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[摘 要]随着科学技术的进步和社会经济的发展，现代化的城市各处都是高楼耸立，对于高层住宅的结构设计方案也是层出不穷。就结构设计工作中遇到的一些问题，介绍了高层住宅结构设计中基础形式的选择、限制结构的扭转效应、转角窗构造处理等，以满足结构的安全性、可靠性的要求。笔者结合多年的工作经验，针对高层建筑结构设计中的所存在的问题进行了分析，并提出了相关的对策。
[关键词]高层住宅 结构设计 问题 对策
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0070-01
引言：自上世紀九十年代现代高层建筑出现以来，高层就越来越广泛的得到应用。高层建筑作为一个复杂而庞大的系统，其结构设计自然成为人们关注的重点内容。建筑工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。住宅建筑结构设计除了认真执行规范还要满足安全性、耐久性、舒适性、经济性的要求。以下将在结构设计工作中遇到的一些问题提出并探讨。
1、 高层建筑结构体系介绍
目前高层建筑基本上都是采用钢筋混凝土结构，其结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等，其中在高层住宅建筑中剪力墙结构和框架剪力墙结构使用较多。
1.1 剪力墙结构
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，作为竖向承重和抵抗侧力的结构，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。该结构通常采用平面布置形式，由于剪力墙受竖向荷载和水平荷载共同作用，剪力墙应双向或多向布置。由于该结构全部由剪力墙组成，其刚度比框架剪力墙结构更好，常用于40层以下的高层住宅建筑等。该结构高宽比不宜大于6，其高度应考虑抗震要求。
1.2 框架剪力墙结构
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙组合而成的结构体系。其中剪力墙承受绝大部分水平荷载，框架承受竖向荷载，两者共同受力，合理分工。剪力墙应均匀布置在建筑物的周边、电梯间、平面形状变化较大和竖向荷载较大等部位。由于该结构以框架结构为主，剪力墙为辅助，因此，该结构体系适用于25层以下的建筑，最高不宜大于30层。
2、 高层建筑结构设计中常见问题
2.1 超高问题
基于抗震性能以及风压雪压等方面的考虑，我国在建筑结构的高度方面有着比较严格的要求，但近年来高层建筑超高现象时有出现。针对这种情况，新高规给出了明确的限制，不仅将高度规定为A级，而且增加了B级高度，在高层建筑结构处理的方法和措施也有了明显的改善。若想解决这样的问题，就要在图纸的审核上对高度问题给子是够的重视，出现超高现象要严格禁止施工，对于不能通过审核的图纸。应该重新进行设计。避免由于超高现象造成的安全隐患。
2.2 短肢剪力墙的设置问题
在新的高规中对断肢剪力墙有了全新的定义，主要是指墙肢的截面高度和厚度比在五到八之间剪力墙。按照实际的经验和数据，由于短肢剪力墙在强度和结构性能上存在的缺陷，新的规定中对于短肢剪力墙的使用也进行了进一步的限制。短肢剪力墙的设置一直都是高层建筑中比较棘手的问题之一，最为有效的解决方式就是使用其他的墙体结构取而代之，尽量减少或者避免短肢剪.力墙在高层结构设计中的出现。
2.3 防火设计问题
比较突出一些设计人员对防火规范、规定不熟悉，对建筑物分类有错误，导致在设计中对防火标准执行有误，消防处理不当，存在许多安全隐患；一些重要场所的安全疏散出口、疏散门开启方向不正确，影响安全疏散；有些设计中的防火分区面积过大，防火间距过长，设计存在随意性；有些消防设施设计不合理、不配套，建筑物一旦失火，消防设施将不能有效发挥作用。
3、 高层住宅结构设计问题的解决对策
3.1限制结构平面布置的不规则性避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。抗震设计的A级高度钢筋混凝土高层建筑其平面布置宜简单，规则，对称，减少偏心。结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，力争均匀对称，减少扭转影响。结构刚度不对称也会产生扭转。所以在布置剪力墙时，应使结构均匀分布，令荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转影响。结构刚度不对称产生扭转时，通过增加墙厚来调整扭转效应效果不佳。高层剪力墙结构住宅中剪力墙影响刚度，而剪力墙为矩形截面，惯性矩为Iz=bh3/12，b为墙厚，h为墙长。剪力墙的长度对其刚度影响很大。首先分析哪部分结构刚度大，哪部分结构刚度小，增大刚度对结构有利，还是减小刚度对结构有利，通过增减剪力墙达到结构刚度均匀对称，满足《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条对最大水平位移和层间位移的要求。
3.2限制结构的抗扭刚度不能太弱。《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定：结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9。扭转耦联振动的主方向，可通过计算振型方向因子来判断，在两个平动和一个转动构成的三个方向因子中，当转动方向因子大于0.5时，则该振型可认为是扭转为主的振型。当不满足以上要求时，宜调整抗侧力结构的布置，增大结构的抗扭刚度。如在满足层间位移比的情况下，减小某些（中部）竖向构件刚度，增大平动周期，加大端部竖向构件抗扭刚度，减小扭转周期。
3.3高层住宅转角窗处的构造处理。近年来随着人们生活水平的日益提高，对居住的环境也提出了更高的要求。因此，房地产开发商们为了住宅通风采光好、视野开阔提出在平面角部设置转角窗。角部墙体开洞，与角部墙体不开洞的剪力墙结构相比，结构整体效应影响颇大，结构的抗侧力刚度、自振周期、地震作用等均有不同程度的差异，角部墙体开洞的剪力墙结构其外墙内力明显增大。开洞的角部各构件扭转效应明显，特别是洞口处的连梁，需配置抗扭钢筋，转角处楼板宜局部加厚，配筋宜适当加大，在转角处板内设置连接两侧墙体的暗梁。
4、 结语
高层住宅设计尤其是在高层住宅抗震设计中，由于高层建筑结构的复杂性，发生地震时震动的不确定性，人们对地震时结构的反应认识的局限性与模糊性，虽然分析计算是必须的，也是设计的重要依据，但仅此往往不能满足结构的安全性、可靠性的要求，还必须重视概念设计。针对当前设计质量状况，设计单位应加强内部的质量管理，设计管理部门要加大对设计质量的监督管理，结合施工图设计审查、专项检查、质量抽查等工作，加强对业主、勘察、设计单位的市场监管力度。建筑结构的整体性，承载力和刚度在平面内及沿高度均匀分布，避免突变和应力集中；预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围；抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构，并具有多道防线。
参考文献
[1] JGJ 3-2002，高层建筑混凝土结构设计规程[S].
[2] 熊丹安.21世纪土木工程类专业丛书——结构构造原理与设计（第二版）[M].武汉：武汉理工大学出版社，2003.
[3] 尉晋龙，贺会军.浅议住宅设计中的几个问题[J].山西建筑，2005，（16）.
[关键词]高层住宅 结构设计 问题 对策
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0070-01
引言：自上世紀九十年代现代高层建筑出现以来，高层就越来越广泛的得到应用。高层建筑作为一个复杂而庞大的系统，其结构设计自然成为人们关注的重点内容。建筑工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。住宅建筑结构设计除了认真执行规范还要满足安全性、耐久性、舒适性、经济性的要求。以下将在结构设计工作中遇到的一些问题提出并探讨。
1、 高层建筑结构体系介绍
目前高层建筑基本上都是采用钢筋混凝土结构，其结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等，其中在高层住宅建筑中剪力墙结构和框架剪力墙结构使用较多。
1.1 剪力墙结构
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，作为竖向承重和抵抗侧力的结构，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。该结构通常采用平面布置形式，由于剪力墙受竖向荷载和水平荷载共同作用，剪力墙应双向或多向布置。由于该结构全部由剪力墙组成，其刚度比框架剪力墙结构更好，常用于40层以下的高层住宅建筑等。该结构高宽比不宜大于6，其高度应考虑抗震要求。
1.2 框架剪力墙结构
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙组合而成的结构体系。其中剪力墙承受绝大部分水平荷载，框架承受竖向荷载，两者共同受力，合理分工。剪力墙应均匀布置在建筑物的周边、电梯间、平面形状变化较大和竖向荷载较大等部位。由于该结构以框架结构为主，剪力墙为辅助，因此，该结构体系适用于25层以下的建筑，最高不宜大于30层。
2、 高层建筑结构设计中常见问题
2.1 超高问题
基于抗震性能以及风压雪压等方面的考虑，我国在建筑结构的高度方面有着比较严格的要求，但近年来高层建筑超高现象时有出现。针对这种情况，新高规给出了明确的限制，不仅将高度规定为A级，而且增加了B级高度，在高层建筑结构处理的方法和措施也有了明显的改善。若想解决这样的问题，就要在图纸的审核上对高度问题给子是够的重视，出现超高现象要严格禁止施工，对于不能通过审核的图纸。应该重新进行设计。避免由于超高现象造成的安全隐患。
2.2 短肢剪力墙的设置问题
在新的高规中对断肢剪力墙有了全新的定义，主要是指墙肢的截面高度和厚度比在五到八之间剪力墙。按照实际的经验和数据，由于短肢剪力墙在强度和结构性能上存在的缺陷，新的规定中对于短肢剪力墙的使用也进行了进一步的限制。短肢剪力墙的设置一直都是高层建筑中比较棘手的问题之一，最为有效的解决方式就是使用其他的墙体结构取而代之，尽量减少或者避免短肢剪.力墙在高层结构设计中的出现。
2.3 防火设计问题
比较突出一些设计人员对防火规范、规定不熟悉，对建筑物分类有错误，导致在设计中对防火标准执行有误，消防处理不当，存在许多安全隐患；一些重要场所的安全疏散出口、疏散门开启方向不正确，影响安全疏散；有些设计中的防火分区面积过大，防火间距过长，设计存在随意性；有些消防设施设计不合理、不配套，建筑物一旦失火，消防设施将不能有效发挥作用。
3、 高层住宅结构设计问题的解决对策
3.1限制结构平面布置的不规则性避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。抗震设计的A级高度钢筋混凝土高层建筑其平面布置宜简单，规则，对称，减少偏心。结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，力争均匀对称，减少扭转影响。结构刚度不对称也会产生扭转。所以在布置剪力墙时，应使结构均匀分布，令荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转影响。结构刚度不对称产生扭转时，通过增加墙厚来调整扭转效应效果不佳。高层剪力墙结构住宅中剪力墙影响刚度，而剪力墙为矩形截面，惯性矩为Iz=bh3/12，b为墙厚，h为墙长。剪力墙的长度对其刚度影响很大。首先分析哪部分结构刚度大，哪部分结构刚度小，增大刚度对结构有利，还是减小刚度对结构有利，通过增减剪力墙达到结构刚度均匀对称，满足《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条对最大水平位移和层间位移的要求。
3.2限制结构的抗扭刚度不能太弱。《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定：结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9。扭转耦联振动的主方向，可通过计算振型方向因子来判断，在两个平动和一个转动构成的三个方向因子中，当转动方向因子大于0.5时，则该振型可认为是扭转为主的振型。当不满足以上要求时，宜调整抗侧力结构的布置，增大结构的抗扭刚度。如在满足层间位移比的情况下，减小某些（中部）竖向构件刚度，增大平动周期，加大端部竖向构件抗扭刚度，减小扭转周期。
3.3高层住宅转角窗处的构造处理。近年来随着人们生活水平的日益提高，对居住的环境也提出了更高的要求。因此，房地产开发商们为了住宅通风采光好、视野开阔提出在平面角部设置转角窗。角部墙体开洞，与角部墙体不开洞的剪力墙结构相比，结构整体效应影响颇大，结构的抗侧力刚度、自振周期、地震作用等均有不同程度的差异，角部墙体开洞的剪力墙结构其外墙内力明显增大。开洞的角部各构件扭转效应明显，特别是洞口处的连梁，需配置抗扭钢筋，转角处楼板宜局部加厚，配筋宜适当加大，在转角处板内设置连接两侧墙体的暗梁。
4、 结语
高层住宅设计尤其是在高层住宅抗震设计中，由于高层建筑结构的复杂性，发生地震时震动的不确定性，人们对地震时结构的反应认识的局限性与模糊性，虽然分析计算是必须的，也是设计的重要依据，但仅此往往不能满足结构的安全性、可靠性的要求，还必须重视概念设计。针对当前设计质量状况，设计单位应加强内部的质量管理，设计管理部门要加大对设计质量的监督管理，结合施工图设计审查、专项检查、质量抽查等工作，加强对业主、勘察、设计单位的市场监管力度。建筑结构的整体性，承载力和刚度在平面内及沿高度均匀分布，避免突变和应力集中；预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围；抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构，并具有多道防线。
参考文献
[1] JGJ 3-2002，高层建筑混凝土结构设计规程[S].
[2] 熊丹安.21世纪土木工程类专业丛书——结构构造原理与设计（第二版）[M].武汉：武汉理工大学出版社，2003.
[3] 尉晋龙，贺会军.浅议住宅设计中的几个问题[J].山西建筑，2005，（16）.