浅谈我国高层建筑结构设计的问题与措施
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈我国高层建筑结构设计的问题与措施范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要，促使高层建筑得以快速发展。高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。随着大城市的发展，城市用地紧张，市区地价日益高涨，促使近代高层建筑的出现，电梯的发明更使高层建筑越建越高。本文笔者根据工程实例，对建筑结构进行了设计与分析。
关键词：高层建筑；结构设计；结构特点；
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
前言
二十世纪的最后20年，改革开放之后的中国随着综合国力的提高，新建了大批的高层建筑。虽然我国内地从50年代开始自行设计和建造高层建筑。但是直到1977年建成的112.5m高的广州白云饭店，第一次突破100m高度;北京饭店东楼(18层，87米)是8度抗震设防的最高建筑物;随着九五计划和2010年远景规划的制订，建筑业成为支柱产业，高层建筑兴建面积逐年增长，1984～1995年间，仅建设部系统每年建造10层以上的建筑由800万m2增至1800万m2，至19%年底，全国建成20层以上高层建筑8000多幢。1997年完工的上海金茂大厦结构高度395米，建筑高度421 m，而在建的上海环球金融中心高460米，建成后将居世界第一位。
高层建筑结构设计的特点
高层建筑的结构要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。低层结构的水平荷载对结构影响通常较小，但在高层建筑中，水平荷载和地震作用将成为控制因素。高层建筑随着高度的增加，位移增加很快。然而过大的侧移会使人感觉不舒服，从而影响使用，还会造成非结构构件和结构构件的损坏。所以必须将结构的侧移控制在一定的范围之内，于是抗侧力结构设计成为高层建筑设计的关键。80年代后，随着人们对建筑功能要求的提高，平面布置和竖向体系日益复杂，而且层数增多，高度加大，以及设防烈度提高，常规的抗侧力体系往往难满足要求，于是以空间整体受力为特征的筒体结构便得到了广泛的采用，在建和已建的100米以上的高层建筑中，采用筒体结构的占80%。最近几年，一些更新颖的结构形式己经得到应用。这些结构体系都从整体受力为特点，而且能更好地满足动能要求。在高层建筑的设计中，通常采用钢和钢筋混凝土两种材料。
随着高度的增加，位移增加很快。结构既要承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。但是过大的侧移会使人感觉不舒服，从而影响使用，会造成非结构构件和结构构件的损坏。所以必须将结构的侧移控制在一定的范围之内。
高层建筑结构常见问题
2.1 高层建筑结构中常见的问题
1优化的目标还不能完全符合工程的需要。由于实际结构问题往往十分复杂，存在设计变量多、约束条件多、受建筑功能限制较大等难点，而且，目前尚没有实用的高层建筑优化分析软件。很多高层建筑设计项目，结构方案和布置还是比较合理的，其构件截面也是同类型结构中常用的尺寸，但是计算分析后还存在某些薄弱环节，为了改善这种受力状况，增大构件截面却未能得到明显改善，反而增加了材料耗量。
2在高层建筑中，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，为减小风振，钢骨(钢管)混凝土通常作为首选。在钢骨混凝土构件中，日本阪神地震震害说明，采用格构式的型钢时，震害严重，采用实腹式的热轧型钢或焊接工字钢的，则震害要减小许多。
3只重视结构尺寸的优化，忽视结构整体的优化。已有的研究结果表明，形状优化比尺寸优化更有意义。设计人员较普遍地认为，结构设计只要结构方案和布置合理，构件截面只要通过计算结果满足规范即可，认为上部结构相对下部结构，即地基基础部分，特别是软土地基的意义不大，因此对上部结构截面的优化所能达到的经济效益未予以充分的重视。
4防火设计问题比较突出。一些设计人员对防火规范、规定不熟悉，对建筑物分类有错误，导致在设计中对防火标准执行有误，消防处理不当，存在许多安全隐患；一些重要场所的安全疏散出口、疏散门开启方向不正确，影响安全疏散；有些设计中的防火分区面积过大，防火间距过长，设计存在随意性；有些消防设施设计不合理、不配套。
如何完善我国高层建筑结构设计
3.1 加强建筑物地基结构设计
为防止或减少由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。地基的结构设计应分别就高层建筑与多层建筑考虑不同的设计。对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式。此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合；当土层有较大起伏时，应使用同一建筑结构下的桩端并应考虑可能产生的液化影响。
3.2 提倡使用概念设计
在高层建筑的抗震设计中，概念设计的思想也得到延伸，所以结构工程师必须对结构地震破坏机理有深刻的认识，对地震试验研究成果有一定的理解，这样才能从概念上作出判断，并采取措施。我国的抗震设防目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。抗震结构构件必须有足够大的承载能力，足够的刚度、延性和耗能能力，以达到抗震设防目标。在同一地震作用下，刚度小的结构变形大，刚度大的结构变形小，所以，对同种材料而言，钢筋混凝土框架结构比设置了剪力墙的钢筋混凝土结构震害严重。另外，建筑的体型和结构总体布置也是在抗震设计值得特别重视的，平面形状上宜简单、对称、避免过多的外伸、内凹、避免细腰形和角部重叠平面；电梯、楼梯的布置尽量避免布置在端角和凹凸处；避免错层布置等。建筑立面也应是规则、均匀、从上到下外形变化不大，没有过多的外挑内收，避免突变。还有一点就是建筑的非结构构件与建筑主体结构必须存在可靠连接，使其在地震时不脱落，以免发生倒塌伤人。
3.3关于强柱弱梁的设计理念
强柱弱梁的概念主要是针对小震不坏，中震可修，大震不倒的抗震设防目标而提出的。柱破坏了建筑物整个都会倾覆，而梁破坏则仅是某个区域失效，因此柱较之梁破坏的损害更大。其一必须严格控制柱轴压比，目前的计算均是基于小震下进行的，如果小震下柱子轴压比过高，则大震下地震力将对边柱产生一个巨大的附加轴力，则柱子根本不可能有这点安全储备，建议边柱，角柱应适当加强，特别是角柱，建议应全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%。所有框架柱，且柱筋品种不宜过多，矩形截面柱尽可能对称配筋。而对梁配筋笔者则建议应配足梁中部筋，而支座筋则可通过调幅让其适当降低，以使地震作用下能形成梁铰机制，防止柱先于梁屈服，使梁端能首先产生塑性铰，保证柱端的实际受弯承载力大于梁端的实际受弯承载力。
结束语
随着高层建筑进一步的发展，满足高层建筑的形式，材料，力学分析模型都将日趋复杂多元，为了革新高层建筑，体现其魅力，追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工程师们的目标和方向。近几年我国的高层建筑建设可谓突飞猛进，其建设速度和建造数量在世界建筑史上都是少有的。但是，从设计质量方面来看却不容乐观，多数设计追赶流行时尚。闶此在实际中应考虑长远因素。
参考文献
[1]刘钢,孙侠生.基于可靠性约束的结构优化设计技术研究[J].计算力学学报,2003,20(5)
[2] GB 50068-2001,建筑结构可靠度设计统一标准[S]
[3] GB 50010-2002,混凝土结构设计规范[S]