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摘要：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。
关键词：高层建筑；结构设计；关键性问题
引言：
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。
1高层建筑结构的选型
高层建筑物抗侧力结构体系的质量及其合理程度会直接关系到整个建筑的结构是否合理，此外该结构体系的合理与否在很大程度上关系到施工成本与企业的经济效益。抗侧力结构的组成体系目前来说主要有以下几个方面：框架、筒中筒、剪力墙、框架-剪力墙以及框架-核心筒等等。在实际施工对抗侧力结构体系的选择其实并没有统一规范的选择标准或体系，大多是施工方或相关技术部门根据建筑施工的功能、环境等实际条件的约束来进行选择或改变的，每一种结构体系都有其自身的优缺点，因此结构工程师在选择时必须要进行实地考察对比与研究，结合实际情况选择合理且经济有效的抗侧力结构类型。对于不同类型各自的特点：①框架结构：该结构类型的建筑其对平面设计与布局的约束较小，其构建类型数目少，因而平面布置较为灵活，且设计阶段与施工过程较为简单易于操作，但该结构类型的缺陷在于抗侧的刚度较小，若建筑物过高，梁柱截面比较大会影响室内空间的大小及使用；②剪力墙的结构类型整体性比较好，抗侧刚度比较大，受力侧移现象小，但在进行平面布局的过程中比较烦琐且不够灵活，通常会在住宅和旅馆中使用；③框架-剪力墙结构：该结构类型结合了剪力墙结构与框架结构二者的优势，能够被设计为双重抗侧力的结构体系，该结构的设计理念在于要考虑剪力墙的安置设计要均匀，刚心和质心二者之间最好要重合或者相互接近，但剪力墙在数量上不宜太多，通常认为达到规范中要求的侧移限值即可；④框架-核心筒结构：该结构的受力性能和第三种结构类型相近，此外该结构因为外框架之间的相互间距比较大，能够使得建筑物的空间相应较大并且比较灵活，有很好的采光性能，一般是楼层较高的公共建筑或者高层办公建筑首先考虑的结构类型。当建筑物的高度比较高时，还可以通过增加申臂来实现减小侧移的目的。筒中筒结构因为柱距比较小因而近年来都不予以考虑应用。
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。
2.2嵌固端设置
嵌固端对于保障高层建筑的稳定性有至关重要的作用，嵌固端的设置符合规定并满足各项技术指标是非常必要的。但在实际的高层建筑设计施工过程中经常出现嵌固端位置设置不合理、嵌固端连接处强度和抗震能力不达标的问题，使得嵌固端结构的稳定性受到威胁，另外，我国很多高层建筑的嵌固端多设计在人防层顶部，由于对刚度设计比等设计参数计算误差关注度不高，会使得嵌固部位下部和基础之间的框架结构体系的承载力和侧向刚度达不到设计要求，使得嵌固端抵抗上部框架结构在嵌固部位产生的嵌固端弯矩、剪力和轴力的作用明显降低，对高层建筑的结构安全产生隐患。再者，高层建筑各嵌固端之间的协调性也是保障嵌固端发挥作用的要素，但在设计阶段对嵌固端协调影响因素考虑的不全，嵌固端整体设计程度不够，自然影响嵌固端作用发挥。
2.3结构舒适度
保证复杂高层和超高层建筑结构的舒适性，是从“以人为本”的结构理念出发。在正常情况下，复杂高层和超高层结构是适中的。所以，在结构设计过程中，不仅需要确保结构自身设计的安全，还需要能够保证人们对于建筑物舒适度的要求。设计人员在这过程中需要根据不同建筑物的功能来对其进行具体设计，确保其设计内容符合建筑物功能需求，这样就能够有效提升建筑物的舒适度，为人们更好的服务。
2.4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，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。
3结束语
综上所述，要完全了解设计过程中遇到的多种因素所造成的影响，才能设计出科学的、切实可行的、高效的高层建筑结构设计方案。高层建筑结构功能必须要符合相关建筑要求和标准规定，同时设计师在高层建筑结构设计过程中作为最重要的人物，要努力提高自身的修养，增强专业知识，有意识的去总结过去所出现的设计错误，来增加自己的经验，确保以后的高层建筑设计方案顺利实施。国家相关部门也要对建筑行业重视起来，必须要建设强有力的相关法律法规，对不符合建筑行业规定的工程要实行惩罚措施，这样使得建筑行业的工程项目中也有了更多的约束。虽然我国建筑行业的发展道阻且长，但随着有识之士的引导和社会的注意与督促，能够提高我国建筑物的设计水平，推动我国建筑行业的进步发展。
参考文献：
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