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【摘 要】在进行高层建筑的建设中，做好建筑的结构设计问题，对整个建筑施工质量以及施工价值的利用都具有显著的影响作用。而高层建筑与多层相比，其在建筑结构的设计方面更为复杂，对建筑结构设计的要求也更高。基于此，本文对高层建筑结构设计进行分析，以期能够提供一个借鉴。
【关键词】高层建筑；结构设计；问题
1.当前高层建筑结构设计中出现的问题
随着高层建筑的不断兴建，我国很多高层建筑的结构设计中都暴露出了一些问题，对高层建筑的建设带来了不利的影响。
1.1对高层建筑抗侧力结构的设计
与多层建筑相比，高层建筑在高度和层数上都有一个明显的突破。从结构设计的角度，高层建筑与多层建筑在设计方法以及设计原理上基本是一致的。两者的区别主要体现在水平荷载作用，高层建筑的结构材料必须能够抵抗更大的水平荷载，对于高层建筑特别是带高位转换层、多塔楼和大底盘的高层建筑，都很容易在抗侧力结构上出现问题。
1.2高层建筑地基基础设计的问题
高层建筑的地基基础设计要求很高，有很多高层建筑的地基基础设计没有对荷载进行全面的考虑， 例如局部填土、隔墙设置等都没有对荷载偏心的影响进行考虑。在地基基础设计中，没有对基础进行冲切、抗剪和抗弯的相应的措施。
1.3高层建筑在轴压比的控制上的问题
轴压比的限制比在高层建筑中有着严格的规定，很多高层建筑的设计难以满足轴压比的规范要求，因此高层的构件截面受到了限制。轴压比的限制对高层建筑的质量会产生很大的影响。
1.4高层建筑对连梁的结构设计
高层建筑的连梁设计包括截面的尺寸、剪压比的限制、连梁的剪力设计取值等等。如果高层建筑中对连梁的设计不准确，截面高度过大，跨度过小，就会影响高层建筑的抗震效果。一旦发生地震，连梁的剪力和弯矩过大，难以达到相应的抗震效果，影响高层建筑的使用安全性。
1.5高层建筑结构设计中对结构计算的结果难以判断
对结构计算结果进行判断并不容易，高层建筑结构计算所要考虑的因素众多，不仅要对结构自振周期、振型曲线、水平位移特征等因素进行考虑，还要考虑其抗震设计的合理性。因此，很多高层建筑的设计中难以对结构计算的结果进行准确的判断，往往遗漏一些影响因素，造成结构计算的不合理。
2.高层建筑结构设计原则
2.1房屋平面形状
房屋平面形状主要包含抗风设计、抗震设计。抗风设计的原则是对称平面高层建筑的高度越大，建筑物受到的风荷载越大。所以为了控制结构侧移和风振的速度，建筑物的平面宜采用方形、圆形、矩形、正六边形等双轴对称的平面形状。假如建筑物楼层平面不对称的话，高层建筑受到风振的情况下，就会发生扭转振动，严重者会使建筑摇晃，所以必须控制结构的顺风或横风向振动加速度。
2.2抗震设计
抗震设计又包含了简单平面、不规划平面两个方面。简单平面主要是指高层建筑在地震多发地区，为了使建筑楼层水平地震作用沿平面分布均匀，防止引起结构的扭转振动，同样建筑楼层平面采用方形、圆形、矩形等简单平面。不规划平面是说在城市中，城市规划对街道、建筑场地形状的限制，高层建筑就不要千篇一律的采用方形、圆形、矩形等简单平面形状，而要根据实际情况，采取如丁字形、三叉形、L形等比较复杂的平面形状。所以如高层建筑在地震多发地区，应该对结构进行精确的地震反应分析，方便取得每个构件准确的地震内力和变形情况。
2.3选用合理的计算简图
高层建筑结构计算式在计算简图的基础上进行，如果计算不合理、计算简图选用不恰当就会导致结构发生安全事故，所以适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。在实际情况下，结构的节点不是简单的钢节点、铰节点，但是也可以有在规定范围内的误差。
2.4选用适合的结构基础方案
这里包含了基础设计的方案和结构方案两点。基础设计应该要根据实际的工程地质条件，上部结构的类型与载荷分布、周围建筑群影响和施工条件等多种问题进行综合分析，选用一套经济适合的基础方案。在设计的过程中，最大限度发挥地基的潜力，在有必要的时候也需要对地基的变形进行验算。
2.5正确分析计算结果
计算机技术是建筑结构设计中应用最为普遍的，但是目前这类软件种类较多，所以不同的计算软件在计算时所显示的结果也不一样。多数结构的实际情况本身与计算软件存在一定差异，或人工输人有误，或者是软件本身的缺陷，从而导致计算结果的不准确。因此要求结构工程师在获得计算结果的时候，应该认真的分析、校对，做出合理的判断，最终得到准确的结果。
3.高层建筑结构设计的改进措施
3.1注重提高建筑结构的整体刚度，减少位移
其中高层建筑位移的控制，是其主要矛盾，其不但要选择合理的结构体系，还需要从平面体型以及立面变化等方面，对结构减少侧移的有效方法进行综合考虑。在对结构进行布置的时候，要注重对其整体刚度进行加强，提高其结构的抗侧刚度，比如说对楼盖的整体性以及刚度进行加强；对建筑基础的整体性进行加强，以能减少因为基础平移或者是转动，对结构侧移所产生的影响；加强构件的连接。同时还需要对结构薄弱部位以及应力复杂部位的刚性进行加强。可以对结构体系抵御复力矩的有效宽度进行适当地增加，对其结构宽度进行增加，可以对侧向位移进行有效地减少。且在其他条件不发生改变时，其变形是和其宽度的三次方成反比关系的，因此需要对宽度比H/B实施有效的限制。随着高性能混凝土材料的不断成熟和完善，新型材料的开发利用以及新结构形式的运用，对高层建筑设计的影响越来越大，其中高层建筑的钢筋混凝土结构和钢结构通常如图三所示。钢筋混凝土在高层建筑中的应用，使其安全性大大地提升。高层建筑结构要把握好强度和刚度，使水平荷载所产生的侧向变形保持在规定范围内，高层建筑还应具有良好的抗震性能，使结构在可能的强震作用下仍有良好的塑性变形能力，简单来说，也就是具有良好的延性能力。总而言之，在进行高层建筑结构设计中，需要根据其受力特点，对其刚性、强度以及延性进行注重。
3.2对沉降、温度收缩以及房屋体型的复杂性等因素进行综合考虑
在进行高层建筑结构设计中，需要对其沉降缝、防震缝以及伸缩缝进行合理布置和处理，以能够有效地应对沉降、温度收缩以及房屋体型的复杂性等因素，对高层建筑所产生的影响力，有利于提高建筑安全性。由于现代结构分析技术和计算手段的提高，现代高层建筑呈现出不规则、不对称或是曲线形的平面设计，耗能减震技术在现代高层建筑中也得到了实际应用。但是在高层建筑的尺度设计方面要把握好抗震性能、以及高层建筑的强度、刚度和延性。
3.3高层建筑结构设计中的振动周期与侧移
振动周期对于建筑结构而言一般包括控制结构自振周期的合理性和结构自振周期与场地特征周期错开两方面问题。在实际施工建设中发生地震等意外情况，若建筑物与施工特征周期的自振周期相差不大，就会产生共振。所以在设计建筑方案过程中要科学评估其特征周期，调整建筑结构高度、不同类别结构及选择相对比较合适的体系，提高建筑物自振周期与建筑场地特征周期差距，才能尽可能降低产生共振的可能性。
结束语
加强高层建筑结构设计的优化管理，有着非同寻常的作用。虽然当前的设计中仍然存在着问题，但是我们只有不断地对高层建筑的设计和创新做出探索，从而才能提高结构设计的质量，使高层建筑设计与城市空间的融合也进一步达到完善。
参考文献：
[1]杨军科，王小军.有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨[J].山西建筑，2014，02：43-44.
[2]吴旭东.高层建筑的结构设计[J].中华建设，2014，08：102-103.
[3]李盛辉.高层建筑结构设计中存在的问题及其措施[J].江西建材，2014，22：36.
【关键词】高层建筑；结构设计；问题
1.当前高层建筑结构设计中出现的问题
随着高层建筑的不断兴建，我国很多高层建筑的结构设计中都暴露出了一些问题，对高层建筑的建设带来了不利的影响。
1.1对高层建筑抗侧力结构的设计
与多层建筑相比，高层建筑在高度和层数上都有一个明显的突破。从结构设计的角度，高层建筑与多层建筑在设计方法以及设计原理上基本是一致的。两者的区别主要体现在水平荷载作用，高层建筑的结构材料必须能够抵抗更大的水平荷载，对于高层建筑特别是带高位转换层、多塔楼和大底盘的高层建筑，都很容易在抗侧力结构上出现问题。
1.2高层建筑地基基础设计的问题
高层建筑的地基基础设计要求很高，有很多高层建筑的地基基础设计没有对荷载进行全面的考虑， 例如局部填土、隔墙设置等都没有对荷载偏心的影响进行考虑。在地基基础设计中，没有对基础进行冲切、抗剪和抗弯的相应的措施。
1.3高层建筑在轴压比的控制上的问题
轴压比的限制比在高层建筑中有着严格的规定，很多高层建筑的设计难以满足轴压比的规范要求，因此高层的构件截面受到了限制。轴压比的限制对高层建筑的质量会产生很大的影响。
1.4高层建筑对连梁的结构设计
高层建筑的连梁设计包括截面的尺寸、剪压比的限制、连梁的剪力设计取值等等。如果高层建筑中对连梁的设计不准确，截面高度过大，跨度过小，就会影响高层建筑的抗震效果。一旦发生地震，连梁的剪力和弯矩过大，难以达到相应的抗震效果，影响高层建筑的使用安全性。
1.5高层建筑结构设计中对结构计算的结果难以判断
对结构计算结果进行判断并不容易，高层建筑结构计算所要考虑的因素众多，不仅要对结构自振周期、振型曲线、水平位移特征等因素进行考虑，还要考虑其抗震设计的合理性。因此，很多高层建筑的设计中难以对结构计算的结果进行准确的判断，往往遗漏一些影响因素，造成结构计算的不合理。
2.高层建筑结构设计原则
2.1房屋平面形状
房屋平面形状主要包含抗风设计、抗震设计。抗风设计的原则是对称平面高层建筑的高度越大，建筑物受到的风荷载越大。所以为了控制结构侧移和风振的速度，建筑物的平面宜采用方形、圆形、矩形、正六边形等双轴对称的平面形状。假如建筑物楼层平面不对称的话，高层建筑受到风振的情况下，就会发生扭转振动，严重者会使建筑摇晃，所以必须控制结构的顺风或横风向振动加速度。
2.2抗震设计
抗震设计又包含了简单平面、不规划平面两个方面。简单平面主要是指高层建筑在地震多发地区，为了使建筑楼层水平地震作用沿平面分布均匀，防止引起结构的扭转振动，同样建筑楼层平面采用方形、圆形、矩形等简单平面。不规划平面是说在城市中，城市规划对街道、建筑场地形状的限制，高层建筑就不要千篇一律的采用方形、圆形、矩形等简单平面形状，而要根据实际情况，采取如丁字形、三叉形、L形等比较复杂的平面形状。所以如高层建筑在地震多发地区，应该对结构进行精确的地震反应分析，方便取得每个构件准确的地震内力和变形情况。
2.3选用合理的计算简图
高层建筑结构计算式在计算简图的基础上进行，如果计算不合理、计算简图选用不恰当就会导致结构发生安全事故，所以适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。在实际情况下，结构的节点不是简单的钢节点、铰节点，但是也可以有在规定范围内的误差。
2.4选用适合的结构基础方案
这里包含了基础设计的方案和结构方案两点。基础设计应该要根据实际的工程地质条件，上部结构的类型与载荷分布、周围建筑群影响和施工条件等多种问题进行综合分析，选用一套经济适合的基础方案。在设计的过程中，最大限度发挥地基的潜力，在有必要的时候也需要对地基的变形进行验算。
2.5正确分析计算结果
计算机技术是建筑结构设计中应用最为普遍的，但是目前这类软件种类较多，所以不同的计算软件在计算时所显示的结果也不一样。多数结构的实际情况本身与计算软件存在一定差异，或人工输人有误，或者是软件本身的缺陷，从而导致计算结果的不准确。因此要求结构工程师在获得计算结果的时候，应该认真的分析、校对，做出合理的判断，最终得到准确的结果。
3.高层建筑结构设计的改进措施
3.1注重提高建筑结构的整体刚度，减少位移
其中高层建筑位移的控制，是其主要矛盾，其不但要选择合理的结构体系，还需要从平面体型以及立面变化等方面，对结构减少侧移的有效方法进行综合考虑。在对结构进行布置的时候，要注重对其整体刚度进行加强，提高其结构的抗侧刚度，比如说对楼盖的整体性以及刚度进行加强；对建筑基础的整体性进行加强，以能减少因为基础平移或者是转动，对结构侧移所产生的影响；加强构件的连接。同时还需要对结构薄弱部位以及应力复杂部位的刚性进行加强。可以对结构体系抵御复力矩的有效宽度进行适当地增加，对其结构宽度进行增加，可以对侧向位移进行有效地减少。且在其他条件不发生改变时，其变形是和其宽度的三次方成反比关系的，因此需要对宽度比H/B实施有效的限制。随着高性能混凝土材料的不断成熟和完善，新型材料的开发利用以及新结构形式的运用，对高层建筑设计的影响越来越大，其中高层建筑的钢筋混凝土结构和钢结构通常如图三所示。钢筋混凝土在高层建筑中的应用，使其安全性大大地提升。高层建筑结构要把握好强度和刚度，使水平荷载所产生的侧向变形保持在规定范围内，高层建筑还应具有良好的抗震性能，使结构在可能的强震作用下仍有良好的塑性变形能力，简单来说，也就是具有良好的延性能力。总而言之，在进行高层建筑结构设计中，需要根据其受力特点，对其刚性、强度以及延性进行注重。
3.2对沉降、温度收缩以及房屋体型的复杂性等因素进行综合考虑
在进行高层建筑结构设计中，需要对其沉降缝、防震缝以及伸缩缝进行合理布置和处理，以能够有效地应对沉降、温度收缩以及房屋体型的复杂性等因素，对高层建筑所产生的影响力，有利于提高建筑安全性。由于现代结构分析技术和计算手段的提高，现代高层建筑呈现出不规则、不对称或是曲线形的平面设计，耗能减震技术在现代高层建筑中也得到了实际应用。但是在高层建筑的尺度设计方面要把握好抗震性能、以及高层建筑的强度、刚度和延性。
3.3高层建筑结构设计中的振动周期与侧移
振动周期对于建筑结构而言一般包括控制结构自振周期的合理性和结构自振周期与场地特征周期错开两方面问题。在实际施工建设中发生地震等意外情况，若建筑物与施工特征周期的自振周期相差不大，就会产生共振。所以在设计建筑方案过程中要科学评估其特征周期，调整建筑结构高度、不同类别结构及选择相对比较合适的体系，提高建筑物自振周期与建筑场地特征周期差距，才能尽可能降低产生共振的可能性。
结束语
加强高层建筑结构设计的优化管理，有着非同寻常的作用。虽然当前的设计中仍然存在着问题，但是我们只有不断地对高层建筑的设计和创新做出探索，从而才能提高结构设计的质量，使高层建筑设计与城市空间的融合也进一步达到完善。
参考文献：
[1]杨军科，王小军.有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨[J].山西建筑，2014，02：43-44.
[2]吴旭东.高层建筑的结构设计[J].中华建设，2014，08：102-103.
[3]李盛辉.高层建筑结构设计中存在的问题及其措施[J].江西建材，2014，22：36.