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摘要：结构设计是建筑设计中非常关键的一个环节，尤其是随着建筑高度的增加、功能的多样化、结构体系的复杂化，对建筑结构设计的要求也更高。结合多年从事建筑结构设计的经验，对高层建筑结构设计中的一些问题进行探讨。
关键词：结构设计 结构延性 稳定性
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)008-027-02
1 必须注意建筑结构的整体稳定性
在高层建筑抗震设计中，其高宽比应该是一个值得认真考虑的参数。
(1)在抗倾覆稳定性验算时，应该使地震作用的倾覆力矩与重力在基础与地基交界面得合力作用点不得超过力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的四分之一。
(2)为保证上部结构的稳定性，可以适当加低层的建筑宽度，但是高宽比不得超出规范要求的限值。
(3)基础的埋深一定要满足要求。有些建筑物主楼与裙楼之间用变形缝分开，从而导致了主楼的基础埋置深度不够，当发生地震时，整个建筑物便会产生滑移，甚至整体倾覆。
(4)如果高层建筑的高宽比比较大时，不宜采用天然地基或者复合地基上的浅基础，最好是采用桩基础，基础钢筋深入承台的锚圊长度必须满足要求。因为，桩基础埋置深度较大，桩基与地基间具有很大的摩擦力，可以很好的抵抗上部结构的倾覆力。
2 重视结构的延性。避免截面配筋率过大
要想让建筑物在强烈地震作用下有很强抗倾覆能力，最好的方法是将建筑结构中所有的构件的延性都提高。但是在工程实际中，考虑到经济等因素，是不可能实现，而且也是没有必要的。在实际建筑工程中通常是通过选择性的、有针对性的增强结构中的重要构件的延性，已达到提高建筑结构的抗震性能。在竖直方向，对于体型简单、刚度沿高度方向分布的高层建筑，应该重点增强低层建筑结构结构件的延性：对于底板较大的，则应该重点考虑增强裙楼与主楼相衔接部位的构件的延性；而对于形状不规则的，则应该重点注意增强体型发生突变处的构件的延性。在建筑结构的平面位置上，应该注重增强以下几个部位的构件的延性：在房屋周边转角处、平面突变处、复杂平面各翼相接处构件；对于偏心结构，应该增强房屋周边尤其是刚度比较小的位置的构件延性；对于有多道抗震防线的抗侧力构件，应该对第一道抗震防线构件的延性予以提高。
在高层建筑结构设计时应该遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件”的原则，让结构可以进入弹塑状态，是的结构通过弹塑性变形将地震的能量吸收一部分，从而减小地震烈度，以增强建筑结构的抗震性能。建筑结构在遭遇强地震时，其结构内力的分配是与结构的实际承载力成正比的，而构件的承载力又与其配筋和截面大小有关。因此，在结构设计时应该要注意，如果加大了某一个构件的截面配筋，形成了强梁弱柱、强杆若节点的情况，那么该结构的抗震性能将会大大减弱，因为这样的结构设计是不具备良好的延性。所以，我们在进行建筑结构设计时，必须要注意避免出现构件截面的纵向筋超配的问题，此外，还应该注意避免选用刚度超大的材料。
3 框架柱设计的问题
(1)框架柱承受的轴向压力较小，对于长柱，在往复水平力的作用下，滞回曲线越丰满表示其消耗能量的能力越强，其延性也就越好：而对于短柱，在往复水平力的作用下，滞回曲线里较瘦的反S形，表面其消耗能量的能力较差，其延性也就较差，其破坏形式为剪切破坏。为满足轴压比限值的要求，高层建筑的底部柱的截面积一般较大，但受到层高的约束，往往就让框架柱变为了短柱。在实际的结构设计中可以采取下列措施：1)首先保证框架柱的截面妈祖规范轴压比的要求。2)让柱的轴压比满足规范限制要求。3)使用高强混凝土或者钢管桩混凝土柱。确保结构设计符合“强柱弱梁、强剪弱弯”的原则，在发生地震时，低层框架柱不发生剪切破坏。
(2)处于同一楼层的各个柱的刚度尽量相同。多次的地震灾害对结构产生的破坏表明，当结构中同时存在长短柱时，由于构件的刚度及受力差异很大，很容易被地震作用各个击破，一次遭受破坏。
(3)在框架体系与框筒体系结构中，角柱的受力要逊色与其他柱。主要有以下几方面的原因：1)在双向刚接的框架中，角柱在纵横两个方向都是单边有梁，也就是说在结构重力的作用下，角柱双向受弯。2)高层建筑在水平力的作用下产生比较大的倾覆力矩，当框架整体发生弯曲时，角柱受到的附加轴力最大。3)结构的质心不可能与钢心完全重合，当结构发生扭转振动时，角柱产生的相对侧移量最大。所以，为了避免角柱的斜向压弯以及扭转破坏，其截面尺寸不宜过小，另外还应该适当的加密箍筋，以提高角柱的承载力。但是也比必要刻意的增大角柱的截面尺寸。
4 剪力墙设计的问题
(1)钢筋混凝土抗震墙的延性以及破坏形态同墙体的高宽比、结构超静定的次数有着密切的关系。
为增强抗震墙的柔韧性，防止产生剪切破坏，当抗震墙较长时，可以利用洞口设置弱连梁，将墙体分为小开口墙、单肢墙或者多肢墙，并且将每一个墙段的高宽比控制在2，0以内。弱连梁指的是地震作用下各层连梁的总约束弯矩不超过该墙段总地震弯矩的五分之一{连梁结构不得太强，防止在地震作用下出现某一墙肢全截面受拉，对于建筑结构来讲，这是相当危险的。但是连墙有不能设计太弱，当连粱仅相当于一般小梁时，墙肢也就成为了单肢墙，其延性很差，只有多肢墙的一半左右，而且单肢墙只有一道抗震防线，其结构超静定次数少，在地震作用下很容易产生破坏。
在实际建筑结构设计时，都得对连梁的刚度进行折减，因为剪力墙一半都具有较大的刚度，在水平荷载的作用下，连梁会产生很大的内力，往往會超出截面的允许值。解决该问题的办法是可以先让这些连梁屈服，让连梁成为塑性铰而不发生脆性破坏。连梁的设计也必须满足强剪弱弯的要求，实际上对连梁的刚度进行折减也就是减弱其抗弯能力。
(2)规范明确规定了剪力墙的端部应该设置暗柱、端柱等边缘构件。
这些边缘构件的作用与砖混结构中的约束住一样，当结构刚度比较小时，在地震作用下层间位移及定点的位移就会较大，此时边缘构件也就起到相当大的约束作用，因此，要适当增大暗柱、端柱等边缘构件的截面尺寸与配筋。
5 地下室外墙设计的问题
高层建筑一般都设置有地下室，地下室外墙主要承受结构自重、地面活载及侧向土压力等。在已经建设完成的高层建筑中，地下室的外墙设计存在较大的差异，主要是外墙的厚度与配筋差别较大，怎么样在确保结构安全的同时又最大限度体现经济性，是广大设计人员应该认真考虑的一个问题。
地下室外墙的受力与上部建筑结构的类型及布置有着很大的关系。当采用框架结构时，地下室外墙顶端受到上部填充砌体与±0.00楼板的约束较小，可以将墙体底端认定为铰接；而当采用钢筋混凝土剪力墙结构时，地下室外墙顶端受剪力墙与±0.00楼板的约束则较大，可以认定墙壁为固结。由于基础的刚度比墙体的刚度大很多，因此，墙的下端可视为固定端。而在实际的设计中，考虑到边界条件不是很明确，以策安全，可对同一边界采取两种不同的假设，进行计算。一般情况下，当采用框架结构时，地下室的外墙的截面尺寸及配筋要大一点；采用剪力墙结构时，地下室外墙厚度及配筋相对要小点。
6 结束语
高层建筑结构设计是一项长期而又复杂的系统性工程，由于结构设计对整个建筑的影响相当重大，对整个建筑的安全性、可靠性、经济性有着决定性的作用，在结构设计过程中如果发生任何的错误或者纰漏都有可能造成严重的后果或者经济损失。因此，我们在进行结构设计时，应该全面考虑、认真分析处理每一个细节问题，确保结构设计的质量。
关键词：结构设计 结构延性 稳定性
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)008-027-02
1 必须注意建筑结构的整体稳定性
在高层建筑抗震设计中，其高宽比应该是一个值得认真考虑的参数。
(1)在抗倾覆稳定性验算时，应该使地震作用的倾覆力矩与重力在基础与地基交界面得合力作用点不得超过力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的四分之一。
(2)为保证上部结构的稳定性，可以适当加低层的建筑宽度，但是高宽比不得超出规范要求的限值。
(3)基础的埋深一定要满足要求。有些建筑物主楼与裙楼之间用变形缝分开，从而导致了主楼的基础埋置深度不够，当发生地震时，整个建筑物便会产生滑移，甚至整体倾覆。
(4)如果高层建筑的高宽比比较大时，不宜采用天然地基或者复合地基上的浅基础，最好是采用桩基础，基础钢筋深入承台的锚圊长度必须满足要求。因为，桩基础埋置深度较大，桩基与地基间具有很大的摩擦力，可以很好的抵抗上部结构的倾覆力。
2 重视结构的延性。避免截面配筋率过大
要想让建筑物在强烈地震作用下有很强抗倾覆能力，最好的方法是将建筑结构中所有的构件的延性都提高。但是在工程实际中，考虑到经济等因素，是不可能实现，而且也是没有必要的。在实际建筑工程中通常是通过选择性的、有针对性的增强结构中的重要构件的延性，已达到提高建筑结构的抗震性能。在竖直方向，对于体型简单、刚度沿高度方向分布的高层建筑，应该重点增强低层建筑结构结构件的延性：对于底板较大的，则应该重点考虑增强裙楼与主楼相衔接部位的构件的延性；而对于形状不规则的，则应该重点注意增强体型发生突变处的构件的延性。在建筑结构的平面位置上，应该注重增强以下几个部位的构件的延性：在房屋周边转角处、平面突变处、复杂平面各翼相接处构件；对于偏心结构，应该增强房屋周边尤其是刚度比较小的位置的构件延性；对于有多道抗震防线的抗侧力构件，应该对第一道抗震防线构件的延性予以提高。
在高层建筑结构设计时应该遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件”的原则，让结构可以进入弹塑状态，是的结构通过弹塑性变形将地震的能量吸收一部分，从而减小地震烈度，以增强建筑结构的抗震性能。建筑结构在遭遇强地震时，其结构内力的分配是与结构的实际承载力成正比的，而构件的承载力又与其配筋和截面大小有关。因此，在结构设计时应该要注意，如果加大了某一个构件的截面配筋，形成了强梁弱柱、强杆若节点的情况，那么该结构的抗震性能将会大大减弱，因为这样的结构设计是不具备良好的延性。所以，我们在进行建筑结构设计时，必须要注意避免出现构件截面的纵向筋超配的问题，此外，还应该注意避免选用刚度超大的材料。
3 框架柱设计的问题
(1)框架柱承受的轴向压力较小，对于长柱，在往复水平力的作用下，滞回曲线越丰满表示其消耗能量的能力越强，其延性也就越好：而对于短柱，在往复水平力的作用下，滞回曲线里较瘦的反S形，表面其消耗能量的能力较差，其延性也就较差，其破坏形式为剪切破坏。为满足轴压比限值的要求，高层建筑的底部柱的截面积一般较大，但受到层高的约束，往往就让框架柱变为了短柱。在实际的结构设计中可以采取下列措施：1)首先保证框架柱的截面妈祖规范轴压比的要求。2)让柱的轴压比满足规范限制要求。3)使用高强混凝土或者钢管桩混凝土柱。确保结构设计符合“强柱弱梁、强剪弱弯”的原则，在发生地震时，低层框架柱不发生剪切破坏。
(2)处于同一楼层的各个柱的刚度尽量相同。多次的地震灾害对结构产生的破坏表明，当结构中同时存在长短柱时，由于构件的刚度及受力差异很大，很容易被地震作用各个击破，一次遭受破坏。
(3)在框架体系与框筒体系结构中，角柱的受力要逊色与其他柱。主要有以下几方面的原因：1)在双向刚接的框架中，角柱在纵横两个方向都是单边有梁，也就是说在结构重力的作用下，角柱双向受弯。2)高层建筑在水平力的作用下产生比较大的倾覆力矩，当框架整体发生弯曲时，角柱受到的附加轴力最大。3)结构的质心不可能与钢心完全重合，当结构发生扭转振动时，角柱产生的相对侧移量最大。所以，为了避免角柱的斜向压弯以及扭转破坏，其截面尺寸不宜过小，另外还应该适当的加密箍筋，以提高角柱的承载力。但是也比必要刻意的增大角柱的截面尺寸。
4 剪力墙设计的问题
(1)钢筋混凝土抗震墙的延性以及破坏形态同墙体的高宽比、结构超静定的次数有着密切的关系。
为增强抗震墙的柔韧性，防止产生剪切破坏，当抗震墙较长时，可以利用洞口设置弱连梁，将墙体分为小开口墙、单肢墙或者多肢墙，并且将每一个墙段的高宽比控制在2，0以内。弱连梁指的是地震作用下各层连梁的总约束弯矩不超过该墙段总地震弯矩的五分之一{连梁结构不得太强，防止在地震作用下出现某一墙肢全截面受拉，对于建筑结构来讲，这是相当危险的。但是连墙有不能设计太弱，当连粱仅相当于一般小梁时，墙肢也就成为了单肢墙，其延性很差，只有多肢墙的一半左右，而且单肢墙只有一道抗震防线，其结构超静定次数少，在地震作用下很容易产生破坏。
在实际建筑结构设计时，都得对连梁的刚度进行折减，因为剪力墙一半都具有较大的刚度，在水平荷载的作用下，连梁会产生很大的内力，往往會超出截面的允许值。解决该问题的办法是可以先让这些连梁屈服，让连梁成为塑性铰而不发生脆性破坏。连梁的设计也必须满足强剪弱弯的要求，实际上对连梁的刚度进行折减也就是减弱其抗弯能力。
(2)规范明确规定了剪力墙的端部应该设置暗柱、端柱等边缘构件。
这些边缘构件的作用与砖混结构中的约束住一样，当结构刚度比较小时，在地震作用下层间位移及定点的位移就会较大，此时边缘构件也就起到相当大的约束作用，因此，要适当增大暗柱、端柱等边缘构件的截面尺寸与配筋。
5 地下室外墙设计的问题
高层建筑一般都设置有地下室，地下室外墙主要承受结构自重、地面活载及侧向土压力等。在已经建设完成的高层建筑中，地下室的外墙设计存在较大的差异，主要是外墙的厚度与配筋差别较大，怎么样在确保结构安全的同时又最大限度体现经济性，是广大设计人员应该认真考虑的一个问题。
地下室外墙的受力与上部建筑结构的类型及布置有着很大的关系。当采用框架结构时，地下室外墙顶端受到上部填充砌体与±0.00楼板的约束较小，可以将墙体底端认定为铰接；而当采用钢筋混凝土剪力墙结构时，地下室外墙顶端受剪力墙与±0.00楼板的约束则较大，可以认定墙壁为固结。由于基础的刚度比墙体的刚度大很多，因此，墙的下端可视为固定端。而在实际的设计中，考虑到边界条件不是很明确，以策安全，可对同一边界采取两种不同的假设，进行计算。一般情况下，当采用框架结构时，地下室的外墙的截面尺寸及配筋要大一点；采用剪力墙结构时，地下室外墙厚度及配筋相对要小点。
6 结束语
高层建筑结构设计是一项长期而又复杂的系统性工程，由于结构设计对整个建筑的影响相当重大，对整个建筑的安全性、可靠性、经济性有着决定性的作用，在结构设计过程中如果发生任何的错误或者纰漏都有可能造成严重的后果或者经济损失。因此，我们在进行结构设计时，应该全面考虑、认真分析处理每一个细节问题，确保结构设计的质量。