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摘要：近年来，高层建筑在我国有了很大的发展，许多城市普遍兴建了包括：住宅、旅馆、办公楼、商贸中心和多功能建筑等各种类型的高层建筑。在建筑结构设计中，高层建筑结构应有必要的承载能力、合适的刚度和延性，避免因局部构件的破坏而导致整个结构丧失承载力。因此在设计中不仅要符合国家行业标准，尚应符合国家现行有关标准中强制性条文的规定。
关键词：高层建筑；结构设计；问题分析
1.高层建筑的结构功能特点
在我国，高层建筑物是10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用建筑。建筑结构是建筑中的主要承重骨架。其功能为在规定的设计基准期内，要求建筑结构在荷载作用下，具有足够的结构安全性、耐久性和稳定性。一般来说，建筑结构要同时承受竖向荷载和水平作用及其他作用，在低层建筑结构中，起控制作用的是竖向荷载，水平作用通常可以忽略；在多层建筑结构中，水平作用的效应逐渐增长；而在高层建筑结构中，水平作用将成为控制因素。由图1-1可以看出建筑物高度与荷载效应的关系，随着高度增大，轴力与高度成线性关系，弯矩与高度成二次方关系，而位移与高度成四次方关系。可见，高层建筑结构设计中，除了要保证结构有足够的承载力之外，更要使结构有较大的刚度以抵抗结构过大的侧向变形。
2.高层建筑结构设计要点
2.1确定高层建筑结构布置总原则
高层建筑结构在初步设计阶段选择结构体系时，应在综合考虑使用要求、建筑美观、结构合理及便于施工等各种因素后确定。高层建筑不应采用严重不规则的结构体系；宜采用规则结构，[即体型（平面、立面）规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变结构。
2.2正确建立计算模型，认真分析电算结果
计算模型的采用，就是指将实际结构的简化成理论计算模型，计算模型不仅要反应结构的真实受力性能，与结构实际受力情况一致。对体型复杂、结构布置复杂的高层建筑应至少用两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。对《高规》规定的复杂高层建筑结构，应采用弹性时程分析法进行补充计算，并采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。
2.3基础的优化设计
基础设计应根据工程地质条件、上部结构的类型及荷载分布、施工条件及相邻建筑物等多种因素进行综合分析，在确保建筑物不致发生过量变形，满足正常使用要求下，选择经济合理的基础方案。设计时宜最大限度地发挥地基潜力，必要时还应进行地基变形验算。基础应采用整体性好、能满足地基承载力和建筑物容许变形要求，并能调节不均匀沉降的基础形式。
一般情况下，同一结构单元不宜采用两种不同的类型基础。对高层建筑基础和与其相连的裙房基础，可通过计算确定是否应分开，如须设置沉降缝分开，应保证高层建筑主体基础有可靠的侧向约束和有效埋深，以保证主楼的稳定；当不设沉降缝时，应采用有效措施减少沉降差。
2.4采取针对性的构造措施
结合以往高层建筑结构设计的经验来看，要保证结构的延性和抗震性能，应遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节弱杆及强压弱拉”的设计原则及相应构造措施。
3.高层建筑结构设计应注意的问题分析
3.1结构的超高问题
在抗震规范和高层规程中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度以外，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。
3.2短肢剪力墙的设置问题
对墙肢截面高厚比为4～8的墙定义为短肢剪力墙，截面厚度不小于200mm；最大适用高度应比一般剪力墙结构的规定值适当降低，且不应大于100mm（7度抗震）和60m（8度抗震），短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜大于总力矩的50%。抗震等级应比一般剪力墙提高一级采用。7、8度抗震时，宜设置翼缘，且一字形短肢墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁不应适用于B级高度和9度抗震的A级高度。
3.3嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题。
4．工程实例分析：
4.1工程概况
本项目位于肇庆高要市蚬岗镇烂柯山南麓，属于高要生态新城一期的一部分。本项目总用地面积为75377㎡，总建筑面积约为7.8万㎡，地上建筑面积约为6.2万㎡。含2栋高层酒店（分别为15层和12层），3栋高层公寓（分别为15层、9层、9层）。地下建筑一层，为机动车库、非机动车库、设备用房等，社区配套用房等，局部设夹层。
4.2安全等级和抗震设防
建筑结构安全等级：本工程的设计基准期为50年，设计使用年限为50年。建筑结构的安全等级为二级，γ0=1.0。地基基础设计等级为乙级。抗震设防为标准设防类（丙类）建筑，按本地区抗震设防烈度（六度）确定地震作用和采取抗震措施。各单体构件抗震等级如下：酒店为混凝土框架结构，框架抗震等级为三级。
公寓为混凝土框架-剪力墙结构，剪力墙抗震等级为二级，框架抗震等级为三级。酒店及公寓范围外的地下室柱：框架抗震等级四级。剪力墙和框架柱的轴压比控制按“高规”和“抗规”要求。
4.3结构体系：
本工程设一层地下室，地下室东、西、北面有挡土，南面无挡土，即南面地下室底板标高略高于室外地面。酒店采用框架结构，在三层以上通过设置抗震缝分开，在四层、十一层、十二层分别采用一端铰接、一端滑动的连廊连接，由于一端可以双向滑动，故两栋酒店在分析时可以按大底盘结构进行分析。连廊间的缝宽满足大震不屈服条件下的要求，并设置防滑落装置。公寓采用框架-剪力墙结构，在地下室顶板以上通过抗震缝分开，缝宽150mm。地下室由于X向长度较长，在X向设置一道诱导缝。
4.4主体结构电算与分析：
本工程采用中国建筑科学研究院编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》PKPM-SATWE软件进行计算分析，并将结构平面薄弱处设置弹性板复核计算结果，结构计算考虑偶然偏心地震作用，扭转耦联及施工模拟，并考虑最不利地震力方向附加地震力作用，结构嵌固层考虑至地下室底板。
经分析比较，单栋带裙楼地震下基底剪力最大，受力最不利，施工图阶段将以单栋带裙楼这种情况的计算结果为依据进行设计。
本工程各单体均为A级高度钢筋混凝土高层建筑，竖向抗侧力构件上下连续，根据《广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》，酒店体型不规则中存在①扭转不规则（I类），②平面凹凸不归则（L/B>6），③二层楼板大开洞，属于楼板不连续，刚度及受剪承载力不突变，不属于特别不规则结构。公寓体型不规则中存在①扭转不规则（I类），③二层楼板大开洞，属于楼板不连续，③侧向刚度不规则，不属于特别不规则结构。
结构薄弱部位：本工程对楼板开洞较大的部位及平面尺寸凹进较多的位置，计算上按弹性楼板进行复核，构造上则采用适当加大板厚，提高此区域楼板的配筋率等措施予以加强。
5.结语
现代高层建筑是随着社会经济的发展、科学技术进步及人们生活需要而发展起来的。由于高层建筑的众多优点以及城市人口的增多、建设用地的减少，高层建筑的发展会越来越快，建筑高度越来越高，建筑功能和用途越来越多样化，各种新型建筑结构类型和结构体系更是地标性建筑的代表。
参考文献：
[1]刘青松.高层建筑结构设计出现的问题及解决方法研究[J].江西建材，2014，24：29.
[2]慕伟.浅析现代高层建筑的结构与设计[J].黑龙江科技信息，2014，29：260.
论文作者:龙惠玲
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/28
标签：结构论文; 高层建筑论文; 建筑结构论文; 高度论文; 楼板论文; 地下室论文; 刚度论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;