层建筑结构设计中存在的问题
2.1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。
2.2设计中嵌固端位置选取问题
在高层建筑物的设计过程中，嵌固端位置的选取问题，影响了设计的合理性和安全性。嵌固端位置的选取对整个高层建筑物的结构设计非常重要，在某些设计中，简单地默认地下室顶板为建筑的嵌固端，这样的设计很不合理，是当前结构设计中的主要问题。另外，并没有对地下室顶板的刚度进行精确的计算，如存在楼板开大洞的情况，造成地下室顶板刚度损失过大，使顶板作为嵌固端的条件不足，很可能造成结构安全隐患。
2.3设计中结构扭转问题
高层建筑物的高度决定了其在设计过程中，结构内部、外部会受到多种因素的影响，尤其是质量中心、刚度中心和几何中心很难保持在一个统一的位置，造成了高层建筑结构扭转的安全风险。另外，风荷载的影响，也是造成高层建筑结构扭转的常见问题，在设计过程中，要综合考虑各种因素，改善当前设计中的不准确、不合理现象，真正提升高层建筑结构设计的安全性。
3解决对策
3.1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。
3.2合理设计地基基础，避免沉降发生
地基基础设计过程中，设计人员需要全面掌握施工现场的地质、水文及地下水分布情况，通过对地基基础设计的优化，可以有效提升建筑结构安全性和稳定性。设计时通常采用天然地基、防水板与锚杆组合的形式进行，同时准确计算基础配筋量，增加基础结构的稳定性，避免因承载能力较差而导致建筑失稳。若高层建筑设有地下室，可以采用褥垫方式设置不同持力层，提升地下室结构的承载能力和强度，避免地下室顶板因持力不足而出现裂缝，影响地基基础结构的整体稳定性。同时，在设计阶段，设计人员还应对地下水水的分布情况进行监测，对地基基础做好防水排水设计，提高建筑结构稳定性。针对地质结构较为复杂的地区，设计人员应充分考虑地质构成，然后对地基基础进行加固设计，增加土壤结构的稳定性，确保地基基础能够承载整个建筑荷载。
3.3对嵌固端进行合理设计
嵌固端就是预期塑性铰出现的部位，嵌固部位应能限制结构上部构件在水平方向的平动位移和转角位移，并将上部结构的剪力全部传递给下部结构。因此在选择嵌固端时通过对结构刚度和承载力的调整，使塑性铰出现在设计预选的位置。对于把地下室顶板作为结构嵌固端，首先，地下室的顶板标高与室外的实际地面高差，一般情况下不能高于地下1层高度的1/3。
3.4有效地利用计算简图
计算简图是根据结构设计方案以及科学计算原理方法完成的具有指导性的将构件及支撑按结构力学进行简化，用点、线描述构件受力情况和稳定状况的图形。建设过程中涉及到的建筑高度、大部分建筑构件尺寸、材料用量等都需要有定量的数据来指导，定量的数据则是需要科学的计算方法来计算的。而计算相关的内容，需要有效地选择、利用计算简图，保证相关的计算模型，或者计算简图与工程实际情况相符。高层建筑结构设计参数复杂，影响结构稳定性要素非常多，对于建筑的抗震参数和荷载承受力等参数有着严格的要求，这使得高层建筑结构设计计算成为一项大工程，对计算简图的利用也受到多种要素的相互影响，只有在计算人员具备足够完备的专业知识，并正确使用计算简图的情况下，才能全方位、立体化地确保计算流程及数据结果的精度，使得计算简图成为高层建筑设计的有效工具。
结语
综上所述，随着经济社会的高速发展，建筑行业得到空前的发展和提高，随之而来的高层建筑的数量越来越多，其高层建筑的安全问题已经受到了大部分人的重视。然而高层建筑结构设计的合理性与建筑本身的安全和质量有着千丝万缕的关系，为此，设计人员不但要明确高层建筑的结构特点，而且还要在熟悉可能使用的结构体系类型的基础上，对设计中的一些关键环节进行分析，比如选择比较适合的抗侧力结构体系，合适的高宽比和合适的筒体面积比等，与此同时，还要加强地震荷载的计算和重力载荷的计算，这样不仅保持了结构整体的稳定性，又提高了抗震性能，因而高层建筑的整体质量和经济性得到了有效地提高。
参考文献
［1］林再添.某高层商业建筑改造结构设计［J］.福建建材，2018(11)：90-92.
［2］郝鑫佳.高层建筑结构设计存在的问题及对策［J］.工程建设与设计，2018(10)：4-5.
［3］王继慧.高层建筑结构设计问题及对策分析［J］.住宅与房地产，2019(15)：36.