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【摘要】本文从高层民用建筑结构设计角度出发，并结合多年的工作经验，针对民用建筑结构设计原则、民用建筑结构问题等方面进行了简单的分析探讨。
【关键词】高层 民用建筑结构设计
中图分类号： TB482 文献标识码： A
一、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.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。
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。
二、高层建筑框架结构设计与布置原则
框架结构是指由梁柱杆系构件构成，能承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。优点：框架结构平面布置灵活，可根据需要分隔成小房间或者改成大房间；结构自重较轻。缺点：框架结构侧向刚度较小。竖向荷载作用下，梁端抗弯承载力首先达到其极限承载力，出现塑性铰区域，相应地梁端截面转角位移显著加大，内力向跨中发生转移，导致跨中弯矩进一步提高，跨中挠曲变形增大，直至破坏。
水平荷载是高层框架结构的主要荷载，由此产生的整体倾覆力矩可能使部分柱受拉,整体抗倾覆稳定性验算要求决定了结构的最大高度。
对高层建筑结构来说，其层数多，高度大，为保证在正常使用条件下，主体结构基本处于弹性受力状态，控制裂缝的开展及控制其宽度在规范允许范围内，以及保证填充墙、隔墙及幕墙等非结构构件的完好，要求高层建筑结构必须具有足够的刚度，且须对结构楼层层间最大位移与层高之比进行限值，所以必须验算结构的侧向位移。
梁彎矩调幅原因是按照框架结构的合理破坏形式，在梁端出现塑性铰是允许的，为了便于浇筑混凝土，也往往希望节点处梁的前插弯距放的少些；而对于装配式和装配整体式框架，节点并非绝对刚性，梁端实际弯矩将小于其弹性计算值，因此，在进行框架结构设计时，一般均对梁端弯矩进行调幅。
三、高层民用建筑结构设计中存在的问题
随着建筑行业不断地发展，在民用高层建筑的结构设计中，或多或少都会出现一些问题。针对这一部分问题，需要从设计深度、建筑结构计算、结构设计、材料和结构体系等方面进行分析。
1设计深度无法满足标准要求
偷工减料是民用高层建筑结构设计在施工图纸上最常见的现象，导致整体施工图设计无法满足施工要求，在设计上的马虎，最终影响到整体施工的安全等级，甚至出现了降级现象。这一类问题的出现，主要是结构设计人员在设计施工图时，不够精细，导致施工图纸过于简单，在施工图纸中出现了大样图、节点详图不完整的情况。如在施工中需注意的点，仅用“见图集”等加以标注，并没有明确的表达其含义。以上问题出现，主要是因为设计人员没有重视建筑结构设计，也可能是没有全面、正确的认识到设计规范。因此，在设计上，设计人员应当注意设计深度，配合现行设计规范、结合地方标准，重视建筑结构设计，才能够满足民用高层建筑对设计深度提出的要求。
2建筑结构计算上出现的疑问
一般来说，在结构方面出现的问题分为三类：第一，不恰当的荷载取值，如：对于房屋高度大于60m的高层建筑，承载力设计时风荷载计算应按基本风压的1.1倍采用；而对结构平面及立面形状复杂、开洞或连体建筑及周围地形环境复杂的结构，宜进行风洞实验；这一点结构设计时有时会忽略。第二，高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法；对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法；连体结构、错层结构、带转换层结构、竖向体型收进及悬挑结构还应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。第三，结构周期折减系数的确定：由于框架结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构等结构型式功能方面的原因，在高层建筑中会出现填充墙。因此，实际的刚度相比计算中的刚度更大，但是实际所需要的周期又比计算周期低。因此，通过计算所取得的地震剪力值相对偏少，导致结构面临安全隐患。所以，我们必须注意计算周期中进行折减。
3.材料、结构体系问题
对于建筑工程技术人员来讲，建筑材料、结构体系的合理选择是影响其判断的主要影响因素。最近几年，国内的高层、超高层民用建筑越来越多。因此，在建筑材料的选择、结构体系的建立上，都提出了更高的要求。针对超高层民用建筑来讲，要求尽可能使用钢管混凝土或者钢骨混凝土结构，这样能够有效的减小柱断面尺寸，能够提升建筑物结构的整体抗震能力。一旦建筑物超过了一定的高度标准，使用钢骨混凝土作为建造建筑物的材料，也有利于防范风振对建筑物的影响。
四、民用建筑中结构的新技术发展趋势
1钢结构民用建筑的推广随着钢铁工业的迅猛发展，为建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。钢结构与砖混结构和混凝士结构相比，在民用建筑建筑中应用主要有三个优点：①由于钢材强度高的特点，民用建筑设计可采用大开间布置。而砖混结构和钢筋混凝土结构由于材料的性质，限制了空间布置的自由。如果结构跨度过大，就会造成构件尺寸加大，不但影响美观，而且造成结构自重增大，增加了造价。②民用建筑采用钢结构体系产生的综合经济效益较好。由于钢结构民用建筑自重轻，约为砖混结构的65％，因此减少了土、沙、石的用量。不仅适用于软弱地基，在其他地基条件下，也同样可以大大减少基础造价。钢结构民用建筑施工周期短，可以大大提高投资效益，加快资金周转。③钢结构建筑具有较高的性价比，有利于环境的可持续发展、适宜产业化发展，极具发展前途，可带动钢铁产业和新型材料产业的发展。
2短肢剪力墙的广泛应用短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度5～8倍的剪力墙结构，其吸收了框架结构的优点，发展形成的民用建筑结构型式。常用的短肢剪力墙有“T”字型、“L”字型、“十”字型、“一”字型等。在这种结构里剪力墙能结合建筑平面，利用间隔墙位置灵活布置，可选择的方案较多，能避免与建筑使用功能发生矛盾。而连接各墙肢的梁随墙肢位置也可隐蔽设于间隔墙竖向平面内。短肢剪力墙结构里剪力墙数量的多少，墙肢的长短主要由结构抗侧力的需要而决定。这种新的结构克服了普通框架和普通剪力墙结构的一些缺点，得到了建筑师、开发商和广大住户的肯定与欢迎。
3预应力混凝土大板结构技术的应用预应力大板结构是在柱与柱之间布置明梁，楼板采用预应力大板，并在预应力大板上直接布置隔墙的结构体系。若这种大板配合预应力宽扁梁使用，则能更大限度的提升楼层净高，随着预应力技术的逐渐成熟，预应力材料及施工费用不断下降，我国民用建筑转换层结构中采用预应力技术的情况越来越多。预应力大板结构在建筑上避免了室内难看的次梁景观，使住宅的建筑平面布置更加灵活，有利于二次装修时室内布局的改造，满足了住户个性化要求。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010
[3]田龙. 浅谈高层建筑的结构设计[J]. 价值工程. 2011（03）：66-68
[4]何俊旭. 高层建筑结构设计及结构选型探讨[J]. 价值工程. 2010（06）：45-47
【关键词】高层 民用建筑结构设计
中图分类号： TB482 文献标识码： A
一、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.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。
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。
二、高层建筑框架结构设计与布置原则
框架结构是指由梁柱杆系构件构成，能承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。优点：框架结构平面布置灵活，可根据需要分隔成小房间或者改成大房间；结构自重较轻。缺点：框架结构侧向刚度较小。竖向荷载作用下，梁端抗弯承载力首先达到其极限承载力，出现塑性铰区域，相应地梁端截面转角位移显著加大，内力向跨中发生转移，导致跨中弯矩进一步提高，跨中挠曲变形增大，直至破坏。
水平荷载是高层框架结构的主要荷载，由此产生的整体倾覆力矩可能使部分柱受拉,整体抗倾覆稳定性验算要求决定了结构的最大高度。
对高层建筑结构来说，其层数多，高度大，为保证在正常使用条件下，主体结构基本处于弹性受力状态，控制裂缝的开展及控制其宽度在规范允许范围内，以及保证填充墙、隔墙及幕墙等非结构构件的完好，要求高层建筑结构必须具有足够的刚度，且须对结构楼层层间最大位移与层高之比进行限值，所以必须验算结构的侧向位移。
梁彎矩调幅原因是按照框架结构的合理破坏形式，在梁端出现塑性铰是允许的，为了便于浇筑混凝土，也往往希望节点处梁的前插弯距放的少些；而对于装配式和装配整体式框架，节点并非绝对刚性，梁端实际弯矩将小于其弹性计算值，因此，在进行框架结构设计时，一般均对梁端弯矩进行调幅。
三、高层民用建筑结构设计中存在的问题
随着建筑行业不断地发展，在民用高层建筑的结构设计中，或多或少都会出现一些问题。针对这一部分问题，需要从设计深度、建筑结构计算、结构设计、材料和结构体系等方面进行分析。
1设计深度无法满足标准要求
偷工减料是民用高层建筑结构设计在施工图纸上最常见的现象，导致整体施工图设计无法满足施工要求，在设计上的马虎，最终影响到整体施工的安全等级，甚至出现了降级现象。这一类问题的出现，主要是结构设计人员在设计施工图时，不够精细，导致施工图纸过于简单，在施工图纸中出现了大样图、节点详图不完整的情况。如在施工中需注意的点，仅用“见图集”等加以标注，并没有明确的表达其含义。以上问题出现，主要是因为设计人员没有重视建筑结构设计，也可能是没有全面、正确的认识到设计规范。因此，在设计上，设计人员应当注意设计深度，配合现行设计规范、结合地方标准，重视建筑结构设计，才能够满足民用高层建筑对设计深度提出的要求。
2建筑结构计算上出现的疑问
一般来说，在结构方面出现的问题分为三类：第一，不恰当的荷载取值，如：对于房屋高度大于60m的高层建筑，承载力设计时风荷载计算应按基本风压的1.1倍采用；而对结构平面及立面形状复杂、开洞或连体建筑及周围地形环境复杂的结构，宜进行风洞实验；这一点结构设计时有时会忽略。第二，高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法；对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法；连体结构、错层结构、带转换层结构、竖向体型收进及悬挑结构还应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。第三，结构周期折减系数的确定：由于框架结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构等结构型式功能方面的原因，在高层建筑中会出现填充墙。因此，实际的刚度相比计算中的刚度更大，但是实际所需要的周期又比计算周期低。因此，通过计算所取得的地震剪力值相对偏少，导致结构面临安全隐患。所以，我们必须注意计算周期中进行折减。
3.材料、结构体系问题
对于建筑工程技术人员来讲，建筑材料、结构体系的合理选择是影响其判断的主要影响因素。最近几年，国内的高层、超高层民用建筑越来越多。因此，在建筑材料的选择、结构体系的建立上，都提出了更高的要求。针对超高层民用建筑来讲，要求尽可能使用钢管混凝土或者钢骨混凝土结构，这样能够有效的减小柱断面尺寸，能够提升建筑物结构的整体抗震能力。一旦建筑物超过了一定的高度标准，使用钢骨混凝土作为建造建筑物的材料，也有利于防范风振对建筑物的影响。
四、民用建筑中结构的新技术发展趋势
1钢结构民用建筑的推广随着钢铁工业的迅猛发展，为建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。钢结构与砖混结构和混凝士结构相比，在民用建筑建筑中应用主要有三个优点：①由于钢材强度高的特点，民用建筑设计可采用大开间布置。而砖混结构和钢筋混凝土结构由于材料的性质，限制了空间布置的自由。如果结构跨度过大，就会造成构件尺寸加大，不但影响美观，而且造成结构自重增大，增加了造价。②民用建筑采用钢结构体系产生的综合经济效益较好。由于钢结构民用建筑自重轻，约为砖混结构的65％，因此减少了土、沙、石的用量。不仅适用于软弱地基，在其他地基条件下，也同样可以大大减少基础造价。钢结构民用建筑施工周期短，可以大大提高投资效益，加快资金周转。③钢结构建筑具有较高的性价比，有利于环境的可持续发展、适宜产业化发展，极具发展前途，可带动钢铁产业和新型材料产业的发展。
2短肢剪力墙的广泛应用短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度5～8倍的剪力墙结构，其吸收了框架结构的优点，发展形成的民用建筑结构型式。常用的短肢剪力墙有“T”字型、“L”字型、“十”字型、“一”字型等。在这种结构里剪力墙能结合建筑平面，利用间隔墙位置灵活布置，可选择的方案较多，能避免与建筑使用功能发生矛盾。而连接各墙肢的梁随墙肢位置也可隐蔽设于间隔墙竖向平面内。短肢剪力墙结构里剪力墙数量的多少，墙肢的长短主要由结构抗侧力的需要而决定。这种新的结构克服了普通框架和普通剪力墙结构的一些缺点，得到了建筑师、开发商和广大住户的肯定与欢迎。
3预应力混凝土大板结构技术的应用预应力大板结构是在柱与柱之间布置明梁，楼板采用预应力大板，并在预应力大板上直接布置隔墙的结构体系。若这种大板配合预应力宽扁梁使用，则能更大限度的提升楼层净高，随着预应力技术的逐渐成熟，预应力材料及施工费用不断下降，我国民用建筑转换层结构中采用预应力技术的情况越来越多。预应力大板结构在建筑上避免了室内难看的次梁景观，使住宅的建筑平面布置更加灵活，有利于二次装修时室内布局的改造，满足了住户个性化要求。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010
[3]田龙. 浅谈高层建筑的结构设计[J]. 价值工程. 2011（03）：66-68
[4]何俊旭. 高层建筑结构设计及结构选型探讨[J]. 价值工程. 2010（06）：45-47