徐亞波

北京炎黃聯(lián)合國際工程設計有限公司遼寧分公司 遼寧沈陽 110102

在經(jīng)濟發(fā)展的帶動下，建筑行業(yè)得到了飛速發(fā)展，在建筑用地面積不斷減少的背景下，為了提高土地利用率，高層建筑成為主要發(fā)展趨勢。但是高層建筑結構質量直接影響建筑工程的整體質量，因此，要從源頭控制高層建筑結構質量，優(yōu)化設計方案，結合高層建筑特征和工程具體情況進行設計，提高高層建筑的設計質量。

1 我國高層建筑結構發(fā)展特點

1.1 結構體型日趨復雜

伴隨我國經(jīng)濟的增長，高層建筑一方面要具有建筑自身應當有的效能，另一方面還應當有自身的特色。中國大多數(shù)區(qū)域為抗震區(qū)域，而高層建筑集聚的東部沿海省份還是臺風發(fā)生概率較高的區(qū)域。

1.2 超高層建筑中鋼-混凝土混合結構為主

依據(jù)相關資料，到2017年年末，中國高于250m的超高層建筑架構中，鋼-混凝土架構占到98.4%，比如金茂大廈、上海環(huán)球金融中心，外部框架都是型鋼混凝土柱和鋼柱，內(nèi)部為鋼筋混凝土核心筒；剛建成不久的117大廈，外部運用鋼管混凝土柱，內(nèi)部為鋼板混凝土剪力墻結構。鋼架構具有技術方面的優(yōu)點與混凝土成本較少的特征，推動了中國鋼-混凝土混合架構的快速崛起。

1.3 新型結構體系涌現(xiàn)

伴隨高層建筑的發(fā)展，產(chǎn)生了諸多新型架構機制。比如廣州西塔運用了外部交叉網(wǎng)格架構機制；天津津塔主要抗側力機制包括外伸鋼臂抗側力機制、鋼管混凝土柱外框、核心鋼板剪力墻機制；國貿(mào)三期主塔樓運用的是鋼-混凝土結構-核心筒架構。另外，以巨型柱為基礎的巨型架構等結構方式也廣泛運用到高層建筑中。

2 高層建筑結構設計中存在的問題

2.1 基礎的選擇問題

在高層建筑基礎選型是最核心的結構設計問題，主要原因是高層建筑的基礎承擔的幾乎高層建筑的全部荷載。由于高層建筑自身重量較大，因此在進行基礎選擇上必須慎重考慮。不但要求基礎具有良好的承載力，能夠滿足建筑物自重以及速度變形的需求，同時，在考慮建筑物整體安全性的情況下盡可能去兼顧成本。我國現(xiàn)有高層建筑基礎類型有箱形基礎、筏板基礎以及交叉梁基礎，因此需要結合項目自身特點來做好高層建筑物基礎的選型工作。

2.2 抗震設計的選擇問題

在相關規(guī)范中嚴格規(guī)定了高層建筑的抗震設計的指標。在進行建筑結構設計時需要慎重考慮建筑物所在的地理環(huán)境，根據(jù)地理環(huán)境的不同來進行合理的區(qū)分。高層建筑在進行結構設計時需要滿足建筑物的延展性需要。同時還需要嚴格遵守在建筑設計時安全多道設防的原則。

2.3 高層建筑結構體系設計不合理

當前，在高層建筑結構體系設計中存在很多不合理地方，特別是結構力學體系設計方面，導致其自身受力形態(tài)出現(xiàn)問題，最終影響建筑結構穩(wěn)定性和抗震性能。但是，在高層建筑結構設計中，如果設計人員沒有對當?shù)鼐唧w情況進行分析，盲目照搬照抄其他工程項目設計，沒有對動態(tài)荷載變化情況進行考慮，將會影響高層建筑結構的設計效果。

3 高層建筑結構設計要點

3.1 優(yōu)化抗風設計結構方案

針對當前和高層建筑結構的抗風性能研究：①要對施工基礎進行優(yōu)化，充分保證建筑施工結構的抗風性能。在建筑施工過程當中需要在基礎設計工作當中，采用級別比較高的砂石，在基礎應力層上設置剪應力錨桿；②要提升高層建筑在耗能結構方面的設計工作，在高層建筑設計工作當中，針對其中的承重結構，比如：樓板、剪力墻等來用來抵擋強風帶來的影響；③要不斷降低水平荷載力與強風疊加起來的高程建筑產(chǎn)生的影響，在高層建筑施工過程當中，在強風的作用下建筑體水平方向上的荷載應力對高層建筑產(chǎn)生的影響非常明顯，非常容易產(chǎn)生水平方向上的內(nèi)應力，在水平方向上的結構應力可以和風能相互之間進行重合疊加，進而形成了更大的水平作用力，對建筑體的影響程度非常明顯。

3.2 設計結構選型

高層建筑連體結構的兩側塔樓往往有相同的剛度和體型，但是如果面對兩座塔樓層數(shù)和剛度等指標相差較大時，就應當根據(jù)彈塑性靜力動力分析的結構，合理選擇連接體的連接類型，讓結構在遭遇強烈的自然災害時不發(fā)生斷裂，最大程度上保護人民群眾的安全。采用“強節(jié)點弱桿件”的抗震設計概念，讓節(jié)點部分始終處于具有彈性的狀態(tài)，保障連接體具有一定的變形能力。

3.3 強柱弱梁設計

高層建筑結構與地層的建筑受力情況存在一定的差異，因此，在高層建筑結構設計中，首先要對受力結構進行分析，并根據(jù)強柱弱梁的設計原則進行設計，在滿足抗震設計要求的基礎上，合理控制柱體和梁的延展性，降低柱體在承載力作用下發(fā)生破碎的概率，縮小柱體的軸向壓力設計值與混凝土抗壓強度、截面面積乘積的比值。

3.4 重視建筑物的抗震性能設計

為了更好地提高高層建筑的結構穩(wěn)定性和安全性，需重視高層建筑結構的設計方案?，F(xiàn)階段，部分建筑單位已在高層建筑結構設計工作中取得了一定的成績，并突破了重重阻礙，大大提高了建筑物的穩(wěn)定性和整體安全性。但由于我國建筑物的抗震標準較低，無法有效處理好建筑物抗震性能和結構設計之間的關系。

3.5 加強對計算簡圖的有效使用

高層建筑結構設計中的結構尺寸和配筋率的大小，對和計算問題相關。這作為重要依據(jù)影響著高層建筑結構設計。在相關內(nèi)容的計算中，必須涉及計算簡圖或計算模型的選擇問題，所以必須根據(jù)實際情況對計算簡圖和計算模型進行選擇。然而，在高層建筑結構設計中，實際情況較為復雜，并且合理選擇計算圖是相當困難的。

4 結語

總而言之，高層建筑結構設計是否合理，會對建筑的整體安全性和經(jīng)濟性帶來直接的影響。目前，高層建筑結構設計存在的問題已經(jīng)成為普遍性的問題，需要考慮到高層建筑結構設計的現(xiàn)實要求，這樣的研究成果才能具有借鑒的意義。