高层建筑结构设计合理性控制
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【摘 要】 随着经济的发展，高层建筑的建设越来越多。建筑结构的设计关乎到建筑施工以及后期的使用，而高层建筑与低层相比，其在建筑结构的设计方面更为复杂，对建筑结构设计的要求也更高。但是目前我国在高层建筑结构设计中存在多种问题，给建筑的实际施工和日常使用管理带来巨大的困难。
【关键词】 高层建筑；结构设计；合理性
1.高层建筑设计的原则
1.1场地适应性原则。场地适应性原则主要指的是高层建筑的地基承载能力和其防震能力能够符合建筑的整体需要。
1.2空间整体原则。高层建筑的设计不是一个单一的结构体系，而是由许多子结构与若干的组成部件构成的一个整体的空间结构体系。只有这些子结构与部件能够协同与配合，才能保证整个建筑的空间整体性与其整体的稳定性。而一个结构的整体抗震能力与其各自的子结构与部件的刚度，强度，受力状态分不开。
1.3功能适应性原则。高层建筑的设计因其功能不同，一般具有不同的功能空间特征。因此分别具有不同的结构体系模式，它们相互之间的空间布置也会有很大差别。要求不同的内部空间特征与不同的结构相适应。
1.4高度合理性原则。建筑结构的结构体系不同，其力学特征与整体性能也不尽相同，不同的结构体系有其各自能够适应的的高度范围，在其合适的高度范围内，才能使得整体的综合性能得以发挥。
1.5施工方便性原则。建筑设计的施工方便性原则指的是建筑设计的不同将会影响甚至决定着施工的工艺，难度，施工工期乃至施工质量。
2.当前高层建筑结构设计中出现的问题
随着高层建筑的不断兴建，我国很多高层建筑的结构设计中都暴露出了一些问题，对高层建筑的建设带来了不利的影响。
2.1高层建筑地基基础设计的问题。高层建筑的地基基础设计要求很高，有很多高层建筑的地基基础设计没有对荷载进行全面的考虑，在进行局部填土、隔墙设置等都没有对荷载偏心的影响进行考虑。在地基基础设计中，没有进行冲切、抗剪和抗弯的处理。
2.2高层建筑在轴压比的控制上的问题。轴压比的限制在高层建筑中有着严格的规定，很多高层建筑的设计难以满足轴压比的规范要求，很多构件的截面受到了限制。轴压比的限制对高层建筑的质量会产生很大的影响。
2.3高层建筑对连梁的结构设计。高层建筑的连梁设计包括截面的尺寸、剪压比的限制、连梁的剪力设计取值等等。如果高层建筑中对连梁的设计不准确，截面高度过大，跨度过小，就会影响高层建筑的抗震效果。一旦发生地震，连梁的剪力和弯矩过大，难以达到相应的抗震规范，影响高层建筑的使用安全。
2.4建筑结构设计中存在偷工减料的问题。有一些建筑公司，为了获得更大的经济利益，在建设结构设计中常常偷工减料节省成本，而忽略对于建筑质量和安全的影响，使得建筑物本身的抗震能力、稳定性等性能均降低，达不到国家标准要求，存在很大的安全隐患。
3.解决高层建筑结构设计问题的具体措施
3.1高层建筑的轴压比控制。一般来说提高混凝土的强度是对高层建筑轴压比进行控制的直接方法。如果还不能达到相关标准，则还可以使用其他方法来对轴压比进行控制。（1）混凝土的变形能力受到柱的箍筋的影响，因此可以通过对混凝土的横向变形进行约束，来对裂缝的扩展进行延缓，并对截面抗剪能力进行提高。增大配箍率、使用合适的配箍形式都可以实现结构延性的提高。在设计时，如果采用井字复合箍进行沿柱全高，且保持箍筋的直径、间距和肢距，一般来说直径在8毫米以上，间距在100毫米以内，肢距在100毫米以内。如果采用复合螺旋箍进行沿柱全高，则要保证8毫米以上的箍筋直径，100毫米以内的螺距和100毫米以内的肢距。（2）在弹性模量方面，钢筋的弹性模量高于混凝土6倍有余，如果配置了较多的纵向钢筋在柱中，有余轴向压力的影响，钢筋会承担更多的压力，从而降低混凝土承担的压力。在设计中可以在柱截面中部加入附加芯柱，另加的纵向钢筋的总面积不少于柱截面面积的0.8%都必须加入纵向钢筋。（3）提高混凝土强度等级对轴压比的控制有直接的效果，但混凝土的强度越高其脆性也越大，因此要控制混凝土强度等级不超过C60。
3.2加强对地基的设计重视。地基作为建筑的关键部分在很大程度上决定着建筑的稳定性，没有一个牢固的根基建筑的主体也没有足够的安全保证，也不能使建筑的功能更好地发挥。在建筑结构设计时，要加强对地基的设计研究，深入分析建筑周边的地质环境，充分考虑地下水位对地基的影响，将有可能影响建筑结构的因素找出来，并对可能发生的问题进行提前处理。要针对建筑的地基进行全面的数据分析，将建筑自重影响和地震、强风影响结合起来，设计出最合理的地基结构。
3.3连梁设计。在《高层建筑混凝土结构设计规程》以及《建筑抗震设计规范》等相关设计规范当中都明确的规定了连梁的截面尺寸、剪压比限制以及剪力设计取值等内容。在具体的工程设计过程当中，因为连梁具有较小的跨度以及高度较大的截面，因此在地震的作用下，弯矩和剪力在经过内力的计算之后都比较大，因此无法使规范的要求得到充分的满足，在对其进行设计的时候必须要以不同的情况为根据从而采取不同的措施。在地震作用下，为了对连梁的延性进行保障，并对剪力和弯矩进行有效的传递，刚度折减的系数就要高于0.55；在风荷载的作用下，为了将连梁的裂缝控制在正常的适用范围内，就要使刚度折减的系数高于0.80。
3.4要加强建筑设计师的质量意识。建设结构设计是一个全面、系统的工作，这要求设计师要有牢固的理论知识、创新灵活的思维、认真严肃的工作态度。建筑设计是复杂的工程，在设计过程中，要重视每一个部位和环节。建筑设计人员在工作中要从细节出发，在设计过程中注重工作总结，能够以有效的方式记录下来并思考。建筑设计师应该从传统的思想里走出来，汲取并善用新的技术知识。对于建筑的抗震幅度要严抓，这样才能够保证建筑施工不会危害人们群众的生命财产安全。
3.5严格执行建筑设计的各项指标。所谓建筑设计的各项指标，是指在建筑结构设计时要遵循的影响建筑结构稳定性和功能性的标准，这些指标在一定程度上反映出建筑设计的合理与否，只有对这些指标有足够的重视，才能在设计时保证建筑质量。建筑的各项指标要以建筑的一些基本参数为基础，这些参数构成合理建筑结构体系的元素包括位移比、层间位移角、周期比、轴压比、刚重比等，这些元素都有一定的范围防制，只有在范围限制内才能保证建筑结构符合安全要求，如果超出一定的范围，就要求设计方对设计方案进行修改，保证其合理性。例如柱子的轴压比不可以超过规范限值，这样才能保证建筑防震性能的同时，减少柱配筋量，节约材料。
结束语：
高层建筑的建设对一个城市的平衡产生重大的影响，所以在高层建筑结构设计时，要综合考虑实际施工需要和相关技术要点，遵守国家法规标准，从而设计出质量优良的高层建筑。
参考文献：
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