关于高层民用建筑结构设计的思考

李润祖

摘要：随着城市建设的发展，土地资源的匮乏和人口的不断增长导致民用建筑用地使用越来越紧缺，高层民用建筑的建设是解决问题的必然之路。高层民用建筑使用范围广、功能多，它的建筑结构设计是一项系统且复杂又责任重大的工作。建筑高度不断增加，建筑的功能和用途不断的改变，对建筑结构的要求也会增大，因此，建筑的结构设计研究是高层建筑的重中之重。本文就高层民用建筑结构设计中的部分问题进行了探讨，对建筑设计的发展趋势也给出了自己的一些见解，主要思考重点是在建筑结构的设计原则、重用设计目标、安全度三个方面。

关键词：高层；民用建筑；结构设计；思考

中图分类号：TU973.3 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—180—02

前言

根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑属于高层建筑。在建筑结构设计中，随着建筑高度和楼层的不断增加，建筑结构设计的类型与功能也会越来越复杂，结构体系越来越复杂，建筑结构的优劣关系着人们的生命安全，也决定了建筑功能的适用性、经济性、合理性及美观。所以，建筑结构设计师必须认真思考设计重点和规范，高标准、严要求的结合工程实际做好相关的设计工作。

1高层民用建筑结构设计的原则

在民用建筑结构设计过程中，有些结构设计师往往过于将目光放在结构计算的准确上，而忽略了结构设计方案的具体情况，没有对建筑结构设计作出多个方案的选择，也没有根据当地居民生活习性、文化特征、生产要求等具体情况进行具体分析，从而出现设计的局限性、设计规范性的不足以及安全理念等问题。在进行高层民用建筑结构设计的时候，还要遵循国家规定的高层建筑原则和理念，其中就包括选择建筑结构计算简图，保证误差在国家规定的范围之内，确保高层建筑安全：综合考虑高层建筑上部的结构、荷载、施工条件、气候条件和相邻的建筑物等结构基础设计各个因素影响。

2概念设计

概念设计包括建筑概念设计和结构概念设计两个方面。建筑概念设计是对满足建筑使用功能、造型优美、技术先进的总建筑方案的确定；结构概念设计是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计。结构概念设计旨在有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系，满足结构的功能要求和建筑功能的需要，以及技术经济可能的设计原则，确定最优的结构体系，选择适用的建筑材料和合理的关键部位构造、结合适宜的施工及合理的效益达到房屋设计的统一。

3建筑结构设计特点

随着人们对现代建筑要求的提高，在当前的城市高层建筑建设过程中更是离不开对混凝土结构的应用，在高层建筑混凝土结构设计中，如何才能够提高混凝土结构设计的水平和提高建筑的质量和性能，就成为了当前建设单位所亟待解决的问题，而当前高层建筑结构设计的特点有：

（1）侧向力（风或水平地震作用）成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。高层建筑和低层建筑一样，承受自重活载雪载等垂直荷载和风、地震等水平力，在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，可以忽略不计。

（2）结构应具有适宜刚度。随着高度的增加，高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有适宜的刚度，使结构有合理的自振频率等动力特性，并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。

4高层民用建筑结构设计选型的思考

4.1根据建筑的整体、实用和经济性选型

建筑结构设计基础选型一般包括有箱形基础、筏板基础、条形交叉梁基础等。在选择建筑基础形式上，我们应根据建筑的上部结构类型、层数、荷载及地基的承载能力选择整体好、满足地基承载力和建筑整体允许变形要求的基础形式，以达到建筑结构的安全实用和经济合理的目的。如果在选型基础上没有考虑以上因素的存在，当高层建筑物层数较多、地下室柱距较大、基底反力较大时，选型使用筏板基础中的梁板式而非平板式，这样建筑基础梁截面较大，其必然增加基础埋置深度，且当建设水位高时，梁板的混凝土需要分层浇筑，这样必会增加梁板支模的时间，使工期增长，实用和经济效益反而比平板式差。

4.2高层建筑结构设计

高层建筑结构设计应尽量采用规则的平面布置和立面对称造型在高层建筑方案设计初期阶段，应提倡平面布置和立面造型简单对称。简单、对称的建筑结构设计中，震害不容易破坏，在民用建筑结构方案设计时，首先应考虑抗震的概念设计，多采用规则的、对称的建筑设计方案，避免采用不规则的、不对称的设计方案。在平面、竖向建筑结构设计中没有明显的、突出的突变，并应尽量避免整体扭转不均匀的现象出现，使质量中心和刚度中心基本相重合。在建筑结构体型上简单、抗侧力体系的刚度和承载力上下变化应连续。

5高层民用建筑结构设计重用目标的思考

建筑结构包括梁、板、柱、墙和基础等构成，这些结构组成建筑整体结构基本形体的力学构件和体系。从本质上来说，设计重用是通过充分利用已有的设计成果提高新设计的设计效率。一个建筑工程内都存在很多重复设计的内容，这种重用目标的方法在设计过程中，设计工程师通常把相同布局的楼层归并为标准层，并将标准层作为相对独立的设计单元进行设计，最后将每个标准层逐一设计，并具有单独成套的图纸。建筑工程作为一种复杂的定制型工程，设计变更和修改占据了设计过程的大部分时间，如果采用设计重用，就可用一个可重用单元替代重复设计部分，这样，修改可重用单元就可将修改自动作用于相关标准层，避免了逐一修改各标准层。

6高层民用建筑结构设计安全的几点思考

6.1根据国家安全设计规范制定建筑物的设计安全

随着城市建设的发展，城市建筑安全规范要求较以前更加健全，建筑结构设计安全是一个国家设计施工水平与材料质量水平的综合反映。在我国建筑市场的各类设计规范中，与结构相关的各类设计规范要求都比较合理规范，因此，在建筑设计安全规范中，需要我们充分考虑到国家的实际政策，始终贯穿建筑物安全和施工意识，认真执行国家的标准和规范。如结构设计中最低标准钢量的使用，在不考虑震害的情况下，规范中最小含钢量应在1%左右，在民用建筑结构设计时，需要我们在这个标准上增加使用的钢量，以确保使用的安全度。

6.2结构设计要有转变设计思想，提高安全度

建筑结构作为市场特殊商品，其设计安全的高低不再是政府行为，它的安全性关系到房屋开发商、施工单位、保险和使用户主。所以，建筑的结构设计安全需要我们设计者转变思想，不仅要保证建筑物的安全，也要保证用户使用的安全。

6.3建筑结构采用可靠度理论进行设计

建筑结构设计可以采用了先进的可靠度理论，采用失效概率来描述建筑结构的可靠性，将作用效应与抗力相互的独立开来，在我国的建筑设计规范中广泛应用的这一理论。这套理论在国际标准组织和多次国际安全年度会议中也得到大力的推广和应用。因此，我们应该多学习和应用现代先进的技术手段，不断改进和完善可靠度理论应用在建筑结构设计规范中的问题，同时在现有的可靠度设计规范中应考虑到更多的风险因素，为建筑的安全性保驾护航。

7结语

综上所述，建筑结构设计的重点要点，需要我们设计者牢记于心，在实际应用中不断发挥潜力，确保建筑结构设计的合理规范。同时也要相信，随着建设部关于建筑结构设计有关规定的出台，中国建筑设计体系将进一步建立健全，建筑结构设计的安全度、适用性和稳定性将会更加突显，最终促进我国建筑质量与安全水平的提高。