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摘要：与普通建筑相比，高层建筑具有更复杂的结构，整体上的施工也十分困难。所以，人们非常关注高层建筑领域的结构设计与使用安全性问题。针对高层建筑当前的设计现状，急需提出有效的改善措施，以控制工程质量、增强工程安全稳定性。为此，本文从高层建筑出发，针对结构设计常见问题，提出了有效的解决对策，仅供参考。
关键词：结构设计；高层建筑；问题与对策
在城市化建设中，高层建筑极大地推动了建筑业的进一步发展。同时，人们在高层建筑上，也提出了更高的质量与安全使用等要求。因此在设计高层建筑中，应选用科学、合理的结构模式，并通过可行的施工技术，来有效处理结构设计方面的问题，以加快高层建筑可持续发展的脚步。
一、高层建筑的概述
高层建筑是指层数一定（约30层）或超过某高度（靠近100m）的建筑。其中涉及相当复杂的结构，且层数多、主体建筑高。同时，高层建筑的形式及结构也丰富多样，主要存在剪力墙、框架、筒体等结构体系，并且功能复杂多变、高度密集人员。在高层建筑的整个结构内，除了需要承受巨大的垂直荷载外，还需要承受很大的水平荷载。所以在设计高层建筑整体结构时，需要本着强剪强柱、弱弯弱梁的基础原则。
二、高层建筑结构当前的设计问题
1、抗风结构当前的设计问题
现阶段，设计人员在设计高层建筑时，常常会忽略抗风结构。这么一来，在风力的作用下，高层建筑便极易出现位移，而降低建筑结构的实际稳定性。此外，在验算抗风性能的过程中，很多设计人员还常常无法正确取值，以至于建筑结构的整体抗风性能与标准要求并不相符，而影响到高层建筑的总的安全与稳定性能。
2、高宽比问题
在建筑市场飞快进步的环境下，建筑结构也提高了体系经济适用性方面的要求。当前，板式住宅以其良好的通风采光等，变成了地产项目的主流建筑户型。所以，建筑高宽比也随之提高。而建设企业为了有效增大项目利润，也提出了更高的结构经济性要求。但是，高宽比一旦超限，就会直接影响到结构经济性。所以高层建筑当中的高宽比，要求从宏观上控制好结构稳定度、刚度、承载力、经济性等。从结构高宽比上，可以彰显出建筑体型具体影响结构刚度的情况。此外，置结构方式、内部抗侧力、建筑截面积等，都会影响都结构刚度。这些均说明在体型复杂多变的高层建筑中，准确计算高宽比的问题十分常见。
3、扭转问题
在工程实践中，结构绝对对称且均匀的高层建筑其实并不存在。然而，均匀对称的结构有助于抗震抗风，确保结构得以在重力作用下维持正常水平。所以扭转问题主要就是明显不对称结构引起的，不均匀的结构遭遇到水平侧力时，便会出现大规模的扭转变形。同时，在高层建筑中，常常出现三心设计偏离问题。所以在水平力的作用下，建筑结构就应扭曲震动，而影响建筑安全性。其中的三心是指质量、刚度、几何这三项的中心。因此在设计建筑结构中，应准确把控三心，避免偏差出现。
三、高层建筑当前结构设计问题的解决对策
1、优化设计抗风结构
考虑到高层建筑往往具有很大的高度，所以十分敏感风力振动。在设计高层建筑整体结构中，便应综合考量建筑抗风能力。其实高层的高度常常会干扰到风力，并且阻碍进一步流动自然风，从而更改流动及动能效应，形成作用在高层建筑上的动力荷载。因此在具体设计中，设计人员应先检查高层建筑的具体结构材料，以控制抗压性能与建筑要求相符，避免荷载压力影响到建筑结构。在建筑四周改变气流时，还会在建筑的高度、间距、数量等因素的影响下，形成狭管效应，从而影响到结构质量。倘若在设计建筑结构中，并没有注意这一情况中，就常常会降低建筑结构整体质量，甚至危及到用户的人身安全。
2、优化设计建筑高宽比
在高层建筑中，如果高宽比在当下规范限值以外，且不超过1.3倍的既有规范限值时，就需要通过配筋加强偏心受拉下面的构件截面。如果高宽比在当下国家1.3倍限值以上时，则需要专门予以研究，并提出更有效、更科学的加强方法。
例如，在某项目当中，针对高宽比在5.0~6.5之间的情况，则应针对小震下的偏心受拉暗柱及抗震墙体，向上提高一个级别。同时，针对暗柱轴向拉应力为混凝土抗拉性能的1.0～1.3倍时，经由总纵筋统一承担拉力。当暗柱轴向拉应力在1.3倍标准抗拉强度以上时，应增设型钢或钢板来统一承担拉力，且选取200MPa抗拉能力的钢材。
针对高宽比在6.5以上的情况，应通过专项验算或必要的构造措施来补充。第一，大震零应力区宜在25%以下。第二，在中震双向地震下，验算墙肢偏拉。针对偏拉暗柱及相应的墙体，及时予以加固。第三，按有关规范加强剪力墙构造能力。第四，补充说明在大震下，应分析结构抗大震弹塑性，适当加强结构薄弱处，并科学验证大震下出现的位移角限值切实与规范要求相符。
在计算高宽比中，通常需要按允许最小宽度，来算出高宽比。但是，针对建筑物突出平面不大的局部结构（如电梯间、楼梯间等），通常无纳入计算宽度范畴。针对不宜基于最小宽度来运算高宽比的，需要经由设计人员按实际情况，来合理予以计算。针对附带裙房设施的高层建筑，如果裙房面积及其刚度超过上部塔楼具有的面积及刚度时，宜根据裙房上面的塔楼结构来计算高宽比。通常用计算模型中存在的有效、合理宽度来算出高宽比。
3、做好扭转控制
第一，控制好结构平面的整体宽度。针对小规模高层建筑常用的框架结构，需要从工程条件出发，合理有效地控制扭转。若条件不允许的话，还可以考虑添加一定的抗侧力刚度，来控制好扭转情况。若条件允许的话，则可以考虑添加一定的框架柱，来控制扭转刚度。针对较小规模高层建筑常见的框架剪力墙，通常会在楼梯、电梯等地方安装。为增强扭转控制效果，还可以考虑削弱一定的中间处剪力墙，并加设外侧剪力墙，但却会增大施工成本。所以，如果建筑允许用到框架系统，则尽可能不要用到框架剪力墙，以达到扭转效应及成本控制要求。
第二，控制好建筑结构周期比。在扭转控制中，控制结构周期比的措施十分常见。在具体操作中，应注意增大剪力墙厚，来有效延长扭转过程周期。同时，还可以适当增强拉梁刚度，以缩短一定的扭转周期，并提升抗扭转强度值。
第三，提升四周结构的实际抗侧力刚度。基于合理设计结构抗侧力的条件，科学提高四周结构的实际抗侧力刚度，以达到扭转控制目的。先转变单向剪力墙，形成双向剪力墙，并尽量延长墙体长，然后，十分增厚剪力墙，再提升四周剪力墙的梁高。通过楼板高度与下层门顶之间的距离，来设计连梁高度，以更好地控制扭转状况。
四、结语
总之，近年来，国内高层建筑体系结构发展得越来越快，但是相应的结构设计却存在一定的不足。因此，在高层建筑行业，还应积极采取科学有效的对策，来优化设计高层结构，以有效控制高层建筑整体结构功能与要求相符，进而大幅提升高层建筑的稳定性与使用安全性。
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