冉斌
深圳市日昇生态科技股份有限公司518000
摘要：高层建筑由于高度高、楼层多，竖向荷载大，目前建筑造型不断推陈出新，在风荷载和地震荷载作用下，结构设计更加复杂，这对结构设计提出了更高的要求。结构基础需提供良好的竖向和水平承载力，沉降和位移应控制在允许范围内，只有这样才能有效地保证建筑物的稳定性。因此，对于高层建筑的结构设计，不仅要掌握具体的设计要点，还要力求优化提高设计水平，以保证高层建筑的安全性及经济性。本文主要对高层建筑结构设计特点及结构设计重点进行了探讨。
关键词：高层建筑；结构特点；设计重点
在社会经济快速发展的时代背景下，我国城市化进程正在加快。作为城市的象征，城市中出现了大量的高层建筑，极大地促进了我国城市建设事业的发展。建筑结构设计作为整个建筑工程的重要环节之一，是一项综合性、复杂性的工作，“万丈高楼平地起“，从基础到上部结构整体设计非常重要。因此，为了保证高层建筑的整体质量，首先要从高层建筑的结构设计特点入手，加强高层建筑结构设计重点，从而为有效提高高层建筑的项目质量打下良好的基础。
1高层建筑的结构设计特点
1.1专业性强
建筑结构设计是一项专业性强，重要性强的工作，尤其是高层建筑结构设计，高层建筑结构设计与施工质量安全，直接关系到人民群众的生命安全。相比多层建筑，高层建筑设计难度与复杂程度相对更大一些，且要在设计过程中综合考虑多项因素，才能保证高层建筑的稳定性与安全性。
1.2 建筑自重大
高层建筑层数多，自重大，在高层建筑结构设计中，需严格控制建筑主体的自重，因为建筑主体的自重将直接影响到整个建筑的稳定性和安全性。同时，由于高层建筑普遍具有自重大、结构复杂的特点，设计人员在高层建筑结构设计中应考虑多方面因素，结合高层建筑布置的具体要求，构建简明、清晰、合理的受力方案，精简结构构件，并优化建筑材料的选择，从多方面控制建筑的重量。
1.3 抗震性能要求高
地震会导致大量建筑物倒塌，造成巨大的经济损失，也不利于社会和谐稳定发展。特别是对于高层建筑，由于建筑自身的重要性、结构的复杂性等因素，建筑的抗震性能较弱，这就要求高层建筑的结构设计应根据抗震要求不断优化设计，并借助各种技术和手段，从控制位移结构、结构刚度、建筑结构体系和高延性设计等多方面提高高层建筑的抗震性能，确保高层建筑的抗震性能，达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计目标。
1.4 地基承载力要求高
对于高层建筑来说，受地震力影响最大的部分是基础。同时，高层建筑的基础往往是复杂的，如淤泥、湿陷性黄土、冻土等，在一定程度上影响高层建筑的安全性和可靠性，这就意味着地基承载力是高层建筑结构设计中的关键点。因此，在高层建筑结构设计中，应根据高层建筑施工的具体要求对地基承载力的设计进行优化。同时，考虑到高层建筑的地基会受到施工、地质条件等因素的影响，需要不断提高高层建筑基础的承载能力，满足基础设计要求。
2高层建筑结构设计重点
2.1平面布局合理
在高层建筑设计中，概念设计是重中之重。结构平面布置应力求简单、规则，避免刚度、质量和承载力分布不均匀，是抗震概念设计的基本要求。设计环节中，因平面荷载分布不均匀或平面布置不合理，做不到三心合一的要求，在荷载作用下便会导致一定的扭转现象出现。平面不规则的建筑物在地震时容易产生不规则振动，产生较大的震害，所以要控制建筑平面布置的规则性，比如平面长宽比、局部外伸突出尺寸等不宜超过规范限制。因此设计人员要采用较为规则的建筑形体，并保证其质量分配的均匀性。在一般状况下，不建议采用T或L形来作为建筑形体。角部重叠和细腰形的平面图形，在中央部位形成狭窄部分，在地震中容易产生震害，尤其在凹角部位，因为应力集中容易使楼板开裂、破坏，不宜采用。
2.2减小重力荷载
相较于普通建筑，高层建筑极具特殊性，除了总高很突出，还要迎接重力荷载方面的挑战。尤其是伴随建筑总高的持续增大，重力荷载及地面受力也会越来越大。在力的综合作用下，轴压力及基础弯矩也愈发大，以致增大设计的难度。
一方面，风效应会随楼层的增高而增大，基于风的作用，合力点势必增高，令自然风效应产生更大的作用效应。另一方面，在结构设计环节，应考虑结构自重，以确保建筑物足够的稳定性。但重心位置与结构自重紧密相连，楼层愈高，相应的重心愈高、结构自重愈大，其成为风力作用下的薄弱环节，所以在设计中应尽量考虑减小重力荷载。
2.3抗风性能设计
高层建筑抗风安全设计的最有效手段是采用有利于降低风荷载的建筑立面。风荷载计算的关键是准确确定风荷载大小及体型系数。同时，需要有坚实稳定的基础来承载上部荷载。对于软弱地层，应采用置换、地基处理或桩基础，以保证地基的安全稳定，尽量避免水平力对建筑结构的不利影响。另外，设计人员应结合建筑布置的特点，合理安排建筑支撑、梁柱和剪力墙的位置。最后，设计人员应尽量提高结构的刚度和承载力，准确计算风荷载承载力，保证应对复杂多变的风荷载工况，提高结构设计的精度，保证建筑的抗风性能。在基本风压较大的地区，应更加谨慎。
2.4 抗震性能设计
对于高层建筑应遵循“强柱弱梁、强墙（剪力墙）弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”原则。高层建筑设计中最主要的就是抗震性能，良好的抗震建筑，必须在刚度、延性、稳定性、承载力等多方面都具有较高的性能。主要耗能构件不能是承受竖向载荷的构件，对于可使整体结构变得脆弱的构件要增加额外的保护，以增强高层建筑结构的抗震能力。
建立多道设防体系，使其拥有更多的内部、外部冗余度，同时，为了不发生建筑倒塌现象，要让建筑结构能最大限度的吸取地震能量，增强抗震能力，也需要加强所有耗能构件的刚度和延性。
2.5 考虑轴向变形影响
在高层建筑中轴向变形不容忽视，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会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，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外还会对构件剪力和侧移产生影响。
2.6结构延性设计
相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2.7 地基基础设计
高层建筑的基础设计应因地制宜。天然地基、复合地基和桩基的造价依次增加。设计人员应根据详细的地质勘察报告合理选择基础形式，以确保安全，达到经济合理性。由于高层建筑需要一定的埋置深度，同时，地下室也需要满足的使用建筑功能，使用筏板基础，具有良好的整体性和高刚度。在没有特殊要求的情况下，没必要采用造价更高的箱形基础。当地质条件和上部结构荷载较小时，也可采用横梁基础和独立基础+防水板的形式。当地基承载力和变形不能满足设计要求时，应采用桩基础。当土层起伏较大时，同一建筑结构下的桩端应位于同一土层内，并考虑可能的液化效应。
为了防止或减少不均匀沉降的危害，可以从施工措施、结构措施、地基和基础措施等方面进行控制。应注意：由于高层建筑的质心和重载，建筑物的总重量会在沉降过程中产生一个新的倾覆力矩增加到地基底部质心，并且倾角可能会相应增加。因此，为了减小基础倾斜度，结构的竖向荷载重心应尽可能与基础形心重合。变刚度调平设计是一种很好的设计理念。主要是通过调整基础或桩的竖向支护刚度分布，使差异沉降最小，显著降低基础或桩帽的内力和上部结构的次应力。
3 结束语
综上，我国高层建筑项目施工量随城市化进程而增多，施工难度系数也随之增加。因此，相关结构设计人员应加强学习来不断提高先进的设计理念，明确结构设计要点，并持有严谨态度来进行结构设计，才能设计出一个科学合理的结构方案，以此保证高层建筑整体的安全性和稳定性。
参考文献
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