冯田
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摘要：随着城市的发展和科学技术的进步,我国高层建筑发展非常迅速,其规模、形式日益丰富。高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,在这过程中任何遗漏或错误都有可能对结构造成安全隐患。并且高层建筑的结构设计不仅要保证建筑本身的安全性,还应保证结构的合理性、经济性。本文分析高层建筑结构特征，探讨高层建筑结构设计中存在的问题，提出相关解决对策。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策
1高层建筑结构的特征
高层建筑结构与普通建筑不同，高层建筑结构需要承载水平和垂直两个方向较普通建筑结构承受的荷载大。其中外界风力产生水平荷载，垂直荷载主要是建筑物的高度引起的荷载。高层建筑结构受外界地震和风力的影响较大，同时随着建筑的层数逐渐增多建筑物位移的速度将增快，侧移速度的加快会影响住户的舒适度和建筑的功能性。此外侧移过大还会损害建筑物的结构和非结构构件。这就要求设计人员在进行建筑设计时将建筑物的侧移控制在合理范围内，以实现建筑物功能性和舒适度的要求。
2高层建筑结构设计中存在的问题
2.1扭转问题
建筑“三心”分别是几何形心、结构重心、刚度中心，“三心合一”才能保证建筑结构稳定。但是实际中受地基形状、建筑功能要求等影响，建筑体型很多情况下是不规则的，设计中未能做到“三心合一”，造成建筑结构出现扭转问题，发生结构损坏。
2.2抗风问题
由于高层建筑的高度高、层数多，风经过高层建筑时，很容易产生空气动力效应，或者改变风在建筑表面的流动性，使高层结构中的柔软部分在风和空气动力效应的作用下出现震动，危及高层建筑结构及其他部件的稳定性。为此，进行高层建筑结构设计时要求设置抗风结构，使建筑结构抗风能力满足结构稳定需求。然而，实际设计中因未合理评估高层建筑能承受的风俗，造成高层建筑抗风设计不当。
2.3抗震问题
在高层建筑结构设计中，抗震设计是一个难点，往往因为设计者专业能力不强、缺乏灵活性，忽略了建筑抗震的合理规划。加之，进行高层建筑抗震计算时，由于计算上的失误降低抗震设计的合理性。一旦发生地震，高层建筑抗震结构不能满足建筑结构抗震需求，发生强烈损坏，造成巨大人员伤亡和经济损失。
2.4消防问题
高层建筑结构是非常复杂的，考虑到其内部结构有多元化结构，要重点问题具体分析和考量各种不同建筑功能材料，比如可燃性材料的火灾风险。特别是在高层建筑上，空气流动强，风力大，一旦着火，容易迅速蔓延到其他的建筑，其救援难度之高，设计者应该要有这种消防意识。然而，在高层建筑结构设计中存在疏散难度大、火势易蔓延、排烟系统设计难等问题，若不能很好的解决这些问题，无法保证高层建筑消防安全。
3高层建筑结构设计常见问题的解决对策
3.1合理选择计算简图及结构方案
在进行高层建筑结构设计计算时，要在计算简图基础上进行计算，所以在计算简图选择时必须合理选择，若计算简图不合理，极容易造成结构参数不准，影响正常施工，甚至导致事故的发生，合理选择计算简图是保障高层建筑结构安全设计的前提条件。在构建方法选择时应采用与计算简图相对的方法，设计构件结构节点时，要保障计算简图误差在规定范围内。
另一方面，在选择结构方案时不仅要考虑外观造型，更要考虑方案经济性和可行性，方案必须满足结构形式和结构体系要求。尤其对荷载以及受力性能考虑时，必须遵循传力简单、受力明确均匀原则，避免受力过于集中影响建筑整体结构刚度。
3.2改善扭转效应
改善扭转效应的原则：削弱中间，加强周边。改善扭转效应主要的方法有：建筑平面及其抗侧力结构平面布置规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变；尽量加大周边构件截面，增大平面抗扭刚度；加厚离质心较远处的剪力墙厚度，使质心与刚心重合，减小偏心率；平面凹凸不规则处加拉梁，有条件的应增设拉接楼板；刚度很大的简体可加设结构洞以减小刚度偏心，楼板薄弱处局部加厚。总之，一幢建筑结构的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。
3.3合理设计抗风结构
为使高层建筑抗风结构设计满足结构稳定性要求，在高层建筑抗风结构设计中应做好以下优化设计工作：（1）基础优化。高层建筑基础牢固，上部结构才能牢固可靠。为此，高层建筑基础设计中要合理确定混凝土级配，最好使用级配高的砂石，增加基础持力层的厚度，增设抗拔锚杆，提高建筑基础结构的稳定性。（2）适当增加层建筑耗能构件。增加高层建筑结构中的承重构件，如剪力墙、楼板等，一定程度上可抵消风能对建筑结构稳定性产生不利的影响，使结构稳定。（3）尽可能减少风的水平荷载和风力叠加对高层建筑结构稳定性产生的不利影响。在风力作用下，高层建筑可能出现水平方向的结构内力，与风的水平荷载叠加后，对高层建筑结构稳定性产生更严重的破坏。为此，高层建筑结构应使用高性能的混凝土材料，尽量防止出现结构内力。（4）根据建筑结构牢固可靠要求，对高层建筑结构的承载力和抗风能力进行科学验算，确定承载力和抗风力后，在原有数据基础上适当加大，以增强高层建筑结构的承载力和抗风能力。
3.4注重抗震设计
在进行优化建筑抗震结构设计过程中，需要由专业的设计人员根据建筑物所处的地理环境和地震发生情况展开针对性分析，以此设计出符合国家抗震结构设计标准的施工图。设计人员针对抗震墙截面较长的情况时，与洞口连接形成弱连梁，合理控制抗震墙的高宽比例，将抗震墙体分为多个小开口墙，以此降低抗震墙的受损概率。在水平作用力下，剪力墙容易受内力影响而超过截面的要求，因此，为优化建筑抗震结构设计需要根据实际情况减少连梁的刚度，降低内力的作用力，进而避免剪力墙发生脆性损坏。专业的抗震结构设计人员需要准确计算出抗震数据，基于对建筑物的地基、建筑物主体、建筑物承重墙等数据的了解，从建筑物的基层考虑，全面的控制建筑抗震结构设计的优化性能，以求提升建筑物的抗震能力。
3.5加强消防结构设计
高层建筑结构结构复杂，一旦出现火灾，建筑使用者的人身安全与财产安全会受到严重的威胁。为此，必须重视高层建筑的防火设计。首先，应合理设计防火间距。设计人员需要依照相关规定准确测量建筑物间的实际距离，需要注意的是，相邻两建筑之间的最佳防火间距应按建筑外墙间的最小距离进行计算，若外墙包含凸出的易燃构件，应从该构件外缘算起。另外，还必须设计安全疏散通道。通常情况下，需要尽可能多地设计几条便于人们疏散的安全通道。为加速烟雾扩散，安全疏散通道必须设计防烟区。对此，设计人员可以采取分割式设计，以有效控制火势与烟雾的蔓延速度。
4结语
综上所述，高层建筑结构更为复杂，因此，设计人员在设计过程中，应更加全面地考虑各方面的影响因素。同时，设计人员需要充分了解高层建筑结构设计特征，遵循高层建筑结构设计原则，善于发现并采取有效措施解决问题，防止出现质量或安全问题。高层建筑的安全性是重中之重，所以，设计人员不仅需要提高本身的专业能力，还应不断积累经验，进行创新突破，推进我国建筑行业的长期、稳定发展。
参考文献
[1]高层建筑结构设计存在的问题及对策[J].艾凯,杨洁.中国住宅设施.2020(01)
[2]超高层建筑结构设计的关键问题探讨[J].王大高.低碳世界.2020(01)