現代高層住宅建筑結構設計探析

王冠男

摘要：隨著我國建筑行業的迅猛發展，近年來，我國城市建筑物如雨后春筍般地建設起來，其中絕大多數是功能合理、結構安全的典范。但不容忽視的是，仍有極少部分建筑的結構設計環節并不十分合理，因此，如何切實提高建筑結構設計的水平與質量，成為建筑企業需要重要關注的課題之一。

關鍵詞：建筑結構設計原則基本方法問題探討

隨著城市化進程的加快，以及國民經濟的高速發展，我國城鎮人口不斷增加，規模也不斷增大，使得城市住房建設用地較為緊張，所以建設高層住宅建筑成為城市發展的必然趨勢。這也給高層建筑的設計也帶來了更多的挑戰和嶄新的課題。如何設計出舒適、安全、經濟、美觀，同時又要符合使用者精神生活要求的建筑，成為建筑設計者必須直面問題。

1、高層建筑結構設計的原則

1.1 遵循建筑結構設計的基本原則

進行建筑結構設計的原則是適用、安全、經濟、美觀和便于施工。一個優秀的建筑結構設計常常是以上幾方面的完美結合。最佳的建筑結構設計是在努力追求這幾方面的最佳結合的過程中產生的，適用、安全、經濟、美觀、便于施工同樣也是高層建筑結構設計人員的終極目標，是結構設計的最佳體現。建筑設計不能超出結構設計的能力范圍，不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。由此可見，結構設計較建筑設計而言更為重要。

1.2 選擇建筑結構形式要合理

建筑物地面以上的結構形式對工程造價有很大影響。目前我國民用建筑結構形式主要有磚混結構、框架結構、框剪結構、剪力墻結構、裝配式大板、大模板結構、排架結構等。不同的建筑結構形式各有優劣，應比較各種結構的布置方案、受力體系及經濟性能，結合實際，因地制宜，綜合考慮以上因素，盡量采用適合本地區的經濟合理的結構形式，建設出低造價、高質量、高標準的住宅建筑。

混合結構的造價僅為鋼筋混凝土框架結構造價的60％－70％，其鋼筋混凝土用量少，適用于7層以下的建筑物。但混合結構是由墻體承重，對墻體布置有一定要求，不如框架結構靈活，其使用功能受到限制。7層以上12層以下的建筑宜采用框架結構，在其合適的位置上設置幾道抗震剪力墻，可減小柱、梁的截面尺寸和配筋，從而達到節省材料的目的，且可以明顯提高建筑物的抗震能力。框一剪結構一般適用于12層以上20層以下的建筑物，為增強建筑物的整體剛度，可其適當的位置上設置剛性筒體，也可以起到節省材料的效果。

2、高層建筑結構設計的基本方法

2.1 地基的基礎設計

向來建筑結構工程師都比較的重視地基與基礎的設計,因為在該階段的設計的好壞就會直接的影響到后續的設計工作,而且作為工程造價的決定性因素,地基與基礎的設計也起著決定性的作用,因此在這一個階段,應該確保設計的萬無一失。設計時應該嚴格按照國家的《地基基礎設計規范》當中的要求和地方建設標準來進行,因此設計人員設計前必須對當地的地質條件和地方法規進行深入的學習。條基交叉處的基礎面積不能循環利用,注意隨時調整基礎的寬度。

2.2 結構的計算和分析

在結構的計算和分析階段既要準確又要強調高效,因此結構工程師在這一階段應該對一些比較常見的問題有一些清晰的認識。第一,計算軟件的選擇。如果選擇的軟件不合適,不僅會浪費大量的時間和精力,還有可能對建筑結構產生一定的安全隱患。第二,要考慮到風載荷與建筑自振周期的影響。在設計過程中應根據具體情況，合理確定風壓高度變化的系數與風振的動力系數。第三,非結構構件的計算和設計。第四，振型的數目是否充足。建筑結構設計中對計算結果中該振型參數進行正確的判斷，才能決定要不要調整振型的數量。這也是設計人員必須要引起重視的問題。

2.3 樓梯的設計

在樓梯的設計當中,要注意控制撓度,保證梯梁的位置和上下樓層的高度位置統一。

2.4 剪力墻的設計

剪力墻的布置必須做到均勻并且合理,使得整個建筑的質心和剛心在同一個位置。對于大多數的小高層的建筑來說,剪力墻的面比較的廣,量比較的大,因此應該合理的控制住剪力墻的鋼筋配置,這點對于工程的安全性和經濟意義是非常重大的。同時,按照規范,剪力墻應該按照《高層建筑混凝土結構技術規程》設置邊緣型的構件。在這邊本人認為在邊緣構件的配筋當中,應該區分剪力墻的受力特性及其區別,在設計當中對于一個方向長肢另一個方向短肢的按照長肢進行配筋的做法是不可取的,在這里計算中另一個方向短肢不進入剛度,則此時可以不再考慮短肢方向的影響,再者計算短肢的進入剛度,那么在設計時就應該考慮方向短肢帶來的不利影響。

3、在進行高層建筑結構設計時不應忽視的幾個問題

3.1 關于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題

(1)陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角；(2)如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。

3.2 關于梁、板的計算跨度

梁板結構，簡單點講，可認為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統一認為是一變截面板。在扁梁結構中，梁高比板厚大不了多少時，應將計算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋取二者大值配筋。

3.3 關于回彈再壓縮

基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

3.4 主梁有次梁處加附加筋

結構設計中，對位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。或者當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大的情況下主梁不加附加筋是可行的。

4、結語

經濟和科技的不斷發展，使得高層建筑在城市應用更加廣泛，其優越性也逐漸體現出來。在對高層建筑進行結構設計時，應注意當前設計中經常出現的問題，并在設計中從基礎、平面設計、結構整體穩定性等多方面加以考慮，采取切實可行的方法，才能設計出更加合理，也更加人性化的現化高層住宅建筑。

參考文獻

[1]任亮,馬俊博.《建筑結構設計簡析》[J].現代裝飾(理論),2011(4).

[2]鄭日男.《高層建筑結構設計要點探討》[J].中華民居,2011(6).