高层建筑结构设计注意要点分析

摘要：当前，随着我国经济稳步前进，各地的高层建筑拔地而起，而且结构类型和功能也更加趋向于复杂化和多样化，为此，对建筑结构设计也就提出了更高的要求。本文主要分析了高层建筑结构设计的特点，探讨了高层建筑结构设计的方法及高层建筑结构的相关问题。

关键词：高层建筑；结构设计；

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

前言

我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑上海金茂大厦88层，高420.5米；如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米。目前我国的高层建筑在城市化建筑中的比例也越来越大。随着对高层建筑使用功能要求的日益严格，高层建筑的高度不断增加，建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势，作为设计人员必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能设计出高质量、高品质的高层建筑。

一、高层建筑结构设计的特点

1、结构延性是重要设计指标。相对于低矮的建筑物，高度较大的建筑物结构更柔一些，在风力、地震、沉降等自然力的作用下会产生更大的变形。为了使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免损毁倒塌，在结构上采取合适的措施，使高层建筑具有一定的结构延性是一个不容忽视的问题。

2、水平载荷成为决定因素。在低矮建筑结构设计中，一般都是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，但是在高层建筑中，尽管竖向载荷的影响仍旧巨大，但是起决定作用的是水平载荷。这是因为建筑物的自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，只是与楼房高度的一次方成正比；但是水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比。

3、侧移变形不容忽视。与底层建筑不同，高层建筑的水平荷载数值往往很大，并且这种水平载荷会随着建筑物高度的增加迅速变大，所有在设计中不仅要求建筑物结构具有足够的强度，还需要具有足够的抗推刚度，使建筑物在水平荷载下产生的侧移被控制在某一范围之内。

4、抗震设计要求更高。抗震设计时现代高层建筑设计中必须要考虑的因素，对于高层建筑抗震设防结构的设计，除了要考虑正常情况下的竖向荷载、水平载荷以及风荷载外，良好的抗震性能也是不容忽视的，高层建筑抗震设计的要求要做到小震不坏、大震不倒。

二、 高层建筑结构设计的方法

1、 选择合适的基础方案。在设计中，基础设计应综合考虑工程施工的地质条件，建筑结构类型与载荷分布，周围建筑物影响及施工条件等多种因素，选择既经济又合理的方案，设计时应充分发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。基础设计应根据详尽的地质勘察报告进行设计。在设计时应注意，对于同一结构单元，应尽量避免使用两种不同的类型。

2、计算简图的选用应该适当。结构计算式在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。

3、 选择合理的结构方案。通常情况下，一个合理的设计应该是一个经济的结构方案，结构体系与结构形式的选择应该切实可行。结构体系的设计应使受力明确，传力简捷。同一结构单元应该使用一致的结构体系。综合来看，在工程设计时必须设计要求、材料选用、地质条件等情况进行综合考虑，并与其他保障行业充分协商，在此基础上进行结构选型，择优选用，确定结构方案。

4、计算结果统一分析。在现在建筑结构设计中，计算机技术已经得到普遍采用，但是由于市场上软件种类很多，标准不统一，不同软件计算的结果往往会不同。所以结构设计人员应了解使用的程序的适用范围、使用条件等。并且在使用不同的程序或软件时应该注意统一标准，对不同的结果认真分析，慎重校核，做出合理判断。

5、采取相应的构造措施。在进行结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”，特别要注意构件的延性性能；对薄弱部位进行加强；注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的执行段锚固长度；并且还应考虑温度应力的影响力。

三、 高层建筑结构的相关问题分析

1、建筑的超高问题：在抗震规范和相关规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

2、短肢剪力墙的设置问题：在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

3、嵌固端的设置问题：由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

4、结构的规则性问题：新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

四、结语

总之，高层建筑结构的设计是一项复杂的工作，需要工程技术人员正确理解规范，合理应用计算软件，应重视高层建筑结构的设计的每个环节，重视结构计算的准确性，还应该考虑方案的实际情况，作出合理的结构方案选择，运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题，把握工程设计要点，针对其中不足的地方，采取相应处理方法进行必要的调整完善，才能设计出高质量、高品质的工程。

参考文献

[1]崔立成．钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[j]．中国新技术新产品，2010，（1）．

[2]李国胜．多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[m]．北京：中国建筑工业出版社，2004．