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【本文摘要】当前,随着中国社会主义经济进入工业化阶段，城市建设开始快速健康稳定发展,城市中心的土地综合利用和资源综合管理越发重要,人们对城市高层建筑的性能要求也越来越综合化和功能多样化。为了能够满足现代人们对大型高层建筑的更高要求,设计工作人员不得不设计制造出一些建筑结构整体形式不规则，但对建筑抗震性能和建筑使用寿命要求严格的复杂大型高层建筑。本文对复杂的高层建筑主体结构设计中可能遇到的一些关键难点和突出问题分别进行了系统分析和深入探讨,以期为设计提供参考。
关键词：高层建筑;结构设计;结构体系;抗震分析
一．高层建筑结构设计概述
随着建筑师设计的建筑形态复杂性的增加，工程项目对结构设计人员提出了更高的要求，因此结构设计人员不仅仅要对结构进行合理的布置，同时还需要结合当前相关规范规定要求进行结构设计以及计算，在保证结构安全性的前提下，还需要考虑到工程成本的要求。因此，对于结构设计人员来说，需要不断结合工程实践经验，针对不同结构类型情况选择合理的设计方案，并采取相适应的结构设计方法。
二、结构分析与设计特点
(一)水平荷载是决定因素
随着建筑层数的增多，水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中所引起的轴力是与楼房高度的两次方成正比；另一方面对楼房来说，水平荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
(二)轴向变形不容忽视
在各种多层结构的剪力分析中,通常只需要考虑一个弯矩项,因为轴力项的轴向影响很小,而对于剪力项不能充分考虑。但是对于一些高层建筑,情况就不一样了。由于建筑层数多，轴向内力值很大,往往会间接的导致竖向荷载数值很大，在柱中引起较大的轴向变形，从而对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
(三)结构延性是重要设计指标
与其他多层结构地震变形相比,高层结构在较强地震应力作用下更加灵活,变形幅度更大，以使该类建筑物在完全进入塑性变形适应阶段后仍能够具有较强的塑性变形适应能力,避免突然倒塌。而延性是高层结构必须要重视的一个因素，在现代房屋设计建造中，结构延性是越来越重要的一部分，所谓的延展即是指材料、构件和结构在荷载作用下，进入非线性状态后在承载能力没有显著降低情况下的变形能力。简单说就是高层建筑在建造后需要更好的面对各种突发情况。
混凝土结构的延性设计措施可以概括为“强柱弱梁，强剪弱弯，强结点强锚固”。强柱弱梁是要求结构在强震下进入塑性阶段，塑性铰所在位置是梁端，而不是柱端，因为柱端一旦出现塑性铰，整个结构会丧失承载能力；强剪弱弯是要求结构的抗剪能力高于抗弯能力，避免结构在出现弯曲破坏前已经出现剪切破坏，因为剪切破坏是一种脆性破坏；强结点强锚固是要加强“点”的牢固性，从根本上加强建筑的稳定性。
三、结构方案优化布置规则
1.对高层建筑的抗震性能进行优化
高层建筑如何应对地震是一个普遍的问题，为了尽可能减少地震所造成的伤害，高层建筑的减震能力必须要有效的提高。地震的特点往往是突发性，不确定性，破坏力极强。因此为了应对地震，高层建筑需要从结构布置入手，来解决问题。结构布置可以从结构规则性，结构均匀性，结构延性这三个方面切入。
结构规则性是结构布置规则，结构构件截面规则；结构均匀性则是要先做好主轴的，在这个基础上采取相近的原则，科学部署主体抗侧力结构的两个主轴方向，继而通过两个主轴方向的刚度均匀性部署法，应对地震作用；结构延性则是遵从抗震设计要求，加强四周，削弱中心，提高抗扭转能力，以强柱弱梁的设计方法，提高抗震性。
2.框架-核心筒的优化设计
框架-核心筒的设计在高层建筑中有着广泛的应用，核心筒大多布置在建筑内卫生间、电梯井道以及通风井等竖向交通部位，再加上外围的框架结构，就组成了框架-核心筒结构。框架作为二道防线，也需要承担部分剪力，根据《高规JGJ3-2010》9.1.11-3条：抗震设计时，筒体结构的框架部分按侧向刚度分配的楼层地震剪力标准值应符合下列规定：按本条第2款或第3款调整框架柱的地震剪力后，框架柱端弯矩及与之相连的框架梁端弯矩、剪力应进行相应调整。有加强层时，本条框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不应包括加强层及其上、下层的框架剪力。
3.剪力墙的优化设计
剪力墙是建筑物中可以抵抗风荷载和地震作用引起的水平荷载的墙体。在建筑结构设计中非常重要。为使剪力墙设计达到更加合理和科学的要求，可以对各种不同建筑结构中的剪力墙承载性进行分析，进行对应的设计，无论哪种建筑结构的剪力墙都必须严格根据建筑结构整体设计和所需标准进行设计。避免造成剪力墙性能与建筑工程不相符，对自然灾害来临起不到保护作用。另外需注意的是在框架剪力墙结构中，单片剪力墙承受的水平剪力不应超过30%。注意短肢剪力墙、一字墙的轴压比限值及相应的配筋率要求。一字形独立剪力墙是指纯独立的，若与它有连梁相连，则不是一字形独立剪力墙。并要注意此种剪力墙底部加强部位及其他部位的墙厚要求。其次除首层外，变截面处的轴压比容易超，要注意查看。最后剪力墙墙身及边缘构件配筋不必过分放大，满足规范即可。
4.建筑结构设计与工程造价的关系优化
设计方案对工程的投资具有影响，设计费只相当于建筑工程全部费用的1%，但对投资的影响率却高达75%以上。所以对建筑结构方案的选择和建筑材料的选用非常重要，而且设计方案对使用阶段的经常性费用也有影响，所以需要设计人员对这些情况进行整合，使项目建设的造价成本降低。
5.合理选用施工材料
在符合高层建筑结构设计承载性的要求上，选择成本低的钢筋，这样达到降低成本的目的，但是要重视对钢筋种类的选择。新Ⅲ级钢筋是目前市场上广泛推广和使用的新型钢筋，它具有比普通钢筋强度高、价格低的特点。据数据统计，用高强度的HRB500级钢筋比强度低的HRB335级钢筋，节约的钢材达到15%，这是降低钢筋成本最好的措施。HRB500级钢筋在强度、延性和耐高温、低温性能、抗震和疲劳性能等方面有很大的提高，可以用于高层和超高层建筑工程。
在现代建筑业的要求下，混凝土性能有了大的改进，混凝土强度等级也有了大的提升。在建筑结构施工中，应该选择强度高的混凝土，并且还应该具有体积小、形变系数小和耐久度高的特性。如水泥应该去正规厂家选用，必须要有水泥出厂合格证和进场实验报告，要对水泥的质量进行检测，在施工过程中统一使用同一家水泥，不可以随意在中途调换，影响施工质量。一些掺合料和外加剂要严格准确的进行科学配比再使用。
四、结语
结构设计工作是一项集结构设计分析，数学分析和现代计算机科学于一体的综合性建筑设计工作，同时也是实用性极强的一门工作。本文以高层建筑的结构设计作为发起点，从各方面对高层建筑进行分析研究，以此来提高高层建筑设计能力，解决高层建筑设计中存在的问题。力求让高层建筑设计系统更完善，更合理。
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性别：女，民族：苗，籍贯：广西，学历：本科，现职称：中级工程师