摘要：隨著城市的不斷發(fā)展，高層建筑在我國(guó)城市建筑中的比重越來(lái)越大。文章首先對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了闡述，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要堅(jiān)持合理的結(jié)構(gòu)方案、合適的基礎(chǔ)方案、科學(xué)的構(gòu)造措施、精確的分析計(jì)算四個(gè)基本原則，繼而在此基礎(chǔ)上，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了剖析，最后結(jié)合我國(guó)的具體國(guó)情提出了解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)剛度；結(jié)構(gòu)高度；城市建筑 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU972 文章編號(hào)：1009-2374（2015）25-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.044

眾所周知，高層建筑能有效地提高土地利用率，這在一定程度上緩解了我國(guó)城市發(fā)展的土地稀缺壓力，但建筑過(guò)高對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求更高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑中起著舉足輕重的作用，它是建筑中的基礎(chǔ)、建筑中的框架。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但會(huì)影響建筑物整體的形態(tài)，而且也直接影響到了建筑物的穩(wěn)定性和安全性。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠使建筑使用的價(jià)值得到提升，讓居民對(duì)住房的功能性與舒適度得到滿足，同時(shí)也能夠充分地利用好建筑空間，滿足實(shí)用和美觀兩方面的要求。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則

1.1 選擇合理結(jié)構(gòu)方案

一個(gè)設(shè)計(jì)要想合理必須使結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理，使得結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)形式也要切實(shí)可行，結(jié)構(gòu)體系要做到傳力簡(jiǎn)捷、受力明確。在同一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中不適合使用不同的結(jié)構(gòu)體系，在地震區(qū)要力求豎向與平面的規(guī)則?？傊?，要對(duì)工程中的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)以及施工條件等方面進(jìn)行全方位的分析。水、暖、電等方面要充分協(xié)商好，在這些基礎(chǔ)上開(kāi)始結(jié)構(gòu)選型，確定好結(jié)構(gòu)方案，對(duì)各種方案進(jìn)行比較，選擇好的方案使用。

1.2 選擇合適基礎(chǔ)方案

在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)要綜合分析工程的地質(zhì)條件、與其相鄰建筑物的影響、施工條件、上部的結(jié)構(gòu)類型以及荷載分布，使用基礎(chǔ)方案時(shí)要經(jīng)濟(jì)合理。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要使地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮，在必要的情況下可以將地基進(jìn)行變形演算。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過(guò)程中地質(zhì)勘察的報(bào)告要詳盡，而缺少報(bào)告的應(yīng)該要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的查看，并且參考附近建筑的資料。一般情況下，兩種不同的類型不適合在同一結(jié)構(gòu)的單元中使用。

1.3 進(jìn)行正確分析計(jì)算

計(jì)算機(jī)技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被普遍應(yīng)用，然而因?yàn)榇嬖谥N類繁多的軟件，軟件的不同也會(huì)得到不同結(jié)果的計(jì)算數(shù)據(jù)，所以設(shè)計(jì)師要全面了解程序的適用條件與范圍。在用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)槌绦蚺c結(jié)構(gòu)實(shí)際的情況不相符合，或者是因?yàn)檐浖谋旧泶嬖谌毕荩只蛘呤且驗(yàn)槿斯さ妮斎脲e(cuò)誤因而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果也出錯(cuò)，所以拿到計(jì)算機(jī)計(jì)算的結(jié)果時(shí)，工程師必須要慎重校對(duì)，認(rèn)真地分析，做出正確合理的判斷。

1.4 采用正確構(gòu)造措施

采用正確構(gòu)造措施是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要原則，強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)壓弱拉是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要謹(jǐn)記的原則。在這個(gè)過(guò)程中要注意構(gòu)件延性、考慮溫度、加強(qiáng)薄弱的部位、注意鋼筋錨固長(zhǎng)度。在短肢剪力墻的設(shè)計(jì)方面，因?yàn)樵谖覈?guó)建筑的新規(guī)范中，墻肢截面不能高于300mm，墻的厚度與高度要在5～8的范圍中，根據(jù)實(shí)際情況中的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)，高層建筑中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)這一應(yīng)用有了一定的限制。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要盡量少使用短肢剪力墻，可以使建筑更加具有穩(wěn)定性。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1 結(jié)構(gòu)體系選用不科學(xué)

近年來(lái)，我國(guó)地震發(fā)生的次數(shù)越來(lái)越頻繁，所以在經(jīng)常發(fā)生地震的區(qū)域，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于高層建筑、結(jié)構(gòu)體系與建筑材料。對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)常發(fā)生地震的地方，大多使用的是鋼結(jié)構(gòu)，而在我國(guó)經(jīng)常發(fā)生地震的地區(qū)，多使用的是混合結(jié)構(gòu)或者是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，因?yàn)殇摻罨炷帘貙⑷菀桩a(chǎn)生彎曲變形，如果側(cè)移，因?yàn)殇摽蚣艿膭偠炔淮?，不但?huì)讓鋼結(jié)構(gòu)有一定程度的負(fù)擔(dān)，起到的效果也不會(huì)太好，所以必須加大混凝土制土桶剛度或者是使用加強(qiáng)層把側(cè)移量降低。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛度問(wèn)題

在高層建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題就是樓層豎向結(jié)構(gòu)規(guī)則性與樓層的平面剛度問(wèn)題，進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)設(shè)計(jì)人員各自擁有不同的設(shè)計(jì)理念，所以就產(chǎn)生了存在差異的設(shè)計(jì)，致使結(jié)構(gòu)因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程的不同，也使得經(jīng)濟(jì)指標(biāo)存在著很大的差異，有的設(shè)計(jì)人員沒(méi)有采用正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上缺乏正確的觀念，一味追求建筑外觀上的獨(dú)特新穎，忽視了抗側(cè)移的剛度對(duì)高層建筑能否抗震影響很大，地基有很好的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，所以在這個(gè)時(shí)候，設(shè)計(jì)時(shí)必須要降低抗需剛度。

2.3 高層建筑超高問(wèn)題

抗震是高層建筑的要求，在我們國(guó)家嚴(yán)格明確了高層建筑的結(jié)構(gòu)高度。對(duì)于高層建筑的超高問(wèn)題，新規(guī)范中不但有A級(jí)高度，同時(shí)也增加了B級(jí)高度。因?yàn)椴簧俳ㄖ┕挝黄孀非罄娴淖畲蠡瑸榱四軌蜃畲蠡孬@取利潤(rùn)，私自加大建筑物的高度，不按照建筑設(shè)計(jì)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)，致使很多高層建筑都有超高問(wèn)題。高度的加大使得建筑物豎直方向上的負(fù)載量加大了，超過(guò)了地基原有的承受能力，建筑物的抗風(fēng)能力也會(huì)因此下降，抗自然災(zāi)害與惡劣天氣的能力也會(huì)產(chǎn)生一系列的問(wèn)題，對(duì)建筑居住者的安全帶來(lái)威脅。

3 規(guī)范高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)策

3.1 科學(xué)選用建筑結(jié)構(gòu)體系

隨著自然災(zāi)害的頻發(fā)，人們對(duì)建筑的穩(wěn)定性能要求的不斷提高，在我國(guó)高層建筑新規(guī)范中，對(duì)高層建筑的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。高層建筑有著很大的限制性，所以為了避免在后期的項(xiàng)目施工的設(shè)計(jì)階段發(fā)生變動(dòng)，必須嚴(yán)格限制高層建筑中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，科學(xué)選用結(jié)構(gòu)體系。建設(shè)單位要嚴(yán)格按照高層建筑物所在區(qū)域的地質(zhì)情況選擇優(yōu)秀的科學(xué)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)高層建筑的上段部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及負(fù)載的分布，同時(shí)更要注意周圍建筑物的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行實(shí)地的考察與分析，做出全面綜合的方案。在使用計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)必須注重科學(xué)設(shè)計(jì)的選擇和使用，要做到真實(shí)、精確、客觀，控制計(jì)算簡(jiǎn)圖在合理的范圍內(nèi)。

3.2 合理選擇結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)時(shí)，在變形限值的范圍內(nèi)，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)剛度時(shí)要盡量小，這樣做會(huì)對(duì)共振的減少與抗震性產(chǎn)生極其重要的影響，高層建筑的設(shè)計(jì)才有安全的保障。在巖基埋的較淺的地方或者是土地比較好的地方，基礎(chǔ)要以樁基為基礎(chǔ)，這樣建筑持力層會(huì)落在巖層中，使得地基能夠具有很好的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，面對(duì)這種情況時(shí)，建筑抗需剛度的設(shè)計(jì)就可以降低了，把結(jié)構(gòu)極限的變形作為主要的控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 加大對(duì)超高建筑的審查力度

隨著我國(guó)的高層建筑逐漸朝著高層的方向發(fā)展，在中國(guó)目前的施工水平與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平下，我國(guó)對(duì)高層建筑的高度有了全面規(guī)定，然而在實(shí)際過(guò)程中，有很多超高情況的發(fā)生。在我國(guó)對(duì)于高層建筑不提倡超高的行為，因?yàn)殡S著高度越來(lái)越大，建筑整體上的抗震性也會(huì)減少，地震發(fā)生時(shí)，會(huì)危害到超高層的建筑，尤其是在建筑物高度不斷上升的情況下，建筑的安全會(huì)受到很大的影響。因此，國(guó)家相關(guān)部門必須加大在高層建筑上的審查力度，加大違反建筑標(biāo)準(zhǔn)行為的懲處力度，健全建筑高度與抗震規(guī)范，使高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到

保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 方小丹，魏璉.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的討論[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2011，（12）.

[2] 汪大綏，周建龍.我國(guó)高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)發(fā)展與展望[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2010，（6）.

[3] 顧明，張正維，全涌.降低超高層建筑橫風(fēng)向響應(yīng)氣動(dòng)措施研究進(jìn)展[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，（3）.

[4] 徐培福，戴國(guó)瑩.超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)的研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2005，（1）.

[5] 王磊，梁樞果，等.超高層建筑抗風(fēng)體型選取研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，（11）.

作者簡(jiǎn)介：王玉虎（1992-），男，山東泰安人，青海大學(xué)土木工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：建筑工程。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）