1、高层建筑主体结构设计探讨【摘 要】随着城乡一体化的快速发展，城市人口日益增多，居民建筑也逐步从底层向高层转变，这对建筑主体结构设计提出了更高的要求。本文就高程建筑结构设计的特点和常见问题进行了探讨，以期为建筑设计人员提供借鉴和参考。 【关键词】高层建筑；主体结构；设计；探讨 一、概念阐述 高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计，在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。 二、高程建筑结构设计的特点 高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不
2、同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：（1）水平力是设计主要因素。在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。 （2）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要。高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自
3、重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。 （3）抗震设计要求更高。有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、中震可修、大震不倒。三、高层建筑结构设计的基本要求 （1）结构的规则性。第一，不应采用严重不规则的结构体系。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。高层建
4、筑不应采用严重不规则的结构体系，应符合下列要求：一是应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；二是应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；三是对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强。第二，高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求：一是结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；二是宜具有多道抗震防线。 （2）规则平面布置需满足的要求。结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，力争均匀对称，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑平面要力求简单规则，风力作用下则可适当放宽。抗震设防的高层建筑，
5、平面形状宜简单、对称、规则，以减少震害。在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规则的平面布置。抗震设计的 B 级高度钢筋混凝土高层建筑、混合结构高层建筑，其平面布置应简单、规则，减少偏心。 四、高层建筑结构设计问题分析 （1）高层建筑结构受力性能。对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空问组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本
6、要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。 （2）建筑结构的三心合一和扭转。建筑结构的几何形心，刚度中心、结构重心即为我们常说的建筑三心。在结构设计时要求建筑三心尽可能地汇合于一点，即所谓三心合一。建筑结构的扭转问题就是指在设计中一栋建筑物没有做到三心合，在水平力作用下结构发生扭转振动效应。由于水平力作用在高层建筑中起着控制作用，常有建筑物因扭转振动而发生严重破坏。为避免建筑物因水平力作用而扭转破坏，要求我们在设计时进行合理的结构选型和精心的平面布置，尽可能地使建筑物三心合一。 （3）建筑结构的轴压比。轴压比是指柱组合的轴力设计值 Nc 与柱的横截面面积 Ac 和混凝土抗压强度设计值 fc 乘积的比值。试验和震害表明；钢筋混凝土柱的轴力过大、柱的延性将显著变小，很容易发生脆性的剪切破坏，不符合强剪弱弯的概念设计原则。故轴压比的控制，对保证其延性非常重要。我们应采取提高柱混凝土的标号及扩大柱截面等措施缩小柱的轴压比，提高结构的延性。 参 考 文 献 1余小锐.浅谈高层建筑结构设计分析J.科技资讯.2009（13） 2胡胜利.高层建筑结构设计问题探讨J.建设科技.2010（2）
