摘要：本文以高层住宅建筑结构设计为探讨主题，针对当前建筑设计研究的发展现状，分析剪力墙与框架剪力墙结构等相关体系，指出嵌固端设置、高层住宅结构设计与规则性等重点问题，并提出利用计算机辅助设计软件等对应的解决策略，为住宅建筑结构设计的科学发展提供合理建议。
关键词：高层住宅；建筑结构；设计
引言：科学的结构设计方案是保障建筑建造顺利开展的基础保障，随着高层住宅建设规模的不断扩大、建设数量的不断增多，建筑结构设计受到广泛关注，如何在满足建设要求的基础上，优化其各部分的功能特点成为设计人员面临的关键问题，了解并掌握结构设计要点与有效的改进措施对提高高层住宅建筑建设水平具有重要的现实意义。
1 高层住宅建筑结构的相关体系
1.1剪力墙结构分析
剪力墙结构在高层建筑钢筋混凝土结构中较为常见，其将结构框架中的梁柱用钢筋混凝土打造的墙板替代，起到承载竖向承重的作用，并抵抗墙侧力（如图1）。一般情况下，选用平面布置的方式完成建筑剪力墙结构的搭建，并结合多向或双向的构造方式。与框架剪力墙结构相比，剪力墙结构具有更高的刚度，在30层以下的高层住宅建筑的结构设计中得到广泛应用。在设计剪力墙结构的宽度与高度时，尽量不宜超过标准规定，并且在建设过程中，应对抗震设计的要求予以充分考量，合理设定墙体高度[1]。
图1：建筑剪力墙结构示意图
1.2框架剪力墙结构分析
剪力墙与框架是框架剪力墙结构体系的主要组成部分，其中大部分的水平荷载力由剪力墙承担，而竖向荷载力由框架提供支撑，协同合作、分工合理是框架与剪力墙的主要特点。在框架剪力墙结构体系中，框架结构起到主体作用，剪力墙为辅助体，因此在设计30层以下的高层住宅建筑结构时，可以考虑采用此种结构形式。
2 高层住宅结构设计的参数控制与具体应用
2.1剪重比
控制高层建筑结构设计中的各环节数据参数对建筑主体结构的安全性与合理性具有直接影响，因此提高对结构设计参数把控的重视，对整体建筑构造的优化具有重要作用，有利于提升设计作业效率。
要想对高层建筑各个楼层的最小抗震剪力予以有效限制，对建筑使用周期与结构安全提供充分保障，应科学设定剪重比。当与规范限制要求存在较大差距，或周期较小时，能够有效提高把握整体结构设计的实效性，增强安全性的结构性能特点。
2.2轴压比
要对高层建筑结构的轴压比予以有效控制，应注重满足建筑设计在结构延性方面的具体要求，若不符合延性设计目标，则可以采用墙体柱面积适当加大的方法，或提升建筑柱混凝土与墙体的结构刚度，对实际轴压比设计予以调整。
2.3刚重比
要对建筑结构刚重比的上限进行规范，应对水平作用下相关复合重力产生位移效应进行分析，对其引发的一系列其他效应予以确定。若不符合规范下限的标准要求，可以采用有效的技术方法对竖向构件进行调整，或增强其刚重比，使得墙体或柱体等竖向结构构件的强度进一步加大，并采取适当的调整措施。
2.4楼层间位移比
设置楼层间位移比的目的主要是对结构平面布置的不规范性予以限制，防止偏心力的产生，或进一步扩大，形成扭转效应，对建筑结构产生极大的破坏与影响。楼层位移角也是一项重要的控制参数，其主要用于对正常运转环境下结构产生的水平位移进行有效限制[2]。
3 高层住宅建筑结构设计需关注的问题
3.1嵌固端设置环节
在现阶段高层住宅建筑的结构设计中，会涵盖人防设备与地下室的设计等，在普遍采用1-2层地下室规划模式的基础上，通常将相同的嵌固端结构设置在人防顶板与地下室顶板位置上。对嵌固端设置缺乏重视会对地下室的结构建造埋下一定的安全隐患。
3.2建筑结构设计考量不全面
在近年来地震、洪水等自然灾害发生频率逐年提升的环境下，高层建筑结构安全受到严重的威胁与考验，因此在设计高层住宅建筑结构时，应对抗震性能与刚度等予以充分考虑，在有效的抗震防震范围内设定建筑的具体高度。并优化整体建筑物内的抗震结构，避免出现高度超标等问题。
3.3高层结构设计规则性
严格依照政府相关部门出台的高层住宅建筑设计规范是设计建筑结构的基础与关键所在，设计人员应在结合建筑建设的性能要求与使用规划等基础要求的同时，准确把握结构设计对科学性、可行性与规范性的标准规定。
4 高层住宅建筑设计问题的解决策略
4.1嵌固端设置
嵌固端设置是高层住宅建筑设计的重要内容，对于设计人员来说，应提高对嵌固端楼板结构设计的重视，在分析计算建筑整体的刚度比例后，合理布置嵌固端的上层与下层结构，通过配置相应的控制装置将其实际的抗震能力有效提升，确保嵌固端结构配置的科学性与协调性。避免出现纰漏等。
4.2利用计算机辅助设计软件
在科学技术飞速发展的社会背景下，建筑设计领域已积极引入计算机辅助设计系统与电子软件的应用，借助计算机上的模拟设计平台，设计人员可以全方位地分析拟建建筑的主体结构，并完成计算与调节等一系列工作内容，在辅助软件的帮助下，快捷地设计出高层建筑结构的设计图纸，对计算机各项软件程序功能予以灵活运用，确保建筑结构设计质量与技术水平的大幅提升[3]。随着建筑物建设规模的不断扩大，设计作业内容的不断增多，复杂的建筑构造形式在一定程度上提高了建筑结构设计难度。要进一步优化设计质量，增强高层住宅建筑结构规划的完整性、科学性与合理性，设计人员应将专业的理论知识与先进的设计作业手段有机融合，对计算机辅助设计软件的应用特点与功能性质具有充分了解，对结构构造的各项数据全面掌握。以抗震设计为例，应在依托计算机软件设计平台的基础上将建筑结构抗震性能进一步细化，结合实际建设环境的地理位置与地质特点等，完善抗震防震等主体结构的构造特点。
4.3规范化设计建筑结构
高层住宅建筑结构设计通常会采用剪力墙结构与框架结构两种构造形式，因此对结构设计的规范化要求应主要从结构的应用特点入手。剪力墙具有有效的抗侧力作用，属于建筑主体内关键的承重结构单元。在截面设计方面，其属于混凝土结构设计的重点内容。若建筑物属于地震等自然灾害易发的地理区域内，选用剪力墙结构可以大幅提高结构主体的承载能力，增强结构延性，使得高层住宅建筑整体结构对地震能量的吸收与消耗能力有所增强，这是优化建筑物结构抗震防震性能的有效路径之一。在设计剪力墙墙肢截面的过程中，如若以整体式为设计目标连接纵向与横向剪力墙，可以将横向墙的一部分当做纵向墙的翼缘，或将横向墙当做纵向墙的翼缘。
目前我国已经拥有超过30座百米以上的高层大楼，第一座超百米的摩天大厦是广州白云宾馆，其于1977年建成，总共有33层，高度达到112m，紧接着还有深圳国际贸易中心、京广中心大厦等，对于商业大厦来说，为了保障整体建筑的安全性，在抗震防震方面都作出了严格的设计要求。而对于高层住宅建筑，只需合理采取适宜的抗震设防措施即可，以唐山地震为例，在7-8级的地震作用下，8层建筑模式的唐山新华旅馆由于采取了科学有效的抗震措施，当周围建筑物全部倒塌后，其依然完好地矗立在原地。这说明了防震设计与抗震措施的重要性。
若应用框架剪力墙的结构设计形式，可以连载梁柱与剪力墙形成一个整体，以工字型截面或矩形截面设计带边框的剪力墙。在配置剪力墙时，可以利用竖向钢筋发挥其对弯矩的抵抗作用，并通过钢筋混凝土的配置对剪力墙配筋形式加以完善。在现行的高层住宅建筑结构设计标准规范中，其规定墙肢截面高度比应符合允许标定范围内，并结合实验数据等基础依据对合理性加以判定，科学控制墙段之间的力度比例，确保符合安全性等相关要求。与此同时，还应对剪力墙结构的应用数量适当削减，增强性能上的优化设计。
总结：随着社会经济建设的蓬勃发展，城市建筑愈加呈现出多元化与多样化的建设风格，尤其是高层建筑与超高层建筑，对结构设计提出了更高的要求，设计作业面临的困难与挑战也越来越多。要切实优化高层住宅建筑结构的设计模式，应对建筑主体结构的各个设计环节予以充分重视，严格依照规范化的设计保准与要求，提高结构设计的作业效率。
参考文献：
[1]姚毅.转换层结构设计在高层建筑中的应用分析[J].中国住宅设施,2019(12):38-39+92.
[2]刘有权.高层建筑结构设计问题及对策分析[J].科技创新与应用,2019(36):94-95.
[3]郑敏琦.关于高层建筑中超限结构设计方法的研究[J].低碳世界,2019,9(12):166-167.