1、探讨高层建筑结构中的设计策略【摘 要】高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑的结构设计的要求越来越高，分析了高层建筑的结构特征，高层建筑结构设计的原则，阐述了高层建筑结构体系的分析，并重点分析了高层建筑结构设计问题及对策，可以为高层建筑结构设计提供参考和依据。 【关键词】高层建筑；施工技术；分析；策略 高层建筑可以有效的解决用地紧张的问题，而且具有美化城市、优化街区的作用，极富特色、包含深意的高层建筑更是能够以其标志性而成为城市的名片。高层建筑的基础较深：地基的埋设要保证大于整体建筑高度的 1/12，而桩基应保证大
2、于高层建筑高度的 1/15，并且要保证高层建筑必须有一层地下室；高层建筑的施工技术比多层建筑的施工技术要求高；高层建筑的运输设备比多层建筑的垂直运输设备要求高；高层建筑的施工条件要比多层建筑的复杂：高层建筑一般在市区，周围的建筑物非常密集，施工条件很差，对材料的运输、基础工程的施工、设备的正常运行都带来很大困难。 一、高层建筑的结构体系分析 结构体系的合理选择是高层建筑结构设计的重要环节，抗震能力与抗风能力是结构体系选择的主要出发点，下面就目前常用于高层建筑的结构体系展开具体分析。 （一）框架结构体系 框架结构体系由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成，梁和柱的弯曲变形，以及柱的轴向变形则是框架
3、结构侧向位移的两种主要形式。梁和柱的弯曲变形可使框架产生剪切型侧移曲线，并且框架的侧向位移的会随高度上升而逐渐减小 ；柱的轴向变形则可使框架产生弯曲型侧移曲线，框架的侧向位移的会随高度上升而逐渐变大。采用框架结构体系的高层建筑具有更为低廉的工程造价，更轻的建筑自重，并且，建筑界对于框架结构体系具有相当丰富的设计与使用经验。为根据建筑使用者的不同功能需求合理设计建筑平面结构，常常利用隔断墙技术来对高层建筑平面空间进行安排设计。然而，框架结构较大的柔性严重影响了它的抗侧向载荷能力，风力作用和地震作用常常会使采用框架结构设计的高层建筑产生过大的侧向位移，从而破坏建筑结构。 （二）剪力墙结构体系 剪力
4、墙结构又称抗震墙结构，是指利用钢筋混凝土剪力墙承受全部竖向与侧向载荷。墙体沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置的剪力墙结构具有较高的强度与刚度，并且具有良好的延性与抗震能力。然而，采取剪力墙结构设计的高层建筑往往自重过大，建筑平面空间布置难度大。此外，侧向载荷可使剪力墙产生随建筑高度增加而增加的侧向位移。（三）框架剪力墙结构体系 针对框架结构强度、刚度不足的问题，通常需要用剪力墙结构代替高层建筑中的部分框架结构，这就是框架剪力墙结构。框架剪力墙结构兼备了框架结构平面布置简洁，以及剪力墙结构强度、刚度好的双重优点。框架剪力墙结构高层建筑对水平载荷与竖直载荷的承受有着明确分工，框架结构是竖直载荷的
5、主要承受者，剪力墙结构则是水平载荷的主要承受者。此外，当水平载荷过大时，框架与剪力墙结构还能与楼板、连梁相配合，共同承受应力，避免建筑结构的损坏。框架剪力墙结构可有效减小侧向应力对框架结构的影响，控制高层建筑的水平位移，增大高层建筑的可建高度。采取框架剪力墙结构设计的高层建筑也有较为出色的抗震能力，地震发生时剪力墙结构是侧向应力的直接承受者，并能将所受载荷有效传递给框架结构，此时框架结构的延性便能发挥作用，避免地震造成高层建筑结构损坏。框架剪力墙结构高层建筑的均匀受力对其抗震能力也能起到一定的提高作用。 二、高层建筑结构设计问题分析及对策 （一）高层建筑结构存在着超高的问题 基于高层建筑抗震的
6、要求，我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定，针对高层建筑的超高问题，在新规范中不但把原来限制的高度规定为 A 级高度，并且增加了 B 级高度，使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中，对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略，在施工审图时将不予通过，应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下，整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。 （二）高层建筑结构设计短肢剪力墙设置 我国建筑新规范中，短肢剪力墙是指墙肢的截面的高度和厚度比在 58 的墙，按照实际经验以及数据，高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。所以，在高层建筑的结构设计中，必须
7、尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。 （三）高层建筑结构设计嵌固端的设置 一般情况下，高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此，结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计 ；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的 ；高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。 （四）高层建筑结构的规则性 在关于高层建筑的新规范中，对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制，比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比，平面规则性等
8、等，并且硬性规定了“高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。 ”因此，为了避免后期施工设计阶段的改动，高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。 三、高层建筑结构设计中的要点分析 （一）重点考虑有关抗震的设计要求 抗震设计是高层建筑需要重点考虑的问题，建筑在正常使用的时候存在竖向载荷和风载荷等，为了符合抗震设计所有要求，高层建筑必须要有良好的结构抗震性能 。 使高层建筑能够在小地震中不坏，中度地震可维修，大地震保持不塌，从而避免大量在抗震设计中一般采用材料在非抗震设计时的许可强度值，但是必须要引入承载力抗震调整系数 RE 来提高其承载力。对于轴压比小于 0.15 的偏心受压柱，其承载力抗震调
9、整系数与梁相同。 （二）高层建筑基础设计要求 无论高层建筑还是普通建筑，基础设计都是至关重要的。要保证建筑物的基础有足够的抗压强度和足够的稳定性，将地基的变形限制在允许的范围之内，地基的压强设计值 P 不大于地基的许用承载力设计值 F，即 P=（F+G）/A F 式中 F上部结构传至基础顶面的竖向力设计值 G基础自重和基础上的土重设计值 A基础底面面积 F地基承载力设计值（是经深度、宽度修正后的地基承载力） 地基的变形计算值 不大于地基的允许变形值 max。由于基础需要长期在地下容易受到潮湿的环境，有时甚至会受到地下水的浸渍。基础应该采用具有高耐久性的材料，并且在混凝土中应该适当加大钢筋保护工
10、作。要将建筑物整体的刚度和相邻建筑物的影响综合考虑，做到安全、经济并有足够的强度。 （三）减轻高层建筑结构的自重 在高层建筑的结构设计中，如何减轻自重是个十分有意义的问题。单从地基的承载能力或桩基的承载能力来考虑，同样的桩基或者地基，在不加基础造价或处理措施的情况下，减轻建筑物的自重，将会有显著的经济效益。同样，减轻建筑物的自重对建筑物提高自身的抗震性能是一个十分有效的办法，比较轻的自重就会使建筑物在地震上下振动时的惯性大幅减弱，从而减弱对基础造成的冲击。高层建筑的重心比较高，由于地震的作用，在建筑物低层会作用很大的倾覆力矩。由于惯性的作用，在竖直方向上，构件会产生比较大的附加轴向力。所以，在保证设计要求的前提下，减轻建筑物自重就显得尤为重要。 四、结论： 如今摩天大楼在世界主要城市已经随处可见，高层建筑的结构设计也给工程设计人员带来新的挑战。在高层建筑结构设计中，工程设计人员必须综合考虑各项设计原则和实际因素，确保高层建筑物的结构设计安全，消除设计安全隐患。 参考文献： 1黎藜，李志壵.高层建筑结构设计浅析J.中国建筑企业，2011（6）：27-28. 2杨利，席艳.浅谈高层建筑结构设计的注意事项J.城市建设理论研究（电子版） ，2011（16）.
