淺談我國高層建筑結構設計

中煤邯鄲設計工程有限責任公司 河北 邯鄲 056031
摘要：隨著我國經濟的快速發(fā)展, 我國高層建筑也隨之迅猛發(fā)展起來, 業(yè)主及建筑師的創(chuàng)新藝術使得鋼筋混凝土高層建筑發(fā)展被廣泛應用。高層建筑結構設計對工程設計人員提出了更高的要求, 以下就結構設計中我們應當注意的幾個方面的問題進行分析探討。 
關鍵詞：高層建筑; 建筑結構; 結構設計; 
Abstract: With China's rapid economic development, China's high-rise buildings also will be rapid development, the innovative art of the owners and architects make the development of high-rise buildings in reinforced concrete is widely used. High-rise building structural design engineering staff has put forward higher requirements for the following several aspects of structural design, we should pay attention to analyzing and discussing.
Keywords: high-rise buildings; building structure; structural design;
中圖分類號：TU355 文獻標識碼： A     文章編號：2095-2104（2012）02-0020-02

一、高層建筑結構受力方面
在高層建筑廣泛應用的同時, 與高層建筑結構的有關問題也擺在我們眼前, 建筑物底面對建筑物空間形式的水平方向的穩(wěn)定和豎向穩(wěn)定都是非常重要的, 由于建筑物是由一些大而重的構件所構成的, 因此結構必須能將它本身的重量傳至地面, 結構的荷載總是向下作用于地面的, 而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系, 所以, 在建筑設計的方案階段, 就必須對主要的承重墻和承重柱的數量 和分布作出總體設想。 

二、結構選型階段
對于高層結構而言, 在工程設計的結構選型階段, 結構工程師應當注意的以下幾點:
1、結構的規(guī)則性問題。新舊規(guī)范在這方面的內容體現了較大的變動, 新規(guī)范在這方面增添了很多的限制條件, 比如:嵌固端上下層剛度比信息、平面規(guī)則性信息等等, 而且, 新規(guī)范采用強制性條文明確規(guī)定建筑不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案。所以, 結構工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴格注意, 以避免后期施工圖設計階段工作的被動。 
2、結構的超高問題。在抗震規(guī)范與高規(guī)中, 對結構的總高度都有嚴格的限制, 尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題, 除了將原來的限制高度設定為 A 級高度的建筑外, 增加了B 級高度的建筑, 因此, 必須對結構的該項控制因素嚴格注意一旦結構為 B 級高度建筑甚至超過了B 級高度, 其設計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設計中, 出現過由于結構類型的變更而忽略該問題, 導致施工圖審查時未予通過. 必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況, 對工程工期、造價等整體規(guī)劃的影響相當大。
3、短肢剪力墻的設置問題。在新規(guī)范中, 對墻肢截面高厚比為 5- 8 的墻定義為短肢剪力墻, 根據實驗資料和實際經驗, 對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制, 所以, 在高層建筑設計中, 結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻, 以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。 
4、嵌固端的設置問題。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防, 嵌固端有可能設置在地下室頂板, 也有可能設置在人防頂板等位置, 因此, 在這個問題上, 結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的問題, 如: 嵌固端樓板的設計、在結構整體計算時嵌固端的設置、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題, 而忽略其中任何一個方面都有 可能導致后期設計工作的大量修改及埋下安全隱患。 

三、地基與基礎設計方面
地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的內容, 不僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行, 同時, 也是因為地基基礎是整個工程造價的決定性因素, 因此, 在這一階段, 所出現的問題也有可能嚴重甚至造成無法估量的損失。 在地基基礎設計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。 由于我國占地面積較廣, 地質條件相當復雜, 作為國家標準 , 僅僅一本地基基礎設計規(guī)范無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規(guī)定, 因此, 作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的地基基礎設計規(guī)范能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規(guī)定得更加詳細和準確, 所以, 在進行地基基礎設計時, 一定要對地方規(guī)范進行深入學習, 以避免對整個結構設計或后期的設計工作造成較大的影響。 

四、結構計算與分析方面
在結構計算與分析階段, 如何準確, 高效地對工程進行內力分析并按照規(guī)范要求進行設計 和處理, 是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規(guī)范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進, 因此, 結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。 
1、結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有: SATW E, TAT , TBSA 或 ETA BS, SAP 等, 但是, 由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異, 因此導致了各軟件的計 算結果有或大或小的不同。所以, 在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計 算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件, 并從不同軟件相差較大的計算結果中, 判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的, 哪個又是意義不大的, 這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則, 如果選擇了不合適的計算軟件, 不但會浪費大量的時間和精力, 而且有可能使結構有不安全的隱患存在。 
2、是否需要地震力放大, 考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。 該部分內容實際上在新老規(guī)范中都有提及, 只是, 在新規(guī)范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高 層建筑結構計算自振周期折減系數。 
3、振型數目是否足夠。在新規(guī)范中增加一個振型參與系數的概念, 并明確提出了該參數的限值。由于在舊規(guī)范設計中, 并未提出振型參與系數的概念, 或即使有該概念, 該參數的限值也未必一定符合新規(guī)范的要求, 因此, 在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷, 并決定是否要調整振型數目的取值。 
4、 多塔之間各地震周期的互相干擾, 是否需要分開計算。一段時間以來, 大底盤, 多塔樓的高層建筑類型大量涌現, 而在計算分析該類型高層建筑時, 是將結構作為一個整體并按多 塔類型進行計算, 還是將結構人為地分開進行計算, 是結構工程師必須注意的問題。如果多塔間剛度相差較大, 就有可能出現即使振型參與系數滿足要求, 但是對某一座塔樓的地震力 計算誤差仍然有可能較大, 從而使結構出現不安全的隱患。 
5、非結構構件的計算與設計。在高層建筑中, 往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容, 尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件 進行設計時, 由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大, 因此, 必須嚴格按照新規(guī)范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。 
五、結語 
總之, 鋼筋混凝土高層結構設計是一個長期復雜、循環(huán)往復的過程, 任何在這個過程中的遺漏和失誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜使設計結果存在不安全因素。

參考文獻：
 [ 1] 范小平. 高層建筑結構概念設計中相關的幾個問題應用分析[ J] . 福建建材, 2008.
 [ 2] 肖峻. 高層建筑結構分析與設計 中化建設, 2008, ( 12) .