高层建筑的结构设计应注意的问题

摘 要：由于高层建筑越来越多，类型和功能也越来越复杂，使得高层建筑的结构设计也越来越复杂，本文就结构设计中结构选型、结构计算与分析几方面简要总结了一些在结构设计过程要注意的问题。

关键词：高层建筑 结构设计 结构体系 剪力墙

前 言

近年来，高层建筑越来越多，越来越多的人在设计中遇到高层建筑。掌握高层设计的要点是我们每个结构设计人员所必须的。经过笔者这些多年来的设计实践，发现在高层建筑结构设计过程中经常出现一些遗漏或错误。为了避免在钢筋混凝土高层结构设计过程中少犯或不犯这些错误，现将这些常常出现的问题总结如下：

1 高层建筑结构设计

1.1 水平荷裁成为决定因素。

一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比。

1.2 轴向变形不容忽视。

高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大。

1.3 侧移成为控制指标。

随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结

构在水平荷载作用下的侧移应被控翩在某一限度之内。

2 剪力墙设计

2.1钢筋混凝土抗震墙的延性和破坏形态与墙体的高宽比和超静定次数密切相关。

2.1.1为了提高抗震墙的变形能力，避免发生剪切破坏.对于一道截面较长的抗震墙，应该利用洞口没置弱连粱，使墙体分为小开口墙、多肢墙或单肢墙，并使每个墙段的高宽比不小于2。所谓弱连粱，是指在地震作用下各层连粱的总约束弯矩不大于陔墙段总地震弯矩的20%;连梁不能太强，以免水平地震作用F某个墙肢出现全截面受拉，这是比较危险的。但是，考虑到耗能.连粱又不能太弱、连梁弱到成为一般小粱时，墙肢就变成单肢墙，而单肢墙的延性很差.仅为多肢墙的一半，且单肢墙仅具有一道抗震防线，超静定次数少.在地震作用下是

很不利的。

2.1.2在实际设计中，对连梁的刚度都要进行折减，这是因为剪力墙的刚度一般都很大，在水平力作用下、剪力墙中的连粱会因为很大的内力而超过截面允许值，可靠的办法是让这些连梁先刷服，要使连梨能形成塑性铰而不发生脆性破坏，连粱首先就必须满足强剪弱弯的要求，对连粱的刚度进行折减实际上就是降低其抗弯能力。

2.2规范规定，剪力墙在端部应设置略柱、端柱等边缘构件。这些边缘构件的作用相当于砖混结构的约束柱，当结构的刚度较小，地震作用下层间位移和顶点位移较大时，边缘构件所起的作用也就越大.此时暗柱的截面和配筋就应加大。

3 地下室外墙的设计

在一般情况下，地下室外墙所承受的主要荷载为结构自重、地面活载、侧向土压力等。在已建成的高层建筑中，地下室外墙的墙厚和配筋相差很大，在结构可靠与经济之间选择一个合理的平衡，是一个值得探讨的课题。地下室外墙的受力状况与上部结构类型及平而机置有很大关系。当上部结构为框架结构时，上部填充砌体及-i\'-O.Of)楼板对地下室外墙顶端的约束程度很小，此时可假定墙体顶端为铰接。当上部结构为钢筋混凝土剪力墙结构时，剪力墙及±O.O0楼板对地下室外墙顶部的约束程度很大，此时可假定墙壁顶端为固接。基础的刚度一般远大于墙体刚度，所以墙的下端一般视为固定端。在实际情况中，考虑到边界条件不十分明确，为安全起见，可对同一边界采用两种不同的假设，如按端部固定计算墙端弯矩，按端部铰接计算墙跨中弯矩。一般来讲，当上部结构为框架时，地下室外墙的墙厚和配筋要大些;当上部结构为剪力墙时，由于正压应力的存在，墙体厚度和配筋相对要小些。计算表明，外墙壁配筋满足裂缝宽度要求后，一般能同时满足承载力计算和构造要求;而当外墙配筋满足承载力汁算时，却不一定满足最大裂缝宽度允许值要求。

4 不同类型高层建筑，应该选择合理的结构体系

4.1 结构的规则性问题

新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定\"建筑不应采用严重不规则的设计方案\"。因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

4.2 结构的超高问题

在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，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 级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通

过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

4.3 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，结构设计工程师往往忽视了自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等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

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