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摘要：与低层建筑不同，高层建筑的结构设计具有其独特的特征，而且，高层建筑结构设计所受到的影响因素也很多，为了提高高层建筑的安全性，本文首先介绍了高层建筑结构设计的主要特点，并以此为基础提出了高层建筑结构设计过程中需要注意的问题。
关键词：高层建筑，结构设计，水平荷载，轴压比
Abstract: and low-rise building is different, the structure of the high-rise building design has its unique characteristics, and high building structure design of the impact on many factors, in order to improve the safety of the high-rise building, this paper first introduced the high-rise building structure design of the main characteristics, and, on this basis, puts forward the high-rise building structural design process problems needing attention.
Keywords: high building, structure design, horizontal load, the axial compression ratio
中圖分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
一、高层建筑结构设计的主要特点
高层建筑的结构设计与其他建筑结构设计有所差异，具有其独特的特点：
第一，高层建筑结构设计中的水平荷载起到决定性的作用。无论是对于哪种建筑物来说，都要受到竖向和水平荷载的影响，同时还要具有抗震的功能。但是，对于高度低的建筑来说，竖向荷载和水平荷载对它所产生的影响很小，而在高层建筑结构中则相反，其中水平荷载所产生的影响更是决定性的。主要有两方面的原因，其一是由于高层建筑自身的重量和楼面使用荷载在建筑的竖向构件中引起的轴力和弯矩的数值，与楼房高度所成比例太低；但是由建筑的水平荷载所产生的倾覆力矩在建筑的竖向构件中引起的轴力，与楼房高度所成的比例却是较高；其二，如果一个楼房的高度固定了，那么该楼房的竖向荷载也会成为定值，但是对于建筑的水平荷载来说，会受到风和地震的影响，所以水平荷载的值也会随着建筑结构的变动而产生变化。
第二，高层建筑结构设计中要重视轴向变形。由于轴力所产生的作用很小，因此在底层建筑结构中一般都不予以考虑，然而，在高层建筑结构设计中，层数的增多会增加建筑的高度，进而使得轴力增加，而轴力的增加最终使得轴线发生变形。一般来说，在高层建筑中，竖向的荷载值都很大，进而所引起的轴向变形也会很大，最终使得连续梁支座出的弯矩值降低，而连续梁的跨中正弯矩和两端的支座处的弯矩值增加；同时，对于建筑构件的下料长度来说，也会产生影响，下料长度的计算要以轴向的变形为基础，进行相应的调整，此外，高层建筑中的竖向荷载值还会对构件的侧移产生影响，相较与构件的变形，所得出的结果会出现误差，进而产生不安全的结果。
第三，高层建筑结构设计中的侧移是控制指标。在高层建筑中，由于它的高度较高，所以建筑的结构侧移影响高层建筑结构设计的重要因素。建筑的高度越高，它在水平荷载的影响下所产生的结构侧移就会越大，所以，在进行高层建筑结构设计时，不仅要有较大的强度，同时抵抗水平荷载产生的侧移也是需要要求，同时，还要提高建筑结构的抗侧刚度，这样水平荷载作用会导致高层建筑结的构侧移被控制在一定范围内。
第四，结构延性是高层建筑结构设计中的重要指标。与低层建筑相比，高层建筑结构会显得更柔一些，所以受到地震的影响就会产生更大的变形。为了保证结构塑性变形期间，高层建筑结构能够拥有很好的变形能力，防止出现倒塌现象，就需要在进行高层建筑结构设计时适当的采取措施，确保建筑的结构延性是良好的。
二、高层建筑结构设计需要注意的问题和相应的解决对策
由于高层建筑自身特点，就决定了在进行高层建筑设计时，要注意以下几点问题：
第一，高层建筑结构设计中的建筑高度问题。对于低层建筑来说，受到的垂直荷载和水平荷载的影响较小，但是，如果建筑物的高度过高，对建筑产生影响的因素就会越多，因此，在进行结构设计时要保证科学研究的态度。建筑物的高度越高，很多影响因素也会随着高度的增加而发生质变，例如，结构材料受到的空气压力会增加，这也就意味着，建筑结构的参数值发生变化，即不在规定的范围之内，例如建筑的安全指标，结构延性，水平和竖向荷载值变化，轴向变化等。因此，为了避免有高度增加而使得影响因素发生质变的现象，在进行结构设计时，要保证建筑物的高度再安全范围之内。
第二，高层建筑结构设计中所选用的材料和结构体系问题。在高层建筑中，通常都是以钢筋混凝土作为建筑物的主体结构材料，所以在对建筑变形进行控制时就要控制在钢筋混凝土的极限值之内。但是如果发生的侧移很大，仅靠刚度小的钢架来达到降低侧移的目的，不仅会对钢筋结构产生更大的压力，而且所减小的侧移效果也不明显，因此，不得不采取增加混凝土的刚度以加强建筑结构，进而满足规定的侧移范围。
第三，高层建筑结构中的轴压比和柱的问题。高层建筑结构使用钢筋混凝土材料，主要是因为通过对柱的轴压比的控制而保证柱的截面面积较大，同时柱的纵向钢筋是构造配筋。在这种情况下，即使使用高强度的混凝土也不会明显的降低柱的截面的面积。而对柱的轴压比进行限制的目的则是保证柱能够处于偏压状态，而不会在钢筋没有达到屈服状态而压碎混凝土。总之，在高层建筑的结构设计中，如果柱的变形能力偏低，那么就会减低建筑结构的延性，一旦发生地震等自然灾害，由于地震所产生的能量被耗散的少，导致结构破坏。
第四，高层建筑结构设计中的抗震问题。高层建筑在遭受地震时，建筑物的抗震结构会自动进入塑性状态。因此，为了保证高层建筑在地震作用下结构的完整性和功能性，就要对建筑结构的塑性变形能力进行深入的分析。在一些地震烈度区，使用功能性较低的抗震措施和建筑结构，很多专家指出，我国所实行的高层建筑结构已经不满足我国所要求的建筑安全要求。所以，一些人提出在进行高层建筑结构设计时，为了提高建筑的防震功能，可以采用弹性设计，尤其是在地震高烈度地区，都要使用科学，严格的防震措施和结构来缓解高层建筑的安全问题。
小结
高层建筑的结构设计，不仅集合了结构分析，还包含了书序优化方法，对我国建筑业的发展具有重要意义，而且，结构设计还具有较强的实用性，能够满足现代建筑的要求。因此，为了保证高层建筑的安全性，提高建筑质量，我们要在对其深入分析的基础上，把握高层建筑结构设计的特点，运用科学，有效的措施和对策妥善处理结构设计中存在的问题。
参考文献:
[1]孙军：《高层建筑结构设计的问题分析》[J]，《山西建筑》，2008年第19期.
[2]容柏生：《高层建筑结构设计进展》[J]，《深圳土木与建筑》，2007年第12期.
[3]余明稹：《高层建筑结构设计中的几点问题》[J]，《山西建筑》，2006年第10期.
[4]周娜：《浅谈高层建筑结构设计应注意的问题》[J]，《民营科技》，2012年第3期.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高层建筑，结构设计，水平荷载，轴压比
Abstract: and low-rise building is different, the structure of the high-rise building design has its unique characteristics, and high building structure design of the impact on many factors, in order to improve the safety of the high-rise building, this paper first introduced the high-rise building structure design of the main characteristics, and, on this basis, puts forward the high-rise building structural design process problems needing attention.
Keywords: high building, structure design, horizontal load, the axial compression ratio
中圖分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
一、高层建筑结构设计的主要特点
高层建筑的结构设计与其他建筑结构设计有所差异，具有其独特的特点：
第一，高层建筑结构设计中的水平荷载起到决定性的作用。无论是对于哪种建筑物来说，都要受到竖向和水平荷载的影响，同时还要具有抗震的功能。但是，对于高度低的建筑来说，竖向荷载和水平荷载对它所产生的影响很小，而在高层建筑结构中则相反，其中水平荷载所产生的影响更是决定性的。主要有两方面的原因，其一是由于高层建筑自身的重量和楼面使用荷载在建筑的竖向构件中引起的轴力和弯矩的数值，与楼房高度所成比例太低；但是由建筑的水平荷载所产生的倾覆力矩在建筑的竖向构件中引起的轴力，与楼房高度所成的比例却是较高；其二，如果一个楼房的高度固定了，那么该楼房的竖向荷载也会成为定值，但是对于建筑的水平荷载来说，会受到风和地震的影响，所以水平荷载的值也会随着建筑结构的变动而产生变化。
第二，高层建筑结构设计中要重视轴向变形。由于轴力所产生的作用很小，因此在底层建筑结构中一般都不予以考虑，然而，在高层建筑结构设计中，层数的增多会增加建筑的高度，进而使得轴力增加，而轴力的增加最终使得轴线发生变形。一般来说，在高层建筑中，竖向的荷载值都很大，进而所引起的轴向变形也会很大，最终使得连续梁支座出的弯矩值降低，而连续梁的跨中正弯矩和两端的支座处的弯矩值增加；同时，对于建筑构件的下料长度来说，也会产生影响，下料长度的计算要以轴向的变形为基础，进行相应的调整，此外，高层建筑中的竖向荷载值还会对构件的侧移产生影响，相较与构件的变形，所得出的结果会出现误差，进而产生不安全的结果。
第三，高层建筑结构设计中的侧移是控制指标。在高层建筑中，由于它的高度较高，所以建筑的结构侧移影响高层建筑结构设计的重要因素。建筑的高度越高，它在水平荷载的影响下所产生的结构侧移就会越大，所以，在进行高层建筑结构设计时，不仅要有较大的强度，同时抵抗水平荷载产生的侧移也是需要要求，同时，还要提高建筑结构的抗侧刚度，这样水平荷载作用会导致高层建筑结的构侧移被控制在一定范围内。
第四，结构延性是高层建筑结构设计中的重要指标。与低层建筑相比，高层建筑结构会显得更柔一些，所以受到地震的影响就会产生更大的变形。为了保证结构塑性变形期间，高层建筑结构能够拥有很好的变形能力，防止出现倒塌现象，就需要在进行高层建筑结构设计时适当的采取措施，确保建筑的结构延性是良好的。
二、高层建筑结构设计需要注意的问题和相应的解决对策
由于高层建筑自身特点，就决定了在进行高层建筑设计时，要注意以下几点问题：
第一，高层建筑结构设计中的建筑高度问题。对于低层建筑来说，受到的垂直荷载和水平荷载的影响较小，但是，如果建筑物的高度过高，对建筑产生影响的因素就会越多，因此，在进行结构设计时要保证科学研究的态度。建筑物的高度越高，很多影响因素也会随着高度的增加而发生质变，例如，结构材料受到的空气压力会增加，这也就意味着，建筑结构的参数值发生变化，即不在规定的范围之内，例如建筑的安全指标，结构延性，水平和竖向荷载值变化，轴向变化等。因此，为了避免有高度增加而使得影响因素发生质变的现象，在进行结构设计时，要保证建筑物的高度再安全范围之内。
第二，高层建筑结构设计中所选用的材料和结构体系问题。在高层建筑中，通常都是以钢筋混凝土作为建筑物的主体结构材料，所以在对建筑变形进行控制时就要控制在钢筋混凝土的极限值之内。但是如果发生的侧移很大，仅靠刚度小的钢架来达到降低侧移的目的，不仅会对钢筋结构产生更大的压力，而且所减小的侧移效果也不明显，因此，不得不采取增加混凝土的刚度以加强建筑结构，进而满足规定的侧移范围。
第三，高层建筑结构中的轴压比和柱的问题。高层建筑结构使用钢筋混凝土材料，主要是因为通过对柱的轴压比的控制而保证柱的截面面积较大，同时柱的纵向钢筋是构造配筋。在这种情况下，即使使用高强度的混凝土也不会明显的降低柱的截面的面积。而对柱的轴压比进行限制的目的则是保证柱能够处于偏压状态，而不会在钢筋没有达到屈服状态而压碎混凝土。总之，在高层建筑的结构设计中，如果柱的变形能力偏低，那么就会减低建筑结构的延性，一旦发生地震等自然灾害，由于地震所产生的能量被耗散的少，导致结构破坏。
第四，高层建筑结构设计中的抗震问题。高层建筑在遭受地震时，建筑物的抗震结构会自动进入塑性状态。因此，为了保证高层建筑在地震作用下结构的完整性和功能性，就要对建筑结构的塑性变形能力进行深入的分析。在一些地震烈度区，使用功能性较低的抗震措施和建筑结构，很多专家指出，我国所实行的高层建筑结构已经不满足我国所要求的建筑安全要求。所以，一些人提出在进行高层建筑结构设计时，为了提高建筑的防震功能，可以采用弹性设计，尤其是在地震高烈度地区，都要使用科学，严格的防震措施和结构来缓解高层建筑的安全问题。
小结
高层建筑的结构设计，不仅集合了结构分析，还包含了书序优化方法，对我国建筑业的发展具有重要意义，而且，结构设计还具有较强的实用性，能够满足现代建筑的要求。因此，为了保证高层建筑的安全性，提高建筑质量，我们要在对其深入分析的基础上，把握高层建筑结构设计的特点，运用科学，有效的措施和对策妥善处理结构设计中存在的问题。
参考文献:
[1]孙军：《高层建筑结构设计的问题分析》[J]，《山西建筑》，2008年第19期.
[2]容柏生：《高层建筑结构设计进展》[J]，《深圳土木与建筑》，2007年第12期.
[3]余明稹：《高层建筑结构设计中的几点问题》[J]，《山西建筑》，2006年第10期.
[4]周娜：《浅谈高层建筑结构设计应注意的问题》[J]，《民营科技》，2012年第3期.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。