发布时间：2023-08-03 16:44:55
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的超高层建筑结构设计要点样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
超高层建筑不仅可以为用户提供舒适的工作和生活环境，还可以很好地缓解大中城市由于人口增长带来的用地紧张的局面；同时，超高层建筑可以凭借其高度高、外形美观的特点而成为该地区的标志性建筑。现根据在超高层建筑结构设计中的实践，就超高层建筑的特点、结构方案选择的主导因素以及混合结构的设计等方面的内容与同行探讨。
1超高层建筑的特点
（1）超高层建筑由于消防的要求，须设置避难层，以保证发生火灾时人员能够安全地疏散。由于机电设备使用的要求，还需要设置设备层。一般超高层建筑是两者兼顾，设备层与避难层并做一层。而对于更高的有较多使用功能要求的超高层建筑，除每15层设一个避难层兼设备层以外，还需要设有专门的机电设备层。为提高结构的整体刚度，可以将设备层或是避难层设置为结构加强层。
（2）超高层建筑的平面形状多为方形或近似方形，其长宽比多小于2。否则，在地震作用时由于扭转效应大，易受到损坏。
（3）超高层建筑在基岩埋深较浅时，可选择天然地基作为基础持力层，采用筏基或者箱基，若基础持力层较深时，可采用桩基。较少采用复合地基。
（4）房屋高度超过150m的超高层建筑结构应具有良好的使用条件，满足风荷载作用下舒适度要求，结构顶点最大加速度的控制应满足相关规范要求。
（5）超高层建筑结构设计一般都需要进行抗震设防专项审查，必要时还须在振动台上进行专门的模型震动试验，才能确保工程得到合理地设计和建造。
2超高层建筑结构方案确定的主导因素
2.1建筑方案应受到结构方案的制约
超高层建筑方案的设计与实施应有结构专业在方案阶段的密切配合，保证结构方案实施的可行性。另外，在与建筑方案设计的协调配合过程中，结构方案设计应力求做到有所创新，能获得良好的经济效益和社会效益。
2.2结构类型的选择应综合考虑
（1）应考虑拟建场地的岩土工程地质条件
一个拟建在基岩埋藏极浅场地上的超高层建筑，具有采用天然地基的条件。一般这样的场地其场地类别为Ⅰ类或Ⅱ类，在该地区抗震设防烈度较低的情形下，其所采用的结构体系可优先采用钢筋混凝土结构。而对于在第四纪土层上的抗震设防烈度为7度或8度区的超高层建筑，为降低地震作用，结构选型应考虑采用结构自重较轻的混合结构或钢结构。
（2）应考虑抗震性能目标
一般抗震设计的性能目标要求竖向构件承载能力较高，达到中震不屈服；剪力墙底部加强区达到抗剪中震弹性。显然，在抗震设防烈度7度区，尤其是8度区，钢筋混凝土结构就很难满足这一条件。所以，为减小结构构件在地震作用下产生的内力，应优先考虑选用混合结构或钢结构，这样可以基本由型钢承担地震作用下产生的构件剪力和拉力。若是采用全钢筋混凝土结构，竖向构件则会因截面计算配筋量太大，导致钢筋无法放置；单纯增大构件截面则会使结构自重加大，同时地震作用产生的结构内力也会相应增加，截面配筋率仍得不到很好控制。
（3）应考虑经济上的合理性
通常从工程造价上比较，钢筋混凝土结构最低，其次是混合结构，最高则是全钢结构。所以，超高层结构方案的选用应着重考虑工程造价的合理控制。另外，超高层建筑中的竖向承重构件由于截面积大而会使建筑有效的使用面积减小。采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱作为主要承重构件可较大提高主体结构的承载能力，而且使整个结构有较好的延性，柱截面比单纯采用钢筋混凝土柱减小近50%，增大了建筑有效使用面积。即使采用钢筋混凝土结构方案，为减小柱截面，也可在一定标高框架柱内设置型钢，可获得较好的经济效益。
外框架采用型钢混凝土柱或圆钢管混凝土柱，混凝土核心筒构件内设型钢；类似于这种混合结构，正普遍运用于超高层建筑结构设计。此种结构相对全钢筋混凝土结构自重要小，尤其具有较大的结构刚度和延性，在高烈度地震作用下易于满足设计要求，同时具有良好的消防防火性能，其综合经济指标较好。
（4）应考虑施工的合理性
众所周知，房屋高度愈高，施工难度愈大，施工周期也愈长。一般钢筋混凝土结构高层建筑出地面以上的楼层施工进度约每月4层；混合结构（型钢混凝土框架+钢筋混凝土核心筒，内外框梁为钢梁）约每月5层～6层；全钢结构约每月7层。因此，在结构设计当中，应根据不同的房屋高度和业主对工程施工进度的要求，综合考虑选择合理的结构类型。
另外，由于超高层建筑施工周期长，从文明施工和尽量减少对城市环境不良影响的角度考虑，应尽量减少现场混凝土的浇捣量，使部分结构构件能放在工厂加工制作，运到现场即可安装就位。同时在楼盖结构设计中考虑尽量减少模板作业，采用带钢承板的组合楼盖，这对于保证工程施工质量和加快施工进度是极其有效的措施。
3.超高建筑结构类型中的混合结构设计
3.1型钢混凝土和圆钢管混凝土柱钢骨含钢率的控制
一般设计中，混合结构构件的钢骨含钢率中都是由构造控制，目前国内相关的设计规范和技术规程的规定各不相同，但有一个共同点是框柱中钢骨的含钢率不宜小于4%，这是型钢混凝土柱与钢筋混凝土柱区别的一个指标。在混合结构设计过程当中，设计者可根据计算结果来设计柱纵筋和箍筋，并设置大于4%的含钢率的型钢截面即可。
3.2钢筋混凝土核心筒的型钢柱的设置
在地震作用或风荷载作用下，钢筋混凝土核心筒一般要承受85%以上的水平剪力；同时筒体外墙还要承受近楼层面积一半的竖向荷载。所以，在筒体外墙内设置型钢柱既可保证筒体与型钢混凝土外框柱有相同的延性，还可以减小两者之间竖向变形差异。同时，筒体墙内设置型钢柱，可使剪力墙开裂后承载力下降幅度不大。尤其在抗震设防的高烈度区，剪力墙底部加强区的抗震性能目标要按中震弹性或中震不屈服设计，其地震作用下剪力、弯矩很大，更需在墙体内设置型钢柱。否则，内筒边缘构件配筋面积太大，增加了设计和施工的难度。通过设置型钢柱，可取代边缘构件内的纵筋。
3.3关于结构的抗侧刚度问题
超高层建筑混合结构的钢筋混凝土核心筒体是整个结构的主要抗侧构件，所以筒体的墙厚尤其是外侧墙厚，主要是由抗侧刚度要求决定。因此，外框柱截面的设计除满足承载力和轴压比要求外，其刚度在整体结构刚度设计中应予以充分考虑。
在超高层建筑结构设计中，由于框架-核心筒或筒中筒结构（钢筋混凝土或混合结构）的结构抗侧刚度有时不能满足变形要求，需要利用避难层或设备层在外框或外框筒周边设置环状桁架或同时设置水平伸臂桁架。采用这种桁架式的加强层可使外框架或外框筒与核心筒紧密连接成一体，增大结构的抗侧刚度和扭转刚度，满足结构的变形（层间位移）要求。对于外框柱与筒体的剪力墙间设置的水平伸臂桁架，应使设置水平伸臂桁架处筒体的墙定位与外框柱相对应，水平伸臂桁架平面应与内筒体墙刚心和重心重合，方能形成较好的结构整体抗侧刚度。
4结语
结构设计是基于建筑的表现，以实现建筑优美的外观和良好的内部空间。因此在设计过程当中需要建筑表现和结构方案的完美统一，这就必须依靠建筑师与结构工程师在整个设计过程中相互密切配合，综合考虑结构总体系与结构分体系之间的传力路线关系，并充分考虑结构材料选用、施工的可行性和经济性，避免施工图设计中产生不合理的结构受力体系。
参考文献：
关键字：超高层建筑；设计要点；
中图分类号：TU208文献标识码： A
前 言：经济的发展，超高层建筑逐渐成为城市的地标性建筑，在一定程度上反应了城市发展的水平，由于高层建筑的逐渐增多，人们对建筑的设计提出了更高的要求，故提高超高层建筑设计的水平是势在必行的。
一、概述
随着经济的快速发展，自上世纪80年代中期我国开始建造超高层建筑以来，我国各大中城市如雨后春笋般的相继建成大量的超高层建筑。除香港以外，以上海市最多。目前我国已建成投入使用最高的是上海环球金融中心，房屋高度492m,101层；而在建的国内最高的是上海中心大厦，房屋高度达 574.6m,124层。目前世界上最高的摩天大楼是阿拉伯联合奠长国的迪拜塔，房屋高度为828m，有 160多层。我国上海中心大厦建成之后，其将是世界高楼的前几位。据有关资料介绍，英国伦敦设想建造300层的摩天塔楼，即所谓的伦敦通天塔，房屋高度1524m，而且不是最终的高度，只是第一阶段建筑计划中的高度，未来它还能继续的长高。
超高层建筑的建造，其之所以发展的如此之快，除了有的城市为了有一个高大的形象建筑之外，主要还是超高层建筑能在有效面积的土地上，得以发挥最大的使用效益。虽然建造超高层需要的费用比一般高层建筑高出很多，但在我国的城市建设中，随着日益快速发展的需要，为土地使用率的提高，必然会使超高层建筑以更快的速度发展。
二、重视概念设计，确定合理结构设计方案结构设计是保证复杂高层、超高层建筑安全性和经济性的主要部分。超高层建筑设计之初就需要有结构专业方案进行密切配合，保证结构方案实施的可行性。结构工程师加强和建筑设计师之间的沟通，向建筑设计师表达真实的建筑效果和空间需求，提出建筑理念和功能相适应的结构体系，建筑整体设计和结构设计的合理统一能够减少不必要的结构转换，增大使用空间，提高结构安全性和经济性，降低设计难度。复杂高层、超高层建筑的结构体系一般分为框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系六类。复杂高层、超高层建筑通常外在条件各异，不能形成统一要求，这就需要概念设计来根据建筑使用功能要求、建筑高度、抗震设防烈度等进行安全、经济、合理设计。在结构方案中要重视概念设计，采取针对性的技术措施，力求做到有所创新。
三、保证结构分析计算的准确性和设计指标的合理性
1、荷载计算
建筑物的高度不断增加，重力荷载呈直线上升，继而对竖向构建柱、墙上轴压力相应增加，对基础承载力的要求也相应提高。建筑设计的安全性主要集中在结构设计的荷载选取。高层建筑荷载要根据计算规范和建筑的影响因素来进行确定!
（1）地震荷载
地震荷载是复杂高层、超高层经常计算的结构分析值。超高层建筑结构自振周期经常在6.0-9.0s之间。而抗震规范中地震影响系数曲线通常只到6.0s，地震荷载可以将直线倾斜下降段从6.0s延伸至10.0s取用。
（2）风荷载
建筑高度增加，风载标准值也增大，在90m的高空，风速有15m/s，300-400m高空，风速可达到15m/s,所以楼层越高，风力对大楼产生的风荷载越大。所以要对维护结构进行抗风设计，比如用结构玻璃来玻璃幕墙围护，满足强度要求。有些高层建筑的主要影响因素就是风荷载。风荷载计算经常采用100年重现期的风荷载对构件承载力进行设计，采用50重现期的风荷载对构件承载力进行控制。对于200m以上的高层建筑要进行风洞试验。比如台北101大楼，委托加拿大设计师设计一个1:500比例模型在半径为600m的风场环境中进行风洞试验，提高建筑的抗风载能力。
2、自振周期计算
我国超高层建筑发展迅速，以前的结构自振周期和建筑物层数挂钩的经验公式不适用于当前的超高层建筑。自振周期首先根据抗震防烈度、建筑高度进行抛物线拟合计算，再结合其他因素来综合计算。
四、抗震措施
超高层建筑加强抗震除了准确计算地震荷载也要从结构、构件、抗震防线等多方面来重视中震和大震的结构安全性能。因为地震作用方向具有随机性，所以选择对称性、多向同性布置的抗侧力结构体系有利于形心和刚心的重合，比如圆形、正多边形、正方形等平面形状；竖向构件很容易侧力荷载形成薄弱部位，减弱抗震强度。所以要加强构件的强度。设置多道抗震防线，能够满足“大震不倒”的设防要求；采用钢结构、混凝土结构、型钢混凝土结构提高抗震性能和变形能力。
五、消防设计
采用全钢、幕墙围护等高强轻质材料来减轻自重，从而减小地震作用。但是全钢结构导热系数大、耐火性差，很容易引起火灾!再加上建筑结构复杂，建筑内管线设备多，很容易埋下安全隐患。建筑楼层较高，内部空气抽力大，一旦发生火灾事故，还容易造成火灾快速蔓延。超高层的消防难点有火灾荷载大、火势蔓延迅速、人员疏散困难、救援难度大等!所以在超高层建筑设计的过程中一定要注意防火、防灾设计!采用不然、难燃性建筑材料，增加安全通道数量，增设火灾自动报警器，保证消防通道密封性，增加消防专用电梯数量，提高消防专用电梯安全性能，重视危险系数较高的楼层和单元的消防设计。
六、垂直交通设计
高层建筑也普通高层建筑之间一个最大的区别是垂直交通和管道设备集中在一起，又称做“核心筒”。核心筒的设计要平衡采光、节能、易于维护等多方面的要求，所以设计难度较大!随着建筑技术的飞跃发展，超高层建筑逐步演化出中央核心筒的空间构成模式。不仅能够将电梯、楼梯、卫生间等服务区域向平面中央集中，节省空间，还能试功能区域有良好的采光、视线范围、交通环境。核心筒的承受剪力和抗剪力较大，需要一个刚度来支撑这些强度。中央核心筒处于建筑的几何中央位置，建筑的质量重心、刚度重心、型体核心三心重合，有利于结构受力和抗震。当然，不同条件的超高层建筑需要不同的布局方式，针对于“内核式布局”的是“外核式布局”，也能够适应某些条件下的空间构成。
超高层建筑高、体量大，支撑高层的地基要有足够的强度，大多采用深地基。
七、供电稳定性
为超高层建筑，安全性必然是供电系统设计所需要格外注意的地方，其次是供电可靠性。配电系统的设计上，需考虑多回路供电及备用发电机组的配置。因超高建筑的高度，变配电房可以考虑设置在塔楼中部的楼层，以减少低压配电的损耗。备用柴油发电机设置于地库层，供电电压采用10kv输出，再经变压器降压至低压配电，保证配电至塔楼的高层。
八、其他要点
（1）加强端部构件，提高抗扭刚度，减少结构扭转效应。
（2）超高层建筑高度高，侧向力引起的倾覆力矩也大，所以要选择适当的结构抗侧力体系，提高抗倾覆要求，合理设置伸臂桁架和腰桁架。
（3）超高层建筑后期维护费用较高，在设计时要考虑经济性。采用高品质优良材料，采用节能工艺、设备等，优化建筑位置及朝向设计，优化围护结构墙体设计来降低能耗。
（4）现代计算机信息计算技术应用普遍。在超高层建筑设计的时候可采用多个软件程序进行计算比较，比如SATWE/TATA等，能够验证薄弱部位，还能对重要构件补充有限元分析计算，使计算结果更为可靠。
（5）采用智能化设计，提高结构可控性。应用传感器、质量驱动装置、可调刚度体系和计算机组成主动控制体系，提供可变侧向刚度，控制地震反应等。
（6）选择质量轻“强度高”延性强的材料。围护多采用玻璃幕墙、铝合金幕墙等；内部多采用轻质隔断；楼屋面多选用压型钢板加混凝土层面。
总之，经济的发展，城市化进程的加快，高层建筑、超高层建筑势必会成为未来发展的必然趋势，这就要求我们不断提高高层建筑施工技术的水平，从而满足日益发展的社会经济的需要。促进建筑工程行业的健康发展。
参考文献：
[1]汪源浩,沈小璞,王建国. 超高层建筑结构的减震控制技术与抗震设计要点[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版),2006,（3）.
[2]黄鹤. 复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨[J]. 才智,2012,（2）.
关键词:住宅建筑；结构设计；SATWE软件；抗震性能
中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：
随着我国社会经济建设的快速发展，城市化进程不断加快，城镇人口日益增加，致使城市住房建设用地较为紧张，超高层住宅建筑的建设也日益增加。目前，超高层住宅建筑内部结构设计方面的变化愈加明显，许多新兴的结构设计方案逐渐被超高层住宅建筑工程所采用。同时住宅建筑结构类型与使用功能越来越复杂，结构体系日趋多样化，对住宅建筑结构设计工作的要求也不断提高。在超高层建筑建设过程中，部分建筑的结构设计环节并不是十分合理，加上工程设计人员容易出现一些概念性的错误，给建筑的质量安全和使用带来了一定的安全隐患。因此，如何提高超高层住宅建筑结构设计水平，就成为了工程设计人员面临的一项难题。
1 工程概况
某高层住宅建筑面积为29000.4m2，地下1层，地上43层，大屋面高度138.02m。本工程结构体系采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，120m＜高度＜150m，属于B级高度建筑，楼盖为现浇钢筋砼梁板体系。
建筑抗震设防类别为标准设防类(丙类)，结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类，场地特征周期为0.55s，地震影响系数最大值采用0.08，上部结构阻尼比0.05。建筑类别调整后用于抗震验算的烈度为7度，用于确定抗震等级的烈度为7度，剪力墙抗震等级为一级。
2 基础设计
本工程的基础设计等级为甲级，主楼基础采用冲钻孔灌注桩，桩身混凝土强度等级为C35，桩直径为1100mm，单桩竖向承载力特征值为8000kN；桩端持力层中风化凝灰岩(11)层，桩身全断面进入持力层≥1100mm，桩长约50m。桩基全面施工前应进行试打桩及静载试验工作，以确定桩基施工的控制条件和桩竖向抗压承载力特征值。
承台按抗冲切、剪切计算厚度为2700mm，承台面标高为－5.200，基础埋置深度为7.7m(从室外地面起算)。
3 上部结构设计
3.1 超限情况的认定
参照建设部建质［2006］220号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》附录一“超限高层建筑工程主要范围的参照简表”，结合本工程实际逐条判别，将存在超限的情况汇总如下。
(1)附表一，房屋高度方面
设防烈度为7度，剪力墙结构，总高度138.05m＞［120m］，超限。
(2)同时具有附表二所列三项及三项以上不规则的高层建筑(因篇幅所限，本文不再详细列出)。
第一项．扭转不规则:考虑偶然偏心的扭转位移比＞1.2但＜1.3，虽然本条超限，但仅此一项。所以本工程不属于附表二所列的超限高层。
(3)具有附表三某一项不规则的高层建筑工程。根据SATWE计算结果分析、判别，本工程亦不属于表三所列的超限高层。
综上所述，本工程只属于高度超限的超高层建筑。
3.2 上部结构计算分析及结构设计
本工程为剪力墙结构，120m＜高度＜150m，属于B级高度建筑，按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3－2002)(以下简称高规)5.1.13条规定:
(1)应采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力位移计算。
(2)应采用弹性时程分析法进行整体补充计算。
根据《高规》要求，本工程采用的时程分析计算程序为PKPM系列的SATWE软件，并采用PMSAP软件进行对比分析。
本工程属于纯剪结构，作为抗侧力构件的剪力墙，选用正确的结构分析程序尤为重要。SATWE对剪力墙采用墙元模型来分析其受力状态，这种模型的计算精度比薄壁柱单元高，所以我省大多数工程的结构计算都选用SATWE程序。实际上就有限元理论目前的发展水平来看，用壳元来模拟剪力墙的受力状态是比较切合实际的，因为壳元和剪力墙一样，既有平面内刚度，又有平面外刚度。实际工程中的剪力墙几何尺寸、洞口大小及其空间位置等都有较大的随意性。为了降低剪力墙的几何描述和壳元单元划分的难度，SATWE借鉴了SAP84的墙元概念，在四节点等参平面壳元的基础上，采用静力凝聚原理构造了一种通用墙元，减少了部分剪力墙因墙元细分而增加的内部自由度和数据处理量，虽然提高了分析效率，却影响了剪力墙的分析精度。此外，从理论上讲，如果对楼板采用平面板元或壳元来模拟其真实的受力状态和刚度，对结构整体计算分析比较精确，但是这样处理会增加许多计算工作。在实际工程结构分析中，多采用“楼板平面内无限刚”假定，以达到减少自由度，简化结构分析的目的，这对于某些工程可能导致较大的计算误差。SATWE对于楼板采用了以下几种假定:(1)楼板平面内无限刚；(2)楼板分块平面内无限刚；(3)楼板分块平面内无限刚，并带有弹性连接板；(4)楼板为弹性连接板。对弹性楼板实际上是以PMCAD前处理数据中的一个房间的楼板作为一个超单元，内部自由度被凝聚了，计算结果具有一定的近似性，某种程度上影响了分析精度。根据高规要求，本工程应采用两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力位移计算，由于PMSAP对剪力墙和楼板都采用了比较精确的有限元分析，单元模型更接近结构的真实受力状态，虽然数据处理量大大增加，但其分析精度却比SATWE高。用PMSAP软件对SATWE程序的计算结果进行分析、校核，是比较可信的。
SATWE和PMSAP两个程序均采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算，弹性时程分析法计算结果作为振型分解反应谱法的补充。
程分析主要结果汇总如下:
表1 结构模态信息
表2 地震荷载(反应谱法)和风荷载下计算得到的结构最大响应
多遇地震时弹性时程分析所取的地面运动加速度时程的最大值为35cm/s2。针对报告中提供的实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，根据08版抗震规范要求，本工程选择了两条天然波和一条人工波。这三条波的时程曲线计算所得结构底部剪力均大于振型分解反应谱法计算结果的65%，且三条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值亦大于振型分解反应谱法(以下简称CQC)计算结果的80%。由此可见本工程选择的地震波是满足规范及设计要求的。
SATWE和PMSAP时程分析的楼层剪力曲线如(图1、图2)所示。
图1 SATWE时程分析楼层剪力图
图2 PMSAP时程分析楼层剪力图
比较上图振型分解反应谱法(CQC)计算的楼层剪力曲线图，在大部分楼层基本能包络时程分析曲线，仅电算34层以上CQC法计算楼层剪力略小于时程分析的结果。由此可见振型分解反应谱法用于本工程的抗震分析是安全可靠的。设计中仍以振型分解反应谱法计算结果为主，并将34层以上部分指定为薄弱层，该部分楼层地震剪力予以放大。这一方案也得到了本工程超限高层审查与会专家的认可。
比较PMSAP和SATWE计算出的基底剪力非常接近，其余参数如周期、结构的总质量、地震荷载和风荷载下计算得到的结构最大响应位移、地震下的剪重比等都比较接近，说明用这两个程序做计算分析是可以互相校核的。
3 抗震性能设计
本工程综合考虑设防烈度，场地条件，房屋高度，不规则的部位和程度等因素，本工程只属于高度超限的超高层建筑，且高度只超过A级而未超过B级，故将本工程预期抗震性能目标定位在“D”级，即为小震下满足性能水准1的要求，中震满足性能水准4的要求，大震下满足性能水准5的要求。
普通的高层结构抗震设计基于小振弹性设计，对于本超高层结构作为主要承重构件的剪力墙，尤其是底部加强区需要提高其抗震承载能力。根据抗震概念设计“强柱弱梁、强剪弱弯”的要求，剪力墙也需要有更高的抗震安全储备，所以本工程剪力墙底部加强区采用中震设计。具体措施如下:
(1)根据安评报告中震设计的地震影响系数最大值采用0.23，不考虑与抗震等级有关的内力增大系数(即剪力墙抗震等级定为四级)，不计入风荷载的组合效应。
(2)抗剪验算按中震弹性设计，考虑重力荷载与地震作用组合的分项系数，材料强度取设计值，考虑抗震承载力调整系数。计算结果作为剪力墙底部加强区水平筋的配筋依据。
(3)抗弯验算按中震不屈服设计，不考虑重力荷载与地震作用组合的分项系数，材料强度取标准值，不考虑抗震承载力调整系数。计算结果作为剪力墙底部加强区约束边缘构件竖向钢筋的配筋依据。
本工程通过对关键构件剪力墙底部加强区进行中震设计，即抗弯承载力按中震不屈服复核，抗剪承载力按中震弹性复核，结构能满足性能水准1、4的要求，预估结构在大震作用下能满足性能水准5的要求。各性能水准目标具体描述如下:
性能水准1:结构在遭受多遇地震后完好，无损伤，一般不需修理即可继续使用，人们不会因结构损伤造成伤害，可安全出入和使用。
性能水准4:遭受设防烈度地震后结构的重要部位构件轻微损坏，出现轻微裂缝，其他部位普通构件及耗能构件发生中等损害。
性能水准5:结构在预估的罕遇地震下发生比较严重的损坏，耗能构件及部分普通构件损坏比较严重，关键构件中等损坏，有明显裂缝，结构需要排险大修。
4 结论
通过工程实例分析超高层住宅建筑结构设计工作，可以得出以下几点结论：①PMSAP和SATWE计算结果的比较表明了SATWE计算结果进行结构设计是基本可靠的；②采用合理的方法对部分楼层剪力进行了调整，能够有效确保工程抗震分析安全、可靠；③对剪力墙底部加强区采用中震设计，能够满足住宅建筑的抗震需要。
参考文献
关键词：建筑；结构；设计
前言：
建筑工程是围绕在人们周围，与人们工作生活息息相关的各类建筑。随着经济水平的提高，城市规划越发完善，各种建筑拔地而起，城市面貌日新月异，然这一切还有赖于建筑结构设计。建筑结构设计是建筑工程的基础，是施工前的必要准备，对设计人员的专业能力有一定要求，建筑工程的质量直接关乎人们的生命财产安全，因此建筑结构设计也备受人们重视。
1建筑工程设计简介
建筑工程是围绕在人们周围，与人们工作生活息息相关的各类建筑。但大多建筑设计都包括给排水设计供暖供电设计结构功能设计等。每一部分设计都影响到建筑后期的施工以及投入使用状况。建筑结构设计时首先应考虑安全性问题，承重墙、承重柱、横梁等支撑系统不仅要起到承担建筑物自身重量和荷载重量的作用，还要对外界环境有一定抵抗能力，尤其是在板块运动活跃地带，建筑要有一定的抗震能力。建筑结构设计前要先对施工环境有一定了解，施工地点的气候状况土壤软硬度以及施工场地附近建材情况等。建筑工程设计是建筑工程施工的必要前提，设计在满足大众需求的同时最好具有安全性、经济性、耐久性。
2浅谈建筑结构设计的特点
2.1浅谈建筑结构的水平荷载
水平荷载是建筑结构尤其是高层结构设计中必须考虑的一个问题。对于建筑结构来说，在设计的过程中应该对其结构承载力进行重视。建筑结构的承载力对于建筑本身来说，具有不容小觑的作用。其水平的荷载力能够在实际的日常生活中应对突发的地震以及大风因素对建筑的破坏与侵蚀等。与一般建筑以及超高层建筑的自重以及楼面的负载所导致的建筑结构的弯矩和轴力不同的是，建筑结构的水平荷载力对于建筑的弯矩以及轴力影响较大，虽然一般在我们的思想中，对一定高度的高层建筑来说，其水平以及竖直的荷载力的作用可能分不清楚。
在建筑结构设计中，往往必须考虑水平荷载与竖向荷载的组合作用。需要注意的是，建筑的竖直荷载力、尤其是高层建筑的荷载力都是一个相对稳定的数值，只有建筑结构的水平荷载力会由于上到各种各样的因素，诸如地震、海啸等因素的影响，会导致建筑结构不断水平荷载力因外界的因素变化而变化，因此对于建筑结构的安全十分的重要，也就使得建筑结构的水平荷载力设计在建筑结构的设计中具有非同小可的作用，需要我们进行重视，否则一旦建筑结构的水平荷载力出现问题，则会造成严重的经济财产的损失，甚至出现人员的伤亡。
2.2结构的变形问题
结构的变形是建筑结构在使用过程中常见问题之一。而建筑结构的变形问题则是建筑结构设计中需要重视的另一个问题。对于建筑尤其是超高层的建筑结构中，竖向荷载力的因素虽然建筑结构中没有水平荷载力的变化大，但是柱体在受到的竖向荷载力一旦过大，则也会引发一些建筑结构的问题。一旦柱体所承受的竖向荷载力超过一定的界限，则会使得建筑结构的轴向发生变化，导致建筑结构轴向的变形问题。
3.建筑结构设计应注意的因素
3.1对于建筑结构的选型要合理
在建筑结构设计中，对于建筑结构的选型也是相当重要的，只有选型正确，才能让建筑物能够承受自己的重力，不致于出现超负荷的状况。只有建筑的承受力达到标准，那么建筑因为水平力的作用而发生的侧移就在可控的范围内，才能保证建筑的安全。因此，要对建筑物的使用的空间和功能要求进行考虑，才能选择正确的建筑结构型式。不同的建筑结构的选型，会导致建筑在空间和高度上的不同。只有能够正确的进行建筑选型，那么才能保证建筑结构的受力均匀，对抗震和抗风等情况也有明显的效果。
3.2计算控制好轴向的承受力
对于一些层数比较低的建筑，其建筑的结构设计中可以简化对轴向的承受力的计算。在进行这样的建筑设计时，一般只要对建筑的弯矩受力进行考虑就可以，因为其轴力在该建筑中的作用不是很大。但是，对于高层建筑的情况就不同了，尤其注意在建筑结构设计中对轴向的承受力的计算和控制。高层建筑物一般其高度都是比较高的，所以所需的轴向的承受力也相应的增加，同时因为高度的增加而导致的轴向会更容易出现变形的情况，因此对轴向的承受力的设计更是要严格的把控。因为建筑的高度，从而导致了轴向力变大和负弯矩值减小，那么对下料的长度也会有影响。所以必须对建筑的轴向承受力进行精确的计算，然后做合适的调整，才能保证建筑的结构设计的完整和安全性。
3.3加大对结构延性的关注度
在建筑的结构设计中，其中一个重要的组成因素就是结构的延性。随着经济的发展，导致了环境的破坏，一些自然灾害也频频发生。其中比较常发生在我国的一种自然灾害就是地震，一旦发生地震，人们的生命财产都会受到威胁。因此，如果在建筑结构设计上考虑到加强抗震的功能，那么对人身安全也是一种保护。对于比较高的建筑，其在发生地震时，建筑的结构非常容易发生变形，那么如果在之前的建筑结构设计中有很好的考虑到建筑的延性，那么就能减少建筑的倒塌。在地震的级数比较大时，如果建筑物的延性设计比较高，那么可以给人们争取更多的时间逃离建筑内部。在现在建筑中，主要是由混凝土建构而成，一般是非弹性的状态，而延性又有很好的伸缩性，这样即使发生地震，延性也能吸收震动的能量，从而保证了建筑的安全。因此，必须加强对建筑结构的延性，这样才能使建筑更有伸缩性。
3.4重视水平和侧移方面的设计
对于建筑的水平的承载力的设计和侧移的设计，是建筑结构设计中不可忽视的一部分。在现在建筑结构设计中，一般建筑要重视垂直方向的轴向承受力，而在高层建筑中会更加重视水平承载力。因此，在进行建筑的结构设计中，特别是对高层建筑的建造，一定注重对其水平的承载力进行精密的计算。同时因为高度的关系也影响到侧移的大小，因此对结构侧移的设计直接关系到建筑的稳固性。随着建筑高度的不断的增加，在进行建筑结构设计时要保证结构的强度和抗侧移的能力，即使发生侧移，也能在可控范围内。因此，必须注重对建筑结构的水平和侧移的承受力，才能保证建筑的安全性。
3.5现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题
钢筋混凝土结构在工作过程中一般是允许带裂缝工作的，但裂缝问题也是现浇钢筋混凝土楼板所要考虑的问题。楼板的设计需要根据其跨度的不同分别采用单向板或双向板进行计算。部分设计者在进行楼板的钢筋配置设计时，他们的思考角度都只是从单向板的角度进行思考以及计算，因此其忽略了其他的一些因素，从而导致这些设计者所计算出来的结果与实际的情况不符，从而在实际的应用上会出现一些问题，使得建筑结构混凝土楼板产生裂缝等问题，严重威胁建筑结构的使用寿命，同时这些问题也会成为威胁百姓们生命财产安全的隐患。
4结束语：
建筑结构的设计是一项系统且各个环节紧密联系的工作。建筑结构的设计过程中要考虑诸如荷载力变形地基等因素，这些因素都会在建筑的过程当中直接或间接的影响到建筑的质量安全因此为了促进我国建筑行业的发展，提高我国建筑工程的质量，就需要对这些因素进行重视。
参考文献
关键词：高层建筑结构设计特点问题对策
中图分类号：TU97 文献标识码： A 文章编号：
一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有；
1、水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
2、侧移成为控制指标
与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
3、抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
4、轴向变形不容忽视
高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安垒的结果。
5、结构延性是重要设计指标
相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
二、高层建筑结构设计过程中常见的问题及其对策分析
1、高度问题
按我国现行5高层建筑混凝土结构技术规程6 ( JGJ3-2002) 规定, 综合考虑经济与适用的原则, 给出了各种常见结构体系的最大适用高度, 详见表1。
表1 钢筋混凝土结构高楼的最大适用高度( m )
这个高度是在我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下, 较为稳妥的, 也是与目前整个土木工程规范体系相协调的。可实际上, 已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制, 如: 采用组合结构体系的金茂大厦, 高达4201 15 m ( 建筑高度); 采用混凝土结构体系的中信广场, 也高达322 m ( 建筑高度)。对于超高限建筑物, 应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。随着建筑物高度的增加, 许多影响因素将发生质变, 即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围, 如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2、材料的选用和结构体系问题
在地震多发区, 采用何种建筑材料或结构体系较为合理是工程技术人员非常重视的问题。我国150 m 以上的建筑, 采用了三种主要结构体系: 框一筒、筒中筒和框架一支撑。这些也是其他国家高层建筑经常采用的主要结构体系。但国外在地震区, 多是以钢结构为主, 而在我国, 钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构, 在国内外都还没有经受较大地震作用的考验。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力, 有的高达90% 以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主, 变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大, 靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移, 不仅增大了钢结构的负担, 而且效果不大, 有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。此外, 在结构体系或柱距变化时, 需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变, 常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大, 且加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。此在需要设置加强层及转换层时, 要慎重选择其结构模式, 尽量降低其本身刚度, 以减少不利影响。
在高层建筑中, 根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力, 建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱) 结构或钢结构, 以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后, 为减小风振,钢骨(钢管) 混凝土通常作为首选。采用格构式的型钢时,震害严重, 采用实腹式的热轧型钢或焊接工字钢的, 则震害要减少许多。
3、轴压比与短柱问题
在钢筋混凝土高层建筑结构中, 往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大, 而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土, 柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态, 防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小, 则结构的延性就差, 当遭遇地震时, 耗散和吸收地震能量少, 结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计, 且梁具有良好延性, 则柱子进入屈服的可能性就大大减少,此时可放松轴压比限值。另外, 许多高层建筑底几层柱的长细比虽然小于4, 但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比, 只有剪跨比小于2 的柱才是短柱。
有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值, 柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。
4、在某些烈度区采用较低的抗震措施与构造措施
现在许多专家学者提出, 现行的建筑结构设计安全度己不能适应国情的需要, 认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外, 对于“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”这个抗震设计原则, 在新形势下也有重新审核的必要。我国现行抗震设防标准比较低, 当取50年为分析年限时, 小震烈度对应的被超越概率为631 2%, 重现期为50年, 中震烈度对应的被超越的概率为10%, 重现期为475年, 大震对应的超越的概率为2%左右,同时规定抗震设防烈度与设计基本地震加速度的对应关系。
设防标准低的根本原因在于国家财力物力有限。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外, 具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外; 在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上, 与外国相比, 也有异同, 其中的8度区, 我国就明显不如外国严格。随着社会财富的增长, 结构失效带来的损失愈来愈大,加之结构造价在整个投资中的比例下降, 因而结构在设防烈度下应该采用弹性设计, 特别是高烈度区要有严格的抗震措施与抗震构造措施来保证结构的安全。
关键词 ：高层建筑 结构设计 问题 要点
一、高层建筑结构设计特点
1、水平作用是决定因素
首先，因为结构自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力及弯矩的数值，仅仅和建筑高度的一次方成正比，但是水平作用对结构产生的倾覆力矩和在竖向构件中引起的轴力，与建筑高度的两次方成正比;另外，对一些一定高度的建筑来说，竖向荷载基本上是固定值，但作为水平作用的地震作用和风荷载却是不确定的。
2、侧移是控制指标
和多层建筑不同，高层建筑结构设计中的结构侧移是关键因素。随着建筑高度的不断增长，水平作用下结构的侧移变形也随之迅速增加，结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比。所以结构在水平荷载作用下的侧移必须要控制在一定限度之内。
3、结构延性成为重要设计指标
延性是指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比来表示。受弯构件会随着荷载的增加，首先受拉区混凝土出现裂缝，出现非弹性变形。然后受拉钢筋屈服，受压区高度降低，受压区混凝土被压碎，最后导致构件被破坏。
4、轴向变形也不容轻视
在高层建筑中，竖向荷载数值会较大，会在柱中引起很大的轴向变形，从而导致对连续梁弯矩产生一系列的影响，使连续梁中间支座处的负弯矩值变小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值变大，对预制构件的下料长度也会产生影响，这就要求依据轴向变形计算值，对下料的长短做出相应调整;另外对构件剪力和侧移也会产生影响。不考虑构件竖向变形与考虑构件竖向变形相比较，计算结果会偏于不安全。
二、高层建筑结构设计问题
1、设计人员基础知识薄弱
在部分小型设计公司，有一些设计人员根本不了解施工工艺流程，离开设计图库和计算机作业根本不能设计和画图，缺乏施工现场设计代表的经验，不能以专业知识及经验指导施工技术难题。类似于这样一些纯粹纸上谈兵的建筑图纸，充斥着低成本小型建筑项目市场，比如说拆迁项目返建等，最终导致建筑使用寿命缩短等大量技术隐患问题。
2、结构抗震概念设计不足，标准及规范推广应用落后。
在高层建筑结构设计中，普遍存在结构抗震概念设计不充分的情况。由于我国的地震带分布不一，部分省市对于结构抗震的要求较为忽视，导致结构抗震概念设计处于缓慢发展的状态。比起日本和美国等在结构抗震概念设计领域成果突出的国家，我国的抗震概念设计标准及规范的应用推广相对较为落后。
3、建筑物超高问题
随着建筑物高度的不断加大，在抗震性能和建筑质量方面都面临着更严峻的问题。出于高层建筑抗震性能的较高需要，规范对建筑物的高度作出了严格的规定，超高建筑在设计方面要确保满足抗震的要求。在目前的高层建筑市场中，仍然存在着建筑超高但没采取更严格的措施的问题。
4、短肢剪力墙的设置
短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙。近年兴起的短肢剪力墙结构，虽然有利于住宅建筑布置，也可减轻结构自重，但在高层住宅中，剪力墙肢不宜太短，因为短肢剪力墙的抗震性能较差，地震区应用经验不多，为安全起见，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。
三、高层建筑结构设计要点
1、地基与基础设计
地基与基础设计已经得到结构工程师的重视，这不仅由于该阶段设计过程合理与否将直接影响到后期设计工作的进行，也是整个项目成本的决定性因素。因此，这个阶段，存在的问题可能会很严重，也甚至会造成不可估量的损失。高层建筑应根据整体布局来选可满足承载力和变形的要求、并可以调整不均匀沉降的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量， 有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。此外，基础设计应注意本地的规范的重要性。
2、建筑结构受力性能
对于最初的建筑设计，建筑师考虑更多的是建筑的空间组合，而不是详细地确定其具体的结构。建筑物底面建筑空间的形式在水平方向和垂直方向的稳定性是非常重要的，因为一些建筑物是由又大又重的组合物来组成，因此结构必须能将它本身的重量传至基础，结构的荷载总是向下作用于基础面的，而在建筑设计中的一个基本要求是要理清所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，因此在建筑设计阶段，就有必要对主要承重柱和承重墙的数量和分布做出整体构想。
3、建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一，这是是结构设计的要求。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中没有做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，要在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转效果的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下，由于街景与建筑空间的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则T形、L形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将突出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构设计布局时，最大可能使建筑状态的结构是对称的。
4、建筑高度、高宽超限问题
现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规范限值，甚至个别建筑高度和高宽比均超出规范限值。在结构设计过程中，对于建筑的高度、长宽比和尺寸的复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑，应按超限高层建筑进行设计。同时，另一点不容忽视的问题是，建筑适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外，还与场地类别与结构是否规则等因素有关，当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时，其最大适用高度应适当降低。
5、抗震设计要求更高
高层建筑结构设计的抗震设防要求，需要正确计算正常使用时的竖向荷载和风荷载，应当具有良好的抗震性能。
6、概念设计和理论计算具有同等重要性
抗震设计有两部分：计算设计、概念设计。虽然分析手段在不断提高，分析的原则在不断完善，但由于抗震设计计算是在一定的假想条件下进行，而地震作用具有很大的复杂性和不确定性，同时地基土影响和结构体系本身都极复杂，因此理论分析计算很有可能会和实际情况相差甚远。特别是结构进入弹塑性阶段后，构件局部可能会开裂甚至破坏，此时就很难用常规的计算原理去分析结构。而高层建筑的概念设计，诸多实践证明，对建筑结构设计有着重要的意义。
结束语
高层建筑在现代经济体系中已经如此发达，结构设计的相关人员追求更加合理的力学模型和更新颖的建筑物结构形式，在这一个方向上经过高素质高知识结构的专业化人才不断探索，我们可以期待，高层建筑在城市中的应用将变得空前广阔。
参考文献：
[1] 孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程，2011（06）.
关键词:上部结构;地下室;分析模型;设计计算
Abstract: with the basement for high-level, high-rise and multi-storey building structure complex, how to consider in the design calculation of the basement structure and the influence of backfill soil, how to reasonably simplified computing model formed in accordance with the engineering practice, and high efficiency, high precision design and calculation is the designers pay special attention to an important question. According to "code for seismic design of buildings (GB 50011-2001) and" design specification for concrete structures of tall building (JGJ 3-2002) concerned regulation, emphasis in SATWE software to have a basement in the structural analysis model of the principle, the analysis parameters selection, seismic design and the design of civil air defense basement, the basement exterior wall out-of-plane reinforcement design calculation, etc., and introduces the SATWE software related to the upper structure and basement work analysis and the preparation of the basement design function principle and key points of application of reference for the designers.
Key words: the upper structure; The basement; Analysis model; Design calculation.
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1 概述
带有地下室的建筑结构的一个重要特点是上部结构与地下室具有共同的位移场，相互协调变形，而且地下室外的回填土对结构具有一定的约束作用。这种约束作用主要表现在对地下室水平位移的约束，而对竖向位移和竖向转动的约束作用十分有限，一般可以忽略不计。严格地讲，在建筑结构分析与设计中，上部结构、地下室、基础和地基应作为一个整体统一考虑，并应合理考虑地下室外回填土对结构的约束作用。
对于这一问题的研究最早是从MEYERHOF"]开始的，随着高层、超高层建筑的出现，计算机软硬件技术的快速发展，国内外对这一问题进行了许多研究，并取得了大量成果，文献对这些成果做了详细评述。但到目前为止，理论研究成果与工程设计实践还有较大距离，设计人员难以将研究成果直接应用到工程设计之中，不得不做各种简化。譬如在上部结构设计计算时将嵌固端取在土0.0处或某层地下室顶板位置，以嵌固端为界将上部结构与下部结构分离开，建立两套数据文件，按照上部结构和下部结构的不同要求，分别进行计算。在地下室刚度足够大时(如箱基)，这样的模型简化误差不大，这种简化措施是可行的。但由于地下大空间利用要求限制，现在设计的地下室已经很少采用箱基，而且许多地下室都用作停车库或商场，空间分割灵活，其水平刚度和竖向刚度都有限，对于这样的工程，上述简化模型导致的误差已不可忽视。
SA TW E 软件是笔者负责开发的空间组合结构有限元分析与设计软件，这是专门为多、高层建筑结构设计而研制的。SATWE软件于1995年推出，1999年获国家科技进步二等奖。目前SATWE已在全国普及应用，成为我国建筑结构设计的主要辅助软件。这套软件的英文版(英文界面、英国规范BS8110、新加坡规范、香港规范)已成功打人国际CAD软件市场，在新加坡、马来西亚、韩国、越南和香港等东南亚国家和地区已有一批用户。为了适应带有地下室结构高精度、高效率设计要求，我们在SATWE软件中针对这类工程做了一些具体工作，本文结合新规范的有关规定，介绍SATWE软件有关上部结构与地下室共同工作分析、地下室抗震设计以及地下室人防设计功能的编制原理和应用要点。
2 建议的分析模型
《建筑抗震设计规范》(GB5 0011-2001)13 1(以下简称“抗震规范”)第6.1.14条、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002) 141(以下简称“高规”)第5.3.7条都规定，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时，“高规”宣贯培训材料建议:有条件时可增加地下室楼层的侧向刚度，或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的部位。对“嵌固部位”的理解是问题的关键。
1.1结构方案最优化原则
建筑结构设计是建筑施工的第一步，一个质量优良的建筑物离不开良好的结构设计方案。建筑结构设计环节是建筑施工中非常重要的一个环节，建筑施工离不开建筑结构设计方案的指导。在对建筑结构方案进行制定时，需要搜集建筑周边环境信息，针对建筑所在的位置，进行合理设计，另外在设计时，还要考虑到建筑的经济性，建筑技术以及施工方面的影响，从而设计出最佳的建筑施工方案。
1.2建筑材料与资源的节约性原则
建筑设计中一项重要的工作就是提高建筑材料的利用率，减少建材的使用。因此在建筑工程实际施工前，相关的设计人员必须仔细的研究工程图纸，提前做好建材的使用方案以及节约方案。在不影响工程整体施工季度以及质量的前提下，综合考量与建筑材料相关的各种因素，比如物流费用、加工费用、存储费用等等，尽可能的降低成本。另外，选用建材时，不能一味的注重价格，也要考虑建材的质量，比如钢筋的使用，尽量采用高强度的钢筋，其具有强度高，性能突出等优点，使用效果远远高于普通钢筋，相较而言，其性价比更高。
2高层建筑结构设计的特点
2.1控制指标
高层建筑由于楼层的高度问题，在施工方面和基层建筑的施工是有很大的不同的，因此在进行高层建筑结构方案制定时，设计的侧重点也不同。在高层建筑结构设计中，结构侧移是一项非常重要的设计因素，因此在制定建筑结构设计方案时，一定要注意将结构侧移控制在一定的范围内。
2.2轴向变形
在高层建筑结构设计中另外一个非常重要的元素就是轴向变形，在高层建筑施工中，竖向载荷数值一旦变大，竖向构架中就会出现非常大的轴向变形，从而对连续梁弯矩产生破坏，进而对建筑的整体结构产生影响。
2.3水平荷载
在建筑结构的设计中，水平荷载是一个非常重要的元素。建筑结构设计中的竖向荷载所造成的轴力与建筑物的整体高度的一次方成正比，水平荷载所造成的倾覆力和竖向的构件生成的轴力这两种利益与建筑物的整体高度的二次方也成正比。假如建筑物的高度增长的话，这个值也会变大，从而会对整个建筑结构产生很大的影响。
3高层建筑结构设计中存在的问题
3.1高层建筑结构设计随意无章
建筑工程的建设最重要的参照物就是建筑结构的设计图纸，也是建设过程中的具体指标，在建筑结构的设计以及实际工程施工中具有十分重要的作用。如果建筑结构设计图纸出现微小的问题，在实际施工中，都会被扩大数倍甚至数十倍的形式呈现在建筑结构中。因此，在建筑结构设计中，必须重视对设计图纸的使用以及标识。但是目前的建筑结构设计过程中，对于图纸的运用还存在一些问题，有些关键性的信息并没有在图纸中表明，比如建筑的防震设计，建筑的抗裂等级，或者建筑施工材料的质量标准等。如果后期的设计人员对于建筑结构设计的整体考虑不那么全面，稍有遗漏，就会严重影响建筑工程的施工质量。
3.2高层建筑结构设计不合规定
高层建筑结构设计的不合规性主要体现在建筑施工材料的选用上。随着我国经济水平的不断提高，建筑行业得到了极大的发展，而建筑行业繁荣的背后，也使得市场竞争更加激烈。这使得一部分企业，为了追求利润，扩大市场占有率，开始降低自身的建筑成本，而降低建筑成本的主要手段就是调整建筑施工材料等级，许多企业在进行建筑结构设计时，投机取巧，擅自调整建筑材料。例如使用低含钢量的建材来降低建筑成本，使用一些低质的施工材料。这不仅会对企业造成极大的负面影响，还严重威胁到了人们的生命财产安全，这也是我国不断出现“楼歪歪”“楼脆脆”等现象的原因。
4高层建筑结构设计的有效解决对策
4.1完善高层建筑结构的设计图纸，培养严谨的工作态度
在建筑结构设计中，要重视设计图纸的使用。相关设计人员在对高层建筑结构设计过程中，对于一些细小但是重要的数据，信息都要考虑到，并将其清晰的标注在设计图纸上，不要因为为了方便而将一些重要的信息省略掉。因为高层建筑在实际施工中，都是严格按照高层建筑结构设计的图纸来进行实行的，一旦图纸中出现不清楚或者不明确的数据信息，这对高层建筑的整个施工都会产生重大的影响。此外，设计人员在进行图纸设计时，要秉承严谨的工作态度，认真对待设计工作，切忌马虎大意，对于已经完成的设计图纸，也要反复检查，确保设计出来的图纸信息的准确性。同时设计人员还要对图纸中发现的问题或者丢失的数据，及时的修改或者弥补，以确保建筑工程的施工质量。
4.2加强高层建筑结构的刚度设计，适应建筑的实际需求
高层建筑结构的刚度取决于建筑材料的含钢量。因此，在高层建筑设计过程中，如果采用低含钢量的设计，会使得工程具有极大的安全隐患。所以建筑施工企业必须注意高层建筑的刚度设计，以保障高层建筑的工程质量。当然，建筑结构的刚度会随着不同的地质情况而不同，比如在平原地区，地质比较稳定，那么高层建筑结构对于刚度的要求就比较低，可以采用含钢量稍微低一些的建材；而如果在山地丘陵地区，地质情况复杂，那么就要对建筑结构的刚度要求严格一些，采用含钢量高的建材。综上所述，建筑企业不能一成不变，在高层建筑结构设计过程中，要因地制宜，不能仅考虑企业的利润，更多的是需要和实际情况相结合，设计出最符合要求的建筑结构刚度需求。
5结束语
高层建筑施工的基础就是高层建筑结构设计工作，也正因如此，高层建筑结构的设计质量问题会对高层建筑的后期施工质量产生直接的影响。同时随着我国社会的不断发展，人们对于建筑的需求也在朝多元化方向发展，也正是由于人们需求的变化，导致高层建筑设计的问题也日渐增多。因此，在目前激烈的竞争环境下，建筑企业要想长远的发展下去，就必须解决高层建筑结构中的问题，提高建筑工程的施工质量与水平。只有这样，才能更好的为社会做贡献，企业也才能更好地发展下去。
作者:张振新 单位:乌海市建设工程施工图审查中心
参考文献：
[1]岳文萍,茂,刘飞飞.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].住宅与房地产,2016,(3):90-91.
