高层建筑结构设计问题分析
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摘 要：随着我国城市化的不断深入，在城市建设中，高层建筑的数量越来越多。作为高层建筑中一个重要的环节，结构设计的质量直接影响到工程是否能够顺利的开展，是否能够保证建筑物的安全性与实用性。因此，加强高层建筑结构设计的水平及其重要。
关键词：高层建筑;结构设计
1 前言
城市化步伐逐渐加快，高层建筑渐渐的成为了城市建设的主体，在城市建筑中占据了较大的比例。不同于普通的低层建筑，高层建筑在建设过程中，必须重点加强对结构的设计，因为它关系到建筑物的牢固度、安全性与稳定性，科学的结构设计也能够为日后的养护等工作打下坚实基础，进而影响到人们的生命健康安全、以及建筑物功能与作用的发挥。
2 高层建筑的特点
2.1 水平力设计
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
2.2 抗震设计
在高层建筑结构设计中如有涉及到有抗震设防的，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
2.3 轴向变形设计
采用框架体系和框架――剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
3 高层建筑存在的问题
3.1 消防结构的设计
高层建筑过于高，且高层建筑的住户复杂，高层建筑的使用材料也都是可燃的，万一火灾发生的时候，太高的建筑对于消防人员来说是个难题，另外就是高層建筑的风力比较大，火灾发生的时候也会增加火势。所以消防问题是一个严重的安全隐患。设计时必要考虑到。
3.2 抗震性
我国不只是人口大国，在地域上也是大国，所以每几年都会出现地震，我国出现地震的地区也是很多，每年都会带来大量的人力物力和财力的损失，所以在高层建筑的结构设计中，抗震必须是设计要考虑的一个重要因素，若是结构设计中抗震因素考虑不充分， 特别是对于高层建筑而言，一旦地震发生，将会造成伤亡惨重。所以在设计的时候一定要对抗震系数精确的分析，各种因素要充分计算在内，未雨绸缪，将伤害减少到最低。
3.3 抗风性问题
高层建筑受到的水平载荷很明显，高处的风力较大，使得高层建筑的抗风结构的设计非常重要。风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大。 风压沿高度的变化规律一般用指数函数表示，有公式得出高层建筑越高，其所受到的风压也更大，其建筑物周围的风会对建筑产生力的作用促使建筑震动，严重的还会使建筑主体结构被破坏、墙体断裂等现象，假如产生共振，后果更严重，设计时要把震动的频率考虑在内。
3.4 超高设计
超高层建筑物的结构设计，在对超高的高层建筑设计的时候，我们最先考虑的不是结构的设计，而是高层建筑的空间结构的设计，这样的后果就是使高层建筑的受力问题得不到合理的解决。所以，我们在进行高层建筑的设计时，要充分考虑高层建筑的受力作用和使用的材料设计。必要的时候高层建筑的主要部分要单独的设计和校核。
3.5 高层建筑的材料分析
在我国当前，我国的建筑材料主要是钢筋混凝土料，当然。这是由于钢筋混凝土这种材料同时的具有耐久性和结构刚度比较的大、耐火性比较的好、维护费用低等一系列的优点，所以目前我国钢筋混凝土材料是使用最为广泛的建筑材料之一。但是，钢筋混凝土也有自己的缺点，我们应该注意钢筋混凝土厚度问题，选择合适的混凝土材料。
3.6 嵌固端的设置问题
我国当前的现在是我国很多超高层建筑物结构设计都会配置两层以上地下室，这样的超高层建筑物嵌固端大多数都是设置在地下室顶板的位置处。对于嵌固后的浇带封闭后的地下室体量比较的大而产生局部的温度应力集中会突出的导致混凝土裂缝。所以要很严格控制后浇带的封闭时间，因为后浇带一旦封闭，我们应最快的吧地下室顶板的覆土的工作完成，这样会缩小因为温度的变化而导致的混凝土裂缝的产生。
4 高层建筑问题的优化
4.1 具有良好的结构稳定性
这就需要在建设的过程中保证选择级配比较高的砂石，并对材料回填过程的密实程度进行保证，从而保证建筑在水平作用力施压下不会出现倾覆性趋向。另外则应当在持力层底部设置相应的抗拔锚杆，从而能够通过相关的钻孔、安装以及注浆一系列工作使锚杆的功能得到增强，并使其抗拔强度得到保障。
4.2 结构减震作用强
在对建筑非承重构件设计的过程中，还应当通过对耗能减震系统良好的利用使风力对于建筑的影响得到降低。在这个系统中，主要以楼板、剪力墙以及耗能支撑等部件所组成，并保证能将这种减震系统设置在合理的位置中，从而使耗能减震的作用得到加强。
4.3 结构风压内力提稿
由于高层建筑往往面临较大的风压，在这种强大风压的作用之下也会对建筑结构构件的内力得到提高，而一旦这种压力超出了其所能承受的最大值，就会使风荷载同水平力之间出现重叠问题，从而对建筑整体造成结构性破坏。所以就应当对风压较高的位置进行加固，首先应当对建筑实际风压作用力的大小进行分析同时对建筑土压力进行控制，并在此基础上对建筑的水平荷载内力进行加强。
5 结束语
高层建筑设计需要衡量多方面设计因素，如建筑本身结构的合理性和实用性，与周围环境的协调性和美观性，最重要的是人的宜居性，设计人员在设计时要做足环境条件的考察和对目标居住群体的调研工作，在设计时发挥专业的设计技术水平，才能打造出精品的建筑设计工程。此外，高层建筑结构设计工程师应该根据工程的实际情况来进行具体的分析， 并利用自身所掌握的知识以及经验对实际建筑设计中遇到了各种问题进行适当的处理。
参考文献：
[1] 黄莉莉.建筑结构设计的若干要点分析[J].工程建设与设计，2014.
[2] 赵冰冰.浅谈高层建筑结构分析与设计[J].四川水泥，2014.
[3] 荆宏涛，赵松岭.高层建筑工程的安全设计与管理方法[J]. 科技致富向导，2014.
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