探讨高层建筑结构设计的问题及对策

探讨高层建筑结构设计的问题及对策

卢海涛

广东新广厦建筑设计院有限公司韶关分公司512000

摘要：目前，随着我国社会的不断进步与经济的不断发展，高层建筑物在各个城市都是极为普遍的，但是随着高层建筑结构的高度不断升高，而且搞成建筑结构的设计已经成了高层建筑设计的所有环节中最为重要的一个环节，将设计过程中存在的问题进行分析和讨论，并且给出相对应的解决措施和对策，这对今后的高层结构设计有着非常重要的意义和作用。

关键词：结构设计；问题；对策；高层；建筑

1建筑结构的设计者应该明确建筑的概念设计

一个建筑的灵魂在于其概念设计，也就是说建筑的概念设计在整个结构的设计中起着至关重要的作用。如果没有事先进行整体的概念设计，不管之后的计算程序多么精准，计算结果多么的准确，也很难成为优秀的设计项目。设计人员一定要对建筑的概念设计，要掌握设计之中比较容易忽略以下的重点问题：

1.1高层住宅结构。

对于一般的高层住宅结构而言，应该按照《建筑抗震设计规范》的具体要求，做到采用横墙承重或者纵横墙共同承受重量的结构体系，保证建筑结构的稳定；一般情况下，纵横墙会出现布置不均的现象，

1.2钢筋较多的高层住宅

对于钢筋较多的高层住宅而言，保证建筑的安全性，当然也存在相对比较复杂的结构，但是并不是说防震缝越多越好，对于防震缝的布置应该越少越好，以保证建筑的稳定；对于建筑的框架来说，应该和抗震墙的抗力相适应，采取双向布置，各自承担各自的压力；此外，还应该考虑到住宅的整体性与抗震墙的链接问题，要在保证美观的同时保证质量。

1.3.高层建筑结构的特点

多层建筑物在服役期间，所受的横向荷载主要由风力荷载组成，竖向荷载主要是自重产生，由于多层建筑物的高度有限，所以多层建筑物所受的风力荷载和竖向荷载都比较小，但是高层建筑结构，由于其本身高度较高，自重较大，竖向荷载就会随之而增加，由于与风力接触面较大，横向荷载也会增大，外力对高层建筑来说产生的直接影响是非常大的。如今高层建筑高度越来越高，所以在横向荷载作用下，高层建筑物的偏移也会越来越大，这不仅直接影响了人们居住、办公的舒适度，同样还会影响建筑物的服役年限。所以在结构设计师在高层建筑结构的设计过程中应该将建筑物的偏移距离进行严格的控制，对建筑物今后的服役使用和人们居住办公不造成影响。

2.高层建筑结构设计的原则

2.1选择合理的高层建筑结构基础设计

在结构设计当中，建筑物结构基础的设计是非常重要的，所以在高层建筑结构的基础设计过程中，应该做好施工现场的调研中国，对所盖建筑物的地质条件和周围的环境进行勘测，科学的选择好高层建筑结构的基础类型和结构。

2.2选择合理的高层建筑结构方案。

选择合理的高层建筑结构方案合理的结构设计方案必须满足经济性的要求，并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确，传力简单。在相同的结构单元当中，应该选择相同结构体系，如果高层建筑处于地震区，那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件，工程设计需求，施工条件，材料等的综合分析的基础上，并和建筑包括水，暖，电等各个专业的相协调的情况卜，选择合理的结构，从而确定结构的方案。

2.3构造措施

高层建筑的结构设计要采用相应构造措施，高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则，加强薄弱部位，对钢筋的执行段锚固长度给予重视，并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响厂。

3.高层建筑结构设计中的问题及对策

3.1超高问题

由于当今建造的建筑物高度也越来越高，但是由于考虑到地震荷载和横向的风荷载，所以对高层建筑的结构的高度应该特别注意，高层建筑物的高度的不同，对建筑物设计的一些细节，都进行了详细的规定和规范，使得结构工程师在设计的过程中，对于一些结构设计的细节可以有法可依。对建筑物超高的问题不重视，设计人员忽略了结构类型的变化，当设计院和施工单位进行交接的时候，发现超高问题，那么就必须重新组织对建筑物进行审计或者召开专家会议进行重新论证，这一定会对整个建筑造价和施工进度造成严重且不利的影响。

3.2高层建筑结构设计短肢剪力墙设置

在我国的新出台的建筑结构规范中，对短肢剪力墙是指墙肢的截面的高度和厚度比在5〜8的墙，按照实际经验以及数据，高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。结构设计师在对高层建筑结构进行设计的时候，应该注意对短肢剪力墙的设计和使用，可用可不同的时候，选择不同，在需要用的时候，应该尽量少使用。

3.3高层建筑结构的规则性

对其结构的外形和外观上有了很多的限制，对高层建筑结构的规则性做出了非常多的限制性要求，比如，高层建筑结构的嵌固端的上层的刚度和嵌固端下层的高度的比值有了具体的限制，并且对高层建筑结构的外形和外观禁止设计成严重不规则的设计外形等等的硬性规定，所以为了施工单位在施工作业过程中对设计方案不进行大的改动，结构工程师应该严格按照国家建设部出台的最新规范中的内容和条件进行设计和计算。

4基础拉梁层的计算模型问题

基础拉梁层进行框架整体计算一般都是采用TAT或者SATWE等程序，由于基础拉梁层无楼板，因此计算时楼板厚度应取零，并且定义弹性节点，分析计算式应该采用总刚分析方法。另外尤其是要注房屋平面不规则这一点。

5.基础拉梁设计问题

当多层框架房屋基础埋深较大时，可以在±0.000以下的合适的位置设置基础拉梁，以减小底层柱的计算长度以及底层位移。设计时可按照框架梁的要求，按照规范要求设置箍筋加密区。以抗震的角度来考虑，应该采用短柱基础方案。通常情况，若独立基础埋置深度较小，但是当地基不良或者柱子荷载差异较大时，可设置构造基础拉梁，其方位为沿着两主轴方向。基础拉梁的截面尺寸为：宽、高分别为1/20〜1/30，1/12〜1/18倍柱中心距。而构造基础拉梁的截面的宽、高则可以可取其下限值，也就是1/30与1/18柱中心距离，纵向受力钢筋计算时则可以取其连接的柱子最大轴力设计值的十分之一构造配筋的配筋率必须满足规范要求，同时，还要保证不得小于上下各2914，钢筋直径不得小于98mm，间距为200mm。

6.结构计算中几个重要参数选取问题

《抗震规范》中明确指出，采用计算机计算出来的所有果，都必须在经过对其合理性、有效性认真分析判断后才能适用于工程设计。一般，电算的结果主要包括结构的自振周期，楼层弹性层间位移、楼层地震剪力系数、楼层的弹塑性层间位移。楼层的侧向刚度比，振型参与质量系数，墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋，底层墙和柱底部截面的内力设计值。要想对电算结果的合理性有一个正确的判断，这就要求计算时必须选用正确的计算简图与合理的结构方案。

6.1地震力的振型组合数

多层建筑结构，若不需要进行扭转耦联计算，其地震力的振型组合数不应小于3；若振型组合数大于3，则应该取3的倍数，但与小于建筑物的层数；若房屋层数少于3层，振型组合数就取层数。不规则的高层建筑，当需要考虑扭转耦联时，其振型数不应小于9。建筑结构层数比较多或者其刚度变化较大时，其振型组合数应越大，比如有转换、小塔楼等建筑，其振型组合数不应小于12，但是也不得多于3倍层数。我们一般可以采取振型参与质量为总质量的90%时所需要的振型数作为合适的振型数。

结束语：

钢筋混凝土多层框架结构由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点，因此被广泛的应用于现代建筑中。总而言之，加大对建筑设计结构中存在问题的关注度，并致力于解决存在的问题，才能开创多赢的局面，造福于社会。

参考文献：

【1】符俊.高层建筑结构设计的问题及对策.北方建筑.2016.09

【2】黄山.多层框架房屋结构设计中需要注意的问题分析.北方建筑.2016.09

【3】赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究.基层建设.2016.04

【4】徐祥希.高层建筑结构设计的问题及对策分析.建筑学研究前沿.2016.05