摘要：高層建筑目前在我們的城市建設當中所占的比例是越來越大，而建筑結構設計方面的變化也越來越多，很多新興的結構設計方案以迅猛的速度呈現在我們的城市建設中。建筑類型與功能越來越復雜，高層建筑的數量口漸增多，高層建筑的結構體系也是越來越多樣化，高層建筑結構設計也越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點。面對如此形勢，應該把高層建筑的結構設計放在首位加以探討研究。

　　關鍵詞：高層 結構設計 要點探討

　　一、高層建筑結構設計的意義和依據

　　1、概念設計的意義。高層建筑能做到結構功能與外部條件一致，充分展現先進的設計，發揮結構的功能并取得與經濟性的協調，更好地解決構造處理，用概念設計來判斷計算設計的合理性。

　　2、概念設計的依據。高層建筑結構總體系與各分體系的工作原理和力學性質，設計和構造處理原則，計算程序的力學模型和功能，吸取或不斷積累的實踐經驗。

　　二、高層建筑結構設計的幾個要點分析

　　1、高層建筑結構受力方面

　　對于一個建筑物的最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的空問組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。

　　建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。

　　對于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結構體系的設計基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結構體系成為設計的控制因素，其原因有兩個：其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒;其二，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。

　　與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應更加明顯。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。

　　2、地基與基礎設計方面

　　地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。

　　在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。

　　3、砌體結構設計方面

　　(1)底層框架——剪力墻砌體結構挑梁裂縫問題。底層框架剪力墻砌體結構房屋是指底層為鋼筋混凝土框架——剪力墻結構,上部為多層砌體結構的房屋。該類房屋多見于沿街的旅館、住宅、辦公樓,底層為商店,餐廳、郵局等空間房屋,上部為小開間的多層砌體結構。這類建筑是解決底層需要一種比較經濟的空間房屋的結構形式。部分設計者為追求單一的建筑立面造型來增加使用面積,將二層以上的部分橫墻且外層挑墻移至懸挑梁上,各層設計有挑梁,但實際結構的底層挑梁承載普遍出現裂縫,該類挑梁的設計與出現裂縫在臨街砌體結構房屋中比較常見。原因是原設計各層挑梁均按承受本層樓蓋及其墻體的荷載進行計算。但實際結構中,懸挑梁上部墻體均為整體砌筑,且下部墻體均兼上層挑梁的底摸,這樣挑梁上部的墻體及樓蓋的荷載實際上是由上往下傳遞。上述挑梁的設計計算與實際工程中受力及傳力路線不符是導致底層挑梁承載力不足并出現受力裂縫的主要原因,解決的辦法要么改變計算簡圖及受力路線,要么注意施工順序和施工工序。

　　(2)砌體結構布置方式及抗震分析。第一，橫墻承重的結構布置:一般房屋為矩形平面,其橫向剛度遠小于縱向剛度, 因此有足夠數量的橫墻,是提高結構抗震性能的主要途徑。由震害可知,墻體多為剪切破壞,因此,為了提高橫墻的抗震能力,必須提高其抗剪強度。主要措施是提高材料的強度等級,增加橫墻上的軸壓力。為此,應盡量使橫墻成為承重和隔斷合二為一的墻體。第二，縱橫墻共同承重的結構布置。當房間較大時,設有沿進深方向的梁支承于縱墻上,使縱墻承重。樓板沿縱向擱置, 故形成橫墻承重,橫墻間距不入,一般可滿足抗震要求,同時縱墻也因軸壓力的存在而提高了抗剪能力。另一方案是縱墻承重與橫墻承重沿豎向交替布置,這種方案實際應用不多。第三縱墻承重的結構布置。該種布置方案,橫墻間距大、數量小,且軸壓力較小,故對抗震不利;縱墻多易引起彎曲破壞,應慎重選用。第四，混合承重結構布置。這種布置可有多種布置方式,如內框架砌體結構、底層框架砌體結構及局部框架砌體結構等。這種結構體系由兩種結構材料彈性模量和動力性能相差很大的兩種結構體系組成,因而不是一種良好的抗震結構形式。但因其能滿足建筑使用要求,提供較大的使用空間,且結構經濟、方便施工,應用較多。總之,選擇哪種砌體結構是抗震結構設計中的關鍵環節,應從抗震的概念設計出發,綜合建筑使用功能、技術、經濟和施工等方面進行選擇。

　　4、高層建筑結構設計中的側移和振動周期

　　建筑結構的建筑結構的振動周期問題包含兩方面：合理控制結構的自振周期;控制結構的自振周期使其盡可能錯開場地的特征周期。

　　(1)結構自振周期。高層建筑的自振周期(T 1)宜在下列范圍內：

　　框架結構：T1=(0.1—0.15)N

　　框一剪、框筒結構：T1=(0.08-0.12)N

　　剪力墻、筒中筒結構：TI=(0.04—0.10)N

　　N為結構層數。

　　結構的第二周期和第三周期宜在下列范圍內：

　　第二周期：T2=(1/3—1/5)T1;第三周期：T3=(1/5—1/7)T1。

　　(2)共振問題。當建筑場地發生地震時，如果建筑物的自振周期和場地的特征周期接近，建筑物和場地就會發生共振。因此在建筑方案設計時就應針對預估的建筑場地特征周期，通過調整結構的層數，選擇合適的結構類別和結構體系，擴大建筑物的自振周期與建筑場地特征周期的差別，避免共振的發生。

　　(3)水平位移特征。水平位移滿足高層規程的要求，并不能說明該結構是合理的設計。同時還需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因為結構抗震設計時，地震力的大小與結構剛度直接相關，當結構剛度小，結構并不合理時，由于地震力小則結構位移也小，位移在規范允許范圍內，此時并不能認為該結構合理。因為結構周期長、地震力小并不安全。其次，位移曲線應連續變化，除沿豎向發生剛度突變外。不應有明顯的拐點或折點。一般情況下剪力墻結構的位移曲線應為彎曲型。框架結構的位移曲線應為剪切型t框一剪結構和框一筒結構的位移曲線應為彎剪型。

　　參考文獻：

　　【1】趙西安.現代高層建筑結構設計[M].北京：科學出版社，2004

　　【2】于險峰.高層建筑結構設計特點及其體系[J].建筑技術，2009(24).

　　【3】范小平，高層建筑結構概念設計中相關的幾個問題應用分析[J]福建建材，2008