探究高层建筑主体结构设计

李泽锋　丁五州

摘要：在高层建筑主体结构设计中，容易忽略上述提到的问题，设计者将很大的精力放在空间格局以及个性新颖方面，对于平面以及立面的问题，没有重视，影响到建筑稳定性。为提升高层建筑主体结构的质量，结构设计者需要提高设计的质量，对人们的生命安全负责。在进行建设前，结构设计师应当考虑到工程的现实情况，选择合适的设计形式，不断优化设计方法，保证高层建筑主体结构的安全性。

关键词：高层建筑；主体结构；结构设计

1 高层建筑主体结构设计的特点

1）在低层以及多层房屋中，通常是竖向荷载设计，比较典型的是重力，而高层建筑主要受力是水平力（习惯称水平荷载）。在结构受力分析时，竖向荷载对建筑具有一定的影响，但主要考虑的是水平力。对于高度特定的建筑而言，竖向荷载通常是具有一定的数据，但是，风荷载以及地震作用是水平荷载，建筑造型和结构动力性发生变化，水平荷载也会发生变化，如：在高层建筑中，特别是超高层建筑中，水平荷载越来越大，起控制作用，30～50 层的房屋就应设计成筒体结构体系，超过50 层的建筑就应设计成多筒体组合结构体系。

2）高层建筑需要注意减轻自重。在减轻自重方面，高层建筑的意义要大于多层建筑。考虑到地基承载力，如果地基基础相同，减少房屋的自重在软土层中效益比较明显。地震的效应和建筑重量呈现正比关系，减少房屋的自重，有助于增加结构的抗震能力，减小抗震破坏。高层建筑重量增加以后，对结构产生作用的地震剪力比较大，因为重心较高，地震作用具有较大的倾覆力矩，对于竖向构件，会形成附加轴力，产生更大的附加弯矩，从而增加了抗震破坏的严重性。

3）抗震设计具有较高的要求。高层建筑在结构设计方面，必须根据相关规范要求考虑到抗震设防，确保结构具有很好的抗震性能。

2 高层建筑主体结构设计的原则

2.1 计算简图合理

对高层建筑进行结构计算，主要是在工程计算简图上。为保证高层建筑结构设计具有安全性，质量达到标准，需要注意设计方法科学，计算方案合理。对于高层建筑主体结构设计而言，最先考虑的原则是结构计算方案具有合理性以及科学性。如果在高层建筑设计最初，设计人员在设计结构图时，计算简图不合理或者是选择的不科学，在实际施工过程中，分项工程节点不符合设计图纸，实际的误差会大于建筑允许的范围，影响到工程的质量。

2.2 基础方案合理

从建筑工程的角度考虑，要想保证建筑结构的稳定性，在施工时，需要注意地基基础的质量。对于高层建筑而言，当地基基础达标，结构比较稳定后，工程的质量才具有保证。在设计高层建筑或者是在实际的建筑过程中，必须重视地基的基础结构。在进行设计时，需要结合工程实际情况，考察施工现场水文环境以及土壤性质，根据建筑工程结构类型或者是载荷情况，设计地基方案。

2.3 结构方案的选择

在选择结构方案时，应当考虑到方案的可行性，结构形式合理；在选择方案时，实地考察工程实际的需求情况，结合材料供应、工程地理环境以及水文条件，综合分析考察的结果，在和其他专业协商以后，如建筑、水、暖等专业，选择建筑结构的形式。

2.4 对计算结果进行详细的分析

在进行结构设计时，需要用到计算机技术，但是现阶段计算机软件种类比较多，软件不同，计算结果会产生很大的差距。在用计算机进行辅助设计时，如果结构的实际情形不符合程序，或者是人工输入出现错误，计算结果都会出现错误。所以，结构工程师对于计算结果应当进行仔细的分析，并进行仔细的核对，进行判断。

3 高层建筑主体结构设计出现的问题

3.1 剪力墙结构

在建筑结构设计方面，存在一类结构形式是底部结构为钢筋混凝土框架剪力墙结构，上部结构为多层砌体，此类结构应用的范围是沿街的住宅、办公区域或者是旅館，下层为开放式房屋，如商店等，上层是多层砌体开间住宅。对于此类建筑，一些设计人员为扩大使用的面积，将2 层以上外层挑墙的位置进行特殊处理，安排于悬挑梁上部，由于荷载较大，底层承载挑梁容易产生裂缝。在临街砌体结构中，此类问题发生比较多。

3.2 混淆边续梁和单梁

这类情况主要是出现在阳台边梁设计中。原因主要是边梁的荷重比较小，设计人员不重视边梁的荷重情况，在支座上，缺少梁负筋量，受拉区容易存在裂缝。如果边梁比较长，问题会比较明显，阳台边梁位置是室外，恶劣天气容易对此造成影响，裂缝会变大，承载力降低，容易产生安全隐患。

3.3 忽略纵向框架

在对现代建筑进行抗震结构设计时，主要是在2 个主轴角度实行计算。不同角度抗震能力承担者主要是同方向的抗侧力。在框架结构设计中，它是比较重要的内容，横向框架、纵向框架发挥的作用都比较重要。部分设计人员在纵向框架上，抗震设计的节点、箍筋都不符合实际的要求。在跨中纵筋以及梁支座负筋等具体的位置上，缺少充足的配筋。

3.4 楼层在平面刚度方面不符合标准

部分结构在设计时，没有采取相应的措施，只是应用简单的变形。从理论角度考虑，数学模型准确性比较高，但是，不能掌握楼板变形的具体数值。在这种设计中，实施后，结构的构件安全性不能得到保证，建筑的整体结构存在问题。

4 高层建筑主体结构设计的方法

4.1 主梁中存在次梁位置增加附加筋

在这种情况下，通常是增设箍筋。附加筋需要设置，但要结合实际的情况。当主梁、次梁在截面方面差距较小时，次梁荷载比较大，需要增设附加筋。若主梁高度到特定的程度，次梁截面较小，荷载负担也比较小时，主梁就不必增设附加筋。当主梁和次梁具有较大的截面时，荷载压力比较小，不必增设附加筋。

4.2 对水平位移的要求

在高层建筑主体结构中，不能避免水平位移，但是，位移的数值和高层的安全原则相符，也并不意味着主体结构设计就具有合理性。在设计的过程中，同样需要想到周期、地震力因素。通常情况下，剪力墙结构位移线应当设置为弯曲型，而不是剪切型。若建筑具有框架结构，位移的曲线最为合理的是剪切型。当以上两种的结构相互结合时，位移曲线应当结合起来。

5 结语

在高层建筑主体结构设计中，容易忽略上述提到的问题，设计者将很大的精力放在空间格局以及个性新颖方面，对于平面以及立面的问题，没有重视，影响到建筑稳定性。为提升高层建筑主体结构的质量，结构设计者需要提高设计的质量，对人们的生命安全负责。在进行建设前，结构设计师应当考虑到工程的现实情况，选择合适的设计形式，不断优化设计方法，保证高层建筑主体结构的安全性。

参考文献：

[1]邓玉婷.高层建筑结构设计与问题[J].江西建材，2013（4）.

[2]程虎，孙海荣，孙富强.高层建筑的结构设计[J].中华建设，2013（9）.

[3]佟洁.浅论高层建筑结构设计问题[J].科学与财富，2013（10）.

[4]徐岩峰.浅谈高层建筑的结构设计[J].黑龙江科技信息，2013（22）.

[5]陈乔江.浅析高层建筑结构设计的特点与应用[J].中国科技博览，2013（30）.

[6]钟金成.高层建筑主体结构设计探讨[J].企业导报，2013（8）.

[7]陈林.某高层建筑结构设计分析[J].建筑知识（学术刊），2012（11）.