关于高层建筑结构设计问题探讨

　　随着我国国民经济的快速发展，高层建筑建设不断涌起。但从设计质量方面来看，也存在着一定的问题。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案等具体实际情况，应作出合理的结构方案选择。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析，用已有的知识来处理实际建筑设计中遇到了各种问题。

　　一、对高层建筑结构受力情况分析

　　1.方案设计特点 高层建筑物的底面对其空间形式的竖向稳定以及水平方向的稳定起着决定性作用，建筑物是由大而重的构件组成的，所以，结构必须能把它本身的重量传至地面，建筑物的荷载总是向下作用于地面。建筑设计的一个基本要求就是要弄清所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，因此，在设计方案的时候，必须对主要承重柱和承重墙的数量以及分布情况作出科学的设计。

　　2.分析控制因素 对于那些高层建筑物，其竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是一样的，但随着建筑物高度的增加，竖向结构体系成为设计的控制的原因，大致有两个原因：一是较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒支撑;其次是侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要很大。

　　3.分析受力差异 和竖向荷载进行比较，侧向的荷载对建筑物不是线性增加的，而是随着建筑高度的增高而增加的。例如：在条件相同情况下，由于风荷载的作用，建筑物基底的倾覆力与建筑物高度的平方成正比关系，而顶部的侧向位移与高度的四次方成正比关系，此时地震的作用效应就更加的明显。在那些高层建筑物中，就不仅仅是抗剪问题，更重要的是整体抗弯和抵抗变形，由此可见，高层建筑的结构受力性能和低层建筑存在着一定的差异。

　　二、对高层结构工程设计的结构选型原则

　　1.结构的规则性 新规范对建筑物结构的规则性增添了很多的限制条件，例如：规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，另外新规范采用强制性明确规定了建筑不应采用严重不规则的设计方案。所以，我们在遵循新规范规定限制条件中必须严格执行，避免后期施工图设计中出现被动局面。

　　2.结构的超高 在抗震规范中对结构的高度有严格的规定，特别是新规范中对超高问题的规定，除了原来的限制高度设定为A级高度外，还增加了B级高度。所以，密切关注对结构的该项控制因素，一旦结构为B级高度建筑超过了B级高度，那么，设计方法和处理措施将有所改变。 在工程设计中，由于结构类型的变更而忽略这些问题，因而导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

　　3.嵌固端的设置 由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防设施，嵌固端有可能设置在地下室，就有可能设置在人防顶板等位置，所以结构设计往往就会忽视由嵌固端的设置带来的一系列问题，例如：对嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，如果忽略其中任何一个方面，都有可能导致后期设计中存在隐患。

　　4.短肢剪力墙设置 新规范中对墙肢截面高厚比为5-8的墙定义为短肢剪力墙。我们根据资料和实践经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用也增加了相当多的规定，所以，在高层建筑设计中，我们就应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以此来避免可能给后期设计工作带来不必要的麻烦。

　　三、准确地对工程进行内力分析和设计处理

　　1.选择计算软件 目前常用的软件是：SATWE、TBSA或ETABS、SAP等，但由于各软件在模型上存在一定的差异，导致了各软件的计算结果有或大或小的区别。因此，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，选择不合适的计算软件，不但浪费大量的时间和精力，而且有可能存在着不安全隐患。

　　2.查看振型数目 现在的新规范中增加一个振型参与系数的概念，同时明确的提出了该参数的限值。在原来的规范设计中，没有提出振型参与系数的概念，即使有这样的概念，参数的限值也未必一定就符合新规范的规定，所以，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行正确判断，并决定是否要调整振型的数目。

　　3.多塔类型计算 由于多塔之间各地震周期互相干扰，加上大底盘、多塔楼的高层建筑物的涌现，在计算分析该类型高层建筑时，把结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是人为的分开计算，这是我们必须注意的问题。如果多塔间刚度相差甚远，很可能会出现即使振型参与系数符合要求，但还是对某一座塔楼的地震力计算误差仍存在，从而出现不安全隐患的地方。

　　4.非结构构件设计 在高层建筑物中，往往存在着由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分建筑，特别是高层建筑屋顶处的装饰构件，在进行设计时，考虑到高层建筑的地震作用和风荷载负担较大。所以，必须严格执行新规范中增加的非结构构件的计算处理措施进行科学设计。

　　参考文献：

　　1、肖峻.高层建筑结构分析与设计[J].中化建设，2008，(12).

　　2、范小平.高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J].福建建材，2008,(06) .

　　3、李庆钢.混凝土与钢的组合促进高层建筑结构的发展[J].东南大学学报(自然科学版),2002,(05).

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