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【摘 要】社会经济的快速发展，促进了建筑行业的不断进步，目前建筑行业已经成为国民经济发展的支柱之一，并且与人们的生产生活息息相关。为此，要想保证高层建筑物的稳定性，必须做好建筑结构设计、工程结构选型。本文将分别从高层建筑结构设计、某工程结构选型两个方面着手，谈一下个人的观点和认识，仅供参考。
【关键词】高层建筑；结构设计；工程结构选型；研究
对于高层建筑而言，其结构设计、选型，都是不可或缺的组成部分，而且表现出一定的复杂性、较强的综合性特点，其中很多影响因素又具有不确定性。因此，在当前的建筑行业飞速发展的时代背景下，加强对高层建筑结构设计及其选型问题研究，具有一定的现实意义。
1、结构及其设计
1.1高层建筑的重要结构
（1）剪力墙
高层建筑剪力墙，即基于建筑内墙和外墙构建剪力墙，以此来承担水平、垂直方向上荷载的结构。从实践来看，剪力墙的受力特性、变形状态，与其开洞状况密切相关。根据轧受力特点划分，单片剪力墙主要包括两种形式，一种是特殊开洞墙，另一种则是单肢墙。剪力墙的类型不同，所对应的截面应力也存在着较大的差异。从这一点来讲，在对内力以及位移等计算过程中，应当对各种计算方法和设计思路进行有效利用，比如在计算剪力墙结构时采用限元法。实践中可以看到，该种方法可以准确地进行计算，并且能够有效地应用在不同类型的剪力墙之间。需要强调的是剪力墙也有应用弊端，比如该方法的自由度比较大。基于此，在应用实践中，常采用开洞墙形式。
（2）筒体
对于筒体结构而言，可细分成框架——核心筒以及筒中筒等，其中前者框架承受的主要是竖向上的荷载，而筒体承受的则是水平方向上的荷载。从变性特点来看，与框架剪力墙非常类似，只是抗侧刚度非常大。实践中可采用的计算机模型手段非常多，其中有几种分析方法比较常用，比如离散化法、连续化法以及三维空间法，尤其以最后一种方法比较精准。
（3）框架—剪力墙
该种结构体系，主要由很多个剪力墙、框架共同构成，并将其作为竖向上的承重结构体系。对于该种结构而言，虽然其内力、位移计算方法种类较多，但是会经常利用连梁连续化假定法，在计算位移协调条件时，应当严格按照框架剪力墙转角以及水平位移进行设计，建立可以体现位移与荷载关系的微分方程。在此过程中，应当充分考虑未知因素与需求量的差异，因此解答方式也不尽相同。
1.2设计注意事项
（1）水平荷载确定注意事项
高层建筑结构应当具备承受水平、垂直荷载（风产生的荷载），而且还应当具备较强的抗地震能力。高层建筑结构设计过程中，虽然很大程度上会受到竖向荷载影响，但是水平荷载也占较大比重。随着建筑层数不断增加，其结构设计时，必须充分考虑水平荷载影响。楼面利用荷载以及楼房自重等，对竖构件会产生较大的作用力，然对应的水平荷载会对结构产生倾覆作用，竖构件会受到高层建筑结构作用力影响；地震、竖向荷载会对高层建筑结构产生影响，随着结构动力变化而改变。
（2）侧控确定注意事项
较之于低层建筑，高层建筑结构设计过程中，结构侧移成为需要考虑的一个主要影响因素。随着楼层的不断增加，结构侧移的水平荷载侧向变形增大。高层建筑结构设计时，不仅对结构有强度要求，能够承受荷载作用下的内力，而且还应当保证抗侧刚度，在一定限度范围内使结构水平荷载侧移影响能够得以有效控制。
（3）结构延性分析
作为一项重要的指标，通过对比普通的建筑结构可以看出，高层建筑更加柔和，尤其是地震会使其变形量增大。针对这一特点，为确保结构塑性变形进入后仍有较强的变形能力，防止出现垮塌现象，设计时应根据实际情况，采取有效的措施进行结构设计，以此来确保结构延性。
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2、结构选型案例分析
2.1工况概述
某高层建筑工程，抗震防烈度为8度，地震基本加速度值设计为0.2g，地震分组为第三组，24层，其主要的建筑用途为综合办公，层高主要有两种，即4.5米和3.9米；主跨距为9米×9米，该高层建筑结构的主体高度为94.5米，为规则的井子型平面。
2.2 结构设计
基于对该建筑工程的使用功能考虑，本工程结构选型采用框架——核心筒结构，其中框架以及剪力墙的抗震等级均为一级。结构平面设计过程中，需要充分考虑抵抗水平以及竖向上的荷载，剪力墙布设在核心筒，这样可以确保传力更加直接，而且受力也比较明确，墙体对称而且均匀；基于对扭转影响的考虑，不影响建筑结构使用功能的情况下，在建筑的平面四角，布设双向的抗侧力剪力墙，以此来减小扭转影响。建筑平面布设规则比较简单，一般应当考虑地震影响、刚度对称等问题，并且将电梯井筒体布设在核心筒之中，然后按平面对称布置框架。
在布设结构构件时，应当确保梁和柱的重心重合，保证直接传力。同时，梁与柱的中心线之间应当避免出现重合，计算时需充分考虑偏心对梁和柱节点核心区构造、受力产生的负面影响；如果偏心距超过柱宽的四分之一，则建议在梁水平方向上加腋处理，以此来减小因偏心而造成的不利影响。
一般而言，剪力墙抗震中能够有效体现抗侧力性，然仍提高设计的科学性。在剪力墙结构设计过程中，应当严格按照以下基本原则。第一，沿着主轴向进行双向布设，侧向刚度基本相同；第二，剪力墙从下到上进行连续布设，以免出现刚度突变问题。同时，门窗洞口成列布置，而且上下一定要对齐，从而形成较为明确的连梁与墙肢；第三，避免设置的洞口墙肢宽度相差太大；第四，底部位置，尤其是加强部位，应当避免上下洞口错墙，全高应避免洞口局部出现重叠现象；第五，单片剪力墙长，一般在8米范围内。电梯间、楼梯间剪力墙以及房屋顶层配筋，应当满足加强位置要求。剪力墙数量、布置，是成本造价的重要影响因素，按平面布局对剪力墙间距进行确定，一般为若干倍开间与进深，剪力墙间距较小，以此来体现墙体建材强度功能，表现出较强的抗震反应。就本工程中的综合公楼而言，基于对较大办公空间、会议室的客观需求，在剪力墙以及框架柱设计过程中，应当根据大开间原则布置，以此来展现框架柱以及剪力墙的承载力。
2.3结构布设分析
对于高层建筑工程上部位置结构整体而言，采用的是多层及高层建筑结构空
间有限元分析与设计软件，来计算内力以及变形，对电算输出结果进行分析。第一，建筑结构第一扭转振型周期（Tt）、第一平动振型周期（T1）之间的比值不超过0.9，因此符合规范要求；第二，层间位移最大角不超过1/1000，基于±5%楼层质量偶然偏心单向地震的考虑，结构楼层最大层间位移、平均层间位移值比值不超过1.2，符合扭转规则；第三，楼层侧向的刚度均不超过上部楼层的0.7倍以及上相邻楼层刚度的80%。同时，楼层的受剪承载力超过了相邻上层的80％，符合竖向规则；第四，变形和结构承载力计算结果，应当满足要求，没有超限超筋现象。基于上述电算结果分析可知，该高层建筑结构体系的选型是合理的，尤其是主构件截面的选型合适。
3、结束语
综上所述，高层建筑结构设计与工程结构选型过程中，涉及到很多方面的内容，应当结合实际，优化设计、合理选型。通过分析和研究高层建筑结构设计、选型策略，对结构设计和选型的具体方法提出了一些建议，同时也说明高层建筑抗震能力提高、稳定性增强，必须依赖合理的结构设计和选型。
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论文作者:陆建忠
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第19期
论文发表时间:2016/8/19
标签：结构论文; 荷载论文; 剪力墙论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 高层建筑论文; 高层论文; 《低碳地产》2015年第19期论文;