1、1谈高层结构设计中相关问题摘要：目前，伴随着高层建筑在我国的飞速发展需求，建筑高度的日益增加，建筑类型以及功能也日新月异，难度相对而言逐渐变大。结构体系各式各样，高层建筑结构设计现在主要成为结构相关工程设计人员在设计工作重点和难点。 关键字：高层结构设计问题建筑结构设计地下室 Abstract: At present, with high-rise buildings in Chinas rapid development needs, increasing the height of the building, building types and function also change
2、rapidly, difficulty is relatively bigger. Every kind of structural system, structural design of high-rise building is now mainly a structure engineering design personnel in the design of the focal point of work. Key words: high-rise structure design; problem; construction design; basement; 中图分类号: TU
3、2 文献标识码：A 文章编号： 引言 我国的高层建筑在十多年里突飞猛进地增长，其建设速度和建造数量在世界建筑史上也是罕见的。而我国对于高层建筑的理论研究多偏重2于介绍国外的思潮流派，或是美学、文化、艺术等一些外在形式上的东西，而对于功能组织和空间构成模式的研究却少有人问津。研究高层建筑的结构设计问题，提出更先进的符合工程实际情况的计算理论和方法，是我国结构工程师不断努力的方向，本文对于高层建筑空间结构构成模式以及高层建筑安装施工的协调与配合问题的探讨具有非常重要的现实意义 1.基础埋深问题 基础应该要有一定的埋深，埋置深度可以从室外地坪一直算到基础底面，对于独立的高层建筑而言，基础埋深比较容易
4、确定，但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的，当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础(防水底板不宜太薄)时，高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起，此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计，地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候，高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。高层建筑通常设地下室来满足埋深要求，主要有以下几点优势： 1.1 提高地基承载力。当高层建筑采用天然地基时，地基承载力可进行修正.随着基础埋深的增加，修正后的地基承载力随之增大，从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。 1.2 有利于高层建筑上部结构的整体稳定。高层建筑
5、地下室外墙一般采用钢筋砼墙，地下室顶板厚不宜小于 160mm，地下室具有较大的层间刚度，同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。因此设地下室有利于上部结构的整体稳定，有利于协调结构整体变形，调整地基3不均与沉降。 2.高层建筑结构的相关问题分析 2.1 结构的超高问题：在抗震规范和高规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为 A 级高度以为乎增加了 B 级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对
6、工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。2.2 短肢剪力墙的设置问题：在新规范中，对墙肢截面高厚比为 58 的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。 2.3 嵌固端的设置问题：由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震
7、等级的一致性、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。 42.4 结构的规则性问题：新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。 ”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。3.地下室顶板作为结构底部嵌固层的条件 当地下室顶板作为结构底部嵌固层的时候，应该要能约束结构底部的平动和转动，故必须要满足
8、下列条件： 3.1 地下室顶板与室外高差不宜过大，宜小于 1/3 层高。 3.2 地下室的楼层剪切刚度不小于相邻上部结构楼层剪切刚度的 2 倍。这里需指出的是，高规 4.8.5 条规定，抗震设计的高层建筑当地下室顶板作为上部结构的嵌固层时，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的 1.1 倍。规范规定此条的目的是保证柱端塑性铰出现在地下室顶部柱端。由于地下结构的地震、作用效应较小，即使在地下室柱与地上一层柱配筋相同时，柱端塑性铰通常也出现在地下室顶部。按规范规定增大地下室柱配筋时，往往使得柱钢筋较密，不便施工。 4.框架结构梁柱偏心距较大应采取
9、的措施 框架结构梁柱偏心较大时，将导致节点核心区受剪面积减小，且梁端弯矩作用在节点上时出现扭矩。因此当梁柱偏心距大于柱截面在该方向宽度的 1/4 时，应采取措施。通常可加大梁宽或设置梁水平腋。当设5置梁水平腋时，在梁柱节点处形成了较强的刚域，梁塑性铰将外移。因此梁端箍筋加密区长度应与普通框架梁有所区别，水平加腋梁的梁端箍筋加密区长度应取普通框架梁箍筋加密区长度与加腋水平长度之和。 5.较长剪力墙的开洞问题 高规 7.1.5 条规定：“较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于 2，墙肢截面高度不宜大于 8m。
10、”此条规定主要基于以下考虑： 5.1 提高剪力墙的延性，避免脆性破坏。墙段高宽比大于 2 时一般为弯曲破坏，墙段高宽比小于 2 时一般为剪切破坏。 5.2 避免单片剪力墙承担过大的水平剪力而首先破坏，使得整个结构抗侧力构件依次破坏。在某些工程设计中，设计人员往往将较长的剪力墙开结构洞，洞口较小，形不成弱连梁，此时的剪力墙为小开口剪力墙，仍具有很大的侧向刚度，承担的水平力很大，造成剪切脆性破坏。因此开结构洞时一定要开大洞，形成弱连梁，连梁跨高比宜大于 6 使得较长剪力墙开洞后形成两个较独立的墙肢。 6 悬挑梁的梁高度选用问题 现在，基本上建筑结构设计师会经常忽略对梁挠度的计算。梁高选用比较小，造
11、成梁截面的受压区的应力过高，在正常的使用状态之下，梁截面的受压区产生非线性徐变。伴随着时间的推移，梁挠度渐渐加大。挑梁的变形导致了梁板裂缝，由于挑梁变形的不断扩大，裂缝的宽度也随之加宽，这样就直接影响了建筑物的正常使用情况。即挑梁变形进一6步发展，梁支座截面上部受拉区经常会出现跨比较大的竖向裂缝。受支座附近的剪弯作用影响，竖向的裂缝不断向下延伸成为斜裂缝，这个时候梁已经接近毁坏。裂缝在梁支的座位置斜向延伸，缝越靠上宽度越大。挑梁截面过于窄小对建筑结构的抗震效果影响很大。悬挑结构对非水平地震的作用极为敏感。当梁高相对而言较小时，梁截面对应的受压区高度也是比较大的，但梁的延性是比较小的，在竖向地震
12、作用力之下容易产生断裂，从而失去了原有的承载力。 7.结束语 在今后的工作中,建筑结构设计人员需要重新认识自己工作的重要性,明确自己的责任,提高对结构设计质量安全问题的辨别能力,积累结构设计的工作经验,使建筑结构设计工作行业逐步步入正轨,使建筑物的设计更安全、更合理。 参考文献 1.范小平，高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析J福建建材，2008 2.许树峰, 霍达, 刘鸿绪.高层建筑结构设计中关键技术问题分析与研究 J. 科技传播. 2010(16) . 3.胡文湛.浅谈高层建筑结构分析与设计J江西建材 2006(1) 4.赵西安.现代高层建筑结构设计M. 科学出版社, 2008.
