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摘要：本文就某高层建筑的结构设计进行分析，着重阐述了本高层的主题结构设计，即钢筋混凝土筒中筒结构设计和布置，在抗震方面的计算和防范措施，最后对该高层的建筑出现的几个问题进行分析，希望其他类似高层设计时能够借鉴本高层的建筑结构设计。
关键词：高层建筑；结构设计；抗震分析
Abstract: this paper the structure design of a high-rise building analysis, and emphatically expounds the theme of the high-level structure design, namely reinforced concrete cylinder tube structure design and the layout, the seismic aspects of the calculation and preventive measures, and finally, the top of the building some problems to carry on the analysis, hope other similar top design they can be used for reference of the high-rise building design.
Keywords: high building; Structure design; Seismic analysis
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1.高层建筑物概况
某高层建筑是商务写字楼和酒店一体的公共的高层建筑，位于市中心繁华地段，建筑面积近10万㎡，分主楼和裙楼，主楼共42层，地下3层，而裙楼为10层，地下2层。裙楼主要还是附属用房，不做过多的分析，主楼地上为酒店客房及办公用房，地下停车场和六级人防所用。地上1层到8层房高为4.8m，其他层房高为3.15m，最顶层为旋转餐厅，层高为10m，建筑的总高为142.9m，因建筑主体较高，高度超出规范要求，属于该市较高建筑物之一，其抗震烈度为8°。
2.此高层建筑的地基与基础
2.1验证基础持力层
建筑场地所在地区的地层稳定，并且结构简单，地层至上而下分别为：一层是以粉土为主的杂填土，厚度为900mm-2500mm；二层是厚度为4700mm-9700mm的卵石层；三层为最底层是由强风化的砂岩层组成的，地基承载力大于规范的标准值500KPa[1]。
以往的建筑物高度H≤100m，以强风化的砂岩层作为基础持力层没有问题，但该工程的建筑高度为142.9m，基地压力比标准值大1/2，能否用天然地基，需要经过计算和论证才能确定，具体分析如下：
一、“根深蒂固”的成语大家都知道，本工程就是采用该成语的含义，增加基础深度，基础做到地面下15m左右。该深度除了可以减低地上主体的倾斜角度，还可以把砂岩层表层不好的2m-3m的风化层除去；
二、对增加深度的基础进行深宽修正，测其承载力，发现能够满足设计要求，
而验算地基形变也小于规范要求，沉降较小，所以在承载力和变形方卖弄都满足要求。不会出现倾斜或是倾倒现象；
三、对基坑进行试验，经试验结果表示，其承载力很高，完全满足设计要求，在加压快到2000 KPa时，都没有交到变形，还可以继续加压。在P-S的曲线图上也没有出现比例界限[2]。
2.2基础形式的选择
考虑到主体建筑分地上地下，又因其使用功能不同，所以基础选用刚度较大的箱型形式。在内外筒间的柱网处要設置厚度为800mm的墙体和1200mm的基础底板。考虑到主体建筑对基底的压力较大，为了减小压力，分散压力，在外筒柱处把墙体和箱基底板向外延伸3m。利用先进的计算机软件确定设计内力。地上部分应在主楼和裙楼之间设置抗震裂缝，而地下部分则连为整体，为了解决二者的沉降问题，应在两者之间设后浇带。
3.地上主体结构
3.1确定主体结构类型
该高层建筑地上主体部分高142.9m，现场建筑平面布置类似正方形，通过技术经济分析，采用技术性高，经济控制性好的现浇钢筋混凝土筒中筒结构。内筒为长21.0m，宽12.0m的剪力墙, 而外筒由长45.0m，宽36.0m密柱高裙梁组成。根据主体建筑各层的使用功能不同，为了提高结构的抗弯与抗扭刚度，可适量在外筒体四周处位置布置剪力墙。
为了提高该高层的筒中筒结构的承载力，应使各项设计参数控制在合理的范围内，如结构平面的长(L)：宽(B)=1.24；结构长向的高（H）：宽(B)=3.9,短向高（H）：宽(B)=3.2；内筒长向的高（H）：宽(B)=12.5,短向高（H）：宽(B)=7.5；为满足建筑入口的设计要求，外筒柱的底层采用1.1m×1.1m的正方型柱，二层到顶层则是采用1.4m×0.8m变为1.4m×0.6m的长方形扁柱；内筒外墙采用有底层的500mm厚变至400mm厚，而内墙则是从底层到顶层都为300mm厚；为了使墙体的延性和极限承载力得到提高，剪力墙厚度大于等于400mm时，要在楼面处设置H=0.7m的暗梁。
3.2结构楼盖选型
该高层的内筒和外筒的轴线长为12.0m，为了满足该高层建筑的使用价值，更合理的选择，对以下方案进行比较分析：
方案一：为了减小楼盖的跨度在内筒和外筒之间加设柱体。该方案具有工艺简单、 本体较轻、成本低、施工起来方便的优点, 但其功能较差, 是目前我国不常采用的方案；
方案二：在内筒外筒之间的柱轴线上增设预应力梁，梁与梁间距为4.2 m梁间楼。该方案有本体轻, 经济成本低的优点, 但因加设了预应力梁，所以楼层的高度就被增高了，为抗震、抗倾带来麻烦；
方案三：在内筒外筒之间设置环形预应力混凝土平板。该方案具有高度小、能增加楼层与建筑面积、平整美观的优点, 但其本体重量较大、 内力复杂、经济指标高。
考虑到高层建筑的建筑高度高，建筑层数多的特点，通过上卖弄方案的比较，采用方案二和方案三组合的方法。 对于层高较大的楼层采用预应力梁，在其他楼层采用预应力混凝土平板结构[3]。
3.3结构计算与分析
由于该高层建筑的结构比较规则，所以用PKPM系列软件中的SATWE系统和TAT系统进行结构分析计算，计算得结构几乎相同，但两种系统对剪力墙的建模是不同的，所以墙体会有部分位置的配筋不相同，在该高层建筑进行设计时，采用了较为合理的SATW系统计算的结果。平扭藕连作用的分析计算结果如下：
①空间振型的周期: T1 为2.40，T2为2.15 ， T3为 1.06 ；
② 地震作用时:X方向最大层间位移角1/2228，Y 方向,最大层间位移角1/1560；
③平楼层和楼层的层间位移的比值都在1.05控制范围内。
通过以上数据可见，主体结构的周期（T）和位移(δ)都在合理的控制范围内[4]。
3.4主要抗震措施
该高层建筑的主体高度为142.9 m,属于较高层建筑，存在高度超出限定高度范围的问题，除此之外该建筑竖向可能存在刚性突变问题。对于这两个问题，设计时要注意抗震设计，采取相应的抗震措施。如采取地上部分主楼和裙楼之间设置缝将主楼和裙楼隔开；在建筑四周增设墙体；加深基础等措施。
4.针对高层建筑结构存在的问题进行分析
4.1是否设置梁对结构刚度的影响
该高层为了减小主体楼的总高度，在内筒和外筒之间并未设置梁而是采用跨对为12m的平板结构。因为没有这种梁所以楼盖的结构刚度是否能满足承载力的要求就成为了设计时的一个难题。为此在确定使用该方式时就对此种方法进行了反复的测试，在楼盖结构本体重量不改变的情况下，结果显示在内外筒间设计增设梁和不设梁其结构的刚对变化不大，变化在2%与5%之间。结构刚不变化不大的主要原因是本高层采用的内外筒的结构形式，其抗侧力的主要部件的刚度较大，相比之下，梁所起到的刚度约束就会小很多。采用内外筒的结构形式设与不设梁的刚对变化相对框架-筒体结构形式的建筑要小10倍左右。所以本高层考虑到抗震、高度与经济指标的控制在内外筒间采用平板结构。
4.2楼盖的预应力分析
因为在内外筒采用的平板结构没有设置梁，所以平板结构的内力分析就会较复杂，所以对预应力混凝土结构通过风荷载、抗震作用、平衡荷载等分析方法，进行了系统的分析，在楼本与柱体连接位置总会出现应力最大值，所以采用在墙体内均匀布置预应力钢筋，并在柱体的轴线上集中布置普通钢筋，使其形成暗梁，应这种布置可以减小张拉力对柱体节点区的影响和出现应力组大致处的裂缝[5]。
5.结语
通过对本高层建筑物的柱体结构形式选用、抗震措施分析、楼盖结构形式的选择及预应力分析，得到了本建筑方案是满足设计要求的，为该市今后再进行类似形式的高层建筑设计提供依据。
参考文献
[1]张芹.自喜伟.高层建筑结构体系选型及分析[J].科技致富向导.2009(14)
[2]杨晓峰.高层建筑设计中扭转效应的控制[J].科技咨询导报.2007(20)
[3]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(02)
[4]刘健斌.浅谈某高层结构设计[J].建材与装饰(中旬刊).2008(04)
[5]黄宁峰.结合实践对高层建筑结构设计若干问题的分析[J]. 四川建材.2009(06)
关键词：高层建筑；结构设计；抗震分析
Abstract: this paper the structure design of a high-rise building analysis, and emphatically expounds the theme of the high-level structure design, namely reinforced concrete cylinder tube structure design and the layout, the seismic aspects of the calculation and preventive measures, and finally, the top of the building some problems to carry on the analysis, hope other similar top design they can be used for reference of the high-rise building design.
Keywords: high building; Structure design; Seismic analysis
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1.高层建筑物概况
某高层建筑是商务写字楼和酒店一体的公共的高层建筑，位于市中心繁华地段，建筑面积近10万㎡，分主楼和裙楼，主楼共42层，地下3层，而裙楼为10层，地下2层。裙楼主要还是附属用房，不做过多的分析，主楼地上为酒店客房及办公用房，地下停车场和六级人防所用。地上1层到8层房高为4.8m，其他层房高为3.15m，最顶层为旋转餐厅，层高为10m，建筑的总高为142.9m，因建筑主体较高，高度超出规范要求，属于该市较高建筑物之一，其抗震烈度为8°。
2.此高层建筑的地基与基础
2.1验证基础持力层
建筑场地所在地区的地层稳定，并且结构简单，地层至上而下分别为：一层是以粉土为主的杂填土，厚度为900mm-2500mm；二层是厚度为4700mm-9700mm的卵石层；三层为最底层是由强风化的砂岩层组成的，地基承载力大于规范的标准值500KPa[1]。
以往的建筑物高度H≤100m，以强风化的砂岩层作为基础持力层没有问题，但该工程的建筑高度为142.9m，基地压力比标准值大1/2，能否用天然地基，需要经过计算和论证才能确定，具体分析如下：
一、“根深蒂固”的成语大家都知道，本工程就是采用该成语的含义，增加基础深度，基础做到地面下15m左右。该深度除了可以减低地上主体的倾斜角度，还可以把砂岩层表层不好的2m-3m的风化层除去；
二、对增加深度的基础进行深宽修正，测其承载力，发现能够满足设计要求，
而验算地基形变也小于规范要求，沉降较小，所以在承载力和变形方卖弄都满足要求。不会出现倾斜或是倾倒现象；
三、对基坑进行试验，经试验结果表示，其承载力很高，完全满足设计要求，在加压快到2000 KPa时，都没有交到变形，还可以继续加压。在P-S的曲线图上也没有出现比例界限[2]。
2.2基础形式的选择
考虑到主体建筑分地上地下，又因其使用功能不同，所以基础选用刚度较大的箱型形式。在内外筒间的柱网处要設置厚度为800mm的墙体和1200mm的基础底板。考虑到主体建筑对基底的压力较大，为了减小压力，分散压力，在外筒柱处把墙体和箱基底板向外延伸3m。利用先进的计算机软件确定设计内力。地上部分应在主楼和裙楼之间设置抗震裂缝，而地下部分则连为整体，为了解决二者的沉降问题，应在两者之间设后浇带。
3.地上主体结构
3.1确定主体结构类型
该高层建筑地上主体部分高142.9m，现场建筑平面布置类似正方形，通过技术经济分析，采用技术性高，经济控制性好的现浇钢筋混凝土筒中筒结构。内筒为长21.0m，宽12.0m的剪力墙, 而外筒由长45.0m，宽36.0m密柱高裙梁组成。根据主体建筑各层的使用功能不同，为了提高结构的抗弯与抗扭刚度，可适量在外筒体四周处位置布置剪力墙。
为了提高该高层的筒中筒结构的承载力，应使各项设计参数控制在合理的范围内，如结构平面的长(L)：宽(B)=1.24；结构长向的高（H）：宽(B)=3.9,短向高（H）：宽(B)=3.2；内筒长向的高（H）：宽(B)=12.5,短向高（H）：宽(B)=7.5；为满足建筑入口的设计要求，外筒柱的底层采用1.1m×1.1m的正方型柱，二层到顶层则是采用1.4m×0.8m变为1.4m×0.6m的长方形扁柱；内筒外墙采用有底层的500mm厚变至400mm厚，而内墙则是从底层到顶层都为300mm厚；为了使墙体的延性和极限承载力得到提高，剪力墙厚度大于等于400mm时，要在楼面处设置H=0.7m的暗梁。
3.2结构楼盖选型
该高层的内筒和外筒的轴线长为12.0m，为了满足该高层建筑的使用价值，更合理的选择，对以下方案进行比较分析：
方案一：为了减小楼盖的跨度在内筒和外筒之间加设柱体。该方案具有工艺简单、 本体较轻、成本低、施工起来方便的优点, 但其功能较差, 是目前我国不常采用的方案；
方案二：在内筒外筒之间的柱轴线上增设预应力梁，梁与梁间距为4.2 m梁间楼。该方案有本体轻, 经济成本低的优点, 但因加设了预应力梁，所以楼层的高度就被增高了，为抗震、抗倾带来麻烦；
方案三：在内筒外筒之间设置环形预应力混凝土平板。该方案具有高度小、能增加楼层与建筑面积、平整美观的优点, 但其本体重量较大、 内力复杂、经济指标高。
考虑到高层建筑的建筑高度高，建筑层数多的特点，通过上卖弄方案的比较，采用方案二和方案三组合的方法。 对于层高较大的楼层采用预应力梁，在其他楼层采用预应力混凝土平板结构[3]。
3.3结构计算与分析
由于该高层建筑的结构比较规则，所以用PKPM系列软件中的SATWE系统和TAT系统进行结构分析计算，计算得结构几乎相同，但两种系统对剪力墙的建模是不同的，所以墙体会有部分位置的配筋不相同，在该高层建筑进行设计时，采用了较为合理的SATW系统计算的结果。平扭藕连作用的分析计算结果如下：
①空间振型的周期: T1 为2.40，T2为2.15 ， T3为 1.06 ；
② 地震作用时:X方向最大层间位移角1/2228，Y 方向,最大层间位移角1/1560；
③平楼层和楼层的层间位移的比值都在1.05控制范围内。
通过以上数据可见，主体结构的周期（T）和位移(δ)都在合理的控制范围内[4]。
3.4主要抗震措施
该高层建筑的主体高度为142.9 m,属于较高层建筑，存在高度超出限定高度范围的问题，除此之外该建筑竖向可能存在刚性突变问题。对于这两个问题，设计时要注意抗震设计，采取相应的抗震措施。如采取地上部分主楼和裙楼之间设置缝将主楼和裙楼隔开；在建筑四周增设墙体；加深基础等措施。
4.针对高层建筑结构存在的问题进行分析
4.1是否设置梁对结构刚度的影响
该高层为了减小主体楼的总高度，在内筒和外筒之间并未设置梁而是采用跨对为12m的平板结构。因为没有这种梁所以楼盖的结构刚度是否能满足承载力的要求就成为了设计时的一个难题。为此在确定使用该方式时就对此种方法进行了反复的测试，在楼盖结构本体重量不改变的情况下，结果显示在内外筒间设计增设梁和不设梁其结构的刚对变化不大，变化在2%与5%之间。结构刚不变化不大的主要原因是本高层采用的内外筒的结构形式，其抗侧力的主要部件的刚度较大，相比之下，梁所起到的刚度约束就会小很多。采用内外筒的结构形式设与不设梁的刚对变化相对框架-筒体结构形式的建筑要小10倍左右。所以本高层考虑到抗震、高度与经济指标的控制在内外筒间采用平板结构。
4.2楼盖的预应力分析
因为在内外筒采用的平板结构没有设置梁，所以平板结构的内力分析就会较复杂，所以对预应力混凝土结构通过风荷载、抗震作用、平衡荷载等分析方法，进行了系统的分析，在楼本与柱体连接位置总会出现应力最大值，所以采用在墙体内均匀布置预应力钢筋，并在柱体的轴线上集中布置普通钢筋，使其形成暗梁，应这种布置可以减小张拉力对柱体节点区的影响和出现应力组大致处的裂缝[5]。
5.结语
通过对本高层建筑物的柱体结构形式选用、抗震措施分析、楼盖结构形式的选择及预应力分析，得到了本建筑方案是满足设计要求的，为该市今后再进行类似形式的高层建筑设计提供依据。
参考文献
[1]张芹.自喜伟.高层建筑结构体系选型及分析[J].科技致富向导.2009(14)
[2]杨晓峰.高层建筑设计中扭转效应的控制[J].科技咨询导报.2007(20)
[3]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(02)
[4]刘健斌.浅谈某高层结构设计[J].建材与装饰(中旬刊).2008(04)
[5]黄宁峰.结合实践对高层建筑结构设计若干问题的分析[J]. 四川建材.2009(06)