1、谈高层建筑结构设计中常见问题摘要：随着城市建设的发展，高层建筑在城市中应运而生。城市中的高层建筑成为反映城市经济繁荣和社会进步的重要标志。随着高层建筑的快速发展，在高层建筑的结构设计中都可能会遇见各种问题。如何做好高层建筑的结构设计，解决可能出现的问题，是设计人员面临的一个重要课题。对现在高层建筑结构设计的技术问题进行了详细的分析，为以后的结构设计的工作做了一些铺垫，以便以后的工作人员更好的做结构设计。 关键词：高层结构；概念设计；地基与基础设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 高层建筑的建造和发展已有百余年的历史，是人们生活中一种重要的建筑类型。高层建筑体量巨大，视觉冲击力
2、强，充分体现了现代建筑技术、美学、文化等魅力，对城市形态也有重要的影响。因此，高层建筑风格的转变一直是人们研究、探讨的焦点，探讨高层建筑设计理念的更新与高层建筑设计风格变化的相互关系，将有利于现代高层建筑的发展。 1 概念设计 1.1 高宽比的设计原则。 要综合的考虑整体的结构的不同的数值综合分析才能对建筑结构的高宽比做出设计规定。关于高宽比的设计，是一项长期的工程经验的积累和总结, 关于大多数的 A 级高层建筑，高宽比还是比较经济合理和实用的。关于侧向位移与结构稳定和抗倾覆能力以及承载能力等性能的规定也体现了对建筑结构的高宽比的一些要求。只有满足这些规定, 高宽比的所有规定不再是一个必须要满
3、足的必要条件，也不是利用这些规定判别建筑结构规则与否并作为超限高层建筑抗震专项审查的一个指标，注意规范的用词是“不宜超过” 。当超过限制时,应对结构进行更准确更符合实际受力状态的计算分析和切实可靠的构造措施。 1.2 抗侧力构件配置。 针对于独立的建筑结构单元内, 抗侧力构件的配置需要特别注意。首先，需要避免特殊位置的设计，应力集中的凹角与狭长的缩颈部位应尽量避免。然后，对于凹角和端部应避免设置楼、电梯间，同时减少地震引起的扭转效应。最后，关于竖向体型应尽量避免外挑, 同时内收不宜过多和过急、结构刚度、承载力沿房屋高度方向不宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免由部分结构或者
4、构件的破坏而造成整个结构失去抗震能力和对重力的荷载能力。因此，需要结合实际情况，制定相应的结构单元处理方法，保证结构单元之间的连接牢固。对于高层建筑的结构单元需要采取加强连接。 1.3 关于嵌固端设置的问题。 一般情况下，关于高层建筑的在进行简单的结构分析计算，一般需要进行确定结构嵌固端所在的位置，但是，嵌固端的选取一般面临各种各样的不同情况，只要需要从三个方面进行考虑。 第一，地基比较深，并没有设地下室。第二，地基数的层数或多或少，同样没有设地下室。第三，当设地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，需满足地下一层与首层侧向刚度比不宜小于 2 等。 因此，从以上几个方面进行考虑选取正确的嵌固端，也是
5、高层建筑中结构计算模式的一个重要假定。因为它关系到整个结构的部分构件的内力分配等的准确性，而且重点影响结构的产生侧移真实性以及整个结构的局部经济性。整个结构的计算过程中，结构设计师需要注意以下几个方面： 第一，关于嵌固端楼板的特殊设计要求。 第二，关于嵌固端的上下层的刚度比的要求。 第三，关于嵌固端的上下层的抗震等级要求一致性。 第四，在高层建筑结构进行整体计算的时候，关于嵌固端的设置、抗震缝设置、嵌固端位置等问题。 结构设计师需要进行全面的考虑以上的各种因素，做好以上各个方面的工作，尽量减少后期设计所面临的重要难题和安全隐患。 1.4 关于短肢剪力墙设置的相关问题。 一般情况下，关于短肢剪力
6、墙的一般定义为指墙肢截面高度与厚度之比为 58 的剪力墙，根据设计经验和实验数据的综合分析，一般情况下高层建筑中，对于短肢剪力墙的应用有特殊的要求。例如，在进行抗震设计时，所有的高层建筑结构需要进行全面的设计，整个设计不能全部采用短肢剪力墙结构。针对于 B 级高度高层建筑以及抗震设防烈度为9 度的 A 级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙等结构。因此，整个高层建筑结构设计中，结构师应尽量按照规范要求进行设计，尽量减少对短肢剪力墙的使用，避免对以后的设计工作和实施带来不必要的一些麻烦。 2 地基与基础设计 关于地基和基础的设计，是整个建筑中重要的部分也是结构工程
7、师非常重视的方面。因此，做好整个地基与基础是关系到整个建筑的重要环节，同时，地基与基础关系到整个工程的造价，常常是造价中需要考虑的一个重要因素。因此，关于这一环节的设计要引起足够的重视，避免这一环节出现问题而造成严重的后果。 针对于高层建筑的地基与基础的设计，需要综合考虑其因素，常见的问题考虑要素：第一，建筑场地的土质和水位的状况。第二，针对于场地的使用功能和施工条件的确定。第三，注意相邻建筑的特征和相互影响。第四，了解相邻的地下构造物和各类地下设施的位置以及标高，保证地基的安全性和不与其他建筑发生冲突。 在地注意地基基础设计中要方性规范的重要性问题。由于我国地势辽阔，地质复杂度高，如果仅仅需
8、要依靠地基基础设计规范是远远不能满足的，因此，做好地基工作除了参照相关规范之外，更重要的是进行对全国各地的地质进行全面的分析，而制定合理的设计方案。现在很多地市都制定有自己的规范，因此整个设计过程中，结构工程师需要参照地方性的规范和结合国家标准进行全面的分析，并作出设计，避免后期工作的进展。 3 关于结构计算以及相关分析 随着现代科学技术的快速发展，高层建筑的发展也是相对较快，尤其建筑结构的分析基本上都从传统的计算模式改变到现在的计算机软件进行计算，但是计算机软件利用进行的同时，人工计算设计也还是避免不了。因此，整个结构计算利用软件计算之后，依然需要设计人员进行做好审核。在整个结构的计算和相关
9、的分析，只要按照规范进行设计和相关处理，才能确保整个工程的质量。 3.1 关于结构计算的软件选择。 目前，市场上比较通用的计算软件有:SATWE、TAT、TBSA 或ETABS、SAP 等。但是,由于不同的软件之间存在不同的差异，致使整个计算的结果也是有一定的不同。因此，我们在选取软件时，需要进行考虑各方面的因素，尤其依据结构类型、计算机软件模型等特点进行分析和选取。 3.2 周期折减系数与振型数目。 由于在高层结构中经常会有一些非结构的砌体来进行填充墙体，因此在计算时，应考虑其对墙主体的影响。尤其周期的折减考虑到门窗洞口的设置对周期的影响，一般情况下，周期折减系数为 0.61.0 之间。而且
10、不同的建筑结构类型以及墙体填充的多少都对周期折减系数有一定的制约。一般情况，振型数目的多少经常与结构的层数紧密相关, 根据规定，一般对振型的取值都有比较明确的规定。所以，经常我们需要在计算分析过程中依据规范要求进行对计算结果的判断，从而决定是否调整振型数目。 3.3 非结构构件的计算与设计。 在高层建筑中, 我们往往需要为了达到建筑的整体美观和特殊功能要求，有些主承重骨架部分常常采用有一些非机构的构件。在建筑的过程中，这一部分由于高层建筑的承载负荷和地震效果都比较大，因此，针对这一部分的非结构构件的计算需要特殊处理计算。 4 结束语 高层建筑结构形式趋于多样化,表现形式也多种多样,但随之所带来的弊端也越来越多的表现出来,在成为城市风景的同时如何恰当的融入城市空间成为高层建筑设计的一个重要任务,也是使高层建筑设计趋于完善所追求的一种理念。关于高层建筑结构的设计是一项复杂而又时间较长的工作，整个结构的设计也是设计中出现问题较多的环节，因此需要每一个过程进行全面充分的分析和计算，同时不断地完善不足和设计缺陷，从而到达最终满意的效果。
