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摘要：在现代的建筑结构工程中，对结构设计的质量要求愈加严格，笔者从事建筑结构设计已有多年，本文笔者将结合以往工作经验和具体工程实践，简要的分析了某工程建筑结构设计的特点，并指出了在结构设计中应该注意的问题，最后阐述了如何在建筑结构设计中遇到了概念设计。
关键词：高层建筑结构设计；设计分析；概念设计
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：
1. 引言
结构设计师在进行设计时，应设计出安全、经济的建筑，同时还应符合人们对精神生活的追求，这些都要求设计师拥有扎实的理论基础，充分掌握高层建筑结构设计中的要点问题，能够合理有效的处理设计中可能出现的问题。下面笔者将结合多年的工作经验，通过对具体工程的设计分析，提出在高层建筑结构设计中应该注意的问题，希望对读者有一定的借鉴作用。
2. 工程概况
本工程为一座综合楼工程，处于城市中央商务区，四周环绕着城市道路。房屋总高度为89m，上部楼房层数为19层，有一层屋面结构局部突出，并附有2层地下室。一层地下室为汽车库，同时用于各类设备的放置，二层地下室主要为汽车库，同时部分空间兼有人防的功能。裙房用于银行的办公，包括营业大厅，办公区、业务区、计算机房、档案室、职工之家和花园等。主楼主要用于公司办公，包括办公大堂、两层共享空间、物业办公用房、员工餐厅和会议室等。
3. 设计分析
3.1 地质条件和基础设计水位
经过现场地质情况的勘查，本工程环境类别为Ⅱ类，地下水位的稳定埋深为3.33~8.50m，稳定标高为14.17~14.44m，按A类水进行设计。场地孔隙潜水水质良好，只具有轻微的腐蚀性，对混凝土结构和钢结构有较弱的影响，但对钢筋混凝土结构基本无影响。粉质粘土对钢结构也有轻微的腐蚀性，但对混凝土结构和钢筋混凝土结构的钢筋基本无腐蚀作用。设防水位的选择要考虑抗浮和抗渗的因素，综合考虑之后选用的设防水位为场地标高21.00m。
3.2 基础方案的选择
本工程中地基基础的底部标高大约为-11.10m~-12.20m之间，基础的持力层为细砂层和粗砂层，经测定，这两者的承载力特征值分别为150kpa和200kpa。对于部分纯地下室和裙房地基，这两层持力层已基本能够满足承载力要求，因此采用天然地基即可抵抗上部荷载的作用，基础的形式采用平板式筏型基础，但对于部分高层地基，持力层的承载力还无法抵抗上部荷载的作用，因此考虑使用桩筏基础作为高层部分的基础，桩采用钻孔灌注桩。本工程中另一个需要考虑的重要影响因素是抗浮设防水位，由于其水位很高，需要采取相应的抗浮措施，针对本工程的特点，采用的抗浮措施为抗拔桩。
3.3 抗震等级
本工程的结构形式为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，地下2层框架抗震等级为四级，剪力墙等级为四级，地下1层框架抗震等级为二级，剪力墙等级为三级，地上1层~地上2层框架抗震等级为二级，剪力墙等级为三级，地上2层~顶层框架抗震等级为三級，剪力墙等级为三级。标高为±0.00的楼板处通常兼做上部结构的嵌固层，剪力墙的底部应进行局部加强，本工程对地下1~3层进行了加强。
3.4 屋盖及楼盖结构的确定
在本工程中经过综合考虑之后，上部结构的部分楼面采用的楼盖结构为以现浇主框架梁为主配以次梁的楼盖，而地下部分结构采用的楼面体系为以现浇主框架梁为主配以厚板的楼盖。在楼面中有时出于需要，楼面中会设置面积较大的孔洞，这往往会降低建筑物的整体刚度，因此为了避免整体刚度的减弱，设计中采取的措施为：对孔洞周围楼板的厚度进行加强，同时增加周围楼板的配筋和加大孔洞边梁的截面尺寸等。在三层的大堂顶板由于其特殊的结构形式，在设计时为重点考虑的问题，由于大堂空间的需要，对大堂进行了抽柱，造成了托柱转换，转换梁的跨度过大，已达到17.4m，在这种情况下，一般的钢筋混凝土结构已经无法解决这个问题了，进过分析考虑，本工程在大堂位置采用了钢骨混凝土梁，最终解决了这个问题。
3.5 结构缝的设置
鉴于本工程裙房部分的荷载较小，而高层部分的荷载较大，这其中存在的较大的荷载差异会造成地基不均匀的沉降，但由于本工程中为了承受高层部分较大荷载的作用，所采用的基础形式为桩基，桩基的使用大大减少了两部分结构之间差异沉降，满足设计对沉降的要求，因此本工程只需设置施工后浇带即可满足要求，无需设置永久后浇带，施工后浇带的设置能够避免混凝土的收缩变形所引起的开裂问题。
在本工程中，由于混凝土的收缩和温度应力在较长的地下室混凝土结构中所引起不利影响往往较大，为了减弱这种影响，设置了后浇带，同时还采取了以下措施：（1）在设计中，部分结构在配筋时合理的提高了最小配筋率，包括基础外墙和地下室顶板等，顶板的钢筋采用了双层双向贯通整个顶板。（2）在选用水泥时，考虑的原则为较小的水化热和收缩变形。在选择混凝土的强度等级时，对于基础外墙和地板，应合理的控制混凝土的强度等级，以60天的混凝土强度指标为标准。对于抗裂要求较严格的结构部位，加入一定量的抗裂纤维，基础外墙、顶板和主楼顶层的混凝土在采取这种措施之后均可满足抗裂要求。在混凝土中往往有外加剂的使用，对于这些外加剂，在使用过程中应正确搭配，并严格控制其用量和质量。
4. 高层建筑结构设计要点
显然，相对于普通建筑而已，高度上较大的高层建筑结构受风荷载和地震的影响较大，而且这两种荷载都是随机振动的，这加大了结构设计的难度和复杂性。因此，在进行高层建筑结构设计时，应考虑采取概念设计辅助力学分析。
概念设计是从结构的整体角度出发，立足于整体和局部结构体系之间的力学关系和相互反应，运用结构设计基本原理和思想解决设计中遇到的问题。概念設计即注重总体布置，又关注局部的细节设计，统筹兼备从而达到合理有效的设计。
本工程的概念设计包括以下几点：（1）设计时应选用简单规则的平面形式。简单规则的平面形式，其风荷载的影响较小，有利于抵抗高层建筑的风压，同时简单规则的形式，有利于实现抗震的结构平面布置，相对而言抗震性能较好。（2）高层建筑中所设计的竖向体型应采取合理的形状，其原则为经济合理、对侧向力反应较弱、较强的外荷载抵抗能力等。（3）建筑宽高比对结构传力体系的影响较大，在设计中应按规范要求选择宽高比，同时应保证抗侧刚度的均匀变化。（4）在设计时，结构应始终保持连续性和整体性，构件节点的承载力应大于连接构件的承载力。（5）高层建筑基础承受着较大的荷载，结构在整体稳定性上受着较大的挑战，因此应合理的进行基础形式和埋深的选择。（6）在材料的选择上应满足均匀、各向同性、延性好等原则。（7）在抗震上尽量采取多道抗震设防措施。
5. 结语
笔者结合多年在建筑结构设计中的工程实践经验，并结合建筑结构概念设计的理念，通过具体高层建筑的结构分析，阐述了高层建筑中几个重要方面的设计分析过程，并论述了概念设计中的几个要点，提出了高层建筑结构设计中的注意事项和可能遇到的问题以及相应的解决措施，希望能够对读者在今后的工程设计中有所帮助。
参考文献：
[1]夏卓文．高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J]．住宅科技．，2007,2：29～32
[2]王 涛．高层住宅剪力墙结构设计与研究[D]．山东大学硕士论文，2008，5：54～56
[3]贺文清，曹 素，环宋捷．大开间大跨度多高层建筑结设计问题探讨 [J]．中国勘探设计，2002,（08）：39～40.
关键词：高层建筑结构设计；设计分析；概念设计
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：
1. 引言
结构设计师在进行设计时，应设计出安全、经济的建筑，同时还应符合人们对精神生活的追求，这些都要求设计师拥有扎实的理论基础，充分掌握高层建筑结构设计中的要点问题，能够合理有效的处理设计中可能出现的问题。下面笔者将结合多年的工作经验，通过对具体工程的设计分析，提出在高层建筑结构设计中应该注意的问题，希望对读者有一定的借鉴作用。
2. 工程概况
本工程为一座综合楼工程，处于城市中央商务区，四周环绕着城市道路。房屋总高度为89m，上部楼房层数为19层，有一层屋面结构局部突出，并附有2层地下室。一层地下室为汽车库，同时用于各类设备的放置，二层地下室主要为汽车库，同时部分空间兼有人防的功能。裙房用于银行的办公，包括营业大厅，办公区、业务区、计算机房、档案室、职工之家和花园等。主楼主要用于公司办公，包括办公大堂、两层共享空间、物业办公用房、员工餐厅和会议室等。
3. 设计分析
3.1 地质条件和基础设计水位
经过现场地质情况的勘查，本工程环境类别为Ⅱ类，地下水位的稳定埋深为3.33~8.50m，稳定标高为14.17~14.44m，按A类水进行设计。场地孔隙潜水水质良好，只具有轻微的腐蚀性，对混凝土结构和钢结构有较弱的影响，但对钢筋混凝土结构基本无影响。粉质粘土对钢结构也有轻微的腐蚀性，但对混凝土结构和钢筋混凝土结构的钢筋基本无腐蚀作用。设防水位的选择要考虑抗浮和抗渗的因素，综合考虑之后选用的设防水位为场地标高21.00m。
3.2 基础方案的选择
本工程中地基基础的底部标高大约为-11.10m~-12.20m之间，基础的持力层为细砂层和粗砂层，经测定，这两者的承载力特征值分别为150kpa和200kpa。对于部分纯地下室和裙房地基，这两层持力层已基本能够满足承载力要求，因此采用天然地基即可抵抗上部荷载的作用，基础的形式采用平板式筏型基础，但对于部分高层地基，持力层的承载力还无法抵抗上部荷载的作用，因此考虑使用桩筏基础作为高层部分的基础，桩采用钻孔灌注桩。本工程中另一个需要考虑的重要影响因素是抗浮设防水位，由于其水位很高，需要采取相应的抗浮措施，针对本工程的特点，采用的抗浮措施为抗拔桩。
3.3 抗震等级
本工程的结构形式为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，地下2层框架抗震等级为四级，剪力墙等级为四级，地下1层框架抗震等级为二级，剪力墙等级为三级，地上1层~地上2层框架抗震等级为二级，剪力墙等级为三级，地上2层~顶层框架抗震等级为三級，剪力墙等级为三级。标高为±0.00的楼板处通常兼做上部结构的嵌固层，剪力墙的底部应进行局部加强，本工程对地下1~3层进行了加强。
3.4 屋盖及楼盖结构的确定
在本工程中经过综合考虑之后，上部结构的部分楼面采用的楼盖结构为以现浇主框架梁为主配以次梁的楼盖，而地下部分结构采用的楼面体系为以现浇主框架梁为主配以厚板的楼盖。在楼面中有时出于需要，楼面中会设置面积较大的孔洞，这往往会降低建筑物的整体刚度，因此为了避免整体刚度的减弱，设计中采取的措施为：对孔洞周围楼板的厚度进行加强，同时增加周围楼板的配筋和加大孔洞边梁的截面尺寸等。在三层的大堂顶板由于其特殊的结构形式，在设计时为重点考虑的问题，由于大堂空间的需要，对大堂进行了抽柱，造成了托柱转换，转换梁的跨度过大，已达到17.4m，在这种情况下，一般的钢筋混凝土结构已经无法解决这个问题了，进过分析考虑，本工程在大堂位置采用了钢骨混凝土梁，最终解决了这个问题。
3.5 结构缝的设置
鉴于本工程裙房部分的荷载较小，而高层部分的荷载较大，这其中存在的较大的荷载差异会造成地基不均匀的沉降，但由于本工程中为了承受高层部分较大荷载的作用，所采用的基础形式为桩基，桩基的使用大大减少了两部分结构之间差异沉降，满足设计对沉降的要求，因此本工程只需设置施工后浇带即可满足要求，无需设置永久后浇带，施工后浇带的设置能够避免混凝土的收缩变形所引起的开裂问题。
在本工程中，由于混凝土的收缩和温度应力在较长的地下室混凝土结构中所引起不利影响往往较大，为了减弱这种影响，设置了后浇带，同时还采取了以下措施：（1）在设计中，部分结构在配筋时合理的提高了最小配筋率，包括基础外墙和地下室顶板等，顶板的钢筋采用了双层双向贯通整个顶板。（2）在选用水泥时，考虑的原则为较小的水化热和收缩变形。在选择混凝土的强度等级时，对于基础外墙和地板，应合理的控制混凝土的强度等级，以60天的混凝土强度指标为标准。对于抗裂要求较严格的结构部位，加入一定量的抗裂纤维，基础外墙、顶板和主楼顶层的混凝土在采取这种措施之后均可满足抗裂要求。在混凝土中往往有外加剂的使用，对于这些外加剂，在使用过程中应正确搭配，并严格控制其用量和质量。
4. 高层建筑结构设计要点
显然，相对于普通建筑而已，高度上较大的高层建筑结构受风荷载和地震的影响较大，而且这两种荷载都是随机振动的，这加大了结构设计的难度和复杂性。因此，在进行高层建筑结构设计时，应考虑采取概念设计辅助力学分析。
概念设计是从结构的整体角度出发，立足于整体和局部结构体系之间的力学关系和相互反应，运用结构设计基本原理和思想解决设计中遇到的问题。概念設计即注重总体布置，又关注局部的细节设计，统筹兼备从而达到合理有效的设计。
本工程的概念设计包括以下几点：（1）设计时应选用简单规则的平面形式。简单规则的平面形式，其风荷载的影响较小，有利于抵抗高层建筑的风压，同时简单规则的形式，有利于实现抗震的结构平面布置，相对而言抗震性能较好。（2）高层建筑中所设计的竖向体型应采取合理的形状，其原则为经济合理、对侧向力反应较弱、较强的外荷载抵抗能力等。（3）建筑宽高比对结构传力体系的影响较大，在设计中应按规范要求选择宽高比，同时应保证抗侧刚度的均匀变化。（4）在设计时，结构应始终保持连续性和整体性，构件节点的承载力应大于连接构件的承载力。（5）高层建筑基础承受着较大的荷载，结构在整体稳定性上受着较大的挑战，因此应合理的进行基础形式和埋深的选择。（6）在材料的选择上应满足均匀、各向同性、延性好等原则。（7）在抗震上尽量采取多道抗震设防措施。
5. 结语
笔者结合多年在建筑结构设计中的工程实践经验，并结合建筑结构概念设计的理念，通过具体高层建筑的结构分析，阐述了高层建筑中几个重要方面的设计分析过程，并论述了概念设计中的几个要点，提出了高层建筑结构设计中的注意事项和可能遇到的问题以及相应的解决措施，希望能够对读者在今后的工程设计中有所帮助。
参考文献：
[1]夏卓文．高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J]．住宅科技．，2007,2：29～32
[2]王 涛．高层住宅剪力墙结构设计与研究[D]．山东大学硕士论文，2008，5：54～56
[3]贺文清，曹 素，环宋捷．大开间大跨度多高层建筑结设计问题探讨 [J]．中国勘探设计，2002,（08）：39～40.