摘要：随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快,城市规模不断增大,人口不断增加,使得城市住房建设用地高度紧张,以及人民对生活质量的高标准的追求,新建高层建筑是城市发展的必然趋势。这就必然给结构工程们对高层建筑的设计也带来了许多新的课题和更高的挑战。本文就高层建筑结构设计的基本内容和常见问题进行分析。
关键词：高层建筑 基本方法 原则分析
Abstract: with the rapid development of Chinas national economy and the acceleration of urbanization, the urban size increase, and the continuous growth of the population and make cities housing construction land of high tension, and the peoples quality of life in the pursuit of the high standards, new high-rise building is the inevitable trend of the development of the city. It is inevitable to structure the project of high-rise building design also brought many new problems and high challenge. This paper high-rise building structure design of the basic content and common problems are analyzed.
Keywords: high-rise building basic principle analysis method
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
1、有关建筑结构设计
1.1.建筑结构设计基本内容
结构设计，用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。
1.2.建筑结构设计基本原则
工程结构必须满足下列功能要求：1)在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用;2)在正常使用时，具有良好的工作性能;3)在正常维护下，具有足够的耐久性能;4)在设计规定的偶然事件发生时和发生后，能保持必需的整体稳定性。
1.3.建筑结构设计的基本方法
结构设计的阶段大体可以分为三个阶段：结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。以方案阶段为例，方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度、工程地质勘查报告、建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如，砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构、筒体结构、混合结构等等，以及由这些结构来组合而成的结构形式)。
2、建筑结构设计的基本方法
2.1.结构平面图
在绘制结构平面布置图时，是否要输入结构软件进行建模呢?当建筑地处抗震设防烈度为6度区时，根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算的，但必须符合有关的抗震措施要求。因此，对于砌体结构来说可以不用在软件中建模，直接设计即可，但设计中需要注意受压和局部受压的问题。当然，如果时间允许的情况下还是输入建模较好，有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算，何乐而不为呢?需要注意的是，当建筑地处抗震设防烈度为7度及以上时是必须要输入软件建模计算的。
2.2.屋顶(面)结构图
正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明，结构设计者必须要具备一定的空间概念，正确理解建筑图纸和意图。设计的图纸方能让施工人员明白。
当建筑是坡屋面时，结构的处理方式有梁板式及折板式两种。梁板式适用于建筑平面不规整，板跨度较大，屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面，折板式适用于相反的条件。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。此外，梁板折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法，通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法，这样更便于施工人员正确理解图纸。
2.3.大样详图
在建筑详图准确无误的基础上，大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制，也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这个阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
3、建筑结构设计中的常见问题
3.1.地基与基础方面
1)多层房屋建筑无地质勘察报告，仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理，安全适用，设计人员必须依据地质勘察资料，统一考虑多方面因素进行基础类型选择和设计，仅凭地耐力这一数据是不全面的，也是不安全的，更不能盲目的把地耐力容许值取得小一些就认为万无一失了。
2)采用换土垫层进行软弱地基处理，不进行换土垫层设计，只凭经验处置。有时设计者对软弱地基的危害认识不足，只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力，没有进行垫层宽度和厚度计算，既不安全，又不经济。
3)设计人员设计多层民用建筑时，在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值，因而采用荷载值偏大。
3.2.建筑结构设计与电气专业设计的协调
电气专业的室内敷线，原则上应以导线在金属管中沿墙及楼板暗设，这对于预制装配整体框架、框架-剪力墙结构是很困难的。穿梁的垂直管道要在预制梁制作时预留孔道，并且梁宽和墙厚尽量一致，如不一致则要求墙的一侧与梁的侧面平齐，使穿梁管不露墙外。高层建筑平面电梯井道的位置确定后，电梯机房位置也就确定下来，电梯机房内孔洞、预埋件较多，电梯机房荷载也比较大，因此应详细了解所选型号电梯土建条件并注意单台布置和多台布置的差别。由于电梯井道一般作为钢筋混凝土剪力墙，除承受竖向荷载外，还承受水平力作用，因此应校核洞口削弱后的强度。
3.3.底层框架——剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题
底层框架剪力墙砌体结构房屋是指底层为钢筋混凝土框架——剪力墙结构，上部为多层砌体结构的房屋。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积，将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上，各层设计有挑梁，但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝，该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。
3.4.其它各种各样的建筑结构设计问题
如a随着建筑物的高度与层数的加大,巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大,从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱;b承重砖基础采用多孔砖砌筑根据多孔砖墙体结构构造，地面以下或室内防潮层以下的基础不得采用多孔砖砌筑。c房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。e关于箱、筏基础底板的挑板问题等等。
4、建筑结构设计规范和要点原则分析
4.1.设计规范的要求
为了避免上述常见问题，在进行框架结构设计时，设计人员必须掌握如下没计规范：建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规，设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法，设计出经济合理的结构体系。
4.2.设计的主要原则及要点
a.抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地类别。跨度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。b.雨篷不得从填充墙内出挑。大跨度雨篷，阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯矩乘以跨度的一半。c.框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。d.由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋等。e.出层面的楼电梯问不得采用砖混结构。f.框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑，但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。g.建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取措施。如增大配筋率，通长配筋，改善保温，铺设架空层，加后浇带等。h.柱子轴压比宜满足规范要求。i.当采用井字梁时，梁的自重大于板自重，梁自重不可忽略不计，周边一般加大截面的边梁。j.过街楼处的梁上筋应通长，按偏拉构件设计。k.电线管集中穿板处，板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。l.构件不得向电梯井内伸出，否则应验算是否能装下，电梯井处柱可外移或做成L型柱。m.验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。n.当地下水位很高时，暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟，暖气管通过防水套管进入室内暖沟。o.采用扁梁时，应注意验算变形。p.突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时应向下延伸一层，不宜直接锚入顶层梁内，并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施，女儿墙内加构造柱，顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高，均加构造往，并应加密。错层处可加一大截面梁，上下层板均锚入此梁。q.等基底附加压力时基础沉降不同。建筑结构设计需要综合考虑设计因子，环境因子以及与各种规范的进行多重整合，运用科学的设计理念，做到建筑设计与结构设计的紧密结合，选择合理的结构体系，这样才能设计出真正满意的建筑。
5 结语
结构设计是个系统、全面的工作，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业来进行设计，在工作中应事无巨细，善于反思和总结工作中的经验和教训。
