高層建筑結構設計問題探析高層建筑結構設計問題探析

【摘要】隨著我國國民經濟不斷開展和人民生活的迅速提高。業主及建筑師的創新藝術使得鋼筋混凝土高層建筑開展被廣泛應用。高層建筑結構設計給工程設計人員提出了更高的要求，本文就結構設計中應注意的幾方面問題進行探討。

【關鍵詞】高層建筑結構設計

1高層建筑結構受力方面

對于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結構體系的設計根本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結構體系成為設計的控制因素，其原因有兩個：其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；其二，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。

與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。

2結構選型階段

對于高層結構而言，在工程設計的結構選型階段，結構工程師應該注意以下幾點：

2.1結構的規那么性問題。

新舊標準在這方面的內容出現了較大的變動，新標準在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規那么性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新標準采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規那么的設計方案。〞因此，結構工程師在遵循新標準的這些限制條件上必須嚴格注意，以防止后期施工圖設計階段工作的被動。

2.2結構的超高問題。

在抗震標準與高規中。對結構的總高度都有嚴格的限制，尤其是新標準中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此。必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。

在實際工程設計中，出現過由于結構類型的變更而忽略該問題。導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。

2.3嵌固端的設置問題。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往無視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下平安隱患。

2.4短肢剪力墻的設置問題。在新標準中，對墻肢截面高厚比為5-8的墻定義為短肢剪力墻。且根據實驗資料和實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以防止給后期設計工作增加不必要的麻煩。

3地基與根底設計方面

地基與根底設計一直是結構工程師比擬重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基根底也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。

在地基根底設計中要注意地方性標準的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本?地基根底設計標準?無法對全國各地的地基根底都進行詳細的描述和規定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。

地方性的“地基根底設計標準〞能夠將各地方的地基根底類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確，所以，在進行地基根底設計時，一定要對地方標準進行深入地學習，以防止對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。

4結構計算與分析方面

在結構計算與分析階段，如何準確，高效地對工程進行內力分析并按照標準要求進行設計和處理，是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新標準的推出對結構整體計算和分析局部相當多的內容進行了調整和改良，因此，結構工程師也應該相當地對這一階段比擬常見的問題有一個清晰的認識。

4.1結構整體計算的軟件選擇。目前比擬通用的計算軟件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的，哪個又是意義不大的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否那么，如果選擇了不適宜的計算軟件，不但會浪費大量的時間和精力，而且有可能使結構有不平安的隱患存在。

4.2是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。

該局部內容實際上在新老標準中都有提及，只是，在新標準中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。

4.3振型數目是否足夠。

在新標準中增加一個振型參與系數的概念，并明確提出了該參數的限值。由于在舊標準設計中，并未提出振型參與系數的概念，或即使有該概念，該參數的限值也未必一定符合新標準的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷，并決定是否要調整振型數目的取值。

4.4多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤，多塔樓的高層建筑類型大量涌現，而在計算分析該類型高層建筑時，是將結構作為一個整體并按多塔類型進行計算，還是將結構人為地分開進行計算，是結構工程師必須注意的問題。如果多塔間剛度相差較大，就有可能出現即使振型參與系數滿足要求，但是對某一座塔樓的地震力計算誤差仍然有可能較大，從而便結構出現不平安的隱患。

4.5非結構構件的計算與設計。在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這局部內容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時，由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大。因此，必須嚴格按照新標準中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。

5結束語

總之，鋼筋混凝土高層結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程，任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不平安因素。以上也只是筆者在設計過程中對問題一些淺薄的認識