建筑结构设计的问题与解决措施

摘要：文章从高层建筑结构设计的理论出发，分析建筑结构设计注意的问题，并探讨高层建筑结构设计方法与措施在高层建筑的应用。

关键词：建筑结构；方法措施；结构体系；结构设计

Abstract: This article from the high-rise building structure design theory, analysis the attention of architectural structure design problem, and discusses the methods and measures of high-rise building structure design in the application of high-rise building.

Keywords: building structure; measures; structural system; structure design

中图分类号：TB482.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

引言：

随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。高层建筑的结构设计不仅应保证高层建筑具有足够的安全性，还应保证结构的经济性、合理性。因此，做好高层建筑结构设计尤为重要。

1建筑结构设计注意问题

1.1关于箱、统基础底板的挑板问题

从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋。出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基，能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜，窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑，当地下水位很高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题，从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。

1.2关于箱、镜基础底板挑板的阳角问题

阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小，可砍成直角或斜角。如果底板钢筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋。

1.3基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。

当基础较小，坑底受到很大约束，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当做安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

1.4关于梁、板的计算跨度

一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，在应用日广的宽扁梁中是不合适的。梁板结构，简单点讲，可认为是 在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才有问题。

1.5关于回弹再压缩基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当做安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

2高层建筑结构设计措施

2.1建筑地基设计

对高层建筑来说，在抗震设计中，房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是地基基础整个工程造价的决定性因素，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂地基基础设计规范无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的“地基基础设计规范能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。

2.2高层建筑不规则性设计

当结构的位移比和周期比超规范规定时，说明结构的抗扭刚度相对结构的抗侧刚度偏小，结构的扭转效应较大。在结构抗侧刚度较大，结构的层间位移满足要求的情况下，可减小结构的抗侧刚度，对楼层中部结构做减法，可取消、减短、减薄剪力墙，减小连梁高度等。当结构的抗侧刚度较小，侧移较大时，可对楼层周边结构做加法，可增大周边构件的刚度。对带裙房高层建筑，带裙房部分楼层的位移比和周期比往往超规范规定。由于裙房高度不高，裙房楼层的绝对侧移值很小，因此可不按高层建筑的侧移控制条件来要求裙房，即位移比可适当放宽。对某些建筑，因功能需要，下部几层为大空间，上部为办公或客房，隔墙较多，上下层刚度差别较大，此时刚度变化处的下一层宜指定为薄弱层，进行内力放大调整。

2.3高层建筑剪力墙结构设计

高层剪力墙结构是特定的将剪力墙和框架两种结构相互组合，进而形成一种新的体系。那么高层建筑的竖向荷载是由剪力墙和框架共同进行承担的，但是其水平的作用则主要就是由拥有较大的抗侧刚度的剪力墙来进行承担。这样的结构设计不仅仅具有剪力墙较强的抗震能力和较大的刚度，同时还具有框架结构的使用方便和布置灵活的特点，因此能够被广泛的应用在高层的旅馆建筑和办公建筑当中。而高层建筑的水平力也主要是由剪力墙和框架共同进行承担，正是因为剪力墙和框架的共同协同工作，其内力分布和受力状况都得到了较好的改善。

①工程实例

某政府机关办公大楼建筑总高84.3m，总长180.3m，总建筑面积62390平方米，大楼地上21层，其总一层为架空停车场，二层为入口大厅，三层以上为政府办公用房，裙楼为会议用房，设400人大型报告厅2个，容纳80人的电视会议厅和200平方米的贵宾接待厅各一个，大楼设地下室一层，为后勤服务和设备用房。

②结构设计

该办公大楼主楼采用框架-剪力墙结构，基础埋深6.50m，经计算基地压力约为380Kps。主楼采用框架-剪力墙结构，上层结构层数较多，且轴网尺寸较大，故底层剪力墙和框架柱子承受的荷载较大，多采用样式主板基础，通过计算，满足荷载要求，混凝土强度为C40时，底面板厚度约为2m，且板顶部受力钢筋较大，因此在确定基础方案是本着安全、经济使用的原则，通过反复的计算比较，决定采用梁板结合的结构设计方案。

该种结构形式更适合本工程的要求，不仅使基础受力更加明确，并且大大节省了基础的土建投资，加快了施工进度，并且得到了的好评。

2.4高层建筑突出升高结构设计

在高层建筑中由于存在用水(生活用及消防用)及设置电梯的客观要求，因此，位于高层建筑屋顶上的突出升高部分是难以避免的。对该部分由于有地震中的高振型影响，所受地震力相对较大，因此，设计中应设法减轻该部非承重结构部分的重量。同时将该部分的平面位置设置于接近抗侧力结构的刚度中心处，对于结构抗震将是相当有利的。正常规情况下，屋顶突出升高部分的设备重量有电梯机房与水箱两部分。由于消防对水压头的要求，水箱常是设置在突出升高部分的中间高度处的楼板上，一般高层建筑中该水箱的重量是比较大的，可达40-60吨，最大为100吨以上。因而由其产生的地震力将是相当大的。为减少此项影响，采用悬吊水箱的做法将是有效的。考虑到高振型的周期极短，同时吊索不能承担剪力，而当吊点的水平位移与吊索的长度相比又为极小时，则对悬吊水箱的全重所产生的地震力甚至是可以略计的。悬吊水箱的自振周期是较长的。常可做到3~4秒以上，此值与结构主体的第一振型自振周期以及地面的卓越周期相比都是相差较大的，与结构高振型的振动周期比将相差更大，因此是不会产生合拍共振的现象。值得注意的一点是。当采用悬吊水箱时，吊杆上下宜做成铰接。同时对进水管、出水管及溢流管与水箱的接头须采用柔性软接头处理。

3结语

由于经济发展的需要，建筑由从前的多层为主改为以中高层为主，建筑的结构形式也发生了较大变化，由过去单纯的框架结构改变为以框剪结构为主,高层建筑存在诸多问题，高难度，高技术，高风险都需要大量技术工作人员去解决，本文简单地介绍一些高层建筑的结构的问题与措施，遇到不同的问题应用不同的方法去解决。

参考文献

1吴晓琳.浅析高层建筑结构设计与特点[J].中国高新技术企业，2009，（11）

2何辉，吴祖跃.浅谈高层建筑结构的设计与分析[J].科技创新导报，2009，（13）