高层建筑与建筑结构

1高层建筑结构设计问题

1.1楼层平面刚度

楼层平面刚度一直是高层建筑结构设计环节比较棘手的问题。设计人员对高层建筑楼面平面刚度没有一个直观的认识，在设计上只是根据数学力学模型设计楼板变形计算程序，计算后所得数据往往差强人意。鉴于此，要采用结构设计的方式来设计建筑结构，前期必须妥善处理一些问题，稍有不慎就可能产生不安全因素，严重者还可能破坏建筑结构的安全性能。

1.2结构设计容易忽视纵向框架

抗震性能是高层建筑结构设计必须考虑的问题。当前国内通用的建筑设计规范，要求必须以水平地震作用于两个主轴方向上分别计算抗震结构，各个方面地震和有该方向上抗侧力构件作支撑。设计高层建筑框架结构时，应该多关注横、纵向的框架设计。如果不对建筑结构的抗震设计作严格要求，则可按一般连续梁的标准设计纵向框架，但是梁柱节点以及框架中箍筋、纵筋的配置往往达不到设计要求。在建筑设计中，地震纵向作用常常得不到重视，设计出的框架结构极易产生支座负筋、纵筋和箍筋配置不合理的问题。

1.3连续梁根据单梁设计

在高层建筑结构阳台变量设计上，连续梁常采用单梁设计。荷重较小的阳台边梁通常都会成为建筑设计的“死角”，得不到重视。因此设计出的边梁支座上部负筋设置较少引起梁支座上部配筋受拉区域产生竖向开裂现象，如果阳台边梁长过设计值，就会造成严重的后果。为了节省室内空间，设计者很少将阳台边梁布置在室内。曝露在室外的边梁受风吹日晒，外部环境温度如果过高或过低，就会严重影响边梁的伸缩性，或者导致挑梁应力减小，使得梁内产生收缩应力，最终导致支座附近开裂并向四周扩展。梁体开裂是严重的质量缺陷，其承载能力会大大折扣，使用性能就难以达到业主要求。

1.4底层框架一剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题

底层框架剪力墙砌体结构系一类高层建筑。它的上部是多层砌体结构，底层为钢混框架剪力墙结构。在城市建筑中，分布在市区主干道上的大型商场、写字楼和住宅小区多采用高层建筑设计，以提高土地资源利用率，降低空间成本。但设计人员追求建筑使用面积，使二层往上的部分横墙采用了悬挑梁设计，使得底层框架一剪力墙砌体结构梁开裂。

1.5高层建筑结构设计扭转问题

在建筑设计中，有一“建筑三心”的概念。“建筑三心”即为几何形心、刚度中心和结构重心。设计师应秉承三心合一的原则设计建筑结构，就是使这三点归于一点。如果建筑结构存在结构扭转的问题，就说明“建筑三心”未能归一点，使得整体结构承受水平荷载而产生扭转振动现象。

2高层建筑结构设计问题应对策略分析

2.1主梁若有次梁则增设附加筋

高层建筑结构中主梁需要增设附加筋。首先增加箍筋。附加筋按照施工要求来增设，建筑结构梁截面、下部集中荷载处由横向钢筋荷载力负担，将一附加筋装于梁上部，水箱下部则须先施作垫梁，再安装附加筋。如果主、次梁截面无较大差距，但次梁荷载较大，也需要设置附加筋。但是如果次梁截面小，主梁又高，又小，就无需另设附加筋。

2.2平面与立面选择

上文提到，应该秉承建筑三心合一的原则设计高层建筑结构。施工时，如果无法满足这个要求，结构将会产生扭转的问题，处理起来相当棘手。建筑结构扭转系一种结构设计缺陷，其危害不言而喻。选择立面和平面时需要注意几个问题。首先，平面力求简单、规则、对称。对完全对称高层建筑结构，则要按设计要求调节一些重要节点的比例。切记一点：比例不宜过大过小，出现问题要尽快补救。在竖向布置上，注意刚度均匀、连续，以防结构软弱，刚度突变。在建筑设计中，切莫为了达到审美效果而将剪力墙切断，降低建筑物的刚度，否则将可能产生严重的安全事故。

2.3水平位移控制

水平位移现象在高层建筑设计中极为常见。设计高层建筑结构时，应根据结构的安全要求设计水平位移数值，同时要兼顾周期与地震因素。应按剪切型设计剪力墙位移线，切忌设计成弯曲型。相对而言，框架结构位移曲线则是剪切型。假设是混合式建筑构造，那么位移曲线也应是相结合的。

2.4高层建筑结构设计扭转问题

水平荷载能使建筑物产生扭转破坏现象。设计建筑结构时，为规避这一现象，必须按“三心合一”的原则对建筑物的结构、平面布局进行周密的布置。水平荷载的质量分布在一定程度上决定了它对高层建筑结构造成的扭转破坏程度。为了确保水平荷载沿楼层平面均匀分布，最大限度规避扭转振动破坏，建议多使用矩形、方形等平面设计。当然，必须兼顾城市道路景观规划。因此，高层建筑不可能全部是方方正正的平面构造，也要根据城市规划和道路景观布局适当采用十字形、T形或L形等复杂建筑形式。但至少要明确一点，就是凸出部分的厚度与宽度的比值不得超限，并且尽量采用对称的平面结构。

3结语

高层建筑结构设计对于建筑施工有着重大影响，并且与工程造价息息相关，其重要性不言而喻。笔者仅仅基于高层建筑设计要求，简要分析了高层建筑设计的常见问题，并结合实践经验探讨了应对策略。在实际施工建设中，还须进一步研究，广泛实践，才可以达到理想的效果。