高层结构设计中常见问题探究

摘要：随着城市化进程的日益加快，越来越多的高层建筑拔地而起。作为高层建筑建设的重要环节，高层结构设计对整个高层建筑的安全性起着决定性作用。本文简要概述了高层结构设计要点，并对高层结构设计常见问题进行了简要分析，以供同仁参考。

关键词：概念设计；抗震设计；抗侧力构件布置；电算目标参数控制；基础设计

中图分类号：TU2文献标识码： A

一、高层结构设计要点

相比于低层或多层建筑，高层建筑要使用更多结构材料来抵抗外荷载，特别是水平荷载，因此抗侧力结构成为高层建筑设计的关键和主要工作，同时不同结构体系的选择会对建筑的诸多要素（楼层数目、平面布置、管道布置、施工要求以及投资金额等）产生直接影响力。因此，建筑设计师们必须紧抓高层建筑设计要点，在此基础上进行精确计算和设计。高层结构设计的要点如表一所示。

表一 高层结构设计的要点

要点 具体要求

抗震设计要求 高层建筑的抗震设计应努力达到“小震不坏、中震可修。大震不倒”的“三水准”，具备良好的抗震性能

侧移 高层建筑物在水平荷载作用下的侧移变形量与建筑物高度的四次方成正比，即建筑结构的侧移随高度增加而快速增大，必须将高层建筑的水平侧移控制在合理范围内

水平荷载 楼房自重与楼面载荷在竖向构件中所产生的弯矩与轴力的大小仅与楼房高度的一次方成正比，而水平载荷对建筑产生的倾覆力矩及轴力大小与楼房高度的二次方成正比，必须有效控制水平作用对竖向构件所产生的效应

轴向变形 当楼层较高时，由楼房自重所产生的轴向压应力能使中柱产生较大的轴向变形，使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小，而跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大，因此轴向变形不可忽视和轻视

二、高层结构设计常见问题分析

（一）结构设计问题

1、重视概念设计：建筑设计师们在设计过程中不能仅凭计算，还应注重概念设计，确保建筑结构的综合性能。这就要求我们要尽量选取有利于抗震的设计，同时遵循结构简单化，结构规则均匀化，结构刚度、抗震以及抗风强度标准化的设计原则，从而使得整个高层建筑结构具有足够的承载能力。

2、适宜选择结构体系：高层建筑结构体系主要是由框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构,筒体结构,框架-核心筒结构等等所组成。在选择结构体系时，建筑设计师们应全面掌握建筑物实高、宽高比例、使用要求以及抗震要求等要求，同时根据实际施工条件、所用建材以及资金投入等情况，进行一个综合、全面的评价，选择最为适宜该建筑的结构体系。

3、严格控制结构的超高：在抗震规范及高规中对于结构的总高度提出了明确的限制要求。建筑设计师们在实际工程设计过程中，必须充分重视结构的超高问题。一旦在结构变更时忽略或轻视该问题，将会导致施工图纸审查不通过而进行再设计，提高人力、物力以及财力的损耗。

4、合理设置嵌固端：基于高层建筑的特性，通常都设有地下室，而地下室顶板上往往需要放置嵌固端，而这是许多设计师们容易忽略的一点。根据抗震规范中的相关要求，在设计时必须要确保嵌固端位置与抗震缝之间的协调性、注意嵌固端与其它各层（尤其是上下层）之间的相互影响。

（二）结构计算与分析问题

当前，在进行结构计算与分析时，需要借助先进的计算和分析软件。由于各软件在计算模型上的差异性，使得计算结果存在一定的差异性。这就要求设计师们必须根据高层建筑的结构类型以及计算模型的特性选择合适的计算软件，并且对于软件产生的计算结果要从力学概念和工程经验等方面加以判断分析，确定其可靠性和合理性，对于

复杂结构还需使用不少于两种的不同力学模型进行计算校核，取不利结果进行设计。

对于抗侧力构件的合理布置，在设计过程中需要控制电算结果目标参数的合理性，轴压比，剪重比，刚度比，位移比，周期比，刚重比，层间受剪承载力比均应控制在合理范围内，在保证建筑安全的同时做到经济性。

（三）地基设计问题

作为高层建筑结构设计的重要环节，地基与基础设计的优劣直接决定着后期整体设计工作的顺利度，必须予以高度重视。高层建筑的基础设计应综合考虑建筑场地的工程地质和水文地质状况、上部结构的类型和房屋高度、施工技术和经济性等因素，采用整体性好，能满足地基承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式，筏形基础，桩筏基础，交叉梁式基础等等。当前，我国许多地方以国家政策为指导，以当地具体情况为主体，制定出适用于本地的地基基础设计规范与标准，具有很高的参考价值。建筑设计师们必须认真研究这些地方规范，将其合理应用于结构设计中。

二、结语

总而言之，高层建筑结构设计是一项耗时长、难度高且往复多的工作过程，在这个过程中一旦出现遗漏或者错误，将会增加整个设计难度，降低设计结果的可靠性，使得高层建筑存在一定的安全隐患。为了提高高层建筑使用的安全性，广大建筑设计师们必须紧抓设计要点，认真分析高层结构设计中的常见问题，并采取有效措施予以逐一解决，这样才能打造更加安心、放心和舒心的居住环境。

参考文献

[1]方鄂华,钱稼茹,叶列平.高层建筑结构设计.

[2]高层建筑混凝土结构技术规程

[3]赵艳平.浅谈高层结构设计中相关问题[J],城市建设理论研究(电子版),2013(21).

[4]李岳,陈晓楠.钢筋混凝土高层结构设计常见问题探讨[J],城市建设理论研究(电子版),2011(21).