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1、高层与超高层建筑结构设计相关问题探究吕毅 咸阳市规划设计研究院 陕西咸阳 712000摘要：随着当前我国国民经济的不断发展与城市化大潮的兴起，越来越多的高层与超高层建筑在我国各地如雨后春笋般的被修建起来。高层建筑与普通民用建筑相比，在设计、施工等许多环节都有着其独特的特点。本文从建筑结构选型、基础设计、结构受力分析及抗震设计等方面阐述了高层与超高层建筑设计的若干问题，并提出了相应的解决措施，以供广大建筑施工设计人员参考。关键词：高层建筑；结构设计；问题探究1引言城市化的大潮推动了我国高层与超高层建筑行业的快速发展，也对高层建筑的性能与使用功能提出了越来越高的要求。当前，国内高层与超高层建筑的结
2、构设计仍旧面临着很多问题，本文针对这种情况着重阐述了其中的几个问题，并提出了相应的解决措施。2高层与超高层建筑的结构选型在对高层与超高层建筑进行结构选型时，需注意以下几个问题：2.1 选择合理的结构体系在进行高层与超高层建筑结构的设计时，应尽量使其应力布置规则、简单、对称，防止出现应力集中和颈缩现象的产生，要合理布置楼梯和电梯，不能在建筑的凹角处布置电梯间，以防止出现扭转，对建筑结构受力产生不利影响。2.2 设置高层建筑嵌固端的问题因为高层与超高层建筑通常都有着两层或超过两层的人防和地下工程，其嵌固端有时是设置在人防顶板上，有时也可能是布置在地下室的顶板上。所以，面对这个问题，进行建筑结构设计
3、的相关人员常常会忽略了因为嵌固端的布置所带来的一些需要注意的问题，比如当对高层与超高层建筑进行抗震设计时，以地下室的顶部为结构上侧的嵌固端时，地下室一层抗震等级的确定应采用与上部结构相同的抗震等级，而地下室一层以下结构抗震等级的确定则可按照实际中的具体情况灵活选用三级或四级。2.3高层建筑结构中设置短肢剪力墙的问题短肢剪力墙是近年来兴起的一种剪力墙结构，其特点是墙肢截面的高度和厚度之比处在58之间。这种剪力墙虽然对于住宅的建筑布置有益，同时也能够降低建筑结构的自身重量，但是在超高层建筑结构中，剪力墙肢不可以太短，这是由于短肢剪力墙其自身的防震性能比较差，在地震多发区的使用经验也很少，出于安全方
4、面的考虑，一般高层与超高层建筑不采用短肢的剪力墙结构。3高层与超高层建筑的地基和基础设计由于建筑结构的地基和基础设计过程的好坏会对之后的设计工作产生直接的影响，同时也由于地基和基础是工程全部造价的核心所在，所以该阶段的设计工作一直被广大的结构工程师所重视。如果在地基和基础的设计阶段出现问题，很可能会对后期的工程建设和使用造成无法估量的损失。在进行高层和超高层建筑结构的设计时，要选用具有良好整体性的基础，这样就能够较好的满足建筑结构容许形变和地基承载受力的要求，此外，整体性好的基础还能够起到对产生不均匀沉陷的基础形式进行调节的作用。在高层建筑结构设计的过程中，应注意地下室的设计以降低地基处的沉降
5、量与附加应力，这样便能够满足建筑结构的上部整体稳定性要求和天然土基关于承载力的要求。从而设计处安全可靠、合乎规范要求的建筑结构。4高层与超高层建筑结构的分析与计算基础设计完成后，怎样高效准确地对建筑结构进行应力计算和分析并依照规范进行处理，就成了决定高层建筑结构工程设计好坏的核心所在。这一阶段通常的设计步骤如下：1）结构设计计算软件的选取。当前在结构设计领域通常使用的软件包括：ANSYS、METLAB、SATWE、TBSA以及SAP和ETABS等。因为各个软件在计算模型的选用上有着很多不同之处，所以各软件计算出的结果也或多或少的有一些出入。2）振型的数量是否满足要求。新规范中已经加入了一个振型
6、参与系数的概念，并且对这一参数的限值做出了较为明确的要求。3）是否要对地震力进行放大，是否需要考虑建筑结构隔墙对自振周期所产生的影响。这部分所涉及的内容其实在老规范和新规范中均有涉及，新规范相较于旧规范只是根据众多的实测工程周期，较为明确的提出了各种不同的建筑结构体系下高层与超高层建筑结构自振周期在计算时的衰减系数。4）多塔楼高层建筑之间是否要分别计算各不同地震周期之间的相互干扰。高层与超高层建筑随着城市化的深入推进呈现出越来越多的样式，大底盘、多塔楼的高层与超高层建筑便是其中之一。在对这类高层建筑进行力学分析和设计计算时，广大结构设计工程师必须要注意一个问题，那便是要明确该建筑结构是应当作一
7、个整体结构根据多塔类型进行设计计算，还是应该把该建筑结构进行人为的分离，然后进行分析和计算。5高层与超高层建筑的抗震分析和设计在遭遇罕见地震的情况下，抗震设计的建筑结构会部分地进入塑性的状态。要想满足破坏性地震作用下高层与超高层建筑结构的功能化要求。很有计算与研究超高层建筑结构弹塑变形能力的必要。在开展这方面的工作时，设计和施工人员需要特别注意以下两个方面：一是对于一些存在缺陷的构件，要特别对其进行加固或者将其换下，选用抗震性能更为优良的建筑构件；二是当需要增加建筑结构的整体刚度和承受荷载的能力时，可以选择增加截面面积或者加设套箍的方法，此外，还可以对建筑结构的各个部分进行适当的调整，将可能发
8、生的地震荷载进行最大限度的分散，进而可以达到减轻破坏的目的。另外，在开展高层建筑结构的抗震设计时，还必须要注意地基承载能力、结构体系刚度以及构件形式等方面众多问题的处理，以保证建筑结构抗震设计的合理性。6结语作为一项涉及到各方面因素与诸多问题的技术性工作，高层建筑的结构设计具有非常高的要求。建筑结构工程设计人员需要在准确计算和分析的基础上，严格按照相关规范要求并与实际的工程环境和地质条件相结合，选取技术上可行，经济上合理的建筑结构设计方案。本文针对高层与超高层建筑结构的技术特点所提出的若干相关结构设计问题是在进行高层建筑设计施工时经常遇到的有代表性的问题。文章对这些问题作了简要阐述，以供建筑结构施工设计人员参考。参考文献：1何俊旭.高层建筑结构设计及结构选型探讨J.价值工程，2010（2）：214.2赵大伟.建筑结构设计中若干问题的探讨J.中国新技术新产品，2010（1）.3黄浙青 朱小德.浅谈结构设计中的抗震设计J.科技创新导报，2008（28）.4梅洪元 付本臣.中国高层建筑创作理论发展研究C.高层建筑与智能建筑国际学术研讨会，2002.
