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摘要：我国城市高层建筑的数量逐年增加，建设规模也越来越大，建筑结构的安全稳定是评价高层建筑性能的最基础最重要的指标。建筑结构的安全稳定性受到多种因素的影响，包括设计阶段的设计结构安全、施工阶段的施工质量以及交验后的维护保养等。其中设计阶段对高层建筑的结构安全影响最大，由于高层建筑工程的结构在垂直方向的载荷远超于多层建筑，同时由于高层建筑工程的结构主体较为庞大，风力的接受面积较大，建筑本身还会受到水平载荷力的影响，因此如何在设计阶段最大程度预防结构安全问题成为设计阶段的重要关注点。
关键词：高层建筑；结构设计
引言：高层建筑的房屋高度和结构体系的发展是和科学技术、经济、材料科学的发展密切相关的，随着城市形象和土地使用要求以及我国对高层建筑关键性技术的控制能力，高层建筑已十分常见，使得高层建筑的结构设计问题逐渐引起人们的重视。随着建筑行业的高速发展，高层建筑逐渐成为现代建筑的主角，人们在高层建筑设计方面需要作出巨大的思考和突破，研究高层建筑在结构设计方面存在的问题，并将问题尽快解决是关键。高层建筑结构设计就变得尤为重要，因为其直接影响着高层建筑物的质量、使用和经济性问题。
1.高层建筑结构的特征
高层建筑有着不同于多层或单层建筑的结构特点和功能特点，这对高层建筑的结构设计有着直接影响。高层建筑结构复杂、层数多，建造材料种类繁多，且使用时多为人员集中场所，加上内部系统复杂，使得高层建筑的结构安全成为重点。我国高层建筑目前多为钢筋混凝土结构，就结构体系而言一般分为四种，框架结构体系高层建筑，采用柱、梁和基础结构构成基本框架，在此基础上完成建设，该结构空间设计灵活，但抗侧能力较差；剪力墙结构体系高层建筑，该结构由于采用混凝土剪力墙，增加了建筑抗剪强度和刚度，但建造相对复杂；框架剪力墙高层建筑，该结构是当前高层建筑最常用的结构形式，其包含了上述两种结构体系的优点，避免了单一结构的缺点。就是用功能而言，对于不同的高层建筑，使用功能也会有很大不同，有住宅高层、商用高层以及商住一体高层，建筑设计标准各不相同，如何选择高层建筑结构体系，优化结构设计，保障建设施工，成为高层建筑建设的重中之重。
2.高层建筑结构设计的关键性问题探讨
2.1高层建筑的超高引起的建筑高宽比问题探讨
随着我国建筑物高度的不断增加，高度超限问题是目前高层建筑结构设计中普遍存在的问题，通常高层建筑由于建筑场地及建筑功能的限制，建筑平面尺寸一般不大，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.3.2条对建筑的高宽比限值进行了规定，这就使得建筑的高度和宽度的比成为高层结构设计中必须考虑的重要指标和控制性因素。主要控制指标建筑位移与建筑宽度的三次方成反比，与建筑高度的四次方成正比，底部倾覆力矩是建筑高度的二次方，所以增加建筑宽度，减少建筑高度，控制高宽比对高层建筑结构设计的经济性的提高是非常有利的。当建筑高宽比无法改变的情况下，当高宽比不大于2时，此时结构为剪切变形，此时建议增加剪力墙抗侧构件的作用；当高宽比为2~5时，此时结构为弯剪变形，此时建议平衡框架和剪力墙之间的比例，适当加大外围框架的作用；当高宽比大于5时，结构为弯曲变形，此时需要增加外围框架的刚度，通过外围框架剪切变形来协调剪力墙弯曲变形顶部位移大所带来的影响[1]。
2.2高层建筑的筒体高宽比及筒体面积比的问题探讨
高层建筑结构体系通常为框架-核心筒结构体系或支撑框筒结构体系，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.2.1条，提出禾行通的宽度不宜小于筒体高度的1/12，对于常规的框架-核心筒结构，大部分剪力和地震倾覆力矩由核心筒成大，所以核心筒宽度的选择是非常重要的。
另外根据大量高层建筑结构设计分析表明，当筒体面积不大于楼板面积的20%时，表明筒体抗侧刚度偏弱，需要加强外围框架的作用；当此比值为20%~27%之间时，表明筒体的抗侧刚度是比较合理的；当此比值大于27%时，表明筒体过刚，此时筒体所承担的倾覆力矩和地震剪力比例过大，需要加强核心筒的性能化分析，加强除核心筒之外的抗侧构件的抗侧作用，从而做到二道防线的结构概念设计。
2.3解决高层建筑抗侧刚度不足的问题探讨
随着建筑高度的增加，结构抗侧刚度与结构各项控制指标和经济性更加密切相关。通常高层建筑为框架—核心筒结构体系，此结构体系外围框架抗侧刚度比较弱，抗侧刚度不足，而核心筒还需要承担较大的剪力和倾覆力矩，筒体负担过重，如何才能增强筒体与外框筒之间共同作用，增加增加结构整体的抗弯刚度是必须探讨的问题。在外围框架柱间距无法减小，外围框架梁无法增大的情况下，当结构抗侧刚度相差较多时，在高层建筑结构设计中通常采取伸臂桁架来增加结构抗侧刚度是一种有效的解决方式，但也有经济性差，对建筑功能影响较大的缺陷。当结构抗侧刚度相差不多时[2]，建议采取环带桁架进行解决，这样环带桁架同楼层板共同形成虚拟伸臂桁架，起到一定伸臂桁架的作用，但环带桁架仅在局部楼层外框架间设置，对建筑功能影响较小，经济性也比较合理。
2.4高层建筑的基础设计问题
在进行高层建筑设计中，最基础、最关键的设计就是基础设计问题，这是因为高层建筑物所受到的各种各样的荷载都需要通过基础后再传至到地基，即基础起到一个“承上启下”的作用。高层建筑的特点是层数较多，上部载荷较为集中并且较大，因此基础必须埋置足够的深度，其埋置深度必须要满足于地基稳定和变形的相关要求，这样做才能提高建筑物的抗震性能，防止建筑物出现坍塌、倾斜的情况。
2.5基础埋深的处理
在高层建筑结构设计当中，基础埋深不够的问题因其隐蔽性较强，往往会被人们忽略，但其对整个建筑的稳定性是有影响的。根据上一节分析的基础埋深问题原因，结构设计人员在对基础埋深设计确定时，要将高层建筑的地下使用部分与地上部分看作一个整体来进行规范设计，采用后浇施工，降低温度应力、沉降差异带来的影响，把地下超高的、地下车库的刚度折算成覆土厚土，依据国家有关规定对埋置深度进行精准计算[3]。
结论：
简而言之，随着经济社会的高速发展，建筑行业得到空前的发展和提高，随之而来的高层建筑的数量越来越多，其高层建筑的安全问题已经受到了大部分人的重视。然而高层建筑结构设计的合理性与建筑本身的安全和质量有着千丝万缕的关系，为此，设计人员不但要明确高层建筑的结构特点，而且还要在熟悉可能使用的结构体系类型的基础上，对设计中的一些关键环节进行分析，比如选择比较适合的抗侧力结构体系，合适的高宽比和合适的筒体面积比等，与此同时，还要加强地震荷载的计算和重力载荷的计算，这样不仅保持了结构整体的稳定性，又提高了抗震性能，因而高层建筑的整体质量和经济性得到了有效地提高。同时，在面对高层建筑结构这一关键性问题时，相关研究人员要投入大量资金，加大对高层建筑结构设计的研究，还要加强对专业技术人才的培养，从而促进我国高层建筑行业向着又好又快的方向发展。
参考文献：
[1]张智文.试论绿色建筑设计在高层民用建筑设计的应用[J].绿色环保建材，2020（5）：74+77.
[2]庞旭辉.高层建筑地下室基坑支护工程结构设计与施工处理[J].居舍，2020（14）：74.
[3]李雷.浅谈当代高层办公建筑设计——标准层的性能化设计研究和思考[J].居舍，2020（15）：78-79+195.