摘要：现如今，高层建筑数量激增，高层建筑中的安全问题也得到了人们的广泛关注。城市发展中，高层建筑安全直接关系着人们的日常生活。而高层建筑设计中会受到诸多因素的影响，因此在高层建筑结构设计中，必须采取有效措施全面优化结构设计水平，进而推动高层建筑快速发展。
关键词：高层建筑；结构设计；有效措施；安全问题；
现阶段，我国的科技领域不断创新，建筑行业快速发展，建筑的形式、材料及施工方法都在不断更新。在城市发展中，高层建筑发挥着十分重要的作用，为此，高层建筑的安全问题也应成为工程建设需要关注的焦点。当前的高层建筑设计中依然存在着较为明显的问题，为保证设计质量，必须积极采取有效对策加以控制。
1高层建筑结构设计概述
高层建筑结构设计主要指以分析高层建筑特性为基础开展的建筑结构设计，同时该设计需充分满足高层建筑的安全性、耐久性以及经济性等多方面的要求。在设计时，应以设计标准和规范的要求完成高层建筑结构的布局、绘图和计算和技术经济分析等。高层建筑结构设计中，钢筋混凝土是主要的材料，混凝土的形态灵活，经济性强，资源储量大，同时其在承载力和耐久性上也存在着十分明显的优势。高层建筑受力后，不同结构间协调各自的受力，达到受力平衡的状态，从而形成更加科学合理的建筑传力路线，将外力传递给地基。
高层建筑结构设计中主要由三部分组成，分别为水平力设计、抗震设计以及剪力墙设计，高层建筑竖向构件轴力和弯矩的数值与建筑高度成正比，倾覆力矩与轴力和建筑高度的平方成正比关系。竖向荷载基本保持不变，风荷载与地震数值一般可随结构动力性的差异而发生不同程度的变化。
2高层建筑结构设计中的问题
2.1抗震结构设计缺乏合理性
抗震设计是高层建筑设计中最为重要的环节，由于高层建筑的高度较高，若发生地震灾害，就会出现严重的问题。当前，我国建筑工程设计中工程的使用年限为50年。而且目前对高层建筑抗震设计也提出了十分详细且明确的规定。在高层建筑设计中，若设计人员没有严格按照要求设计，则建筑的抗震性能也会受到较大的影响。
2.2扭转问题较为明显
在设计高层建筑时，质量中心，刚度中心和几何中心是设计人员在工作中应妥善处理的要素。然而在工程设计中，上述因素也存在着一定的问题，且受到水平作用力的影响，高层建筑扭曲震动的现象也较为明显，这严重破坏了高层建筑的稳定性与安全性。
2.3嵌固端设计有待完善
嵌固端设计在高层建筑结构设计中占据着非常重要的位置。现如今，嵌固端设计也存在着较为突出的问题。比如，嵌固端位置不科学，若在高层建筑地下室，高层嵌固端未设置在大刚度地下室顶板上，而设置在了带夹层的顶板上，该设置会产生较大的安全隐患。若嵌固端设置在局部错层的地下室顶板当中，设计人员无法充分了解到标准固定端无法打开的这一特点，就可能在施工时出现严重的安全隐患。
3高层建筑结构设计的对策
3.1完善抗震结构设计
抗震结构优化设计中，设计人员应高度重视以下内容：其一是在处理抗震墙时，若其截面较长，设计人员可利用洞口的有利条件设置弱连梁，确保不同墙段的高宽比在3.0以上。将墙体分为单肢墙和多肢墙两种形式，可有效增强抗震墙的抗变能力，防止剪力结构受损。其二，由于水平作用力的影响，剪力墙刚度明显增大，连梁受到较大内力的作用后会明显超过截面标准数值，因此，设计工作中应对连梁的刚度予以全面控制。
例如，某建筑工程建筑面积为36000平方米，建筑高度为99.87米，建筑中有两层地下室，层高为4.8m，地上结构中含一层架空层，架空层高度为4.8米，2-30层主要为住宅，主楼设计中采用落地剪力墙结构形式，设计方案中的地震加速度为0.05。此外，特征周期为0.35s，剪力墙的抗震等级较高，其为三级抗震，且剪力墙的底部加强区的受力作用也相对明显。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设防地震计算和施工图设计工作中，要将约束边缘构件设置在建筑底边的加强区，从而严格控制轴压比和配筋率。
3.2严格控制扭转效应
3.2.1加强结构平面宽度控制
小型高层建筑框架剪力墙结构设计中，区域选择应避开地质条件较差的区域，若建筑工程不够专业，则可采取有效措施提高工程大端部分的抗侧力刚度，进而起到控制工程扭转效应的作用。若建筑工程专业性较强，则需科学设置框架柱，增大框架的跨数，进而优化结构的性能，提高梁线的刚度。再者，小型高层建筑框架剪力墙结构对房屋高度的要求相对较低，一般可将剪力墙设置在电梯和楼梯当中，其扭转效应较为明显。
3.2.2准确把握建筑结构扭转周期
采取有效措施调整高层建筑抗扭转刚度可有效改变抗扭转刚度、抗侧刚度，从而对高层建筑的结构周期比加以控制，保证工程的抗扭转性能。在工程设计中，需结合工程实际提高剪力墙的厚度，延长工程的扭转周期。在拉梁设计中，还可采取有效措施增强拉梁的刚度，对扭转周期予以严格控制，进而加大抗扭转强度，提高工程设计的质量。
3.2.3保证周边抗侧力结构的刚度
为了有效提高高层建筑结构的抗扭转刚度，要科学、合理布置抗侧力结构，并提高周边抗侧力结构的刚度。首先设计人员要将单向剪力墙设置为成形剪力墙，同时适度延长剪力墙。其次增大剪力墙的厚度。最后，增大建筑工程周围剪力墙连梁的高度，剪力墙连续梁的高度是楼板与下层门窗顶部所产生的高度差，为了确保高层建筑剪力墙的扭转刚度，应将高度转换为连梁，从而优化工程建设的整体水平。
3.3底部嵌固端位置确定
在多层地下室建筑建设的过程中，要求设计人员在地下室顶板处，设置上部结构的嵌固端，并且满足要求：
1）地下室顶板的标高与室外地坪高度差应处于合理范围，其高度不得超过负一层高度的三分之一；
2）应以梁板体系作为地下室顶板结构的类型，此外，应避免楼板处出现大孔洞，楼面的框架梁抗弯度也应充分满足设计的需要。而梁抗弯度也应满足设计的要求；
3）地下室结构设计中，地下室顶板及地下室多层楼板的平面刚度和承载力应充分满足设计的基本要求，保证上部结构的地震作用可充分传递到地下室抗震侧构件当中。为了改善设计的质量，地下室顶板厚度不得小于180mm，混凝土的强度等级在C30以上，同时还应采用双层双向配筋的形式，配筋率在0.25%以上；
4）对于地下室柱截面侧截面纵向钢筋面积，一方面设计人员需充分满足计算的要求，另一方面保证其为地上一层柱纵向钢筋面积的110%。如地下室顶板降板或地下一层设置为车库，无法将地下室顶板作为结构嵌固的部位时，三层或以上的地下室，可在地下一层底板设置嵌固的位置，并且需要满足：地下一层的剪切刚度应大于地上一层楼板的剪切刚度，且地下二层的剪切刚度也需大于地下一层的剪切刚度，且刚度要在地上一层楼板剪切刚度的2倍以上。
4结束语
现阶段，地震灾害频发，自然灾害对高层建筑的安全构成了较大的威胁，所以在建筑房屋设计中，设计人员需在满足建筑外观需求，合理利用建筑空间做好设计工作的同时，充分结合墙体以及梁柱结构的承载力，确定完善的设计方案，从而不断优化房屋建筑结构设计，保证工程的施工质量。
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论文作者:罗旋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：高层建筑论文; 刚度论文; 结构设计论文; 地下室论文; 结构论文; 顶板论文; 剪力墙论文; 《基层建设》2019年第5期论文;