方玲 何楠 于晓宇
济南历下控股集团有限公司
摘要：近年来，建筑设计者越来越关注通过结构设计优化来满足高层住宅居民的需求。本文结合笔者的实际工作经验，对高层住宅建筑结构体系与建筑结构优化的主要特征进行了概述，然后重点分析了高层住宅建筑结构超高、设计规则性、嵌固端设置中存在的主要问题，并针对这些问题提出了优化高层住宅建筑结构设计的对策。
关键词：高层住宅，建筑结构，结构设计，优化
对于建筑设计者来说，需要关注的重点主要在于设计出与消费者需求保持一致的高层住宅，笔者通过多年的大量实践以及相关总结，针对高层建筑在设计过程中存在的各种问题展开深入探究并进行整理。
1 高层住宅建筑结构设计概述
1.1.结构体系分析
一般来说，高层建筑在结构上整体样式显得较为复杂，主要包括框架以及剪刀墙等各种体系，对于钢筋混凝土基础结构而言，使用最多的为框架以及剪刀墙等基础体系。最近几年国内高层建筑在设计以及建造的过程中难度不断增大，而且对结构空间利用的越来越成熟，在结构体系方面开始转向筒体、筒中筒及多筒等各种新型结构方面。
1.1.1 框架剪力墙结构
框架剪刀墙在设计的时候，主要包括剪刀墙以及框架两大基础结构，框架以及剪刀墙分别承受大部分竖向以及水平方向的荷载，因此两者属于共同协同，在分工方面比较合理，剪刀墙事实上属于辅助墙，而剪刀墙则属于框架结构，因此剪刀墙通常用于不超过25层的高层建筑，最多不能超过30层。
1.1.2 剪力墙具体结构
在高层建筑设计的过程中，剪刀墙主要通过钢筋混凝土替代传统的梁柱，主要起到抵抗墙侧力以及竖向承重的作用，这样墙板就能够承受大部分水平方向的作用力，因此这种结构也叫做剪刀墙结构。该结构主要通过平面布置来实现，在结构布置方面主要为双向以及多向。u与框架剪刀墙相比在刚度方面更加牢固，一般主要用在不超过30层的高层建筑。对于剪刀墙来说，在设计的时候高度与宽度之间的比值最好不要超过5，而且在设计墙体高度的时候要将抗震需求考虑在内。
1.2 高层住宅建筑结构设计的特征
设计高层建筑的时候，水平荷载发挥着控制效果，因此针对侧面位移要进行有效限制，在变形侧移里面占据较大比例，在选择结构体系的时候要将这些基本特征考虑在内。针对多层以及高层建筑而言，水平以及竖向设计原理基本上非常类似。不过随着楼层高度的不断增加，设计中最主要的控制因素为竖向结构，主要原因在于侧向力对应的倾覆里矩以及剪切变形往往会不断增大，因此在设计时过程中一定要做到精心、谨慎，这样才可以将价值完美展现出来。
2 高层住宅建筑结构设计中存在的主要问题
2.1 高层住宅建筑结构超高问题分析
2010年之后地震灾害发生频率不断增加，对高层建筑带来了较大威胁，因此在设计高层建筑的过程中，一定要将抗震因素考虑在内，确保建筑物能够有效抵抗地震灾害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而且在建筑物抗震结构方面要不断进行优化调整，传统结构最突出的问题在于过度超标，此外设计者对抗震没有引起足够重视。因此施工的时候可能由于各种外部因素造成施工问题，不但会延误工期，同时也会造成相应的经济损失，对高层建筑整体工期将带来很大影响。
2.2 高层结构设计规则性问题
在设计高层建筑的时候，一定要有国家下发的相关住宅规范保持一致，在旧规范的基础之上新规范往往添加了不少法规限制，因此在设计高层建筑的时候一定要用新规范的相关要求相符。就目前高层建筑全新规范而言，结构上一定要保持规范性，设计方案禁止使用规则性，因此设计者一定要对新规范有充足的了解。在平面规则相关信息里面，明确指出嵌固端上面以及下面的高度比例等相关要求，设计者要严格遵循要求与规定进行设计，同时也要确保设计合理性以及科学性，避免结构不合理导致后期没有顺利通过审核他对施工各种不利。
2.3 嵌固端设置中的问题分析
目前很多高层建筑都专门修筑了人防设备以及地下室，大部分地下室都位于1层到23层，人防以及地下室顶板的位置基本上在嵌固端结构方面都保持一致，因此在建筑的时候，设计人员可能没有对设置嵌固端引起重视。此外，设计人员也有可能忽视嵌固端常用设备，往往给后期开展工作造成很大麻烦，也会导致周期加长以及质量问题。
3 优化高层住宅建筑结构设计的对策
3.1 将计算机人工智能技术应用于建筑结构设计中
就当前建筑设计而言，计算机辅助系统发挥了越来越大的作用，设计者通过计算机对高层建筑基础结构进行分析规划，通过辅助软件对高层建筑图纸进行绘制，因此通过计算机相关功能可以全面提升高层建筑的整体设计水准。尤其最近几年国内建筑行业发展速度持续加快，建筑物整体规模也不断加大，在设计上形式也变得日趋复杂，结构内容也不断增加，整体设计以及建筑难度也在加大，因此设计者一定要对计算机常见软件以及基本特征进行充分了解，对其中的相关数据以及信息进行熟练掌握，这样可以更好的运用计算机软件，以此为基础设计出新型合理的建筑结构。
3.2 应用剪力墙结构
剪力墙主要用来进行抗侧力构建，最常见的有框架以及剪刀墙等基础结构体系，在建筑物里面剪刀墙属于最重要的一类承重单元，因此其截面设计为结构设计中最重要的一部分。在地震多发地区，建筑物剪刀墙要确保有强大的承载能力，同时也要具备充足的延性，这样才可以让高层建筑整体耗能能力得到提升，最终有效改善综合抗震能力。在设计枪墙肢截面的时候，当横向以及纵向对接起来一起工作时，可以考虑将一些纵向墙当作横向墙翼缘进行使用，当然也可以反过来使用，在设计框架剪刀墙的时候，通常剪刀墙与梁柱进行对接，这样剪刀墙就会带着相应的边框，设计者通常在设计的时候根据工字形或者矩形截面来完成。剪刀墙为了有效抵抗弯矩通常都会配置竖向钢筋，为了抵抗配筋形式通常也会配置一定数量的混凝土钢筋。就目前正在实施的高层建筑箱规范而言，明确指出墙肢截面对应的高度比保持在5：8，而且还要结合大量实验数据作为参考依据，对墙段力度整体比例进行合理把控，这样才能够确保与相关规定保持一致。由于在高层建筑施工过程中剪刀墙的应用遭到一定限制，因此在设计高层建筑的时候要尽可能降低剪刀墙的应用数量，这样可以在一定层面加快后续的工作进度。
3.3 优化嵌固端设置
在设计高层建筑嵌固端的时候，一定要对楼板基础结构重视起来，针对前顾端上层以及下层之间的高度比例进行有效计算并进行科学设计，同时针对上层以及下层的控制设置以及抗震能力进行不断提升，同时还要注意保证嵌固端自身的协调性，在设计过程中禁止出现差错，否则会对后期工作造成诸多麻烦，最终还会延误工期。
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【3】姚向辉. 探究结构设计优化在房屋建筑结构中的应用[J]. 居舍，2018（21）：124.
论文作者:方玲,何楠,于晓宇
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第1期
论文发表时间:2019/9/3
标签：剪刀论文; 高层建筑论文; 结构论文; 结构设计论文; 高层住宅论文; 建筑论文; 设计者论文; 《建筑细部》2019年第1期论文;