高层建筑结构设计应注意的几个问题分析

王凯

摘要：随着我国城市化进程的加快，高层建筑成为城市化建设不可或缺的建筑方式，高层建筑结构设计也得到了飞速发展。由于发展迅速，致使在设计中经常出现各种问题，需要引起我们的重视。

关键词：高层建筑结构设计问题

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

高层建筑结构设计过程非常复杂，要求设计人员必须具备相关专业知识，具备认真负责的态度。结构设计是保证建筑工程质量的关键因素之一，如果设计不符合要求，后期施工再好也不会合格。

1 高层建筑结构设计的几个重要环节

高层建筑的结构设计过程非常复杂，在进行设计时一般分为以下四个环节：

一是设计方案的提出，要结合建筑结构本身的实际情况提来进行。在提出制定设计方案之前，首先要全面了解建筑结构本身的相关情况，进行实地的考察，例如对建筑的高度、层数以及安全等级等要熟悉，要掌握建筑结构所要求的抗震等级以及施工现场的地质情况。依据所采集到的资料进行相应的分析，进而选适合的结构形式，然后根据建筑结构形式来进行相应的设计；二是对结构的计算。在完成建筑结构的方案设计之后，要对其中各环节数据进行精确计算，包括对各个部分所承受的外力载荷的计算，为后续的工作打下坚实的基础；三是对于内力的计算。要依据结构计算阶段得出的数据对外力载荷以及各部分构件的截面来计算内力；四是对构件的计算。要依据国家的相关标准规范的要求审定构件能否达到相关的要求，根据计算的结果对其进行科学合理的布置，从而符合相应的标准。

2 高层建筑结构的分类及其特点

1.1框架——剪力墙结构

当结构受到水平力作用时，采用框架和剪力墙共同受力的结构，对于楼板和连梁的刚度要求特别高，要优于一般的建筑结构。在该结构体系中主要由剪力墙来承受水平剪力，而由框架体系来承受垂直荷载。框架——剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布也趋于均匀。

1.2剪力墙结构

我们将用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称之为剪力墙结构。剪力墙结构属于刚性结构，在高层建筑中得到了广泛的应用，这种结构对于强度和刚度的要求都特别高，整体性能优越，能有效承受结构的水平力，具备良好的抗倒塌能力，并且具有良好的延展性，传力直接、均匀。就当前我国现状来看，纯剪力墙结构对钢的消耗量很大，造价比较高，施工也相对困难，所以往往因为建设单位为了降低成本，其结构抗震设计性能往往达不到标准要求。

1.3筒体结构

筒体结构的特点主要是抗侧力，由四周的剪力墙结构围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成一个整体，整体作用抗荷。筒体结构包括单筒体、筒体——框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件、分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

3 对高层建筑结构进行设计时应该注意问题

3.1 关于箱、筏基础底板的挑板问题。

从建筑结构来看，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较节约;出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基;能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜;窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑;当地下水位很高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题;从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。

3.2关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题。

在建筑基础部分的底面积当中阳角面积比较小，因此可以直接使用直角，阳角可以在悬挑部分保持不变的状态下，不再使用辐射筋。

3.3基坑开挖。

在挖基坑的过程当中，基坑边上的土往往不会发生反弹，这是因为其受到摩擦角的约束，而坑中心反弹的基土应该采用人工的方式进行相应的清理。在存在较大约束力的情况下，可以不考虑回弹。按照基底附加应力对称将进行相应的计算。而约束力往往在交c时候，也是如此。

3.4 关于回弹再压缩。

基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当作安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

3.5关于梁、板的跨度计算问题。

通常我们在文件资料上所提到的计算跨度的方式方法仅适用于一般的建筑结构，对于被广泛应用的宽扁梁结构设计是不适合的。在使用扁梁结构设计时，如果梁高的数值和板厚的数值相比仅大一点时，应该把计算长度选在梁中心的位置，选取梁中心处的弯矩和梁厚，及梁边弯矩和板厚配筋，取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念) 柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯矩。削峰是正常的，不削峰才有问题。

3.6 抗震缝。

应该将抗震缝进行适当的加大，这是因为，在实际发生地震的过程当中，如果仅仅是按照相关设计规范要求的抗震缝往往会出现碰撞，因此在可以适当的进行加大。

3.7 主梁有次梁处加附加筋。

一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，象板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但不应绝对。规范说的清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。

3.8 一般情况下，悬挑梁宜做成等截面，尤其出挑长度较短时。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然，外露的大挑梁，可适当变截面，使感官效果好些。

4 结束语

当前我国经济发展十分迅速，建筑行业作为国民经济发展的一个重要支柱，其发展离不开高质量的建筑结构设计。广大建筑设计人员应该在日常的设计工作当中注意经验的积累，同时还要积极学习相关领域的最新知识，不断提高自身的专业素养，从而做好设计工作，为我国高层建筑工程的的发展做出贡献。高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑的结构设计的要求越来越高，重点分析高层建筑结构设计问题及对策，可以为高层建筑结构设计提供参考和依据。建筑结构设计具有极高的专业性，除了要求设计人员具有较高的专业素质之外，还要具备良好的职业道德，具有责任感，只有同时具备这两个方面的素质，才能够在实际工作当中以较高的水平和质量完成建筑结构设计工作。

参考文献

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