薛志霞
北京长峰新联工程管理有限公司 北京 100089
摘要:
随着经济的快速发展与现代化进程的推进，为节约占地面积，实现土地资源的高效利用，高层建筑在城市建设中被开放商广泛应用，然而高层建筑相比于低层建筑在设计过程中需要考虑的因素增多，所承受的风险增大，后期建筑维护难度加大等问题，这些问题需要加以解决才能实现城市化建设的优化发展。本文从高层建筑设计中实际存在的问题展开分析，探讨其优化措施，希望能为高层建筑结构设计提供一定启示作用。
关键词: 高层建筑；结构设计；问题；优化措施
古代就开始建造高层建筑，而现代高层建筑最早从美国流行起来，中国的高层建筑最早建于20世纪20~30年代。我国的高层建筑发展起步较晚，而建筑设计影响着高层建筑的使用年限以及质量，正因如此建筑设计在此过程中显得尤为重要。随着人民生活水平的日益提高，业主对小区的建筑风格、建筑质量要求不断提高，这也需要发挥建筑设计的作用。目前，我国高层建筑结构设计中仍存在一些问题，需要不断优化，才能使我国高层建筑的发展步入新的台阶。
一、高层建筑结构设计中存在的问题
（一）高层建筑结构设计中的水平荷载问题
高层建筑相比于底层建筑的建筑结构柔和度更差，所承受的水平荷载力的影响更大。一定程度上受到风力、地震等外力因素的影响力度大，由于高层建筑面积大、居住人口多、造成损失大的特点，建设高层建筑成为部分城市的难点问题。为实现经济效益的最优化，高层建筑的高度不断延伸，这一因素将增大调整水平荷载力的难度，如何提高高层建筑结构设计水平荷载力应当被列为当前建筑设计中考虑的重要因素。
（二）高层建筑中的抗震问题
地震这类受自然条件影响的灾害，由于现在的科技水平难以对地震进行精准的预测，因此地震的危害性极大，能引起火灾、有毒气体泄漏等，另外还会造成滑坡、泥石流等次生灾害，往往造成严重的人员伤亡。[1]这就显得高层建筑的抗震设计显得格外重要，这也是当代高层建筑设计中的一个难点，其技术水平较为不成熟或者设计者对此因素的重视程度不够都影响着建筑抗震能力的提升。
（三）高层建筑中的抗风问题
在中国对高层建筑有着明确的规定，10层及10层以上的房屋或者房屋大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构被称为高层建筑。正是由于高层建筑的高度影响，其受风力影的响也增大，这就需要设计者在设计的时候充分考虑建筑的抗风因素，避免建筑的高空中受到较强的气流冲击时产生的震动，从而对建筑的墙体、结构等造成不可避免的破坏，另外建筑物的频繁与大幅度的晃动会使业主产生不适感，同时建筑物的摆动会产生高空坠物的风险。
（四）高层建筑中的稳定性问题
建筑高度、建筑重量、地质等因素影响着建筑结构的稳定性，同时风力、地震、温度变化以及基础沉降等会造成建筑结构的变形，这些也是目前高层建筑结构设计中的难题。根据开放商的要求以及城市规划的综合考量需要设计师设计不同结构的建筑。另外，建筑结构的不规则性也会是建筑发生扭转原因，继而影响着高层建筑结构的稳定性，因此需要设计者从多方考虑保证高层建筑的稳定性。
二、高层建筑结构设计的优化措施
（一）提升高层建筑的水平荷载力
考虑到高层建筑的结构复杂性以及人员众多等问题，提升高层建筑的水平荷载力需要从多方面考虑。首先开发商要按照有关规定严格设计高层建筑的结构，考虑水平荷载力当中的倾覆力矩与轴力和高层建筑高度比例。 2]设计师要根据开发商的要求，按照所建造建筑结构要求，对楼层高度给予专业化建议，避免因开发商为追求效益而忽视水平荷载力问题之后所发生的灾难性事故，造成人员、财产的损失。只有设计师在设计过程中确保高度的合理性，将所在地区的气象、气候问题充分考虑到设计中，才能优化高层建筑的结构。
（二）提高高层建筑的抗震能力
提高高层建筑结构设计的抗震能力重点从以下方面入手。第一做好高层建筑的抗震措施。将概念设计、抗震验算与结构类型贯穿建筑抗震设计全过程。要严格按照拟静力理论、反应谱理论、动力理论三种抗震设计理论进行建筑设计，还需要通过抗震概念设计对建筑进行设计规划以及需要经过周密的抗震验算提前对高层建筑的抗震能力做出预判，同时需要限制建筑结构类型，在设计时选用抗震效果好的结构设计，另外选取抗震力强的结构材料有效提高建筑结构的延展性。第二严格按照高层建筑抗震设计理念进行建造。按照“三水准、两阶段”的要求对高层建筑进行抗震设计，三水准指的是“小震不坏，中震可修，大震不倒”，两阶段指的是通过地震的作用与风力、重力因素相考量，优化结构设计，采取相应的抗震措施满足第一、第二水准的要求，继而采用第三水准的震动参数，采取相应的抗震结构措施，从而满足第三水准的要求。第三规范高层建筑结构的抗震设计方法。利用时程分析法、振型反应谱法、底部剪力法等方法提升高层建筑的抗震力。
（三）提升高层建筑的防风能力
地理位置和建筑结构等因素都会影响到高层建筑的防风能力。首先不同的区域的风力等级、风速等不同，会影响建筑的建造。[3]这就需要设计师根据不同的地区的气候类型对设计稿进行优化，调整高层建筑的防风能力。比如，沿海地区临近海边，城市建设遮挡物较少，所受风力、风速等影响较大，因此较内地城市中心抗风能力较差，需要设计者将地理位置考虑到高层建筑的设计中，对内陆地区、沿海地区进行区别，在高程建筑的设计过程中加以调整，实现资源的最优化，避免设计相同造成材料的浪费。其次，建筑物的高度不同受风力、风速等影响不同。当建筑物高速增加时所受的风速增加、风力增强，因而在针对更高层的建筑物需要加大防风系统的设计，合理设计建筑物结构。比如“筒中筒”这种建筑结构具有较强的抗风能力。
（四）提升高层建筑的稳定性
在高层建筑工程开始之前，设计师就需要考虑建筑所承受的所有荷载和在自然环境以及自然灾害之下的承受力，确保高层建筑在面临种种情况仍能屹立不倒。同时确保地基的稳固以及建筑材料的坚固，避免因外在因素造成建筑物损坏，产生无法挽回的后果。另外高层建筑的整体稳定性需要选择合适的框架结构。比如：剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构。需要设计师根据不同高度的建筑选择相适应的框架结构。
总结：
综上所述，当前高层建筑结构设计中收到防灾问题、抗震能力、防风技术以及建筑结构稳定性因素的影响，使高层建筑难以在质量得以保障、经济效益难以发挥最大优势、土地资源利用难以实现最大化。进而需要从全方位加以管控，优化高层建筑的结构设计。首先，政府需要严格按照高层建筑建造规章对开发商进行有效监督，确保开发商按照规章制度、流程进行建造，保证高层建筑的完成质量。其次，设计师在确保建筑结构外形的基础上综合考虑高层建筑建造中存在的问题，在设计过程中加以完善，最终实现建筑设计的最优化。另外，开发商需要对建筑材料进行严格把关，严格遵守当地政府的高层建筑规范，按要求进行建造，同时确保高层建筑的工程质量。只有多方合力才能确保我国高层建筑结构向好发展。
参考文献
[1]朱粟郁，高层建筑结构设计存在的问题及优化措施分析，《工程建设与设计》，2020年22期
[2]李楠，高层结构设计中存在的问题及设计方法，《砖瓦世界》，2020年第16期
[3]黄隆兴，探析高层建筑结构设计的问题及对策，《建筑工程技术与设计》，2018年第35期