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摘要：随着房地产事业的繁荣，多高层建筑随着城市化快速的步伐出现在人们的眼前。因此，对于多高层建筑的结构设计也成功地引起了建筑设计者们的注意。以下是我对于多高层建筑结构设计的鄙见，主要分析多高层建筑结构设计的特点以及分析其需要注意的主要问题。
关键词：多高层建筑；结构设计；特点；问题
随着社会人口的增加，我国随着城市化进程的加快，多高层建筑物的出现加大了空间的利用率，从传统的砖混结构改变为多高层的框架、剪力墙及筒体结构，以此获得更大、更灵活、更自由的空间，满足更多用户需求。因此多高层建筑结构设计制定科学合理的设计方案，解决结构设计中存在的一些问题，从而使我国多高层建筑得到健康、稳定的发展。
1.多高层建筑的总体设计原则
多高层建筑总体设计原则大概有：强剪弱弯、强节点弱构件、强柱弱梁、强底层墙。其次，对于在设计和施工中，对可能产生结构相对薄弱的地带或者部位，一定要采取各种合理的强化措施来提高此部位的抗震性能，从而达到整个建筑抗震的均衡性。再次，在设计中，为保证整个建筑体的纵向受力平衡，就要尽量避免在此设置主要的耗能构件。
2.多高层建筑的设计特点
2.1水平力是设计的主要因素
在进行低层和多层房屋结构时，一般都是重力控制着结构设计的竖向荷载。但是在多高层建筑结构设计中，虽然竖向荷载对结构设计具有很大影响影响，但起决定性作用却是水平荷载。这是因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，与建筑高度的两次方成正比。
2.2抗震设计要求更高
抗震结构的设计在多高层建筑设计中尤为重要。有抗震设防的高层建筑结构设计，不仅要对正常使用时的风荷载、竖向荷载加以考虑，还要保证结构具有良好的抗震性能，确保小震不坏、大震不倒。
2.3侧移成为控指标
相比于低层或多层建筑，多高层建筑的结构侧移已成为多高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度的4次方成正比。
2.4要重视轴向变形
采用框架体系和框架――剪力墙体系的多高层建筑中，框架中柱的轴压应力通常比边柱的轴压应力要大，中柱的轴向压缩变形要比边柱的轴向压缩变形大。假如房屋很高，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
2.5降低多高层建筑自重
在充分考虑地基承载力或桩基承载力的情况下，降低房屋自重实际上是指在保持原有基础造价以及处理措施的基础上，能够多建层数，在软弱土施工的工程项目经济效益尤为明显。地震效应随建筑的重量增大而增大，所以降低房屋自重可以有效提高结构抗震能力。
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3.多高层建筑结构设计应注意的问题
3.1结构的平面布置刚度应该适宜均匀，尽量减少扭转
结构简单直接的平面布置设计规则和方式是多高层建筑设计师们应该注意的问题。简单性是说在进行结构平面的布置设计时，要尽量的降低出现一些类似凹进和突出的比较复杂的平面设计方式。因为结构的平面布局对整个建筑的稳定性有重要影响，所以在进行结构设计时避免一系列的复杂设计，严格遵守简单和直接的原则。另外，在进行结构平面的布置时和设计时，刚度要均匀。对于降低结构的扭转，可以从两个角度出发，一种是尽量降低因为地震而出现的扭转，一种是通过对结构的加强来增加可以对抗扭转的能量。
3.2结构竖向刚度宜均匀，避免薄弱层，减少鞭梢效应
结构竖向刚度宜均匀能够避免薄弱层，减少鞭梢效应。结构的体型可以做成由下向上再向心逐渐降低的或者上下等宽的，沿着结构高度进行均匀的抗侧刚度分布是非常必要的。结构竖向刚度能否均匀是以各层的剪力墙布置为重要依据的。因此在进行结构设计之前，要有一定数量剪力墙落地设计，这样就可以把框支剪力墙的转换层之上的剪力可以比较稳妥的传递到落地剪力墙上，避免软弱层产生的震害。
3.3减少长期的基础变形和变形差异以中性负荷为主
目前国内多高层建筑基础设计为直接采用标准的计算机程序，对各种荷载效应组合和相同的基础或桩基础承载力的特点设计，风荷载和地震作用主要引起多高层建筑边角竖向结构较大轴力，将此短期作用与永久作用同等对待，加大了边角竖向结构的基础，相应重力荷载长期作用下中部竖向结构基础未得以增强，导致一些多高层建筑的地下室出现底部侧壁裂缝现象的典型的八字裂缝典型盆式差异沉降。因此，多高层建筑基础设计应减少长期的基础变形和变形差异以中性负荷为主，计算地面变形，基于地面荷载作用效应使用正常使用极限状态下的荷载效应准永久组合，不计入风荷载和地震作用。
3.4多高层建筑结构的嵌岩问题
多高层建筑结构基础嵌岩时，宜在基础周边及底面设置砂质或其他材质褥垫层，不宜采用肥槽填充混凝土做法。筏板基础平面尺寸应根据地基土的承载力，上部结构的布局和载荷分布因素决定，偏心距的计算可以被取消。平板式筏厚度可以根据计算确定的冲切承载力，仍不平衡力矩效应应被视为在部分额外的剪切厚度不应小于400mm。筏板基础应该是双向钢筋网片配置，分别在板上表面和底部，钢筋间距不小于150mm，不应该大于300mm；受力钢筋直径不宜小于12mm。
4.关于多高层建筑的设计的实例分析
某员工宿舍，建筑平面28.8m（长）*（6m（进深）+1.8m（走廊）），房屋高度28.8m，共九层。首层层为员工食堂，层高4.5m，二层以上层高均为3m（二层层高调整至3.3m），二层到六层为员工的宿舍，七层到九层作为公司高级员工的公寓。结构基本参数如下：安全等级二级，丙类设防，设防烈度7（0.1g）度，场地类别三类，砼框架抗震等级二级。初次建模试算结果超限如下：层刚比小于0.5，扭转位移比大于1.5，周期比大于0.9和受剪承载力小于0.65。
根据以上的结果，采取如下措施加以解决：1.加大了首层柱截面和适当加大了二层层高（以解决层刚比过小和受剪承载力不足的问题）2.适当加大角柱截面和加强周边框梁刚度（以解决周期比和扭转刚度偏弱的问题）。按照以上方法调整试算，计算指标均满足规范要求，使整个结构顺利完成。鉴于本工程分隔墙数量较多，我们采取了改用轻质墙材（以减轻结构自重和缩减结构柱截面）和在三层楼面收减柱截面的优化措施。
结束语：现如今，为了顺应社会的发展和满足人们的生活要求，我国多高层建筑的设计多种多样，不断创新，鉴于我国目前的多高层建筑结构设计技术尚未成熟，还有很大的发展空间，所以我们面临的挑战也逐渐增大。希望广大的工程结构设计师们能发挥主观能动性，对多高层建筑的结构设计进行深入的了解和探求，共同促进我国建筑事业的发展。
参考文献
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[2]赵西安．现代高层建筑结构设计[M]．北京：科学出版社.2010.
[3]赵明华，赵小慧.如何对高层建筑结构进行设计分析之探析[J]. 民营科技. 2010.
论文作者:罗勇新
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/7
标签：多高论文; 建筑论文; 结构论文; 荷载论文; 结构设计论文; 刚度论文; 基础论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;