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摘要：随着城市化进程的加快，城市人口的不断增加给城市建筑用地的利用率提出了更高的要求，建筑物的高度也随之不断增加，对高层建筑结构的设计水平也增加了难度。文章就高层建筑结构设计当中存在的问题进行了研究，并探讨了其解决对策。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；措施
中图分类号：TU208文献标识码： A
引言
随着社会经济的发展以及城市化进程的加快，高层建筑不断增多，人们对于高层建筑结构设计的关注度也相应的增加，高层建筑设计相对于一般的建筑结构而言有很大的区别，其结构和样式比较复杂而且施工过程中的难度也相对较大，其中会存在一些问题。
一 、高层建筑结构设计的特点
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑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，仅与建筑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，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震
作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△＝qH4/8EI）。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的經济效益。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
（六）概念设计与理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。
二 、高层建筑物建筑结构设计的基本原则
（一）选择适合的基础
方案应该根据工程的上部载荷分布和结构类型，地质条件，施工条件以及相邻的建筑物影响等各种因素进行综合性分析，选择既合理又经济的方案，必要时要进行地基变形演算，在进行设计时要最大限度地发挥地基的潜力。在进行基础设计时，应该参考临近建筑资料和进行现场查看，要有详细的地质勘查报告，一般情况下，在一个结构单元内部适合用两种不同的类型。
（二）对计算结构进行正确分析
普遍在结构设计中运用计算机技术，但是，往往不同的软件会得出不同的计算结果。所以，对于程序的适用条件、范围等设计师应该进行全面的了解。因为软件本身有缺陷、人工输入有误或者程序与结构的实际情况不相符合，在计算机辅助设计时，都会造成错误的计算结果，所以，在拿到电算结构时要求结构工程师要慎重校对，认真进行分析，做出合理的判断。
（三）选用适当的计算简图
在计算简图的基础上进行结构计算时，为了保证结构的安全，要选择适当的计算简图。如果计算简图选用不当，那么则会造成结构安全的频繁发生，要有相应的构造措施来保证计算简图。为了减少计算简图的误差，实际结构的节点应该保证在设计所允许的范围之内，因为其不能是纯粹的刚结点。
（四）采取相应的构造措施
强剪弱弯、强柱弱梁、强压若拉、注意构件的延性性能原则是在结构设计中要始终牢记的。要注意钢筋的锚固长度，特别是钢筋执行段锚固的长度。要加强薄弱部位，考虑温度应力的影响。
（五）合理选择结构方案
要选择一个切实可行的结构体系与结构形式，一个经济合理的结构方案是一个合理设计的保证。结构体系应该传力简捷，受力明确。地震区应力求平面和竖向规则，同一结构单元不宜混用不同结构体系。总之，必须综合分析工程的材料、施工条件、设计要求、地理环境等，并且要与水、电、建筑等专业进行充分的协商，以此为基础确定结构方案，为结构选型，最好进行多方案比较后选用较为优秀的。
三 、高层建筑结构设计问题以及相应的措施分析
（一）短肢剪力墙的设置问题
墙肢截面高厚比在新规范中为地5-8墙定义为短肢剪力墙，并且对短肢剪力墙在高层建筑中的应用根据实际经验和实验数据增加了众多限制，所以，在设计高层建筑中时，为了避免给后期的设计增加不必要的麻烦，结构工程师应该尽可能地不用或者是少用短肢剪力墙。
（二）结构的规则性问题
在这方面新旧规范的内容有了较大的变动，在这方面新规范增加了不少的限制条件。比如说：嵌固端上下层刚度比信息以及平面规则性信息等等。此外，“建筑不应采用严重不规则的设计方案”，这是在新规范中采用强制性条文明确进行规定的。所以，为了避免后期施工图的设计阶段工作变得被动，在遵循新规范的各种限制条件上结构工程师必须要严格注意。
（三）结构超高的问题
对结构的总高度在高规范以及抗震规范中着非常严格的限制，特别是针对以前超高的问题，除了在新规范中再增加了B级高度外，还将原来的限制高度设定为A级高度，在设计方法和处理措施上都有着较大的改变。由于结构类型的变更而忽略了该问题，造成未予通过施工图审查的现象，在实际工程设计中是出现过的，如果出现这样的情况，就必须要开专家会议进行论证或者是进行重新设计，不仅对工程的工期造成了巨大的影响，也对工程的整体规划带来了巨大的影响。
（四）嵌固端的设置问题
在高层建筑中嵌固端有可能设置在人防顶板等位置，也有可能设置在地下室顶板。这主要是由于一般高层建筑都带有两层或两层以上的人防和地下室。所以，结构设计工程师在这个问题上，由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题往往都忽视了。
（五）抗震缝
在实际发生地震的过程当中，按照相关设计规范标准往往抗震缝会出现碰撞现象，所以，为了比较碰撞问题，抗震缝应该进行适当的加大。
（六）关于回弹再压缩
在开挖基坑时，回弹以弹性为主，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹部分被人工清除，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束。如果基坑较大，那么所受到的约束就相对较小，例如：箱基，应按照基底压力计算沉降，作为安全储备的则是被坑边土约束的部分，这也是为实际沉降比计算沉降小的一个原因，如果基坑较小，那么坑底所受到的约束很大，例如：应按基底附加应力计算沉降，独立基础，可以忽略回弹。
四、结束语
高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这个过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。因此，设计人员必须全面考虑、慎重对待高层建筑结构设计当中出现的每一个问题，并在日常工作中多积累经验，提高自身的设计水平。
参考文献
[1]张亚,陈伟.探讨高层建筑结构设计问题[J].科技致富向导,2010(7):52.
[2]何俊旭.高层建筑结构设计及结构选型探讨[J].价值工程,2010(6)
[3]陶忠,张耀春,韩林海,王光远.关于高层建筑结构选型设计的初步探讨[J].哈尔滨建筑大学学报,2010(1)
关键词：高层建筑；结构设计；问题；措施
中图分类号：TU208文献标识码： A
引言
随着社会经济的发展以及城市化进程的加快，高层建筑不断增多，人们对于高层建筑结构设计的关注度也相应的增加，高层建筑设计相对于一般的建筑结构而言有很大的区别，其结构和样式比较复杂而且施工过程中的难度也相对较大，其中会存在一些问题。
一 、高层建筑结构设计的特点
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑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，仅与建筑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，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震
作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△＝qH4/8EI）。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的經济效益。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
（六）概念设计与理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。
二 、高层建筑物建筑结构设计的基本原则
（一）选择适合的基础
方案应该根据工程的上部载荷分布和结构类型，地质条件，施工条件以及相邻的建筑物影响等各种因素进行综合性分析，选择既合理又经济的方案，必要时要进行地基变形演算，在进行设计时要最大限度地发挥地基的潜力。在进行基础设计时，应该参考临近建筑资料和进行现场查看，要有详细的地质勘查报告，一般情况下，在一个结构单元内部适合用两种不同的类型。
（二）对计算结构进行正确分析
普遍在结构设计中运用计算机技术，但是，往往不同的软件会得出不同的计算结果。所以，对于程序的适用条件、范围等设计师应该进行全面的了解。因为软件本身有缺陷、人工输入有误或者程序与结构的实际情况不相符合，在计算机辅助设计时，都会造成错误的计算结果，所以，在拿到电算结构时要求结构工程师要慎重校对，认真进行分析，做出合理的判断。
（三）选用适当的计算简图
在计算简图的基础上进行结构计算时，为了保证结构的安全，要选择适当的计算简图。如果计算简图选用不当，那么则会造成结构安全的频繁发生，要有相应的构造措施来保证计算简图。为了减少计算简图的误差，实际结构的节点应该保证在设计所允许的范围之内，因为其不能是纯粹的刚结点。
（四）采取相应的构造措施
强剪弱弯、强柱弱梁、强压若拉、注意构件的延性性能原则是在结构设计中要始终牢记的。要注意钢筋的锚固长度，特别是钢筋执行段锚固的长度。要加强薄弱部位，考虑温度应力的影响。
（五）合理选择结构方案
要选择一个切实可行的结构体系与结构形式，一个经济合理的结构方案是一个合理设计的保证。结构体系应该传力简捷，受力明确。地震区应力求平面和竖向规则，同一结构单元不宜混用不同结构体系。总之，必须综合分析工程的材料、施工条件、设计要求、地理环境等，并且要与水、电、建筑等专业进行充分的协商，以此为基础确定结构方案，为结构选型，最好进行多方案比较后选用较为优秀的。
三 、高层建筑结构设计问题以及相应的措施分析
（一）短肢剪力墙的设置问题
墙肢截面高厚比在新规范中为地5-8墙定义为短肢剪力墙，并且对短肢剪力墙在高层建筑中的应用根据实际经验和实验数据增加了众多限制，所以，在设计高层建筑中时，为了避免给后期的设计增加不必要的麻烦，结构工程师应该尽可能地不用或者是少用短肢剪力墙。
（二）结构的规则性问题
在这方面新旧规范的内容有了较大的变动，在这方面新规范增加了不少的限制条件。比如说：嵌固端上下层刚度比信息以及平面规则性信息等等。此外，“建筑不应采用严重不规则的设计方案”，这是在新规范中采用强制性条文明确进行规定的。所以，为了避免后期施工图的设计阶段工作变得被动，在遵循新规范的各种限制条件上结构工程师必须要严格注意。
（三）结构超高的问题
对结构的总高度在高规范以及抗震规范中着非常严格的限制，特别是针对以前超高的问题，除了在新规范中再增加了B级高度外，还将原来的限制高度设定为A级高度，在设计方法和处理措施上都有着较大的改变。由于结构类型的变更而忽略了该问题，造成未予通过施工图审查的现象，在实际工程设计中是出现过的，如果出现这样的情况，就必须要开专家会议进行论证或者是进行重新设计，不仅对工程的工期造成了巨大的影响，也对工程的整体规划带来了巨大的影响。
（四）嵌固端的设置问题
在高层建筑中嵌固端有可能设置在人防顶板等位置，也有可能设置在地下室顶板。这主要是由于一般高层建筑都带有两层或两层以上的人防和地下室。所以，结构设计工程师在这个问题上，由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题往往都忽视了。
（五）抗震缝
在实际发生地震的过程当中，按照相关设计规范标准往往抗震缝会出现碰撞现象，所以，为了比较碰撞问题，抗震缝应该进行适当的加大。
（六）关于回弹再压缩
在开挖基坑时，回弹以弹性为主，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹部分被人工清除，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束。如果基坑较大，那么所受到的约束就相对较小，例如：箱基，应按照基底压力计算沉降，作为安全储备的则是被坑边土约束的部分，这也是为实际沉降比计算沉降小的一个原因，如果基坑较小，那么坑底所受到的约束很大，例如：应按基底附加应力计算沉降，独立基础，可以忽略回弹。
四、结束语
高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这个过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。因此，设计人员必须全面考虑、慎重对待高层建筑结构设计当中出现的每一个问题，并在日常工作中多积累经验，提高自身的设计水平。
参考文献
[1]张亚,陈伟.探讨高层建筑结构设计问题[J].科技致富向导,2010(7):52.
[2]何俊旭.高层建筑结构设计及结构选型探讨[J].价值工程,2010(6)
[3]陶忠,张耀春,韩林海,王光远.关于高层建筑结构选型设计的初步探讨[J].哈尔滨建筑大学学报,2010(1)