论高层民用建筑结构设计问题的研究

摘要：当前，随着建筑业的快速发展以及群众生活水平的提高，给建筑设计的复杂性带来了巨大的挑战，进一步加大了建筑结构设计的难度。本文首先论述了高层民用建筑结构设计中存在的问题，并针对问题采取了有效的解决措施，旨在为同行们提供科学的借鉴。

关键词：高层民用建筑；结构设计；问题；措施

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

0引言

建筑工程质量的好坏和群众生命财产安全息息相关，而其中建筑设计又是一项繁重、责任大的工作，对建筑物的整体安全、经济合理性以及适用都会造成严重的影响。 实际设计过程中，结构设计概念与方法上总是存在着一定的差错，之所以存在差错，主要有以下几方面的原因：第一，由于设计人员对于高层建筑设计没有过多的重视，只盲目的按照或者一味的照搬其他设计结果进行；第二，设计人员对于相关设计规范及方法缺乏一定的了解；第三，设计人员没有清晰的力学概念，难以构建起科学合理的计算模式，在判断结构验算结果时，经验不足。

1.高层民用建筑结构设计过程中存在的问题

1.1天然地基承载力与基础埋深的确定问题

首先是地基承载力的确定存在误差 ；在对地基承载力进行确定时，不仅要对其性质加以充分的考虑，而且，还要充分的考虑基础的埋置深度以及宽度，地基承载力会随着基础埋置深度的加深以及基础宽度的加大而逐渐的提高。但是，如果属于软弱基地，那么，将会使得地耐力取值进一步提高，存在安全隐患。其次，基础埋深，通常从室外地面标高开始算起；填方区域应在填土后才可进行挖槽，可从填土面开始算起，填土主要是在上部结构而完成的，从天然地面标高开始算起。如果地下室采用的是箱形基础，那么，基础埋深应从室外地面标高开始算起；比如，分离式的基础的地下室，也就是说内墙与内柱基础，具体埋置深度应从室内地面开始算起；而地下室外墙基础应采取室内与室外计算埋置深度的平均值。不过，实际设计过程中，通常没有考虑天然地面室外设计地面标高间存在的不同和填土的规范施工顺序，只一味的按照设计室内地面标高算起。这样一来，就会使得基础计算埋深值进一步增大，最终导致按照深度调整后的地基承载力也较大，安全系数低。

1.2结构计算存在的问题

建筑物结构计算存在的问题是荷载取值不够合理、验算底框砌体结构方面的问题以及结构周期折减系数的确定。如，高层民用框架的建筑一般在采取独立的基础上以及其地基受力部位不具备软弱粘性土层的情况下，那么，就非常有必要对地基的抗震承载力加以验算，在对其基础进行设计时，应充分的考虑风荷载的作用。因此，必须将风荷载输入到高层民用建筑中。只有具有均匀的刚度时方可采用底部剪力法，假如其结构中存在薄弱层，应充分考虑其因塑性变形集中所带来的影响；此外，由于框架结构等都有填充墙，因此，它的实际刚度要高于计算时的刚度，但其实际周期比计算周期小，因此，最终所计算出的地震剪力通常较小，使得结构潜在了安全隐患，唯一的解决办法就是折减计算周期。

2.加强高层民用建筑结构设计措施

2.1对地基承载力宽度与深度修正

在对地基承载力宽度与深度进行修正时，应结合工程具体情况，根据《建筑地基基础设计规范》中的规定、基本原理以及理论，明确基础埋置深度的取值，特别对于部分特殊情况，应充分的分析，合理的进行取舍。在施工中要求基础完成时还要在上部结构施工前回填完成，回填土应进行分层夯实。实际上，地基承载力就是地基同时满足强度以及变形这两个条件时，单位面积所能承受的最大荷载。一般情况下，上部结构体型较为简单，整体刚度较大，如果，地基不均匀沉降有着极强的适应性，那么，地基承载力就可取高值；如果基础宽度大，埋置深度深，那么，地基承载力就会有所提高；高层建筑为了使得地基具有较好的稳定性，避免建筑物滑动与倾覆，通常都会要求基础整体刚度要大，埋置深度深，可采用箱形基础。另外，基础埋深对于地基土体及上部结构所组成的相互作用体系的动力特性与动力反应有着一定的影响；各个学者在对这一问题进行研究后，所得出的结论存在着一定的差异，主要是因为上部结构刚度条件具有差异性。应对上部结构各种刚度条件加以全面的考虑，并进行大量的数值计算，从而获取到基础埋深对土体与结构共同作用体系的动力特性与反应影响的规律。

2.2结构计算参数的选择

具体有以下三方面：首先，选择合理的地震力振型组合数；其对于高层建筑，在没有采取扭转耦联计算方式时，应取3，如果振型系数已经超出了3，那么，应取3的倍数，不过决不能比房屋层数高，在《建筑抗震设计规范》中有明确的规定，一个合理的振型个数通常能够取振型参与质量达到总质量的百分之九十所需的振型数。目前，中国建筑科学研究院已经具备了这一功能，能够及时的将这种参与质量的比值全面的输出。同时，通过耦合计算的地震剪力要比非耦合计算小，只有其结构发生极为明显的扭转时，才可以采用耦合计算的方式进行，必要时应采用非耦合计算加以补充。其次，框架结构或荷载最不利布置与组合；如果活荷载较大，那么，是否对活荷载进行最不利布置、组合，会严重的影响到计算全面的反映出来，很有可能导致结构不安全。并且在PKPM中难以将荷载规范表4.1.1中的第1（1）与第1（2）~12项进行明确的区分，无法满足荷载规范区分不同荷载类型采用各种楼面荷载折减系数的具体要求。所以，在对结构计算过程中，应对各种构件进行区分，然后进行分布计算，并且当荷载输入时，应进一步折减楼面活荷载。

3.结论

综上所述可知，本文论述了高层民用建筑结构设计过程中存在的问题，并针对问题制定了有效的措施，以确保结构设计具有较高的准确度、安全性以及较好的经济合理性。由于笔者能力有限，本文的论述不是很全面，以期相关人员提出宝贵的意见。

参考文献:

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作者简介：郑军红（1978.7--）女、河南平顶山市，中级工程师，研究方向：民用住宅结构设计。单位名称：河南省平顶山市城市规划设计研究院有限公司.