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摘 要随着城市建设的迅速发展，高层建筑日益增加，并朝着普遍化、超高化、功能综合化、管理智能化以及环境生态化的方向快速发展，高层建筑的设计问题变得日渐突出。本文主要对结构设计体系选型及抗震设计分析，以期达到经济合理、安全适用、确保质量的设计基本原则。
关键词房建工程；结构设计；结构体系；抗震
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)072-0131-01
伴随着我国人口的增长带来的城市用地的紧张，高层建筑已然成为城市建筑发展的必然趋势，但目前来说我国高层建筑的设计水平的发展是没有跟上时代步伐的。如在一些应用软件中的力学模型、基本假定以及应用范围的理解和掌握仍旧不够成熟，还有就是因注重追赶时尚潮流，使得设计忽视了建筑物本身的质量等问题都客观存在，要解决这些问题就需要我们设计人员能够积极积累经验，运用正确的概念进行设计，这样才能起到更好的设计效果。
1高层建筑结构设计需注意的问题
1）结构水平荷载成为决定要素。一方面，楼房的自身重量与楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值是和楼房高度的一次方成正比的；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力是和楼房高度的两次方成正比的；另一方面，高度楼房相对固定的情况下，竖向荷载基本上是定值，而随结构动力特性的不同，作为水平荷载的风荷载和地震作用则会产生较大幅度的变化。
2）建筑结构轴向变形不容小视。高层建筑结构中，因竖向荷载数值过大，就容易在柱中引起较大的轴向变形現象，这会直接对连续梁弯矩产生影响，并且造成跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支座处的负弯矩值减小；同时，对预制构件的下料长度也会产生影响，这要求根据轴向变形值调整下料长度；此外还对构件剪力和侧移产生影响，在与考虑构件竖向变形比较，得出的结果会偏于不安全。
3）结构侧移成为控制指标。与较低楼房不同的是，结构侧移已成为高楼结构设计中的重点要素。随着楼房高度的越来越高，水平荷载下结构的侧移变形也愈加增大，结构在水平荷载作用下的侧移应尽量控制在某一限度之内为宜。
4）结构延性重要设计指标。同比较低楼房而言，高楼结构更因其特性，在地震作用下的产生的变形也更大一些。这时如果能在构造上采取恰当的措施保证结构具有足够的延性，就能使的结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌。
2高层建筑的结构体系
1）框架—剪力墙体系。框剪结构是在当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架下形成的。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有较强刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系，框架体系主要承受的是垂直荷载，剪力墙体系则主要承受水平剪力。框架一剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，通过对增大结构的侧向刚度，减小建筑物的水平位移，同时框架承受的水平剪力明显降低并且内力沿竖向的分布趋向均匀。因此，框架 — 剪力墙体系的能建高度要大于框架体系的能建高度的。
2）剪力墙体系。剪力墙体系是在当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时形成的。在剪力墙体系中，所有的垂直荷载和水平力都是由单片剪力墙承受。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，并具延性佳、传力直接均匀、整体性好、抗倒塌能力强的特点，是一种良好的结构体系，因此其能建高度是大于框架或框架一剪力墙体系能建高度的。
3）筒体体系。筒体体系指的是采用筒体为抗侧力构件的结构体系。筒体分实腹筒和空腹筒两种类型，是一种空间受力构件。筒体体系的刚度和强度都较强，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往在大跨度、大空间或超高层建筑应用较多。
3高层建筑结构的抗震设计
1）建筑结构抗震规范。建筑结构抗震规范是在各国的建筑抗震经验基础上总结出来的，并具有一定的权威性，作为指导建筑抗震设计的法定文件。它坚定的工程实践基础保证了建筑工程的安全性需求，因此在建筑结构的抗震设计中要严格遵守，不能马虎大意。
2）抗震设计理论。抗震设计理论主要有反应谱理论、拟静力理论以及动力理论。反应谱理论是加理工学院的一些研究学者通过对地震动加速度记录的特性进行分析后所取得的一个重要成果。依据拟静力理论，地震力的大小等于结构的重量乘以地震系数。动力理论又称为地震时程分析理论，该理论把地震作为一个时间过程，选取有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入变量，把建筑物简化成多自由度的体系，进而计算得到在此期间每一时刻建筑物的地震反应，最终完成抗震设计工作。
3）抗震设计。对结构进行抗震设计要在充分考虑概念设计、结构抗震验算、构造措施及抗震的经验下进行。在提高结构延性方面强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件已得到普遍的认可。我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）在对建筑结构的抗震计算中应采用的方法也作以下规定：对高度低于40m，且以剪切变形为主，质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，或者近似于单质点体系的结构，可采用底部剪法等简化方法；对不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑结构，采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
同时，我国《建筑抗震规范》（GB50011—2010）对建筑的抗震设防也提出“三水准、两阶段”的要求，所谓“三水准”就是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。第一阶段：采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，达到能满足第一水准的强度要求；接着采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其在抗震规范所规定的限值范围内；同时采用相应的抗震构造措施，确保结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，达到能自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（尤其是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之在抗震规范的限值范围以内。同时采用必要的抗震构造措施，达到能满足第三水准的防倒塌要求。
4结语
总之，结构设计是个全面、系统的工作，从事所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。提高民用建筑结构设计水平，确保建筑设计质量不断提升，努力做到民用建筑的结构设计工作更安全、更合理。
参考文献
[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].中国新技术新产品,2009,24.
[2]胡文湛.浅谈高层建筑结构分析与设计[J].江西建材,2006,1.
关键词房建工程；结构设计；结构体系；抗震
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)072-0131-01
伴随着我国人口的增长带来的城市用地的紧张，高层建筑已然成为城市建筑发展的必然趋势，但目前来说我国高层建筑的设计水平的发展是没有跟上时代步伐的。如在一些应用软件中的力学模型、基本假定以及应用范围的理解和掌握仍旧不够成熟，还有就是因注重追赶时尚潮流，使得设计忽视了建筑物本身的质量等问题都客观存在，要解决这些问题就需要我们设计人员能够积极积累经验，运用正确的概念进行设计，这样才能起到更好的设计效果。
1高层建筑结构设计需注意的问题
1）结构水平荷载成为决定要素。一方面，楼房的自身重量与楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值是和楼房高度的一次方成正比的；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力是和楼房高度的两次方成正比的；另一方面，高度楼房相对固定的情况下，竖向荷载基本上是定值，而随结构动力特性的不同，作为水平荷载的风荷载和地震作用则会产生较大幅度的变化。
2）建筑结构轴向变形不容小视。高层建筑结构中，因竖向荷载数值过大，就容易在柱中引起较大的轴向变形現象，这会直接对连续梁弯矩产生影响，并且造成跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支座处的负弯矩值减小；同时，对预制构件的下料长度也会产生影响，这要求根据轴向变形值调整下料长度；此外还对构件剪力和侧移产生影响，在与考虑构件竖向变形比较，得出的结果会偏于不安全。
3）结构侧移成为控制指标。与较低楼房不同的是，结构侧移已成为高楼结构设计中的重点要素。随着楼房高度的越来越高，水平荷载下结构的侧移变形也愈加增大，结构在水平荷载作用下的侧移应尽量控制在某一限度之内为宜。
4）结构延性重要设计指标。同比较低楼房而言，高楼结构更因其特性，在地震作用下的产生的变形也更大一些。这时如果能在构造上采取恰当的措施保证结构具有足够的延性，就能使的结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌。
2高层建筑的结构体系
1）框架—剪力墙体系。框剪结构是在当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架下形成的。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有较强刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系，框架体系主要承受的是垂直荷载，剪力墙体系则主要承受水平剪力。框架一剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，通过对增大结构的侧向刚度，减小建筑物的水平位移，同时框架承受的水平剪力明显降低并且内力沿竖向的分布趋向均匀。因此，框架 — 剪力墙体系的能建高度要大于框架体系的能建高度的。
2）剪力墙体系。剪力墙体系是在当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时形成的。在剪力墙体系中，所有的垂直荷载和水平力都是由单片剪力墙承受。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，并具延性佳、传力直接均匀、整体性好、抗倒塌能力强的特点，是一种良好的结构体系，因此其能建高度是大于框架或框架一剪力墙体系能建高度的。
3）筒体体系。筒体体系指的是采用筒体为抗侧力构件的结构体系。筒体分实腹筒和空腹筒两种类型，是一种空间受力构件。筒体体系的刚度和强度都较强，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往在大跨度、大空间或超高层建筑应用较多。
3高层建筑结构的抗震设计
1）建筑结构抗震规范。建筑结构抗震规范是在各国的建筑抗震经验基础上总结出来的，并具有一定的权威性，作为指导建筑抗震设计的法定文件。它坚定的工程实践基础保证了建筑工程的安全性需求，因此在建筑结构的抗震设计中要严格遵守，不能马虎大意。
2）抗震设计理论。抗震设计理论主要有反应谱理论、拟静力理论以及动力理论。反应谱理论是加理工学院的一些研究学者通过对地震动加速度记录的特性进行分析后所取得的一个重要成果。依据拟静力理论，地震力的大小等于结构的重量乘以地震系数。动力理论又称为地震时程分析理论，该理论把地震作为一个时间过程，选取有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入变量，把建筑物简化成多自由度的体系，进而计算得到在此期间每一时刻建筑物的地震反应，最终完成抗震设计工作。
3）抗震设计。对结构进行抗震设计要在充分考虑概念设计、结构抗震验算、构造措施及抗震的经验下进行。在提高结构延性方面强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件已得到普遍的认可。我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）在对建筑结构的抗震计算中应采用的方法也作以下规定：对高度低于40m，且以剪切变形为主，质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，或者近似于单质点体系的结构，可采用底部剪法等简化方法；对不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑结构，采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
同时，我国《建筑抗震规范》（GB50011—2010）对建筑的抗震设防也提出“三水准、两阶段”的要求，所谓“三水准”就是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。第一阶段：采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，达到能满足第一水准的强度要求；接着采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其在抗震规范所规定的限值范围内；同时采用相应的抗震构造措施，确保结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，达到能自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（尤其是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之在抗震规范的限值范围以内。同时采用必要的抗震构造措施，达到能满足第三水准的防倒塌要求。
4结语
总之，结构设计是个全面、系统的工作，从事所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。提高民用建筑结构设计水平，确保建筑设计质量不断提升，努力做到民用建筑的结构设计工作更安全、更合理。
参考文献
[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].中国新技术新产品,2009,24.
[2]胡文湛.浅谈高层建筑结构分析与设计[J].江西建材,2006,1.