建设设计论文发表高层建筑结构设计注意的问题

　　摘要：随着我国经济的快速发展，建筑业为满足飞速发展的需求，建筑体的高度也明显彰显出上升的趋势。建筑体的功能和类型也越来越多元化，许多新兴高层建筑体结构设计的特点比较鲜明，结构体系也是各有千秋，同样结构设计人员面临的问题也越来越多，本文发表在《建筑科学》上，文章主要对高层建筑的结构体系应注意的一些问题进行了探讨，是建筑设计论文发表范文，供同行参考。

　　关键词：建筑业;功能和类型;结构设计;问题

　　前言：

　　高层建筑的建造与发展已经有百年的历史，在城市的发展与人们的生活中担当者重要的角色。高层建筑的体积较大，视觉上的冲击力比较强，是建筑学、艺术学与文化的综合体，是体现社会经济繁荣与进步的体现。随着社会需求的不断提高，高层建筑体所承载的功能也在继承中变革，给高层建筑结构设计师提出了更高的要求。在改革开放之后，特别是在20世纪90年代以来，我过房地产业发展迅猛，土地资源变得弥足珍贵，高层建筑如雨后春笋，数量急增并逐步成为我国的支柱性产业。目前我国的建筑结构设计人员往往只忙于具体型的工作，在结构设计的科学性与实用性和应注意的问题上还没有引起足够的重视，结果出现了不必要的浪费或者与社会需求的吻合度不够的作品。本文主要对高层结构设计的特点、原则和应注意的问题进行了探讨。

　　一、 高层建筑结构设计的特点

　　(一)轴向变形的重要性

　　1、 高层建筑体竖向的荷载大，容易在柱中引起比较大的轴向变形，直接影响到连续梁弯矩，致使连续梁中间支座处位置的负弯矩降低，支座负弯矩和跨中正弯矩的值加大。

　　2、此外还会对预测构件的下料长度存在一定的影响，必须根据轴向变形的计算值来调整下料的长度。

　　3、对构件剪力与侧移产生一定的影响，与考虑构件竖向变形来进行比较，会看出偏于不安全的结果。

　　(二)结构延性是重要设计指标

　　高层建筑的结构比较柔和，遇到地震变形比较大。为提高高层建筑在进入塑性变形阶段的变形能力，防治高层建筑的倒塌，必须在构造上采取措施保证结构拥有比较大的延性。

　　(三)水平荷载是决定性的因素

　　1、高层楼房建筑体自重同楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩数值与建筑高度的一次方成正比，但是水平荷载对结构产生的倾覆力矩和在竖构件中所产生的轴力是与高层建筑体的高度的两次方成正比的。

　　2、对具有一定高度的高层建筑体而言，竖向荷载大体上是定值，但是水平荷载的风荷载与地震作用的数值因结构动力的不同特征有不同幅度的变化。

　　二、高层建筑设计所应当遵循的原则

　　(一)选用适当的计算简图

　　结构的计算式是以计算简图为基础来进行的，如果选用的不当容易导致结构安全事故，必须谨慎;所以选择适当的结构简图对于保证结构安全有重要的意义。实际结构中的节点不是纯粹的刚接点和铰结点，但是与结构见图的误差必须控制在设计允许范围内。

　　(二)选择合适的基础方案

　　基础的设计必须要依据多种因素(工程的地质状况、上部的结构类型、荷载的分布情况、相邻建筑物造成的影响以及施工条件等)来进行比较科学的综合分析后选择出即经济有又合理的基础方案。设计时最好把地基所拥有的潜力发挥到极致，最好进行地基变形的验算。基础设计必须重视地质勘察报告的详尽性，如果建筑存在缺少地质报告的情况，应当进行现场查看，必要时参考邻近的高层建筑体材料。

　　(三)选择合理的结构方案

　　合理的设计来源于选择合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构体系与结构形式。结构体系的受力应当明确，传力要体现简捷。同一结构单元的结构体系最好统一，尽量不要出现混用不同的结构体系。总之，就是要对工程的施工条件、设计要求、地理环境、材料供应等情况进行比较综合的分析，另外还要在与建筑、水、电、暖等专业进行充分协商的基础上来进行结构选型，多相比较，择优选用之后确定出科学的结构方案。

　　(四)对计算结果进行正确性的分析

　　现今的结构设计普遍依赖计算机技术，但是目前的计算机软件种类比较繁杂，使用不同的软件可能有一样的计算结果;所以设计师应对程序的适用条件和范围有比较熟悉的了解。在设计师利用计算机进行辅助性设计时，由于现实结构的具体情况与程序可能存在不符合，或者软件本身就存在缺陷，或者人为原因等导致计算结果出现错误，所以结构工程师在拿到资料时要科学分析，谨慎校对做出合理的判断。

　　(五)采取相应的构造措施

　　进行结构设计必须牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉”的原则，对构件的延性性能和对钢筋的执行段锚固长度要引起注意，另外还要对温度应力的影响力予以考虑。

　　三、高层建筑结构的应当注意的相关问题

　　(一)基础埋深问题

　　基础必须要有一定的埋深，基础埋置的深度一般指从室外的地坪到基础底面的距离。比较独立的高层建筑基础埋深比较容易确定，但是目前的高层建筑大多都与地下式的车库相连接，如果地下车库基础是采用筏板基础或设有防水底板的独立基础时，高层建筑的基础埋深要从室外的地坪开始算起，这时的高层建筑体的地下车库顶板和地下室的顶板应按嵌固层要求来进行严格的设计，高层建筑体的地下式车库必须要有足够的侧向高度来作为建筑体的侧限。如果上述条件难以满足时，高层建筑体的基础埋深则要从地下车库的地面来开始计算，一般而言高层建筑体通常都通过设地下室来对埋深条件进行满足，这样的优势主要有以下几点。

　　1、把地基的承载力提高

　　如果高层建筑所采用的是天然地基，那么地基的承载力则可以进行修正，随着基础地基的增加，修正后的地基承载力也在不断的增大，也就达到了高层建筑对地基承载力的要求。

　　2、对高层建筑上部结构的整体稳定比较有利

　　钢筋硷墙是高层建筑地下室外墙的通用形式，地下室顶板的厚度最好在160mm以上，地下室就具有了很大的层间刚度，另外地下室的外墙周围的边土也提供了很大的侧向刚度与约束，所以这样有助于高层建筑体上部结构的整体稳定与协调结构整体出现变形，也有利于对地基不均匀与沉降进行调整。

　　(二)地下室顶板作为结构底部嵌固层的条件

　　如果高层建筑体的地下室顶板作为结构底部嵌固层必须要在约束结构底部的平动和转动上发挥作用，所以下列条件必须满足。

　　1、高层建筑体的地下室顶板和室外的高差要控制在1/3层高内，不能过大。

　　2、高层建筑体的地下室楼层的剪切刚度应至少是是相邻上部结构楼层剪切刚度2倍以上。

　　(三)房屋宽高比

　　高层房屋建筑体的高度一般是指由室外地面到主楼主要屋面之间的距离。高层房屋建筑体的计算宽度是房屋宽度按照所考虑方向的最小的投影宽度。如果高层建筑是带裙房的建筑体，裙房的面积总和与其上塔楼的面积比在2.5之上或者是裙房的抗侧刚度与其上塔楼抗侧刚度比在大于2时，那么就把裙房以上部分的高层房屋建筑体房屋的高度和宽度，来计算他们的高宽之比。

　　(四)建筑结构不规则性界定

　　高层建筑体的建筑结构不规则界定应按照高规的4.3与4.4节，但除此之外系列问题也应当引起注意。

　　1、计算结构构件的最大位移比时应按刚性楼板假定。

　　2、如果高层建筑体的结构位移比和周期比超出了规范中的规定就说明建筑体结构的抗扭刚度相对于抗侧刚度还有些小，结构的扭转效应则比较大。在结构的抗侧强度比较大，建筑体结构的层间位移也在满足了情况要求的条件下，可以把结构的抗侧强度减小一些，对楼层的中部结构做减法，可以剪短、取消、减薄剪力墙，也可把连墙高度减少等。

　　当高层建筑结构的抗侧刚度比较小，而侧移却比较大时，可以对建筑楼层的周边结构做加法这样可以把周边附件的刚度增大。如果高层建筑体是裙带建筑房，它的高度有限，那么它的绝对侧移值就比较小，所以就可以不用按高层建筑的侧移条件来进行限制，那么就是说位移比就可以适当的放宽。

　　3、有些高层建筑群体因为功能的需要，下部几层都拥有较大的空间，在上部结构基本为客房和办公所用时，隔墙的运用也比较多，那么上下层的刚度就有比较大的差距，在刚度变化比较大的下一层通常被定位为薄弱层来对内力放大进行调整。

　　(五)框架结构梁柱偏心距较大应采取的措施

　　高层建筑体框架结构的梁柱偏心比一旦较大，不但必将导致节点核心区的受剪面积减少，而且梁端弯矩作用在节点上时会有扭矩的出现。所以当偏心距大于柱截面在该方向的1/4时应当采取措施。通常采用的办法是设置梁水平腋或者把梁宽加大。在对梁水平腋进行设置时，梁柱节点处有较强的刚域形成，梁塑性铰将外移。

　　(六)较长剪力墙的开洞问题

　　高规7.1.5条规定：“较长的剪力墙宜开设洞口······墙肢截面高度不宜大于8m.”此条规定主要基于以下考虑：一方面是把剪切墙的延性提高，防止脆性的破坏。如果墙段的高与宽比值大于2那么一般为弯曲性破坏，小于2则一般为剪切性的破坏;另一方面是为避免因单片的剪切墙承担的水平剪切力过大而被损害，最终造成整个结构抗侧力构件依次破坏。在有的高层建筑设计中，设计人员经常把较长的剪切墙开结出构洞，因为洞口比较小弱连梁难以形成，最终造成剪切脆性破坏。所以在开结构洞时必须要把洞开大，才能形成弱连梁，连梁跨高比值最好在6之上，这样较长剪力墙在开洞后就会形成两个较独立的墙肢。

　　四、结语：

　　随着高层建筑工程技术的不断发展，高层建筑的结构设计既面临着创新也面临着挑战，希望本文能够给读者深入认识高层建筑结构特点提供一些参考和借鉴，为促进结构设计人员设计水平的提高略尽绵薄之力。

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