普通高层办公综合建筑结构设计

摘要：我国科学技术在二十一世纪实现了飞跃式的发展与进步，这是众人有目共睹的，使得人民生活不断提高的同时，也带动了我国建筑业的蓬勃发展。这些年，人们对于建筑空间有了更高的要求，主要表现在对建筑空间的大与灵活有了更高的需求，同时也期许着更开阔的景观视野。本文就一个案例工程展开了普通高层办公综合建筑结构设计的探讨，希望对相关事业有所借鉴。

关键词：普通高层办公楼 综合建筑 结构设计 主体

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

当前，建筑造型及功能涉及的方面更加广泛，比如说一些高层办公楼与酒店建筑，往往需要设置几层甚至通层的共享空间或者绿化空间等，而相应部分的楼盖就会被抽空。这种情况下，高层建筑结构中往往会有这样的设计假定：假定刚性楼盖无法实现，甚至某些部分结构形成了长短柱，造成了结构的受力更加复杂。因此，对于这样的建筑（我们可以称之为高层办公综合建筑），其功能的实现往往与结构楼屋盖之间有着莫大的联系，比如说平面布置、人/物/车流交通、消防及室内空间等往往就与柱网布置、支撑布置、剪力墙布置等有关。基于此，本文从两个方面，即楼屋盖结构与主体结构探讨了普通高层办公综合建筑结构设计。

1 工程概述

某普通高层办公综合建筑，属于集行政办公、会议、客房、职工食堂及休闲等多功能为一体的建筑。其建筑用地面积约为5500平方米，而总建筑面积达到了近40000平方米，建筑的高度近120米，总共有30层，其容积率要求控制在6.0以内。

2 楼屋盖结构类型、基本尺度及适用范围设计

2.1 楼屋面板及梁格的布置

本工程采用的现浇钢筋混凝土结构，而这种结构对于大部分高层建筑都适

用。为了尽量保证其楼盖在水平面内拥有一定的刚度，也为了方便电子设备等的管线走向埋设，使得楼板隔声防震得到改善，那么选择的板厚度不宜低于8-10厘米；同时从经济角度出发，其梁格布置时取其梁中距离为3~4米最佳。本工程中，竖向构件（如墙、柱与简体）断面较大，这就造成了梁板的水平温差收缩应力十分大。基于此，本工程选择了适当在板面配置贯通分布的钢筋，有效控制了温差收缩裂缝时的宽度，同时也对整体楼屋盖的刚度有着一定的意义。

在进行楼屋面梁格布置的时候需要注意的是：尽力让传力直接作用，并且要注意和建筑内隔墙之间的有机统一与对齐，以此改善建筑物室内的空间质量。若在建设中出现了难题，也可以选择扩大梁的间距的方式，或者利用预应力/非预应力大跨度厚平板（其中预应力平板厚度取为L/40-L/50；非预应力平板则为L/30-L/40。其中L指的是板的短向跨度）。采用这类方式解决，虽然板厚增加，使得室内净度加大，但层高减小，使得吊顶可以省略，加之板的价格低廉，有着很高的经济与技术效益。

2.2 梁的运用断面尺寸

我国经济不断发展，人们生活水平不断提高，使得对于高层建筑的大、灵活及景观有了更高的需求。在这样的背景下，高层建筑楼面的跨度就越来越大，使得楼面梁的高度不能如多层工业厂房那般按常规尺寸来设计。就目前我国大部分高层建筑来看，对于楼面梁的高度，往往属于一个敏感的话题，其与多层建筑之间有着迥然不同的作用。在高层建筑结构设计中，一旦将其梁高加大，那么其自身的刚度及配合比也会改变，为了保证刚度与配合比的合理与准确，实际的建筑层高累积之后往往比设计中的建筑总高要多一些，这就相应地加大了相关建材的用量，使得建设成本增加。此外，层高加大，其总高加大，使得风荷载及地震荷载都会相应增大，而主体结构的相关面也会加大，这样不仅会导致建筑平面的利用系数降低，同时也增加建筑本身的成本开支，而经济性便没有实现。因此，加强相关材料的探索与研究及尺寸的控制是行之有效的方法之一。

普通高层办公综合建筑整体结构抗侧刚度主要依靠的是支撑、剪力墙、筒体及刚臂，同时其还有第二道防线――高层框架结构，但吸收的水平力较小；增加框架梁的刚度对于整体结构的抗侧刚度效果不太明显，这是高层建筑与多层建筑之间的不同。对于普通高层建筑而言，其框架梁的断面高度尺寸一般能适当调小，能这么做的一个客观因素在于高层建筑的竖向构件（墙、柱、筒体）断面尺寸较大，对梁产生的约束力就会很大，那么就会减小实际梁垂直荷载挠度而增加梁刚度。这里，可以将高层建筑的梁分成两类：其一为楼面梁，不直接和竖向构建相连，间接地吸收水平力，对于结构的刚度及抗侧意义不大，但是断面尺寸却可从宽掌握；其二为框架梁，直接和竖向构件相连，直接吸收大部分水平力，从而对结构刚度及抗侧有着重大的意义，断面尺寸应从严掌握。

3 主体结构类型、基本尺度及适用范围设计

3.1 剪力墙结构

此种结构一般适用于高层公寓住宅中，而且其室内不会出现外凸的柱角，这样有利于家具的布置，同时也便于防火、隔音、分户及防盗。大量此类工程实践表明，大开间分户墙以剪力墙来施工，其间距约为6~8米，既可以承受垂直方向上的荷载，同时也可以承受水平上的荷载，已经被证明为一类十分可行的结构。本工程自然也适用此种结构类型，在设计中，剪力墙结构的重量大约是剪力墙重量的一倍左右。此外，还有一些小开间剪力墙体系，这类体系有着建筑平面不灵活、墙多、施工困难、结构造价与用钢量增加、自重大大增加及结构刚度过大等缺陷，因此已被逐渐淘汰，在本工程中没有考虑此种类型。

3.2 框架结构

就目前而言，纯粹框架结构适用范围十分有限，仅仅适用于50米高左右（10~12层）的高层建筑或办公建筑，本工程高度在100米以上，因此纯粹框架结构需要改进才能适用本工程。纯粹的框架结构，其抗侧及稳定作用主要来自自身，因此其框架柱断面尺寸不能太小，一般在前期进行设计的时候就应确定好柱断面的垂直荷载下的轴压比（最好可以控制），一般分为三类：角柱≥0.65~0.75；中柱≥0.75~0.85；边柱≥0.7~0.8。

在框架结构布置的时候，主要应注意的是传力直接及对称均匀。本工程中的框架结构宜采用的柱网尺寸为7.2~12米，这样不仅利于地下室停车位布置经济有效，同时也对上部商业柜台等的布置及办公室内景观视野有着一定的好处。从结构分析来看，当柱网尺寸放大，有以下四个方面的好处：其一，能让结构上下不用转换、传力直接；其二，让框架柱断面更大，从而对于框架梁钢筋的抗震锚固有着更大的作用；其三，使得框架梁柱的刚度更加匹配，而框架结构刚度的形成也更加合理，从而实现了经济化；其四，减少了框架柱的数量，对于施工进度有着促进作用。

3.3 筒体稀柱框架结构

此类结构当属目前普遍采用及推广的一种高层建筑结构体系，其构成包括了中央核心筒和周边稀柱框架结构。在国外采用的多为钢结构，楼面采用的是钢框架梁与核心筒的钢柱、钢梁铰接的方式，而核心筒与钢柱则多采用钢―混凝土组合，楼板则是压型钢板混凝土组合。这种结构类型的整体抗侧刚度主要来源于核心筒与稀柱外框筒的协同作用。如果抗侧刚度不佳，一般需要在避难层、设备层设置一定的外伸刚臂构形成一种刚性的加强层，以此增强抗侧刚度。这种体系已经应用在了高达400米，约为100层及以上的高层建筑中，优点在于：降低建造成本、减少工地劳动力、加快了施工的进度；缺点在于：一些面广量大的楼面梁在铰接中不能发挥出抗侧的真正作用。总的来说，尽量做好高层建筑结构中的每一个构件，使其能充分发挥垂直荷载及水平荷载的承受作用，对于高层建筑结构整体空间抗侧作用的提升有着积极的作用。

4 结语

普通高层办公综合建筑越来越多，其集中了各类建筑的优势，使得人们的喜爱程度越来越高。为了更好的做好其结构设计，主要就应加强楼屋盖及主体结构部分的相关结构类型、基本尺度及适用范围的设计。

参考文献：

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