關于高層房屋建筑結構設計管理的研究

王政源 江西省建工設計院有限公司，江西 南昌 330000

隨著國家經濟的發展，各行各業對于建筑房屋的需求和人們對建筑的觀念改變，使得我國的建筑行業突飛猛進地發展起來。然而高層房屋建筑結構設計方面存在諸多問題，造成設計過程中安全性和經濟性不能有效的把握。我們必須重視這些問題，并探尋恰當的解決方法，以促進我國高層房屋建設工作的穩定發展。

1 高層房屋建筑結構的設計特點

高層房屋的建筑結構設計與我國傳統的低層和多層房屋的建筑結構設計是不同的。高層房屋不僅在建筑設計方面要求有藝術感的立面效果和流暢合理的平面布置，在結構設計方面也要具備較強的抗震性能和抗風能力。從而就需要了解高層房屋在結構設計時的特點，做好充分的考慮和周密的計算，并做好相應的控制。

1.1 控制指標的側移

建筑高度的增加會導致水平的荷載作用之下的結構側向產生更大的變形，結構側移和建筑的高度四次方是成正比的，因此結構強度必須足夠大，還要考慮足夠抗側移的剛度，保證結構于水平的荷載作用下所產生的側移是在規范限定內。當側移過大的時候，位于建筑物里的人會產生心理不適;建筑物里的電梯軌道、建筑裝飾以及填充墻等設施易產生裂縫、變形、損害狀況;且側移過大會導致建筑結構出現開裂甚至損害狀況，最終危及結構使用的期限。因此要確保建筑物的正常使用功能，就必須做好控制建筑結構的側移工作。

1.2 水平力

影響高層房屋的建筑結構設計主要因素的是水平力，和控制多層或底層房屋結構的荷載產生的力是不同的。在高層建筑里，水平荷載對房屋的結構設計有十分重要的影響，其中常見的為風荷載，以及地震所產生的水平荷載，這就對高層建筑要求較高的剛度。

1.3 軸向變形不容忽視

在外力的作用下所有的建筑結構都會產生剪切變形、彎曲變形、和軸向變形這三種位移。由于一般的結構構件其軸力與剪力產生的影響比較小，因此在低層的房屋建筑結構中經常忽視軸向變形與剪切變形。然而高層房屋建筑結構的軸向變形由于軸力大和建筑層數比較多對高層房屋的結構內力存在較大的影響，再加上建筑高度的升高會給軸向變形帶來顯著的變化。因此高層房屋的建筑結構設計對剪力墻的截面考慮就要非常慎重。

1.4 較高抗震設計

高層房屋建筑結構設計必須考慮建筑結構的抗震性能，以便發生小地震的時候建筑物可以不遭損害、發生中地震時能通過維修來恢復原貌，發生大地震的時候不出現倒塌現象，確保人們的財產以及人身安全。這就需要通過一系列的抗震構造措施來加強高層房屋的抗震性能。

2 建筑結構設計的管理原則

2.1 選擇合適的計算簡圖

由于結構計算以計算簡圖作為基礎而進行，計算簡圖的選擇不合適會造成結構安全事故，因此為了保證結構的安全就必須選擇合適的計算簡圖，并且還需要配合相應的構造措施。盡管實際的結構節點不能是純粹的剛接點或者鉸接點，然而我們也要分析判斷，將誤差設計在合理的范圍內。

2.2 選擇合適的結構方案

選擇合適的結構方案即選擇可行的結構體系和結構形式。結構體系需要滿足傳力簡捷，受力明確的條件。同一結構單元不能混合使用不一樣的結構體系，地震區要盡可能的符合豎向和平面規則。同時要綜合分析工程的材料供應、設計要求、施工條件、地理環境等情況，和其他專業進行充分的協商，然后進行結構的選型，以確定好結構方案。在有必要的情況下需要進行多方案的比較，建立模型分析比對，選擇最合理的結構方案。

2.3 選擇恰當的基礎方案

要根據上部結構的類型、工程地質條件、施工條件、相鄰建筑物影響、載荷分布等因素來選擇恰當的基礎方案。在設計的時候要盡可能的發揮地基潛力，在必要的時候要做好地基變形的驗算。并配合詳細的地質報告來做基礎設計，以及進行現場的查看或者對臨近的建筑資料進行參考。

2.4 做好計算結果的分析

目前結構設計多為軟件計算，且種類比較多，不同的軟件易和不同的計算方法都會導致不同的結果。設計前應全面了解程序的適用條件和范圍，熟悉設計規范，讓計算機作為輔助設計。設計過程中容易出現錯誤，如人工輸入錯誤;軟件本身有缺陷;結構的實際情況和程序的不符等，都會導致計算結果不準確，所以設計師計算完成后，應對電算結果認真分析審核，做出準確的判斷。

3 高層建筑結構相關問題的分析

3.1 短肢剪力墻設置問題

新規范把墻肢的截面高厚比為5 ～8 剪力墻稱呼為短肢剪力墻，并且對在高層建筑中使用短肢剪力墻的增加了限制。其破壞形式與剪力墻起有區別，所以在設計高層建筑時，要盡減少短肢剪力墻的使用。

3.2 嵌固端設置問題

高層建筑通常有二層或者二層以上的人防或者地下室，嵌固端可能設在人防或者地下室頂板等位置，因此，結構設計的工程師經常會忽視由嵌固端設置所帶來的嵌固端的上下層剛度比限制;嵌固端上下層的抗震等級一致性;嵌固端樓板設計等需要注意的問題，給后期的設計工作埋下隱患。

4 建筑結構設計管理案例的分析

4.1 工程案例中的高層建筑簡介

江西某高層建筑，其地下有3 層，地上有28 層，總建筑面積約是6萬平方米。地下3 層是車庫和設備用房;1 ～3 層是商場;4 ～5 層是辦公區;第6 層是空中花園及用作設備轉換;7 ～28 層是用作居住。其中，第7 層的樓蓋是該高層建筑結構的轉換層。高層建筑總高度為90.4m。此外，這個高層建筑的工程主體是鋼筋混凝土的框架剪力墻，其墻體的厚度是200mm 到400mm;梁截面的面積是190mm×400mm 到240mm×600mm;柱截面的面積是700mm×1100mm 和800mm×1100mm;板的厚度是:天面120mm、轉換層180mm、裙樓110mm、住宅10mm;轉換層的框支梁是400mm×1300mm 到500mm×1500mm。預期的抗震等級是:低于6 層的普通框架是一級;1 到8 層是一級;框架框支是特一級;8 層以上是二級。

4.2 建筑結構的抗震設計不規范處

根據以上的數據分析得出該建筑結構的抗震設計具有以下不規范處:(1)扭轉不規則;(2)凹凸不規則;(3)樓板局部不連續;(4)豎向抗側力構件不連續。解決的措施:(1)將層板的厚度增大到180mm;(2)將剪力墻底部加強部位的鋼筋配筋率提高到0.5%;(3)提高框支柱和剪力墻的底部等部位的抗震等級;(4)提高框支柱配筋率;(5)增大周邊的樓板厚度和塔樓的樓梯間到150mm。

5 結束語

高層房屋的建筑結構設計比較復雜，因此我們要因地制宜的實行全過程的管理和控制。以使整個高層房屋建筑結構設計安全可靠、經濟合理，工程建設順利進行。

［1］毛華毅.淺談高層建筑結構設計的若干問題［J］.山西建筑，2010.

［2］張建，倪彩琴.淺議房屋建筑結構設計中問題的分析［J］.建筑設計管理，2010.