曹凯敏
浙江天辰建筑设计有限公司
摘要：高层建筑的结构设计较为复杂，并且在设计过程中会受到一些因素的影响。为了确保结构设计的稳定性，在高层建筑设计中必须考虑所有可能影响的因素。此外，高层建筑的结构设计，直接影响建筑的实际建设，并且不合理的设计会干扰后续的维护。在此基础上，本文针对高层结构设计中存在的问题，提出了一些优化措施，以期为高层结构设计提供参考。
关键词：高层建筑；结构设计；存在的问题；优化措施；分析
中图分类号：TU208.3文献标识码：A
引言
尽管我国高层建筑设计起步较晚，但近年来，城市的高层建筑数量翻了一番。在高层建筑中，结构设计非常重要，对建筑的质量和使用具有决定性的影响。随着业主对设计功能的要求提高，这对高层结构的设计专业人员提出了更高的要求。只有解决建筑结构设计中的问题，才能提高高层的施工质量，才能保证结构的合理性。
1高层建筑结构设计的基本原则
1.1安全性和稳定性
在高层建筑中，结构设计是重要组成部分，同时对建筑物的使用质量产生直接影响，也与人们的生命安全息息相关。结构设计也是提供建筑物的基础，有关部门应对施工现场的地质进行研究，首先要了解地质的活动规律，了解该地区地震情况，并有效的收集该区域的地震活动，然后进行相关数据的分析和研究。因此，要确保结构的合理性和可靠性，并确保建筑物的稳定性。
1.2舒适度
高层建筑的主要目的是有效地利用土地资源，并为人们的提供良好的环境。因此，在高层建筑的设计中必须考虑舒适度，以便可以实现建筑物的所有应用功能效果。通过环境保护和高性能材料，将设计与先进软件相结合，可以保证建筑结构的整体质量，改善结构的美观和安全性，并有效的满足了空间需求。还必须设置日常使用功能，以给人们带来舒适和便利，确保人们的正常生活质量。
2高层建筑结构设计控制重点
2.1水平荷载控制
在高层建筑结构设计中，应考虑了位移与结构高度之间的关系。随着高层建筑楼层的增加，水平荷载变得越来越重要，并且也成为控制的主要因素。要在设计中考虑在水平力的影响下对结构进行优化。同时，对材料的量有很大的影响。
2.2侧仪控制
在将高层建筑设计中，侧移应被视为高层结构设计中的关键的控制因素。相关数据表明，横向滑动的风险很大，并且是导致裂缝或损坏的主要原因。由于明显的侧移，使高层居民会感到不适。从结构来看，侧移将给建筑物带来更大的附加内力，特别是对于垂直构件，当侧向位移增加时，偏心率将增加，导致大的裂缝，甚至损坏结构组件。在高层荷载作用下，在水平荷载作用下的侧向变形随楼层数而迅速增加。由于指标是需要严格控制的，因此必须在水平载荷的影响下控制在一定范围内。
2.3抗震结构的设计要点
对抗地震可以通过改善建筑物结构来预防灾害，因此必须注意高层建筑物的结构设计。根据相关的政策规定，必须确保高层建筑有一定的抗震要求，高层高度越高，地震造成破坏就越大。因此，高层结构的抗震设计受到相关各界的更多关注，特别是在地震计算需要严格的区域。在抗震结构的设计中，高层建筑的高度越高，外观越柔软。在遭受地震时，不可避免地会引起变形。因此，高层建筑应积极采取合理的预防措施，以确保结构具有足够的延展性，并且需要能够表现出超强的变形能力。
3高层建筑结构设计中的常见问题
3.1扭转问题
建筑物的三个中心主要是指几何重心、结构重心和刚度中心。当它们聚集在一起时，结构的力量便是相对最强的。由于基础形状和功能要求因素的影响，在多数情况下建筑的形状是不规则的，并且难以在设计中实现三个功能合一的情况。对于引起建筑结构的扭转问题，将影响结构的稳定性。
3.2抗风性
高层建筑可以改变风量和空气，因为与其他建筑物相比，高层的楼层和高度更高。由于刚性框架结构的刚性低，以及玻璃幕墙的柔性，在大风的情况下，容易损坏墙壁、装饰和支撑结构，并明显的降低建筑物的强度。因此，在设计高层结构时，必须设计为抗风，以避免受到自然因素的影响。
3.3抗震性
高层建筑的抗震设计一直是建筑设计中的难点，由于地震是自然因素，每个地区设防强度不同，因此计算得出的相关抗震数据并不适用于所有地区，在数据计算时，存在不确定因素，以及一些设计人员缺乏一定的工作计算灵活性，导致没有完善抗震结构的设计。
3.4防火问题
我国有关政策对高层的防火设计有明确的标准规定。由于高层中的楼层很多，如果在发生火灾时，现场不足以及时控制火势，高层居民就很难撤离建筑物现场，而且烟气的抽排系统也很难设计[1]。
4高层建筑设计中的优化措施
4.1提高高层建筑物承受风荷载的能力
为了满足抗风的强度，要求高层结构设计中进行一定的优化。确保建筑物具有很大的稳定性，加强建筑物中结构的强度。明确混凝土的标准已成为建筑基础设计的基本工作。为了增强强度，在原材料采购中需要购买优质砂石，增加支撑层的厚度，并安装抗应变锚。通过改变建筑物的轮廓和高度，改变建筑设计，优化改变风荷载的强度，减弱风荷载对高层建筑物的影响。
4.2注意抗震设计
为了满足高层的抗震要求，首先，根据高层的结构特点和水平合理地布置抗力侧向。合理安排建筑在水平方向上形成应力分布，提高建筑结构强度的连续性。二是增加地基的抗震能力，建筑的桩基深度可以加深，以提高抗倾覆性和地基强度。最后，优化支撑结构，框架结构可以支撑上层建筑，形成防线，有效地减少地震的破坏。此外，高层的内部应增加墙壁和楼板的刚度，以防止建筑物错位的问题[2]。
4.3加强防火结构设计
高层建筑的结构很复杂，如果在高层建设中发生了火灾，将损害建筑物使用者的人身安全。因此，注意高层建筑的防火设计，必须合理设计防火距离。必须根据相关规定测量建筑物的实际距离。应基于建筑外墙之间的最小距离来计算两个相邻建筑物的最佳隔离距离，必须从组件的外边缘算起。设计安全的疏散路线，要设计尽可能多的安全通道。为了加快烟雾的扩散，应设计有防烟区域的逃生路线。设计人员可以采用拆分设计，以控制火灾和烟尘扩散[3]。
4.4严格检查建材
建筑材料是提高质量的关键，并且在地震中起着重要作用。必须聘请专业的人员来采购原材料，确保建筑材料符合高层施工要求，并确保项目合格。不仅要确保安全性能，还要确保使用的经济效益。选择材料需要严格参考建筑物抗震等级，还要考虑建筑物应用类型和建筑物施工因素等，并进行全面分析。根据结构形式设计，应合理分配材料，还必须利用可用资源并控制材料，避免浪费，同时降低建筑成本[4]。
4.5完善设计方案
在建造高层建筑中，结构具有传递重力的功能。建筑物的整体结构由多个部分组成，最常见的包括框架系统、幕墙系统和框架结构。不同的方式存在一定的差异，因此应根据层数和功能来确定高层建筑的用途，并根据实际情况选择结构设计。在进行设计工作之前，通常会预先确定结构尺寸和混凝土要求，然后准确计算出实际刚度。确定结构刚度后，在高层建筑物的设计阶段，需要仔细分析钢筋数量、抗震性能和结构刚度的关系。因此，随着我国高层结构刚度要求的不断提高，抗震性能也得到了改善[5]。
结束语
综上所述，随着高层建筑的增加，高层建筑的结构非常重要。设计师必须创新设计理念，了解高层建筑特征，遵守相关高层建设的法律法规，促进建筑设计领域的发展。
参考文献：
[1]刘颖涛.弹塑性分析在超高层建筑结构设计中的应用[J].四川水泥,2021(05):351-352.
[2]赵娜.建筑结构之桩基础设计思考研究[J].居舍,2021(12):100-101.
[3]王震.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].中国建筑金属结构,2021(04):70-71.
[4]李飞.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].智能城市,2021,7(07):53-54.
[5]李洋.论如何在建筑结构设计中提高建筑的安全性[J].砖瓦,2021(04):93-94.