张晓静
天津中机建设工程设计有限公司 天津 300081
摘要：相对其他建筑，高层建筑结构更为复杂，因此，设计人员在设计过程中，应更加全面地考虑各方面的影响因素。同时，设计人员需要充分了解高层建筑结构设计特征，遵循高层建筑结构设计原则，善于发现并采取有效措施解决问题，防止出现质量或安全问题。高层建筑的安全性是重中之重，所以设计人员不仅需要提高本身的专业能力，还应不断积累经验，进行创新突破，推进我国建筑行业的长期、稳定发展。
关键词：高层建筑；结构设计；问题及措施
引言
对比低层建筑，高层建筑结构设计更为复杂，并且会受到更多因素的影响。为保证建筑结构设计的稳定性，需要考虑建筑体型比例关系的同时，对地基沉降、温度、风力及地震等因素进行全面的考虑。另外，高层建筑结构设计是否科学，对高层建筑的实际施工有直接影响，并会为后期的养护造成不便。因此，高层建筑结构设计具有较大的难度，如果没有妥善处理设计中存在的一些常见问题，高层建筑结构设计质量将严重降低。
一、高层建筑结构设计中的常见问题
（一）建筑设计超高问题
在进行高层建筑结构设计的时候，一定要重视建筑整体的超高问题。建筑的实际建设高度，不仅对建筑物的施工质量要求有不同的影响，还对建筑内部的系统配置设计有很大程度地影响。在实际的高层建筑工程当中，建筑超高问题是比较常见的。不同高层建筑高度对应的建筑抗震、消防等设计规范要求是不同的。一般来讲，建筑高度越高，设计规范要求越严格，如果建筑设计超高问题出现，等于间接以低要求的规范标准指导了实际需要高标准设计建设的高层建筑，这样必然会出现建筑结构、建筑系统配置以及建筑功能实现等多方面的问题，不利于高层建筑的安全稳定。另外，高层建筑结构可能因为高度问题使得结构发生一定变化，这是高层建筑结构设计阶段需要特别注意的，如果在设计审核过程中发现了设计阶段忽略了高度带来的结构影响，一定要按照制度规定，组织专家重新论证设计安全，严控高层建筑因高度问题带来的安全风险。
（二）高层建筑设计阶段不够重视基础埋深
在我国，对于不同的建筑高度设计都有严格的对应标准约束，尤其是对建筑的核心设计参数，规定更加详细。高层建筑地基埋深有关规范标准是埋置深度可为建筑总体高度的1/15-1/18，虽然在建筑设计过程中达到规范要求，但在实际建筑完工后，却会出现不达标的情况。出现这一问题主要因素是建筑的实际超高以及高层建筑地下部分不按设计规定进行施工使用。建筑实际建设超高，而基础埋深没有变动的情况下，实际埋深往往达不到建筑总体高度的1/15-1/18，另外高层建筑地下车库、商场的设置，一方面减少了基础埋深，另一方面还对建筑的抗震抗风等安全性能造成了不利影响。
（三）高层建筑施工过程中带来的垂向载荷问题
高层建筑在建设施工过程中，会使用到大量大吨位的机械设备，这些设备有时需要在高层建筑不同的楼层使用，会使得高层建筑在施工过程中垂直方向上的荷载变大，如果在设计阶段对这一问题重视程度不够，没有进行科学地测算计算，也没有采用合理的措施来增强施工阶段高层建筑受力单元的承载力，可能会使得高层建筑承重构件受到损伤，成为建筑安全使用的隐患。
（四）短肢剪力墙设置
短肢剪力墙是一种在剪力墙基础上，结合框架结构特点形成的结构体系，其受力相较于框架结构更加合理，抗震能力和同等受力情况下的变形能力也优于框架结构，因此在高层建筑结构中，使用比较多。短肢剪力墙的设计如果存在问题，会对短肢剪力墙的抗震能力以及高层建筑的整体建筑结构质量有很大的影响，给高层建筑结构造成极大的安全隐患。不合理的短肢剪力墙设计会在建筑使用过程中更容易受到不利自然因素的影响，严重的会造成建筑安全事故，使得生命安全和财产安全受到威胁。
（五）嵌固端设置
嵌固端对于保障高层建筑的稳定性有至关重要的作用，嵌固端的设置符合规定并满足各项技术指标是非常必要的。但在实际的高层建筑设计施工过程中经常出现嵌固端位置设置不合理、嵌固端连接处强度和抗震能力不达标的问题，使得嵌固端结构的稳定性受到威胁，另外，我国很多高层建筑的嵌固端多设计在人防层顶部，由于对刚度设计比等设计参数计算误差关注度不高，会使得嵌固部位下部和基础之间的框架结构体系的承载力和侧向刚度达不到设计要求，使得嵌固端抵抗上部框架结构在嵌固部位产生的嵌固端弯矩、剪力和轴力的作用明显降低，对高层建筑的结构安全产生隐患。再者，高层建筑各嵌固端之间的协调性也是保障嵌固端发挥作用的要素，但在设计阶段对嵌固端协调影响因素考虑的不全，嵌固端整体设计程度不够，自然影响嵌固端作用发挥。
二、高程建筑结构设计常见问题的优化措施
（一）科学设计建筑平面
针对高层建筑结构中出现的扭转问题，在建筑结构设计中，相关设计人员应以地基具体形状和建筑物功能需要等为依据，科学合理地设计建筑物外形，尽可能采取长方形、圆形等相对常规的建筑平面，提高建筑结构的稳定性。
（二）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。
（三）基础埋深的处理
在高层建筑结构设计当中，基础埋深不够的问题因其隐蔽性较强，往往会被人们忽略，但其对整个建筑的稳定性是有影响的。根据上一节分析的基础埋深问题原因，结构设计人员在对基础埋深设计确定时，要将高层建筑的地下使用部分与地上部分看作一个整体来进行规范设计，采用后浇施工，降低温度应力、沉降差异带来的影响，把地下超高的、地下车库的刚度折算成覆土厚土，依据国家有关规定对埋置深度进行精准计算。
（四）重视抗震设计
1针对高层建筑的结构特点合理布置抗侧力构件，合理布置高层建筑内部水平方向的构件，在水平方向形成应力分布系统，提高高层建筑结构受力的连续性和均匀性。
2优化建筑的承重结构，采用框架剪力墙结构。在地震灾害中剪力墙可以吸收下部结构传递的地震能量而先被破坏，框架结构继续支撑上部结构，形成了抵御地震作用的二道防线，可以有效降低高层建筑损毁程度。另外，高层建筑内部还需要适当提高墙体与楼板的刚度，从而有效避免建筑位移问题。
3提高地基的抗震能力。可以通过加深高层建筑桩基深度，从而提高建筑的抗倾覆能力和基础的稳定性。
结束语
综上述，尽管我国高层建筑结构设计起步相对较晚，但近年来，我国各大城市高层建筑数量倍增，甚至出现了很多超高层建筑。在高层建筑中结构设计至关重要，对高层建筑的使用质量与使用寿命有决定性影响。由于业主对建筑的设计与功能的要求不断提高，无形中对高层建筑结构的设计人员也提出了更高的要求。唯有妥善解决高层建筑结构设计中存在的常见问题，才可以提高高层建筑的建设质量，并为高层建筑结构的合理设计与使用安全提供保障。
参考文献
[1]探讨高层建筑结构设计问题[J].张瀚.居舍.2020(14).2020(23)
[2]分析高层建筑结构设计存在的不足与对策[J].张凯.门窗.2020(05)