1、谈高层建筑的某些结构设计优势摘要：在我国社会主义市场经济的不断完善和发展中，我国建筑业也得到了各方的认可和支持，人们对建筑结构设计也提出了越来越高的要求。本文对结构设计的某些优势之处进行阐述， 望给同行带来借鉴。 关键词：高层建筑；结构；设计；延性 中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号： 引言： 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。下文主要针对高层建筑结构设计中经常会出现的一些问题进行分析，总结了设计经验，以达到保证建筑的安全、延长其使用寿命的目的。 1.概念设计的重要性 概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工
2、程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。概念设计之所以重要，还在于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。 2.整体设计的优势 整体设计一般分主体和基础两部分进行。设计人员根据建筑物的性质、高度、重要程度、当地的抗震设防列度、风力情况等条件来选择合适的结构体系。是采用砖混结构、框架结构、框剪结构、框支结构、筒体，还是巨型框
3、架选定结构体系后，就要具体决定柱、梁、墙（剪力墙）的分布和尺寸等。 在进行主体结构内力计算后，主体结构底截面的内力成了基础选型和计算的重要依据。内力计算一般尽量简化为平面体系来计算，但有时必须采用空间受力体系来计算。无论怎样，内力计算最终是对柱、梁、板、墙（剪力墙）和块体这五种部件的计算。也就是说，进行整体设计后，就要进行部件设计。梁和柱一般可看作细长杆件，内力情况与计算体系相符合。单向板可简化为单位宽度的梁来计算，双向板的计算理论也较成熟，异型板的计算就较为复杂，应尽量避免。对于单片的剪力墙，一般把它视作薄壁柱来近似计算，有时要考虑翼缘的作用；对于筒体结构中的剪力墙则要用空间力学的方法来计算
4、。块体不同于梁、柱、板、墙，它在空间三个方向的尺寸都比较大，难以视作细长杆件或简化为平面体系来计算。如单独基础，桩的承台，深梁都是块体，受力情况很复杂，难以精确分析，所以在计算中往往加大安全系数，以策安全。 3.结构计算的假定 在高层建筑结构内力与位移的计算中，为使计算简化，突出主要影响因素，忽略次要影响因素,做如下假定： 3.1 弹性工作状态假定 此假定认为，结构在永久作用和可变作用下，从整体上看处于弹性工作状态，其内力与位移可按弹性方法计算。但对于框架梁及连梁等构件，可考虑局部塑性变形引起的内力重分布。 3.2 平面结构假定 实际上，任何建筑结构都是一个空间结构。但为简化计算，对规则的框架
5、、剪力墙及框架剪力墙结构体系，可将结构沿两个正交主轴划分为若干个平面抗侧力结构(此抗侧力结构在自身平面外刚度很小，可以忽略)，每个主轴方向的水平荷载与地震作用由该方向的平面抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不参加工作。 3.3 刚性楼面假定 各平面抗侧力结构之间通过楼板互相联系并协同工作。一般情况下，可认为楼板在自身平面内为绝对刚性，不产生挠曲变形，在自身平面外刚度很小，可不予考虑。按此假定，在不考虑扭转时，同一楼面标高处结构侧移相同；考虑扭转时，同一楼面标高处结构侧移呈线性分布。为保证楼面在平面内的刚度，在设计中应采取相应的构造措施。但当楼面有大开孔、较长的外伸段、建筑平面较长或为不规
6、则的底层大空间剪力墙结构的转换层楼面，以及楼面的整体性较差时，宜对采用刚性楼面假定的计算结果进行调整或在计算中考虑楼面在自身平面内挠曲变形的影响。 4.结构延性是高层建筑设计的重要性质 延性是指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比来表示。对于受弯构件来说，随着荷载增加，首先受拉区混凝土出现裂缝，表现出非弹性变形。然后受拉钢筋屈服，受压区高度减小，受压区混凝土压碎，构件最终破坏。从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎，是构件的破坏过程。在这过程中，构件的承载能力没有多大变化，但其变形的大小却决定了破坏的性质。是钢筋砼受弯构件的 M（）曲线，
7、y 是屈服变形，u 是极限变形。提高延性可以增加结构抗震潜力，增强结构抗倒塌能力。高层建筑相对低层结构而言，结构设计更柔一些，如果遇到地震，震动作用下的建筑结构变形更大一些。为了做好防震设计，避免倒塌，建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，特别需要在构造上采以适当的设计，确保建筑设计具有很好的延性。 5.高层框架结构设计的一些元素 5.1 如果结构是对称的或单元式的结构，要利用对称的或单元的画法来节省笔墨提高效率。 5.2 上下左右对称的尺寸标柱可以省略对称边的标注来节省笔墨提高篇幅的利用效率。 5.3 板的厚度结合建筑平面的开间和进深确定一个统一的厚度，局部不适处局部加厚或减薄。这样
8、有利于保持经济性并可提高效率。还需要注意的是管道井或通风井搁置在楼板上时的板局部受压需验算。板上隔墙下未设梁时板底须附加钢筋，并要提高板的配筋率。板上预留洞口须注明尺寸，须要附加钢筋的设附加钢筋，须要设洞口梁的要设梁。板的阳角须按构造规定设附加钢筋。挑板钢筋的锚固长度要满足，当伸入相邻板内时要注意伸入长度应大于等于 1.5 倍的悬挑长度。 5.4 梁及圈梁。梁的定位原则是：梁的高度在满足设计要求的情况下尽量做小，保正梁下有足够的净空，还有就是如前所述的阁楼层的抬墙梁，如果不影响阁楼层的使用则尽量的使梁上这样的好处是板下空间平整美观，但要注意的是此时要注意梁的抗剪钢筋是否足够。圈梁的设置要满足抗
9、震规范的要求。需要注意的是当圈梁下的洞口较大或圈梁上的荷载较大时应注意验算圈梁是否满足要求。否则应另外加强。当有错层且错层高度小于等于 500 时可以加大圈梁截面和一设置。总之，要分别设置圈梁。 6.结语 在发展中的中国来讲，对于目前设计人员按传统设计法造成财产大量浪费的现状，推行能实现资源合理分配、利用，节约建筑造价的结构优化设计方法是势在必行的，同时也是刻不容缓的。总之，结构设计是个系统、全面的工作，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行，始于足下。设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业来进行设计，在工作中应事无巨细，善于反思和总结工作中的经验和教训。 参考文献： 1赵西安。高层建筑结构选型、构造及简化计算M。北京：中国建筑工业出版社，1989. 2沈蒲生。楼盖结构设计原理M。科学出版社。2003.12. 3王颖波.牛天宝.浅谈房屋建筑结构设计中常见问题分析J.黑龙江科技信息.2010. 4王艳辉.浅谈房屋建筑结构设计中常见问题分析J.中小企业管理与科技.2010. 5李伟.罗虎.谈在房屋建筑结构设计中常见问题J.科技致富向导.2010. 4.
