1、高层建筑结果设计过程简介摘要： 随着我国人口的不断增长，国家土地资源的日渐减少，国家经济的不断发展及农村城镇化建设步伐的不断推进，高层建筑在祖国的大地上像雨后春笋般拔地而起，成为了现代化城市一个非常重要的标签。鉴于这种高速发展的现状，高层建筑结构设计，在现代化城市建设中，就会凸显出它的作用。如何能够使高层建筑结构做到既安全又经济，是每个结构设计师都应该关注并为之实现而需付出努力的。在过去的 10 年中，笔者有幸能够加入结构设计师的行业，并亲自进行及负责了将近二十个高层建筑结构项目的设计，在这里，笔者将简单的介绍下自己在过去设计过程中的体会，希望能够和各位设计师进行交流，同时，也希望能对刚刚步入
2、或准备步入结构设计师行业的朋友起到一定的参考作用。如有不妥之处，敬请各位同仁提出指正。 关键词:高层建筑 结构设计 设计过程 注意事项 中图分类号： TU97 文献标识码： A 引言 高层建筑结构设计，可以简单分为以下几个过程：1、确定结构方案；2、建立结构计算模型；3、根据模型计算结果进行图纸绘制。因高层建筑多种多样，建筑施工图的设计也会应甲方的要求和用地条件的限制等等因素各有不同，比如，建筑层数、建筑使用功能等。因这些建筑条件的不同，结构的设计过程中考虑的思路也有很大的区别。鉴于篇幅原因，下面仅以不超过 100m 的高层住宅为例，来对结构设计的过程进行简单介绍。需要特别说明的地方是，下面所
3、介绍的技术理论及技术参数等，均为不超过 100m 高层住宅所常用的，高于 100m 及不常用部分，未做介绍。1、确定结构方案 结构方案的确定，简而言之，就是布置结构竖向构件，包括剪力墙、柱等，并确定结构梁的布置。提起结构设计，其中很重要的一个环节就是建筑结构的概念设计。概念设计的主要内容就是根据国家规范的一些相关规定，以及设计师自己总结的正确合理的设计经验，对建筑结构在设计之前进行一个结构的整体把控，以达到设计合理、经济、安全的目标。 高层建筑结构体系有以下几种：框架结构；框架剪力墙结构；剪力墙结构等。根据建筑的高度，首先需要确定建筑需要选用的结构体系。对于多层住宅，一般首选框架结构；对于小高
4、层住宅，一般首选框架剪力墙结构；对于高层住宅一般会选择剪力墙结构。但是，现在的购房者对生活品质要求越来越高，这样，纯剪力墙结构的使用范围越来越广，很多的小高层住宅，也都首选剪力墙结构，以尽量减少有结构的墙柱等突出到住宅的使用空间以内。 在布置结构竖向构件墙柱时，有几个关键的部位是需要注意的：1、是荷载集中或较大处；2、结构外围四周及边缘转角处；3、楼电梯间等楼板开洞消弱部位的周边等。布置结构构件的整体原则就是，要刚度均匀、避免承载力突变、平面布局合理、并能够形成完整明确的传力体系。在布置竖向构件时，一定要考虑到框架梁的布置，框架梁应尽量能够拉通，并尽量不影响建筑使用功能。次梁应尽量布置在填充墙
5、下，以保证填充墙荷载传递直接。 2、建立结构计算模型 建筑结构方案确定后，就需要通过计算分析软件来建立结构计算模型，以完成结构计算。现在我国各地所使用的结构设计计算分析软件很多，有 PKPM、广厦等。后面以笔者常用的 PKPM 软件来进行介绍结构计算模型建立方面的问题。 建立结构模型，首先要进行荷载统计。根据不同部位墙体的不同做法，计算出不同墙体的线荷载；根据建筑图中不同房间的使用功能确定活荷载；根据不同房间楼地面装修的不同，确定出恒荷载。然后根据建筑平面的各项尺寸，在 PMCAD 中建立轴网体系，布置出墙柱梁板。输入荷载，设置各项参数。主要需要进行设置的参数有：楼层组装相关参数、混凝土的强度
6、等相关参数、结构抗震相关参数、风荷载相关参数、各项调整的相关参数、特殊构件定义等等。 建立模型，经过计算后，有几个非常重要的参数，是需要进行控制的：1、周期比，第一扭转周期与第一平动周期的比值，不应大于0.9；2、位移比，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.5 倍；3，剪重比，计算得出的楼层水平地震力与整楼重量的比值不应小于规范规定限值，该限值与抗震设防烈度有关；4，刚重比，该值达到一定要求后，结构可以不考虑重力二阶效应。若刚重比过低，结构存在出现整体倾覆的危险；5，位移角，该项指标主要是用来限制结构的水平位移，以保证结构安全和
7、使用的舒适度要求的；6，轴压比，主要是表示限制结构竖向构件实际承受荷载与计算所能承受荷载之间的比值，轴压比低，构件在抗震变形时的延性就越好，反之，延性就越低，对抗震是不利的；7，配筋率，包括竖向构件和水平构件两个方面。控制构件配筋率的上限，主要是为了防止构件截面设计过小，而造成了构件在破坏的时候出现超筋破坏现象。控制构件配筋率的下限，主要是为了保证钢筋混凝土构件发挥效用的最低配筋标准；8，嵌固端上下楼层刚度的比值，该值规范规定应小于0.5，即嵌固端下部的刚度应该是上部刚度的 2 倍，以保证嵌固端对上部结构的约束和力的传递。 另，结构模型的计算结果，尽量要遵循合理配筋率的原则，框架梁构件的合理配
8、筋率一般在 0.8%1.5%之间，这样构件的截面和配筋都处于一个相对合理经济的配置范围内。 3、根据模型计算结果进行图纸绘制 虽然形成了各个结构构件的计算结果，但是最终还是要以图纸的形势来表达结构设计的最终意图。 现阶段，对于一般的不是太复杂的工程项目而言，结构施工图一般包含以下内容：1，图纸目录；2，结构设计总说明；3，基础布置图及基础大样图；4，地下室布置图及基础梁平法施工图；5，竖向构件平法施工图；6，上部结构各楼层平面布置图及梁平法施工图；7，造型及节点大样图；8，楼梯结构施工图等等。对于以上各项的具体内容就不在这里赘述了。但需要强调的是，施工图的绘制，一定要严格遵守国家规范和施工图绘
9、制标准的规定，应该做到细致、详尽，以达到指导现场施工的目的，避免现场施工的时候出现误解，造成施工错误，甚至工程事故，危及结构安全。 当图纸绘制完成后，经过校对、审核，就可以出品正式的施工图了，而后，业主会将施工图送往施工图审查办公室进行审查，在审查意见出来后，经过和图审办的沟通交流，对图纸所存在的问题进行修改调整，出具审查回复变更单。至此，一个单体的结构设计工作就基本完成了。 结语 高层建筑结构设计，是一项繁琐细致的工作。在进行结构设计时，会受到各种各样条件的限制，比如，甲方对建筑整体功能的要求、国家规范对结构设计的规定等等，这些都是需要设计者去综合考虑的。在满足国家规范保证结构安全的同时，满足甲方的需求，并降低结构的整体造价，实现甲方的经济目标，这些都应该是设计师们应该考虑的。我们设计师们也需要通过不断的学习来提升自己，才会不断的创造出各种优秀的设计作品，使我们自身的设计水平更上一层楼。 参考文献： 1、 高层混凝土结构设计技术规程JGJ3-2010 2、 建筑抗震设计规范GB 50011-2010
