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導語：在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計重點的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土結(jié)構(gòu)；設(shè)計要點；具體方法
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A
引言
高層建筑在我國具有比其他國家更大的重要性。高層建筑應(yīng)該具有極強的穩(wěn)定性，而實現(xiàn)這一特性的關(guān)鍵就在高層建筑采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中既是基礎(chǔ)又是核心，既是保證安全的關(guān)鍵所在，又是實現(xiàn)其功能的關(guān)鍵所在。這就賦予了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)至高無上的地位，這也使得這一技術(shù)不斷地發(fā)展。在進行施工之前，設(shè)計尤為重要，作為一個設(shè)計者，要本著可實行性來進行設(shè)計工作，要吸前人的教訓，并且結(jié)合現(xiàn)代科技，這才能夠順應(yīng)建筑業(yè)的發(fā)展。
一、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈魂
高質(zhì)量的高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計能把設(shè)計者的才華展現(xiàn)的淋漓盡致，這也正是整個設(shè)計的核心所在。我們抓住他的要點，把它總結(jié)為以下幾點：
1、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性
高層建筑不同于傳統(tǒng)的低層建筑，高層建筑對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著非常嚴格的要求。在設(shè)計的時候，對于鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)與強度的設(shè)計一定要嚴格把關(guān)，確保安全，同時考慮到使用壽命和突發(fā)事件的問題，保證安全性，穩(wěn)定性與延續(xù)性。
2、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性
因地制宜，仔細研究當?shù)氐臍夂颍缭诙囡L的地區(qū)需要抗風化的材料。嚴格遵循國家相關(guān)規(guī)定，確保規(guī)定的使用年限。
3、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的適用性
保證通過使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑的適用性，也就是確保它的宜居性，需要實現(xiàn)其在一定的情況下能夠體現(xiàn)出抗壓，抗震等特性，以及抵抗一系列因素的影響。
二、高層建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法存在的問題
1、技術(shù)標準和安全系數(shù)存在著差距過大的問題
在建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中存在技術(shù)標準的偏差，技術(shù)標準不明確并且偏差過大。在建筑設(shè)計中沒有制定相應(yīng)的技術(shù)標準。同時又存在著安全系數(shù)的問題。根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)安全可靠度是“規(guī)定”荷載作用下的強度保證率。設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)可靠度只是對結(jié)構(gòu)構(gòu)件來說的，其安全性主要取決與荷載取值，安全系數(shù)設(shè)置與荷載系數(shù)取值之間存在著較大的關(guān)系。據(jù)調(diào)查資料顯示，國內(nèi)規(guī)范動荷載安全系數(shù)要比美國、英國低14%～21%，比歐洲低7%；強度安全系數(shù)比歐美國家低大約15%，鋼材強度安全系數(shù)低6%。比如，根據(jù)國內(nèi)規(guī)范設(shè)計的柱子若動、靜載之比為1:2，因荷載、材料影響承載力較英美國家規(guī)范設(shè)計承載力大約低35%，而較歐洲國家也低28%。由此可見，技術(shù)標準和安全系數(shù)存在著差距過大的問題，需要解決。
2、設(shè)計和實施過程中人為的錯誤
在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中存在了人為的錯誤。由于設(shè)計人存在的設(shè)計偏差和錯誤，導致設(shè)計方法存在了問題。很多設(shè)計者計算不夠準確，設(shè)計過于粗糙并且缺乏設(shè)計的經(jīng)驗，導致設(shè)計出現(xiàn)了人為的錯誤。很多企業(yè)在對相關(guān)設(shè)計招取設(shè)計人員中沒有針對不同的設(shè)計者完成其擅長領(lǐng)域的工作。每一個設(shè)計師都有擅長的領(lǐng)域，要根據(jù)具體的工作去完成，對設(shè)計師的擅長方向要進行了解。同時很多企業(yè)沒有進行相關(guān)的設(shè)計管理，要在不同程度上加以輔導和監(jiān)督，防止出現(xiàn)人為錯誤。很多設(shè)計師沒有認真的工作態(tài)度，并且技術(shù)不過關(guān)，這使工作方法出現(xiàn)了問題，缺乏職業(yè)道德也使工作方法出現(xiàn)了問題，這些人為的問題為結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來詬病。
3、耐久性上設(shè)計方法存在問題
很多設(shè)計出現(xiàn)耐久性不高的現(xiàn)象。一項工程的耐久性是工程的關(guān)鍵。把耐久性做好體現(xiàn)了設(shè)計者的設(shè)計水平和完美地設(shè)計觀念。它要求設(shè)計過程的高超技術(shù)和實施的完美結(jié)合。很多設(shè)計者在很多惡劣的條件下不能設(shè)計符合惡劣條件的設(shè)計成果，設(shè)計的成果適應(yīng)不了惡劣的環(huán)境，這樣問題的存在讓設(shè)計失去了所謂的意義，沒有很好地為工程服務(wù)，出現(xiàn)豆腐渣工程，是設(shè)計的敗筆。對于耐久性設(shè)計方法而言，國內(nèi)外存在著一定的區(qū)別。比如，我國和美國設(shè)計標準中，水泥品種分類方法、類別存在著差異性，組分含量也有很大的區(qū)別。就耐久性而言，美國規(guī)范ACI318-05比國內(nèi)規(guī)范GB50010-2010更為詳盡；美國規(guī)范雖然將耐久性單列出來，但卻沒有明確對混凝土結(jié)構(gòu)所處的周圍環(huán)境類別細分，只規(guī)定了不同環(huán)境下的混凝土材料應(yīng)用；耐久性設(shè)計過程中，根據(jù)周圍環(huán)境的類別確定實施方法，根據(jù)等級確定各指標控制度；而我國環(huán)境類別劃分相對比較籠統(tǒng)一些。
4、設(shè)計方法的安全檢測不夠
在混凝土設(shè)計方法中缺乏相應(yīng)的安全檢測。在設(shè)計中各步驟的安全是設(shè)計進行的關(guān)鍵。在每個步驟都完成后要跟進安全檢測，但在設(shè)計方法中很多設(shè)計師缺乏對設(shè)計的安全檢測。相關(guān)的政府也對其不夠重視，出現(xiàn)了質(zhì)量問題，為建筑帶來了問題。很多設(shè)計者沒有對設(shè)計儀器進行購置，設(shè)計儀器出現(xiàn)了不合格的現(xiàn)象，在根源上得不到重視讓設(shè)計方法出現(xiàn)了問題。政府沒有進行設(shè)計的安全監(jiān)管和監(jiān)督，使設(shè)計中安全檢測出現(xiàn)了問題，安全監(jiān)管要出臺防范措施，這也是對設(shè)計方法的嚴格要求，防范方法做不好會導致不安全問題出現(xiàn)，讓設(shè)計得不到安全保證，使設(shè)計變成失敗，無法真正投入到運營和工作中，使設(shè)計偏離了真正的應(yīng)用。
三、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體方法
整體是由局部組成的，局部的情況反作用于整體，重要的局部甚至對整體起到?jīng)Q定性的作用。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要部分，它的設(shè)計必須與整體結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。現(xiàn)今，國內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在保證整體結(jié)構(gòu)合理的前提下，追求局部結(jié)構(gòu)的承載力最大化。至今為止，雖然國內(nèi)外很多學者和建筑設(shè)計人員都對此作了很多研究，但仍沒有形成一種適用于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成熟的數(shù)學模型。對于數(shù)字模型的要求是既能夠滿足各種結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范和要求，又能夠讓設(shè)計人員覺得方便和實用，所以在不斷地實踐之后，局部結(jié)構(gòu)承載力的最大化成了最重要的目標。實質(zhì)上，優(yōu)化設(shè)計的重點是要將整體和局部統(tǒng)一起來，下面就是優(yōu)化高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的三種方法:
1、高強砼和高強鋼筋的合理使用
在建筑施工過程中，鋼的花費在建筑總花費中占有很大的比重。因此，對于鋼的用量要進行嚴格控制，合理地使用高強鋼筋，避免過度用鋼造成建筑施工資金不足或緊張。同時對于地基較軟弱的高層建筑，合理布置強砼和高強鋼筋高優(yōu)化構(gòu)件截面尺寸，不僅可以減少造價，還可以減輕地基載荷，方便施工。建筑物的自重越大，地震對其破壞的程度就越大，所以還可以通過減輕建筑自重來降低地震對建筑物的損壞，而合理使用高強砼和高強鋼筋可以有效地減輕自重，達到降低造價和降低地震對建筑物破壞的程度。
2、綜合考慮平面性狀、各部分的剛度和承載力三個方面
首先，要遵循平面結(jié)構(gòu)性狀簡單規(guī)則的原則，將長度和凸出部分控制在一定范圍內(nèi)，豎向體型要規(guī)則均勻。其次，要均勻分配各部分的剛度和承載力，豎向布置要采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)，形狀是下大上小，側(cè)向剛度要均勻變化。有時候會發(fā)生結(jié)構(gòu)設(shè)計嚴格按照標準設(shè)計，導致造型不夠美觀，在這種情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員就要關(guān)注結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，并將其貫穿于整個設(shè)計中，在保證建筑結(jié)構(gòu)合理適用的前提下，美化建筑外部形象。
3、注重剪力墻的平面布置
具體的要從以下幾項做起:(1)剪力墻的布置要遵循周邊均勻和相對集中的原則，當然前提是要保證建筑的使用功能。通常情況下剪力墻的位置是布置在建筑物的樓梯間、電梯間處以及平面形狀變化及恒載較大的部位，其間距也要控制好，間距過大或過小都不可以。(2)剪力墻墻肢截面要簡單規(guī)則，不宜太復(fù)雜，同時剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度也要適宜。(3)短肢剪力墻的數(shù)量不宜太多，因為較多的短肢剪力墻沒有聯(lián)合剪力的效果好，特別是全部為短肢剪力墻的情況決不能發(fā)生。
4、注重結(jié)構(gòu)抗震性能
合理設(shè)計混凝土筒體的承載力和延性，這里特別強調(diào)了混合結(jié)構(gòu)體系的高層建筑。為了保證高層建筑的抗震性能，型鋼柱的設(shè)置位置與設(shè)置方法要根據(jù)建筑高度的不同而選擇適用的。當建筑物高度不超過130m時，并且抗震設(shè)防等級多為7級;筒體四角和樓面鋼梁與型鋼混凝土梁的交接處設(shè)置型鋼柱，建筑物的高度一般高于130m，型鋼柱的位置設(shè)在筒體四角，抗震設(shè)防等級要設(shè)為7、8、9級，避免框架的剛度及承載力不達標。要想通過剛性連接框架平面內(nèi)柱與梁的方法增強框架的剛度和水平承載力，降低水平作用力使樓層側(cè)移的可能性，可使用以下方法:一是設(shè)置外伸桁架加強層;二是采用分段拼裝外伸桁架與筒體剪力墻剛接的方法;三是均勻布置貫通性的剛接桁架與抗側(cè)力墻體。
結(jié)束語
綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計時一定要綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度要求，確保滿足安全性（牢固性）、適應(yīng)性以及耐久性等方面的具體要求。同時，制定和選擇科學合理的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度標準綜合反映了國家的整體經(jīng)濟資源狀況、施工設(shè)計技術(shù)水平、社會財富積累程度以及施工材料的質(zhì)量水平等，意義深遠。
參考文獻
［1］董良鳳．淺談高層建筑混凝土機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計［J］．福建建筑，2010，11．
關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)布置粱式轉(zhuǎn)換抗震設(shè)計
Abstract: At present, the more common form of the buildings in our country for the upper part of the small bay in the residential, more of the wall to separate the space to meet the needs of the units; the lower part of the large bay shopping malls or public places of entertainment, a large column grid.less wall, in order to meet the public use requirement. In order to achieve the building of this structure must be set in the floor up and down different structural system conversion conversion layer, the structural changes in the form of transition. The article described the architectural characteristics of the conversion layer, thereby further conversion layer structure of the layout for the building, seismic design, conversion layer of the upper and lower lateral stiffness than the other aspects should be noted that the points were analyzed.
Keywords: high-rise building structure layout beam converted seismic design
中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A 文章編號：
隨著城市建設(shè)步伐的加快，高層建筑的功能需求也發(fā)生了很大的變化，不再是單一、枯燥和片面的。常見的建筑物結(jié)構(gòu)形式為民用住宅與公共場所通過墻體、柱網(wǎng)進行分開，各自滿足自身的使用要求。在這其中運用到了轉(zhuǎn)換層，只有通過轉(zhuǎn)換層才能實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)變化形式的過渡，完成各自的需求功能。本文通過介紹轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式、受力特點，并提出了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題。
1 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式及特點
（1）粱式轉(zhuǎn)換。目前，在高層建筑中實現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常用的結(jié)構(gòu)形式是粱式轉(zhuǎn)換，其傳力途徑直接、明確，是由上部墻經(jīng)轉(zhuǎn)換梁傳力給下部柱，完成整個建筑物的使用功能的。這種轉(zhuǎn)換方式不僅有利于工程的計算、分析及設(shè)計，在成本造價上也較低，因此廣為人們所應(yīng)用，根據(jù)資料顯示，其數(shù)量是轉(zhuǎn)換層總量的77％。選擇轉(zhuǎn)換梁的截面高度通常為0.8~6m，在帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的高層建筑中主要以梁式轉(zhuǎn)換層為主。
（2）箱式轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換方式是通過單向托粱和雙向托粱與上、下層較厚的樓板澆筑為一個整體而實現(xiàn)的，這種轉(zhuǎn)換層剛度較大。
（3）板式轉(zhuǎn)換。板式轉(zhuǎn)換層主要是應(yīng)用在轉(zhuǎn)換層上下柱網(wǎng)錯開較多、布置沒有次序、無法用梁進行承托的情況下，需將轉(zhuǎn)換層做成2.0~2.8m厚度的轉(zhuǎn)換板，這是從抗剪和抗沖切的角度考慮的。這種轉(zhuǎn)換層的下層柱可靈活擺動，然而因自重較大，所費材料較多，拖工難度大。
（4）桁架轉(zhuǎn)換。桁架主要包括空腹桁架與實腹桁架兩類。與梁式轉(zhuǎn)換層相比，這種轉(zhuǎn)換層的受力更加清楚、明確，使用、活動空間更大，自重小，抗震性能也更高。然而其節(jié)點設(shè)計復(fù)雜，由于受到各種因素的限制，無法廣泛運用于各類高層建筑中。
（5）斜柱轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換層能夠發(fā)揮混凝土可壓縮性能的優(yōu)勢，為整個建筑擴大利用空間，其為比較特殊的一種結(jié)構(gòu)形式。使用此類轉(zhuǎn)換層，會增大水平荷載，因此為了克服這個缺點，以建筑物的平面布置為前提，在轉(zhuǎn)換層施工中添加圈梁或拉梁，以最短的路徑，達到相互平衡。
（6）巨型框架轉(zhuǎn)換。此類轉(zhuǎn)換層具有比較好的前景，也是目前我國建筑業(yè)的發(fā)展方向。巨型框架轉(zhuǎn)換具有較好的抗震性能，主要是由豎向筒體或巨型柱與一道或多道大梁組成，從結(jié)構(gòu)上看，也是由多個梁式轉(zhuǎn)換層組成。在施工前，通過模擬施工過程的設(shè)計方法，掌握在施工中遇見的問題，有效解決臨時支撐情況及維持足夠的抗側(cè)剛度。
2 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意要點分析
2.1 轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置
轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置時，應(yīng)注意以下幾個方面：
（1）轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，因此，必須設(shè)置安全可靠的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。按現(xiàn)有的工程經(jīng)驗和研究結(jié)果，轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用轉(zhuǎn)換大梁、析架、空腹析架、斜撐、箱形結(jié)構(gòu)以及厚板等形式。
（2）換厚板在地震區(qū)使用經(jīng)驗較少，可在非地震區(qū)和6度抗震設(shè)計時采用，對于大空間地下室，因周圍有約束作用，地震反應(yīng)小于地面以上的框支結(jié)構(gòu)，故7度，8度抗震設(shè)計時的地下室可采用厚板轉(zhuǎn)換層。
（3）高規(guī)規(guī)定了幾條重要原則：帶轉(zhuǎn)換層的筒體結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒應(yīng)全部上、下貫通落地并按剛度要求增加墻厚；框支剪力墻結(jié)構(gòu)要有足夠的剪力墻上、下貫通落地并按剛度比要求增加墻厚；長矩形平面的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計時，其落地剪力墻的間距按原規(guī)程適當加嚴，比原規(guī)程增加了限制落地柱周圍的樓板不應(yīng)錯層的規(guī)定這幾點的原則是防止轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)破壞的基本要求，特別是對于抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)，要求更加嚴格。
遵守這些原則就可控制剛度突變，減少內(nèi)力傳遞的突變程度縮短轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)內(nèi)力傳遞途徑，保證轉(zhuǎn)換層樓蓋有足夠的剛度以傳遞不同抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之間的剪力，防止框支柱因樓蓋錯層發(fā)生破壞。
（4）框支剪力墻轉(zhuǎn)換梁上一層墻體內(nèi)不宜設(shè)邊門洞、中柱上方不宜設(shè)門洞。試驗研究和計算分析說明，這些門洞使框支梁的剪力大幅度增加，邊門洞小墻肢應(yīng)力集中，很容易破壞。此外，落地剪力墻和筒體的洞口宜在墻體的中部，以便使落地剪力墻各墻肢受力比較均勻。
2.2 轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計
關(guān)鍵詞：高層住宅；概念設(shè)計；基礎(chǔ)設(shè)計；剪力墻設(shè)計
1 工程概況
某高層住宅，設(shè)計使用年限為 50年，建筑耐火等級為二級。抗震設(shè)防烈度為七度，主體為剪力墻結(jié)構(gòu)，裙房為框架結(jié)構(gòu)。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級，主體為筏板基礎(chǔ)，裙房為柱下獨立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)。總建筑面積為5231.08m2，東西長約45m，南北長約18m，主體為地上15層帶 1層地下室，右邊裙房為地上 1層帶 1層地下室，前邊裙房為地上 1層。
2 概念設(shè)計與總體指標控制
概念設(shè)計的目標是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震的作用， 避免出現(xiàn)敏感的薄弱部位導致過早地破壞，因此剪力墻的布置應(yīng)以此為原則精心布置，方可使結(jié)構(gòu)在整體上安全合理。目前很多設(shè)計剪力墻滿布，造成結(jié)構(gòu)體系剛度過大，引起地震力加大，雖然滿足強度要求，但混凝土用量大，鋼筋用量也隨之加大，并且加大后的地震力有時集中于某些薄弱部位，造成安全隱患。
建筑結(jié)構(gòu)平面布置時，概念設(shè)計應(yīng)盡量使 x向和 y向抗側(cè)剛度接近，剪力墻不宜過多以免剛度過大。在豎向布置上也要力求均勻，避免少數(shù)樓層出現(xiàn)敏感薄弱部位，使結(jié)構(gòu)整體形成均勻的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合電算才能作出安全、經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)。在本工程住宅樓主體剪力墻時，x向剪力墻墻肢較短，y向剪力墻墻肢較長，墻肢盡量多做成帶翼緣的L形、T形等，不做“一”字形短墻；高厚比多在8以上，通過這些措施使結(jié)構(gòu)總體指標控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。總體指標對建筑物的總體判別十分有用。
3 基礎(chǔ)設(shè)計
高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計由于考慮埋置深度的要求，一般均設(shè)置地下室。基礎(chǔ)多采用筏板基礎(chǔ)。合理選擇筏板厚度及邊緣挑出長度也直接影響結(jié)構(gòu)整體安全和工程造價。該工程上部 15層帶 1層地下室，根據(jù)勘察報告，取筏板厚為1000mm，經(jīng)細算后筏板可減至800mm。由于地庫室為單層框架結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)厚度計算后定為250mm，為解決柱對筏板的沖切，對柱下局部范圍加厚（見附圖1）。經(jīng)此處理經(jīng)濟性明顯。因此，基礎(chǔ)選型應(yīng)作方案比較，才能選定經(jīng)濟合理的方案。而對于筏板厚度的取值，對高層來說一般筏板厚初選時可按樓層數(shù)計，即每層按 50mm厚增加。
筏板長度的設(shè)置應(yīng)考慮地下室的使用合理性，通常采用設(shè)置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫。本項目采用添加劑以補償混凝土的因水化熱引起膨脹與收縮，或采用纖維混凝土等方法在一定范圍內(nèi)可不設(shè)或少設(shè)后澆帶，并且對所設(shè)后澆帶采取必要的保護和加強措施。該工程地下室長120m，大于規(guī)范要求的55m，故筏板基礎(chǔ) 采后澆帶來解決結(jié)構(gòu)超長的問題。并在塔樓與地下室之間設(shè)置后澆帶，解決兩種不同荷載之間的不均勻沉降問題（見附圖2），效果良好。
4 剪力墻設(shè)計
4.1 剪力墻布置
剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且x，y兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)布置應(yīng)避免“一”字形剪力墻，若出現(xiàn)則應(yīng)盡可能布置成長墻（ h /w > 8）；應(yīng)避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱，當梁高大于墻厚的 2.5倍時，應(yīng)計算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件時兩個方向均應(yīng)布置成長墻；規(guī)范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍及8倍以下為短肢墻，大于8倍則為普通墻。該工程剪力墻布置后，剛心和質(zhì)心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大減小了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；主梁擱置在剪力墻上的，在相應(yīng)部位設(shè)置暗柱，以控制剪力墻平面外的彎矩。
4.2剪力墻配筋及構(gòu)造
4.2.1剪力墻配筋
該工程剪力墻一層墻厚為 250mm，其余地面以上墻厚均為200mm，水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。六層以下水平筋￠10@ 200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用￠6 @ 400拉筋；六層以上￠8 @ 200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用￠6@ 600拉筋。地下部分墻體豎向配筋￠14@ 200為主要受力鋼筋，水平筋則構(gòu)造配置，該工程均取￠12@ 150。地下部分墻體配筋大多由水壓力、土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，簡化計算后由豎向筋控制。
4.2.2 剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)置
試驗研究表明，鋼筋混凝土設(shè)置邊緣構(gòu)件后與不設(shè)邊緣構(gòu)件的矩形截面剪力墻相比，其極限承載力提高約40%，耗能能力增大20%，且增加了墻體的穩(wěn)定性，因此一般一、二級抗震設(shè)計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；其余剪力墻應(yīng)按《高規(guī)》第7.2.17條設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。
對于本工程剪力墻來說，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小配筋率，建議加強區(qū)0.7%，一般部位0.5%；對于短肢剪力墻，應(yīng)按《高規(guī)》第7.1.2條控制配筋率加強區(qū) 1.2 %，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設(shè)計中往往按長肢墻進行暗柱配筋并不妥當，建議有兩種方法：其一，計算中另一方向短肢不進入剛度，則配筋可不考慮該方向短肢影響；其二，計算中短肢計入剛度，則配筋中應(yīng)考慮該方向短肢的不利影響。建議該短肢配筋率在加強區(qū)取1.0 %，一般部位可取0.8 %。該工程地面一、二層設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，縱筋最大直徑為￠14，加強區(qū)暗柱配筋率最大為 1.45%，最小0.8%；三層及三層以上為構(gòu)造邊緣構(gòu)件，構(gòu)造邊緣構(gòu)件縱筋配筋率普遍在 0.6%～0.7%。
4.2.3 剪力墻的連梁
剪力墻中的連梁跨度小，截面高度大，雖然在計算中對其剛度進行折減，但在地震作用下彎矩、剪力仍很大，有時很難進行設(shè)計，如果加大連梁高度，配筋值有時反而更大。連梁高度一般是從洞頂算到上一層洞底或從洞頂算到樓面標高。對于門洞，上述所示情況梁的高度是一樣的；但對于窗洞，連梁高度如果從窗洞算到上一層窗底，有時則高度太高，這樣高跨比太大，并且與計算圖形不符，相應(yīng)配筋亦較大，不合理。所以連梁高度計算與設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定從洞頂算到樓板面或屋面，對于窗洞樓面至窗臺部分可用輕質(zhì)材料砌筑。對于窗臺有飄窗時，可再增加1根梁，2根梁之間用輕質(zhì)材料填充。連梁配筋應(yīng)對稱配置，腰筋同墻體水平筋。該工程連梁截面均為墻厚×400mm，大部分連梁縱筋為4￠14，箍筋為￠8@ 100；個別連梁縱筋為 4￠16，箍筋為￠8@100。
5結(jié)語
綜上所述，在高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，既要盡可能地滿足建筑的使用功能的要求，又要使結(jié)構(gòu)體系更加合理，應(yīng)從建筑功能、結(jié)構(gòu)受力、設(shè)備使用、經(jīng)濟合理等多方面入手進行結(jié)構(gòu)的選型和柱網(wǎng)布置，從而滿足建筑結(jié)構(gòu)合理的使用要求。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；扭轉(zhuǎn)；受力性能；結(jié)構(gòu)方案；計算簡圖
中圖分類號：TU208 文獻標識碼： A
前言
高層建筑的出現(xiàn)是科技發(fā)展、社會進步、建筑行業(yè)提升的重要標志，當前，國家和城市發(fā)展越迅速，高層建筑的數(shù)量和層次就越高，很多大城市已經(jīng)開始了超高層建筑的設(shè)計和施工，并已經(jīng)逐漸成為一種社會和行業(yè)發(fā)展的趨勢。在這樣的趨勢下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作就顯得尤為重要，在設(shè)計工作中要通過科學的手段、統(tǒng)籌的方法和高超的技巧將設(shè)計的合理性、安全性和需要的廣泛性和差異性有效地統(tǒng)合在一起，滿足從行業(yè)到社會，從個人到集體，從需要到發(fā)展等各方面的需要。當前，各界為建筑行業(yè)提出了做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要了解高層建筑結(jié)構(gòu)的特點，注意設(shè)計中的要點，重點對高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和受力性能進行關(guān)注，在堅持安全、質(zhì)量和經(jīng)濟的原則下，提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。
一、高層建筑的結(jié)構(gòu)特點
1、重視對待軸向變形。高層建筑中，由于豎向負荷較大的原因，可能會引起在柱中較大程度上的變形，從而對連續(xù)梁、彎矩產(chǎn)生比較大的影響，該影響包括兩個方面：一方面是，會增大端支座負彎矩的數(shù)值或者是增大跨中正彎矩的數(shù)值，另一方面是，減小連續(xù)梁中間支座的負彎矩值。除了這兩方面的影響外，還會影響預(yù)測構(gòu)件的側(cè)移和剪力，以及影響構(gòu)件的下料長度，對于對構(gòu)件的側(cè)移和剪力的影響，將其和構(gòu)件豎向變形相比較，就會得出較為不安全的結(jié)果；對于對預(yù)測構(gòu)件下料長度的影響，可以采取根據(jù)計算軸向變形數(shù)值，然后針對性的對下料長度進行調(diào)整分配。
2、重要的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計指標是結(jié)構(gòu)延性。高層建筑和低層建筑的區(qū)別之一就是：在建筑結(jié)構(gòu)方面，高層建筑的結(jié)構(gòu)較柔和，同時也就保障在地震作用下高層建筑的變形更大。為了避免高層建筑在遭受較大沖擊后，在進人高層建筑塑性變形階段的前提下，高層建筑仍可以具有較強的變形能力，也就是避免高層建筑的倒塌，需要在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時采取恰當合理的措施，達到保障高層建筑結(jié)構(gòu)具有應(yīng)對較大沖擊的延性。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的決定性因素是水平荷載。一方面，對于大多數(shù)的高層建筑樓房來說，豎向荷載基本上是定值，而水平荷載，比如地震作用和風負載，荷載值隨著高層建筑結(jié)構(gòu)動力特性的不同而發(fā)生較大程度上的浮動變化；另一方面是，由于高層建筑樓房自身的重量和樓面引起的彎矩和軸力的數(shù)值，與建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩和引起的軸力與建筑物高度的二次方成正比。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點
1、高層建筑的構(gòu)造措施
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要重點對剪力、壓力、柱體等相關(guān)結(jié)構(gòu)和特性進行強化，同時要加強彎力矩的防護，提高拉力的大小，提升構(gòu)造梁的性能，要注意對薄弱部位的加強，特別重點考慮的構(gòu)造要點有：延性、溫度應(yīng)力、薄弱層厚度，鋼筋錨固長度，抗震結(jié)構(gòu)層次等主要環(huán)節(jié)，要達到高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理化，就必須做好上述構(gòu)造方面的設(shè)計。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)的計算簡圖
計算簡圖是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和高層建筑結(jié)構(gòu)計算時的中要基礎(chǔ)，因此，需要選擇適宜的高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖。在計算簡圖中要對高層建筑結(jié)構(gòu)的剛節(jié)點和鉸節(jié)點進行重點把握，同時要控制計算簡圖的誤差，使其限定在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的允許范圍中。在高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的應(yīng)以中要對構(gòu)造的重點防護措施進行強化，這樣有利于控制高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)的方案
結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟性、科學性和合理性是整個高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，要采用高層建筑結(jié)構(gòu)的合理形式和經(jīng)濟形式，這樣可以使高層建筑結(jié)構(gòu)得主要性能和要求達到相應(yīng)的設(shè)計。在方案中要注意豎向和水平向的規(guī)則，同時，要注意在同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)不能應(yīng)用同樣結(jié)構(gòu)體系和方式，以避免高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題。
4、高層建筑的基礎(chǔ)方案
在高層建筑結(jié)構(gòu)進行基礎(chǔ)設(shè)計師要重點考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載分布、高層建筑工程的地質(zhì)條件、高層建筑的施工條件。設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時要重點考慮到對地基潛力的挖掘，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段要對工程地質(zhì)勘查報告的內(nèi)容和技術(shù)參數(shù)進行重點了解，以便形成具有科學性和合理性的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案。
四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則性
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求，應(yīng)采用規(guī)則的設(shè)計方案，不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該具備多道抗震防線；具有合理的承載力和剛度分布的結(jié)構(gòu)水平和豎向布置，避免因扭轉(zhuǎn)和突變效應(yīng)造成局部薄弱部位。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的平面規(guī)則布置
高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置需要能抵抗豎向和水平荷載，對稱均勻，明確受力，傳力直接，減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下，建筑的平面要簡單規(guī)則，在風力作用下可以適當放寬要求。建筑的抗震設(shè)防要求建筑的平面形狀宜對稱、簡單、規(guī)則，才能達到減震的目的。
五、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的防范和處理
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題
在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們需要建筑的三心盡可能匯于一點，即三心合一。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的扭轉(zhuǎn)問題就是指建筑的三心在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中未達到統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動的效應(yīng)。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)的受力性能
對于高層建筑物最初的方案設(shè)計，建筑師考慮更多的是應(yīng)該是它的受力性能，而不是詳細地確定它的具體結(jié)構(gòu)。沉降縫兩側(cè)單元層數(shù)不同時，由于高層的影響，低層的傾斜往往很大，因此沉降縫寬度可按高層單元的縫寬要求來確定。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的其它問題
一是，剪力墻的墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應(yīng)采取在墻與梁相交處設(shè)置扶壁柱或暗柱，或在墻內(nèi)設(shè)置型鋼等至少一種措施，減小梁端部彎距對墻的不利影響。二是，對各抗震等級框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求，同時增加了最小面積配箍率的要求。三是，嚴格要求各抗震等級剪力墻在各種情況下的厚度與層高。四是，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。
六、結(jié)束語
綜合全文，近些年我國的高層建筑建設(shè)行業(yè)迅速發(fā)展，而高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑建設(shè)行業(yè)的關(guān)鍵因素，高層建筑建設(shè)行業(yè)的進一步發(fā)展，使得對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的要求越來越高。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量好壞直接影響到整個高層建筑是否具有安全性，直接影響到高層建筑建設(shè)行業(yè)是否達到可持續(xù)發(fā)展。本文從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則人手，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點進行詳細的概述，進而引出高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該注意的問題，并對這些問題進行簡單的概括。
[參考文獻]
[1]蔣最.淺探高層建筑設(shè)計和城市空間合理化[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）
針對當前復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇，包括結(jié)構(gòu)方案的選擇和結(jié)構(gòu)類型的選擇，并分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，以期為復(fù)雜高層與超高層建筑的建設(shè)提供一定的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：
復(fù)雜高層建筑；超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)類型
隨著我國市場經(jīng)濟發(fā)展進程的不斷加快，復(fù)雜高層與超高層建筑工程的項目建設(shè)需求越來越大。然而，其建設(shè)設(shè)計過程的復(fù)雜程度也在不斷加深，尤其是結(jié)構(gòu)設(shè)計。做好結(jié)構(gòu)設(shè)計工作是保障建筑物使用安全性和經(jīng)濟性的關(guān)鍵。對于復(fù)雜高層建筑或者是超高層建筑，要根據(jù)它們所承受的不同強度來開展抗震設(shè)防烈度的設(shè)計工作。
1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇
1.1結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類型的選擇在設(shè)計復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)的過程中，結(jié)構(gòu)方案選擇的合理性是決定其建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵。對于復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)方案的選擇，如果沒有根據(jù)實際工程情況進行，就很容易導致建設(shè)后期中的調(diào)整。這就在一定程度上增加了復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度，從而為建筑設(shè)計單位帶來較大的修改工作量和經(jīng)濟損失。因而，復(fù)雜高層與超高層建筑的設(shè)計單位在結(jié)構(gòu)方案的選擇過程中，應(yīng)充分結(jié)合相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)知識，并將其應(yīng)用到設(shè)計當中。對于結(jié)構(gòu)類型的選擇，設(shè)計人員不僅要將工程建設(shè)地的巖土工程地質(zhì)條件考慮在內(nèi)，還要將抗震設(shè)防烈度的要求考慮在內(nèi)。這樣才能降低工程建設(shè)企業(yè)復(fù)雜高層與超高層建筑工程的造價。由此可以看出，在選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計類型時，需要認真考慮工程的造價和施工的合理性。
1.2結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類型的選擇要點結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類型的選擇應(yīng)注重復(fù)雜高層與超高層建筑的概念設(shè)計。由大量的設(shè)計實踐經(jīng)驗得出，在復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要盡可能地提升建筑結(jié)構(gòu)的均勻性和規(guī)則性，保證建筑工程結(jié)構(gòu)的傳力途徑直接而清晰，尤其是結(jié)構(gòu)豎向和抗側(cè)力的傳力途徑。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展和科學技術(shù)的不斷進步，如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)目標已經(jīng)成為研究人員重點關(guān)注的問題。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
2.1抗震設(shè)防烈度復(fù)雜高層與超高層建筑抗震設(shè)防烈度的設(shè)計是保證建筑物使用安全的重要設(shè)計內(nèi)容。對于復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，設(shè)計人員要根據(jù)其承受的不同強度來開展抗震設(shè)防烈度的設(shè)計工作。然而，由于建筑物高度是不同的，這就意味著在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要依據(jù)實際工程情況進行有針對性的設(shè)計。一般情況下，復(fù)雜高層與超高層建筑高度均超過300m，那么在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就不適合將其設(shè)計在抗震設(shè)防烈度為“八”的區(qū)域，而更適合設(shè)計在抗震設(shè)防烈度為“六”的區(qū)域。由此可以看出，在設(shè)計復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)時，要綜合考慮抗震設(shè)防烈度的具體情況。這樣做，不僅可以有效減少建設(shè)誤差，還可以保障居民的生命財產(chǎn)安全。此外，提高復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震技術(shù)水平，能夠在一定程度上增強建筑物的經(jīng)濟性和安全性。因此，設(shè)計人員應(yīng)從細節(jié)出發(fā)，秉承“以人為本”的設(shè)計理念。只有這樣，才能有效保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。
2.2結(jié)構(gòu)舒適度確保復(fù)雜高層與超高層建筑水平振動舒適度是樹立“以人為本”重要結(jié)構(gòu)設(shè)計理念的基礎(chǔ)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般方法來說，復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)是相對柔軟的。因而，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，不僅要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性，更要滿足建筑物使用人群對舒適度的要求。這就意味著要對高層建筑的高鋼規(guī)程和混凝土規(guī)程作出明確的設(shè)計要求。這一過程是使高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計達到順風向和橫風向頂點的最大加速度的重要設(shè)計內(nèi)容。結(jié)構(gòu)舒適度分析是復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分。具體內(nèi)容包括以下兩方面：①對混凝土結(jié)構(gòu)的建筑來說，其設(shè)計的阻尼比最好取0.05；②對于鋼結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)的建筑來說，其設(shè)計的阻尼比要根據(jù)工程項目的實際情況控制在0.01～0.02之間。此外，從復(fù)雜高層與超高層建筑的建設(shè)用途來看，公共建筑的水平振動指標限值與公寓類建筑的指標限制存在較大的差異，因此，設(shè)計人員要根據(jù)建筑使用功能的不同進行差異性設(shè)計，比如可以通過優(yōu)化TMD技術(shù)或TLD技術(shù)來實現(xiàn)。這樣一來，就可以在復(fù)雜高層與超高層建筑水平振動舒適度不合格的情況下，進一步提升建筑物的舒適度水平。
2.3施工過程可行性是對復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時必須要考慮的問題，否則，即使設(shè)計得再合理、先進技術(shù)應(yīng)用得再多，也無法滿足實際建設(shè)要求。因此，設(shè)計人員在設(shè)計的過程中，要充分考慮鋼材的傳力效果以及復(fù)雜節(jié)點部位鋼筋的可靠性、施工建設(shè)的可操作性。這也是設(shè)計人員在對復(fù)雜高層與超高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中必將會涉及到的問題。要想解決型鋼與其混凝土梁柱節(jié)點處主筋相交的問題，可采用以下四種設(shè)計方法對其進行有針對性的設(shè)計：①將鋼筋與其表面的加勁板進行焊接處理；②將鋼筋繞過型鋼；③通過在鋼板上開洞的方式來穿鋼筋；④在型鋼與其混凝土梁柱節(jié)點表面焊接鋼筋、連接套筒。由于復(fù)雜高層與超高層建筑的建設(shè)要求越來越高，因此，可以采取一些特殊的施工工藝，這也是保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有效措施。
3結(jié)束語
總而言之，復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點是將結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類型、抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)舒適度以及施工的具體過程考慮在內(nèi)，同時，還要將提高建筑構(gòu)件的材料利用效率和結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性作為設(shè)計重點。這是因為上述內(nèi)容是提升復(fù)雜高層與超高層建筑質(zhì)量的重要保障。由此可以看出，復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所有過程的實現(xiàn)都離不開設(shè)計人員對工程建設(shè)項目的全面了解。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 剪力墻 超高 概念設(shè)計
在我國城市化進程不斷加快的背景下，城市居住用地在不斷縮減，而高層建筑因具有占地小、居住人口多、房價相對較低等特點，而在現(xiàn)代城市建設(shè)中占據(jù)越來越大的比例。隨著我國高層建筑建設(shè)中工藝和技術(shù)研究的不斷深入，越來越多的新理念、新方法被應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，促進了我國高層建筑工程整體技術(shù)力量、質(zhì)量、安全性的提高。但是從整體狀況而言，國內(nèi)在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍然存在一定的問題，這是必須及時得到處理和解決的。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜化，需要設(shè)計人員在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時依靠自己掌握的知識、根據(jù)具體情況來分析和解決可能遇到的各種問題。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點
與單層或多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮的因素較多，尤其是如果實現(xiàn)建筑整體美觀性和安全性的協(xié)調(diào)，逐漸成為廣大設(shè)計師關(guān)注的焦點問題。近年來，在國內(nèi)各地區(qū)頻繁出現(xiàn)高層建筑建設(shè)質(zhì)量問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理是其主要原因之一，設(shè)計師難以把握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點，由于設(shè)計方案的不合理性，最終導致建筑的整體質(zhì)量難以保證。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1.1水平荷載具有決定性因素
由于高層建筑的層數(shù)一般在15層以上，其自身重量和使用荷載必然會導致結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件產(chǎn)生一定的軸力，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須注意水平荷載的問題，保證建筑的整體高度與彎矩值形成正比。對于水平荷載與建筑結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的傾覆力距，則應(yīng)與建筑整體高度的二次方形成正比。
1.2結(jié)構(gòu)延性至關(guān)重要
與多層建筑相比，高層建筑結(jié)構(gòu)的柔性相對較大，特別是在地震或地基不規(guī)則沉降過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的幾率較大，因此，為了進一步提升高層建筑結(jié)構(gòu)在塑性變形后的變形能力，防止其出現(xiàn)倒塌的問題，必須采取有效的措施增強高層建筑結(jié)構(gòu)的延性。
1.3側(cè)移是主要控制性指標
在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，側(cè)移是設(shè)計師必須考慮的關(guān)鍵性問題之一。隨著現(xiàn)代高層建筑層數(shù)的不斷增加，結(jié)構(gòu)在水平荷載的強大作用下，其出現(xiàn)側(cè)向變形的幾率也無形中增加，所以一定要將高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移控制在合理的范圍內(nèi)。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題
目前，國內(nèi)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中雖然積累了一定的經(jīng)驗，并且積極吸取了國外的先進設(shè)計理念，但是對于相關(guān)問題的把握和控制仍然存在一定的缺陷，這是阻礙我國建筑行業(yè)整體設(shè)計水平發(fā)展的主要因素之一。結(jié)合國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，應(yīng)注意的問題主要有以下幾點：
2.1框架柱截面大小的選擇
對于框架柱而言，軸壓比越小在往復(fù)水平上荷載下的滯回曲線也會越豐滿，即耗能能力越大，延性就愈好。而對于柱凈高與截面高度的比值小于4的短柱，在往復(fù)水平荷載作用下其滯回曲線呈較瘦的反S形，耗能能力降低、延性較差，呈剪切破壞。
高層建筑的底部柱，由于對軸壓比值有要求，因此往往會將柱截面取得很大，但是由于受到層高的限制就使得框架柱成為了短柱。在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要確定截柱面的大小要注意以下幾點：框架柱的截面首先必須滿足規(guī)范軸壓比的需要，從而為結(jié)構(gòu)的豎向承載力和底板的抗沖切承載力提供保障。而對于形成的短柱，則可以通過增加體積配箍率或是沿著柱身增加箍筋達到提高延性的效果；采用鋼管混凝土柱、勁鋼混凝土柱或是高強混凝土柱；柱的軸壓比必須滿足規(guī)范限制，軸壓比過大則結(jié)構(gòu)的延性無法得到保證，過小又會造成結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標較差。
2.2短肢剪力墻的設(shè)置問題
在我國建設(shè)部組織編制的《高層建筑設(shè)計規(guī)范》中，對于短肢剪力墻作出了明確的定義，即墻肢截面的高厚比為5-8的墻被統(tǒng)稱為短肢剪力墻。根據(jù)相關(guān)建筑技術(shù)部門的研究和實驗，對于短肢剪力墻在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用也提出了具體的要求，因此，在今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計師應(yīng)盡量減少或取消短肢剪力墻的設(shè)置，以免為建筑的后期設(shè)計和竣工質(zhì)量檢驗造成麻煩。
2.3結(jié)構(gòu)的超高問題
在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，超高問題是較為突出的，根據(jù)我國《建筑抗震規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，必須對建筑的整體高度進行嚴格控制。我國高層建筑的限制高度一般分為：A級和B級兩個標準，對于高層建筑的處理措施與設(shè)計方法的要求也有所改變。在高層建筑的實際設(shè)計工作中，設(shè)計師應(yīng)根據(jù)建筑類型合理確定其高度，并且在通過相關(guān)部門的審核后，方可組織施工。
3 加強高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施
在我國高層建筑數(shù)量增多、規(guī)模擴大，以及工藝和技術(shù)要求不斷提高的背景下，在今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要不斷采取新的理念和方法，全面提高設(shè)計方案的合理性、可行性與經(jīng)濟性，這也是促進我國建筑行業(yè)發(fā)展的先決條件。針對國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，應(yīng)采取一下加強措施：
3.1進行合理的概念設(shè)計
在國外的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計較為流行，而國內(nèi)則較少采取此方法。所謂的概念設(shè)計是指在通過科學的構(gòu)想來完善設(shè)計工作，促進設(shè)計方案更趨合理化、人性化。在我國的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)用概念設(shè)計方法時，必須考慮到結(jié)構(gòu)的平面布置與剛度宜，以保證高層建筑的平面布置簡單、規(guī)則，減少凸出或凹進等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。另外，在概念設(shè)計中盡量減少扭轉(zhuǎn)對于結(jié)構(gòu)的危害性也是十分重要的，可以從以下兩方面入手：進一步增加結(jié)構(gòu)自身抵抗扭轉(zhuǎn)的性能；盡量減少或控制因地震作用而引起的建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)問題。
3.2選擇合理的結(jié)構(gòu)體系
總結(jié)國內(nèi)的高層建筑工程實踐經(jīng)驗不難發(fā)現(xiàn)：在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果結(jié)構(gòu)體系的選擇不合理，而僅是依靠所謂的先進理論和計算方法進行設(shè)計，難以保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性與可靠性，而且會留下較多的安全和質(zhì)量隱患。由此可見，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系是至關(guān)重要的，而且設(shè)計師應(yīng)該重點分析的問題之一。目前，國內(nèi)的高層建筑中主要采用：抗震墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)、板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，以及部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)等，每一種結(jié)構(gòu)體系都具有其自身的優(yōu)點的缺點，適用的環(huán)境也有一定的差異，所以設(shè)計師一定要結(jié)合工程項目的實際要求進行合理的結(jié)構(gòu)體系選型。
3.3科學進行計算
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，科學進行各類數(shù)據(jù)的計算是設(shè)計師必須掌握的專業(yè)技能。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，設(shè)計師要選取相應(yīng)的計算模型。在進行概念設(shè)計時，要注意簡化計算流程，以保證設(shè)計工作的時效性。目前，在國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算中，各種專業(yè)的計算機軟件和工具已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計師僅需將各種實地測量數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，就可以在短時間內(nèi)獲取所需的各種專業(yè)數(shù)據(jù)，大大提高了設(shè)計師的工作效率和設(shè)計方案的準確性。
近年來，我國高層建筑的建設(shè)有了迅猛的發(fā)展，而且成為促進國內(nèi)建筑行業(yè)發(fā)展的重要建設(shè)項目。但是從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量而言，存在的弊端和問題相對較多，必須引起國家建筑主管部門和相關(guān)單位的高度重視。在未來的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，廣大設(shè)計師一定積極運用先進的設(shè)計理念和方法，在提高相關(guān)數(shù)據(jù)計算精確度的基礎(chǔ)上，全面提高設(shè)計方案的質(zhì)量，為工程項目的建設(shè)提供專業(yè)的工藝和技術(shù)依據(jù)。
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【摘要】高層建筑已成為我國樓房建筑中的主流，隨著人們生活水平的提高，人們對樓房的要求也越來越高，高層建筑不僅要舒適，還要具有安全性、經(jīng)濟性等，本文就針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行簡單的探討。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計
隨著社會的發(fā)展，我國城市的用地面積越來越少，城市的建筑也越來越趨于向高層建筑發(fā)展，現(xiàn)在大部分樓層都在十幾層以上，三四十層高的樓也已經(jīng)不少見。建筑的體型和功能越來越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)材料也更為多樣化，這樣的高層建筑，其結(jié)構(gòu)設(shè)計也就成為結(jié)構(gòu)工程師的難點和重點。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念及內(nèi)容
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是指根據(jù)高層建筑特性的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，在滿足適用、安全、經(jīng)濟、耐久和施工可行的前提下，按有關(guān)的設(shè)計標準規(guī)定，對建筑結(jié)構(gòu)進行技術(shù)經(jīng)濟分析、總體布置、計算、構(gòu)造及制圖工作，并尋求優(yōu)化的過程。簡單來說，就是用結(jié)構(gòu)語言表達出工程師們想表達的東西。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，就是把建筑物或者建筑結(jié)構(gòu)體系中的墻、柱子、樓梯、梁等用圖紙中的結(jié)構(gòu)元素來表示出來，同時還要計算出它的抗力及承重等能力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要包括結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)計算及施工圖設(shè)計三個階段，每個階段對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來說都是很重要的。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
2.1 水平力成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素
當建筑物高度增加時，水平荷載(風荷載及地震作用)對結(jié)構(gòu)起的作用將愈來愈大。除了結(jié)構(gòu)內(nèi)力將明顯加大外，結(jié)構(gòu)側(cè)向位移增加更快。我們知道：建筑物樓面的使用荷載和自重在豎向構(gòu)件產(chǎn)生的彎矩和軸力與其高度的一次方成正比，水平荷載產(chǎn)生的彎矩及軸力與建筑物高度的二次方成正比，水平荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)側(cè)向位移與建筑高度的四次方成正比。因此，在高層建筑中，結(jié)構(gòu)要使用更多材料來抵抗水平力，另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化，所以結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力設(shè)計成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素。
2.2 高層建筑中的側(cè)移控制
與低層建筑相比，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的另一個關(guān)鍵因素就是側(cè)移，當建筑越高時，結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形就會越大。過大的結(jié)構(gòu)側(cè)移會造成顯著的重力二階效應(yīng)，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力增大并影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，過大的側(cè)移也會造成建筑構(gòu)件或設(shè)備的破壞以及使用者的不適。對于一定的水平作用，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，那么結(jié)構(gòu)側(cè)移就小。但過剛的結(jié)構(gòu)也會造成結(jié)構(gòu)地震作用不必要的增大，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計中要控制結(jié)構(gòu)的合理剛度，把側(cè)移控制在合理范圍。
2.3 更高的抗震設(shè)計要求
抗震設(shè)防區(qū)的高層建筑必須具有良好的抗震性能，做到小震不壞，中震可修，大震不倒。相對與多層結(jié)構(gòu)，高層結(jié)構(gòu)在地震作用下，具有更大的水平作用及側(cè)移，因此，高層建筑平立面也更講究規(guī)則性，結(jié)構(gòu)要求具有更高的抗震等級。對于一些較高的高層建筑或具有薄弱層的高層建筑，也要求進行彈塑性分析進行補充設(shè)計。
2.4 高層建筑豎向壓縮變形不容忽視
高層建筑中，豎向構(gòu)件的軸力往往較大，其產(chǎn)生的壓縮變形量往往相當可觀，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮到豎向構(gòu)件的壓縮變形。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需選擇合適的結(jié)構(gòu)體系
在結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，結(jié)構(gòu)體系的選擇是很重要的一步，合理的結(jié)構(gòu)體系不但可滿足結(jié)構(gòu)的受力要求，更具有良好的經(jīng)濟性及更高的結(jié)構(gòu)安全富余。常用的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系，框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系以及筒體結(jié)構(gòu)體系。
3.1 框架結(jié)構(gòu)體系
框架結(jié)構(gòu)主要由梁柱等桿件單元形成空間的框架結(jié)構(gòu)體系，可以承受豎向荷載及一定的水平力的作用。框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是計算理論成熟，桿件受力明確，結(jié)構(gòu)的布置靈活，一定高度內(nèi)造價較低。缺點是抗側(cè)剛度較弱，在水平力作用下會產(chǎn)生較大的側(cè)移，且大部分側(cè)移發(fā)生在內(nèi)力較大的結(jié)構(gòu)底部部位，破壞后易產(chǎn)生嚴重后果。因此框架結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于層數(shù)較少，高度較低的建筑中。
3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系
剪力墻結(jié)構(gòu)是空間盒子式結(jié)構(gòu)，其水平作用和豎向荷載完全由剪力墻體承受，其剛度及空間整體性都比較好。剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點是抗水平作用能力強、整體性好、用鋼量較小，可以適用較高的建筑。缺點是因剪力墻布置的要求，不易布置成較大的房間。因此剪力墻結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于住宅及賓館類建筑中。
3.3 框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系
在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的抗水平作用的能力，因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館。
3.4 筒體結(jié)構(gòu)體系
這種體系是在框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)的體系上發(fā)展起來，當高層建筑不斷地增加層數(shù)、高度越來越高時，原來的框架、剪力墻結(jié)構(gòu)就變得不合理和不經(jīng)濟了，簡體結(jié)構(gòu)就相應(yīng)地誕生了，它是將剪力墻圍成箱型，構(gòu)成了一個空間薄壁筒體，可以提供更大的側(cè)向剛度，所以筒體結(jié)構(gòu)可以適用與更高的建筑。
4 高層建筑結(jié)構(gòu)中需要注意的幾個問題
4.1 抗震設(shè)計中的注意事項
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計是非常重要的一部分，它應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求，選擇規(guī)則的設(shè)計方案，規(guī)則結(jié)構(gòu)其剛度、承載能力及變形能力更強，不規(guī)則結(jié)構(gòu)一般會破壞整個結(jié)構(gòu)承受風荷載、重力荷載及抗震能力，因此盡量選擇設(shè)計對稱、規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案。另外，在抗震設(shè)計中，還要注意到結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身的剛度、延性、穩(wěn)定性及承載力等方面性能，且要遵守強剪弱彎、強柱弱梁、強底層柱及弱構(gòu)件強節(jié)點的原則。對于結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，要采取措施加強其抗震的能力同時要重視整體結(jié)構(gòu)中其他部位的剛度及承載能力，以免薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移。
4.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的受力性能
在高層建筑結(jié)構(gòu)的最初設(shè)計方案中，注重點不應(yīng)該在它的具體結(jié)構(gòu)上而是更多地關(guān)注它空間組成的特點，這是因為建筑物的空間形式包括水平方向和豎向的穩(wěn)定性都是依靠建筑物的地面作為支撐的，建筑地面即地基對于建筑物來說是非常重要的，建筑物基本都是由大構(gòu)件組成的，它們的重量及結(jié)構(gòu)的荷載基本都是向下作用在地面上的，這就要求在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要搞清楚所選擇的結(jié)構(gòu)體系與地面間承載力的關(guān)系，然后對承重墻和承重柱的分布及數(shù)量作出總體的設(shè)想，這是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中很重要的一部分，影響著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量。
4.3 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中扭轉(zhuǎn)問題的注意
在高層建筑結(jié)構(gòu)中，建筑結(jié)構(gòu)有個很重要的建筑三心即剛度中心、幾何形心和結(jié)構(gòu)重心，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要盡量做到三心合一，而建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時沒有做到三心合一，并且在水平荷載的作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡量選擇合理的結(jié)構(gòu)平面布局及形式，使建筑盡量的三心合一，以免因水平荷載的作用使建筑發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞。在實際的高層建筑中我們也經(jīng)常會看到一些不規(guī)則的平面形式如T形、L形及十字形等比較復(fù)雜的平面，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)該盡量讓突出部分的寬度和厚度的比值在規(guī)定的范圍之內(nèi)，讓它的結(jié)構(gòu)盡量處于對稱狀態(tài)。
4.4 對結(jié)構(gòu)計算階段的單位面積重度、剪重比及位移限值要注意
在結(jié)構(gòu)計算階段，單位面積重度是衡量樓層何在數(shù)據(jù)是否正確及構(gòu)建截面取值合不合理的重要指標之一，其公式為V=G/A(kN/m2)。在同種性質(zhì)的建筑中，單位面積重度為層數(shù)較多的建筑要大于層數(shù)少的建筑，剪力墻多的大于剪力墻少的建筑。其剪重比的大小則反映了建筑在地震作用下抗震能力的大小，位移限值是衡量結(jié)構(gòu)側(cè)移的重要標準，其數(shù)值的大小從側(cè)面反映了結(jié)構(gòu)整體的剛度，剛度的過大或過小會給設(shè)計者對結(jié)構(gòu)體系、豎向及平面布置的合理性進行再思考，對于結(jié)構(gòu)計算當中的這些參考數(shù)值要給予重視，以便能制定出合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
總結(jié)：
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在高層建筑中起著非常重要的作用，同時它又是一項艱巨復(fù)雜的工作，需要結(jié)構(gòu)工程師不僅擁有豐富的專業(yè)知識及其工作經(jīng)驗還要有很好的耐性，依據(jù)高層建筑的設(shè)計原理及設(shè)計原則，選擇合適的結(jié)構(gòu)體系，從而建設(shè)出具有世界水平的高層建筑。
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【關(guān)鍵詞】高層建筑；設(shè)計特點；結(jié)構(gòu)設(shè)計；整體穩(wěn)定
1 引言
高層建筑是社會生產(chǎn)的需要和人們生活需求的產(chǎn)物，是現(xiàn)代工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。科學技術(shù)的發(fā)展，高強輕質(zhì)材料的出現(xiàn)以及機械化、電氣化在建筑中的實現(xiàn)等，為高層建筑的發(fā)展提供了技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)高度、復(fù)雜程度等的不斷增加，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也帶來了許多新的課題和更高的挑戰(zhàn)。因此，如何設(shè)計出安全、功能齊全、舒適美觀、經(jīng)濟合理，同時又要符合人們精神生活要求，滿足人們生產(chǎn)和生活的需求的建筑，是結(jié)構(gòu)設(shè)計師們必須要面對和解決的首要問題。為此，本文對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了簡要的探討。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點主要有以下幾點：1）水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計時的決定性因素。這是因為結(jié)構(gòu)由自重等豎向荷載產(chǎn)生的軸力和彎矩的大小，僅與樓房高度的一次方成正比；而結(jié)構(gòu)由于水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩及在豎構(gòu)件中產(chǎn)生的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；同時，對一建筑來說，自重等豎向荷載基本上是定值，而風荷載和地震作用等水平荷載，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化；2）軸向變形不容忽視。因為在高層建筑中，自重等豎向荷載很大，能夠使柱產(chǎn)生較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生較大的影響，對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，另外對構(gòu)件的剪力和側(cè)移也會產(chǎn)生影響，易使結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠安全；3）側(cè)移是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素。水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形隨著樓房高度的增加迅速增大，因此水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移應(yīng)控制在規(guī)定限度之內(nèi)；4）結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標。與較低樓房相比，高層建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形更大一些。為了能讓結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，防止建筑倒塌，必須采取一定的構(gòu)造措施，以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性[1]。
3 工程實例
本工程為一24層大樓，建筑高度為81.2m，該工程底下3層用于商業(yè)活動，4層為設(shè)備夾層，其余層用于酒店，地下設(shè)有一層地下室。抗震設(shè)防烈度為7度，場地類型為Ⅱ類。
3.1 主體結(jié)構(gòu)選型
由于本工程為24層，高度為81.2m，屬于高層建筑，同時結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，主體結(jié)構(gòu)采用雙向現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該結(jié)構(gòu)體系能較好地滿足建筑使用功能，剪力墻結(jié)合建筑功能雙向均勻?qū)ΨQ布置貫通落地，結(jié)構(gòu)橫向高寬比為4.27，小于7，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)能夠滿足結(jié)構(gòu)抗震、抗風和承受重力荷載作用等各項技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)整移、穩(wěn)定及構(gòu)件節(jié)點延性也都能較好地滿足要求。
3.2 樓蓋結(jié)構(gòu)選型及樓屋面板設(shè)計
由于本工程主體結(jié)構(gòu)采用了雙向現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，為了能與之相適應(yīng)，樓蓋結(jié)構(gòu)也應(yīng)選用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)。結(jié)合建筑平面布置，考慮有利于提高結(jié)構(gòu)橫向剛度，樓蓋次梁沿橫向布置，支承于縱向框架梁上，他、如圖1所示。樓屋面板采用多跨連續(xù)板，其中商業(yè)層板厚120mm，其余層為100mm。
3.3 剪力墻截面
剪力墻端柱以及剪力墻厚度，分別見表1，表2。
表1剪力墻端柱截面尺寸（mm）
1～3層 4～8層 9～12層 13～15層 16～25層
混凝土強度 C40 C40 C40 C30 C30
端柱截面
尺寸 850×850 750×750 700×700 700×700 600×600
表1 剪力墻厚度（cm）
1～3層 4～12層 13～25層
混凝土強度 C40 C40 C30
厚度 30 25 20
4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及構(gòu)造要求
以框架剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)為了，說明高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及構(gòu)造要求。框架剪力墻中的框架和剪力墻的截面設(shè)計除了滿足框架和剪力墻截面設(shè)計的一般原則外，還應(yīng)重點注意以下幾點要求[2]。
4.1 框架部分抗震等級、適用高度和高寬比的調(diào)整
抗震設(shè)計時，地震造成的對房屋的傾覆力由框架和剪力墻兩部分共同承擔。若由框架承擔的部分大于傾覆力矩的50%以上時，說明框架部分已居于較主要地位，應(yīng)加強其抗震能力的儲備。如可以通過按純框架結(jié)構(gòu)的要求來確定其抗震等級或軸壓比按純框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定限制來實現(xiàn)。
適用高度和高寬比則可取框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩者之間的值，視框架部分承擔總傾覆力矩的百分比而定，當框架部分承擔的百分比接近于0時，取接近剪力墻結(jié)構(gòu)的適用高度和高寬比；當框架部分承擔的百分比接近于100%時，取接近框架結(jié)構(gòu)的適用高度和高寬比。
4.2 框架剪力墻中框架總剪力的調(diào)整
框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，柱和剪力墻相比，其抗剪剛度很小，故在地震作用下，樓層因地震引起的總剪力主要由剪力墻來承擔，框架柱只承擔很小一部分，因此框架由于地震作用所造成的內(nèi)力很小，而框架作為抗震的第二道防線，過于單薄是不利的，為了保證框架部分有一定的抗震能力儲備，規(guī)定框架部分所承擔的地震剪力不應(yīng)小于一定的值。框架剪力的調(diào)整應(yīng)在樓層剪力滿足樓層最小剪力系數(shù)的前提下進行。
4.3構(gòu)造要求
框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的配筋的構(gòu)造要求:剪力墻都是主要的抗側(cè)力構(gòu)件，承擔較大的水平剪力，因此，必須規(guī)定剪力墻設(shè)計的最基本的構(gòu)造要求，使剪力墻具有最低限度的強度和延性保證。對剪力墻周邊設(shè)置的梁和端柱，其配筋和截面尺寸也應(yīng)符合相應(yīng)的要求。
5 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
5.1水平位移的控制
高層建筑受風荷載和地震荷載的影響很大。為此本文主要對這兩種荷載作用下結(jié)構(gòu)的水平位移進行了分析。在正常的使用條件下，高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛度，避免產(chǎn)生過大的位移影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。正常使用條件下結(jié)構(gòu)的水平位移按彈性方法計算[3]，高層建筑結(jié)構(gòu)的層間彈性水平位移應(yīng)滿足 ，本工程中 =1/800。
本工程中，結(jié)構(gòu)在風荷載作用下，頂點水平位移 ， ，則 ， ，滿足要求；最大層間相對水平位移： ， ，滿足要求。
本工程中，結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下，頂點水平位移 ， ，則 ， ，滿足要求；最大層間相對水平位移： ， ，滿足要求。
正常使用條件下，限制側(cè)向變形的主要原因有：防止主體結(jié)構(gòu)開裂、損壞；防止填充墻及裝飾開裂、損壞；過大的側(cè)向變形會使人有不舒適感，影響正常使用；過大的側(cè)移使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力。
5.2結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析
由于高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度一般較大，且有許多樓板作為橫向隔板，所以高層建筑在豎向重力荷載作用下產(chǎn)生整體失穩(wěn)的可能性較小。高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定驗算主要是控制在風荷載或地震荷載作用下，重力荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)不致過大，以免引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌。一般高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的長細比不大，其撓曲二階效應(yīng)的影響相對很小，一般可以忽略。但由于高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移較大，約為樓層層高的1/3000～1/500，重力荷載的p-Δ效應(yīng)相對明顯，可使結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力增加，甚至導致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計，主要是控制和驗算結(jié)構(gòu)在風或地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的p-Δ效應(yīng)對結(jié)構(gòu)性能降低的影響以及由此可能引起的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)[4]。
本工程中，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算如下：13～25層各層重力荷載設(shè)計值G1=9384kN，4～12層各層重力荷載設(shè)計值G2=9572 kN，13～25層各層重力荷載設(shè)計值G3= 23816kN。 ，取 = ， ，結(jié)構(gòu)雙向整體穩(wěn)定滿足要求。
6 結(jié)語
本文結(jié)合筆者多年從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的相關(guān)經(jīng)驗，對高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點進行了簡單的概述。以某高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
為例，對主體結(jié)構(gòu)選型、樓蓋結(jié)構(gòu)選型及樓屋面板設(shè)計、剪力墻截面設(shè)計進行了簡要的概述。指出了在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)重點注意框架部分抗震等級、適用高度和高寬比的調(diào)整、框架剪力墻中框架總剪力的調(diào)整、構(gòu)造要求。最后對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的側(cè)移控制和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性進行了詳細的分析，以提高工程建設(shè)的經(jīng)濟性和安全性。
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Abstract： The requirements for high-rise building are higher than that for ordinary civil engineering facilities. At present there are many problems in high-rise building structure design in China， which bring great difficulties to building construction and daily use management.
關(guān)鍵詞： 高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；空間布局；抗震等級
Key words： high-rise building；structure design；space layout；seismic grade
中圖分類號：TU355 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0139-02
0 引言
我國高層建筑發(fā)展迅速。然而，結(jié)合對我國目前高層建筑設(shè)計、施工過程進行的研究和分析，我們發(fā)現(xiàn)我國建筑行業(yè)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中依然存在著諸多的問題，這直接影響著高層建筑實際施工的正常進行，也嚴重影響著建筑物的服務(wù)壽命，給高層建筑的日常使用帶來嚴重的安全隱患。以建筑空間布局不當、嵌固端的設(shè)置不當、建筑材料的選用不當、建筑安全性無法得到足夠保障等為突出表現(xiàn)的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題嚴重困擾著高層建筑設(shè)計者。
1 高層建筑設(shè)計要點
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與一般工民建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有所不同，主要原因是：
1.1 總平面布置要求相對較高 高層建筑一般屬于人口密集聚集區(qū)，建筑在使用過程中內(nèi)部功能分區(qū)較多且復(fù)雜，設(shè)計人員需在考慮工程造價的基礎(chǔ)上充分考慮建筑的實際使用效果，優(yōu)化設(shè)計方案，為高層建筑預(yù)留足夠空間的停車場，合理確定建筑采光間距，確保建筑物消防排煙、樓梯、電梯等豎向交通中心的運行通暢，考慮建筑物整體外觀和與周邊環(huán)境的相適應(yīng)。
1.2 高層建筑設(shè)計需特別注意對側(cè)移幅度的控制 高層建筑在施工過程中，其水平載荷隨著工程的進行在不同的變化，隨著高度的增加水平面上載荷分布的不均極容易造成建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移幅度增大，不利于建筑整體的受力穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此在設(shè)計工作中需特別注意對建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移幅度的控制設(shè)計。
1.3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需注意對建筑軸向變形的分析與控制 高層建筑荷載較大且一般處在豎直方向上，建筑重心較高。尤其我國目前高層建筑施工中常選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，極大地增加了建筑的整體載荷，由此極容易造成建筑主要承重結(jié)構(gòu)柱體產(chǎn)生巨大的軸向變形，同時對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生一定的影響，柱體的軸向變形會減少連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值，而端支座的負彎矩值和跨中正彎矩則會出現(xiàn)增大的情況，因此在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時需對建筑各主要受力支撐進行一定的軸向變形分析與應(yīng)力分析計算，對預(yù)制構(gòu)件的下料長度進行細致的調(diào)整，保證高層建筑整體的使用安全。
1.4 建筑設(shè)計中的結(jié)構(gòu)延性 高層建筑物相對于一般建筑物建筑結(jié)構(gòu)來講，結(jié)構(gòu)較為柔和，這種特性可以保證建筑在一些突發(fā)的震動如地震、大風等自然沖擊下產(chǎn)生一定的變形，以做卸力緩沖，保持建筑的穩(wěn)定性。但在特別重大的沖擊面前建筑可能會造成結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力負荷過大，超過彈性變形極限，引起結(jié)構(gòu)變形較大，產(chǎn)生塑性變形現(xiàn)象。為了使建筑結(jié)構(gòu)在塑性變形后仍然具有良好的變形能力，避免出現(xiàn)建筑倒塌，在建筑設(shè)計時要采取一定的措施，以保證高層建筑的結(jié)構(gòu)具有適合的延性。
2 目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的常見問題分析
由于經(jīng)濟發(fā)展原因，我國高層建筑施工相對歐美等發(fā)達國家起步較晚，但隨著改革開放對經(jīng)濟的巨大促進作用，我國高層建筑施工建設(shè)進度加快。但由于施工經(jīng)驗和技術(shù)的先天不足，導致我國目前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中存在諸多問題，而這些問題的直接體現(xiàn)便是高層建筑服務(wù)壽命和使用質(zhì)量遠不及歐美等發(fā)達國家。通過大量的研究與分析，我們發(fā)現(xiàn)我國目前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題主要有以下幾點：
2.1 建筑空間布局不當 高層建筑在設(shè)計過程中除了考慮建筑的實際使用功能，同時也要照顧到外在的美觀和該建筑與周邊設(shè)施的環(huán)境適應(yīng)性。因此在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際工作中需要綜合考慮建筑高度和建筑高寬比以及建筑與周邊設(shè)施相對距離。
在某些地區(qū)的商品寫字樓樓盤建設(shè)過程中，常出現(xiàn)各樓盤布局相對集中的現(xiàn)象，彼此間距過小。如某地兩棟35層高度樓盤在進行設(shè)計時沒有充分考慮北側(cè)樓盤采光需要，既沒有進行錯位布局設(shè)計，也沒有拉開建筑距離（實際上兩棟樓盤南北距離僅僅三十余米），實際上造成了北側(cè)大樓底層常年采光不暢，嚴重影響了建筑的使用功能。
2.2 高層建筑嵌固端的設(shè)置不當 一般來說，高層建筑地面以下都附建有地下室，用作地下停車場或者地下商場。在進行地下工程設(shè)計時，設(shè)計人員常忽視了對建筑物的嵌固端位置設(shè)計，這常會影響到嵌固端的樓板設(shè)計、嵌固端的上下層剛度比例限制、嵌固端的上下層抗震等級的一致性、建筑整體建構(gòu)設(shè)計與嵌固端位置協(xié)調(diào)等，并由此引發(fā)一系列問題，既不利于工程施工的正常進行，也給建筑使用安全埋下一定的隱患。
2.3 建筑材料的選用不當 我國多地屬于地震多發(fā)地帶，根據(jù)國外的設(shè)計施工經(jīng)驗，一般地震多發(fā)地的高層建筑主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)為主，多種類復(fù)合材料為輔的建筑結(jié)構(gòu)。但在我國高層建筑設(shè)計中，大多采用鋼筋混凝土或者沙石混合結(jié)構(gòu)。一是由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)過于復(fù)雜，國內(nèi)尚不能完全掌握鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的設(shè)計施工技術(shù)，二是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到了豐富的研究和實踐，更容易控制設(shè)計與施工質(zhì)量。但從實際效果來看，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑很容易在施工和使用過程中發(fā)生鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彎曲變形側(cè)移幅度較大的現(xiàn)象，由此不利于建筑的長期正常健康使用。
2.4 建筑安全性設(shè)計不足 高層建筑不同于一般建筑，人口相對密集，而且不利于緊急狀態(tài)下的人員快速疏散，因此需要特別注意對建筑安全性的設(shè)計，主要包括消防滅火、應(yīng)急逃生通道、抗震、抗風、防雷電設(shè)計等。對于高層建筑來講，其受力載荷較大，在劇烈的地質(zhì)運動（如地震）及自然條件（雷雨大風等強對流天氣）沖擊下極容易發(fā)生建筑受力穩(wěn)定性遭到影響或者破壞、部件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降等現(xiàn)象。高層建筑中的防滅火是高層建筑日常安全管理中的重點，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計中沒有完善的消防滅火設(shè)施系統(tǒng)以及應(yīng)急逃生通道，該高層建筑在事實上存在著嚴重的安全漏洞，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，后果不堪設(shè)想。在我國很多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對消防滅火、應(yīng)急逃生通道、防風、防震、防雷電設(shè)計均有不足，不利于建筑的日常正常使用和管理。
3 對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的建議和意見
針對我國高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，結(jié)合國內(nèi)外對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際工作經(jīng)驗和相關(guān)知識的研究與學習，設(shè)計人員在工作中需注意：
①不斷提高專業(yè)素質(zhì)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學合理性。②在對高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員需根據(jù)建筑需要和建筑周邊環(huán)境綜合考慮設(shè)計方案，盡可能達到設(shè)計方案的最優(yōu)化處理。③設(shè)計人員應(yīng)注意運用先進的技術(shù)手段對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在的復(fù)雜應(yīng)力進行科學合理的研究與分析，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中需考慮各應(yīng)力的特點和變異特性，防止建筑在施工和使用過程中出現(xiàn)軸向變形、應(yīng)力變異、結(jié)構(gòu)斷裂等現(xiàn)象。④在對建筑配套系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中需一方面保證該系統(tǒng)設(shè)施的安全穩(wěn)定性，另一方面要注意盡量簡化系統(tǒng)管線路，為系統(tǒng)在使用過程中的維護保養(yǎng)提供便利。⑤加強消防滅火、抗震、抗風、防雷電等安全設(shè)施設(shè)計，保障高層建筑使用中的安全穩(wěn)定。
4 總結(jié)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作繁瑣、技術(shù)要求高、設(shè)計難度大，設(shè)計人員一定要首先擺正自己的心態(tài)，綜合考慮實際施工需要和相關(guān)技術(shù)要點，以高度的熱情和積極的態(tài)度完成設(shè)計工作，為施工的正常有序進行打下良好的基礎(chǔ)。
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