發(fā)布時間：2023-08-03 16:44:55
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震
超高層建筑不僅可以為用戶提供舒適的工作和生活環(huán)境，還可以很好地緩解大中城市由于人口增長帶來的用地緊張的局面；同時，超高層建筑可以憑借其高度高、外形美觀的特點而成為該地區(qū)的標志性建筑?，F(xiàn)根據(jù)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實踐，就超高層建筑的特點、結(jié)構(gòu)方案選擇的主導因素以及混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計等方面的內(nèi)容與同行探討。
1超高層建筑的特點
（1）超高層建筑由于消防的要求，須設(shè)置避難層，以保證發(fā)生火災(zāi)時人員能夠安全地疏散。由于機電設(shè)備使用的要求，還需要設(shè)置設(shè)備層。一般超高層建筑是兩者兼顧，設(shè)備層與避難層并做一層。而對于更高的有較多使用功能要求的超高層建筑，除每15層設(shè)一個避難層兼設(shè)備層以外，還需要設(shè)有專門的機電設(shè)備層。為提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，可以將設(shè)備層或是避難層設(shè)置為結(jié)構(gòu)加強層。
（2）超高層建筑的平面形狀多為方形或近似方形，其長寬比多小于2。否則，在地震作用時由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大，易受到損壞。
（3）超高層建筑在基巖埋深較淺時，可選擇天然地基作為基礎(chǔ)持力層，采用筏基或者箱基，若基礎(chǔ)持力層較深時，可采用樁基。較少采用復合地基。
（4）房屋高度超過150m的超高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的使用條件，滿足風荷載作用下舒適度要求，結(jié)構(gòu)頂點最大加速度的控制應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。
（5）超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一般都需要進行抗震設(shè)防專項審查，必要時還須在振動臺上進行專門的模型震動試驗，才能確保工程得到合理地設(shè)計和建造。
2超高層建筑結(jié)構(gòu)方案確定的主導因素
2.1建筑方案應(yīng)受到結(jié)構(gòu)方案的制約
超高層建筑方案的設(shè)計與實施應(yīng)有結(jié)構(gòu)專業(yè)在方案階段的密切配合，保證結(jié)構(gòu)方案實施的可行性。另外，在與建筑方案設(shè)計的協(xié)調(diào)配合過程中，結(jié)構(gòu)方案設(shè)計應(yīng)力求做到有所創(chuàng)新，能獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
2.2結(jié)構(gòu)類型的選擇應(yīng)綜合考慮
（1）應(yīng)考慮擬建場地的巖土工程地質(zhì)條件
一個擬建在基巖埋藏極淺場地上的超高層建筑，具有采用天然地基的條件。一般這樣的場地其場地類別為Ⅰ類或Ⅱ類，在該地區(qū)抗震設(shè)防烈度較低的情形下，其所采用的結(jié)構(gòu)體系可優(yōu)先采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。而對于在第四紀土層上的抗震設(shè)防烈度為7度或8度區(qū)的超高層建筑，為降低地震作用，結(jié)構(gòu)選型應(yīng)考慮采用結(jié)構(gòu)自重較輕的混合結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。
（2）應(yīng)考慮抗震性能目標
一般抗震設(shè)計的性能目標要求豎向構(gòu)件承載能力較高，達到中震不屈服；剪力墻底部加強區(qū)達到抗剪中震彈性。顯然，在抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，尤其是8度區(qū)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就很難滿足這一條件。所以，為減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震作用下產(chǎn)生的內(nèi)力，應(yīng)優(yōu)先考慮選用混合結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，這樣可以基本由型鋼承擔地震作用下產(chǎn)生的構(gòu)件剪力和拉力。若是采用全鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，豎向構(gòu)件則會因截面計算配筋量太大，導致鋼筋無法放置；單純增大構(gòu)件截面則會使結(jié)構(gòu)自重加大，同時地震作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力也會相應(yīng)增加，截面配筋率仍得不到很好控制。
（3）應(yīng)考慮經(jīng)濟上的合理性
通常從工程造價上比較，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最低，其次是混合結(jié)構(gòu)，最高則是全鋼結(jié)構(gòu)。所以，超高層結(jié)構(gòu)方案的選用應(yīng)著重考慮工程造價的合理控制。另外，超高層建筑中的豎向承重構(gòu)件由于截面積大而會使建筑有效的使用面積減小。采用型鋼混凝土柱或鋼管混凝土柱作為主要承重構(gòu)件可較大提高主體結(jié)構(gòu)的承載能力，而且使整個結(jié)構(gòu)有較好的延性，柱截面比單純采用鋼筋混凝土柱減小近50%，增大了建筑有效使用面積。即使采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案，為減小柱截面，也可在一定標高框架柱內(nèi)設(shè)置型鋼，可獲得較好的經(jīng)濟效益。
外框架采用型鋼混凝土柱或圓鋼管混凝土柱，混凝土核心筒構(gòu)件內(nèi)設(shè)型鋼；類似于這種混合結(jié)構(gòu)，正普遍運用于超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。此種結(jié)構(gòu)相對全鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重要小，尤其具有較大的結(jié)構(gòu)剛度和延性，在高烈度地震作用下易于滿足設(shè)計要求，同時具有良好的消防防火性能，其綜合經(jīng)濟指標較好。
（4）應(yīng)考慮施工的合理性
眾所周知，房屋高度愈高，施工難度愈大，施工周期也愈長。一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑出地面以上的樓層施工進度約每月4層；混合結(jié)構(gòu)（型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒，內(nèi)外框梁為鋼梁）約每月5層～6層；全鋼結(jié)構(gòu)約每月7層。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，應(yīng)根據(jù)不同的房屋高度和業(yè)主對工程施工進度的要求，綜合考慮選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。
另外，由于超高層建筑施工周期長，從文明施工和盡量減少對城市環(huán)境不良影響的角度考慮，應(yīng)盡量減少現(xiàn)場混凝土的澆搗量，使部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件能放在工廠加工制作，運到現(xiàn)場即可安裝就位。同時在樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮盡量減少模板作業(yè)，采用帶鋼承板的組合樓蓋，這對于保證工程施工質(zhì)量和加快施工進度是極其有效的措施。
3.超高建筑結(jié)構(gòu)類型中的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1型鋼混凝土和圓鋼管混凝土柱鋼骨含鋼率的控制
一般設(shè)計中，混合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼骨含鋼率中都是由構(gòu)造控制，目前國內(nèi)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和技術(shù)規(guī)程的規(guī)定各不相同，但有一個共同點是框柱中鋼骨的含鋼率不宜小于4%，這是型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土柱區(qū)別的一個指標。在混合結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當中，設(shè)計者可根據(jù)計算結(jié)果來設(shè)計柱縱筋和箍筋，并設(shè)置大于4%的含鋼率的型鋼截面即可。
3.2鋼筋混凝土核心筒的型鋼柱的設(shè)置
在地震作用或風荷載作用下，鋼筋混凝土核心筒一般要承受85%以上的水平剪力；同時筒體外墻還要承受近樓層面積一半的豎向荷載。所以，在筒體外墻內(nèi)設(shè)置型鋼柱既可保證筒體與型鋼混凝土外框柱有相同的延性，還可以減小兩者之間豎向變形差異。同時，筒體墻內(nèi)設(shè)置型鋼柱，可使剪力墻開裂后承載力下降幅度不大。尤其在抗震設(shè)防的高烈度區(qū)，剪力墻底部加強區(qū)的抗震性能目標要按中震彈性或中震不屈服設(shè)計，其地震作用下剪力、彎矩很大，更需在墻體內(nèi)設(shè)置型鋼柱。否則，內(nèi)筒邊緣構(gòu)件配筋面積太大，增加了設(shè)計和施工的難度。通過設(shè)置型鋼柱，可取代邊緣構(gòu)件內(nèi)的縱筋。
3.3關(guān)于結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度問題
超高層建筑混合結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土核心筒體是整個結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)構(gòu)件，所以筒體的墻厚尤其是外側(cè)墻厚，主要是由抗側(cè)剛度要求決定。因此，外框柱截面的設(shè)計除滿足承載力和軸壓比要求外，其剛度在整體結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計中應(yīng)予以充分考慮。
在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于框架-核心筒或筒中筒結(jié)構(gòu)（鋼筋混凝土或混合結(jié)構(gòu)）的結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度有時不能滿足變形要求，需要利用避難層或設(shè)備層在外框或外框筒周邊設(shè)置環(huán)狀桁架或同時設(shè)置水平伸臂桁架。采用這種桁架式的加強層可使外框架或外框筒與核心筒緊密連接成一體，增大結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，滿足結(jié)構(gòu)的變形（層間位移）要求。對于外框柱與筒體的剪力墻間設(shè)置的水平伸臂桁架，應(yīng)使設(shè)置水平伸臂桁架處筒體的墻定位與外框柱相對應(yīng)，水平伸臂桁架平面應(yīng)與內(nèi)筒體墻剛心和重心重合，方能形成較好的結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)剛度。
4結(jié)語
結(jié)構(gòu)設(shè)計是基于建筑的表現(xiàn)，以實現(xiàn)建筑優(yōu)美的外觀和良好的內(nèi)部空間。因此在設(shè)計過程當中需要建筑表現(xiàn)和結(jié)構(gòu)方案的完美統(tǒng)一，這就必須依靠建筑師與結(jié)構(gòu)工程師在整個設(shè)計過程中相互密切配合，綜合考慮結(jié)構(gòu)總體系與結(jié)構(gòu)分體系之間的傳力路線關(guān)系，并充分考慮結(jié)構(gòu)材料選用、施工的可行性和經(jīng)濟性，避免施工圖設(shè)計中產(chǎn)生不合理的結(jié)構(gòu)受力體系。
參考文獻：
關(guān)鍵字：超高層建筑；設(shè)計要點；
中圖分類號：TU208文獻標識碼： A
前 言：經(jīng)濟的發(fā)展，超高層建筑逐漸成為城市的地標性建筑，在一定程度上反應(yīng)了城市發(fā)展的水平，由于高層建筑的逐漸增多，人們對建筑的設(shè)計提出了更高的要求，故提高超高層建筑設(shè)計的水平是勢在必行的。
一、概述
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，自上世紀80年代中期我國開始建造超高層建筑以來，我國各大中城市如雨后春筍般的相繼建成大量的超高層建筑。除香港以外，以上海市最多。目前我國已建成投入使用最高的是上海環(huán)球金融中心，房屋高度492m,101層；而在建的國內(nèi)最高的是上海中心大廈，房屋高度達 574.6m,124層。目前世界上最高的摩天大樓是阿拉伯聯(lián)合奠長國的迪拜塔，房屋高度為828m，有 160多層。我國上海中心大廈建成之后，其將是世界高樓的前幾位。據(jù)有關(guān)資料介紹，英國倫敦設(shè)想建造300層的摩天塔樓，即所謂的倫敦通天塔，房屋高度1524m，而且不是最終的高度，只是第一階段建筑計劃中的高度，未來它還能繼續(xù)的長高。
超高層建筑的建造，其之所以發(fā)展的如此之快，除了有的城市為了有一個高大的形象建筑之外，主要還是超高層建筑能在有效面積的土地上，得以發(fā)揮最大的使用效益。雖然建造超高層需要的費用比一般高層建筑高出很多，但在我國的城市建設(shè)中，隨著日益快速發(fā)展的需要，為土地使用率的提高，必然會使超高層建筑以更快的速度發(fā)展。
二、重視概念設(shè)計，確定合理結(jié)構(gòu)設(shè)計方案結(jié)構(gòu)設(shè)計是保證復雜高層、超高層建筑安全性和經(jīng)濟性的主要部分。超高層建筑設(shè)計之初就需要有結(jié)構(gòu)專業(yè)方案進行密切配合，保證結(jié)構(gòu)方案實施的可行性。結(jié)構(gòu)工程師加強和建筑設(shè)計師之間的溝通，向建筑設(shè)計師表達真實的建筑效果和空間需求，提出建筑理念和功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，建筑整體設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理統(tǒng)一能夠減少不必要的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，增大使用空間，提高結(jié)構(gòu)安全性和經(jīng)濟性，降低設(shè)計難度。復雜高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系一般分為框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框-筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系六類。復雜高層、超高層建筑通常外在條件各異，不能形成統(tǒng)一要求，這就需要概念設(shè)計來根據(jù)建筑使用功能要求、建筑高度、抗震設(shè)防烈度等進行安全、經(jīng)濟、合理設(shè)計。在結(jié)構(gòu)方案中要重視概念設(shè)計，采取針對性的技術(shù)措施，力求做到有所創(chuàng)新。
三、保證結(jié)構(gòu)分析計算的準確性和設(shè)計指標的合理性
1、荷載計算
建筑物的高度不斷增加，重力荷載呈直線上升，繼而對豎向構(gòu)建柱、墻上軸壓力相應(yīng)增加，對基礎(chǔ)承載力的要求也相應(yīng)提高。建筑設(shè)計的安全性主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計的荷載選取。高層建筑荷載要根據(jù)計算規(guī)范和建筑的影響因素來進行確定!
（1）地震荷載
地震荷載是復雜高層、超高層經(jīng)常計算的結(jié)構(gòu)分析值。超高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期經(jīng)常在6.0-9.0s之間。而抗震規(guī)范中地震影響系數(shù)曲線通常只到6.0s，地震荷載可以將直線傾斜下降段從6.0s延伸至10.0s取用。
（2）風荷載
建筑高度增加，風載標準值也增大，在90m的高空，風速有15m/s，300-400m高空，風速可達到15m/s,所以樓層越高，風力對大樓產(chǎn)生的風荷載越大。所以要對維護結(jié)構(gòu)進行抗風設(shè)計，比如用結(jié)構(gòu)玻璃來玻璃幕墻圍護，滿足強度要求。有些高層建筑的主要影響因素就是風荷載。風荷載計算經(jīng)常采用100年重現(xiàn)期的風荷載對構(gòu)件承載力進行設(shè)計，采用50重現(xiàn)期的風荷載對構(gòu)件承載力進行控制。對于200m以上的高層建筑要進行風洞試驗。比如臺北101大樓，委托加拿大設(shè)計師設(shè)計一個1:500比例模型在半徑為600m的風場環(huán)境中進行風洞試驗，提高建筑的抗風載能力。
2、自振周期計算
我國超高層建筑發(fā)展迅速，以前的結(jié)構(gòu)自振周期和建筑物層數(shù)掛鉤的經(jīng)驗公式不適用于當前的超高層建筑。自振周期首先根據(jù)抗震防烈度、建筑高度進行拋物線擬合計算，再結(jié)合其他因素來綜合計算。
四、抗震措施
超高層建筑加強抗震除了準確計算地震荷載也要從結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、抗震防線等多方面來重視中震和大震的結(jié)構(gòu)安全性能。因為地震作用方向具有隨機性，所以選擇對稱性、多向同性布置的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系有利于形心和剛心的重合，比如圓形、正多邊形、正方形等平面形狀；豎向構(gòu)件很容易側(cè)力荷載形成薄弱部位，減弱抗震強度。所以要加強構(gòu)件的強度。設(shè)置多道抗震防線，能夠滿足“大震不倒”的設(shè)防要求；采用鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)提高抗震性能和變形能力。
五、消防設(shè)計
采用全鋼、幕墻圍護等高強輕質(zhì)材料來減輕自重，從而減小地震作用。但是全鋼結(jié)構(gòu)導熱系數(shù)大、耐火性差，很容易引起火災(zāi)!再加上建筑結(jié)構(gòu)復雜，建筑內(nèi)管線設(shè)備多，很容易埋下安全隱患。建筑樓層較高，內(nèi)部空氣抽力大，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，還容易造成火災(zāi)快速蔓延。超高層的消防難點有火災(zāi)荷載大、火勢蔓延迅速、人員疏散困難、救援難度大等!所以在超高層建筑設(shè)計的過程中一定要注意防火、防災(zāi)設(shè)計!采用不然、難燃性建筑材料，增加安全通道數(shù)量，增設(shè)火災(zāi)自動報警器，保證消防通道密封性，增加消防專用電梯數(shù)量，提高消防專用電梯安全性能，重視危險系數(shù)較高的樓層和單元的消防設(shè)計。
六、垂直交通設(shè)計
高層建筑也普通高層建筑之間一個最大的區(qū)別是垂直交通和管道設(shè)備集中在一起，又稱做“核心筒”。核心筒的設(shè)計要平衡采光、節(jié)能、易于維護等多方面的要求，所以設(shè)計難度較大!隨著建筑技術(shù)的飛躍發(fā)展，超高層建筑逐步演化出中央核心筒的空間構(gòu)成模式。不僅能夠?qū)㈦娞荨翘?、衛(wèi)生間等服務(wù)區(qū)域向平面中央集中，節(jié)省空間，還能試功能區(qū)域有良好的采光、視線范圍、交通環(huán)境。核心筒的承受剪力和抗剪力較大，需要一個剛度來支撐這些強度。中央核心筒處于建筑的幾何中央位置，建筑的質(zhì)量重心、剛度重心、型體核心三心重合，有利于結(jié)構(gòu)受力和抗震。當然，不同條件的超高層建筑需要不同的布局方式，針對于“內(nèi)核式布局”的是“外核式布局”，也能夠適應(yīng)某些條件下的空間構(gòu)成。
超高層建筑高、體量大，支撐高層的地基要有足夠的強度，大多采用深地基。
七、供電穩(wěn)定性
為超高層建筑，安全性必然是供電系統(tǒng)設(shè)計所需要格外注意的地方，其次是供電可靠性。配電系統(tǒng)的設(shè)計上，需考慮多回路供電及備用發(fā)電機組的配置。因超高建筑的高度，變配電房可以考慮設(shè)置在塔樓中部的樓層，以減少低壓配電的損耗。備用柴油發(fā)電機設(shè)置于地庫層，供電電壓采用10kv輸出，再經(jīng)變壓器降壓至低壓配電，保證配電至塔樓的高層。
八、其他要點
（1）加強端部構(gòu)件，提高抗扭剛度，減少結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
（2）超高層建筑高度高，側(cè)向力引起的傾覆力矩也大，所以要選擇適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系，提高抗傾覆要求，合理設(shè)置伸臂桁架和腰桁架。
（3）超高層建筑后期維護費用較高，在設(shè)計時要考慮經(jīng)濟性。采用高品質(zhì)優(yōu)良材料，采用節(jié)能工藝、設(shè)備等，優(yōu)化建筑位置及朝向設(shè)計，優(yōu)化圍護結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計來降低能耗。
（4）現(xiàn)代計算機信息計算技術(shù)應(yīng)用普遍。在超高層建筑設(shè)計的時候可采用多個軟件程序進行計算比較，比如SATWE/TATA等，能夠驗證薄弱部位，還能對重要構(gòu)件補充有限元分析計算，使計算結(jié)果更為可靠。
（5）采用智能化設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)可控性。應(yīng)用傳感器、質(zhì)量驅(qū)動裝置、可調(diào)剛度體系和計算機組成主動控制體系，提供可變側(cè)向剛度，控制地震反應(yīng)等。
（6）選擇質(zhì)量輕“強度高”延性強的材料。圍護多采用玻璃幕墻、鋁合金幕墻等；內(nèi)部多采用輕質(zhì)隔斷；樓屋面多選用壓型鋼板加混凝土層面。
總之，經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加快，高層建筑、超高層建筑勢必會成為未來發(fā)展的必然趨勢，這就要求我們不斷提高高層建筑施工技術(shù)的水平，從而滿足日益發(fā)展的社會經(jīng)濟的需要。促進建筑工程行業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻：
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[2]黃鶴. 復雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探討[J]. 才智,2012,（2）.
關(guān)鍵詞:住宅建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；SATWE軟件；抗震性能
中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A 文章編號：
隨著我國社會經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，城鎮(zhèn)人口日益增加，致使城市住房建設(shè)用地較為緊張，超高層住宅建筑的建設(shè)也日益增加。目前，超高層住宅建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的變化愈加明顯，許多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案逐漸被超高層住宅建筑工程所采用。同時住宅建筑結(jié)構(gòu)類型與使用功能越來越復雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化，對住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的要求也不斷提高。在超高層建筑建設(shè)過程中，部分建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)并不是十分合理，加上工程設(shè)計人員容易出現(xiàn)一些概念性的錯誤，給建筑的質(zhì)量安全和使用帶來了一定的安全隱患。因此，如何提高超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，就成為了工程設(shè)計人員面臨的一項難題。
1 工程概況
某高層住宅建筑面積為29000.4m2，地下1層，地上43層，大屋面高度138.02m。本工程結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，120m＜高度＜150m，屬于B級高度建筑，樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋砼梁板體系。
建筑抗震設(shè)防類別為標準設(shè)防類(丙類)，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，設(shè)計使用年限為50年。所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類，場地特征周期為0.55s，地震影響系數(shù)最大值采用0.08，上部結(jié)構(gòu)阻尼比0.05。建筑類別調(diào)整后用于抗震驗算的烈度為7度，用于確定抗震等級的烈度為7度，剪力墻抗震等級為一級。
2 基礎(chǔ)設(shè)計
本工程的基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，主樓基礎(chǔ)采用沖鉆孔灌注樁，樁身混凝土強度等級為C35，樁直徑為1100mm，單樁豎向承載力特征值為8000kN；樁端持力層中風化凝灰?guī)r(11)層，樁身全斷面進入持力層≥1100mm，樁長約50m。樁基全面施工前應(yīng)進行試打樁及靜載試驗工作，以確定樁基施工的控制條件和樁豎向抗壓承載力特征值。
承臺按抗沖切、剪切計算厚度為2700mm，承臺面標高為－5.200，基礎(chǔ)埋置深度為7.7m(從室外地面起算)。
3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 超限情況的認定
參照建設(shè)部建質(zhì)［2006］220號《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》附錄一“超限高層建筑工程主要范圍的參照簡表”，結(jié)合本工程實際逐條判別，將存在超限的情況匯總?cè)缦隆?/p>
(1)附表一，房屋高度方面
設(shè)防烈度為7度，剪力墻結(jié)構(gòu)，總高度138.05m＞［120m］，超限。
(2)同時具有附表二所列三項及三項以上不規(guī)則的高層建筑(因篇幅所限，本文不再詳細列出)。
第一項．扭轉(zhuǎn)不規(guī)則:考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比＞1.2但＜1.3，雖然本條超限，但僅此一項。所以本工程不屬于附表二所列的超限高層。
(3)具有附表三某一項不規(guī)則的高層建筑工程。根據(jù)SATWE計算結(jié)果分析、判別，本工程亦不屬于表三所列的超限高層。
綜上所述，本工程只屬于高度超限的超高層建筑。
3.2 上部結(jié)構(gòu)計算分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計
本工程為剪力墻結(jié)構(gòu)，120m＜高度＜150m，屬于B級高度建筑，按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3－2002)(以下簡稱高規(guī))5.1.13條規(guī)定:
(1)應(yīng)采用至少兩個不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體內(nèi)力位移計算。
(2)應(yīng)采用彈性時程分析法進行整體補充計算。
根據(jù)《高規(guī)》要求，本工程采用的時程分析計算程序為PKPM系列的SATWE軟件，并采用PMSAP軟件進行對比分析。
本工程屬于純剪結(jié)構(gòu)，作為抗側(cè)力構(gòu)件的剪力墻，選用正確的結(jié)構(gòu)分析程序尤為重要。SATWE對剪力墻采用墻元模型來分析其受力狀態(tài)，這種模型的計算精度比薄壁柱單元高，所以我省大多數(shù)工程的結(jié)構(gòu)計算都選用SATWE程序。實際上就有限元理論目前的發(fā)展水平來看，用殼元來模擬剪力墻的受力狀態(tài)是比較切合實際的，因為殼元和剪力墻一樣，既有平面內(nèi)剛度，又有平面外剛度。實際工程中的剪力墻幾何尺寸、洞口大小及其空間位置等都有較大的隨意性。為了降低剪力墻的幾何描述和殼元單元劃分的難度，SATWE借鑒了SAP84的墻元概念，在四節(jié)點等參平面殼元的基礎(chǔ)上，采用靜力凝聚原理構(gòu)造了一種通用墻元，減少了部分剪力墻因墻元細分而增加的內(nèi)部自由度和數(shù)據(jù)處理量，雖然提高了分析效率，卻影響了剪力墻的分析精度。此外，從理論上講，如果對樓板采用平面板元或殼元來模擬其真實的受力狀態(tài)和剛度，對結(jié)構(gòu)整體計算分析比較精確，但是這樣處理會增加許多計算工作。在實際工程結(jié)構(gòu)分析中，多采用“樓板平面內(nèi)無限剛”假定，以達到減少自由度，簡化結(jié)構(gòu)分析的目的，這對于某些工程可能導致較大的計算誤差。SATWE對于樓板采用了以下幾種假定:(1)樓板平面內(nèi)無限剛；(2)樓板分塊平面內(nèi)無限剛；(3)樓板分塊平面內(nèi)無限剛，并帶有彈性連接板；(4)樓板為彈性連接板。對彈性樓板實際上是以PMCAD前處理數(shù)據(jù)中的一個房間的樓板作為一個超單元，內(nèi)部自由度被凝聚了，計算結(jié)果具有一定的近似性，某種程度上影響了分析精度。根據(jù)高規(guī)要求，本工程應(yīng)采用兩個不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體內(nèi)力位移計算，由于PMSAP對剪力墻和樓板都采用了比較精確的有限元分析，單元模型更接近結(jié)構(gòu)的真實受力狀態(tài)，雖然數(shù)據(jù)處理量大大增加，但其分析精度卻比SATWE高。用PMSAP軟件對SATWE程序的計算結(jié)果進行分析、校核，是比較可信的。
SATWE和PMSAP兩個程序均采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算，彈性時程分析法計算結(jié)果作為振型分解反應(yīng)譜法的補充。
程分析主要結(jié)果匯總?cè)缦?
表1 結(jié)構(gòu)模態(tài)信息
表2 地震荷載(反應(yīng)譜法)和風荷載下計算得到的結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)
多遇地震時彈性時程分析所取的地面運動加速度時程的最大值為35cm/s2。針對報告中提供的實際強震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，根據(jù)08版抗震規(guī)范要求，本工程選擇了兩條天然波和一條人工波。這三條波的時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的65%，且三條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值亦大于振型分解反應(yīng)譜法(以下簡稱CQC)計算結(jié)果的80%。由此可見本工程選擇的地震波是滿足規(guī)范及設(shè)計要求的。
SATWE和PMSAP時程分析的樓層剪力曲線如(圖1、圖2)所示。
圖1 SATWE時程分析樓層剪力圖
圖2 PMSAP時程分析樓層剪力圖
比較上圖振型分解反應(yīng)譜法(CQC)計算的樓層剪力曲線圖，在大部分樓層基本能包絡(luò)時程分析曲線，僅電算34層以上CQC法計算樓層剪力略小于時程分析的結(jié)果。由此可見振型分解反應(yīng)譜法用于本工程的抗震分析是安全可靠的。設(shè)計中仍以振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果為主，并將34層以上部分指定為薄弱層，該部分樓層地震剪力予以放大。這一方案也得到了本工程超限高層審查與會專家的認可。
比較PMSAP和SATWE計算出的基底剪力非常接近，其余參數(shù)如周期、結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量、地震荷載和風荷載下計算得到的結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)位移、地震下的剪重比等都比較接近，說明用這兩個程序做計算分析是可以互相校核的。
3 抗震性能設(shè)計
本工程綜合考慮設(shè)防烈度，場地條件，房屋高度，不規(guī)則的部位和程度等因素，本工程只屬于高度超限的超高層建筑，且高度只超過A級而未超過B級，故將本工程預期抗震性能目標定位在“D”級，即為小震下滿足性能水準1的要求，中震滿足性能水準4的要求，大震下滿足性能水準5的要求。
普通的高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計基于小振彈性設(shè)計，對于本超高層結(jié)構(gòu)作為主要承重構(gòu)件的剪力墻，尤其是底部加強區(qū)需要提高其抗震承載能力。根據(jù)抗震概念設(shè)計“強柱弱梁、強剪弱彎”的要求，剪力墻也需要有更高的抗震安全儲備，所以本工程剪力墻底部加強區(qū)采用中震設(shè)計。具體措施如下:
(1)根據(jù)安評報告中震設(shè)計的地震影響系數(shù)最大值采用0.23，不考慮與抗震等級有關(guān)的內(nèi)力增大系數(shù)(即剪力墻抗震等級定為四級)，不計入風荷載的組合效應(yīng)。
(2)抗剪驗算按中震彈性設(shè)計，考慮重力荷載與地震作用組合的分項系數(shù)，材料強度取設(shè)計值，考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。計算結(jié)果作為剪力墻底部加強區(qū)水平筋的配筋依據(jù)。
(3)抗彎驗算按中震不屈服設(shè)計，不考慮重力荷載與地震作用組合的分項系數(shù)，材料強度取標準值，不考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。計算結(jié)果作為剪力墻底部加強區(qū)約束邊緣構(gòu)件豎向鋼筋的配筋依據(jù)。
本工程通過對關(guān)鍵構(gòu)件剪力墻底部加強區(qū)進行中震設(shè)計，即抗彎承載力按中震不屈服復核，抗剪承載力按中震彈性復核，結(jié)構(gòu)能滿足性能水準1、4的要求，預估結(jié)構(gòu)在大震作用下能滿足性能水準5的要求。各性能水準目標具體描述如下:
性能水準1:結(jié)構(gòu)在遭受多遇地震后完好，無損傷，一般不需修理即可繼續(xù)使用，人們不會因結(jié)構(gòu)損傷造成傷害，可安全出入和使用。
性能水準4:遭受設(shè)防烈度地震后結(jié)構(gòu)的重要部位構(gòu)件輕微損壞，出現(xiàn)輕微裂縫，其他部位普通構(gòu)件及耗能構(gòu)件發(fā)生中等損害。
性能水準5:結(jié)構(gòu)在預估的罕遇地震下發(fā)生比較嚴重的損壞，耗能構(gòu)件及部分普通構(gòu)件損壞比較嚴重，關(guān)鍵構(gòu)件中等損壞，有明顯裂縫，結(jié)構(gòu)需要排險大修。
4 結(jié)論
通過工程實例分析超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，可以得出以下幾點結(jié)論：①PMSAP和SATWE計算結(jié)果的比較表明了SATWE計算結(jié)果進行結(jié)構(gòu)設(shè)計是基本可靠的；②采用合理的方法對部分樓層剪力進行了調(diào)整，能夠有效確保工程抗震分析安全、可靠；③對剪力墻底部加強區(qū)采用中震設(shè)計，能夠滿足住宅建筑的抗震需要。
參考文獻
關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計
前言：
建筑工程是圍繞在人們周圍，與人們工作生活息息相關(guān)的各類建筑。隨著經(jīng)濟水平的提高，城市規(guī)劃越發(fā)完善，各種建筑拔地而起，城市面貌日新月異，然這一切還有賴于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程的基礎(chǔ)，是施工前的必要準備，對設(shè)計人員的專業(yè)能力有一定要求，建筑工程的質(zhì)量直接關(guān)乎人們的生命財產(chǎn)安全，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也備受人們重視。
1建筑工程設(shè)計簡介
建筑工程是圍繞在人們周圍，與人們工作生活息息相關(guān)的各類建筑。但大多建筑設(shè)計都包括給排水設(shè)計供暖供電設(shè)計結(jié)構(gòu)功能設(shè)計等。每一部分設(shè)計都影響到建筑后期的施工以及投入使用狀況。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時首先應(yīng)考慮安全性問題，承重墻、承重柱、橫梁等支撐系統(tǒng)不僅要起到承擔建筑物自身重量和荷載重量的作用，還要對外界環(huán)境有一定抵抗能力，尤其是在板塊運動活躍地帶，建筑要有一定的抗震能力。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計前要先對施工環(huán)境有一定了解，施工地點的氣候狀況土壤軟硬度以及施工場地附近建材情況等。建筑工程設(shè)計是建筑工程施工的必要前提，設(shè)計在滿足大眾需求的同時最好具有安全性、經(jīng)濟性、耐久性。
2淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
2.1淺談建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載
水平荷載是建筑結(jié)構(gòu)尤其是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的一個問題。對于建筑結(jié)構(gòu)來說，在設(shè)計的過程中應(yīng)該對其結(jié)構(gòu)承載力進行重視。建筑結(jié)構(gòu)的承載力對于建筑本身來說，具有不容小覷的作用。其水平的荷載力能夠在實際的日常生活中應(yīng)對突發(fā)的地震以及大風因素對建筑的破壞與侵蝕等。與一般建筑以及超高層建筑的自重以及樓面的負載所導致的建筑結(jié)構(gòu)的彎矩和軸力不同的是，建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力對于建筑的彎矩以及軸力影響較大，雖然一般在我們的思想中，對一定高度的高層建筑來說，其水平以及豎直的荷載力的作用可能分不清楚。
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，往往必須考慮水平荷載與豎向荷載的組合作用。需要注意的是，建筑的豎直荷載力、尤其是高層建筑的荷載力都是一個相對穩(wěn)定的數(shù)值，只有建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力會由于上到各種各樣的因素，諸如地震、海嘯等因素的影響，會導致建筑結(jié)構(gòu)不斷水平荷載力因外界的因素變化而變化，因此對于建筑結(jié)構(gòu)的安全十分的重要，也就使得建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中具有非同小可的作用，需要我們進行重視，否則一旦建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力出現(xiàn)問題，則會造成嚴重的經(jīng)濟財產(chǎn)的損失，甚至出現(xiàn)人員的傷亡。
2.2結(jié)構(gòu)的變形問題
結(jié)構(gòu)的變形是建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中常見問題之一。而建筑結(jié)構(gòu)的變形問題則是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要重視的另一個問題。對于建筑尤其是超高層的建筑結(jié)構(gòu)中，豎向荷載力的因素雖然建筑結(jié)構(gòu)中沒有水平荷載力的變化大，但是柱體在受到的豎向荷載力一旦過大，則也會引發(fā)一些建筑結(jié)構(gòu)的問題。一旦柱體所承受的豎向荷載力超過一定的界限，則會使得建筑結(jié)構(gòu)的軸向發(fā)生變化，導致建筑結(jié)構(gòu)軸向的變形問題。
3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的因素
3.1對于建筑結(jié)構(gòu)的選型要合理
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于建筑結(jié)構(gòu)的選型也是相當重要的，只有選型正確，才能讓建筑物能夠承受自己的重力，不致于出現(xiàn)超負荷的狀況。只有建筑的承受力達到標準，那么建筑因為水平力的作用而發(fā)生的側(cè)移就在可控的范圍內(nèi)，才能保證建筑的安全。因此，要對建筑物的使用的空間和功能要求進行考慮，才能選擇正確的建筑結(jié)構(gòu)型式。不同的建筑結(jié)構(gòu)的選型，會導致建筑在空間和高度上的不同。只有能夠正確的進行建筑選型，那么才能保證建筑結(jié)構(gòu)的受力均勻，對抗震和抗風等情況也有明顯的效果。
3.2計算控制好軸向的承受力
對于一些層數(shù)比較低的建筑，其建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以簡化對軸向的承受力的計算。在進行這樣的建筑設(shè)計時，一般只要對建筑的彎矩受力進行考慮就可以，因為其軸力在該建筑中的作用不是很大。但是，對于高層建筑的情況就不同了，尤其注意在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對軸向的承受力的計算和控制。高層建筑物一般其高度都是比較高的，所以所需的軸向的承受力也相應(yīng)的增加，同時因為高度的增加而導致的軸向會更容易出現(xiàn)變形的情況，因此對軸向的承受力的設(shè)計更是要嚴格的把控。因為建筑的高度，從而導致了軸向力變大和負彎矩值減小，那么對下料的長度也會有影響。所以必須對建筑的軸向承受力進行精確的計算，然后做合適的調(diào)整，才能保證建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整和安全性。
3.3加大對結(jié)構(gòu)延性的關(guān)注度
在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，其中一個重要的組成因素就是結(jié)構(gòu)的延性。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，導致了環(huán)境的破壞，一些自然災(zāi)害也頻頻發(fā)生。其中比較常發(fā)生在我國的一種自然災(zāi)害就是地震，一旦發(fā)生地震，人們的生命財產(chǎn)都會受到威脅。因此，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上考慮到加強抗震的功能，那么對人身安全也是一種保護。對于比較高的建筑，其在發(fā)生地震時，建筑的結(jié)構(gòu)非常容易發(fā)生變形，那么如果在之前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有很好的考慮到建筑的延性，那么就能減少建筑的倒塌。在地震的級數(shù)比較大時，如果建筑物的延性設(shè)計比較高，那么可以給人們爭取更多的時間逃離建筑內(nèi)部。在現(xiàn)在建筑中，主要是由混凝土建構(gòu)而成，一般是非彈性的狀態(tài)，而延性又有很好的伸縮性，這樣即使發(fā)生地震，延性也能吸收震動的能量，從而保證了建筑的安全。因此，必須加強對建筑結(jié)構(gòu)的延性，這樣才能使建筑更有伸縮性。
3.4重視水平和側(cè)移方面的設(shè)計
對于建筑的水平的承載力的設(shè)計和側(cè)移的設(shè)計，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可忽視的一部分。在現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般建筑要重視垂直方向的軸向承受力，而在高層建筑中會更加重視水平承載力。因此，在進行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，特別是對高層建筑的建造，一定注重對其水平的承載力進行精密的計算。同時因為高度的關(guān)系也影響到側(cè)移的大小，因此對結(jié)構(gòu)側(cè)移的設(shè)計直接關(guān)系到建筑的穩(wěn)固性。隨著建筑高度的不斷的增加，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要保證結(jié)構(gòu)的強度和抗側(cè)移的能力，即使發(fā)生側(cè)移，也能在可控范圍內(nèi)。因此，必須注重對建筑結(jié)構(gòu)的水平和側(cè)移的承受力，才能保證建筑的安全性。
3.5現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的裂縫問題
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工作過程中一般是允許帶裂縫工作的，但裂縫問題也是現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板所要考慮的問題。樓板的設(shè)計需要根據(jù)其跨度的不同分別采用單向板或雙向板進行計算。部分設(shè)計者在進行樓板的鋼筋配置設(shè)計時，他們的思考角度都只是從單向板的角度進行思考以及計算，因此其忽略了其他的一些因素，從而導致這些設(shè)計者所計算出來的結(jié)果與實際的情況不符，從而在實際的應(yīng)用上會出現(xiàn)一些問題，使得建筑結(jié)構(gòu)混凝土樓板產(chǎn)生裂縫等問題，嚴重威脅建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，同時這些問題也會成為威脅百姓們生命財產(chǎn)安全的隱患。
4結(jié)束語：
建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一項系統(tǒng)且各個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系的工作。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中要考慮諸如荷載力變形地基等因素，這些因素都會在建筑的過程當中直接或間接的影響到建筑的質(zhì)量安全因此為了促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展，提高我國建筑工程的質(zhì)量，就需要對這些因素進行重視。
參考文獻
關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點問題對策
中圖分類號：TU97 文獻標識碼： A 文章編號：
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有；
1、水平力是設(shè)計主要因素
在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。
2、側(cè)移成為控制指標
與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。
3、抗震設(shè)計要求更高
有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
4、軸向變形不容忽視
高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調(diào)整；另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會得出偏于不安壘的結(jié)果。
5、結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標
相對于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧?，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中常見的問題及其對策分析
1、高度問題
按我國現(xiàn)行5高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程6 ( JGJ3-2002) 規(guī)定, 綜合考慮經(jīng)濟與適用的原則, 給出了各種常見結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度, 詳見表1。
表1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高樓的最大適用高度( m )
這個高度是在我國目前建筑科研水平、經(jīng)濟發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下, 較為穩(wěn)妥的, 也是與目前整個土木工程規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。可實際上, 已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過了這個限制, 如: 采用組合結(jié)構(gòu)體系的金茂大廈, 高達4201 15 m ( 建筑高度); 采用混凝土結(jié)構(gòu)體系的中信廣場, 也高達322 m ( 建筑高度)。對于超高限建筑物, 應(yīng)當采取科學謹慎的態(tài)度。因為在地震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加, 許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變, 即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍, 如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。
2、材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題
在地震多發(fā)區(qū), 采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理是工程技術(shù)人員非常重視的問題。我國150 m 以上的建筑, 采用了三種主要結(jié)構(gòu)體系: 框一筒、筒中筒和框架一支撐。這些也是其他國家高層建筑經(jīng)常采用的主要結(jié)構(gòu)體系。但國外在地震區(qū), 多是以鋼結(jié)構(gòu)為主, 而在我國, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu), 在國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受較大地震作用的考驗。混合結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受80%以上的地震作用剪力, 有的高達90% 以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主, 變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側(cè)移較大, 靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移, 不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔, 而且效果不大, 有時不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu),形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。此外, 在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時, 需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導致結(jié)構(gòu)剛度突變, 常常會使與加強層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大, 且加強層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強柱弱梁。此在需要設(shè)置加強層及轉(zhuǎn)換層時, 要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式, 盡量降低其本身剛度, 以減少不利影響。
在高層建筑中, 根據(jù)現(xiàn)在我國建筑鋼材的類型、品種和鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力, 建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱) 結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu), 以減小柱斷面尺寸,并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過一定高度后, 為減小風振,鋼骨(鋼管) 混凝土通常作為首選。采用格構(gòu)式的型鋼時,震害嚴重, 采用實腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的, 則震害要減少許多。
3、軸壓比與短柱問題
在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中, 往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大, 而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強混凝土, 柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài), 防止受拉鋼筋未達屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小, 則結(jié)構(gòu)的延性就差, 當遭遇地震時, 耗散和吸收地震能量少, 結(jié)構(gòu)容易被破壞。但是在結(jié)構(gòu)中若能保證強柱弱梁設(shè)計, 且梁具有良好延性, 則柱子進入屈服的可能性就大大減少,此時可放松軸壓比限值。另外, 許多高層建筑底幾層柱的長細比雖然小于4, 但并不一定是短柱。因為確定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比, 只有剪跨比小于2 的柱才是短柱。
有專家學者提出現(xiàn)行抗震規(guī)范應(yīng)采用較高軸壓比。但是即使能調(diào)整軸壓比限值, 柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。
4、在某些烈度區(qū)采用較低的抗震措施與構(gòu)造措施
現(xiàn)在許多專家學者提出, 現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度己不能適應(yīng)國情的需要, 認為我國“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度”并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。此外, 對于“小震不壞, 中震可修, 大震不倒”這個抗震設(shè)計原則, 在新形勢下也有重新審核的必要。我國現(xiàn)行抗震設(shè)防標準比較低, 當取50年為分析年限時, 小震烈度對應(yīng)的被超越概率為631 2%, 重現(xiàn)期為50年, 中震烈度對應(yīng)的被超越的概率為10%, 重現(xiàn)期為475年, 大震對應(yīng)的超越的概率為2%左右,同時規(guī)定抗震設(shè)防烈度與設(shè)計基本地震加速度的對應(yīng)關(guān)系。
設(shè)防標準低的根本原因在于國家財力物力有限。我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計除了設(shè)防烈度較低外, 具體抗震計算方法和構(gòu)造規(guī)定的安全度也不如國外; 在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上, 與外國相比, 也有異同, 其中的8度區(qū), 我國就明顯不如外國嚴格。隨著社會財富的增長, 結(jié)構(gòu)失效帶來的損失愈來愈大,加之結(jié)構(gòu)造價在整個投資中的比例下降, 因而結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計, 特別是高烈度區(qū)要有嚴格的抗震措施與抗震構(gòu)造措施來保證結(jié)構(gòu)的安全。
關(guān)鍵詞 ：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 問題 要點
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
1、水平作用是決定因素
首先，因為結(jié)構(gòu)自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力及彎矩的數(shù)值，僅僅和建筑高度的一次方成正比，但是水平作用對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩和在豎向構(gòu)件中引起的軸力，與建筑高度的兩次方成正比;另外，對一些一定高度的建筑來說，豎向荷載基本上是固定值，但作為水平作用的地震作用和風荷載卻是不確定的。
2、側(cè)移是控制指標
和多層建筑不同，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)側(cè)移是關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的不斷增長，水平作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形也隨之迅速增加，結(jié)構(gòu)頂點側(cè)移與建筑高度的四次方成正比。所以結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移必須要控制在一定限度之內(nèi)。
3、結(jié)構(gòu)延性成為重要設(shè)計指標
延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，在承載能力不降低或基本不降低的情況下，具有足夠塑性變形能力的一種性能，一般用延性比來表示。受彎構(gòu)件會隨著荷載的增加，首先受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫，出現(xiàn)非彈性變形。然后受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)高度降低，受壓區(qū)混凝土被壓碎，最后導致構(gòu)件被破壞。
4、軸向變形也不容輕視
在高層建筑中，豎向荷載數(shù)值會較大，會在柱中引起很大的軸向變形，從而導致對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生一系列的影響，使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值變小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值變大，對預制構(gòu)件的下料長度也會產(chǎn)生影響，這就要求依據(jù)軸向變形計算值，對下料的長短做出相應(yīng)調(diào)整;另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移也會產(chǎn)生影響。不考慮構(gòu)件豎向變形與考慮構(gòu)件豎向變形相比較，計算結(jié)果會偏于不安全。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題
1、設(shè)計人員基礎(chǔ)知識薄弱
在部分小型設(shè)計公司，有一些設(shè)計人員根本不了解施工工藝流程，離開設(shè)計圖庫和計算機作業(yè)根本不能設(shè)計和畫圖，缺乏施工現(xiàn)場設(shè)計代表的經(jīng)驗，不能以專業(yè)知識及經(jīng)驗指導施工技術(shù)難題。類似于這樣一些純粹紙上談兵的建筑圖紙，充斥著低成本小型建筑項目市場，比如說拆遷項目返建等，最終導致建筑使用壽命縮短等大量技術(shù)隱患問題。
2、結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計不足，標準及規(guī)范推廣應(yīng)用落后。
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，普遍存在結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計不充分的情況。由于我國的地震帶分布不一，部分省市對于結(jié)構(gòu)抗震的要求較為忽視，導致結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)。比起日本和美國等在結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計領(lǐng)域成果突出的國家，我國的抗震概念設(shè)計標準及規(guī)范的應(yīng)用推廣相對較為落后。
3、建筑物超高問題
隨著建筑物高度的不斷加大，在抗震性能和建筑質(zhì)量方面都面臨著更嚴峻的問題。出于高層建筑抗震性能的較高需要，規(guī)范對建筑物的高度作出了嚴格的規(guī)定，超高建筑在設(shè)計方面要確保滿足抗震的要求。在目前的高層建筑市場中，仍然存在著建筑超高但沒采取更嚴格的措施的問題。
4、短肢剪力墻的設(shè)置
短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻。近年興起的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，雖然有利于住宅建筑布置，也可減輕結(jié)構(gòu)自重，但在高層住宅中，剪力墻肢不宜太短，因為短肢剪力墻的抗震性能較差，地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗不多，為安全起見，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1、地基與基礎(chǔ)設(shè)計
地基與基礎(chǔ)設(shè)計已經(jīng)得到結(jié)構(gòu)工程師的重視，這不僅由于該階段設(shè)計過程合理與否將直接影響到后期設(shè)計工作的進行，也是整個項目成本的決定性因素。因此，這個階段，存在的問題可能會很嚴重，也甚至會造成不可估量的損失。高層建筑應(yīng)根據(jù)整體布局來選可滿足承載力和變形的要求、并可以調(diào)整不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。高層建筑宜設(shè)置地下室以減小地基的附加應(yīng)力和沉降量， 有利于滿足天然地基的承載力和上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。此外，基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)注意本地的規(guī)范的重要性。
2、建筑結(jié)構(gòu)受力性能
對于最初的建筑設(shè)計，建筑師考慮更多的是建筑的空間組合，而不是詳細地確定其具體的結(jié)構(gòu)。建筑物底面建筑空間的形式在水平方向和垂直方向的穩(wěn)定性是非常重要的，因為一些建筑物是由又大又重的組合物來組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于基礎(chǔ)面的，而在建筑設(shè)計中的一個基本要求是要理清所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，因此在建筑設(shè)計階段，就有必要對主要承重柱和承重墻的數(shù)量和分布做出整體構(gòu)想。
3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題
建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心，建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一，這是是結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中沒有做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉(zhuǎn)破壞，要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉(zhuǎn)效果的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于街景與建筑空間的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規(guī)則T形、L形、十字形等比較復雜的平面形式時，應(yīng)將突出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時，在結(jié)構(gòu)設(shè)計布局時，最大可能使建筑狀態(tài)的結(jié)構(gòu)是對稱的。
4、建筑高度、高寬超限問題
現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規(guī)范限值，甚至個別建筑高度和高寬比均超出規(guī)范限值。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于建筑的高度、長寬比和尺寸的復雜程度超過現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的高層建筑，應(yīng)按超限高層建筑進行設(shè)計。同時，另一點不容忽視的問題是，建筑適用高度除與結(jié)構(gòu)體系類型及抗震設(shè)防烈度有關(guān)外，還與場地類別與結(jié)構(gòu)是否規(guī)則等因素有關(guān)，當位于Ⅳ類場地或結(jié)構(gòu)平面與豎向布置不規(guī)則時，其最大適用高度應(yīng)適當降低。
5、抗震設(shè)計要求更高
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震設(shè)防要求，需要正確計算正常使用時的豎向荷載和風荷載，應(yīng)當具有良好的抗震性能。
6、概念設(shè)計和理論計算具有同等重要性
抗震設(shè)計有兩部分：計算設(shè)計、概念設(shè)計。雖然分析手段在不斷提高，分析的原則在不斷完善，但由于抗震設(shè)計計算是在一定的假想條件下進行，而地震作用具有很大的復雜性和不確定性，同時地基土影響和結(jié)構(gòu)體系本身都極復雜，因此理論分析計算很有可能會和實際情況相差甚遠。特別是結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段后，構(gòu)件局部可能會開裂甚至破壞，此時就很難用常規(guī)的計算原理去分析結(jié)構(gòu)。而高層建筑的概念設(shè)計，諸多實踐證明，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有著重要的意義。
結(jié)束語
高層建筑在現(xiàn)代經(jīng)濟體系中已經(jīng)如此發(fā)達，結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)人員追求更加合理的力學模型和更新穎的建筑物結(jié)構(gòu)形式，在這一個方向上經(jīng)過高素質(zhì)高知識結(jié)構(gòu)的專業(yè)化人才不斷探索，我們可以期待，高層建筑在城市中的應(yīng)用將變得空前廣闊。
參考文獻：
[1] 孫凱.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策探討[J].價值工程，2011（06）.
關(guān)鍵詞:上部結(jié)構(gòu);地下室;分析模型;設(shè)計計算
Abstract: with the basement for high-level, high-rise and multi-storey building structure complex, how to consider in the design calculation of the basement structure and the influence of backfill soil, how to reasonably simplified computing model formed in accordance with the engineering practice, and high efficiency, high precision design and calculation is the designers pay special attention to an important question. According to "code for seismic design of buildings (GB 50011-2001) and" design specification for concrete structures of tall building (JGJ 3-2002) concerned regulation, emphasis in SATWE software to have a basement in the structural analysis model of the principle, the analysis parameters selection, seismic design and the design of civil air defense basement, the basement exterior wall out-of-plane reinforcement design calculation, etc., and introduces the SATWE software related to the upper structure and basement work analysis and the preparation of the basement design function principle and key points of application of reference for the designers.
Key words: the upper structure; The basement; Analysis model; Design calculation.
中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
1 概述
帶有地下室的建筑結(jié)構(gòu)的一個重要特點是上部結(jié)構(gòu)與地下室具有共同的位移場，相互協(xié)調(diào)變形，而且地下室外的回填土對結(jié)構(gòu)具有一定的約束作用。這種約束作用主要表現(xiàn)在對地下室水平位移的約束，而對豎向位移和豎向轉(zhuǎn)動的約束作用十分有限，一般可以忽略不計。嚴格地講，在建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計中，上部結(jié)構(gòu)、地下室、基礎(chǔ)和地基應(yīng)作為一個整體統(tǒng)一考慮，并應(yīng)合理考慮地下室外回填土對結(jié)構(gòu)的約束作用。
對于這一問題的研究最早是從MEYERHOF"]開始的，隨著高層、超高層建筑的出現(xiàn)，計算機軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外對這一問題進行了許多研究，并取得了大量成果，文獻對這些成果做了詳細評述。但到目前為止，理論研究成果與工程設(shè)計實踐還有較大距離，設(shè)計人員難以將研究成果直接應(yīng)用到工程設(shè)計之中，不得不做各種簡化。譬如在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時將嵌固端取在土0.0處或某層地下室頂板位置，以嵌固端為界將上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)分離開，建立兩套數(shù)據(jù)文件，按照上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的不同要求，分別進行計算。在地下室剛度足夠大時(如箱基)，這樣的模型簡化誤差不大，這種簡化措施是可行的。但由于地下大空間利用要求限制，現(xiàn)在設(shè)計的地下室已經(jīng)很少采用箱基，而且許多地下室都用作停車庫或商場，空間分割靈活，其水平剛度和豎向剛度都有限，對于這樣的工程，上述簡化模型導致的誤差已不可忽視。
SA TW E 軟件是筆者負責開發(fā)的空間組合結(jié)構(gòu)有限元分析與設(shè)計軟件，這是專門為多、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而研制的。SATWE軟件于1995年推出，1999年獲國家科技進步二等獎。目前SATWE已在全國普及應(yīng)用，成為我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要輔助軟件。這套軟件的英文版(英文界面、英國規(guī)范BS8110、新加坡規(guī)范、香港規(guī)范)已成功打人國際CAD軟件市場，在新加坡、馬來西亞、韓國、越南和香港等東南亞國家和地區(qū)已有一批用戶。為了適應(yīng)帶有地下室結(jié)構(gòu)高精度、高效率設(shè)計要求，我們在SATWE軟件中針對這類工程做了一些具體工作，本文結(jié)合新規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，介紹SATWE軟件有關(guān)上部結(jié)構(gòu)與地下室共同工作分析、地下室抗震設(shè)計以及地下室人防設(shè)計功能的編制原理和應(yīng)用要點。
2 建議的分析模型
《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB5 0011-2001)13 1(以下簡稱“抗震規(guī)范”)第6.1.14條、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 3-2002) 141(以下簡稱“高規(guī)”)第5.3.7條都規(guī)定，當?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。當剛度比不滿足嵌固部位的樓層側(cè)向剛度比規(guī)定時，“高規(guī)”宣貫培訓材料建議:有條件時可增加地下室樓層的側(cè)向剛度，或者將主體結(jié)構(gòu)的嵌固部位下移至符合要求的部位。對“嵌固部位”的理解是問題的關(guān)鍵。
1.1結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)化原則
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑施工的第一步，一個質(zhì)量優(yōu)良的建筑物離不開良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)是建筑施工中非常重要的一個環(huán)節(jié)，建筑施工離不開建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的指導。在對建筑結(jié)構(gòu)方案進行制定時，需要搜集建筑周邊環(huán)境信息，針對建筑所在的位置，進行合理設(shè)計，另外在設(shè)計時，還要考慮到建筑的經(jīng)濟性，建筑技術(shù)以及施工方面的影響，從而設(shè)計出最佳的建筑施工方案。
1.2建筑材料與資源的節(jié)約性原則
建筑設(shè)計中一項重要的工作就是提高建筑材料的利用率，減少建材的使用。因此在建筑工程實際施工前，相關(guān)的設(shè)計人員必須仔細的研究工程圖紙，提前做好建材的使用方案以及節(jié)約方案。在不影響工程整體施工季度以及質(zhì)量的前提下，綜合考量與建筑材料相關(guān)的各種因素，比如物流費用、加工費用、存儲費用等等，盡可能的降低成本。另外，選用建材時，不能一味的注重價格，也要考慮建材的質(zhì)量，比如鋼筋的使用，盡量采用高強度的鋼筋，其具有強度高，性能突出等優(yōu)點，使用效果遠遠高于普通鋼筋，相較而言，其性價比更高。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
2.1控制指標
高層建筑由于樓層的高度問題，在施工方面和基層建筑的施工是有很大的不同的，因此在進行高層建筑結(jié)構(gòu)方案制定時，設(shè)計的側(cè)重點也不同。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)側(cè)移是一項非常重要的設(shè)計因素，因此在制定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案時，一定要注意將結(jié)構(gòu)側(cè)移控制在一定的范圍內(nèi)。
2.2軸向變形
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中另外一個非常重要的元素就是軸向變形，在高層建筑施工中，豎向載荷數(shù)值一旦變大，豎向構(gòu)架中就會出現(xiàn)非常大的軸向變形，從而對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生破壞，進而對建筑的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。
2.3水平荷載
在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，水平荷載是一個非常重要的元素。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的豎向荷載所造成的軸力與建筑物的整體高度的一次方成正比，水平荷載所造成的傾覆力和豎向的構(gòu)件生成的軸力這兩種利益與建筑物的整體高度的二次方也成正比。假如建筑物的高度增長的話，這個值也會變大，從而會對整個建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響。
3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題
3.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計隨意無章
建筑工程的建設(shè)最重要的參照物就是建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙，也是建設(shè)過程中的具體指標，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及實際工程施工中具有十分重要的作用。如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙出現(xiàn)微小的問題，在實際施工中，都會被擴大數(shù)倍甚至數(shù)十倍的形式呈現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)中。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須重視對設(shè)計圖紙的使用以及標識。但是目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于圖紙的運用還存在一些問題，有些關(guān)鍵性的信息并沒有在圖紙中表明，比如建筑的防震設(shè)計，建筑的抗裂等級，或者建筑施工材料的質(zhì)量標準等。如果后期的設(shè)計人員對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體考慮不那么全面，稍有遺漏，就會嚴重影響建筑工程的施工質(zhì)量。
3.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合規(guī)定
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合規(guī)性主要體現(xiàn)在建筑施工材料的選用上。隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，建筑行業(yè)得到了極大的發(fā)展，而建筑行業(yè)繁榮的背后，也使得市場競爭更加激烈。這使得一部分企業(yè)，為了追求利潤，擴大市場占有率，開始降低自身的建筑成本，而降低建筑成本的主要手段就是調(diào)整建筑施工材料等級，許多企業(yè)在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，投機取巧，擅自調(diào)整建筑材料。例如使用低含鋼量的建材來降低建筑成本，使用一些低質(zhì)的施工材料。這不僅會對企業(yè)造成極大的負面影響，還嚴重威脅到了人們的生命財產(chǎn)安全，這也是我國不斷出現(xiàn)“樓歪歪”“樓脆脆”等現(xiàn)象的原因。
4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效解決對策
4.1完善高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙，培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要重視設(shè)計圖紙的使用。相關(guān)設(shè)計人員在對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于一些細小但是重要的數(shù)據(jù)，信息都要考慮到，并將其清晰的標注在設(shè)計圖紙上，不要因為為了方便而將一些重要的信息省略掉。因為高層建筑在實際施工中，都是嚴格按照高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的圖紙來進行實行的，一旦圖紙中出現(xiàn)不清楚或者不明確的數(shù)據(jù)信息，這對高層建筑的整個施工都會產(chǎn)生重大的影響。此外，設(shè)計人員在進行圖紙設(shè)計時，要秉承嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，認真對待設(shè)計工作，切忌馬虎大意，對于已經(jīng)完成的設(shè)計圖紙，也要反復檢查，確保設(shè)計出來的圖紙信息的準確性。同時設(shè)計人員還要對圖紙中發(fā)現(xiàn)的問題或者丟失的數(shù)據(jù)，及時的修改或者彌補，以確保建筑工程的施工質(zhì)量。
4.2加強高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計，適應(yīng)建筑的實際需求
高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度取決于建筑材料的含鋼量。因此，在高層建筑設(shè)計過程中，如果采用低含鋼量的設(shè)計，會使得工程具有極大的安全隱患。所以建筑施工企業(yè)必須注意高層建筑的剛度設(shè)計，以保障高層建筑的工程質(zhì)量。當然，建筑結(jié)構(gòu)的剛度會隨著不同的地質(zhì)情況而不同，比如在平原地區(qū)，地質(zhì)比較穩(wěn)定，那么高層建筑結(jié)構(gòu)對于剛度的要求就比較低，可以采用含鋼量稍微低一些的建材；而如果在山地丘陵地區(qū)，地質(zhì)情況復雜，那么就要對建筑結(jié)構(gòu)的剛度要求嚴格一些，采用含鋼量高的建材。綜上所述，建筑企業(yè)不能一成不變，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要因地制宜，不能僅考慮企業(yè)的利潤，更多的是需要和實際情況相結(jié)合，設(shè)計出最符合要求的建筑結(jié)構(gòu)剛度需求。
5結(jié)束語
高層建筑施工的基礎(chǔ)就是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，也正因如此，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量問題會對高層建筑的后期施工質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。同時隨著我國社會的不斷發(fā)展，人們對于建筑的需求也在朝多元化方向發(fā)展，也正是由于人們需求的變化，導致高層建筑設(shè)計的問題也日漸增多。因此，在目前激烈的競爭環(huán)境下，建筑企業(yè)要想長遠的發(fā)展下去，就必須解決高層建筑結(jié)構(gòu)中的問題，提高建筑工程的施工質(zhì)量與水平。只有這樣，才能更好的為社會做貢獻，企業(yè)也才能更好地發(fā)展下去。
作者:張振新 單位:烏海市建設(shè)工程施工圖審查中心
參考文獻：
[1]岳文萍,茂,劉飛飛.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策探討[J].住宅與房地產(chǎn),2016,(3):90-91.
