探讨高层建筑结构设计要点分析

徐跃

摘要：对于高层建筑来说，其结构无疑是极为关键的一个重要组成部分，并且直接关系到高层建筑的正常使用状况，而对于高层建筑的结构合理性来看，设计又是具备着决定性意义的一个环节。

关键词：高层建筑；结构设计；要点

中图分类号：TU973文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）09-113-02

前言

众所周知，当前城市发展过程中，高层建筑已经成为了一个主流发展趋势，尤其是随着城市人口的不断增加，高层建筑的数量也必然会越来越多，但是在高层建筑的兴建过程中，安全问题却必须要引起相关人员的高度重视，因为高层建筑自身的特殊性导致其一旦出现安全问题必然会造成极为严重的后果，而对于这种安全问题的保障来看，高层建筑的结构无疑是极为重要的一点，也是需要谨慎对待的一个关键部位，尤其是对于相应的设计环节来说，更是应该加强对于高层建筑结构的设计，力求其结构的设计能够在较大程度上体现出稳定性和牢固性，最终保障其高层建筑的正常使用。

1.高层建筑的工程特点

高层建筑指超过一定高度和层数的建筑。《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28米的住宅建筑以及房屋高度大于24米的其他高层民用建筑混凝土结构为高层建筑。高层建筑可节约城市用地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设。高层结构由于其高度所导致一系列与普通建筑结构不一样的地方：自重大，对材料强度和竖向构件截面直接相关；由于其抗震要求，对结构的延性有更加严格的要求，需要通过控制轴压比等措施来实现；对风荷载更加敏感，且顶端在风荷载作用下有较大位移，对舒适度需要进行校核。

2.高层建筑的结构设计体系

2.1框架-剪力墙体系

当决定应用框架组合剪力墙这一模式前，要明确框架结构和剪力墙结构分别在什么受力体系中承担什么角色，它们各有什么独特性和优点。建筑物每层都有的楼板以及水平梁承担了来自水平方向的力，此时，框架承受来自垂直方向的荷载，但是框架体系如果刚度和强度都不能达到受力要求，就必须依靠剪力墙来辅助，不过，它侧重于承受来自水平方向的力。所以，框架组合剪力墙这一模式支持楼层的高度比单纯框架体系要大。

2.2剪力墙体系

建筑体之所以建筑墙体，除了组成私密空间，作为遮挡（比如风吹雨打），它还有一个不可忽略的功能，那就是承重。每一层的楼板都需要墙体的支撑。而那些既具有以上功能的墙体如果还可以抵御发生地震的时候，从震源直接输送来的荷载就是本段我们要研究的剪力墙。该体系完成了对建筑物本身的围绕框架，也可以承载垂直方向和各自外力，它还具有比框架体系好的特性，因此，在设计中有着很广泛的应用。

2.3简体体系

简体体系，顾名思义，它在建筑物内部的受力体系是成筒状的。简体结构包括多种类型。该体系的优势甚至比以上两种体系表现得更加稳定和坚固，它看起来也更接近于高层建筑的整体结构体系，且刚度也很大，所以，我们往往把它应用于规模相对庞大的建筑体。

3.高层建筑结构设计要点

3.1结构设计辅助软件应用要点

在进行结构建模这一环节时，需对每一个参数的含义都有所了解，修改参数要有依据，不能随意而行。要注意参数适用的范围，同一个参数会有其自身的适用性，在砖混结构中适用的准确参数，但是未必能应用到框架结构中；在多层结构中适用的准确参数，在高层结构中却无法应用，这种参数的适用性在软件计算时要有所考虑，每一种计算的理论都有本身的假定条件，软件的编制一般均符合这一种特定的技术。因此，有些时候设计辅助软件也需手算来复核，不能完全依赖软件计算的结果，尤其是带转换的构件。

3.2基础设计要点

（1）确保荷载能够可靠传递。要求建筑结构的基础达到规定的强度与刚度标准，确保高层建筑的上部结构在基础顶面上产生的竖向的、水平向的荷载以及力矩，能够向基土或者桩顶进行可靠传递。

（2）做好变形协调以防发生不均匀沉降。要求结构基础位于上部结构和地基土中间位置，要求其平面分布和刚度大小要能够满足符合变形协调要求，防止不均匀沉降发生，降低整体或者局部挠曲现象。在多层建筑和高层建筑里，如果条形基础无法达到上部结构的地基承载能力以及变形标准，可以用筏型基础进行取代。

（3）进行内力分析时，对于基础结构、上部结构与地基土之间的共同作用要综合考虑。针对构造、配筋等共同作用的结果则完全有必要进行认真考虑。如一处大面积整体筏型基础上同时建有多层、高层建筑，则计算机简体下筏板的厚度与配筋时，就要根据共同作用基础变形情况以及基底反力来判断得出。高层建筑带裙房时，其主楼下筏板的挠度值要求在0.5%o以上，并且主楼和相邻裙房柱之间的差异沉降要求在1‰以内，各裙房柱之间的差异沉降要求在2‰以内。

3.3平面和立面的选择要点

（1）在结构设计的过程中，尽可能的把结构的刚度、几何恶化结构中心设计在一个点上，如果不能达到这个要求，那么就会影响后期的施工，最主要的还是扭转问题。扭转问题是指由于水平荷载力的因素，结构发生振动扭转效用，可能会对结构产生危害。

（2）在对平面和立面选择的时候，平面应该避免复杂、尽可能的做到对称、规则和简单。相关的数据结果显示出来，结构如果不对称，则可能影响其稳定性，在结构的凹凸拐角处，可能产生比较大的损害。

（3）对于完全对称的高层建筑结构，同样需要注意凸起部分的比例问题，比例一定要符合设计的要求，不能够太大，也不能够太小。在发生问题时，可允许采取一定的补救措施。而在竖向布置方面，刚度应当连续而且均匀，不能出现结构上的软弱刚度突变的情况。

3.4剪力墙设计要点

（1）剪力墙布置。通过剪力墙平面布置要求符合均匀、对称、分散在周边的要求。其中分散要求指剪力墙的片数不能过少，且剪力墙的片数刚度不可过大，连续尺寸不可过长，增加抗侧力构件的数量，达到分散的目的，要求各片剪力墙对应的弯曲刚度要合理，以防止其承担过大的内力，运用时即使个别墙发生局部破坏现象，也不至于对整体抗侧力性能产生影响，同时避免个别剪力墙受力过于集中而发生破坏的现象，给基础处理工作带来难度，并且同时也要考虑剪力墙距离远近、楼面刚度大小。周边要求指对建筑物的抵抗扭转能力充分考虑，确保刚度中心能够与平面中心相结合；剪力墙周边对称布置能够有效提高抵抗扭转能力。

（2）剪力墙数量。针对剪力墙数量应根据许可位移来确定，根据高层建筑规范里的普通装修材料要求框架剪力墙结构顶点位移和高度比u/H控制在1/700以内，精装修时u/H控制在1/850以内为宜，在此条件下对剪力墙数量进行增减。通过判断剪力墙数量合理的办法是采取结构自振周期校核的方法，根据地震作用情况来看，当剪力墙的结构刚度较小时，相对的地震作用也较小，容易满足位移限制要求，然而该结构可能不符合工程设计标准要求，其结构自振周期可能不达标，通常的结构自振周期应满足Tl=0.09-0.12）NS要求，其中NS代表楼层数。当剪力墙数量较多时，则框架剪力墙的结构刚度较大，发生地震时的周期较短地震力较大，耗材也较多。

4.结束语

随着我国建筑行业的不断发展，人们对建筑质量的要求也会越来越高。为了能够将人们的要求充分满足，建筑结构必须进行科学合理的设计，这样，不仅能够有效解决目前市场上土地价格上涨给工程造价带来的影响，有效降低了开发商的成本，而且还能够在确保建筑整体质量达到规范标准的基础上，使建筑的结构设计能够满足客户的诸多需求。