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【摘 要】高层建筑结构设计是一个复杂、长期同时又循环往复的过程，在设计过程中，如果存在任何的遗漏或者疏忽，都可能导致建筑物的结构设计更为复杂，甚至可能会给建筑物留下安全隐患。本文结合案例，对高层建筑结构的设计要点进行简要的探讨。
【关键词】高层公寓；建筑结构；设计
前言
现代建筑结构设计越来越趋向多样化，同时建筑结构设计又与建筑物的具体功能、审美价值密不可分，甚至还会影响着建筑物的安全可靠与舒适性。因此，相关工程人员越来越关注建筑结构的分析与设计。优化与完善建筑结构的设计工作，可以帮助建筑的综合性能得到充分的发挥，提高建筑的经济与社会效益。
1.工程概述
本项目总规划用地面积59937.255平方米，总建筑面积123722.952平方米，用地性质为居住用地；项目包括6栋21层居住建筑（均带地下室），一栋4层幼儿园、一栋1层居民活动中心。6栋21层地下室及局部无上部结构的纯地下室连成整片地下室，作为设备用房及地下车库。
2.高层建筑结构设计类型和特点
本项目主要建筑为框架-剪力墙结构。高层建筑的结构设计最开始出现的是比较简单的框架结构，随后又出现了钢筋混凝土构造的剪力墙结构，由框架部分与剪力墙部分共同作用的框剪结构，由筒体体系构成的筒体结构以及不同结构相结合而形成的组合结构。这些结构各有受力特点，且有着适用于自身结构特点的建筑高度，不同建筑结构的选择也影响着后续的建筑结构设计，故本项目结合地形特点及空间最大化，选用框架-剪力墙结构。
高层建筑的结构形式与工程施工、工程造价、建筑设备安装等诸多因素密切相关，所以结构设计时应该注意设计特点和设计要点。第一，高层建筑相对低层建筑整体上会导致受力增加，相对于竖直荷载，水平荷载地位提高，成为决定性因素，必须考虑基于水平荷载的建筑荷载能力，水平荷载主要包括地震和风荷载，高层建筑应该有更加优秀的抗震能力。第二，高层建筑的侧移是结构设计的重要因素，也是重要的控制指标。第三，高层建筑的柱容易产生竖向变形，这会造成连续梁的长度变化和预制构件的下料长度变化，忽略轴向变形是潜在的危险因素。第四，高层建筑结构设计应注意有较大的结构延性，作为一种预防措施保证整体结构在高荷载作用产生巨大变形下不至于倒塌。
3.高层建筑结构设计所应遵循的原则
3.1计算简图要合理准确
计算简图是高层建筑结构的一种较为准确详细的体现，是高层建筑结构设计计算的重要基础，对于高层建筑结构走向有着重要的决定作用，这也是高层建筑结构设计足够安全的前提。所以在实际设计过程中，需要对计算简图进行准确合理的选择，使计算简图的误差保持在规定范围以内。
3.2合理选择结构设计方案
对于高层建筑而言合理的结构设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，尽量使建筑形体及其构件布置平面、竖向规则化。综合来说，结构设计在方案选择时必须综合多方面条件进行全面的考虑，对于项目所处的地理环境，项目所在位置的施工条件以及材料的供应和项目存在的具体设计要求等都应当有全盘考虑。
3.3采取适当的构造措施来对结构进行设计
高层建筑结构设计需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强剪弱弯构件的设计原则，尤其要注意建筑物的薄弱部位，对其进行适当的加强，保证结构的延展性和稳定性，降低外界环境变化对结构的影响。
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3.4正确分析计算结果
在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时，由于结构实际情况与程序不相符合，或人工输入有误，或软件木身有缺陷均会导致错误的计算结果，因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析，慎重校核，做出合理判断。
4.结构设计要点
4.1结构方案
进行高层建筑结构设计时，要处理的一个关键问题就是结构方案的经济、合理与科学性，应用合理而经济的形式，可以让高层建筑结构的性能达到相应的设计标准与要求。在方案中必须对竖向以及水平刚度的设计规则高度重视，与此同时，为避免结构出现问题，在相同的结构单元中，宜使用两种及以上不同软件进行结构受力计算并进行结果复核。
4.2建筑的基础方案
在进行高层建筑结构的基础设计时，必须对高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、地形条件、工程施工的要求、施工方案及建筑设备安装等具体的因素进行充分的考虑。同时在进行高层建筑结构设计的时候，还要考虑对地基的挖掘对邻近建筑物的影响等，所以在结构设计阶段，要充分了解并掌握工程地质勘查报告的内容以及技术参数，以便研究出科学合理的高层建筑结构基础方案。地基是建筑的根本，一旦发生破坏，上部结构将无所依靠。因此在进行结构设计时，必须重视地基的设计，优化其地基基础的承载能力，设计出既节省材料又安全可靠的地基。以确保建筑物有足够的强度和刚度支撑上部结构，与上部结构一起抵抗地震的危害。
4.3抗震结构设计
对于地震方面的设计，主要是要优化抗震结构。抗震问题，在高层建筑结构设计中的地位是不可小觑的。因高层建筑物的高度较高，使得其建筑抗震性能要求较高，所以结构设计时要优化建筑的构件布置，使得结构压力均匀分给每个构件，不会出现承压不均而导致地震时构件的严重破坏。对于非结构构件也要考虑其材料的安全性能。一般要满足以下两方面的要求：第一是合理的结构受力特性以及建筑的力学性质，对整个建筑物的结构体系的受力以及荷载进行明确。第二是保证经济成本的合理性。建筑结构的设计方案会对整个建筑物后续的施工方案的选取以及具体的施工设计措施产生直接的影响，因而设计方案务必对整体建筑施工成本合理的要求进行充分的考虑。
4.4扭曲在设计中的注意事项
建筑结构设计中的建筑三心是指结构的质心、刚心、形心。在进行设计的过程中，最重要的是建筑三心合一。但是，在高层建设结构设计中，三心的扭曲现象普遍存在着，真正的三心合一无法实现，以至于在水平压力的作用下，高层建筑物会出现十分明显的震动，这就给高层建筑带来了十分明显的安全隐患。
4.5剪力墙的设置要点
本工程主要建筑物为框架-剪力墙，因框架部分承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的10％，那结构体系应按剪力墙结构进行设计。那么在剪力墙设计过程中要注意以下几点：1. 剪力墙结构应具有适宜的侧向刚度，平面布置宜简单、规则，宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大；2. 宜自下到上连续布置，避免刚度突变；3. 门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁；宜避免造成墙肢宽度相差悬殊的洞口设置。
5.结束语
高层建筑的结构设计工作是一项复杂且系统的工作，它会受到多个因素的影响，高层公寓建筑对结构设计的要求十分之高，相关的建筑设计师务必进行准确分析与计算，再在此基础上结合实际的工程条件以及地质条件，应用科学合理的结构设计方案。设计出高质量的建筑物。
参考文献：
[1]马宝芹，臧建.论高层建筑结构分析与设计特点[J].科技致富向导，2011（06）：5.
[2]周洲.某复杂高层建筑结构设计分析[J].山西建筑，2011（32）：62-63.
论文作者:马青叶
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第6期
论文发表时间:2016/8/17
标签：结构论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 高层论文; 荷载论文; 《低碳地产》2015年第6期论文;