1、1多高层建筑结构设计的特点及应注意的问题【摘要】随着我国多高层建筑不断增多，多高层建筑结果设计问题也日益突出，多高层建筑结构设计需要注意关键的设计问题。本文将从以下几个方面来分析多高层建筑结构设计的特点及应注意的问题。 【关键词】多高层建筑；结构设计；特点；问题 中图分类号：TU97 文献标识码：A 1、前言 多高层建筑结构设计的优劣关系到建筑后期的使用效果和安全性，所以，分析过高层建筑结构设计的特点，并分析需要注意的问题，提出设计的有效策略极其重要。 2、多高层建筑结构设计的特点 2.1、轴向变形不容忽视 高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁
2、中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。 2.2、结构延性是重要设计指标 相对于底层建筑而言，高层建筑的结构更柔和一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较2强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。 2.3、水平荷载成为决定因素 一方面，因为高层建筑楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷
3、载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，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，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。 3、高层建筑结构设计选型 高层建筑的结构体系作为抵抗来自垂直和水平方向荷载的传力途径，它主要是利用抗侧力体系和相关的水平构件与竖向构件将荷载传到基础部分。 高层建筑结构体系按照建筑材料可以分为钢、混凝土组合结构，钢、混凝土混合结构，钢结构。这其中钢筋混凝土结构体系因为其成本低、耐火耐久等优良的性能而广泛应用于各类工程中，但是它本身仍旧存在一些如施工慢、自重大等缺点。而钢结构体系除了
4、具有施工方便、抗震性能好、强度高等优点外，同时还有着例如防火性差、成本高等缺点。钢、混凝土组合结构虽然继承了二者的优点，但是其节点部分的构造复杂，所以并不能被广泛应用。同样地，钢、混凝土混合结构一样结合了两者的优点，但是在两种材料的连接方面仍旧存在技术问题。高层建筑结构体系常用的有框架、剪力墙结构，框架-剪力墙结构。框架结构因为3是利用柱、梁等结构来承重的，所以这种结构体系的侧向位移相对较大，一般适用于低于 50m 的建筑。剪力墙结构因为是靠高层建筑的墙体来承重的，所以这种结构的整体性能相对较好，不易产生水平方向的变形，一般多应用于高层建筑，但是因为其在平面上的布置不够灵活，所以很少在公共建筑
5、设计中使用。而框架-剪力墙组合结构则是结合了两者的优点、改善了其中的缺点，所以被广泛应用于高层建筑的结构设计中。另外还有筒体结构、框-筒结构等。 4、对高层建筑结构进行设计的一些实例分析 某员工宿舍，建筑共九层，总高 33.5 米,综合长度是 85.96 米。第一层为员工食堂，从二层到六层为员工的宿舍，七层到九层作为公司高级员工的住所。结构设计中,按七度区设防,特征周期是 0.35S，地震加速度是 0.15 进行抗震设计，主体采用现浇钢筋混凝土的框架结构。在结构分析时，将整个的建筑结构主要分成两个单元，并且通过设缝将单元的长度均为 42.7 米。因本工程室内的墙体比较多，导致了边柱与中柱都要承
6、受很大荷载。在建筑的底层柱上应用的是 C40 的混凝土材料，中柱的横截面积大约在 950*1000。在最开始试算时，第一个周期为扭转周期。依照技术规程之中所规定的内容：结构扭转为主要内容的第一自振周期是 Tt 和平动为主第一自振的周期 T1 的比值，A 高度的高层建筑这个比值不可以大于 0.9。在最开始的试算之中，Tt 和 T1 的比值，均超过规范要求大于 0.9，在之后的试算之中。通过以下措施进行调整。 将底层的角柱横截面积调整为 850*800，同时将底层中柱的横截面积调整成 950*950，底层边柱的横截面接调整成 900*950，通过结构试算,4第一个周期为平动周期，且 Tt/T1 的
7、比值为 0.87，满足规范要求，使整个结构顺利完成。但是一旦框架柱的横截面积过大，就会对下面的一些楼层平面在使用功能上有一定的影响，比如房间与卫生间的框架柱截面太大，就会对使用功能造成一系列影响。对于此工程来说，如果在一些适当的位置进行剪力墙的假设，使底层的角柱截面调整成 500*500，而底层中柱和边住的横截面积调整成 600*600，并将其进行计算，会使经济上的指标有一定的提高。 一般在建筑结构设计时，普遍都是依照传统设计的经验与结构规范以及建筑任务书所要求的内容，来将结构的类型确定之后，依照规范对于各种横截面积的大小与位置进行确定，而且一般依照实际的建筑平面以及功能对建筑构件进行位置的确
8、定之后，普遍先对截面与剪力墙的尺寸进行确定，之后再实行复核的计算。一旦截面大小不合适或者是构件的位置不适当，就需要进行重新的调整而进行释放的核算，直到取得了合理的构件位置与数量以及截面的大小。这个过程之中一般需要进行很多的试算与调整，体现了建筑结构布置合理的重要性质。而在此工程剪力墙的实际布置之中，出现了很多的困难，因为建筑平面功能里一层到六层的格局是不相通的而地下还要求有大空间的车库与汽车的坡道。在设计中不但要满足于上下的剪力墙能够对齐，还要不影响建筑的功能，通过多次的试验之后在该剪力墙的布置处理之中应用相应原则来处理。 5、设计中特殊问题的处理 5.1、框剪结构中剪力墙的数量与位置 剪力墙
9、的布置应本着均匀分散的原则尽量布置在建筑的周边，并使5其刚度中心和质量中心尽量重合，可以按底层结构截面面积与楼面面积之比为 5%初步确定剪力墙截面厚度与柱截面，通过初步设计调整截面，使结构分析结果的周期和位移，控制在合理范围之内。 5.2、竖向刚度变化的处理 为了调整刚度沿竖向的均匀分布，混凝土墙厚和柱子截面尺寸沿竖向逐渐变小，混凝土强度等级也应由下至上逐渐变小，并相互交错。在结构刚度有明显变化、受力有可能突变的楼层，如地下室顶板、裙房顶板及裙房过渡层的上下层楼板、塔楼的大屋面及开大洞口的楼层，均将楼板加厚，并双层配筋，以增加楼板的平面刚度，起到刚性横隔板的作用。 5.3、钢骨柱节点的处理 钢
10、骨混凝土柱节点处钢筋较密，混凝土浇筑困难。设计中梁柱纵筋均采用级（HRB400）钢筋，以减少钢筋根数，柱子钢筋则集中布置在四角，同时采取宽扁梁方案，纵横交叉梁选择不同梁高和梁宽，窄梁纵筋部分（大于 1/3）从钢骨穿过，部分与节点钢板焊接。宽梁纵筋部分从钢骨两侧绕行，部分与节点钢板焊接。 5.4、位移的限值问题确定 在高层建筑中，决定其顶点位移的限值因素不仅是数值大小，还与振动频率密切相关。一般人对高层建筑中的振动频率感知是很敏感的，而对震动幅度的大小则相对较弱，因此只要结构的摆动频率不是过高就能满足建筑的应用舒适度，对于为了避免由于结构的变形过大而产生的层间相对位移现象，限值在现有的规范中是较
11、严格的，可以适当放松其6指标规定。再加上各种计算程序在算法中的区别，同一个结构若采取不同的程序进行计算，那么对层间位移数值也会造成较大差异，最主要原因就是每个软件对“层间位移”的定义各不相同，有些是充分考虑楼层在经过转动后其最大角点的位移状况，有些则单指楼层的形心位移情况。对于较规则的高层建筑而言，形心位移是十分重要的，而角点位移则主要反映出结构楼层实际位移状况，也是工程师在结构设计中应注意的问题。 6、结束语 综上所述，多高层建筑结构设计的过程中，要注意设计的要点问题，同时，设计方案必须要科学合理，要结合项目工程的实际情况，重点问题要重点分析，展开设计。 【参考文献】 1赵西安现代高层建筑结构设计M北京：科学出版社，2010. 2于险峰高层建筑结构设计特点及其体系J建筑技术，2009.
