高层建筑的结构设计与施工
摘要：本文围绕高层建筑的结构设计进行论述．笔者根据自己的工作经验累积，总结了高层建筑结构设计与施工的方法。为实际高层建筑结构分析与设计提供一定参考。
关键词：高层建筑；结构设计与施工
引言
随着高层建筑的迅速发展，能够满足高层建筑的形式、材料、力学分析模型日趋复杂，结构体系更加多样化，高层建筑的结构设计成为结构工程师设计工作的重点和难点。本文就高层建筑结构设计与施工进行分析，供参考[1][2]。
1 高层建筑的结构设计
1.结构选型：对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点。（1）合理选择结构体系。高层建筑结构布置应力求简单、规则、对称，避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼电梯间；避免楼电梯间位置偏置，以免产生扭转的影响。（2）房屋的适用高度和高宽比满足规范要求。规范中对结构的总高度有严格的，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。
2. 地基与基础设计：地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。高层建筑的基础应选用整体性好，满足地基承载力和建筑物容许变形的要求，并能调节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，在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性。
3. 结构分析与计算：在结构计算与分析阶段，如何准确、高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。《高层建筑混凝土结构技术规程》对结构整体计算和分析进行了详细的阐述。因此，对这一阶段比较常见的问题应该有一个清晰的认识。1)结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、SAP、TBSA等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件计算结果中，判断哪个是合理的，哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。2)是否需要地震力放大。考虑建筑隔墙等对自振周
期的影响，现行规范根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。3)振型数目是否足够。在计算分析阶段必须对计算结果中的振型参与系数进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值，以满足设计规范的要求。4)多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。一段时间以来，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大，就有可能出现即使振型参与系数满足要求，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然较大，从而使结构出现不安全的隐患。5)非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照规范中非结构构件的计算处理措施进行设计。
4. 抗震分析与设计在高层建筑的应用：我国现行规范要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下，按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移。一般情况下按建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用计算；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。质量与刚度明显不均匀、不对称，可能产生显著扭转的结构应计算双向水平地震作用产生的扭转影响。8度、9度的大跨度、长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。对于重要的高层建筑或有特殊要求时，要用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算，结构在罕遇地震作用下可采用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法进行薄弱层弹塑性变形验算[1] [3]。
2 高层建筑的施工
高层建筑工程规模大，结构复杂，工程质量与施工技术要求高，原材料配件使用标准严，各工种施工协调复杂。所以，对高层建筑工程施工管理要严，标准要高，施工组织工作要求更要严密。施工的各个阶段，要严格按设计标准、工程质量和工艺要求施工。各配套工程按图纸要求，同步协调施工。建立严格的现场工程施工质量管理体系，严格施工组织，使施工过程紧密协调，相互制约、相互促进。
高层建筑工程的安全防护要求高。高层建筑工程应根据工程特点编制安全施工技术措施。结构施工中各类机械的布置及运行，脚手架的搭设与连接，安全防护操作平台的搭设及防护拦的设置均要通过组织验收，保证施工过程的安全。
高层建筑工程应积极推广先进施工技术和先进机械化设备的应用。施工时根据工程特点推广应用 “十项新技术”的内容，如高性能混凝土技术、高效钢筋应用技术、新型模板及脚手架应用技术、建筑企业管理信息化技术等，提高工程质量，缩短工期，降低成本[4]。
3 结语
近年来，高层建筑发展十分迅速，建筑造型新颖独特，建筑物的高度与规模不断增加。随着高层建筑进一步的发展，满足高层建筑的形式、材料、力学分析模型都将日趋复杂且多元化。实践表明在高层建筑的结构设计与施工过程中，设计、技术人员只有概念清晰，措施得当，才能不断地完善和发展高层建筑[4]。
参考文献：
[1]JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[S] 北京：中国建筑工业出版社，2002
[2]阮仪三,王景慧,王林,高层建筑[M] 上海:同济大学出版社,1999.
[3]吕西林主编,高层建筑结构(第二版)[M] 武汉：武汉理工大学出版社，2003.
[4]王景慧,高层建筑设计与施工[J] 城市规划汇刊1994(4).
