高層建筑結構設計的要點總結

張瑞敏(山西省太原市 浙江西城工程設計有限公司山西分公司 030024)

高層建筑結構設計的要點總結

張瑞敏
(山西省太原市 浙江西城工程設計有限公司山西分公司 030024)

隨著科技的發展，高層建筑結構設計的要求也越來越高。加強高層建筑結構設計要點的研究，有助于提高高層建筑結構設計水平。因此，對高層建筑結構設計的要點進行了探討，希望對相關從業人員具有借鑒意義。

高層建筑；結構設計；要點

前言

高層建筑已成為我國建筑業的主要設計結構，在城市化的過程中，未來將有著更加良好的發展態勢。

1 高層建筑結構設計工作的特點

1.1 重概念輕精度

高層建筑結構設計的首要任務是抗震設計,無論是低烈度設防還是高烈度設防,都要保證結構要足夠的延性和多道防線。可以說抗震設計貫穿結構設計的全過程。而抗震設計重要的是概念設計,要求結構設計人員有清晰的概念: 控制結構承載力和剛度的分布，選擇抗震性能好的結構體系,人為設置多道抗震防線,從構件層面滿足”強柱弱梁,強剪弱彎,強節點弱構件,強墻弱連梁”,保證結構在地震作用下要足夠的耗能能力。

重概念輕精度就是要從一開始就把握結構的本質問題,顧及關鍵部位的細節,力求消除結構中的薄弱環節,從根本上保證結構的抗震性能。在此基礎上進行的抗震計算和計算結果才是最為可信的,也一定是比較經濟合理的。

1.2 高層結構計算是一門藝術

基于結構設計主要解決抗震的任務,設計中各種指標的控制就顯得非常有藝術性。在抗震概念設計的指導下，結合建筑功能布局和工程實際情況,同時要使平面扭轉位移比,豎向側剛比,結構振動特性,質量和剛度分布,位移比,穩定性指標以及軸壓比等參數達到規范要求,我們需要從結構布置入手,不斷試算,增刪構件,改變約束條件等等,使結構變的”既柔韌,又剛強”,這不得不說是一種藝術,也是結構設計的樂趣所在。

1.3 施工圖是設計語言

施工圖是設計師的語言，通過規范的施工圖,我們把結構設計的理念和措施表達了出來。我們用他來和業主,施工方,以及項目的其他參與者進行交流。好的施工圖能夠使我們的交流變的順暢，讓施工變的更加便捷。優秀的施工圖可以反映一個團隊的設計水平和服務能力。所以從設計說明到平面圖再到詳圖，設計人員都要認真梳理，清晰表達，使整個設計一氣呵成，控制設計中的錯，漏，碰，缺，避免給項目后期施工造成額外的成本。

2 結構選型分析

2.1 結構規則性

新舊規范在建筑物結構規則方面的內容出現了很大變動，在這方面新規范增加了很多的限制條件。而且，新規范也明確表明了強制性的規定"建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。因此，結構設計人員應結合建筑實際情況，從結構規則性入手設計，調整結構模型和指標，掌握結構設計的主動權。

2.2 結構超高

在高規與抗震規范中，結構總高度有嚴格的限制，特別是在新規范中，對于超高問題除了將原來的限制高度設定為 A 級高度外，還增設了 B 級高度的建筑。因此，必須對該項控制因素嚴格注意。如果高度超限，設計方法和構造措施會有很大區別。施工圖審查，工程造價以及對工程進度都會有很大影響。

2.3 嵌固端設置

高層建筑的嵌固端，一般設置在地下室的頂部，因為高層建筑通常有人防地下室，因此嵌固端也可以設置在人防地下室的頂板上。然而，當地下室的首層埋深僅有該層層高的1/3時，頂板不應該作為上部結構的嵌固端。實際工程設計中，通過嚴格控制嵌固部位上下層側剛比,規定地下室頂板厚度和梁柱節點配筋，使設定的位置成為結構的真正的嵌固部位。

2.4 短肢剪力墻

墻肢截面高厚度為 5-8 的剪力墻在新規范中規定為短肢剪力墻。短肢剪力墻在高層建筑中的應用，規范在軸壓比和配筋上提出了更高的要求，而一般給計算和配筋量都會帶來不少麻煩。因此，結構設計師應該盡量避免采用短肢剪力墻。

3 建筑結構設計質量優化措施

3.1 平面布置

建筑平面盡量規則不超限；剪力墻結構的高寬比不宜超過6；盡量不設轉換層，尤其是高位轉換；高度盡量取上限（如剪力墻結構做80m或100m，7度區）；層高宜取2.9m。

3.2 梁鋼筋問題

上部鋼筋采用搭接、架立等做法規范有條文，且設計人員也常用。需要注意的是：框架梁的貫通鋼筋采用搭接并不一定經濟。由于貫通鋼筋要求按受拉搭接，搭接區箍筋要加密。一二級首先要滿足1/4的要求，一般鋼筋直徑大于18，梁凈跨大于4米采用搭接才經濟；三四級及非抗震框架梁的鋼筋直徑不小于16，梁凈跨大于4米搭接才經濟。另外在連續梁長短跨相差1倍時，短跨其實已不存在搭接的問題了。建議負筋用兩種規格，小直徑的鋼筋通長。次梁上部跨中均用架立筋。

3.3 墻鋼筋問題

暗柱縱筋間距問題。對構造邊緣構件規范僅提到箍筋的無支長度不應大于300mm的要求，導致暗柱縱筋間距大量采用300mm，反而比墻體分布筋間距還大。

盡量不要在墻端做較大的端柱。

標準層剪力墻分布筋問題。水平、豎向分布筋均用￠8@200，雖然符合規范要求，但由于珠三角地區一般￠8的只有HPB235級鋼，現場施工非常困難。建議豎向最少要用φ10+￠8間隔排放。

剪力墻截面高度與厚度之比為5～8，但兩側有跨高比不大于2.5的連梁或翼墻，可以不按短肢墻。

3.4 計算問題

連梁是按開洞還是按節點輸。這實際是程序的兩種處理方式。由于方法不同，得出的剛度也相差較大。按理說如果所有尺寸等前提條件一樣，結論應該也是一樣的。但由于目前程序的模型假定是建立在很多簡化的基礎上，開洞處理比節點處理得出的整體剛度普遍大得多，而剪力墻的多少又直接影響造價。對于以追求低成本而贏利的不少開發商就要求只要能符合條件的就按開洞處理。曾經與PKPM開發部溝通過，他們認為當跨高比不大于3時用開洞處理才比較合適，其它的建議用節點處理。

剪力墻的長度在規范有不宜大于8m的規定，條文解釋得很清楚，剪力墻宜設計成高寬比大于2的細高剪力墻，這樣容易設計成彎曲破壞的延性剪力墻。對于高度較大的剪力墻（如大量的接近100m的住宅等），超過8m的剪力墻未必不可以，關鍵是要避免應力過于集中到某片剪力墻（如只有個別墻肢大于8米而大多數為，僅較小墻肢，一旦遭受強烈地震，大墻肢首先破壞分擔較小剪力的小墻肢就會被各個擊破）。

4 未來趨勢：住宅產業化

隨著人類改造自然進程的深入，環保的要求和緊迫性越來越高。同時我國人口結構在發生變化，人口紅利逐漸消失。住宅產業化成為未來建筑發展的一大趨勢，預計建設成本將降低10%-15%。目前，建設流程的征求意見稿已經印發。現狀是現在的技術支持和業務推動還不成熟，業主也不愿主動去做。作為設計人員，我們要未雨綢繆，注意收集信息，如規范《預制裝配整體式鋼筋混凝土技術規范》，關注結構構件的預制率，裝配率，從頭學習，使我們未來能夠更好的提供服務。

5 結束語

經濟和社會發展所帶來的是提高生活質量，和人們追求高層次的生活的向往。我們國家人口眾多，就要求我們國家的建筑物，不僅要確保最基本的安全和功能，還要滿足人們對新環境的要求，充分利用土地，節約建設成本，使新的建筑順應新時代的發展。

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[2]王衛忠. 材料用量和優化措施. 華森設計內部培訓

[3]王永，胡凌燕 .淺析高層建筑結構設計 [J]. 中華民居（下旬刊），2013

[4]李博，郝戰軍.高層建筑結構選型的要點[J].門窗， 2013，（4）

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