赵洁

摘    要：国民经济水平与城市化进程的不断提升，使得高层建筑的规模与数量持续增加。与普通建筑相比，高层建筑在施工中的建设难度大，同时对于设计环节的要求也较高。在设计初期阶段，应对全局进行把控，以保证后期的施工作业活动能够顺利进行。高层建筑的结构设计是整个设计方案的核心内容，同时是确保建筑物整体安全的关键因素。因此，在高层建筑设计过程中，设计者应对结构设计给予更多的关注，并将其作为设计工作的重点。

关键词：高层建筑;结构设计;问题分析;对策

1  前言

结构尤其是高层建筑结构在建筑物中必定要占据一定的空间。结构如何和建筑巧妙的结合，为建筑创造更多的有效使用空间，也是高层建筑结构设计的重要指标之一。近年来在筒体和整体结构高宽比很大的高层超高层建筑较多，在此同时，高层建筑结构设计中存在着高层建筑结构方案选择失当、高层建筑结构计算中传统工具应用不系统、高层建筑结构设计功能不足等问题，易导致高层建筑结构出现抗震能力、安全水平、使用性能等一系列不足和欠缺。

2  高层建筑结构特征

高层建筑最为明显的特征就是高度较高，这使得建筑结构会受到水平、竖直等方向传来的荷载，且在抗震等级上也有着较高要求。对于高层建筑来说，中低档位置受到风力和荷载的影响相对较小，但是随着高度的增加，其受到风力和荷载的影响也将逐渐增大，进而产生一定的剪切力，在外界不良因素的影响下，导致建筑结构出现不同程度的位移，降低建筑安全性。所以在高層建筑结构设计中，需要综合考量多方面因素，以加强设计的合理性、科学性。

3  高层建筑结构设计中的问题

3.1  高宽比问题

伴随着建筑市场的不断进步，住宅项目对结构经济性和适用性也提出了越来越高的要求。从建筑户型上将板式住宅由于通风采光等优势成为地产项目的潮流，随之而来建筑高宽比不断提高，同时为了项目的利润最大化，建设方对结构经济性也有较高要求，但高宽比超限对结构经济性有着直接的影响，同时高层建筑的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制;结构的高宽比体现了建筑整体体型对结构刚度的影响，同时结构内部抗侧力构建的布置方式，数量、截面等均影响结构整体刚度。JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.3.2条条文说明中提到，在复杂体型的高层建筑中，如何计算高宽比是比较难以确定的问题。

3.2 扭转问题

实际工程中理想的绝对均匀对称的高层建筑结构几乎是不存在的。但是结构的均匀对称有利于结构抗震抗风，有利于与结构在重力荷载下正常工作，扭转问题的产生主要是由于结构的较大不对称，将引起结构在水平侧力作用下产生较大的扭转变形;其次就是高层建筑三心设计存在偏离，导致建筑结构在水平力影响下出现不同程度的扭曲震动，降低建筑安全性。高层建筑的三心指的是质量中心、刚度中心和几何中心这三项。所以在建筑结构设计中，要对三心进行合理把控和计算，减少偏差的产生。

3.3  抗风结构设计问题

抗风结构设计是目前设计部门及人员经常忽视的一个问题，这种情况的产生使得建筑结构在风力作用下很容易产生位移，破坏建筑结构的稳定性。另外，设计人员在抗风性能的验算中由于取值上的不合理，也导致建筑结构抗风性能达不到标准要求，降低了高层建筑的稳定性和安全性。

4  高层建筑结构设计优化对策

4.1  建筑高宽比设计优化及对策

根据我区地方细则7.1.7条款说明，当高宽比超过现行国家规范限值，但不大于现行国家规范限值的1.3倍时，应对出现偏心受拉的构件截面，配筋予以加强。当高宽比超过现行国家规范限值的1.3倍时，应经专门研究，采取更有效的加强措施。

就某项目来说，对于高宽比大于5.0小于6.5的情况，首先，在小震下出现偏心受拉的暗柱和墙体，抗震构造措施提高一级;其次，对于暗柱的轴向名应拉应力在1.0～1.3倍混凝土抗拉强度标准值时，总纵筋承担全部拉力，计算钢筋面积时钢筋抗拉强度区200MPa;暗柱的轴向名应拉应力超过1.3倍混凝土抗拉强度标准值时，设置型钢或钢板承担全部拉力，计算型钢面积时钢材抗拉强度取200MPa。等一些措施。

对于高宽比大于6.5的情况时，要采取专项验算或构造措施作为补充措施。首先，大震下零应力区小于25%;其次，进行中震双向水平地震作用下墙肢偏拉验算，对出现偏拉的暗柱和墙体采取相应措施;再次，剪力墙构造措施根据相关规范进行加强。最后，大震补充分析，对结构进行大震弹塑性分析，分析结构薄弱部位进行加强并验证大震下位移角限值满足规范要求。

高宽比的计算，一般情况下，可按所考虑放行的最小宽度宽度计算高宽比，但对突出建筑物平面很小的局部结构（如楼梯间，电梯间等），一般不应包含在计算宽度内;对于不宜采用最小宽度计算高宽比的情况，应由设计人员根据实际情况确定合理的计算方法;对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时，计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上塔楼结构考虑。一般我们采用计算模型中的有效宽度计算高宽比;也有根据广东省标准计算回转半径。

4.2  扭转控制

（1）控制結构平面宽度。对于小型高层建筑框架结构来说，应结合工程专业条件具体选择合理的扭转控制措施。如果专业不允许，可以通过添加抗侧力刚度的方式进行扭转控制;如果专业允许，则可通过添加框架柱的方式完成扭转刚度的控制。对于相对小型的高层建筑框架剪力墙结构，剪力墙一般会设置在电梯、楼梯等位置上，为了更好实现扭转控制，可适当的削弱中间部分剪力墙，添加外侧剪力墙，不过相应的施工成本也会增加。由此可见，若建筑工程中能使用框架体系，则尽量不使用框架剪力墙体系，以此满足控制扭转效应需求。

（2）建筑结构周期比控制。建筑结构周期比控制也是实现扭转控制的主要措施。在实际操作中，一方面可以通过增加剪力墙厚度的方式来延长扭转周期;另一方面可通过提升拉梁刚度的方式缩短扭转周期，增大抗扭转强度。

（3）增大周边结构抗侧力刚度在保证抗侧力结构设计合理性的基础上，适当提升周边结构的抗侧力刚度，以此来实现扭转控制目标。首先，将单向剪力墙转变成形剪力墙，并尽可能延长其长度;其次，增加剪力墙厚度;最后，增大周边剪力墙连梁高度，利用楼板、下层门顶高度之间的距离来确定连梁高度，强化扭转控制效果。

4.3  抗风结构设计优化

高层建筑由于高度较高，对风力的振动也较为敏感，所以在高层建筑结构设计中，需要对建筑的抗风性能进行充分考虑。高层建筑的高度会对风力产生一定的干扰，阻碍自然风的流动，进而改变流动和动能效应，对高层建筑产生动力荷载。所以在设计过程中，设计人员需要先对高层建筑结构的材料予以检查，确保其抗压性能符合建筑要求，降低荷载压力对建筑结构的影响。当建筑周围的气流发生变化时，会受到建筑之间的间距、高度、数量等的影响而产生狭管效应，进而降低建筑结构质量。如果在建筑结构设计中，并未将这一情况考虑其中，势必会影响建筑结构的质量，威胁人们的生命安全。

5  结束语

综上所述，高层建筑结构的设计，要做好全面的把控，提出高质量的设计方案，保障建筑结构性能达标。设计工作的开展，从多个方面入手，做好结构水平力和稳定性等指标的把控，优化结构设计，为建筑施工提供高质量方案。

参考文献：

[1] 刘焕访.高层建筑结构设计的问题及对策的探析[J].住宅与房地产，2018（30）：56.

[2] 程兆君.高层建筑结构优化设计问题及对策的探讨[J].住宅与房地产，2018（25）：58.