王 晓 锋

(山西省第二建筑设计院，山西 长治 046000)



谈高层建筑结构设计中应注意的问题

王 晓 锋

(山西省第二建筑设计院，山西 长治 046000)

以山西省长治市某酒店为实例，研究了高层建筑的主要结构形式及选型技术，介绍了结构构件布置方式及参数控制，探讨了现行高层建筑结构分析和设计中应注意的一些问题，为高层建筑的结构设计提供了一定的参考。

高层建筑，结构选型，计算参数，构造措施

随着城市人口集中化，建设用地日趋紧张。高层建筑已成为现在及未来一段时间我国建筑方面的主导。随着高层建筑形式多样化、建筑功能复杂化发展，高层建筑结构的分析与设计出现了许多新的问题需要加以考虑和解决。本文结合实际工程，对高层建筑结构形式的选择、结构构件的布置，结构计算参数的控制，结构构造措施的设置等几方面内容进行了深入的分析和探讨，以期能为高层建筑的结构设计提供一定的参考。

1 工程概况

某酒店位于山西省长治市中心，是集住宿、餐饮、购物、办公及会议于一体的商业综合楼，主楼地上22层，地下2层，建筑高度76.5 m，采用剪力墙结构，裙楼、辅助用房地上4层，地下1层，建筑高度17.1 m，采用框架结构。主楼基础采用筏板基础，裙楼基础采用条形基础。

2 结构形式的选择

高层建筑的结构形式主要有：框架—剪力墙结构、剪力墙结构、框架—核心筒结构。框架—剪力墙结构具有框架结构平面布置灵活的优点，又具有剪力墙结构侧向刚度较大的优点，但从结构设计经济性角度考虑，该结构形式一般适用于10层～20层的建筑；剪力墙结构整体性强，抗侧刚度大，侧向变形小，适用于较高的建筑，但因其墙体较密，较难满足大空间建筑功能的要求，因此适用于住宅、办公类建筑。框架—核心筒具有框架结构和筒体结构两者的优点，既具有建筑平面布置灵活便于设置大房间，又具有较大的侧向刚度和水平承载力，其受力和变形特点与框架剪力墙结构类似，但其结构造价较高，适用于超高层建筑。

综上所述，主楼为酒店公寓，建筑平面布置简单、规则，采用剪力墙结构，酒店裙房及辅助性用房中布置有商场、餐厅、会议厅，对建筑空间要求较高，则采用框架结构。主楼与裙房结构刚度相差较大，为改善结构的抗震性能，减少房屋的扭转，采用防震缝将主楼与裙房地上部分断开。此外，因主楼与裙房层数相差较大，荷载差异较大，为防止主楼与裙房沉降不均匀，因此主楼与裙房采用不同的基础形式，主楼采用筏板基础、裙房采用条形基础，且主楼与裙楼施工期间设沉降后浇带，要求沉降后浇带两侧构件在施工中妥善支撑，以确保构件和结构整体在施工阶段的承载力和稳定性，最终待主楼沉降稳定后再行浇筑。

3 结构构件的布置

剪力墙结构是利用钢筋混凝土墙承受竖向荷载和抵抗水平力的一种结构体系。通常情况下剪力墙的平面布置应注意以下几点：

1)应沿建筑物的主要轴线双向布置剪力墙。

2)剪力墙平面位置布置应尽量做到均匀、对称以及连续。

3)应结合建筑平面及建筑功能尽可能的使两个主轴方向的抗侧刚度接近。

剪力墙的竖向布置应注意以下几点：

1)贯通建筑物全高，如建筑功能要求减少部分墙肢时，应逐层减少，或通过调节墙体厚度、墙体混凝土强度等级来避免各层刚度突变。

2)剪力墙结构中的门窗洞口应尽量上下各层对齐，形成明确的墙肢和连梁，且应避免洞口与墙边，洞口与洞口之间形成小墙肢。此外，剪力墙布置中还应避免布置长度超过8 m的超长墙肢，可通过设置结构洞口调节墙肢的长度。

在本工程中，主楼的平面为矩形，长边方向有着较大的刚度，在布置剪力墙时为使两个主轴方向的抗侧刚度相接近，可通过调节横向剪力墙之间的间距、纵向剪力墙的长度等方法实现。

4 主要计算参数控制

在高层建筑结构的分析与设计过程中，需要控制的主要参数有轴压比、周期比、位移比、刚度比、刚重比、剪重比、层间位移角。

1)轴压比指墙肢承受的轴压力设计值与墙肢的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。控制其意义为保证结构的延性。

2)周期比指结构的扭转第一周期与平动第一周期的比值。周期比能反映结构的平面布置是否合理，控制其可保证结构必要的抗扭刚度，从而减小扭转对结构产生的不利影响。

3)位移比指楼层竖向构件的最大层间位移与平均层间位移的比值。位移比可反映结构平面布置的不规则性，控制其可避免因结构平面布置不规则导致结构产生较大的扭转效应。

4)刚度比指结构不同楼层侧向刚度的比值。刚度比是判断结构竖向不规则的重要指标。

5)刚重比指结构侧向刚度与重力荷载设计值之比。刚重比是控制结构整体的稳定性的重要指标。

6)剪重比指对应水平地震作用标准值的楼层剪力与重力荷载代表值的比值。控制其意义主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保长周期结构的安全。

7)层间位移角指楼层竖向构件的层间最大位移与层高之比。主要为限制结构在正常使用条件下的水平位移，确保高层结构应具备的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。

在本工程中因设置了转角窗，角部刚度削弱，整体结构性能差，扭转刚度小，因此周期比、位移比、层间位移角参数不符合规范要求。从以下几方面进行调节：加大横向外墙的刚度，可通过加厚外横墙的厚度，调节外墙连梁高度来实现；通过调整剪力墙的平面布置位置，减小结构刚心与质心的偏心距，并加强楼板的刚度，从而提高结构的抗扭刚度；通过一系列的调整，最终各参数均满足规范要求。

5 结构构造措施及设计中应注意的问题

在本工程中，为满足建筑功能的需要，需设置转角窗及转角阳台，但因其造成了剪力墙结构的不连续性及封闭性，对结构的抗震不利，为此，应采取切实有效的结构构造措施来加强结构的整体性，如加大转角窗所在房间的楼板厚度及楼板配筋率，并在楼板中设置暗梁，提高楼板的连接作用，加强转角窗两侧墙体的稳定性；加大转角窗楼层处的边梁，加强转角墙之间的连接性；房屋全高转角窗处剪力墙沿全高设置约束边缘构件。

在本工程结构设计中，剪力墙连梁的超筋现象较明显，笔者通过以下几点的调整解决剪力墙连梁超筋问题：

1)通过减小连梁刚度，可通过减小连梁截面高度，调整连梁刚度折减系数来实现。

2)当连梁不作为次梁的支承梁时，可对连梁进行铰接处理。但与之相连的剪力墙按独立墙肢进行复核计算，剪力墙配筋按包络设计。

6 结语

随着高层建筑进一步发展，结构体系各式各样，高层建筑结构设计难度越来越大，因此应从结构的概念设计着手，选择合理的结构体系，并通过合理控制各计算参数、合理利用结构构造措施，从而使高层的结构布置更加合理，达到更好的效果。

[1]王 燕，王 维.浅谈高层建筑结构分析与设计.山西建筑，2008,34(5)：128-129.

[2]范俊梅.高层建筑结构设计中的几个问题分析.山西建筑,2009,35(15)：54-56.

[3]云牧星,钟晓明.高层建筑需要控制的参数及调整方法.中国建材科技,2013(2)：56-57.

[4]张景坤,马立杰.开设转角窗的高层剪力墙结构分析.山西建筑,2010,36(29)：42-43.

Discussion on design matters of high-rise building structure

Wang Xiaofeng

(Shanxi2ndBuildingDesignInstitute,Changzhi046000,China)

Taking the hotel in Changzhi city of Shanxi province as an example, the paper studies major structural forms and selection techniques of high-rise building, introduces structural components distribution methods and parameters control, and explores current matters needing attention in high-rise building structure analysis and design, which has provided some guidance for high-rise building structure design.

high-rise building, structural selection, computation parameter, structural measures

1009-6825(2015)21-0023-02

2015-05-12

王晓锋(1980- )，男，工程师

TU973

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