摘要：中国快速城市化背景下高层建筑不断出现，它实现了城市土地资源和空间资源的有效协调，提高了单位地表面积的利用率。高层建筑同时也是多功能建筑，这造成了它在结构设计上的复杂性，位移控制难度更大。本文中借鉴了国际标准对高层建筑位移控制的要求，并对高层建筑顶点位移、层间位移产生的要素、关联进行了分析，进一步提出可靠性分析，以供高层建筑工程技术准则修订和设计完善使用。
关键词：高层建筑，结构设计，位移控制，可靠性分析
建筑领域对结构阐述的两个最基本概念是变形、位移，所谓“变形”是指建筑体在内部或外部因素影响下产生的框架形状变化，而“位移”则是在建筑结构上的点发生空间变化，两者之间的关系十分密切，简单地说，建筑结构变形必然存在位移，而位移出现不一定会引起变形，前者是后者的必要不充分条件。在梳理清楚这两个概念的关系之后，我们就更容易理解高层建筑结构位移控制的内涵界定，位移通过不断的量变积累，最终会出现质变的变形状态，影响高层建筑稳定性和安全性。此外，基于负载规则方面的研究中对于高层建筑外部影响而造成的负载位移并没有一个统一、全面而清晰的理论支撑，所以在结构位移控制的可靠性方面，主要借鉴建筑架构抗风强度设计、抗风振设计等。
1、高层建筑结构位移概述
高层建筑结构位移造成的后果是十分严重的，考虑到高层建筑不仅仅在建筑功能方面更为多样化、复杂化，外观视觉效果也是设计中较为重视的部分，尤其是作为“地标性建筑”个体，其建筑结构的稳定性影响很大。从建筑构建功能角度分析，建筑结构本身是应对恒荷载、动荷载的静态形式，外部因素造成的荷载可划分为竖向荷载、水平荷载两类，其中水平荷载的影响较多，如空气流动、地震、塌陷等，现代高层建筑也将水平荷载作为建筑结构位移的一个主要诱因。
水平荷载的负面影响是建筑结构水平侧移，以楼层为对象分析，位移主体部分包括（1）楼层整体性剪切位移，它的形成诱因是楼层剪力；（2）高层建筑结构的全体扭曲导致的侧移，实践中也被称之为“滚动位移”，其形成诱因是水平荷载下出现的倾覆力矩；（3）根底滚动位移，其诱因是高层建筑地基发生的结构全体刚性滚动，对结构在竖向荷载作用下的重力二阶效应影响最大，但是与结构在水平荷载效果下受力和变形没有任何关系。
同时，我们应该注意到“高层建筑”在不同国家和地区的定义也是不同的，相应的，各国家和地区在制定控制高层建筑水平位移的目标方面也存在很大差异，但原则是一致的，即将位移控制的总量限定在建筑安全、稳定的可控制范围内。基于此，高层建筑结构设计中就提出了一个“层间位移极限”的参考量，正常情况下，限定高层建筑结构层间位移的指标有二，分别是主结构基本处入弹性受力、非结构构件的完整性；前者重点应对钢筋混凝土结构，即预防混凝土墙体、柱体的裂缝，后者则侧重填充墙、幕墙、隔墙等非结构构件。
2、高层建筑结构位移控制可靠性影响
结合高层建筑设计和施工的特殊性分析，实现层间变形控制的参数主要有三类，分别是：层间位移角、有害层间位移角、区间广义剪切变形。这其中，“层间位移角”是一个基础变量，泛指层间位移、层高之间的比值，当数值超出高层建筑构架的外部因素稳定性影响有效限定范围，就可以认为“层间位移角”对建筑位移造成控制障碍。
第三，区间的广义剪切变形。实践中也将起称之为“剪切变形”，顾名思义，它是由层间位移角中的剪力墙、连梁和结构区间刚性位移形成并展开计算的，也可视为高层建筑非常规变形；表达公式与有害层间角原理一致，ηij表示区间ij的剪切变形。
3、高层建筑位移控制的可靠性策略
3.1科学设计抗侧立系统
挑选合理的结构抗侧力系统，能有效地控制高层建筑地位移。在水平荷载的效果下，以全体剪切变形为主的结构，如结构结构，其上部层间位移较小，下部层间位移较大。而以整体曲折变形为主的结构，如剪力墙结构，其上部层间位移较大，下部层间位移较小。
结构采用曲折型和剪切型两种不同变形性质的构件构成一个完好的结构系统，即弯-剪两层系统，两种不同变形性质的构件经过楼板进行协同作业，能明显减小高层结构的极点位移及层间位移。弯-剪两层抗侧力系统在工程中运用非常广泛，多见的有结构-混凝土剪力墙系统，框架-支撑系统，结构-混凝土筒体等。
3.2优化建筑结构布局
在平面布置上，高层建筑平面宜简略、规则，削减偏疼。在竖向布置上，高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，防止有过大的外挑和收进。
理论上，刚度愈大，高层建筑中剪力墙或结构柱的数量越多，虽然结构变形较小，但地震时招引了更大的地震力，运用空间上也有所约束，且明显增加结构自重，形成资料浪费，造价提高；刚度太小，结构在地震或风荷载效果下变形过大，也许发生严重后果乃至坍毁。适宜的刚度既能确保结构在地震和风荷载效果下不致发生过大的变形，又能做到结构设计经济实用。
3.3强化建筑结构加强层
根据这些年高层建筑的规划经验及理论分析研讨，当框架-中心筒结构的侧向刚度不能满足规划请求时，能够设置加强层以加强中心筒与周边结构的联系，提高结构全体刚度，控制结构位移。可运用高层建筑的流亡层、设备层空间，设置适宜刚度的水平伸臂构件，构成带加强层的高层建筑结构。必要时，加强层也可同时设置周边水平环带构件。水平伸臂构件、周边环带构件可采用斜腹杆桁架、实体梁、箱形梁、空腹桁架等形式。
3.4 加强建筑结构现实性分析
经过理论分析计算得出结论，以上有关控制高层建筑结构顶点位移的研宄办法是满足实际请求的，得出的成果也满足预期分析。为此，在进行初步计划的规划和挑选时，能够把这篇文章说到的位移计算的研讨办法做一考量办法；至于位移运算的刹那间振荡规则尚能给后续规划奠定相应的根底。
结合以上分析，笔者给出的主张是根据高层建筑物构架极点位移的运算办法，设定高层建筑结构极点位移量按限值Ｉ型排布、选择构架的同效全体刚度为定值及不计入改变效应均为对其进行的大幅度简化进程，所以，有必要运用更科学、更精准的计算方式进行运算。
4、结束语
现阶段我国正处于城市化建设的高速期，高层建筑的安全性和稳定性不仅关系到社会现代化建设、经济发展的正常化，同时也深刻地影响着人民群众生命财产安全，结构位移并不会直接导致建筑质量问题，但在不断地量变积累下，最终会产生建筑结构变形，如裂缝、坍塌等问题，需要引起特别的关注。因此在进行位移控制的可靠性研究上还应该提高人才和资金的投入，确保有效策略在建筑领域得到推广应用。
参考文献
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论文作者:李林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/22
标签：位移论文; 建筑结构论文; 结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 高层论文; 水平论文; 《基层建设》2017年第15期论文;