摘要：隨著(zhù)高層建筑在我國的迅速發(fā)展，建筑高度的不斷增加，建筑類(lèi)型與功能的愈來(lái)愈復雜，結構體系的更加多樣化，高層建筑結構設計也越來(lái)越成為結構工程師設計工作的主要重點(diǎn)和難點(diǎn)之所在。

　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；地基與基礎設計；概念設計；

　　一、概念設計

　　結構概念設計是保證結構具有優(yōu)良抗震性能的一種方法。選擇對抗震有利的結構方案和布置，采取減少扭轉和加強抗扭剛度的措施，設計延性結構和延性結構構件，分析結構薄弱部位，并采取相應的措施，避免薄弱層過(guò)早破壞，防止局部破壞引起連鎖效應，避免設計靜定結構，采取二道防線(xiàn)措施等每個(gè)設計步驟中都貫穿了結構概念設計內容。強調結構概念設計的重要性，是要求建筑師和結構師在建筑設計中應特別重視規范、規程中有關(guān)結構概念設計的各條規定，設計中不能陷入只憑計算的誤區。以下一些問(wèn)題值得探討：

　　1．在結構體系上，應重視結構的選型和平、立面布置的規則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟合理的結構體系。結構應具有明確的計算簡(jiǎn)圖和合理的傳遞地震力途徑，結構在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近。

　　2．一般工程都僅進(jìn)行小震下的彈性設計，而用概念設計和構造措施保證“中震可修，大震不倒”，但沒(méi)有驗算和證實(shí)，那么建筑物是否真能做到“中震可修，大震不倒”，無(wú)人知曉。對抗震設防烈度較高地區的特別重要建筑和超限建筑，審查專(zhuān)家往往會(huì )提出更具體的設計指標：

　�。�1）中震或大震不屈服設計；

　�。�2）中震或大震彈性設計；要求設計單位確保實(shí)現“三水準”的設計目標。

　　3．建筑物是應當有個(gè)性的，不應當千面一物�；�于性能的抗震設計理念的特點(diǎn)是，使抗震設計從宏觀(guān)定性的目標向具體量化的多重目標過(guò)渡，允許按照業(yè)主的要求選擇不同層次的抗震性能目標作為設計者的設計依據。例如業(yè)主可以提出更高的抗震設防要求，按中（大）震不屈服設計或中（大）震彈性設計，保證重要的建筑物在大地震作用下不影響正常使用功 能，而不僅僅是不壞不倒。

　　4．水平地震作用是雙向的，結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用，應使結構沿平面上兩個(gè)主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力；結構剛度選擇時(shí)，雖可考慮場(chǎng)地特征，選擇結構剛度以減少地震作用效應，但是也要注意控制結構變形的增大，過(guò)大的變形將會(huì )因P-Δ效應過(guò)大而導致結構破壞；結構除需要滿(mǎn)足水平方向剛度和抗震能力外，還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉震動(dòng)的能力。

　　5．在一個(gè)獨立的結構單元內，應避免應力集中的凹角和狹長(cháng)的縮頸部位；避免在凹角和端部設置樓、電梯間；減少地震作用下的扭轉效應。豎向體型盡量避免外挑，內收也不宜過(guò)多、過(guò)急，結構剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續分布、避免造成結構的軟弱或薄弱的部位。應避免因部分結構或構件破壞而導致整個(gè)結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載力。根據具體情況，結構單元之間應遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結構單元應采取加強連接的方法。

　　二、結構選型問(wèn)題

　　對于高層結構而言，在工程設計的結構選型階段，結構工程師應該注意以下幾點(diǎn)：

　　1、結構的規則性問(wèn)題 新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動(dòng)，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動(dòng)。

　　2、結構的超高問(wèn)題 在抗震規范與高規中，對結構的總高度都有嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問(wèn)題，除了將原來(lái)的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此，必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為B級高度建筑甚或超過(guò)了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。在實(shí)際工程設計中，出現過(guò)由于結構類(lèi)型的變更而忽略該問(wèn)題，導致施工圖審查時(shí)未予通過(guò)，必須重新進(jìn)行設計或需要開(kāi)專(zhuān)家會(huì )議進(jìn)行論證等工作的情況，對工程工期、造價(jià)等整體規劃的影響相當巨大。

　　3、嵌固端的設置問(wèn)題 由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問(wèn)題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來(lái)的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時(shí)嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協(xié)調等等問(wèn)題，而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

　　4、短肢剪力墻的設置問(wèn)題 在新規范中，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據實(shí)驗數據和實(shí)際經(jīng)驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。

　　三、地基與基礎設計問(wèn)題

　　地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過(guò)程的好與壞將直接影響后期設計工作的進(jìn)行，同時(shí)，也是因為地基基礎也是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問(wèn)題也有可能更加嚴重甚至造成無(wú)法估量的損失。在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問(wèn)題。由于我國占地面積較廣，地質(zhì)條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規范》無(wú)法對全國各地的地基基礎都進(jìn)行詳細的描述和規定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類(lèi)型和設計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗描述和規定得更為詳細和準確，所以，在進(jìn)行地基基礎設計時(shí)，一定要對地方規范進(jìn)行深入地學(xué)習，以避免對整個(gè)結構設計或后期設計工作造成較大的影響。

　　四、結構計算與分析問(wèn)題

　　在結構計算與分析階段，如何準確，高效地對工程進(jìn)行內力分析并按照規范要求進(jìn)行設計和處理，是決定工程設計質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進(jìn)行了調整和改進(jìn)，因此，結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見(jiàn)的問(wèn)題有一個(gè)清晰的認識。

　　1、結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有：SATWE．TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著(zhù)一定的差異，因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以，在進(jìn)行工程整體結構計算和分析時(shí)必須依據結構類(lèi)型和計算軟件模型的特點(diǎn)選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個(gè)是合理的、哪個(gè)是可以作為參考的，哪個(gè)又是意義不大的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則，如果選擇了不合適的計算軟件，不但會(huì )浪費大量的時(shí)間和精力，而且有可能使結構有不安全的隱患存在。

　　2、是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。振型數目是否足夠。在新規范中增加一個(gè)振型參與系數的概念，并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中，并未提出振型參與系數的概念，或即使有該概念，該參數的限值也未必一定符合新規范的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進(jìn)行判斷，并決定是否要調整振型數目的取值。多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開(kāi)計算。

　　3、非結構構件的計算與設計。在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀(guān)或功能要求且非主體承重骨架體系以?xún)鹊姆墙Y構構件。對這部分內容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進(jìn)行設計時(shí)，由于高層建筑的地震作用和風(fēng)荷載均較大，因此，必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進(jìn)行設計。

　　五、總結

　　總之，鋼筋混凝土高層結構設計是一個(gè)長(cháng)期、復雜甚至循環(huán)往復的過(guò)程，任何在這過(guò)程中的遺漏或錯誤都有可能使整個(gè)設計過(guò)程變得更加復雜或使設計結果存在不安全因素。以上也只是本人在設計過(guò)程中對問(wèn)題一些淺薄的認識。