隨著(zhù)經(jīng)濟的快速增長(cháng)，城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展，高層建筑在我國的一些大中城市發(fā)展迅速，大大豐富了城市景觀(guān)，與此同時(shí)高層建筑的結構類(lèi)型和功能也更加趨向于復雜化和多樣化，為此，對建筑結構設計也就提出了更高的要求。在本文中，筆者主要從高層建筑結構的選型設計、抗風(fēng)設計三個(gè)方面論述了城市高層建筑結構的設計問(wèn)題。

　　近代隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是鋼鐵、電梯的出現以及后來(lái)鋼筋混凝土的應用，為高層建筑發(fā)展創(chuàng )造了前所未有的機遇，高層建筑也成為城市空間中一道獨特的風(fēng)景。

　　1 高層建筑結構的選型設計

　　對于一個(gè)城市而言，高層建筑往往具有一定的代表性和象征性，可以反映一個(gè)城市經(jīng)濟水平和發(fā)展程度，根據工程實(shí)踐經(jīng)驗，如果高層建筑結構體系選型不當，任憑再用先進(jìn)的結構理論和精確的計算方法，也較難作出安全可靠、經(jīng)濟合理的高層建筑結構設計。正確處理高層建筑結構體系的選型問(wèn)題，對于高層建筑結構設計而言，具有重要意義。

　　1.1 高層建筑結構體系的分類(lèi)

　　高層建筑結構體系按結構形式分類(lèi)主要有：框架結構；抗震墻結構；框架―抗震墻結構；筒體結構；部分框支抗震墻結構；板柱―抗震墻結構等等。不同的結構體系所具有的強度和剛度是不一樣的，因此它們適用的高度也不同。各種結構形式適用的高度范圍在《建筑抗震設計規范》中有明文規定。一般地，框架結構布置靈活，具有較大的室內空間，在考慮抗震設防要求的建筑中，由于框架梁柱截面較小，抗震性能差，剛度較低，而且高層建筑中的框架填充墻在地震中破壞嚴重，修復費用較高。故其多用于高度低、層數少的公共建筑。框架―抗震墻結構既具有框架結構布置靈活、方便使用的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強的抗震性能，多用于公共建筑和旅館建筑等。抗震墻結構剛度很大，空間整體性好，承載力大，在水平力作用下側移小，用鋼量較省。它比較適用于高層住宅及旅館建筑等隔墻較多的建筑。一般框架―抗震墻結構和抗震墻結構可以滿(mǎn)足大多數建筑物的高度要求；筒體結構抗側剛度大、空間受力性能好，當建筑物的層數多、高度大、設防烈度高時(shí)，采用前述幾種結構體系往往難于滿(mǎn)足要求，可用筒體結構。

　　1.2 結構選型階段要注意的問(wèn)題

　　一是要注重結構的規則性。由于新、舊規范在這一方面出現了比較大的變化，新規范在此增加了比較多的限制因素。比如平面規則性方面的信息、嵌固端上、下層之間剛度比方面的信息等。與此同時(shí)，新規范采取了強制性規定，要求建筑物不能采用嚴重不規則之設計方案。所以，工程技術(shù)人員在明確新規范的限制條件中一定要加以注意，從而避免出現后期施工圖設計階段之被動(dòng)。

　　二是要注重結構的超高性。新規范在應對超高問(wèn)題上，除了把原先的限制高度設置為A級高度之外，同時(shí)還應增加B級高度之建筑。所以，一定要對高層建筑結構中的這一項控制因素加以注意，假如結構為B級高度建筑，或者已經(jīng)超過(guò)了B級高度，那么其設計方法與處理方法都將出現一個(gè)相當大的變化。在具體的工程設計之中，出現過(guò)因為結構類(lèi)型之變更而忽略這一問(wèn)題的情況，從而造成施工圖在審查時(shí)未能通過(guò)，一定要重新做出設計，這對于工程的工期與造價(jià)等總體規劃存在著(zhù)相當大的影響。

　　三是要注重嵌固端設置。因為高層建筑普遍帶有二層或者二層以上的地下室與人防工程，嵌固端極有可能被設置于地下室的頂板上，同時(shí)也有可能被設置于人防頂板等處。例如，對嵌固端樓板設計、加強對嵌固端上下層剛度比限制、在進(jìn)行結構整體運算時(shí)做好嵌固端設置等。假如忽視了其中的任何一方面，均有可能對后期設計工作造成大量安全隱患。

　　2 高層建筑的抗風(fēng)設計

　　2.1 高層建筑結構在風(fēng)荷載作用下的破壞形式

　　主體結構開(kāi)裂或損壞，如位移過(guò)大引起框架、剪力墻、承重墻裂縫或結構主筋屈服；層間位移引起非承重隔墻開(kāi)裂；局部風(fēng)壓過(guò)大引起玻璃、裝飾物、圍護結構破壞；建筑物的頻繁、大幅度擺動(dòng)使居住者感到不適；長(cháng)期的風(fēng)致振動(dòng)引起結構疲勞，導致破壞。

　　2.2 高層建筑結構抗風(fēng)的一搬設計原則

　　保證結構具有足夠的強度，能可靠地承受風(fēng)荷載作用下的內力；結構必須具有足夠的剛度，控制高層建筑在水平荷載作用下的位移，保證良好的居住和工作條件；選擇合理的結構體系和建筑外形。采用較大的剛度可以減少風(fēng)振的影響；圓形、正多邊形平面可以減少風(fēng)壓的數值；盡量采用對稱(chēng)平面形狀和對稱(chēng)結構布置，減少風(fēng)力偏心產(chǎn)生的扭轉影響；外墻、玻璃、女兒墻及其它圍護構件必須有足夠的強度并與主體結構可靠地連接，防止局部破壞。

　　2.3 抗風(fēng)設計的主要研究?jì)热?/p>

　　2.3.1 風(fēng)荷載的計算

　　我國規范GB50068-2001《建筑結構可靠度設計統一標準》對荷載統計采用50年設計基準期，并且用平穩二項隨機過(guò)程來(lái)描述荷載的隨機過(guò)程。氣流遇到建筑物時(shí)，在建筑物表面上產(chǎn)生壓力或吸力，即形成風(fēng)荷載，其大小主要與近地風(fēng)的性質(zhì)、風(fēng)速、風(fēng)向有關(guān)，也與建筑的高度、形狀和地表面狀況有關(guān)。

　　根據新規范進(jìn)行主體結構計算時(shí)，垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載標準值按下式計算，風(fēng)荷載作用面積應取垂直于風(fēng)向的最大投影面積：

　　式中：為風(fēng)荷載標準值（kN/m2）；為基本風(fēng)壓（kN/m2）；為風(fēng)壓高度變化系數；為風(fēng)荷載體型系數；范圍為高度處的風(fēng)振系數。

　　2.3.2 風(fēng)荷載作用下高層建筑的振幅、震動(dòng)速度和加速度控制

　　2.3.3 高層建筑的水平位移指標

　　根據現行的建筑結構設計規范，對于高層建筑結構在風(fēng)荷載作用下的變形響應主要作以下兩方面的限制：①限制結構的頂端水平位移u與總高度H的比值（u/H），目的是控制結構的總變形量；②限制相鄰兩層樓蓋間的相對水平位移Δh與層高h的比值（Δu/h），一般Δu /h在結構的各層中具有不同的比值，且往往最大的Δu/h要超過(guò)u/H的限值。限制最大的Δu/h目的是防止填充墻、裝飾部件的損壞，避免電梯軌道和管道等設施產(chǎn)生過(guò)大的變形。

　　高層建筑結構的變形控制對于控制風(fēng)振側移是非常重要的，結構側移特別是層間側移是決定建筑物破壞程度的因素，因此能否將側移控制在允許限度內，是檢驗抗側力體系有效性的重要指標。

　　3 結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)經(jīng)濟的迅速發(fā)展和城市規模的不斷擴大，在城市中涌現出越來(lái)越多的高層建筑。做為高層建筑的結構設計人員應不斷學(xué)習和提高，重視結構試驗研究成果，結合施工實(shí)踐，通過(guò)大量工程經(jīng)驗的積累，作出技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟合理的各種高層建筑的結構設計。

　　參考文獻：

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