摘 要：隨著我國高層建筑的迅速發展，建筑高度也在不斷的增加，其建筑類型與功能的越來越復雜化，結構體系也變得更加多樣化，對高層建筑結構設計的要求也越來越高，成為結構工程師設計工作的主要重點和難點。本文對高層建筑結構設計中的高寬比的規定、材料的選用和結構體系問題、軸壓比與短柱問題等問題進行分析，并針對不同問題總結了不同的解決方法。

　　關鍵詞：高層建筑,結構,設計,質量

　　1、高寬比的規定

　　作為結構整體剛度、抗傾覆能力、整體穩定、承載能力的宏觀控制指標的高層建筑結構高寬比，對其所作規定是長期工程經驗的總結，從當前大部分A級高度的高層建筑來看來，規定其高寬比值是較為實用且較經濟合理的。對于結構高寬比的要求從側向位移、結構穩定、抗傾覆能力、承載能力等性能的規定也可體現出來。當這些規定得到滿足時，就不一定要滿足高寬比的規定，該規定不再是超限高層建筑抗震專項審查的一個指標，它著重“不宜超過”。然而實際建筑工程中，超過高寬比限制的例子卻很多。因此，當高寬比超過限制時，準確對結構進行更符合實際受力狀態的計算分析，例如，對安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等進行認真的分析，設計出更切實可靠的構造措施。

　　2、材料的選用和結構體系問題

　　建筑材料或結構體系的選用是在地震多發區工程技術人員較為重視的問題。目前我國150m以上的建筑結構通常采用三種主要結構體系：框一筒、筒中筒和框架一支撐。在國外著三種結構體系也被經常采用。然而，國外在地震區的建筑結構多以鋼結構為主，而在我國，鋼筋混凝土結構及混合結構卻占了總結構的90%。鋼筋混凝土結構及混合結構如此之高，無法承受得住較大地震作用的考驗。80%以上的地震作用剪力主要是由混合結構的鋼筋混凝土內筒所承受，有的甚至達90%以上。由于鋼筋混凝土核心筒是其主要結構，這就不利于對變形的控制。但因彎曲變形的側移在鋼筋混凝土核心筒較大，鋼框架的靠剛度又很小，在協同其工作時側移在減小，這樣不僅使得鋼結構的負擔增大，且效果也不明顯，這就不得不對混凝土筒的剛度或設置伸臂結構作加大處理，在形成加強層后，才滿足了規范側移限值。除此之外，要在結構體系或柱距變化時進行結構轉換層的設置。

　　3、軸壓比與短柱問題

　　對柱的軸壓比進行控制來增大柱的截面，而構造配筋由柱縱向鋼筋組成，這是當前鋼筋混凝土高層建筑結構中常用的方法，其也就是采用高強混凝土，并保證柱斷面尺寸不明顯減小。為了能使柱子處于大偏壓狀態，防止受拉鋼筋還未被屈服其混凝土就已被壓碎。限制柱的軸壓比是一個最好的方法。減小了柱的塑性變形能力，其結構的延性就變得很差，尤其在遭遇地震時，就不能很好的耗散和吸收地震能量，從而嚴重破壞了其結構。然而，如果在結構中若能確保強柱弱梁設計，且擁有延性較好的梁，這樣大大減少柱子進入屈服的可能性，此時，可軸壓比限值就可稍作放松。此外，長細小于4的層柱不一定都是短柱。因為柱的剪跨比才是確定是否為短柱的參數，短柱是剪跨比小于2的柱。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、提高建筑結構設計質量的措施分析

　　4.1運用結構設計概念 ，進行結構優化

　　在計算中,要充分考慮在滿足技術條件下的經濟性 。不能隨意加大配筋量或加大構件的截 面 ,造成 “肥梁 、胖柱 、深基礎 ” 、有些設計人員“算不清 ,加鋼筋 ”和“層層附加保險性”以至配成超筋梁柱。要始終牢記“強柱弱梁 、強剪弱彎、強壓弱拉原 則”,注意構件的延性性能 ,加強薄弱部位 ,注意鋼筋的錨固長度 ,尤其是鋼筋的直線段 錨固長度 ,考慮溫度應力的影響。除此之外,還應注意按均勻對稱規整原則考慮平面和立面的布置，綜合考慮抗震的多道防線 ,盡量避免薄弱層的出現 ,以及正常使用極限狀態的驗算等等這一點要作為我們的設計理念之一來重視 。在結構設計中還需注意考慮優化設計 。一個結構設計從結構選型、布置 、分析計算、截面設計到細部處理的整個設計過程中 ,綜合考慮各方面因素,確定合理的分析 、處理方法 ,力求得到最為經濟合理的結構設計方案。

　　建筑師確定建筑方案后,結構也應綜合考慮各方面因素 ,盡量采用最簡單 、經濟、合理的方案。各個受力構件的布置要全面考慮它可能承受的各種荷載。豎向承重構件不僅是將豎 向荷載傳遞到基礎上 ,同時還要承受風和地震等水平荷載 ,有時還有溫度應 。因此 ,布置時還要注意將它放在有利于承受水平荷載和溫度應力的位置。除此之外,還要考慮樓板剛度是否滿足整體工作的要求,對剪力墻間距進行限制。水平承重構件的布置同樣也要考慮多方面的因素 ,力求傳力路徑簡潔，以最快的方式將樓面上的荷載傳遞到主梁上 ,再由柱 、剪力墻等傳遞到基礎、地基。地基基礎中地基土的不確定性很強,至今還沒有哪個模型能夠對其作精確的描述。因此 ,在地基基礎的設計中,更需要根據基本理論知識以及豐富的實踐經驗 ,分析 、預見可出現的各種問題 ,從而找到最合理的處理方案。

　　4.2做好與相關專業人員的溝通

　　結構設計工作不能孤立獨行,需要與其他專業多溝通,多配合。因此要提高結構設計水平,不但要具備本專業的扎實的基本功,還要對相關專業有基本的了解并取得相關專業的支持和配合。涉及其他專業的技術問題,結構工程師要積極組織和參加各專業的協調會議,統一標準,達成共識,最終確定設計原則,做到透徹把握建筑意圖、充分了解設備專業的功能和需要,避免在出圖后因各專業不協調而導致的變更和返工。

　　4.3正確運用計算機輔助設計

　　當前,計算機輔助設計系統在建筑設計領域被廣泛應用,工程師在計算機上進行結構分析工作,用計算機輔助完成大部分的圖紙設計,因此了解計算機程序的功能、正確使用設計軟件直接影響到結構設計的水平。中國建筑科學研究院PKPMCAD 工程部開發的PKPM系列微機建筑工程CAD 系統、廣東省建筑設計研究院和深圳市廣廈科技有限公司聯合開發的廣廈建筑結構CAD等等都是比較優秀的建筑設計軟件,涉及的內容比較全面,與AUTOCAD兼容,可操作性強。需要指出的是設計軟件都是根據國家現行規范的要求結合不同的結構體系的受力特點加以模擬簡化得來,因而設計軟件都有一個有效使用期限和合理適用范圍。隨著建筑業的發展,建筑物規模越來越大,形式也日趨復雜,使得建筑結構設計的內容增多,難度增大,這就要求設計人員了解所使用軟件的特點和適用范圍,熟悉和掌握各項參數的選取條件,真正做到計算機為人服務,為工程設計服務。

　　4.4綜合考慮優化結構設計

　　在結構設計中要考慮優化設計,綜合考慮各方面因素,盡量采用最為經濟和合理的方案。全面考慮各個受力構件的可能承受的各種荷載,豎向承重構件把豎向荷載傳遞到基礎上,還承受風和地震等水平荷載,以及溫度應力,這些都要考慮到,布置時要把承重構件放在有利于承受水平荷載和溫度應力的位置。要限制剪力墻的間距,確定樓板剛度滿足整體工作的要求。水平承重構件的布置,也要綜合考慮多方面因素,力爭做到傳力路徑簡短,以最快的方式將樓面上的荷載傳遞到主梁上,再由柱和剪力墻傳遞到基礎和地基。在設計地基基礎時,要根據基本理論知識,結合豐富的實際經驗,預見可能出現的各種問題,并分析出合理的解決方案。計算過程要牢記“強柱弱粱、強剪弱彎、強壓弱拉”的原則,不可隨意加大配筋量,要考慮構件的延性性能,對薄弱部位注意加強。對于鋼筋的錨固長度尤其是直線段錨固長度,要注意溫度應力的影響。平面和立面的布置,要按照均勻、對稱和規整原則進行,考慮多道防線,力爭避免出現薄弱層。結構的選型和布置及計算的整個設計過程,要綜合考慮各方面因素,并進行極限狀態的驗算,以保證結構設計的方案安全合理。

　　參考文獻：

　　[1] 祝華純,王有權. 房屋建筑結構設計中常見問題分析[J]. 中國新技術新產品, 2009,(03) .

　　[2] 國玲,蔡成業. 淺談建筑結構設計的基本方法[J]. 黑龍江科技信息, 2009,(05) .

　　[3] 孟兆勇. 建筑結構設計常見問題淺析[J]. 中國新技術新產品, 2009,(01) .

　　[4] 湯龍輝. 有關高層建筑結構設計中常見的問題分析[J]. 四川建材, 2009,(01) .