發(fā)布時間：2023-08-03 16:44:55
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的超高層建筑結構設計要點樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
超高層建筑不僅可以為用戶提供舒適的工作和生活環(huán)境，還可以很好地緩解大中城市由于人口增長帶來的用地緊張的局面；同時，超高層建筑可以憑借其高度高、外形美觀的特點而成為該地區(qū)的標志性建筑?，F根據在超高層建筑結構設計中的實踐，就超高層建筑的特點、結構方案選擇的主導因素以及混合結構的設計等方面的內容與同行探討。
1超高層建筑的特點
（1）超高層建筑由于消防的要求，須設置避難層，以保證發(fā)生火災時人員能夠安全地疏散。由于機電設備使用的要求，還需要設置設備層。一般超高層建筑是兩者兼顧，設備層與避難層并做一層。而對于更高的有較多使用功能要求的超高層建筑，除每15層設一個避難層兼設備層以外，還需要設有專門的機電設備層。為提高結構的整體剛度，可以將設備層或是避難層設置為結構加強層。
（2）超高層建筑的平面形狀多為方形或近似方形，其長寬比多小于2。否則，在地震作用時由于扭轉效應大，易受到損壞。
（3）超高層建筑在基巖埋深較淺時，可選擇天然地基作為基礎持力層，采用筏基或者箱基，若基礎持力層較深時，可采用樁基。較少采用復合地基。
（4）房屋高度超過150m的超高層建筑結構應具有良好的使用條件，滿足風荷載作用下舒適度要求，結構頂點最大加速度的控制應滿足相關規(guī)范要求。
（5）超高層建筑結構設計一般都需要進行抗震設防專項審查，必要時還須在振動臺上進行專門的模型震動試驗，才能確保工程得到合理地設計和建造。
2超高層建筑結構方案確定的主導因素
2.1建筑方案應受到結構方案的制約
超高層建筑方案的設計與實施應有結構專業(yè)在方案階段的密切配合，保證結構方案實施的可行性。另外，在與建筑方案設計的協調配合過程中，結構方案設計應力求做到有所創(chuàng)新，能獲得良好的經濟效益和社會效益。
2.2結構類型的選擇應綜合考慮
（1）應考慮擬建場地的巖土工程地質條件
一個擬建在基巖埋藏極淺場地上的超高層建筑，具有采用天然地基的條件。一般這樣的場地其場地類別為Ⅰ類或Ⅱ類，在該地區(qū)抗震設防烈度較低的情形下，其所采用的結構體系可優(yōu)先采用鋼筋混凝土結構。而對于在第四紀土層上的抗震設防烈度為7度或8度區(qū)的超高層建筑，為降低地震作用，結構選型應考慮采用結構自重較輕的混合結構或鋼結構。
（2）應考慮抗震性能目標
一般抗震設計的性能目標要求豎向構件承載能力較高，達到中震不屈服；剪力墻底部加強區(qū)達到抗剪中震彈性。顯然，在抗震設防烈度7度區(qū)，尤其是8度區(qū)，鋼筋混凝土結構就很難滿足這一條件。所以，為減小結構構件在地震作用下產生的內力，應優(yōu)先考慮選用混合結構或鋼結構，這樣可以基本由型鋼承擔地震作用下產生的構件剪力和拉力。若是采用全鋼筋混凝土結構，豎向構件則會因截面計算配筋量太大，導致鋼筋無法放置；單純增大構件截面則會使結構自重加大，同時地震作用產生的結構內力也會相應增加，截面配筋率仍得不到很好控制。
（3）應考慮經濟上的合理性
通常從工程造價上比較，鋼筋混凝土結構最低，其次是混合結構，最高則是全鋼結構。所以，超高層結構方案的選用應著重考慮工程造價的合理控制。另外，超高層建筑中的豎向承重構件由于截面積大而會使建筑有效的使用面積減小。采用型鋼混凝土柱或鋼管混凝土柱作為主要承重構件可較大提高主體結構的承載能力，而且使整個結構有較好的延性，柱截面比單純采用鋼筋混凝土柱減小近50%，增大了建筑有效使用面積。即使采用鋼筋混凝土結構方案，為減小柱截面，也可在一定標高框架柱內設置型鋼，可獲得較好的經濟效益。
外框架采用型鋼混凝土柱或圓鋼管混凝土柱，混凝土核心筒構件內設型鋼；類似于這種混合結構，正普遍運用于超高層建筑結構設計。此種結構相對全鋼筋混凝土結構自重要小，尤其具有較大的結構剛度和延性，在高烈度地震作用下易于滿足設計要求，同時具有良好的消防防火性能，其綜合經濟指標較好。
（4）應考慮施工的合理性
眾所周知，房屋高度愈高，施工難度愈大，施工周期也愈長。一般鋼筋混凝土結構高層建筑出地面以上的樓層施工進度約每月4層；混合結構（型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒，內外框梁為鋼梁）約每月5層～6層；全鋼結構約每月7層。因此，在結構設計當中，應根據不同的房屋高度和業(yè)主對工程施工進度的要求，綜合考慮選擇合理的結構類型。
另外，由于超高層建筑施工周期長，從文明施工和盡量減少對城市環(huán)境不良影響的角度考慮，應盡量減少現場混凝土的澆搗量，使部分結構構件能放在工廠加工制作，運到現場即可安裝就位。同時在樓蓋結構設計中考慮盡量減少模板作業(yè)，采用帶鋼承板的組合樓蓋，這對于保證工程施工質量和加快施工進度是極其有效的措施。
3.超高建筑結構類型中的混合結構設計
3.1型鋼混凝土和圓鋼管混凝土柱鋼骨含鋼率的控制
一般設計中，混合結構構件的鋼骨含鋼率中都是由構造控制，目前國內相關的設計規(guī)范和技術規(guī)程的規(guī)定各不相同，但有一個共同點是框柱中鋼骨的含鋼率不宜小于4%，這是型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土柱區(qū)別的一個指標。在混合結構設計過程當中，設計者可根據計算結果來設計柱縱筋和箍筋，并設置大于4%的含鋼率的型鋼截面即可。
3.2鋼筋混凝土核心筒的型鋼柱的設置
在地震作用或風荷載作用下，鋼筋混凝土核心筒一般要承受85%以上的水平剪力；同時筒體外墻還要承受近樓層面積一半的豎向荷載。所以，在筒體外墻內設置型鋼柱既可保證筒體與型鋼混凝土外框柱有相同的延性，還可以減小兩者之間豎向變形差異。同時，筒體墻內設置型鋼柱，可使剪力墻開裂后承載力下降幅度不大。尤其在抗震設防的高烈度區(qū)，剪力墻底部加強區(qū)的抗震性能目標要按中震彈性或中震不屈服設計，其地震作用下剪力、彎矩很大，更需在墻體內設置型鋼柱。否則，內筒邊緣構件配筋面積太大，增加了設計和施工的難度。通過設置型鋼柱，可取代邊緣構件內的縱筋。
3.3關于結構的抗側剛度問題
超高層建筑混合結構的鋼筋混凝土核心筒體是整個結構的主要抗側構件，所以筒體的墻厚尤其是外側墻厚，主要是由抗側剛度要求決定。因此，外框柱截面的設計除滿足承載力和軸壓比要求外，其剛度在整體結構剛度設計中應予以充分考慮。
在超高層建筑結構設計中，由于框架-核心筒或筒中筒結構（鋼筋混凝土或混合結構）的結構抗側剛度有時不能滿足變形要求，需要利用避難層或設備層在外框或外框筒周邊設置環(huán)狀桁架或同時設置水平伸臂桁架。采用這種桁架式的加強層可使外框架或外框筒與核心筒緊密連接成一體，增大結構的抗側剛度和扭轉剛度，滿足結構的變形（層間位移）要求。對于外框柱與筒體的剪力墻間設置的水平伸臂桁架，應使設置水平伸臂桁架處筒體的墻定位與外框柱相對應，水平伸臂桁架平面應與內筒體墻剛心和重心重合，方能形成較好的結構整體抗側剛度。
4結語
結構設計是基于建筑的表現，以實現建筑優(yōu)美的外觀和良好的內部空間。因此在設計過程當中需要建筑表現和結構方案的完美統一，這就必須依靠建筑師與結構工程師在整個設計過程中相互密切配合，綜合考慮結構總體系與結構分體系之間的傳力路線關系，并充分考慮結構材料選用、施工的可行性和經濟性，避免施工圖設計中產生不合理的結構受力體系。
參考文獻：
關鍵字：超高層建筑；設計要點；
中圖分類號：TU208文獻標識碼： A
前 言：經濟的發(fā)展，超高層建筑逐漸成為城市的地標性建筑，在一定程度上反應了城市發(fā)展的水平，由于高層建筑的逐漸增多，人們對建筑的設計提出了更高的要求，故提高超高層建筑設計的水平是勢在必行的。
一、概述
隨著經濟的快速發(fā)展，自上世紀80年代中期我國開始建造超高層建筑以來，我國各大中城市如雨后春筍般的相繼建成大量的超高層建筑。除香港以外，以上海市最多。目前我國已建成投入使用最高的是上海環(huán)球金融中心，房屋高度492m,101層；而在建的國內最高的是上海中心大廈，房屋高度達 574.6m,124層。目前世界上最高的摩天大樓是阿拉伯聯合奠長國的迪拜塔，房屋高度為828m，有 160多層。我國上海中心大廈建成之后，其將是世界高樓的前幾位。據有關資料介紹，英國倫敦設想建造300層的摩天塔樓，即所謂的倫敦通天塔，房屋高度1524m，而且不是最終的高度，只是第一階段建筑計劃中的高度，未來它還能繼續(xù)的長高。
超高層建筑的建造，其之所以發(fā)展的如此之快，除了有的城市為了有一個高大的形象建筑之外，主要還是超高層建筑能在有效面積的土地上，得以發(fā)揮最大的使用效益。雖然建造超高層需要的費用比一般高層建筑高出很多，但在我國的城市建設中，隨著日益快速發(fā)展的需要，為土地使用率的提高，必然會使超高層建筑以更快的速度發(fā)展。
二、重視概念設計，確定合理結構設計方案結構設計是保證復雜高層、超高層建筑安全性和經濟性的主要部分。超高層建筑設計之初就需要有結構專業(yè)方案進行密切配合，保證結構方案實施的可行性。結構工程師加強和建筑設計師之間的溝通，向建筑設計師表達真實的建筑效果和空間需求，提出建筑理念和功能相適應的結構體系，建筑整體設計和結構設計的合理統一能夠減少不必要的結構轉換，增大使用空間，提高結構安全性和經濟性，降低設計難度。復雜高層、超高層建筑的結構體系一般分為框架結構體系、剪力墻結構體系、框架-剪力墻結構體系、框-筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系六類。復雜高層、超高層建筑通常外在條件各異，不能形成統一要求，這就需要概念設計來根據建筑使用功能要求、建筑高度、抗震設防烈度等進行安全、經濟、合理設計。在結構方案中要重視概念設計，采取針對性的技術措施，力求做到有所創(chuàng)新。
三、保證結構分析計算的準確性和設計指標的合理性
1、荷載計算
建筑物的高度不斷增加，重力荷載呈直線上升，繼而對豎向構建柱、墻上軸壓力相應增加，對基礎承載力的要求也相應提高。建筑設計的安全性主要集中在結構設計的荷載選取。高層建筑荷載要根據計算規(guī)范和建筑的影響因素來進行確定!
（1）地震荷載
地震荷載是復雜高層、超高層經常計算的結構分析值。超高層建筑結構自振周期經常在6.0-9.0s之間。而抗震規(guī)范中地震影響系數曲線通常只到6.0s，地震荷載可以將直線傾斜下降段從6.0s延伸至10.0s取用。
（2）風荷載
建筑高度增加，風載標準值也增大，在90m的高空，風速有15m/s，300-400m高空，風速可達到15m/s,所以樓層越高，風力對大樓產生的風荷載越大。所以要對維護結構進行抗風設計，比如用結構玻璃來玻璃幕墻圍護，滿足強度要求。有些高層建筑的主要影響因素就是風荷載。風荷載計算經常采用100年重現期的風荷載對構件承載力進行設計，采用50重現期的風荷載對構件承載力進行控制。對于200m以上的高層建筑要進行風洞試驗。比如臺北101大樓，委托加拿大設計師設計一個1:500比例模型在半徑為600m的風場環(huán)境中進行風洞試驗，提高建筑的抗風載能力。
2、自振周期計算
我國超高層建筑發(fā)展迅速，以前的結構自振周期和建筑物層數掛鉤的經驗公式不適用于當前的超高層建筑。自振周期首先根據抗震防烈度、建筑高度進行拋物線擬合計算，再結合其他因素來綜合計算。
四、抗震措施
超高層建筑加強抗震除了準確計算地震荷載也要從結構、構件、抗震防線等多方面來重視中震和大震的結構安全性能。因為地震作用方向具有隨機性，所以選擇對稱性、多向同性布置的抗側力結構體系有利于形心和剛心的重合，比如圓形、正多邊形、正方形等平面形狀；豎向構件很容易側力荷載形成薄弱部位，減弱抗震強度。所以要加強構件的強度。設置多道抗震防線，能夠滿足“大震不倒”的設防要求；采用鋼結構、混凝土結構、型鋼混凝土結構提高抗震性能和變形能力。
五、消防設計
采用全鋼、幕墻圍護等高強輕質材料來減輕自重，從而減小地震作用。但是全鋼結構導熱系數大、耐火性差，很容易引起火災!再加上建筑結構復雜，建筑內管線設備多，很容易埋下安全隱患。建筑樓層較高，內部空氣抽力大，一旦發(fā)生火災事故，還容易造成火災快速蔓延。超高層的消防難點有火災荷載大、火勢蔓延迅速、人員疏散困難、救援難度大等!所以在超高層建筑設計的過程中一定要注意防火、防災設計!采用不然、難燃性建筑材料，增加安全通道數量，增設火災自動報警器，保證消防通道密封性，增加消防專用電梯數量，提高消防專用電梯安全性能，重視危險系數較高的樓層和單元的消防設計。
六、垂直交通設計
高層建筑也普通高層建筑之間一個最大的區(qū)別是垂直交通和管道設備集中在一起，又稱做“核心筒”。核心筒的設計要平衡采光、節(jié)能、易于維護等多方面的要求，所以設計難度較大!隨著建筑技術的飛躍發(fā)展，超高層建筑逐步演化出中央核心筒的空間構成模式。不僅能夠將電梯、樓梯、衛(wèi)生間等服務區(qū)域向平面中央集中，節(jié)省空間，還能試功能區(qū)域有良好的采光、視線范圍、交通環(huán)境。核心筒的承受剪力和抗剪力較大，需要一個剛度來支撐這些強度。中央核心筒處于建筑的幾何中央位置，建筑的質量重心、剛度重心、型體核心三心重合，有利于結構受力和抗震。當然，不同條件的超高層建筑需要不同的布局方式，針對于“內核式布局”的是“外核式布局”，也能夠適應某些條件下的空間構成。
超高層建筑高、體量大，支撐高層的地基要有足夠的強度，大多采用深地基。
七、供電穩(wěn)定性
為超高層建筑，安全性必然是供電系統設計所需要格外注意的地方，其次是供電可靠性。配電系統的設計上，需考慮多回路供電及備用發(fā)電機組的配置。因超高建筑的高度，變配電房可以考慮設置在塔樓中部的樓層，以減少低壓配電的損耗。備用柴油發(fā)電機設置于地庫層，供電電壓采用10kv輸出，再經變壓器降壓至低壓配電，保證配電至塔樓的高層。
八、其他要點
（1）加強端部構件，提高抗扭剛度，減少結構扭轉效應。
（2）超高層建筑高度高，側向力引起的傾覆力矩也大，所以要選擇適當的結構抗側力體系，提高抗傾覆要求，合理設置伸臂桁架和腰桁架。
（3）超高層建筑后期維護費用較高，在設計時要考慮經濟性。采用高品質優(yōu)良材料，采用節(jié)能工藝、設備等，優(yōu)化建筑位置及朝向設計，優(yōu)化圍護結構墻體設計來降低能耗。
（4）現代計算機信息計算技術應用普遍。在超高層建筑設計的時候可采用多個軟件程序進行計算比較，比如SATWE/TATA等，能夠驗證薄弱部位，還能對重要構件補充有限元分析計算，使計算結果更為可靠。
（5）采用智能化設計，提高結構可控性。應用傳感器、質量驅動裝置、可調剛度體系和計算機組成主動控制體系，提供可變側向剛度，控制地震反應等。
（6）選擇質量輕“強度高”延性強的材料。圍護多采用玻璃幕墻、鋁合金幕墻等；內部多采用輕質隔斷；樓屋面多選用壓型鋼板加混凝土層面。
總之，經濟的發(fā)展，城市化進程的加快，高層建筑、超高層建筑勢必會成為未來發(fā)展的必然趨勢，這就要求我們不斷提高高層建筑施工技術的水平，從而滿足日益發(fā)展的社會經濟的需要。促進建筑工程行業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻：
[1]汪源浩,沈小璞,王建國. 超高層建筑結構的減震控制技術與抗震設計要點[J]. 合肥工業(yè)大學學報(自然科學版),2006,（3）.
[2]黃鶴. 復雜高層與超高層建筑結構設計要點探討[J]. 才智,2012,（2）.
關鍵詞:住宅建筑；結構設計；SATWE軟件；抗震性能
中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A 文章編號：
隨著我國社會經濟建設的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，城鎮(zhèn)人口日益增加，致使城市住房建設用地較為緊張，超高層住宅建筑的建設也日益增加。目前，超高層住宅建筑內部結構設計方面的變化愈加明顯，許多新興的結構設計方案逐漸被超高層住宅建筑工程所采用。同時住宅建筑結構類型與使用功能越來越復雜，結構體系日趨多樣化，對住宅建筑結構設計工作的要求也不斷提高。在超高層建筑建設過程中，部分建筑的結構設計環(huán)節(jié)并不是十分合理，加上工程設計人員容易出現一些概念性的錯誤，給建筑的質量安全和使用帶來了一定的安全隱患。因此，如何提高超高層住宅建筑結構設計水平，就成為了工程設計人員面臨的一項難題。
1 工程概況
某高層住宅建筑面積為29000.4m2，地下1層，地上43層，大屋面高度138.02m。本工程結構體系采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，120m＜高度＜150m，屬于B級高度建筑，樓蓋為現澆鋼筋砼梁板體系。
建筑抗震設防類別為標準設防類(丙類)，結構安全等級為二級，設計使用年限為50年。所在地區(qū)的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類，場地特征周期為0.55s，地震影響系數最大值采用0.08，上部結構阻尼比0.05。建筑類別調整后用于抗震驗算的烈度為7度，用于確定抗震等級的烈度為7度，剪力墻抗震等級為一級。
2 基礎設計
本工程的基礎設計等級為甲級，主樓基礎采用沖鉆孔灌注樁，樁身混凝土強度等級為C35，樁直徑為1100mm，單樁豎向承載力特征值為8000kN；樁端持力層中風化凝灰?guī)r(11)層，樁身全斷面進入持力層≥1100mm，樁長約50m。樁基全面施工前應進行試打樁及靜載試驗工作，以確定樁基施工的控制條件和樁豎向抗壓承載力特征值。
承臺按抗沖切、剪切計算厚度為2700mm，承臺面標高為－5.200，基礎埋置深度為7.7m(從室外地面起算)。
3 上部結構設計
3.1 超限情況的認定
參照建設部建質［2006］220號《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》附錄一“超限高層建筑工程主要范圍的參照簡表”，結合本工程實際逐條判別，將存在超限的情況匯總如下。
(1)附表一，房屋高度方面
設防烈度為7度，剪力墻結構，總高度138.05m＞［120m］，超限。
(2)同時具有附表二所列三項及三項以上不規(guī)則的高層建筑(因篇幅所限，本文不再詳細列出)。
第一項．扭轉不規(guī)則:考慮偶然偏心的扭轉位移比＞1.2但＜1.3，雖然本條超限，但僅此一項。所以本工程不屬于附表二所列的超限高層。
(3)具有附表三某一項不規(guī)則的高層建筑工程。根據SATWE計算結果分析、判別，本工程亦不屬于表三所列的超限高層。
綜上所述，本工程只屬于高度超限的超高層建筑。
3.2 上部結構計算分析及結構設計
本工程為剪力墻結構，120m＜高度＜150m，屬于B級高度建筑，按《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ3－2002)(以下簡稱高規(guī))5.1.13條規(guī)定:
(1)應采用至少兩個不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體內力位移計算。
(2)應采用彈性時程分析法進行整體補充計算。
根據《高規(guī)》要求，本工程采用的時程分析計算程序為PKPM系列的SATWE軟件，并采用PMSAP軟件進行對比分析。
本工程屬于純剪結構，作為抗側力構件的剪力墻，選用正確的結構分析程序尤為重要。SATWE對剪力墻采用墻元模型來分析其受力狀態(tài)，這種模型的計算精度比薄壁柱單元高，所以我省大多數工程的結構計算都選用SATWE程序。實際上就有限元理論目前的發(fā)展水平來看，用殼元來模擬剪力墻的受力狀態(tài)是比較切合實際的，因為殼元和剪力墻一樣，既有平面內剛度，又有平面外剛度。實際工程中的剪力墻幾何尺寸、洞口大小及其空間位置等都有較大的隨意性。為了降低剪力墻的幾何描述和殼元單元劃分的難度，SATWE借鑒了SAP84的墻元概念，在四節(jié)點等參平面殼元的基礎上，采用靜力凝聚原理構造了一種通用墻元，減少了部分剪力墻因墻元細分而增加的內部自由度和數據處理量，雖然提高了分析效率，卻影響了剪力墻的分析精度。此外，從理論上講，如果對樓板采用平面板元或殼元來模擬其真實的受力狀態(tài)和剛度，對結構整體計算分析比較精確，但是這樣處理會增加許多計算工作。在實際工程結構分析中，多采用“樓板平面內無限剛”假定，以達到減少自由度，簡化結構分析的目的，這對于某些工程可能導致較大的計算誤差。SATWE對于樓板采用了以下幾種假定:(1)樓板平面內無限剛；(2)樓板分塊平面內無限剛；(3)樓板分塊平面內無限剛，并帶有彈性連接板；(4)樓板為彈性連接板。對彈性樓板實際上是以PMCAD前處理數據中的一個房間的樓板作為一個超單元，內部自由度被凝聚了，計算結果具有一定的近似性，某種程度上影響了分析精度。根據高規(guī)要求，本工程應采用兩個不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體內力位移計算，由于PMSAP對剪力墻和樓板都采用了比較精確的有限元分析，單元模型更接近結構的真實受力狀態(tài)，雖然數據處理量大大增加，但其分析精度卻比SATWE高。用PMSAP軟件對SATWE程序的計算結果進行分析、校核，是比較可信的。
SATWE和PMSAP兩個程序均采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算，彈性時程分析法計算結果作為振型分解反應譜法的補充。
程分析主要結果匯總如下:
表1 結構模態(tài)信息
表2 地震荷載(反應譜法)和風荷載下計算得到的結構最大響應
多遇地震時彈性時程分析所取的地面運動加速度時程的最大值為35cm/s2。針對報告中提供的實際強震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，根據08版抗震規(guī)范要求，本工程選擇了兩條天然波和一條人工波。這三條波的時程曲線計算所得結構底部剪力均大于振型分解反應譜法計算結果的65%，且三條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值亦大于振型分解反應譜法(以下簡稱CQC)計算結果的80%。由此可見本工程選擇的地震波是滿足規(guī)范及設計要求的。
SATWE和PMSAP時程分析的樓層剪力曲線如(圖1、圖2)所示。
圖1 SATWE時程分析樓層剪力圖
圖2 PMSAP時程分析樓層剪力圖
比較上圖振型分解反應譜法(CQC)計算的樓層剪力曲線圖，在大部分樓層基本能包絡時程分析曲線，僅電算34層以上CQC法計算樓層剪力略小于時程分析的結果。由此可見振型分解反應譜法用于本工程的抗震分析是安全可靠的。設計中仍以振型分解反應譜法計算結果為主，并將34層以上部分指定為薄弱層，該部分樓層地震剪力予以放大。這一方案也得到了本工程超限高層審查與會專家的認可。
比較PMSAP和SATWE計算出的基底剪力非常接近，其余參數如周期、結構的總質量、地震荷載和風荷載下計算得到的結構最大響應位移、地震下的剪重比等都比較接近，說明用這兩個程序做計算分析是可以互相校核的。
3 抗震性能設計
本工程綜合考慮設防烈度，場地條件，房屋高度，不規(guī)則的部位和程度等因素，本工程只屬于高度超限的超高層建筑，且高度只超過A級而未超過B級，故將本工程預期抗震性能目標定位在“D”級，即為小震下滿足性能水準1的要求，中震滿足性能水準4的要求，大震下滿足性能水準5的要求。
普通的高層結構抗震設計基于小振彈性設計，對于本超高層結構作為主要承重構件的剪力墻，尤其是底部加強區(qū)需要提高其抗震承載能力。根據抗震概念設計“強柱弱梁、強剪弱彎”的要求，剪力墻也需要有更高的抗震安全儲備，所以本工程剪力墻底部加強區(qū)采用中震設計。具體措施如下:
(1)根據安評報告中震設計的地震影響系數最大值采用0.23，不考慮與抗震等級有關的內力增大系數(即剪力墻抗震等級定為四級)，不計入風荷載的組合效應。
(2)抗剪驗算按中震彈性設計，考慮重力荷載與地震作用組合的分項系數，材料強度取設計值，考慮抗震承載力調整系數。計算結果作為剪力墻底部加強區(qū)水平筋的配筋依據。
(3)抗彎驗算按中震不屈服設計，不考慮重力荷載與地震作用組合的分項系數，材料強度取標準值，不考慮抗震承載力調整系數。計算結果作為剪力墻底部加強區(qū)約束邊緣構件豎向鋼筋的配筋依據。
本工程通過對關鍵構件剪力墻底部加強區(qū)進行中震設計，即抗彎承載力按中震不屈服復核，抗剪承載力按中震彈性復核，結構能滿足性能水準1、4的要求，預估結構在大震作用下能滿足性能水準5的要求。各性能水準目標具體描述如下:
性能水準1:結構在遭受多遇地震后完好，無損傷，一般不需修理即可繼續(xù)使用，人們不會因結構損傷造成傷害，可安全出入和使用。
性能水準4:遭受設防烈度地震后結構的重要部位構件輕微損壞，出現輕微裂縫，其他部位普通構件及耗能構件發(fā)生中等損害。
性能水準5:結構在預估的罕遇地震下發(fā)生比較嚴重的損壞，耗能構件及部分普通構件損壞比較嚴重，關鍵構件中等損壞，有明顯裂縫，結構需要排險大修。
4 結論
通過工程實例分析超高層住宅建筑結構設計工作，可以得出以下幾點結論：①PMSAP和SATWE計算結果的比較表明了SATWE計算結果進行結構設計是基本可靠的；②采用合理的方法對部分樓層剪力進行了調整，能夠有效確保工程抗震分析安全、可靠；③對剪力墻底部加強區(qū)采用中震設計，能夠滿足住宅建筑的抗震需要。
參考文獻
關鍵詞：建筑；結構；設計
前言：
建筑工程是圍繞在人們周圍，與人們工作生活息息相關的各類建筑。隨著經濟水平的提高，城市規(guī)劃越發(fā)完善，各種建筑拔地而起，城市面貌日新月異，然這一切還有賴于建筑結構設計。建筑結構設計是建筑工程的基礎，是施工前的必要準備，對設計人員的專業(yè)能力有一定要求，建筑工程的質量直接關乎人們的生命財產安全，因此建筑結構設計也備受人們重視。
1建筑工程設計簡介
建筑工程是圍繞在人們周圍，與人們工作生活息息相關的各類建筑。但大多建筑設計都包括給排水設計供暖供電設計結構功能設計等。每一部分設計都影響到建筑后期的施工以及投入使用狀況。建筑結構設計時首先應考慮安全性問題，承重墻、承重柱、橫梁等支撐系統不僅要起到承擔建筑物自身重量和荷載重量的作用，還要對外界環(huán)境有一定抵抗能力，尤其是在板塊運動活躍地帶，建筑要有一定的抗震能力。建筑結構設計前要先對施工環(huán)境有一定了解，施工地點的氣候狀況土壤軟硬度以及施工場地附近建材情況等。建筑工程設計是建筑工程施工的必要前提，設計在滿足大眾需求的同時最好具有安全性、經濟性、耐久性。
2淺談建筑結構設計的特點
2.1淺談建筑結構的水平荷載
水平荷載是建筑結構尤其是高層結構設計中必須考慮的一個問題。對于建筑結構來說，在設計的過程中應該對其結構承載力進行重視。建筑結構的承載力對于建筑本身來說，具有不容小覷的作用。其水平的荷載力能夠在實際的日常生活中應對突發(fā)的地震以及大風因素對建筑的破壞與侵蝕等。與一般建筑以及超高層建筑的自重以及樓面的負載所導致的建筑結構的彎矩和軸力不同的是，建筑結構的水平荷載力對于建筑的彎矩以及軸力影響較大，雖然一般在我們的思想中，對一定高度的高層建筑來說，其水平以及豎直的荷載力的作用可能分不清楚。
在建筑結構設計中，往往必須考慮水平荷載與豎向荷載的組合作用。需要注意的是，建筑的豎直荷載力、尤其是高層建筑的荷載力都是一個相對穩(wěn)定的數值，只有建筑結構的水平荷載力會由于上到各種各樣的因素，諸如地震、海嘯等因素的影響，會導致建筑結構不斷水平荷載力因外界的因素變化而變化，因此對于建筑結構的安全十分的重要，也就使得建筑結構的水平荷載力設計在建筑結構的設計中具有非同小可的作用，需要我們進行重視，否則一旦建筑結構的水平荷載力出現問題，則會造成嚴重的經濟財產的損失，甚至出現人員的傷亡。
2.2結構的變形問題
結構的變形是建筑結構在使用過程中常見問題之一。而建筑結構的變形問題則是建筑結構設計中需要重視的另一個問題。對于建筑尤其是超高層的建筑結構中，豎向荷載力的因素雖然建筑結構中沒有水平荷載力的變化大，但是柱體在受到的豎向荷載力一旦過大，則也會引發(fā)一些建筑結構的問題。一旦柱體所承受的豎向荷載力超過一定的界限，則會使得建筑結構的軸向發(fā)生變化，導致建筑結構軸向的變形問題。
3.建筑結構設計應注意的因素
3.1對于建筑結構的選型要合理
在建筑結構設計中，對于建筑結構的選型也是相當重要的，只有選型正確，才能讓建筑物能夠承受自己的重力，不致于出現超負荷的狀況。只有建筑的承受力達到標準，那么建筑因為水平力的作用而發(fā)生的側移就在可控的范圍內，才能保證建筑的安全。因此，要對建筑物的使用的空間和功能要求進行考慮，才能選擇正確的建筑結構型式。不同的建筑結構的選型，會導致建筑在空間和高度上的不同。只有能夠正確的進行建筑選型，那么才能保證建筑結構的受力均勻，對抗震和抗風等情況也有明顯的效果。
3.2計算控制好軸向的承受力
對于一些層數比較低的建筑，其建筑的結構設計中可以簡化對軸向的承受力的計算。在進行這樣的建筑設計時，一般只要對建筑的彎矩受力進行考慮就可以，因為其軸力在該建筑中的作用不是很大。但是，對于高層建筑的情況就不同了，尤其注意在建筑結構設計中對軸向的承受力的計算和控制。高層建筑物一般其高度都是比較高的，所以所需的軸向的承受力也相應的增加，同時因為高度的增加而導致的軸向會更容易出現變形的情況，因此對軸向的承受力的設計更是要嚴格的把控。因為建筑的高度，從而導致了軸向力變大和負彎矩值減小，那么對下料的長度也會有影響。所以必須對建筑的軸向承受力進行精確的計算，然后做合適的調整，才能保證建筑的結構設計的完整和安全性。
3.3加大對結構延性的關注度
在建筑的結構設計中，其中一個重要的組成因素就是結構的延性。隨著經濟的發(fā)展，導致了環(huán)境的破壞，一些自然災害也頻頻發(fā)生。其中比較常發(fā)生在我國的一種自然災害就是地震，一旦發(fā)生地震，人們的生命財產都會受到威脅。因此，如果在建筑結構設計上考慮到加強抗震的功能，那么對人身安全也是一種保護。對于比較高的建筑，其在發(fā)生地震時，建筑的結構非常容易發(fā)生變形，那么如果在之前的建筑結構設計中有很好的考慮到建筑的延性，那么就能減少建筑的倒塌。在地震的級數比較大時，如果建筑物的延性設計比較高，那么可以給人們爭取更多的時間逃離建筑內部。在現在建筑中，主要是由混凝土建構而成，一般是非彈性的狀態(tài)，而延性又有很好的伸縮性，這樣即使發(fā)生地震，延性也能吸收震動的能量，從而保證了建筑的安全。因此，必須加強對建筑結構的延性，這樣才能使建筑更有伸縮性。
3.4重視水平和側移方面的設計
對于建筑的水平的承載力的設計和側移的設計，是建筑結構設計中不可忽視的一部分。在現在建筑結構設計中，一般建筑要重視垂直方向的軸向承受力，而在高層建筑中會更加重視水平承載力。因此，在進行建筑的結構設計中，特別是對高層建筑的建造，一定注重對其水平的承載力進行精密的計算。同時因為高度的關系也影響到側移的大小，因此對結構側移的設計直接關系到建筑的穩(wěn)固性。隨著建筑高度的不斷的增加，在進行建筑結構設計時要保證結構的強度和抗側移的能力，即使發(fā)生側移，也能在可控范圍內。因此，必須注重對建筑結構的水平和側移的承受力，才能保證建筑的安全性。
3.5現澆鋼筋混凝土樓板的裂縫問題
鋼筋混凝土結構在工作過程中一般是允許帶裂縫工作的，但裂縫問題也是現澆鋼筋混凝土樓板所要考慮的問題。樓板的設計需要根據其跨度的不同分別采用單向板或雙向板進行計算。部分設計者在進行樓板的鋼筋配置設計時，他們的思考角度都只是從單向板的角度進行思考以及計算，因此其忽略了其他的一些因素，從而導致這些設計者所計算出來的結果與實際的情況不符，從而在實際的應用上會出現一些問題，使得建筑結構混凝土樓板產生裂縫等問題，嚴重威脅建筑結構的使用壽命，同時這些問題也會成為威脅百姓們生命財產安全的隱患。
4結束語：
建筑結構的設計是一項系統且各個環(huán)節(jié)緊密聯系的工作。建筑結構的設計過程中要考慮諸如荷載力變形地基等因素，這些因素都會在建筑的過程當中直接或間接的影響到建筑的質量安全因此為了促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展，提高我國建筑工程的質量，就需要對這些因素進行重視。
參考文獻
關鍵詞：高層建筑結構設計特點問題對策
中圖分類號：TU97 文獻標識碼： A 文章編號：
一、高層建筑結構設計的特點
高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有；
1、水平力是設計主要因素
在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。
2、側移成為控制指標
與較低樓房不同，結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。
3、抗震設計要求更高
有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
4、軸向變形不容忽視
高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安壘的結果。
5、結構延性是重要設計指標
相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
二、高層建筑結構設計過程中常見的問題及其對策分析
1、高度問題
按我國現行5高層建筑混凝土結構技術規(guī)程6 ( JGJ3-2002) 規(guī)定, 綜合考慮經濟與適用的原則, 給出了各種常見結構體系的最大適用高度, 詳見表1。
表1 鋼筋混凝土結構高樓的最大適用高度( m )
這個高度是在我國目前建筑科研水平、經濟發(fā)展水平和施工技術水平下, 較為穩(wěn)妥的, 也是與目前整個土木工程規(guī)范體系相協調的。可實際上, 已有許多混凝土結構高層建筑的高度超過了這個限制, 如: 采用組合結構體系的金茂大廈, 高達4201 15 m ( 建筑高度); 采用混凝土結構體系的中信廣場, 也高達322 m ( 建筑高度)。對于超高限建筑物, 應當采取科學謹慎的態(tài)度。因為在地震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加, 許多影響因素將發(fā)生質變, 即有些參數本身超出了現有規(guī)范的適宜范圍, 如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。
2、材料的選用和結構體系問題
在地震多發(fā)區(qū), 采用何種建筑材料或結構體系較為合理是工程技術人員非常重視的問題。我國150 m 以上的建筑, 采用了三種主要結構體系: 框一筒、筒中筒和框架一支撐。這些也是其他國家高層建筑經常采用的主要結構體系。但國外在地震區(qū), 多是以鋼結構為主, 而在我國, 鋼筋混凝土結構及混合結構占了90%。如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構, 在國內外都還沒有經受較大地震作用的考驗?；旌辖Y構的鋼筋混凝土內筒往往要承受80%以上的地震作用剪力, 有的高達90% 以上。由于結構以鋼筋混凝土核心筒為主, 變形控制要以鋼筋混凝土結構的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側移較大, 靠剛度很小的鋼框架協同工作減小側移, 不僅增大了鋼結構的負擔, 而且效果不大, 有時不得不加大混凝土筒的剛度或設置伸臂結構,形成加強層才能滿足規(guī)范側移限值。此外, 在結構體系或柱距變化時, 需要設置結構轉換層。加強層和轉換層都在本層形成大剛度而導致結構剛度突變, 常常會使與加強層或轉換層相鄰的柱構件剪力突然加大, 且加強層伸臂構件或轉換層構件與外框架柱連接處很難實現強柱弱梁。此在需要設置加強層及轉換層時, 要慎重選擇其結構模式, 盡量降低其本身剛度, 以減少不利影響。
在高層建筑中, 根據現在我國建筑鋼材的類型、品種和鋼結構的加工制造能力, 建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱) 結構或鋼結構, 以減小柱斷面尺寸,并改善結構的抗震性能。在超過一定高度后, 為減小風振,鋼骨(鋼管) 混凝土通常作為首選。采用格構式的型鋼時,震害嚴重, 采用實腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的, 則震害要減少許多。
3、軸壓比與短柱問題
在鋼筋混凝土高層建筑結構中, 往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大, 而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。即使采用高強混凝土, 柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài), 防止受拉鋼筋未達屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小, 則結構的延性就差, 當遭遇地震時, 耗散和吸收地震能量少, 結構容易被破壞。但是在結構中若能保證強柱弱梁設計, 且梁具有良好延性, 則柱子進入屈服的可能性就大大減少,此時可放松軸壓比限值。另外, 許多高層建筑底幾層柱的長細比雖然小于4, 但并不一定是短柱。因為確定是不是短柱的參數是柱的剪跨比, 只有剪跨比小于2 的柱才是短柱。
有專家學者提出現行抗震規(guī)范應采用較高軸壓比。但是即使能調整軸壓比限值, 柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。
4、在某些烈度區(qū)采用較低的抗震措施與構造措施
現在許多專家學者提出, 現行的建筑結構設計安全度己不能適應國情的需要, 認為我國“取用了可能是世界上最低的結構設計安全度”并主張“建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高”。此外, 對于“小震不壞, 中震可修, 大震不倒”這個抗震設計原則, 在新形勢下也有重新審核的必要。我國現行抗震設防標準比較低, 當取50年為分析年限時, 小震烈度對應的被超越概率為631 2%, 重現期為50年, 中震烈度對應的被超越的概率為10%, 重現期為475年, 大震對應的超越的概率為2%左右,同時規(guī)定抗震設防烈度與設計基本地震加速度的對應關系。
設防標準低的根本原因在于國家財力物力有限。我國建筑結構抗震設計除了設防烈度較低外, 具體抗震計算方法和構造規(guī)定的安全度也不如國外; 在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上, 與外國相比, 也有異同, 其中的8度區(qū), 我國就明顯不如外國嚴格。隨著社會財富的增長, 結構失效帶來的損失愈來愈大,加之結構造價在整個投資中的比例下降, 因而結構在設防烈度下應該采用彈性設計, 特別是高烈度區(qū)要有嚴格的抗震措施與抗震構造措施來保證結構的安全。
關鍵詞 ：高層建筑 結構設計 問題 要點
一、高層建筑結構設計特點
1、水平作用是決定因素
首先，因為結構自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力及彎矩的數值，僅僅和建筑高度的一次方成正比，但是水平作用對結構產生的傾覆力矩和在豎向構件中引起的軸力，與建筑高度的兩次方成正比;另外，對一些一定高度的建筑來說，豎向荷載基本上是固定值，但作為水平作用的地震作用和風荷載卻是不確定的。
2、側移是控制指標
和多層建筑不同，高層建筑結構設計中的結構側移是關鍵因素。隨著建筑高度的不斷增長，水平作用下結構的側移變形也隨之迅速增加，結構頂點側移與建筑高度的四次方成正比。所以結構在水平荷載作用下的側移必須要控制在一定限度之內。
3、結構延性成為重要設計指標
延性是指構件和結構屈服后，在承載能力不降低或基本不降低的情況下，具有足夠塑性變形能力的一種性能，一般用延性比來表示。受彎構件會隨著荷載的增加，首先受拉區(qū)混凝土出現裂縫，出現非彈性變形。然后受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)高度降低，受壓區(qū)混凝土被壓碎，最后導致構件被破壞。
4、軸向變形也不容輕視
在高層建筑中，豎向荷載數值會較大，會在柱中引起很大的軸向變形，從而導致對連續(xù)梁彎矩產生一系列的影響，使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值變小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值變大，對預制構件的下料長度也會產生影響，這就要求依據軸向變形計算值，對下料的長短做出相應調整;另外對構件剪力和側移也會產生影響。不考慮構件豎向變形與考慮構件豎向變形相比較，計算結果會偏于不安全。
二、高層建筑結構設計問題
1、設計人員基礎知識薄弱
在部分小型設計公司，有一些設計人員根本不了解施工工藝流程，離開設計圖庫和計算機作業(yè)根本不能設計和畫圖，缺乏施工現場設計代表的經驗，不能以專業(yè)知識及經驗指導施工技術難題。類似于這樣一些純粹紙上談兵的建筑圖紙，充斥著低成本小型建筑項目市場，比如說拆遷項目返建等，最終導致建筑使用壽命縮短等大量技術隱患問題。
2、結構抗震概念設計不足，標準及規(guī)范推廣應用落后。
在高層建筑結構設計中，普遍存在結構抗震概念設計不充分的情況。由于我國的地震帶分布不一，部分省市對于結構抗震的要求較為忽視，導致結構抗震概念設計處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)。比起日本和美國等在結構抗震概念設計領域成果突出的國家，我國的抗震概念設計標準及規(guī)范的應用推廣相對較為落后。
3、建筑物超高問題
隨著建筑物高度的不斷加大，在抗震性能和建筑質量方面都面臨著更嚴峻的問題。出于高層建筑抗震性能的較高需要，規(guī)范對建筑物的高度作出了嚴格的規(guī)定，超高建筑在設計方面要確保滿足抗震的要求。在目前的高層建筑市場中，仍然存在著建筑超高但沒采取更嚴格的措施的問題。
4、短肢剪力墻的設置
短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻。近年興起的短肢剪力墻結構，雖然有利于住宅建筑布置，也可減輕結構自重，但在高層住宅中，剪力墻肢不宜太短，因為短肢剪力墻的抗震性能較差，地震區(qū)應用經驗不多，為安全起見，高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構。
三、高層建筑結構設計要點
1、地基與基礎設計
地基與基礎設計已經得到結構工程師的重視，這不僅由于該階段設計過程合理與否將直接影響到后期設計工作的進行，也是整個項目成本的決定性因素。因此，這個階段，存在的問題可能會很嚴重，也甚至會造成不可估量的損失。高層建筑應根據整體布局來選可滿足承載力和變形的要求、并可以調整不均勻沉降的基礎形式。高層建筑宜設置地下室以減小地基的附加應力和沉降量， 有利于滿足天然地基的承載力和上部結構的整體穩(wěn)定性。此外，基礎設計應注意本地的規(guī)范的重要性。
2、建筑結構受力性能
對于最初的建筑設計，建筑師考慮更多的是建筑的空間組合，而不是詳細地確定其具體的結構。建筑物底面建筑空間的形式在水平方向和垂直方向的穩(wěn)定性是非常重要的，因為一些建筑物是由又大又重的組合物來組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至基礎，結構的荷載總是向下作用于基礎面的，而在建筑設計中的一個基本要求是要理清所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，因此在建筑設計階段，就有必要對主要承重柱和承重墻的數量和分布做出整體構想。
3、建筑結構設計中的扭轉問題
建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一，這是是結構設計的要求。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中沒有做到三心合一，在水平荷載作用下結構發(fā)生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉破壞，要在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉效果的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于街景與建筑空間的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規(guī)則T形、L形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將突出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內，同時，在結構設計布局時，最大可能使建筑狀態(tài)的結構是對稱的。
4、建筑高度、高寬超限問題
現行的規(guī)范、規(guī)程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規(guī)范限值，甚至個別建筑高度和高寬比均超出規(guī)范限值。在結構設計過程中，對于建筑的高度、長寬比和尺寸的復雜程度超過現行規(guī)范、規(guī)程的高層建筑，應按超限高層建筑進行設計。同時，另一點不容忽視的問題是，建筑適用高度除與結構體系類型及抗震設防烈度有關外，還與場地類別與結構是否規(guī)則等因素有關，當位于Ⅳ類場地或結構平面與豎向布置不規(guī)則時，其最大適用高度應適當降低。
5、抗震設計要求更高
高層建筑結構設計的抗震設防要求，需要正確計算正常使用時的豎向荷載和風荷載，應當具有良好的抗震性能。
6、概念設計和理論計算具有同等重要性
抗震設計有兩部分：計算設計、概念設計。雖然分析手段在不斷提高，分析的原則在不斷完善，但由于抗震設計計算是在一定的假想條件下進行，而地震作用具有很大的復雜性和不確定性，同時地基土影響和結構體系本身都極復雜，因此理論分析計算很有可能會和實際情況相差甚遠。特別是結構進入彈塑性階段后，構件局部可能會開裂甚至破壞，此時就很難用常規(guī)的計算原理去分析結構。而高層建筑的概念設計，諸多實踐證明，對建筑結構設計有著重要的意義。
結束語
高層建筑在現代經濟體系中已經如此發(fā)達，結構設計的相關人員追求更加合理的力學模型和更新穎的建筑物結構形式，在這一個方向上經過高素質高知識結構的專業(yè)化人才不斷探索，我們可以期待，高層建筑在城市中的應用將變得空前廣闊。
參考文獻：
[1] 孫凱.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].價值工程，2011（06）.
關鍵詞:上部結構;地下室;分析模型;設計計算
Abstract: with the basement for high-level, high-rise and multi-storey building structure complex, how to consider in the design calculation of the basement structure and the influence of backfill soil, how to reasonably simplified computing model formed in accordance with the engineering practice, and high efficiency, high precision design and calculation is the designers pay special attention to an important question. According to "code for seismic design of buildings (GB 50011-2001) and" design specification for concrete structures of tall building (JGJ 3-2002) concerned regulation, emphasis in SATWE software to have a basement in the structural analysis model of the principle, the analysis parameters selection, seismic design and the design of civil air defense basement, the basement exterior wall out-of-plane reinforcement design calculation, etc., and introduces the SATWE software related to the upper structure and basement work analysis and the preparation of the basement design function principle and key points of application of reference for the designers.
Key words: the upper structure; The basement; Analysis model; Design calculation.
中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
1 概述
帶有地下室的建筑結構的一個重要特點是上部結構與地下室具有共同的位移場，相互協調變形，而且地下室外的回填土對結構具有一定的約束作用。這種約束作用主要表現在對地下室水平位移的約束，而對豎向位移和豎向轉動的約束作用十分有限，一般可以忽略不計。嚴格地講，在建筑結構分析與設計中，上部結構、地下室、基礎和地基應作為一個整體統一考慮，并應合理考慮地下室外回填土對結構的約束作用。
對于這一問題的研究最早是從MEYERHOF"]開始的，隨著高層、超高層建筑的出現，計算機軟硬件技術的快速發(fā)展，國內外對這一問題進行了許多研究，并取得了大量成果，文獻對這些成果做了詳細評述。但到目前為止，理論研究成果與工程設計實踐還有較大距離，設計人員難以將研究成果直接應用到工程設計之中，不得不做各種簡化。譬如在上部結構設計計算時將嵌固端取在土0.0處或某層地下室頂板位置，以嵌固端為界將上部結構與下部結構分離開，建立兩套數據文件，按照上部結構和下部結構的不同要求，分別進行計算。在地下室剛度足夠大時(如箱基)，這樣的模型簡化誤差不大，這種簡化措施是可行的。但由于地下大空間利用要求限制，現在設計的地下室已經很少采用箱基，而且許多地下室都用作停車庫或商場，空間分割靈活，其水平剛度和豎向剛度都有限，對于這樣的工程，上述簡化模型導致的誤差已不可忽視。
SA TW E 軟件是筆者負責開發(fā)的空間組合結構有限元分析與設計軟件，這是專門為多、高層建筑結構設計而研制的。SATWE軟件于1995年推出，1999年獲國家科技進步二等獎。目前SATWE已在全國普及應用，成為我國建筑結構設計的主要輔助軟件。這套軟件的英文版(英文界面、英國規(guī)范BS8110、新加坡規(guī)范、香港規(guī)范)已成功打人國際CAD軟件市場，在新加坡、馬來西亞、韓國、越南和香港等東南亞國家和地區(qū)已有一批用戶。為了適應帶有地下室結構高精度、高效率設計要求，我們在SATWE軟件中針對這類工程做了一些具體工作，本文結合新規(guī)范的有關規(guī)定，介紹SATWE軟件有關上部結構與地下室共同工作分析、地下室抗震設計以及地下室人防設計功能的編制原理和應用要點。
2 建議的分析模型
《建筑抗震設計規(guī)范》(GB5 0011-2001)13 1(以下簡稱“抗震規(guī)范”)第6.1.14條、《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ 3-2002) 141(以下簡稱“高規(guī)”)第5.3.7條都規(guī)定，當地下室頂板作為上部結構嵌固部位時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。當剛度比不滿足嵌固部位的樓層側向剛度比規(guī)定時，“高規(guī)”宣貫培訓材料建議:有條件時可增加地下室樓層的側向剛度，或者將主體結構的嵌固部位下移至符合要求的部位。對“嵌固部位”的理解是問題的關鍵。
1.1結構方案最優(yōu)化原則
建筑結構設計是建筑施工的第一步，一個質量優(yōu)良的建筑物離不開良好的結構設計方案。建筑結構設計環(huán)節(jié)是建筑施工中非常重要的一個環(huán)節(jié)，建筑施工離不開建筑結構設計方案的指導。在對建筑結構方案進行制定時，需要搜集建筑周邊環(huán)境信息，針對建筑所在的位置，進行合理設計，另外在設計時，還要考慮到建筑的經濟性，建筑技術以及施工方面的影響，從而設計出最佳的建筑施工方案。
1.2建筑材料與資源的節(jié)約性原則
建筑設計中一項重要的工作就是提高建筑材料的利用率，減少建材的使用。因此在建筑工程實際施工前，相關的設計人員必須仔細的研究工程圖紙，提前做好建材的使用方案以及節(jié)約方案。在不影響工程整體施工季度以及質量的前提下，綜合考量與建筑材料相關的各種因素，比如物流費用、加工費用、存儲費用等等，盡可能的降低成本。另外，選用建材時，不能一味的注重價格，也要考慮建材的質量，比如鋼筋的使用，盡量采用高強度的鋼筋，其具有強度高，性能突出等優(yōu)點，使用效果遠遠高于普通鋼筋，相較而言，其性價比更高。
2高層建筑結構設計的特點
2.1控制指標
高層建筑由于樓層的高度問題，在施工方面和基層建筑的施工是有很大的不同的，因此在進行高層建筑結構方案制定時，設計的側重點也不同。在高層建筑結構設計中，結構側移是一項非常重要的設計因素，因此在制定建筑結構設計方案時，一定要注意將結構側移控制在一定的范圍內。
2.2軸向變形
在高層建筑結構設計中另外一個非常重要的元素就是軸向變形，在高層建筑施工中，豎向載荷數值一旦變大，豎向構架中就會出現非常大的軸向變形，從而對連續(xù)梁彎矩產生破壞，進而對建筑的整體結構產生影響。
2.3水平荷載
在建筑結構的設計中，水平荷載是一個非常重要的元素。建筑結構設計中的豎向荷載所造成的軸力與建筑物的整體高度的一次方成正比，水平荷載所造成的傾覆力和豎向的構件生成的軸力這兩種利益與建筑物的整體高度的二次方也成正比。假如建筑物的高度增長的話，這個值也會變大，從而會對整個建筑結構產生很大的影響。
3高層建筑結構設計中存在的問題
3.1高層建筑結構設計隨意無章
建筑工程的建設最重要的參照物就是建筑結構的設計圖紙，也是建設過程中的具體指標，在建筑結構的設計以及實際工程施工中具有十分重要的作用。如果建筑結構設計圖紙出現微小的問題，在實際施工中，都會被擴大數倍甚至數十倍的形式呈現在建筑結構中。因此，在建筑結構設計中，必須重視對設計圖紙的使用以及標識。但是目前的建筑結構設計過程中，對于圖紙的運用還存在一些問題，有些關鍵性的信息并沒有在圖紙中表明，比如建筑的防震設計，建筑的抗裂等級，或者建筑施工材料的質量標準等。如果后期的設計人員對于建筑結構設計的整體考慮不那么全面，稍有遺漏，就會嚴重影響建筑工程的施工質量。
3.2高層建筑結構設計不合規(guī)定
高層建筑結構設計的不合規(guī)性主要體現在建筑施工材料的選用上。隨著我國經濟水平的不斷提高，建筑行業(yè)得到了極大的發(fā)展，而建筑行業(yè)繁榮的背后，也使得市場競爭更加激烈。這使得一部分企業(yè)，為了追求利潤，擴大市場占有率，開始降低自身的建筑成本，而降低建筑成本的主要手段就是調整建筑施工材料等級，許多企業(yè)在進行建筑結構設計時，投機取巧，擅自調整建筑材料。例如使用低含鋼量的建材來降低建筑成本，使用一些低質的施工材料。這不僅會對企業(yè)造成極大的負面影響，還嚴重威脅到了人們的生命財產安全，這也是我國不斷出現“樓歪歪”“樓脆脆”等現象的原因。
4高層建筑結構設計的有效解決對策
4.1完善高層建筑結構的設計圖紙，培養(yǎng)嚴謹的工作態(tài)度
在建筑結構設計中，要重視設計圖紙的使用。相關設計人員在對高層建筑結構設計過程中，對于一些細小但是重要的數據，信息都要考慮到，并將其清晰的標注在設計圖紙上，不要因為為了方便而將一些重要的信息省略掉。因為高層建筑在實際施工中，都是嚴格按照高層建筑結構設計的圖紙來進行實行的，一旦圖紙中出現不清楚或者不明確的數據信息，這對高層建筑的整個施工都會產生重大的影響。此外，設計人員在進行圖紙設計時，要秉承嚴謹的工作態(tài)度，認真對待設計工作，切忌馬虎大意，對于已經完成的設計圖紙，也要反復檢查，確保設計出來的圖紙信息的準確性。同時設計人員還要對圖紙中發(fā)現的問題或者丟失的數據，及時的修改或者彌補，以確保建筑工程的施工質量。
4.2加強高層建筑結構的剛度設計，適應建筑的實際需求
高層建筑結構的剛度取決于建筑材料的含鋼量。因此，在高層建筑設計過程中，如果采用低含鋼量的設計，會使得工程具有極大的安全隱患。所以建筑施工企業(yè)必須注意高層建筑的剛度設計，以保障高層建筑的工程質量。當然，建筑結構的剛度會隨著不同的地質情況而不同，比如在平原地區(qū)，地質比較穩(wěn)定，那么高層建筑結構對于剛度的要求就比較低，可以采用含鋼量稍微低一些的建材；而如果在山地丘陵地區(qū)，地質情況復雜，那么就要對建筑結構的剛度要求嚴格一些，采用含鋼量高的建材。綜上所述，建筑企業(yè)不能一成不變，在高層建筑結構設計過程中，要因地制宜，不能僅考慮企業(yè)的利潤，更多的是需要和實際情況相結合，設計出最符合要求的建筑結構剛度需求。
5結束語
高層建筑施工的基礎就是高層建筑結構設計工作，也正因如此，高層建筑結構的設計質量問題會對高層建筑的后期施工質量產生直接的影響。同時隨著我國社會的不斷發(fā)展，人們對于建筑的需求也在朝多元化方向發(fā)展，也正是由于人們需求的變化，導致高層建筑設計的問題也日漸增多。因此，在目前激烈的競爭環(huán)境下，建筑企業(yè)要想長遠的發(fā)展下去，就必須解決高層建筑結構中的問題，提高建筑工程的施工質量與水平。只有這樣，才能更好的為社會做貢獻，企業(yè)也才能更好地發(fā)展下去。
作者:張振新 單位:烏海市建設工程施工圖審查中心
參考文獻：
[1]岳文萍,茂,劉飛飛.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].住宅與房地產,2016,(3):90-91.
