淺談高層建筑結構設計

■孫海濤 ■山西省第二建筑設計院，山西 長治 146000

1 高層建筑的結構選型問題

就高層建筑來講，在設計的結構選型上面，應該有如下幾個方面需要引起關注。

1.1 對結構體系進行合理的選擇

就高層建筑的結構而言，在進行平面布置的時候，需要盡量簡單，同時還要遵守規則，實現良好的對稱。要將集中應力的凹角控制好，同時還要切忌狹長的縮頸;就樓電梯間而言，一定不能設置在凹角以及端部，防止伴隨扭轉現象。

1.2 選擇適合的房屋高度和合理的高度/寬度

在相關抗震規范當中，針對結構的高度有著十分明確的標準，將以往的限制高度進行了設定，將其作為了建筑的A 級標準，并且也增加了B 級高度，所以，需要重視起來結構的相關控制因素，如果某個級別的高度建筑超過了該級別的高度標準，就應該有著相應的處理辦法和設計規劃伴隨。

1.3 設置嵌固端伴隨的各類問題

一般而言，高層建筑都有著大于或者等于兩層的人防設施和地下室，而就嵌固端而言，一般都在地下室的頂板上設置，但有的也在人防頂板上設置。就此問題而言，就結構設計工程師而言，大都會忽視如下的問題:就多高層而言，其抗震設計的問題。就上部結構的嵌固端而言，如果將其設置在地下室的頂層，那么就地下一層的抗震等級而言，需要依據上部結構來進行相關采用。而就地下一層一下的相關結構來講，其抗震的等級就需要結合實際將三級或者四級進行采用。而就地下室而言，如果不在上部主樓的范圍當中并且也不伴隨地上的結構，那么就其抗震等級來講，可以結合實際，將三級或者四級進行采用。

1.4 設置短肢剪力墻伴隨的各類問題

就短肢剪力墻而言，描述是其墻肢界面的情況，其高度比上其厚度一般介于5-8 之間。最近幾年，這類結構開始逐漸興起，不僅對布置住宅建筑有著很大的益處，還能夠使得結構的自重得以減輕。然而，就高層的住宅而言，其不能具有太短的剪力墻肢，因為如果具有這樣的墻肢，就會具有相對較差的抗震性，因而其在地震區應用的相對較少，為了保障安全度，一般而言，高層的建筑結構不會采用具有較多短肢剪力墻的結構。

2 地基以及設計基礎應該注意的問題

就地基以及基礎的設計而言，結構工程師對其應該引起應有的關注，因為這個過程和后期的設計密不可分，可以說是基礎力量，也決定著工程的造價。所以，在這個過程中，如果伴隨問題很可能需要承擔不可估計的損失。

就高層建筑而言，進行選用基礎的時候，需要選擇具有較好整體性，能夠及時滿足建筑物變形標準，能夠對不均勻沉降進行調節的基礎模式。同時，為了將地基的附加應力和沉降量進行控制，應該設置相應的地下室，這樣能夠對天然地基承載力進行滿足，也能夠使得上部結構的穩定性得以保障。另外，在設計地基基礎的時候，還要保障好地方性的規范。

3 進行結構分析以及結構計算時應該注意的問題

3.1 選擇適合的軟件

在進行結構整體計算的時候，有多個軟件可供選擇，諸如SAP 等，但一般而言，不同的軟件在計算的時候也有著一定的差異，應該結合結構實際選擇適合的計算軟件。

3.2 認真考慮自振周期存在的影響

就建筑隔墻而言，其存在或多或少會影響到自振周期，這點不僅在老規范中就有所提及，在新規范中還對相關折減系數進行了明確化。

3.3 關注振型的數目

在新規范當中，還涉及到了振型參與系數的內涵，并且就其上限和下限作出了明確的規定。

3.4 應該結合結構實際計算地震周期之間存在的干擾

就這點，在計算以及分析高層建筑的時候，是將其作為一個整體還是分類進行計算呢?就需要工程師結合其實際選擇合理的計算方式。

4 進行高層建筑設計應該注意的幾點

4.1 重視節儉

當前，就中國規范而言，雖然其構造要求和國外相比還相對較低，但卻也有一些已經高于國外，一些國外企業也購買了中國設計的建筑，因而說明我國的規范已經逐漸被國際市場接納。但就安全度而言，還是存在很多問題，有的還存在很多浪費。因而，在今后的設計中，應該貫穿節約理念，將安全度和可靠度重視起來，如此才能獲取更為長遠的收益。

4.2 重視受力性能

在最初設計建筑物的時候，設計者一般對其空間組成較為關注，但卻沒有關注其具體的結構情況。而就建筑物而言，其底面對建筑物空間模式的穩定性十分重要，因為基本建筑物都是由多個構件構成，因而，就其結構而言，需要通過其將自身重量向著地面進行傳遞。而設計建筑的時候，一個標準就是了解體系中伴隨的向下作用力和地基需要承載的向上承載力之間的關系，因而，設計建筑的時候，需要就承重柱的數量、承重墻的數量以及其分布作出合理的規劃和布局。

4.3 充分的應用概念設計

就概念設計而言，指的是不用進行計算數值，而采用結構力學關系等取得的整體設計規則。基于整體的視角來對建筑結構進行整體的布置以及其抗震細節做好宏觀的調控。通過這種設計，能夠對建筑結構做好整體的構思和規劃，和手算相比，有著很大的優勢。通過這種模式得到的方案一般具有較為清晰的概念，較為正確的定性，也使得后期階段伴隨的一些繁雜的運算被控制，因而，其經濟可靠性較為明確。也是評價計算機內力分析數據可靠性的重要手段。最近年，伴隨著我國迅猛發展的高層建筑，不論是其建設的速度，還是其建設的數量，在全球建筑史上都較為少見。但是，設計質量卻是不敢恭維，很多設計都是為了追趕時髦，所以，在實際設計的時候，應該將長遠因素充分的進行考慮。

4.4 做好抗震分析以及相關設計

為了提高高層建筑的抗震功能，需要對其結構的彈塑性變形功能進行研究，而當前相關規范也指出，需要將結構彈性分析作為設計高層建筑抗震的重要組成。如此，才能使得其依據相關抗震規則保證好自身的抗震性能。

5 結語

總之，伴隨著不斷改進的新高規以及新抗震規則，在設計高層建筑結構的時候，需要動態的不斷完善和健全，而就工程設計工作者來講，應該將規范軟件的編制原理充分理解，結合工程實際，將自身的設計水平提高到新的層次。

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