熊勇权 史少华

(四川文理学院环境与建筑工程学院，四川 达州 635000)



地方设计院设计高层建筑结构体会

熊勇权 史少华

(四川文理学院环境与建筑工程学院，四川 达州 635000)

对地方甲级设计院在高层建筑设计中所产生问题的原因进行了分析和研究,结合某高层结构设计实例总结了地方设计院的设计心得，并从勘察准备阶段、建筑设计过程、施工阶段等几方面提出了具体的设计办法。

高层建筑结构，设计，水平荷载

随着房地产快速的建设发展和人们的生活水平不断提高，对建筑的要求不再满足于简单居住功能，而对建筑的舒适性，艺术性和安全性提出了新的要求。为了满足人们对住宅的新需求，建筑的高度不断增高、建筑造型不断变化，并且结构复杂程度加大，这对我们的建筑设计院提出了更高的要求。然而我们地方甲级设计院由于技术、资金、人员等各方面与省级大院相比还有很多不足，虽然能完成一些高层建筑的结构设计，并取得了一定的设计成果和经验，但对于不断提高的建筑要求往往有些力不从心，最突出的就是结构设计人员对相应软件设计还是比较熟练，可是对高层的受力性能尤其是结构概念设计往往被忽视，从而造成结构布置不合理，在使用经济上，功能上带来一定的设计问题，这与我们现在对于建筑达到经济，安全，美观的要求还有不小的差距。因此地方设计院要适应新形势下的变化，从以前只注重构件规范设计向建筑概念设计与构件设计相并重转变。现以我院设计七十几米的框架核心筒体钢筋混凝土结构进行概念设计与构件规范设计相结合作一些探讨。

1 高层结构设计特点

对于本次工程设计我院进行了高层建筑设计总体分析，从以下几个方面考虑：

1)地质勘查是高层建筑设计是否成功的前提，根据地勘报告来确定设计方案，建筑方案设计是整个工程核心关键一步，接着通过建筑结构施工图设计把建筑思想转化成建筑实体，同时也是高层建筑结构设计优劣的十分重要具体体现。

2)高层建筑由于其复杂性往往考虑很多的方面，首先高层建筑结构方案合理，要满足结构形式和结构体系的安全要求，并且要满足经济合理的要求。其次建筑还要同设备专业(水，暖，电等)相协调，选择合理经济的结构，确定建筑结构的方案。最后要考虑建筑结构在施工中的合理性。

3)对高层建筑来说，荷载不仅包括竖向力而且包括水平力(风荷载和地震荷载)，由于高层建筑为柔性体系因此水平力为影响结构内力的主要因素，因此对结构进行受力分析时除计算结构的轴力、剪力、扭矩，弯矩外，尚需满足高层建筑结构设计规范中的结构层间侧移不超过允许值要求。值得注意的是，随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加引起侧移变大,在荷载作用下产生二次变形不但影响人的舒适度，同时使得建筑物的使用受到影响，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。

2 高层建筑结构概念设计

我院对此次工程设计首先进行了建筑结构概念设计，要求在水平及竖直平面的尺寸来确定平面及竖向的各结构构件的大小位置，因此从以下几个方面考虑：

1)该工程设计地区抗震烈度为6度，建筑高宽比为77/18.6=4.14小于高规允许高宽比h/b≤5，工程所处地区季节温差大，尤其冬季室内外温差可达到30 ℃以上，内外温差会产生温度荷载使构件产生附加弯矩,高层建筑物考虑温差影响，对于温度产生的内力目前采用构造办法来解决这种问题。在本工程设计中采用加保温层以及隔热处理减小温度差使附加弯矩忽略不计。

2)对于高层建筑平面：结构平面体系应该力求对称与规则，使结构形心与荷载重心偏差要小，其扭转可以忽略不计，对于凸凹过大结构要少采用，结构平面最好采用正方形或规则平面。因此本次工程平面设计以对称长方形布局，同时要求构造措施是强柱弱梁，强剪弱弯。由于建筑要求其第3层为薄弱层，根据规范对于薄弱层等要加强，因此在薄弱层设置了刚性层减少建筑物的侧移量，同时我们对3层不设刚性层与设刚性层分别计算侧移得出差距4.4 mm，故建议在30层以下的高层建筑考虑可以设半刚性或者非刚性层同时考虑构件抗震的延性的性能以及各种应力对构件的影响。

3)对于高层建筑竖向：由于配筋率改变、截面尺寸、混凝土强度等级等变化，竖向构件在进行软件计算时要计算竖向构件轴向变形，不考虑轴向变形时则中间弯矩变小，支座弯矩变大,引起结构布局误差,使其中间结构配筋偏小,因而考虑计算竖向构件轴向变形,使其轴向变形差减小到合理的限度以节约梁的钢筋。

3 高层结构体系中的受力分析

我院对该工程进行了具体设计，得出以下结论：

1)本工程基础采用桩基，开始考虑为箱形基础和桩基础二选一，计算发现桩基础更加合理，所以采用41 m整板式钻孔灌注桩基础，单桩承载力最大为290 kN，最小为243 kN，以条分倒梁法和我设计院自己开发的计算程序对比：最终确定为混凝土C30的双层配筋±25@150，板厚2.3 m整板式钻孔灌注桩基础。

2)本工程结构在水平力作用下，筒体承受水平力81%，为典型的弯剪型结构。a.轴力：由上到下逐渐增大，底部弯矩最大，四个角柱轴力大，中柱轴力小。b.弯矩：框架柱反弯点位于中间和筒体反弯点在1/3处，底部弯矩最大。c.剪力：由于剪力滞后现象沿框筒高度是变化的，底部剪力滞后严重，越往上剪力滞后现象缓和。因此1柱～3柱为C40边长1 m钢筋混凝土，四层以上每三层缩10 cm。本工程为规则的结构，设计了8 m的贯通筒体中部的0.2 m厚的剪力墙，框架柱采用相同尺寸，角柱配筋率高于中柱配筋率。

3)结构设计要对数据的输入和数据的结果有一定的判断，高规为保证框架柱有足够的抗剪安全储备，每层柱总剪力≥max(0.2倍基底总剪力，1.5未经调整的各层框架承担的地震总剪切力最大值)，调整应在满足楼层最小地震剪力系数的前提下进行，也就是说楼层的最小判别在先。高层建筑由于层数较多而形成质点自由度增加，但在地震荷载作用下其振型只取3个以下即可。水平力作用下通过楼板系统来传递风荷载、地震力到梁到柱，楼板布置对柱和墙会产生直接影响，高层建筑标准层层高为3.6 m，考虑建筑要求梁截面尺寸设计450×550及400×550同时梁加掖增强，楼板为0.1 m厚的密肋梁现浇楼盖。

4 高层构造及连接要求

1)高层建筑设计人防考虑平战结合通常配有两层或者两层以上的地下室或者人防。地下结构嵌固端设置在何处十分关键，考虑嵌固端设置各种情况，把嵌固端设置在地下室的顶板。结合嵌固端下层地下结构和上层框架结构的刚度比，并且根据高规上面两层，地下一层抗震的等级为7，高层建筑综合分析抗震缝隙设置和高层建筑结构嵌固端位置的协调。要求柱与梁在嵌固端加构造筋，经计算后地下结构层高3.6 m达到人防规范要求。

2)主楼与裙房的连接问题，为了减少地基差异沉降，可适当对基础放宽，考虑变刚度调平设计主楼与裙房采用不同的基础则符合经济要求，经与建筑设计人员协商，裙房采用天然地基上的筏形基础，尽管基础刚度不均匀，但有利于结构内力的均衡，每层主楼与裙房的梁柱分开，但要求进行过渡加强加厚结合处的防水措施，这样使主楼与裙房可分开减少构件数量及节约造价。

5 结语

地方设计人员在设计经验与水平还要进一步加强，因此应该经常相互探讨、交流，使建筑设计质量得到进一步的提高与发展。

[1]钟勇华.浅谈高层建筑结构设计.中国高新技术企业，2009(24)：106-108.

[2]周定前.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用.中华民居,2013(5):56-58.

[3]徐 萍.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用.工程技术，2011(5):112-114.

The high-rise building structure design of local design institute

Xiong Yongquan Shi Shaohua

(EnvironmentandArchitectureSchool,SichuanUniversityofArtsandScience,Dazhou635000,China)

This paper analyzed and researched the causes of local grade A design institute in high-rise buildings design, combining with the design example of a high-rise structure, summarized the design experience of local design institute, and from the survey preparation stage, architectural design process, construction stage and other aspects put forward specific design methods.

high-rise building structure, design, horizontal load

1009-6825(2015)18-0043-02

2015-04-15

熊勇权(1979- )，男，讲师； 史少华(1976- )，男，硕士，工程师

TU973

A