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摘 要 在当前的大中城市建设中，高层建筑所占的比例越来越大。高层建筑作为建筑业的一个新兴的产物，拥有广阔的发展前景，但其也具有其他建筑所未曾具有的复杂性与多变性。目前，更多新兴的结构设计方案以其从未有过的速度呈现在城市建设中，建筑类型越来越复杂，高层建筑数量越来越多，高层建筑的结构设计体系也越来越多样化，这对高层建筑结构设计人员来说，是一个不小的挑战。文章立足于高层建筑的结构设计，阐述当前设计中存在的某些问题，并对此提出几点建议。
关键词 高层建筑；结构设计；问题对策
中图分类号：TU208 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0164-01
随着城市化进程的加快，大量农村人口涌向城市，城市用地日益紧张。为了缓解这一问题，高层建筑应运而生。其具有减少市政投资、会给企业带来显著的社会效益与经济效益、加快城市化建设的进程等特点。其存在不仅可以节约城市用地，还可大大缩短公用设施、市政管网的开发周期，所以越来越受到人们的推崇。虽然城市化进程加快推动了高层建筑的发展，但高层的功能适用性、经济可行性、技术合理性并不是随着层数的增加而增加，当其层数以及高度达到一定的程度上时，这一切都会发生质的变化。同时，高层建筑在我国国内建筑技术仍未成熟，无论在设计上，还是在建筑技术上，都有很多技术难题需要考虑与解决。
1 高层建筑结构设计需要攻克的技术要点
高层建筑结构设计需要攻克的技术要点与难点有很多，包括：如何合理计算高层建筑体型的高宽比例；如何尽量保持建筑的平面、体型、立面的质量和刚度之间的匀称，保持整个建筑的稳定性；在众多结构设计要点中，笔者认为，高层建筑中的抗风、抗震、防火以及建筑的扭转问题这四个方面是当前高层建筑中需要集中力量攻克的难度与要点。
1.1 高层建筑中的抗风结构设计
高层建筑楼由于其具有楼层多，高度高的特点，因此相比较其他建筑，在建筑物表面更易改变风的流动性和空气的动力效应。在楼层柔软部分风和空气会产生动力形式和静力形式，并由此产生的震动，会对楼层的墙体、装饰结构以及支撑结构产生破坏，危害建筑的稳定性，所以在进行高层结构设计的过程中，应该进行抗风结构的设计，杜绝建筑物在自然因素的影响下留下隐患。
1.2 高层建筑中的抗震结构设计
高层建筑中的抗震结构设计一直以来都是建筑业设计的难点，由于地震这一自然因素每个地区的具体情况并不相同，计算出来的数据并不是每一个地区都适用，在进行地震结构设计数据的计算上存在很多变化的因素，再加上有些设计人员不够灵活，对抗震结构设计不完善。
1.3 高层建筑中的防火结构设计
我国相关的法律法规明确指出，高层建筑结构的消防设计必须合理化、科学化，因为高层建筑楼层多、建筑材料易燃、高层结构不利于火势的控制、当火灾发生时难以疏散、难以设计排烟系统等诸多因素，都是高层建筑中的防火结构设计需要攻克的难点。
1.4 高层建筑中的扭转问题设计
要求高层建筑的结构设计必须三心尽可能汇于一点，即建筑结构的刚度中心、几何形心、结构重心三心合一。倘若在设计中未很好地做到三心汇聚一点，建筑易发生扭转问题，并在水平力作用下造成高层建筑结构的毁坏。
2 高层建筑结构设计问题的有效对策
2.1 制定合理科学抗风结构设计方案
要保证高层建筑结构具有良好的抗风性。
1）要确保建筑结构基础的稳固，可在基础设计时采用高级砂石，在基础持力层设计时加设抗拔锚杆。
2）增加高层建筑内部耗能结构的设计，如利用耗能构件对剪力墙、楼板等非承重构件进行耗能设计，以减少风能对建筑物的影响。
3）在设计中要控制水平力对建筑的影响程度，同时施工时采用高性能混凝土，进一步减少结构内力的出现。这主要是考虑到高层建筑在风力作用下极产生结构内力，在其与风力叠加时形成更大的水平作用力，对建筑造成很大的安全隐患。
4）认真验算高层建筑结构的承载力以及抗风力，设定一个标准，并在此基础上制定一个放大系数，进一步保证高层结构的抗风性能。
2.2 制定合理科学抗震结构设计方案
对于高层建筑抗震结构的设计，如今仍存在较多的问题以及难点，笔者经走访相关建筑工地以及企业发现，要最大程度上做好高层建筑抗震结构的设计，需要做到以下几点。
1）为了提高结构的连续性以及稳定性，在设计中应该合理布置抗测力构件。在设计时，通过改变抗侧力构件的位置，形成水平方向上的应力分布系统，同时加强竖直方向上的测力结构性能，形成一套应力分布体系，保证能够有效地降低建筑由于水平方向的对称在地震中的破坏程度。
2）通过高性能剪力墙的设计，通过适当增加墙体和楼板的刚度来控制建筑的位移，达到抗震的目的。因为根据研究显示设计高性能剪力墙可大大提高剪力墙在地震过程中吸收建筑内力的能力。
3）在地震过程中，高层建筑的地基很容易遭受毁坏，因此，在抗震结构的设计中，可通过增加桩基埋深（基础施工中），增加桩基和上部结构的联动性，以增加基础的抗震能力。
4）高层结构构件的简化以及一体化对于加强整体结构的连续性和刚度，增强建筑的抗震能力起到一定的作用。在设计中，可以通过对扶壁、筒口、筒脚的简单化处理，达到相应建筑物的对称。
2.3 制定合理科学防火结构设计方案
在高层建筑的防火结构设计中，首先应加强防火结构间的距离控制，要符合当地地形条件，在此基础上，可以进行一定程度的加大处理。使用材料时，尽量增加使用耐火材料，减少使用易燃材料，达到防火的目的。另外，在疏散系统上，由于高层建筑的疏散是呈垂直状态的，不利于人员的疏通，在设计中增设双通道，防烟区、或耐火区、避难层等设施，可大大增强建筑的防火能力。同时，可以在高层结构的设计中设置隔离结构，以防止火势的蔓延，提高建筑整体的消防能力。
2.4 合理布局平面格局
在高层建筑的设计中，三心并未合一直接导致建筑物质量分布不均，并由此产生扭转问题。所以，在高层建筑的设计中，尽量不采用L、T、十字形等复杂的平面形式，应更多采用相对规则的正方形、圆形等较为简单，分布均衡的规则图形。在面对特色的环境要求或者某些特定的情况，应严格根据相关规范进行设计，同时，要尽可能地保持结构的对称性。
3 结束语
建筑结构的设计是一个全面、系统而且复杂的过程，对于设计师而言，是一项充满挑战的工作。作为高层建筑的设计人员，应根据具体情况作出具体分析，运用已经掌握的专业知识灵活处理实际建筑设计中遇到的各种难题。
参考文献
[1]万有夏.高层建筑结构设计探讨[J].科技创新与应用，2013（3）：202-202.
[2]田亚珍.高层建筑结构设计研究[J].建筑和知识：学术刊，2013（B01）：53-53.
关键词 高层建筑；结构设计；问题对策
中图分类号：TU208 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0164-01
随着城市化进程的加快，大量农村人口涌向城市，城市用地日益紧张。为了缓解这一问题，高层建筑应运而生。其具有减少市政投资、会给企业带来显著的社会效益与经济效益、加快城市化建设的进程等特点。其存在不仅可以节约城市用地，还可大大缩短公用设施、市政管网的开发周期，所以越来越受到人们的推崇。虽然城市化进程加快推动了高层建筑的发展，但高层的功能适用性、经济可行性、技术合理性并不是随着层数的增加而增加，当其层数以及高度达到一定的程度上时，这一切都会发生质的变化。同时，高层建筑在我国国内建筑技术仍未成熟，无论在设计上，还是在建筑技术上，都有很多技术难题需要考虑与解决。
1 高层建筑结构设计需要攻克的技术要点
高层建筑结构设计需要攻克的技术要点与难点有很多，包括：如何合理计算高层建筑体型的高宽比例；如何尽量保持建筑的平面、体型、立面的质量和刚度之间的匀称，保持整个建筑的稳定性；在众多结构设计要点中，笔者认为，高层建筑中的抗风、抗震、防火以及建筑的扭转问题这四个方面是当前高层建筑中需要集中力量攻克的难度与要点。
1.1 高层建筑中的抗风结构设计
高层建筑楼由于其具有楼层多，高度高的特点，因此相比较其他建筑，在建筑物表面更易改变风的流动性和空气的动力效应。在楼层柔软部分风和空气会产生动力形式和静力形式，并由此产生的震动，会对楼层的墙体、装饰结构以及支撑结构产生破坏，危害建筑的稳定性，所以在进行高层结构设计的过程中，应该进行抗风结构的设计，杜绝建筑物在自然因素的影响下留下隐患。
1.2 高层建筑中的抗震结构设计
高层建筑中的抗震结构设计一直以来都是建筑业设计的难点，由于地震这一自然因素每个地区的具体情况并不相同，计算出来的数据并不是每一个地区都适用，在进行地震结构设计数据的计算上存在很多变化的因素，再加上有些设计人员不够灵活，对抗震结构设计不完善。
1.3 高层建筑中的防火结构设计
我国相关的法律法规明确指出，高层建筑结构的消防设计必须合理化、科学化，因为高层建筑楼层多、建筑材料易燃、高层结构不利于火势的控制、当火灾发生时难以疏散、难以设计排烟系统等诸多因素，都是高层建筑中的防火结构设计需要攻克的难点。
1.4 高层建筑中的扭转问题设计
要求高层建筑的结构设计必须三心尽可能汇于一点，即建筑结构的刚度中心、几何形心、结构重心三心合一。倘若在设计中未很好地做到三心汇聚一点，建筑易发生扭转问题，并在水平力作用下造成高层建筑结构的毁坏。
2 高层建筑结构设计问题的有效对策
2.1 制定合理科学抗风结构设计方案
要保证高层建筑结构具有良好的抗风性。
1）要确保建筑结构基础的稳固，可在基础设计时采用高级砂石，在基础持力层设计时加设抗拔锚杆。
2）增加高层建筑内部耗能结构的设计，如利用耗能构件对剪力墙、楼板等非承重构件进行耗能设计，以减少风能对建筑物的影响。
3）在设计中要控制水平力对建筑的影响程度，同时施工时采用高性能混凝土，进一步减少结构内力的出现。这主要是考虑到高层建筑在风力作用下极产生结构内力，在其与风力叠加时形成更大的水平作用力，对建筑造成很大的安全隐患。
4）认真验算高层建筑结构的承载力以及抗风力，设定一个标准，并在此基础上制定一个放大系数，进一步保证高层结构的抗风性能。
2.2 制定合理科学抗震结构设计方案
对于高层建筑抗震结构的设计，如今仍存在较多的问题以及难点，笔者经走访相关建筑工地以及企业发现，要最大程度上做好高层建筑抗震结构的设计，需要做到以下几点。
1）为了提高结构的连续性以及稳定性，在设计中应该合理布置抗测力构件。在设计时，通过改变抗侧力构件的位置，形成水平方向上的应力分布系统，同时加强竖直方向上的测力结构性能，形成一套应力分布体系，保证能够有效地降低建筑由于水平方向的对称在地震中的破坏程度。
2）通过高性能剪力墙的设计，通过适当增加墙体和楼板的刚度来控制建筑的位移，达到抗震的目的。因为根据研究显示设计高性能剪力墙可大大提高剪力墙在地震过程中吸收建筑内力的能力。
3）在地震过程中，高层建筑的地基很容易遭受毁坏，因此，在抗震结构的设计中，可通过增加桩基埋深（基础施工中），增加桩基和上部结构的联动性，以增加基础的抗震能力。
4）高层结构构件的简化以及一体化对于加强整体结构的连续性和刚度，增强建筑的抗震能力起到一定的作用。在设计中，可以通过对扶壁、筒口、筒脚的简单化处理，达到相应建筑物的对称。
2.3 制定合理科学防火结构设计方案
在高层建筑的防火结构设计中，首先应加强防火结构间的距离控制，要符合当地地形条件，在此基础上，可以进行一定程度的加大处理。使用材料时，尽量增加使用耐火材料，减少使用易燃材料，达到防火的目的。另外，在疏散系统上，由于高层建筑的疏散是呈垂直状态的，不利于人员的疏通，在设计中增设双通道，防烟区、或耐火区、避难层等设施，可大大增强建筑的防火能力。同时，可以在高层结构的设计中设置隔离结构，以防止火势的蔓延，提高建筑整体的消防能力。
2.4 合理布局平面格局
在高层建筑的设计中，三心并未合一直接导致建筑物质量分布不均，并由此产生扭转问题。所以，在高层建筑的设计中，尽量不采用L、T、十字形等复杂的平面形式，应更多采用相对规则的正方形、圆形等较为简单，分布均衡的规则图形。在面对特色的环境要求或者某些特定的情况，应严格根据相关规范进行设计，同时，要尽可能地保持结构的对称性。
3 结束语
建筑结构的设计是一个全面、系统而且复杂的过程，对于设计师而言，是一项充满挑战的工作。作为高层建筑的设计人员，应根据具体情况作出具体分析，运用已经掌握的专业知识灵活处理实际建筑设计中遇到的各种难题。
参考文献
[1]万有夏.高层建筑结构设计探讨[J].科技创新与应用，2013（3）：202-202.
[2]田亚珍.高层建筑结构设计研究[J].建筑和知识：学术刊，2013（B01）：53-53.