摘要：隨著社會經濟的快速發展，建筑事業的逐漸發展壯大，可使用的建筑用地在逐漸減少，此時高層建筑也得到了快速的發展。由于建筑復雜程度的逐漸增加，對結構設計的要求也大大提高，設計任務變得更加復雜繁重，這也對高層建筑設計人員的專業素質提出了更高的要求。作為建筑結構設計人員必須要注重結構的概念設計。本文就高層建筑結構設計中的幾個常見問題展開簡單分析。
關鍵詞 高層建筑;結構設計;常見問題;分析研究
Abstract: With the rapid development of social and economic, the gradual development of the construction business is to grow and gradually reduce the use of building land, the high-rise buildings has also been rapid development. As the designer of building structures, we must focus on the conceptual design of the structure. This paper provides several common issues in the high-level design of building structures, a simple analysis.
Key words high-rise buildings; structural design; Frequently Asked Questions; analysis
中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)
1.抗側力的結構設計中的問題分析
隨著社會經濟的發展，建筑業的發展壯大，高層建筑逐年增多。從建筑外觀來說，高層和多層建筑間的主要差別表現在了層數與高度上的差距，而從結構設計基本原理來看，兩者也幾乎是一致的，不存在實質性差別，設計重點都是抵抗豎向與側向荷載的作用。在高層建筑設計的實際過程中，應該清楚建筑越高，結構越復雜，抵抗的外荷載難度與要求隨之越高，同等條件下使用的結構材料也更多，尤其是用來抵抗側向荷載作用，所以抗側力結構的設計成為復雜高層建筑設計上最主要的問題，對眾多理論研究與實踐經驗的總結，需要注意如下幾個問題：
1.1 側向荷載問題
在高層建筑的設計上，在對結構的內力、位移和高度間相互的關系綜合考慮之后看出，豎向荷載與高度間存在著正比例的關系，而側向荷載隨著高度的不斷上升，位移與彎矩就不再是線性變化了，而會呈現出指數曲線上升的形態。從這點考慮，高層建筑的層數越多，那么側向荷載控制的好壞就更為重要了。眾多的實際工程也證明，設計時更應該考慮側向荷載作用下結構的優化，優化的好于壞對結構截面的大小及材料用量有著重大影響。
1.2 側向位移問題
通過高層建筑和多層建筑的結構設計的比較，高層建筑更加注重結構的側移問題，因此結構側移是高層建筑的結構設計中很關鍵的一個控制因素。經調查發現，結構側移造成的危害是很嚴重的，是導致填充墻一級建筑裝飾出現開裂、損壞現象的主導因素，從建筑使用人員的立場出發，建筑內的使用人員在建筑物出現明顯的側移時，會感到不適或驚慌;從建筑的結構出發，側移會為高層建筑的構件帶來相當大的附加內力，尤其是針對豎向建筑構件，如果側移增大將會導致偏心彎矩的急劇增大，使偏心加劇，同時造成建筑主體結構構件的裂縫，從而最終導致結構構件的破壞，隨著偏心彎矩的增大，一旦結構構件上附加的內力值達到構件所能承受的極限值之后，就會導致整個建筑物出現側塌現象。理論研究與實踐經驗均表明，高層建筑層數越多，在側向荷載的作用下，側移變形的增加就會越快。因此，在高層建筑結構構件設計時，一定要將結構在側向荷載作用下的側移的問題考慮在內，一定要將側移控制在規范規定的范圍內。
1.3 構件設計中的抗震性問題
汶川地震時，大量建筑物的倒塌告訴我們，地震對于建筑物而言是毀滅性的，但也并非不能避免。提高建筑物的抗震性能是可以在一定程度上避免地震災難的，因為高層建筑越高，地震作用力對其帶來的危害就越大，所以高層建筑都有一定的抗震要求。因此，針對有抗震要求的高層建筑如何合理的設計結構來抵抗地震力應當引起足夠重視，尤其在地震多發區，更應該嚴格按照規范規定進行地震作用的計算。結構抗震設計時，既要使結構具有足夠的剛度，還應使結構具有足夠的延性，才能有效的防止地震時出現倒塌事故，同時在設計高層建筑構件時，一定要采取合理措施來確保結構構件的延性，只有這樣當建筑結構進入到塑性變形階段時，才可以展現出較強的變形能力。
2.軸向變形問題
隨著建筑的高度上升，在側向荷載作用下位移與彎矩會呈現指數曲線的上升形態，所以將側向荷載的控制作為構件設計控制的主要因素。但是除此之外，我們還應該認識到，軸向力和高度間存在著正比關系，當高層建筑的高度越高，其豎向的荷載數值也會越大，會導致較大程度上軸向的變形。理論與實驗研究均表明，軸向變形的問題還會對預制構件下料的長度構成重大的負面影響，因此在預制構件設計時，應該根據軸向變形值來調整下料的長度。另外，從實驗研究看出，軸向變形對高層建筑的結構影響并不是孤立的，它還會對構件剪力與側移造成一定的影響。所以在高層建筑設計時，還應將豎向變形問題加以考慮，以避免結構設計計算的計算結果存在安全隱患。
3. 功能性、安全性以及經濟性統一問題
近些年來雖然中國經濟取得了快速的發展，但是中國目前依舊是發展中國家，所以還是要將建設出節約型的社會作為基本原則，杜絕浪費，倡導節約，建筑結構的設計也應該從建筑的功能性、安全性及經濟性等幾方面因素綜合考慮。實踐證明，現行的規范安全性是合理的，規范規程作為重要研究及工程經驗的總結，結構設計人員應當嚴格的遵守，不可擅自逾越。不過考慮到目前客觀形勢的變化，隨著國家經濟實力的不斷增強、住宅制度的改革現狀、人們對住宅要求的提高等，在有特別要求的建筑，在投入適當的情況下，可適度提高建筑結構的可靠度水平。
4 結束語
高層建筑的結構設計過程是一個長期、全面、復雜、謹慎的過程，這個過程中出現的任何遺漏或者是錯誤, 都可能會導致整個結構的設計過程變復雜，甚至使建筑結構設計的結果出現安全隱患。所以，在結構設計的每個環節中, 都應該認真仔細，通過合理的計算分析，經過不斷優化設計，提交出一個科學合理、安全適用、經濟耐用的結構設計。
參考文獻：
[1] GB 50011-2010 建筑抗震設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社, 2010.
[2] JGJ 3-2010高層建筑混凝土結構技術規程[S]. 北京：中國建筑工業出版社, 2010.
[3] 林同炎，S·D·斯多臺斯伯利;高立人等譯.結構概念和體系[M]. 北京：中國建筑工業出版社, 1999.
