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摘要：当前，随着建筑业的快速发展以及群众生活水平的提高，给建筑设计的复杂性带来了巨大的挑战，进一步加大了建筑结构设计的难度。本文首先论述了高层民用建筑结构设计中存在的问题，并针对问题采取了有效的解决措施，旨在为同行们提供科学的借鉴。
关键词：高层民用建筑；结构设计；问题；措施
中图分类号：TU97文献标识码： A
1.高层民用建筑结构设计过程中存在的问题
1.1天然地基承载力与基础埋深的确定问题
首先是地基承载力的确定存在误差 ；在对地基承载力进行确定时，不仅要对其性质加以充分的考虑，而且，还要充分的考虑基础的埋置深度以及宽度，地基承载力会随着基础埋置深度的加深以及基础宽度的加大而逐渐的提高。但是，如果属于软弱基地，那么，将会使得地耐力取值进一步提高，存在安全隐患。其次，基础埋深，通常从室外地面标高开始算起；填方区域应在填土后才可进行挖槽，可从填土面开始算起，填土主要是在上部结构而完成的，从天然地面标高开始算起。如果地下室采用的是箱形基础，那么，基础埋深应从室外地面标高开始算起；比如，分离式的基础的地下室，也就是说内墙与内柱基础，具体埋置深度应从室内地面开始算起；而地下室外墙基础应采取室内与室外计算埋置深度的平均值。
1.2结构计算存在的问题
建筑物结构计算存在的问题是荷载取值不够合理、验算底框砌体结构方面的问题以及结构周期折减系数的确定。如，高层民用框架的建筑一般在采取独立的基础上以及其地基受力部位不具备软弱粘性土层的情况下，那么，就非常有必要对地基的抗震承载力加以验算，在对其基础进行设计时，应充分的考虑风荷载的作用。因此，必须将风荷载输入到高层民用建筑中。只有具有均匀的刚度时方可采用底部剪力法，假如其结构中存在薄弱层，应充分考虑其因塑性变形集中所带来的影响；此外，由于框架结构等都有填充墙，因此，它的实际刚度要高于计算时的刚度，但其实际周期比计算周期小，因此，最终所计算出的地震剪力通常较小，使得结构潜在了安全隐患，唯一的解决办法就是折减计算周期。
2.加强高层民用建筑结构设计措施
2.1对地基承载力宽度与深度修正
在对地基承载力宽度与深度进行修正时，应结合工程具体情况，根据《建筑地基基础设计规范》中的规定、基本原理以及理论，明确基础埋置深度的取值，特别对于部分特殊情况，应充分的分析，合理的进行取舍。在施工中要求基础完成时还要在上部结构施工前回填完成，回填土应进行分层夯实。实际上，地基承载力就是地基同时满足强度以及变形这两个条件时，单位面积所能承受的最大荷载。一般情况下，上部结构体型较为简单，整体刚度较大，如果，地基不均匀沉降有着极强的适应性，那么，地基承载力就可取高值；如果基础宽度大，埋置深度深，那么，地基承载力就会有所提高；高层建筑为了使得地基具有较好的稳定性，避免建筑物滑动与倾覆，通常都会要求基础整体刚度要大，埋置深度深，可采用箱形基础。另外，基础埋深对于地基土体及上部结构所组成的相互作用体系的动力特性与动力反应有着一定的影响；各个学者在对这一问题进行研究后，所得出的结论存在着一定的差异，主要是因为上部结構刚度条件具有差异性。应对上部结构各种刚度条件加以全面的考虑，并进行大量的数值计算，从而获取到基础埋深对土体与结构共同作用体系的动力特性与反应影响的规律。
2.2高层民用建筑结构设计类型的选择
针对高层的建筑结构设计来说，工程设计过程中要关注以下几个问题：
（1）结构超高。在抗震规范中，对建筑结构的高度限制比较严格。尤其是超高问题，除了将原有的限制高度设定为A级高度外，还增加了B级高度建筑，所以，要密切关注结构设计的相关控制因素。在实际的工程设计过程中，如果发生结构类型变更而忽略该问题的情况，必须要进行重新设计，并召开专家会议对设计进行论证，否则会对工程的工期和造价等造成重大的影响。
（2）结构规则性。抗震规范中采用强制性的条文对建筑采用严重不规则设计方案的情况进行了限制。所以，结构工程师要严格遵守新规范的相关规定，避免在后期施工设计阶段过程中的被动。
（3）嵌固端设置。因为高层民用建筑都会带有二层或以上的人防或地下室，这样建筑的嵌固端就有可能被设置在地下室的顶板或人防顶板上。这时，结构设计工程师非常容易忽略因为嵌固端设置而造成的一系列问题，例如：嵌固端楼板设计。嵌固端上下层抗震等级一致性设计。嵌固端上下层刚度比限制。嵌固端设置设计。结构抗震缝设置和嵌固端的位置协调设计等。忽视其中的任何一项都容易导致后期的设计工作产生偏差。
3 框架计算简图的处理
无地下室的框架结构，基础埋深较深时。为了加强底层的整体性，可以在0.00m 附近设置基础连系梁。由于基础连系梁的设计仅为构造设计，无法平衡底部柱脚的弯矩，更不能够作为上部结构的嵌固部分，底层计算高度H 显然不能取用基础连系梁顶面到一层楼盖顶面的高度。正确的设计是：柱的H 值取用基础顶面至连系梁顶面的高度，也就是把基础连系梁以下的部分看作底层，而把实际建筑的底层作为第二层计算，层高取用连系梁顶层至一层楼面的高度。当采用这样确定计算简图时，应注意底层柱的配筋应取用基础连系梁顶面和基础顶面中较大内力设计值进行计算。带有地下室的框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是非常关键的。而《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》都没有明确提出具体位置，需要我们根据工程的实际情况来分析。采用箱型基础或者能够满足《建筑抗震设计规范》的地下室结构时，可以将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置。在利用PKPM进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的实际层高就是层高H。这样设计的地震作用和实际情况较为接近，但是竖向荷载的计算仅计算到底层的柱底处。当地下结构是采用的筏板基础，嵌固位置最好取在基础顶面。在利用电算时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。如当建筑地上6层时，地下2层时，总层数取8层。按此确定的计算简图经整体计算后，地震作用相对保守，结构设计比较安全。
4 结构计算参数的选取
4.1 地震力的振型组合数
地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，至少应取3，当振型系数多于3 时，宜取3 的倍数，《建筑抗震设计规范》指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。SATWE 已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。此外，由于耦合计算的地震剪力通常小于非耦合计算，仅结构存在明显扭转时才采用耦合计算，但在必要时应补充非耦合计算。
4.2 框架结构活荷载的最不利布置、组合
当活荷载较大时，是否进行活荷载的最不利布置、组合对计算结果的影响非常大。使程序给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程实际应力分布的情况，有可能造成结构不安全或保守。应注意的是PKPM中无法区分荷载规范，因此很难实现“荷载规范”区分荷载种类和楼面荷载折减系数的要求，程序中不区分不同的楼面活荷载类型，一般均按楼面活荷载类型考虑并取相应的折减系数，PKPM计算程序对楼面活荷载的折减是不全面的，使用PKPM计算时，应考虑区分不同构件进行分步计算
结论
综上所述可知，本文论述了高层民用建筑结构设计过程中存在的问题，并针对问题制定了有效的措施，以确保结构设计具有较高的准确度、安全性以及较好的经济合理性。由于笔者能力有限，本文的论述不是很全面，以期相关人员提出宝贵的意见。
参考文献:
[1] 倪荣荣，高层建筑结构设计若干问题探讨[J]．才智，2011年23期．
[2] 陈娟，王晓霞，李谦．高层建筑结构的若干关键设计分析[J]．科技致富向导，2011年20期．
[3] 卜永庆，高层建筑结构分析与设计[J]．中国新技术新产品，2011年14期．
[4] 王婷，高层住宅建筑底层架空空间的使用适宜性初探[J]．四川建筑，2011年04期．
关键词：高层民用建筑；结构设计；问题；措施
中图分类号：TU97文献标识码： A
1.高层民用建筑结构设计过程中存在的问题
1.1天然地基承载力与基础埋深的确定问题
首先是地基承载力的确定存在误差 ；在对地基承载力进行确定时，不仅要对其性质加以充分的考虑，而且，还要充分的考虑基础的埋置深度以及宽度，地基承载力会随着基础埋置深度的加深以及基础宽度的加大而逐渐的提高。但是，如果属于软弱基地，那么，将会使得地耐力取值进一步提高，存在安全隐患。其次，基础埋深，通常从室外地面标高开始算起；填方区域应在填土后才可进行挖槽，可从填土面开始算起，填土主要是在上部结构而完成的，从天然地面标高开始算起。如果地下室采用的是箱形基础，那么，基础埋深应从室外地面标高开始算起；比如，分离式的基础的地下室，也就是说内墙与内柱基础，具体埋置深度应从室内地面开始算起；而地下室外墙基础应采取室内与室外计算埋置深度的平均值。
1.2结构计算存在的问题
建筑物结构计算存在的问题是荷载取值不够合理、验算底框砌体结构方面的问题以及结构周期折减系数的确定。如，高层民用框架的建筑一般在采取独立的基础上以及其地基受力部位不具备软弱粘性土层的情况下，那么，就非常有必要对地基的抗震承载力加以验算，在对其基础进行设计时，应充分的考虑风荷载的作用。因此，必须将风荷载输入到高层民用建筑中。只有具有均匀的刚度时方可采用底部剪力法，假如其结构中存在薄弱层，应充分考虑其因塑性变形集中所带来的影响；此外，由于框架结构等都有填充墙，因此，它的实际刚度要高于计算时的刚度，但其实际周期比计算周期小，因此，最终所计算出的地震剪力通常较小，使得结构潜在了安全隐患，唯一的解决办法就是折减计算周期。
2.加强高层民用建筑结构设计措施
2.1对地基承载力宽度与深度修正
在对地基承载力宽度与深度进行修正时，应结合工程具体情况，根据《建筑地基基础设计规范》中的规定、基本原理以及理论，明确基础埋置深度的取值，特别对于部分特殊情况，应充分的分析，合理的进行取舍。在施工中要求基础完成时还要在上部结构施工前回填完成，回填土应进行分层夯实。实际上，地基承载力就是地基同时满足强度以及变形这两个条件时，单位面积所能承受的最大荷载。一般情况下，上部结构体型较为简单，整体刚度较大，如果，地基不均匀沉降有着极强的适应性，那么，地基承载力就可取高值；如果基础宽度大，埋置深度深，那么，地基承载力就会有所提高；高层建筑为了使得地基具有较好的稳定性，避免建筑物滑动与倾覆，通常都会要求基础整体刚度要大，埋置深度深，可采用箱形基础。另外，基础埋深对于地基土体及上部结构所组成的相互作用体系的动力特性与动力反应有着一定的影响；各个学者在对这一问题进行研究后，所得出的结论存在着一定的差异，主要是因为上部结構刚度条件具有差异性。应对上部结构各种刚度条件加以全面的考虑，并进行大量的数值计算，从而获取到基础埋深对土体与结构共同作用体系的动力特性与反应影响的规律。
2.2高层民用建筑结构设计类型的选择
针对高层的建筑结构设计来说，工程设计过程中要关注以下几个问题：
（1）结构超高。在抗震规范中，对建筑结构的高度限制比较严格。尤其是超高问题，除了将原有的限制高度设定为A级高度外，还增加了B级高度建筑，所以，要密切关注结构设计的相关控制因素。在实际的工程设计过程中，如果发生结构类型变更而忽略该问题的情况，必须要进行重新设计，并召开专家会议对设计进行论证，否则会对工程的工期和造价等造成重大的影响。
（2）结构规则性。抗震规范中采用强制性的条文对建筑采用严重不规则设计方案的情况进行了限制。所以，结构工程师要严格遵守新规范的相关规定，避免在后期施工设计阶段过程中的被动。
（3）嵌固端设置。因为高层民用建筑都会带有二层或以上的人防或地下室，这样建筑的嵌固端就有可能被设置在地下室的顶板或人防顶板上。这时，结构设计工程师非常容易忽略因为嵌固端设置而造成的一系列问题，例如：嵌固端楼板设计。嵌固端上下层抗震等级一致性设计。嵌固端上下层刚度比限制。嵌固端设置设计。结构抗震缝设置和嵌固端的位置协调设计等。忽视其中的任何一项都容易导致后期的设计工作产生偏差。
3 框架计算简图的处理
无地下室的框架结构，基础埋深较深时。为了加强底层的整体性，可以在0.00m 附近设置基础连系梁。由于基础连系梁的设计仅为构造设计，无法平衡底部柱脚的弯矩，更不能够作为上部结构的嵌固部分，底层计算高度H 显然不能取用基础连系梁顶面到一层楼盖顶面的高度。正确的设计是：柱的H 值取用基础顶面至连系梁顶面的高度，也就是把基础连系梁以下的部分看作底层，而把实际建筑的底层作为第二层计算，层高取用连系梁顶层至一层楼面的高度。当采用这样确定计算简图时，应注意底层柱的配筋应取用基础连系梁顶面和基础顶面中较大内力设计值进行计算。带有地下室的框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是非常关键的。而《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》都没有明确提出具体位置，需要我们根据工程的实际情况来分析。采用箱型基础或者能够满足《建筑抗震设计规范》的地下室结构时，可以将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置。在利用PKPM进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的实际层高就是层高H。这样设计的地震作用和实际情况较为接近，但是竖向荷载的计算仅计算到底层的柱底处。当地下结构是采用的筏板基础，嵌固位置最好取在基础顶面。在利用电算时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。如当建筑地上6层时，地下2层时，总层数取8层。按此确定的计算简图经整体计算后，地震作用相对保守，结构设计比较安全。
4 结构计算参数的选取
4.1 地震力的振型组合数
地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，至少应取3，当振型系数多于3 时，宜取3 的倍数，《建筑抗震设计规范》指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。SATWE 已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。此外，由于耦合计算的地震剪力通常小于非耦合计算，仅结构存在明显扭转时才采用耦合计算，但在必要时应补充非耦合计算。
4.2 框架结构活荷载的最不利布置、组合
当活荷载较大时，是否进行活荷载的最不利布置、组合对计算结果的影响非常大。使程序给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程实际应力分布的情况，有可能造成结构不安全或保守。应注意的是PKPM中无法区分荷载规范，因此很难实现“荷载规范”区分荷载种类和楼面荷载折减系数的要求，程序中不区分不同的楼面活荷载类型，一般均按楼面活荷载类型考虑并取相应的折减系数，PKPM计算程序对楼面活荷载的折减是不全面的，使用PKPM计算时，应考虑区分不同构件进行分步计算
结论
综上所述可知，本文论述了高层民用建筑结构设计过程中存在的问题，并针对问题制定了有效的措施，以确保结构设计具有较高的准确度、安全性以及较好的经济合理性。由于笔者能力有限，本文的论述不是很全面，以期相关人员提出宝贵的意见。
参考文献:
[1] 倪荣荣，高层建筑结构设计若干问题探讨[J]．才智，2011年23期．
[2] 陈娟，王晓霞，李谦．高层建筑结构的若干关键设计分析[J]．科技致富向导，2011年20期．
[3] 卜永庆，高层建筑结构分析与设计[J]．中国新技术新产品，2011年14期．
[4] 王婷，高层住宅建筑底层架空空间的使用适宜性初探[J]．四川建筑，2011年04期．