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摘要：近些年来，高层建筑在我国获得较快的发展，其在建筑之中占据的比重逐渐增大，而建筑结构也处于一个不断发展变化之中，建筑的功能以及类型逐渐朝向复杂化的方向发展，因此高层建筑结构设计工作的难度不断加大。本文在论述高层建筑设计原则的基础之上，分析了高层建筑结构设计之中常见的问题以及相关对策。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；措施
中图分类号：TU97文献标识码： A
引言：
由于城市土地面积的有限性，建设高层建筑已经成为提高土地综合利用率的重要手段。随着技术手段的不断进步，建筑的高度纪录不断被刷新。以上海为例，从金茂大厦到环球金融中心再到现在在建的上海中心，“上海第一高”的纪录接连被刷新，在建的上海中心完工后高度将达到632米。但随着建筑高度的提升，人们对高层建筑防震防风等安全性的要求也相应提高。本文将针对这些问题，对高层建筑的结构设计入手进行一些浅谈。
1、高层建筑设计的基本原则
1.1、高层建筑的结构设计原则
高层建筑结构的设计是一个融合多学科、多领域的复杂科学问题。针对高层建筑功能性、美观性、经济性、综合性等具体实现目标，设计人员应制定不同的结构设计方案。但是结构设计作为高层建筑设计的核心内容，其设计过程遵循的根本设计原则大致相同。
1.1.1 充分考虑高层建筑所承载的垂向荷载和横向荷载，以及其可能遇到的风力和地震应力等各项不可抗力。
1.1.2 严格控制高层建筑的高宽比例，以保证其结构稳定性及美观性。
1.1.3 高层建筑的平面或立面的质量和刚度应尽量保持对称和匀称，使整体结构中不存在薄弱环节。
1.1.4 提前考虑风力、地震、温度变化或基础沉降对建筑结构带来的影响，并制订相应的平衡措施。
1.2 高层建筑的综合设施设计原则
每一个高层建筑所处的地理环境及其周围建筑的影响都是各不相同的，这也就需要设计人员在进行结构设计时需结合实际条件综合考虑。
1.2.1 建筑平面布局，整体建筑结构平面布局应严格遵守建筑间距(防火间距、采光间距)标准，并在周边配套设施中配置有足够空间的停车场等设施。
1.2.2 在满足高层建筑对于所需功能的要求外，应该保证建筑各层的平面布局具有一致性，以满足高层建筑的电气线路规划以及取暖装备，最终使得设计管线和防火疏散措施可以进行批量的设计。
1.2.3 科学规划高层建筑的电梯、楼梯的数量和位置，以保证正常的生活工作秩序以及危险发生时的逃生效率。
1.2.4 高层建筑所需的各项建筑材料类型、配置等对于风力、温度变化以及震动具有一定的抵抗能力。
1.2.5 在满足高层建筑的使用性之后，高层建筑在设计过成中还应考虑周围建筑的设计风格以及自身的美观效果。
1.3 设计遵循的实用性和安全性原则
高层建筑设计的科学性不仅要在外观结构上有所体现，更要充分应用于建筑的实用性设计中。首先，建筑的门窗位置设计要到位。建筑区的出入口要尽量开设在配套设施较为完备的区域，更加有利于人们的出行；房间大门设计要根据使用群体的身材状况加以综合考量；建筑物窗口设计要尽量朝阳，并设置在不同的方位，以便通风良好，保证温度适宜。其次，建筑内部高度结构和楼梯设计要科学。层级之间的高度距离要适宜人的居住和使用，太高或太低都会影响人们的居住感觉；楼梯层级之间的设计距离要长短适中，中途要加设一定数量的缓台设计，避免级数过多。
2、高层建筑结构设计常见的问题
2.1高层建筑结构设计中的结构体系选用问题
近年來，地震发生的较为频繁，对于地震多发区的高层建筑，建筑材料及结构体系是进行结构设计的关键。目前对于超过150米的高层建筑，在结构选择上多以框-筒结构、筒中筒结构和框架-支撑结构为主。对于高层建筑，在发达国家的地震多发区，多以钢结构为主，而在我国，由于钢筋混凝土内筒对于地震作用剪力具有更好的承受能力，所以结构多以钢筋混凝土和混合结构为主。
在结构设计之中，若以钢筋混凝土核心筒为主时，则应把钢筋混凝土结构的位移限值当作基准进行控制结构变形，但钢筋混凝土有着比较大的弯曲侧移变形，而一旦依靠较小刚度的钢框架促使此种侧移降低，不仅会对钢结构产生一定负担，并且也起不到较好的效果，因此，也可采用加大混凝土筒的刚度或者设置相应的伸臂结构，这样就会形成一层加强层，将侧移量减少。同时，如果柱距出现变化或者是说结构体系出现变化时，要求设计有效的结构转换层，但是加强层同转换层的共同作用，则会对结构刚度造成一定的压力，使得加强层以及转换层相邻的构件剪力增加，而加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接部位比较难形成强柱弱梁。
2.2高层建筑结构设计中的刚度问题
在对高层建筑刚度进行设计时，由于设计人员理念的不同，所以在设计上也存在一定的差异，这就导致结构在设计过程中存在着较大的经济指标差异。高层建筑的抗震性能受其抗侧移刚度影响较大，在土地较好、岩基埋深较浅的地区，基础多以桩基为主，这样整体建筑的持力层就会落在微化的岩层当中，地基具有较好的稳定性和强度，这种情况下在对抗需刚度进行设计时就可以稍微低一些，其控制标准可以以结构极限变形能力为主。
2.3 高层建筑结构设计中的高度问题
由于部分建筑施工单位片面追求经济利益的最大化，私自在建筑设计标准所规定的原有高度基础上加大建筑高度，已达到所赚取利润最大化的目的，从而导致一些高层建筑存在高度超标问题。由于高度的增高，增加了建筑结构的竖向荷载，超过了原有的地基所能承受的应力，导致建筑物存在抗风力差，以及抵抗恶劣天气、地震自然灾害能力差等一系列问题，严重危害建筑使用者的安全。因此，国家相关监督审查部门应该加强对于高层建筑高度的审查力度，健全建筑设计抗震规范和高度规范，加大对于私自增加设计高度的施工方的惩罚力度，保障高层建筑的结构稳定性
3、高层建筑结构设计的对策分析
3.1结构体系选用问题的解决措施
结构设计时，如果需要设置加强层和转换层，应该选择合理的结构模式，以降低结构本身的刚度。建议在高层建筑结构设计过程中，应该尽可能的采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土或者钢结构，可通过减少柱断面尺寸的方法来提高结构的抗震能力。当建筑超过一定高度后，通常可选择钢骨混凝土来减小风振。
转换层的功能，利用转换层结构可以为高层建筑提供宽阔的室内空间和出入口。高层建筑利用转换层可以实现上下部结构的转换，上部的剪力墙结构更适合于民用住宅结构，而下部框架结构由于具有较大的内部空间，更适宜商用，通过转换层将两者有效的融合为一体，确保了高层建筑结构的多样化。轴线及上下层柱网转换，利用转换层进行结构设计时，在其不改变上下结构形式的情况下，可以通过对轴线及上下层柱网的改变，实现下部柱距的扩大，以大柱网的形式满足下部大空间的需求。在进行上下结构转换时，可以对上部结构和下部结构的轴线和柱网轴线进行错位布置。高层建筑由于自身重量较大，所以对其稳定性和抗震性具有较高的要求，但在进行转换层设置时，极易导致竖向刚度突变的发生，从而导致高层建筑结构的抗震性能受到较大的影响，所以在进行转换层设计时需要遵循直接落地的竖向构件、宜低不宜高、宜小不宜大等诸多原则，即在进行转换层设置时，由于竖向构件会对刚度和结构的抗震性能带来的突变，所以需要选择直接落地的竖向构件来进行设置。在进行转换层设置时，尽量选择高层建筑竖向位置较低的地方，同时为了确保所设置的转换层结构型式能够具有更明确的传力路径，所以需要对转换层结构进行优化，这样对于结构设计和施工都会有一定的益处。在转换时需要对刚度进行适度的控制，不宜过大，这样不仅有利于建筑物的安全性，而且也会带来较好的经济性。
3.2 结构刚度问题
在进行结构刚度设计时，确保其在符合变形限值的情况下，结构刚度尽可能设计得要小，这样对于抗震性和减少共振的发生具有极其重要的作用。
3.3 建筑高度问题
目前，我国对于高层建筑开始向超高层方向发展，根据当前我国的经济发展水平和施工技术水平，对于高层建筑物的高度，我国进行了全面的规定，但在实际设计中出现许多超高度的情况。国家并不提倡超过高度限制的高层建筑，因为在高度不断升高的情况下，对建筑整体的抗震性能会带来一定的影响，一旦发生地震，对超高层建筑具有较大的危害，特别是在建筑不断升高的情况下，建筑会发生更多的质变，使建筑本身各项性能受到较大的影响，不利于建筑的安全性。
4、高层建筑结构科学设计的有效途径
4.1 优选计算简图
计算简图是高层建筑结构设计的数据依据，必须注重对计算简图的科学选择与运用，从而确保建筑结构设计朝着安全、合理方向发展，要想确保计算简图的选择科学、合理，就必须采用科学的构造方法，确保计算的精准、真实、客观，要确保计算简图被控制在合理范围内。
4.2 做好基础设计工作
必须严格根据高层建筑所在地的地质状况来科学优选基础设计，必须加强对高层建筑上端结构特点、荷载分布等加以分析，也要顾及周围建筑物的分布、布局特点进行实地考察与分析，在做出综合、全面、细致的分析后，最终优选出最合适的基础设计方案，這其中要重点考虑的是从地基的承受力、承重潜能等方面出发，确保地基这些方面的能力得到彻底发挥，而且还要做好地基变形的检查、测算。
4.3 做好结构方案的选择
结构方案的选择与使用直接关系到建筑物的结构质量，一个科学的结构方案具有以下方面特征:第一，能够达到高层建筑设计的结构形式、结构体系规定的标准；第二，方案的经济性、科学性，能够以最少的成本收获最优的设计方案；第三，能够明确各部分的受力情况，各部分之间力量传递要相对的简明。只有这样才能达到科学的设计标准，要确保在同一个结构中，使用同样的结构系统。
5、结束语
近年来随着高层建筑发展的速度不断加快，对结构设计提出了更高的要求，这就需要结构设计人员需要不断的强化自身技术水平，并且要具备高度的责任心，加强自身实践经验的积累，能够在实际设计工作中对每一道设计工序做到有效的处理，对存在的问题进行全方位的考虑，确保高层建筑各项性能都能达到相关规范的要求，确保其具有良好的安全性和稳定性。
参考文献:
[1] 孙凯. 高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J]. 价值工程,2011,25:88-89.
[2] 赵东晓. 高层建筑结构设计的问题与对策研究[J]. 商品混凝土,2012,09:132-133.
[3] 王刚. 高层建筑结构设计的相关问题[J]. 中华民居(下旬刊),2013,04:64-65.
[4] 吴必正,赵永辉. 试论高层建筑结构设计存在的问题及对策[J]. 门窗,2014,01:95+98.
关键词：高层建筑；结构设计；问题；措施
中图分类号：TU97文献标识码： A
引言：
由于城市土地面积的有限性，建设高层建筑已经成为提高土地综合利用率的重要手段。随着技术手段的不断进步，建筑的高度纪录不断被刷新。以上海为例，从金茂大厦到环球金融中心再到现在在建的上海中心，“上海第一高”的纪录接连被刷新，在建的上海中心完工后高度将达到632米。但随着建筑高度的提升，人们对高层建筑防震防风等安全性的要求也相应提高。本文将针对这些问题，对高层建筑的结构设计入手进行一些浅谈。
1、高层建筑设计的基本原则
1.1、高层建筑的结构设计原则
高层建筑结构的设计是一个融合多学科、多领域的复杂科学问题。针对高层建筑功能性、美观性、经济性、综合性等具体实现目标，设计人员应制定不同的结构设计方案。但是结构设计作为高层建筑设计的核心内容，其设计过程遵循的根本设计原则大致相同。
1.1.1 充分考虑高层建筑所承载的垂向荷载和横向荷载，以及其可能遇到的风力和地震应力等各项不可抗力。
1.1.2 严格控制高层建筑的高宽比例，以保证其结构稳定性及美观性。
1.1.3 高层建筑的平面或立面的质量和刚度应尽量保持对称和匀称，使整体结构中不存在薄弱环节。
1.1.4 提前考虑风力、地震、温度变化或基础沉降对建筑结构带来的影响，并制订相应的平衡措施。
1.2 高层建筑的综合设施设计原则
每一个高层建筑所处的地理环境及其周围建筑的影响都是各不相同的，这也就需要设计人员在进行结构设计时需结合实际条件综合考虑。
1.2.1 建筑平面布局，整体建筑结构平面布局应严格遵守建筑间距(防火间距、采光间距)标准，并在周边配套设施中配置有足够空间的停车场等设施。
1.2.2 在满足高层建筑对于所需功能的要求外，应该保证建筑各层的平面布局具有一致性，以满足高层建筑的电气线路规划以及取暖装备，最终使得设计管线和防火疏散措施可以进行批量的设计。
1.2.3 科学规划高层建筑的电梯、楼梯的数量和位置，以保证正常的生活工作秩序以及危险发生时的逃生效率。
1.2.4 高层建筑所需的各项建筑材料类型、配置等对于风力、温度变化以及震动具有一定的抵抗能力。
1.2.5 在满足高层建筑的使用性之后，高层建筑在设计过成中还应考虑周围建筑的设计风格以及自身的美观效果。
1.3 设计遵循的实用性和安全性原则
高层建筑设计的科学性不仅要在外观结构上有所体现，更要充分应用于建筑的实用性设计中。首先，建筑的门窗位置设计要到位。建筑区的出入口要尽量开设在配套设施较为完备的区域，更加有利于人们的出行；房间大门设计要根据使用群体的身材状况加以综合考量；建筑物窗口设计要尽量朝阳，并设置在不同的方位，以便通风良好，保证温度适宜。其次，建筑内部高度结构和楼梯设计要科学。层级之间的高度距离要适宜人的居住和使用，太高或太低都会影响人们的居住感觉；楼梯层级之间的设计距离要长短适中，中途要加设一定数量的缓台设计，避免级数过多。
2、高层建筑结构设计常见的问题
2.1高层建筑结构设计中的结构体系选用问题
近年來，地震发生的较为频繁，对于地震多发区的高层建筑，建筑材料及结构体系是进行结构设计的关键。目前对于超过150米的高层建筑，在结构选择上多以框-筒结构、筒中筒结构和框架-支撑结构为主。对于高层建筑，在发达国家的地震多发区，多以钢结构为主，而在我国，由于钢筋混凝土内筒对于地震作用剪力具有更好的承受能力，所以结构多以钢筋混凝土和混合结构为主。
在结构设计之中，若以钢筋混凝土核心筒为主时，则应把钢筋混凝土结构的位移限值当作基准进行控制结构变形，但钢筋混凝土有着比较大的弯曲侧移变形，而一旦依靠较小刚度的钢框架促使此种侧移降低，不仅会对钢结构产生一定负担，并且也起不到较好的效果，因此，也可采用加大混凝土筒的刚度或者设置相应的伸臂结构，这样就会形成一层加强层，将侧移量减少。同时，如果柱距出现变化或者是说结构体系出现变化时，要求设计有效的结构转换层，但是加强层同转换层的共同作用，则会对结构刚度造成一定的压力，使得加强层以及转换层相邻的构件剪力增加，而加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接部位比较难形成强柱弱梁。
2.2高层建筑结构设计中的刚度问题
在对高层建筑刚度进行设计时，由于设计人员理念的不同，所以在设计上也存在一定的差异，这就导致结构在设计过程中存在着较大的经济指标差异。高层建筑的抗震性能受其抗侧移刚度影响较大，在土地较好、岩基埋深较浅的地区，基础多以桩基为主，这样整体建筑的持力层就会落在微化的岩层当中，地基具有较好的稳定性和强度，这种情况下在对抗需刚度进行设计时就可以稍微低一些，其控制标准可以以结构极限变形能力为主。
2.3 高层建筑结构设计中的高度问题
由于部分建筑施工单位片面追求经济利益的最大化，私自在建筑设计标准所规定的原有高度基础上加大建筑高度，已达到所赚取利润最大化的目的，从而导致一些高层建筑存在高度超标问题。由于高度的增高，增加了建筑结构的竖向荷载，超过了原有的地基所能承受的应力，导致建筑物存在抗风力差，以及抵抗恶劣天气、地震自然灾害能力差等一系列问题，严重危害建筑使用者的安全。因此，国家相关监督审查部门应该加强对于高层建筑高度的审查力度，健全建筑设计抗震规范和高度规范，加大对于私自增加设计高度的施工方的惩罚力度，保障高层建筑的结构稳定性
3、高层建筑结构设计的对策分析
3.1结构体系选用问题的解决措施
结构设计时，如果需要设置加强层和转换层，应该选择合理的结构模式，以降低结构本身的刚度。建议在高层建筑结构设计过程中，应该尽可能的采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土或者钢结构，可通过减少柱断面尺寸的方法来提高结构的抗震能力。当建筑超过一定高度后，通常可选择钢骨混凝土来减小风振。
转换层的功能，利用转换层结构可以为高层建筑提供宽阔的室内空间和出入口。高层建筑利用转换层可以实现上下部结构的转换，上部的剪力墙结构更适合于民用住宅结构，而下部框架结构由于具有较大的内部空间，更适宜商用，通过转换层将两者有效的融合为一体，确保了高层建筑结构的多样化。轴线及上下层柱网转换，利用转换层进行结构设计时，在其不改变上下结构形式的情况下，可以通过对轴线及上下层柱网的改变，实现下部柱距的扩大，以大柱网的形式满足下部大空间的需求。在进行上下结构转换时，可以对上部结构和下部结构的轴线和柱网轴线进行错位布置。高层建筑由于自身重量较大，所以对其稳定性和抗震性具有较高的要求，但在进行转换层设置时，极易导致竖向刚度突变的发生，从而导致高层建筑结构的抗震性能受到较大的影响，所以在进行转换层设计时需要遵循直接落地的竖向构件、宜低不宜高、宜小不宜大等诸多原则，即在进行转换层设置时，由于竖向构件会对刚度和结构的抗震性能带来的突变，所以需要选择直接落地的竖向构件来进行设置。在进行转换层设置时，尽量选择高层建筑竖向位置较低的地方，同时为了确保所设置的转换层结构型式能够具有更明确的传力路径，所以需要对转换层结构进行优化，这样对于结构设计和施工都会有一定的益处。在转换时需要对刚度进行适度的控制，不宜过大，这样不仅有利于建筑物的安全性，而且也会带来较好的经济性。
3.2 结构刚度问题
在进行结构刚度设计时，确保其在符合变形限值的情况下，结构刚度尽可能设计得要小，这样对于抗震性和减少共振的发生具有极其重要的作用。
3.3 建筑高度问题
目前，我国对于高层建筑开始向超高层方向发展，根据当前我国的经济发展水平和施工技术水平，对于高层建筑物的高度，我国进行了全面的规定，但在实际设计中出现许多超高度的情况。国家并不提倡超过高度限制的高层建筑，因为在高度不断升高的情况下，对建筑整体的抗震性能会带来一定的影响，一旦发生地震，对超高层建筑具有较大的危害，特别是在建筑不断升高的情况下，建筑会发生更多的质变，使建筑本身各项性能受到较大的影响，不利于建筑的安全性。
4、高层建筑结构科学设计的有效途径
4.1 优选计算简图
计算简图是高层建筑结构设计的数据依据，必须注重对计算简图的科学选择与运用，从而确保建筑结构设计朝着安全、合理方向发展，要想确保计算简图的选择科学、合理，就必须采用科学的构造方法，确保计算的精准、真实、客观，要确保计算简图被控制在合理范围内。
4.2 做好基础设计工作
必须严格根据高层建筑所在地的地质状况来科学优选基础设计，必须加强对高层建筑上端结构特点、荷载分布等加以分析，也要顾及周围建筑物的分布、布局特点进行实地考察与分析，在做出综合、全面、细致的分析后，最终优选出最合适的基础设计方案，這其中要重点考虑的是从地基的承受力、承重潜能等方面出发，确保地基这些方面的能力得到彻底发挥，而且还要做好地基变形的检查、测算。
4.3 做好结构方案的选择
结构方案的选择与使用直接关系到建筑物的结构质量，一个科学的结构方案具有以下方面特征:第一，能够达到高层建筑设计的结构形式、结构体系规定的标准；第二，方案的经济性、科学性，能够以最少的成本收获最优的设计方案；第三，能够明确各部分的受力情况，各部分之间力量传递要相对的简明。只有这样才能达到科学的设计标准，要确保在同一个结构中，使用同样的结构系统。
5、结束语
近年来随着高层建筑发展的速度不断加快，对结构设计提出了更高的要求，这就需要结构设计人员需要不断的强化自身技术水平，并且要具备高度的责任心，加强自身实践经验的积累，能够在实际设计工作中对每一道设计工序做到有效的处理，对存在的问题进行全方位的考虑，确保高层建筑各项性能都能达到相关规范的要求，确保其具有良好的安全性和稳定性。
参考文献:
[1] 孙凯. 高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J]. 价值工程,2011,25:88-89.
[2] 赵东晓. 高层建筑结构设计的问题与对策研究[J]. 商品混凝土,2012,09:132-133.
[3] 王刚. 高层建筑结构设计的相关问题[J]. 中华民居(下旬刊),2013,04:64-65.
[4] 吴必正,赵永辉. 试论高层建筑结构设计存在的问题及对策[J]. 门窗,2014,01:95+98.