高层建筑结构特点及设计问题
摘要：在高层建筑的发展日趋激烈的形势下，建筑的质量受到了越来越高的重视。在建筑体系中，结构承担着整个建筑的荷载，所以要对结构设计给予足够的重视。在对高层建筑的结构进行设计的过程中，要全面的考虑各种因素，保证设计的质量，为高层建筑的质量打下坚实的基础，文章对此作出阐述。
关键词：建筑结构设计高层建筑
引言
随着城市化进程加快发展，全国各地的高层建筑不断涌现，建筑质量出现的问题越来越多，也越来越严重。而建筑结构的设计在建筑中起着至关重要的位置，建筑结构设计是个系统，全面的工作。简而言之，就是用基础，墙、柱、梁、板、楼梯，大样细部等结构元素来构成建筑物的结构体系，它包括竖向和水平的承重及抗力体系，把各种荷载作用下结构的内力分析传递至基础。结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上，该图纸是结构工程师的语言，是直接面对施工现场及相关工程技术人员的，应该按照一定的规范绘制。
1. 高层建筑结构的特点
在高层建筑中，由于其垂直方向的距离较高，所以产生的竖向荷载较大，加之风力因素的影响，对高层建筑的稳定性有很大的要求。由于结构承担了整个建筑的荷载，所以要具有非常强的抗震性，高层建筑的结构与其他建筑存在很大的差别，在整个建筑体系中占据了非常重要的地位，所以要根据其特点进行结构设计。
1.1 水平荷载成为决定因素
随着城市化进程的加快，城市中的工业发展十分迅速，并且大量的人口涌入城市，在对城市发展做出贡献的同时，也对城市的发展造成了一定的压力。因为城市中的土地资源是有限的，而人口却在逐渐的增长，所以土地资源十分珍贵。为了满足人们的需求，建筑的高度在逐渐的增加，越来越多的高层建筑、超高层建筑出现在人们的视野中。在高层建筑的结构设计中就要对水平荷载进行充分的考虑，随着楼层的增加，水平荷载所产生的作用力也将越大，所以在考虑抗震性的同时要对水平荷载给予重视。并且水平荷载也越来越结构设计中的决定性因素。
1.2 抗震设计要求更高
抗震设计是每个建筑在进行结构设计中都要考虑的问题，但是对于高层建筑而言就要提高标准。因为高层建筑无论是在高度上还是在荷载的承受力方面都具有非常高的强度，所以要比普通建筑的标准提升很多，具有良好的抗震性能。
2. 高层建筑结构的分析
2.1 轴向变形不容忽视对于高层建筑结构，由于层数多，高度大，轴力值很大，沿高度积累的轴向变形很显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。
对连续梁弯矩的影响：由于中柱和边柱的轴向压缩变形不同，往往会使连续梁中间支座处的负弯矩值及跨中正弯矩值和端支座负弯矩发生变化。对构件剪力和侧移的影响，在考虑竖向杆件轴向变形与不考虑竖杆件轴向变形相比较，各构件水平剪力和侧移都会产生很大的误差。由此可见，在进行高层建筑结构设计时，构件的轴向变形必须列入到设计考虑的范围中来。
2.2 轴向变形不容忽视
建筑物中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响。
2.3 结构延性是重要设计指标
对低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。结构设计考虑根据建筑物特点，考虑各个方面，为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性
2.4 刚性楼板假定
许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论提供了便利。一般来说，对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是，对于竖向刚度有突变的结构，楼板刚度较小，主要抗侧力构件间距过大或层数较少等情况，会使楼板变形较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
3. 建筑结构设计的注意事项
3.1 关于框架结构设计
建筑框架结构设计主要是依据框架设计、抗震等级、人防等级、地基情况及承载力、防潮抗渗做法，活荷载值、材料等级、施工中的注意事项、选用详图、通用详图或节点以及施工 图中未画而通过说明来表达的信息。如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3 等。
根据建筑结构类型及概况，建筑结构安全等级和设计使用年限，建筑抗震设防分类、抗震设防烈度（设计基本地震加速度及设计地震分组），场地类别和钢筋混凝土结构抗震等级地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度，人防工程抗力等级等。
设计±0.000 标高所对应的绝对标高，考虑持力层土层类型及承载力特征值，地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度。
3.2 关于框架剪力墙设计
在地震区，结构设计时，一般要限制框支墙的总榀数不超过全部横墙榀数的50%，也就是说，框支墙占墙体的比例宜控制在l/2 以内。
增加落地剪力墙的厚度（但不宜超过原墙厚的2 倍），提高落地前力墙与框架柱的强度等级，减少洞口尺寸，控制落地剪力墙的间距不宜大于建筑物宽度的2.5 倍；把落地剪力墙组 合布置成筒状或工字形等来增加结构底部的总抗侧刚度为了保证刚度的变化能顺利地传递和转变，避免在框支楼盖顶处发生刚度急剧突变。必须对框支楼盖层的设计作特殊的要求，如板厚不宜小于180mm，采用现浇钢筋混凝土且强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下配筋、配筋率不宜低于0.25%；楼板的外侧边可利用纵向框架梁或底层外纵墙加强。楼板开洞位置距外侧边应尽量远一些，在框支墙部位楼板则不 宜开洞。
根据建筑使用功能，也可将底层框架扩展为2 ～ 3 层。刚度随层高逐渐变化，使刚度逐渐减弱而避免突变。另外，在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层（即转换层）使结构转换层上下刚度较为接近。框架梁柱是底部大空间部分的重要支承，它主要承受垂直荷载及地震倾覆力矩、其断面尺寸要通过内力分析，从结构强度、稳定和变形等方面确定。框架梁高度一般可取（1/8 ～1/6）梁跨，框架柱截面应符合轴压比N/fcbh，N 为地震力及竖向荷载作用组合的计算轴力，fc 为柱混凝土轴心受压设计强度。
其他在结构上还有若干注意问题，如在剪力墙肢端增设暗柱，以及规定一些最小配筋率及搭接长度等，其结构加强措施视具体情况酌情处理和采用。
框支剪力墙在竖向布置时为防止刚度突变应采取各种措施，使其大空间底层的层刚度变化率r 接近于1，不宜大于2；不宜在地震区单独使用框支剪力墙结构，即需要时可采取框支剪力墙与落地剪力墙协同工作结构体系。
4 .结束语
在建筑业快速发展的过程中，对于建筑的质量有了更高的要求。近些年来，由于建筑的结构设计出现问题，出现了很多建筑质量不合格而出现事故的情况，不仅造成了经济损失，更为严重的是威胁到了人们的生命财产安全，所以对于建筑结构设计要充分的重视起来。在进行结构设计的过程中，要不断的吸收先进的设计理念，综合全方面因素进行考虑，建立完善的规整制度，并且打造一支专业技术和个人素质全面发展的设计队伍，为建筑质量提供基础的保障。
参考文献:
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