高层建筑结构设计基本要求及设计要点分析

摘要：高层建筑的类型和功能都十分复杂，在钢筋混凝土高层结构设计过程中容易出现一些遗漏和错误。本文从结构选型，结构计算等方面探讨了钢筋混凝土高层结构设计常见问题。

关键词：钢筋混凝；高层结构；设计

中图分类号：TV331 文献标识码： A

引言

高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物，是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展，高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等。为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。简要论述了高层建筑结构的特点、现状及今后的发展趋势。随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑高度的不断增加，建筑类型与功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化。高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。

一.结构选型

对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点：

1.1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。

在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，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级高度的建筑£外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。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。

1.3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。

1.4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。

二.结构计算与分析

在结构计算与分析阶段，决定工程设计质量好坏的关键在于如何准确、高效地对工程进行内力分析并规范地进行设计和处理。

2.1随着科学技术的发展，目前高层建筑的结构分析基本上都采用计算机软件进行，但计算机软件无法代替人的设计概念，在这一阶段，首先进行计算机软件选择。由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果多少会出现偏差。如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。因此，在进行工程整体结构计算和分析时必须对计算软件进行合理的筛选，并从不同软件大大小小的不同☣的计算结果中，判断哪个是最可取的结果，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。

高层设计的难点在于竖向承重构件的合理布置。而布置的是否合理，可通过以下几个参数进行控制。轴压比：控制结构延性；剪重比：控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。剪重比过大或者过小都无法满足承重或者抗震需求，因此，剪重比的取值大小要控制在适宜的范围内计算位移；刚度比：控制结构竖向规则性，避免产生刚度突变。位移比：控制结构平面规则性，以免产生扭转。周期比：控制结构扭转效应。

2.2是否需要地震力放大.考虑建筑隔墙等对自振周期的影响，新的设计规范中，根据大量工程的实测周期，已经明确的提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数，此处为强制性的规范，需在设计过程中特别注意。

2.3振型数目是否足够。结构设计规范中提出了振型数目的要求，明确了该参数的最小限值，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要对振型数目的取值进行调整。

2.4多塔结构和分缝结构的计算分析。在一段期间内，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的重要问题。如果分开计算，则容易导致下部裙房及基础计算误差较大，无法考虑各塔之间相互影响。因此，在将各塔分开计算周期的基础上，应当首先进行整体计算。而与多ย塔结构不同，对于分缝结构，最好的办法则是将各独立单元分开计算，如一定要合在一起，那么可以按照多塔模型计算，计算周期比时也应同多塔一样分开计算。对于整体的配筋计算，也与多塔有所不同，多塔应以不切开的模型为准，分缝结构则没有此类限制。在此基础上，还需注意，在分缝结构按多塔处理时，如果其分缝处不是真正的独立迎风面，将会出现风荷与实际受力状态不符的状况，应注意修正风荷载数值。

2.5非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，为了达到建筑美观的效果或基于某种功能性的需求而设计的非主体承重骨架体系中的非结构构件的安全性也不容忽视，在这部分内容中，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，必须严格按照规范中的非结构构件的计算处理措施进行设计。

三.关于强柱弱梁的设计

为了达到小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防目标，强柱弱梁的设计理念被提出。柱破坏了建筑物整个都会倾覆，而梁破坏则仅是某个区域失效，因此，柱较之梁破坏的损害更大，当前我们的经济已高速发展，我们结构设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去。必须严格控制柱轴压比，对柱断面及配筋设置时应分部位处理；边柱、角柱应适当加强，特别是角柱，建议应全柱加密箍筋，且柱筋品种不宜过多，矩形截面柱尽可能对称配筋。

四.地基与基础设计

地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，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，也是因为地基基础是整个工程造价的决定性因素，因此，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，作为国家标准，仅仅一本《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ฐ计工作造成较大的影响。

结束语

钢筋混凝土高层结构设计是D个复杂☪且又循环往复的过程，任何在这个过程中的遗漏或错误都可能导致整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在安全隐患，为了保障质量安全，这就要求设计者严格按照设计规范进行设计。建筑结构设计质量密切关系到人民生命财产的安全，我们必须在工作中，不断地学习、总结，不断的进步与完善。