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摘要：随着我国经济高速发展，高层建筑已成为城市建设中的重要组成部分，结构设计工作亦是重中之重。本文就某高层建筑结构设计的各个方面进行一些简单的分析，并加以总结，以供类似工程设计参考。
关键词：高层建筑；结构设计；设计体会
Abstract: along with the rapid economic development, high building has become an important part of urban construction, structure design work also is the top priority. This paper is a high building structure design of each aspects of some simple analysis, and summarized, in order to offer reference for similar project design.
Keywords: high building; Structure design; Design experience
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
某高层建筑其建筑面积28267m2 ,，其中地上部分24447m2，地下部分3820m2。本工程地面以下平面形状为长方形，有2层。本工程地面以上13层，高度为60.2m，1～3层为商业，4层以上为公寓式办公用房。
二、工程地质情况
本建筑所在场地地形平坦，表层为人工填土，其下为一般第四纪冲洪积沉积土层，土层在水平与垂直方向分布比较稳定。本建筑基底置于层粉质黏土，建筑抗震设防重要性分类为丙类，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，Ⅲ类场地土，基本风压0.45kN/m2。
三、结构设计
1、结构主体设计
本建筑主体结构采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构体系，剪力墙抗震等级三级，框架抗震等级三级。结合建筑使用功能，作为主要抗侧力构件的剪力墙布置在建筑中部，并形成筒体，筒体周围设框架柱。因受层高及使用功能的限制，地上部分楼层主次梁均沿Y向布置，以便减小主梁高度，增加使用净高，标准层楼板厚110mm。本工程結构嵌固端位于地下室顶板，考虑其承受并传递由地震作用产生的水平力，故其板厚为180mm，板配筋双层双向满布。主要竖向构件截面变化见表1，混凝土强度等级见表2。
本建筑结构采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构三位分析与设计软件 SATWE（墙元模型）进行分析计算，计算结果比较合理并符合现行规范要求，有关结构位移和地震力等电算结果见表3～5。
2、基础设计
本工程根据地质情况通过对地基承载力的计算，决定采用梁板式筏形基础。Y 向基础梁尺寸为1800×2000，1000×2000，X向基础梁尺寸为900×1800。因筒体内电梯基坑及集水井局部下降的影响，主梁不能正常贯通，并且筒体部位竖向荷载较大，故筒体部位四周2m范围内板厚1.5m，其余部位板厚1.0m。基础计算采用建研院编制的弹性地基梁板基础软件计算。因本建筑主体偏向地下室平面右侧，左侧①轴～①轴为纯地下室，为减小高低层间基础差异沉降对上部结构带来的危害，在纯地下室与主楼相交部位设置后浇带，后浇带在主楼结构封顶后浇筑，同时在设计中加大后浇带所在跨板的配筋，以抵抗结构后期的不均匀沉降。
四、局部设计的几点考虑
1、本建筑的外框架与内筒间距较大，为14.5m，框架梁端在内筒处负弯矩较大，按常规做法此梁在筒内宜贯通，以平衡梁端的负弯矩，但建筑设在筒内的楼电梯间以及通风和水专业的管道井均使框架梁不能正常贯通，这样在筒体剪力墙上产生较大的平面外弯矩，为此采取以下措施：
（1）加大设于筒体墙内楼层处暗梁截面及配筋，形成加强环梁（见图1），通过此环梁，将作用于X向墙体上的平面外弯矩分别传递到Y向各墙上；
（2）与框架梁相交的墙体节点处均设置暗柱，并通过计算配置暗柱内的纵筋和箍筋；
（3）因剪力墙厚450mm，按如图2所示进行改进，增加梁端凸出部分，以便提高梁端在抗震时的锚固。
2、为减小框架梁的荷载以便减小梁的截面高度，本建筑的次梁均沿Y向布置，这样就加大了次梁的跨度，为控制次梁的挠度和裂缝，在结构布置时尽量将次梁在筒体内贯通，形成三跨连续梁，并通过计算配置梁下部纵筋，满足正常使用的要求。
3、在设计计算过程中发现，X向轴与剪力墙相交的框架梁，因在同一平面内的剪力墙刚度相对很大，在地震力作用下，与剪力墙相交部位的梁端配筋均超筋，为解决此问题，设计中采取两条途径分别计算：
①在不考虑地震作用时，梁与剪力墙相交处按固结考虑，计算后按结果配置梁端负筋；
②在考虑地震作用时，假设梁与剪力墙相交处出现塑性铰，计算后按结果配置梁跨中正筋。这样既能满足正常使用时的强度要求，又能保证地震作用下的安全。
五、设计体会
（1）按规范要求，框架剪力墙结构的筒体宜设边框梁与边框柱，框架梁在筒内宜贯通，以便加强整体刚度，承受平面外弯矩。本建筑由于建筑工程师坚持不设边框梁与边框柱和框架梁在筒体内不贯通的方案。为保证结构安全，特别是在地震作用下，建筑结构具备必要的抗震承载能力，良好的变形能力，对可能出现的薄弱部位，在设计中采取了一些有利的措施，从而弥补了方案的缺陷。
（2）本建筑的次梁均沿Y向布置，且梁高受到限制，经计算，为达到规范要求的挠度和裂缝要求，须配置一定数量的纵筋，以便提高梁的刚度，这样做不仅增加造价，而且要求梁上不宜再有较大的集中荷载。所以在今后的设计中，若楼层允许的情况下，用横向框架方案，次梁沿X向布置综合考虑更合适。
（3）主体结构应尽量位于地下室平面的中部，使质心与形心尽量重合。
结语：
随着人们生活的越来越好和城市化现象的突出，城市建筑越来越高，而高层建筑由于其对结构刚度等各方面要求都很高，所以其设计比一般建筑要复杂。本文以某地区的某高层建筑为例，对高层建筑结构的设计以及出现的问题进行了分析，并给出相应的解决方案，以便相关设计人士提供参考依据。
参考文献：
[1]高层建筑钢筋混凝土结构概念设计/方鄂华编著—北京：机械工业出版社，2004.8
[2]高层建筑结构概念设计/高立人，方鄂华，钱稼茹编著—北京：中国计划出版社，2005.11
[3]高层建筑结构设计和计算 上下册/包世华，张铜生编著—北京：清华大学出版社，2005.12
[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高层建筑；结构设计；设计体会
Abstract: along with the rapid economic development, high building has become an important part of urban construction, structure design work also is the top priority. This paper is a high building structure design of each aspects of some simple analysis, and summarized, in order to offer reference for similar project design.
Keywords: high building; Structure design; Design experience
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
某高层建筑其建筑面积28267m2 ,，其中地上部分24447m2，地下部分3820m2。本工程地面以下平面形状为长方形，有2层。本工程地面以上13层，高度为60.2m，1～3层为商业，4层以上为公寓式办公用房。
二、工程地质情况
本建筑所在场地地形平坦，表层为人工填土，其下为一般第四纪冲洪积沉积土层，土层在水平与垂直方向分布比较稳定。本建筑基底置于层粉质黏土，建筑抗震设防重要性分类为丙类，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，Ⅲ类场地土，基本风压0.45kN/m2。
三、结构设计
1、结构主体设计
本建筑主体结构采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构体系，剪力墙抗震等级三级，框架抗震等级三级。结合建筑使用功能，作为主要抗侧力构件的剪力墙布置在建筑中部，并形成筒体，筒体周围设框架柱。因受层高及使用功能的限制，地上部分楼层主次梁均沿Y向布置，以便减小主梁高度，增加使用净高，标准层楼板厚110mm。本工程結构嵌固端位于地下室顶板，考虑其承受并传递由地震作用产生的水平力，故其板厚为180mm，板配筋双层双向满布。主要竖向构件截面变化见表1，混凝土强度等级见表2。
本建筑结构采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构三位分析与设计软件 SATWE（墙元模型）进行分析计算，计算结果比较合理并符合现行规范要求，有关结构位移和地震力等电算结果见表3～5。
2、基础设计
本工程根据地质情况通过对地基承载力的计算，决定采用梁板式筏形基础。Y 向基础梁尺寸为1800×2000，1000×2000，X向基础梁尺寸为900×1800。因筒体内电梯基坑及集水井局部下降的影响，主梁不能正常贯通，并且筒体部位竖向荷载较大，故筒体部位四周2m范围内板厚1.5m，其余部位板厚1.0m。基础计算采用建研院编制的弹性地基梁板基础软件计算。因本建筑主体偏向地下室平面右侧，左侧①轴～①轴为纯地下室，为减小高低层间基础差异沉降对上部结构带来的危害，在纯地下室与主楼相交部位设置后浇带，后浇带在主楼结构封顶后浇筑，同时在设计中加大后浇带所在跨板的配筋，以抵抗结构后期的不均匀沉降。
四、局部设计的几点考虑
1、本建筑的外框架与内筒间距较大，为14.5m，框架梁端在内筒处负弯矩较大，按常规做法此梁在筒内宜贯通，以平衡梁端的负弯矩，但建筑设在筒内的楼电梯间以及通风和水专业的管道井均使框架梁不能正常贯通，这样在筒体剪力墙上产生较大的平面外弯矩，为此采取以下措施：
（1）加大设于筒体墙内楼层处暗梁截面及配筋，形成加强环梁（见图1），通过此环梁，将作用于X向墙体上的平面外弯矩分别传递到Y向各墙上；
（2）与框架梁相交的墙体节点处均设置暗柱，并通过计算配置暗柱内的纵筋和箍筋；
（3）因剪力墙厚450mm，按如图2所示进行改进，增加梁端凸出部分，以便提高梁端在抗震时的锚固。
2、为减小框架梁的荷载以便减小梁的截面高度，本建筑的次梁均沿Y向布置，这样就加大了次梁的跨度，为控制次梁的挠度和裂缝，在结构布置时尽量将次梁在筒体内贯通，形成三跨连续梁，并通过计算配置梁下部纵筋，满足正常使用的要求。
3、在设计计算过程中发现，X向轴与剪力墙相交的框架梁，因在同一平面内的剪力墙刚度相对很大，在地震力作用下，与剪力墙相交部位的梁端配筋均超筋，为解决此问题，设计中采取两条途径分别计算：
①在不考虑地震作用时，梁与剪力墙相交处按固结考虑，计算后按结果配置梁端负筋；
②在考虑地震作用时，假设梁与剪力墙相交处出现塑性铰，计算后按结果配置梁跨中正筋。这样既能满足正常使用时的强度要求，又能保证地震作用下的安全。
五、设计体会
（1）按规范要求，框架剪力墙结构的筒体宜设边框梁与边框柱，框架梁在筒内宜贯通，以便加强整体刚度，承受平面外弯矩。本建筑由于建筑工程师坚持不设边框梁与边框柱和框架梁在筒体内不贯通的方案。为保证结构安全，特别是在地震作用下，建筑结构具备必要的抗震承载能力，良好的变形能力，对可能出现的薄弱部位，在设计中采取了一些有利的措施，从而弥补了方案的缺陷。
（2）本建筑的次梁均沿Y向布置，且梁高受到限制，经计算，为达到规范要求的挠度和裂缝要求，须配置一定数量的纵筋，以便提高梁的刚度，这样做不仅增加造价，而且要求梁上不宜再有较大的集中荷载。所以在今后的设计中，若楼层允许的情况下，用横向框架方案，次梁沿X向布置综合考虑更合适。
（3）主体结构应尽量位于地下室平面的中部，使质心与形心尽量重合。
结语：
随着人们生活的越来越好和城市化现象的突出，城市建筑越来越高，而高层建筑由于其对结构刚度等各方面要求都很高，所以其设计比一般建筑要复杂。本文以某地区的某高层建筑为例，对高层建筑结构的设计以及出现的问题进行了分析，并给出相应的解决方案，以便相关设计人士提供参考依据。
参考文献：
[1]高层建筑钢筋混凝土结构概念设计/方鄂华编著—北京：机械工业出版社，2004.8
[2]高层建筑结构概念设计/高立人，方鄂华，钱稼茹编著—北京：中国计划出版社，2005.11
[3]高层建筑结构设计和计算 上下册/包世华，张铜生编著—北京：清华大学出版社，2005.12
[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。