摘要：高層建筑目前在我們的城市建設當中所占的比例是越來越大，而建筑結構設計方面的變化也越來越多，很多新興的結構設計方案以迅猛的速度呈現在我們的城市建設中。高層建筑結構設計也越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點。建筑結構設計是一項系統的、全面的工作,在設計中存在的問題是多種多樣的,需要扎實的理論知識功底,靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。

　　關鍵詞：建筑設計師評職論文,發表論文期刊網,建筑,結構設計,抗震,高層

　　引言：結構設計簡而言之就是用結構語言來表達建筑師及其它專業工程師所要表達的東西。用基礎，墻，柱，梁，板，樓梯，大樣細部等結構元素來構成建筑物的結構體系，包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎。

　　一、建筑結構設計的類型與基本內容

　　(一)建筑結構的類型。建筑物有各種不同的使用功能要求,因此有許多類型及分類方法。根據建筑物的用途,可以分為工業建筑與民用建筑。根據建筑物的層數,可以分為單層、多層、高層和超高層建筑。建筑物根據所使用的結構材料可以分為:木結構、砌體結構、混凝土結構、鋼結構和混合結構等。建筑物根據其結構形式,可以分為排架結構、框架結構、剪力墻結構、筒體結構和大路結構等。

　　(二)建筑結構設計的基本內容:

　　1、結構設計的程序

　　建筑物的設計包括建筑設計、結構設計、給排水設計、暖氣通風設計和電氣設計等。每一部分的設計都應圍繞設計的四個基本要求:即功能要求、美觀要求、經濟要求和環保要求。

　　建筑結構是一個建筑物發揮其使用功能的基礎,結構設計是建筑物設計的一個重要組成部分,主要包括以下四個過程:方案設計→結構分析→構件設計→繪施工圖。

　　2.建筑物結構設計的要求

　　為保證建筑結構的可靠度達到設計要求,在設計中,必須遵循以下要求:

　　(1)計算內容:結構構件應進行承載能力極限狀態的計算和正常使用極限狀態的驗算,如直接承受動力荷載的構件應進行疲勞強度驗算;

　　(2)結構上多種作用效應同時發生時,應通過結構分析分別求出每一種作用下的效應后,考慮其可能的最不利組合

　　(3)抗震設計:我國的抗震設防烈度為6至9度,建筑結構根據所在地區的烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級。對應不同的抗震等級,有不同的計算和構造要求。

　　二 結構的設計過程

　　結構設計的階段大體可以分為三個階段，結構方案階段，結構計算階段和施工圖設計階段。

　　1 結構方案階段的內容為：根據建筑的重要性，建筑所在地的抗震設防烈度，工程地質勘查報告，建筑場地的類別及建筑的高度和層數來確定建筑的結構形式(例如，磚混結構，框架結構，框剪結構，剪力墻結構，筒體結構，混合結構等等以及由這些結構來組合而成的結構形式)。確定了結構的形式之后就要根據不同結構形式的特點和要求來布置結構的承重體系和受力構件。

　　2 結構計算階段的內容為：首先，荷載的計算。荷載包括外部荷載(例如，風荷載，雪荷載，施工荷載，地下水的荷載，地震荷載，人防荷載等等)和內部荷載(例如，結構的自重荷載，使用荷載，裝修荷載等等)上述荷載的計算要根據荷載規范的要求和規定采用不同的組合值系數和準永久值系數等來進行不同工況下的組合計算。其次，構件的試算。根據計算出的荷載值，構造措施要求，使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構件的截面。再次，內力的計算，根據確定的構件截面和荷載值來進行內力的計算，包括彎矩，剪力，扭矩，軸心壓力及拉力等等。最后，構件的計算。根據計算出的結構內力及規范對構件的要求和限制(比如，軸壓比，剪跨比，跨高比，裂縫和撓度等等)來復核結構試算的構件是否符合規范規定和要求。如不滿足要求則要調整構件的截面或布置直到滿足要求為止。

　　3 施工圖設計階段的內容　施工平面圖是布置施工現場的依據，也是施工準備工作的一項重要依據，是實現文明施工，節約土地，減少臨時設施費用的先決條件。施工平面圖是按一定比例和圖例，按照場地條件和需要的內容進行設計的。單體工程施工平面圖的內容包括：建筑平面圖上已建和擬建的地上和地下的一切建筑物、構筑物和管線的位置或尺寸;測量放線標樁、地形等高線和取舍土地點;移動式起重機的開行路線及垂直運輸設施的位置;材料、加工半成品、構件和機具的堆場;生產、生活用臨時設施(如攪拌站、高壓泵站、鋼筋棚、木工棚、倉庫、辦公室、供水管、供電線路、消防設施、安全設施、道路以及其他需搭建或建造的設施);必要的圖例、比例尺、方向及風向標記。

　　三 建筑結構設計的特點

　　1　水平力是設計主要因素

　　一方面，因為高層建筑樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及由此在豎構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比;另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度變化

　　2　側移成為控制指標

　　與較低樓房不同，結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。

　　3　抗震設計要求更高

　　有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

　　4　軸向變形不容忽視

　　高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大;還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整;另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安壘的結果。

　　.5　結構延性是重要設計指標。

　　相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性

　　四 高層建筑結構設計的幾個問題

　　1高層建筑結構受力性能

　　對于一個建筑物的最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。

　　2 短肢剪力墻的設置問題：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，且根據實驗數據和實際經驗，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。

　　3 側向剛度不規則抗震問題。適當加大立面變化處樓層的板厚及配筋，并采用雙層雙向配筋，加強與立面變化樓層相交的豎向構件的配筋，如25層局部凸出圓弧結束，豎向構件截面變化則避開25層，并適當加強24～26層豎向構件配筋。

　　4共振問題

　　當建筑場地發生地震時，如果建筑物的自振周期和場地的特征周期接近，建筑物和場地就會發生共振。因此在建筑方案設計時就應針對預估的建筑場地特征周期，通過調整結構的層數，選擇合適的結構類別和結構體系，擴大建筑物的自振周期與建筑場地特征周期的差別，避免共振的發生。

　　結束語：結構設計是建筑工程的重要組成部分,是建筑安全應用的基礎。因此,設計人員要從一個個基本的構件算起,做到知其所以然,深刻理解規范和規程的含義,并密切配合其他專業來進行設計。在工作中應事無巨細,善于反思和總結工作中的經驗和教訓。只有這樣才能做好建筑結構設計,促進建筑工程質量的不斷提高。

　　參考文獻：

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