周华

摘要：结合笔者从事多年的建筑结构设计实践经验，就我国现在高层民用建筑结构设计中所存在的一些问题，提出一些相对应的处理措施。同时提出笔者认为能够有效提高建筑结构设计水平一些建议，旨在为同行提供参考借鉴，共同探讨，以期共同进步。

关键词高层； 民用建筑；结构设计；结构参数；计算简图

TU208.3

随着我国国民经济不断发展、人民对生活水平要求的不断提升以及建筑行业的蓬勃发展，这给本来就具有复杂性的建筑设计带来了更多的挑战，这种情况为建筑结构的设计带来更大的难度。就最近二十年我国建筑物的发展来看，建筑的规模变得越来越规模化，并且建筑复杂性也是越来越大。这种不断的变化已经给建筑结构师们对高层民用建筑的设计带来了很多新的课题与更高的挑战。怎么才能够设计出安全又实用的高层民用建筑，用来满足消费者的不断需求，是设计师们不可避免，必须要面对的现实问题。只有熟练掌握高层民用建筑结构设计特点，结构设计时必须要正确，并及时地处理所出现的问题，是结构设计人员笔需具备的基本要求，笔者就实际情况并结合实践经验，针对高层民用建筑结构设计中所存在的一些问题，提出一些相对应的处理措施，与同行机构设计人员参考借鉴，共同探讨，共同进步。

1高层建筑结构体系的合理选择

高层建筑的结构体系，是指机构抵抗外部作用的构建类型和组成方式。所以结构设计人员在参与设计某个建筑结构时必须要明确结构体系的选择，设计出经济合理的结构必须要合理、正确的选取结构体系。就目前高层建筑大多数都是采用钢筋混凝土结构，其结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、实腹筒结构、框筒结构等，但高层民用建筑大多数采取使用剪力墙结构与框架剪力墙结构，而框架结构多被采用于低层建筑。

1.1框架剪力墙结构体系

框架与剪力墙组合而成的结构体系就是框架剪力墙结构，剪力墙是此结构体系中主要抗侧力构建，绝大部分的水平荷载都由其承受；而竖向荷载的主要承受部分则是框架部门。框架剪力墙结构中框架和剪力墙两者共同受力，合理分工。而剪力墙布置应均匀的设置在建筑物的周边、电梯间等平面形状变化较大和竖向荷载较大的部位。由于此结构以框架结构为主，剪力墙为辅助，所以这种结构体系仅适合用于25层以下的建筑，最高不宜大于30层。

1.2剪力墙结构体系

剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的竖向力和水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。这种结构体系通常使用平面布置的方式，因为剪力墙受竖向荷载与水平荷载的共同作用，剪力墙应该双向或者多向的进行布置。同时由于这个结构都是由剪力墙组合，它的刚度会会比框架剪力墙结构更加好，该结构体系常常在40层以下的高层住宅建筑中用到，还有这个结构高宽比最好要小于6，因为其高度也需要考虑到抗震要求。

2计算简圈的处理

在对结构进行设计的时候，一般情况下，结构设计人员都会先对结构进行简化，采取计算简图的方式进行计算、分析并处理，当然计算简图的合理性、有效性都十分重要，因为计算简图是保证后续计算分析工作有效性的基础。计算简图的处理有相当的讲究，笔者联系多年的设计经历，就框架结构计算简图的选取为例子进行说明。

对于没有地下室的框架结构，其基础埋深比较深的时候。为了增强底层的整体性，可以在±0.00m附近设计建立基础连系梁。由于基础连系梁的设计只是为了构造设计，无法平衡底部柱脚的弯矩，更不能够作为上部结构的嵌固部分，底层计算高度明显无法采用从基础连系梁顶面至一层楼盖顶面的高度当做H。正确的设计应该是采用基础顶面至连系梁顶面的高度当做H值，就是把基础連系梁以下的部分当做计算简图的底层，把实际建筑的底层当做计算简图第二层，层高采用连系梁顶层到一层楼面的高度。当采取这样的方法确定计算简图的时候，需注意底层柱的配筋应采用基础连系梁顶面与基础顶面中较大内力设计值进行计算。

对于带有地下室的框架结构，计算简图中合理的确定上部结构嵌固位置是十分重要的，这需要连系工程的实际情况来进行分析。例如采用箱型基础的地下室结构，可以把地下室顶板作为框架上部结构的嵌固位置。在采用PKPM进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的实际层高就是层高H。这样设计的地震作用与实际情况比较相近，但是竖向荷载只计算到底层的柱底处。当地下结构是采用的是筏板基础时，嵌固位置最好采用在基础顶面。

3合理的选取结构计算参数

3.1地震力的振型组合数

地震力的振型组合数，对高层建筑，当没有考虑扭转耦联计算时，至少应取3，当振型系数多于3时，适合取3的倍数，但是不应多于房屋的层数《建筑抗震设计规范》指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的需的振型数。SATWE已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。另外，由于耦合计算的地震剪力通常小于非耦合计算，仅结构存在明显扭转时才采用耦合计算，但在必要时应补充非耦合计算。

3.2梁刚度放大系数

在利用PKPM系列软件中，TAT或SATW计算软件的梁输入模型都是矩形截面，没有考虑存在楼板形成T型截面而引起的梁刚度增加，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震作用剪力偏小，使结构不安全。因此计算时应将梁刚度放大，放大系数边梁取1.5、中梁取2.0为宜。

3.3框架结构活荷载的最不利布置、组合。

当活荷载较大时，是否进行活荷载的最不利布置、组合对计算结果的影响非常大。使程序给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程实际应力分布的情况，有可能造成结构不安全或保守。而且由于PKPM中无法区分荷载规范表4.1.1中第1(1)项与第1(2)～12项，根本就很难实现“荷载规范”区分不同荷载种类采用不同的楼面荷载折减系数的要求。因此，结构计算时应考虑区分不同构件进行分步计算，并在荷载输人时将楼面活荷载折减。

4高层结构设计的参数控制、调蔓

高层结构设计中每个参数的控制都会直接或间接影响到结构的安全性和合理性，尤其是有部分参数在高层结构中显得尤为重要。所以，恰当的选择各控制参数，同时对各控制参数进行部分的调整会有助于提升结构整体控制的效率，同时会让结构设计拥有更好的安全性、经济性与合理性。下面的这些参数控制与调整是工程实践证明中特别重要的参数之一。

4.1轴压比：限制结构的轴压比，以保证结构的延性要求。当不满足规范要求时可以通过增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度的办法调整。

4.2层间位移角：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。当不满足规范要求时，只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。

4.3周期比：限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响。当不满足规范要求时，只能通过调整改变结构布置，提高结构的抗扭刚度。

4.4剪重比：限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全。当偏小且与规范限值相差较大时，可通过增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。

4.5刚重比：规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。当不满足规范下限要求时，可以通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。

4.6刚度比：主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构网Ⅱ度沿竖向突变，形成薄弱层。当不满足规范要求时，可以适当加强本层墙、柱和梁的刚度，或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度以满足要求。

5结语

本文结合笔者多年的设计经验，以及结合相关的一些标准规范，指出了一些在高层结构设计中应注意的常见问题，用来提升结构设计的准确性、安全性、经济性和合理性，同时提出相应处理措施供同行设计人员参考、借鉴和探讨，以期共同进步。

参考文献

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