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摘要：结构设计是高层建筑设计的重要内容，结构设计的合理性，将直接影响整个建筑的安全质量效果，而在新形势下，对高层建筑结构设计也提出了更高的要求，因此，高层建筑结构设计在高层建筑工程建设中是备受关注的焦点。
关键词：高层建筑；结构选型设计；建筑结构；优化设计；策略
1高层建筑结构选型设计
1.1高层建筑结构类型
高层建筑结构类型的选择是否合理，是保证高层建筑结构设计的安全性、可靠性、可用性和经济性的关键。目前高层建筑中常用的结构类型有以下几种。
1.1.1框架结构：由梁、柱、楼板等构件组合，梁、柱刚性连接成骨架结构，结合使用建筑功能安排平面框架，具有重量轻、整体性好、成本低、轴线网布局灵活、空间利用率高等优点，施工方便等。框架结构的弱点是侧向刚度小，地震作用下水平位移大，节点应力集中现象明显，对基础不均匀沉降敏感，建筑物高度有限等。根据框架结构的抗震分析结果，随着高度的增加，底层柱轴力和水平荷载产生的弯矩和侧移显著增加，导致柱截面面积过大，配筋量过大。影响空间的可用性和经济性。在现实中，地震作用下框架结构发生非结构损伤的情况很多。因此，宜在10层或以下的住宅建筑如住宅楼、学校、办公楼等，其他住宅应采用钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度≥0.30g，而楼层数大于5层的房屋不宜选用钢筋混凝土框架结构;大跨度公共建筑、多层工业厂房及商场、体育场馆、火车站、剧院、展览馆、机库、停车场等特殊建筑应采用钢框架结构。
1.1.2框架-剪力墙结构：它是框架结构和剪力墙结构的组合，在框架结构中设置合适的剪力墙结构。在整个结构体系中，剪力墙承担大部分水平荷载，而框架主要承担竖向荷载，两者在建筑结构设计中分工明确。楼层高度在35层以下的建筑一般采用框架剪力墙结构。如果布局合理，可以设置得更高。剪力墙的布置位置在电梯里的房间，在一个核心的帮助下管扮演一个角色在水平载荷的强度，具有良好的抗震性能，整体结构的相对稳定的优势，与框架结构相比，水平荷载和侧向刚度有一定的提升，在布局上比剪力墙结构更灵活，更适用于10层至20层之间的办公楼和教学楼。但是，也存在一些缺陷，主要体现在结构容易受到平面布置造成的约束，使质心与钢芯不能重叠，造成结构的过度扭转，严重的情况会产生安全隐患;剪力墙的数量应满足位移限值为标准，应大于3个，其布置形式为圆柱对称。
1.1.3剪力墙结构：通过构建墙垂直载荷的影响和抗侧力结构，其优点是垂直荷载和水平承载力强，可以提高整体刚度和稳定性，横向变形相对较小，更适合住宅、酒店和其他类型的建筑，结构一般应几十米至一百米高，对于断层，主要包括结构自重较大，建筑平面布置有限制，不可能获得较大的建筑空间。在3米到8米的距离中，洞越大，距离框架越近。这主要在于剪力墙的布置和自身重量的控制。
1.1.4对于圆柱体结构，主要是指一个或多个圆柱体主要为竖向承重结构的高层建筑结构体系。剪力墙设置在电梯间及高层建筑外围，形成圆柱体状态。这类建筑结构具有刚度强的特点。对于建筑的层数、高度、抗震要求等，如果采用平面框架剪力墙来建造高层建筑结构体系，不能满足建筑使用功能的要求，因此可以通过剪力墙结构空间薄壁圆筒，用垂直悬臂箱形梁来呈现，通过对柱子的加密设计，起到进一步加强梁刚度的要求，这样，圆柱体结构的整体受力空间就形成了。它具有承受大部分水平力的能力，空间整体效果较强，具有良好的抗风和抗震性能。它更适合于超高层建筑。
1.2高层建筑结构设计中存在的问题
为了使改进建议更具针对性和可行性，有必要首先对高层建筑结构优化设计中存在的问题进行分析，为接下来的对策做铺垫。
1.2.1 超高问题
高层建筑，顾名思义，比普通建筑的相对高度要高很多，总体高度在24 ~ 100米之间。高层建筑在功能和美学方面更受人们的欢迎，但是在抵抗自然灾害方面，高层建筑的高度问题被进一步放大了。高层建筑在面对台风、火灾、地震等灾害时，更容易发生倒塌，因此，安全问题是高层建筑最关心的问题。在高层建筑的设计中，除了设计要考虑到建筑的美观性、实用性外，最要考虑的是建筑的安全性。由于高层建筑工程使得一个庞大的建筑整体结构复杂，即使在设计之初就考虑到安全问题，到实际施工中，仍然有很多变量需要设计师和工程师面对。而很多高层建筑在施工开始后会按照设计师的要求进行改动，也就是如果对建筑进行重新规划，那么很容易遗漏一些安全领域的问题，从而造成安全隐患。
1.2.2扭转问题
在建筑领域中，扭转是一个非常关键和核心的问题，在国际上得到了广泛的关注和研究。高层建筑的扭转设计直接关系到高层建筑的地理自然灾害能力，特别是在台风和地震面前，建筑的扭转直接关系到建筑的安全。在建筑的设计和施工中，由于一些不可抗拒的因素必然会出现建筑的不平衡、不对称。在低层建筑中，这种不对称和不对称可以忽略，而在高层建筑中，这种不对称和不对称可能会导致灾难性的结果。高层建筑的平衡关系和力学结构是整个扭转问题的核心。随着人们物质生活水平的提高和审美需求的提高，单一的完全对称的建筑已经不能满足人们对建筑的期望，人们追求更加多样化的高层建筑，这给设计师带来了更大的挑战和困难。设计师一方面要保证建筑设计的整体安全性和抵御自然灾害的能力，另一方面要考虑到建筑的艺术价值。
2 建筑结构的优化设计
2.1 结合建筑类型进行优化
汶川地震的震害结果表明，对于教育工程，如中小学，由于功能要求，与其他建筑相比，教学楼的竖向结构体系相对薄弱，强度和刚度不足，而且建筑物大小不对称，使建筑物在地震中容易倒塌。因此，在教育工程中，应在建筑物侧面和楼梯间设置剪力墙，以增强建筑结构的完整性和稳定性，使其具有良好的工作性能。
对于图书馆、博物馆等文化体育项目，根据其藏书和文物的特点，负荷大，空间大，平面不规则。当结构垂直布置时，不需要按照传统的9m模块进行布置。某工程柱网按12m模块优化后，结构截面变化不大。但能较好地满足建筑使用的功能需求。
2.2 结合建筑总高度进行优化
在某超高层建筑中，通过对钢筋混凝土柱-混凝土梁和钢管混凝土柱-钢梁的对比分析，钢梁组合楼盖可以有效地减少梁和柱的截面，满足建筑使用净高度的要求，而每层中庭入口均为交错布置，钢梁组合楼板可以解决传统形式的支撑问题。它能有效控制塔楼标准楼层室内梁高，内部净高高150~200mm。大部分的零部件都是在工厂进行加工，使建筑产品的工业化程度最大化，大大减少了建筑现场的建筑浪费。工期大大缩短。
2.3 结合建筑荷载进行优化
越来越多的企业在工程建设过程中承受着巨大的成本压力，因此地基优化的必要性不容忽视。在满足安全及建筑功能和效果的前提下，充分考虑土壤覆盖、消防车、人防等荷载，进行平面布置，进行多方案选择。工程实例表明，在常规8.5m×8.5m柱网条件下，荷载越大，大板结构越大，建筑含钢量最低，最经济。在结构优化过程中，应多方面考虑，对建筑的安全性、美观性、经济性进行综合比较，以实现工程效益的最大化。
2.4 剪力墙结构优化理论在实际工程中运用
2.4.1结构计算时应进行软件分析，以满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等指标的要求。
2.4.2 通过适当减小剪力墙的长度，减轻自重，增加高层建筑的使用空间。
2.4.3 剪力墙肢节的控制，具体控制，需要确保肢体部分简单规律为基础，具体门窗开口还需要设计一个行，并形成一个清晰的墙肢和连系梁，这可以合理的压力分布，提高高层建筑的整体安全性和稳定性。
2.4.4 剪力墙过长的部分通过开孔均匀划分，再由弱梁连接，从而避免剪力墙的脆性剪切破坏，影响高层建筑的整体质量和安全。
2.4.5 剪力墙应自上而下连续布置，以减少高层建筑刚度的突变，保证剪力墙的连续性。在设计过程中，应调整剪力墙的厚度和混凝土的强度以满足轴压比的要求。
结语
综上所述，高层建筑结构的合理设计具有重要的意义，为此，在具体的结构设计中能够坚持一定的设计原则，并明确设计要点，然后从多个层次来做相应的设计工作，为了充分体现高层建筑的实际功能。
参考文献
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