试论高层建筑结构设计的原则
摘要: 随着国家社会经济与科学技术的飞速进步发展，高层建筑在我国各大城市越来越多。高层建筑各工种间的配合协调非常重要。除建筑、结构、施工外，还有设备、防火、环境、交通、服务设施等，因而在设计时需要全面考虑。本文对高层建筑结构设计的原则进行了研究。
【关键词】高层建筑；结构设计；设计原则
一．建筑房屋的平面形状设计
１．１建筑平面形状抗风设计
①对称平面高层建筑的高度越大，所受到的风荷载也越大．为了控制结构侧移和风振加速度建筑平面应该尽量采用方形、矩形、圆形正六边形、正八边形和椭圆形等双轴对称的平面形状。楼层平面形状不对称．高层建筑在风荷载作用下就会发生扭转振动。为使大风作用下，高层建筑的摇晃不致住者感到不适．就必须控制结构的顺风向振动加速度和横风向振动加速厦。
②流线型平面合理地选择楼层平面形状，能够显著降低风对高层建筑的作用，取得较好的经济效果。高层建筑采用圆形、椭圆形等流线型平面。与采用矩形平面相比较，风载体型系数约可减小３０％以上。
③带切角的矩形平面正六边形、正八边形、ｙ形和十字形平面的风载体型系数．也都比矩形平面要小。不过．在实际工程中，高层建筑还是以采用矩形平面居多，从减小风载体型系数的角度出
发，对矩形平面进行切角处理。也能取得一定的效果。此外，对于采用框筒和框筒束体系的高层建筑。进行切角处理。还可降低风荷载作用下角柱的峰值应力。
１．２抗震设计
①简单平面。位于地震区的高层建筑。水平地震作用的分布取决于质量分布。为使楼层水平地震作用沿平面分布均匀，避免引起结构的扭转振动．楼层平面更应尽可能采用图示的方形、矩形、圆形等简单平面。
②不规划平面。在一个城市中。由于城市规划对街景的要求．或者由于建筑场地形状的限制。高层建筑不可能千篇一律地采用方形、矩形等简单平面形状。有时需要采用ｌ型、丁字形、三叉形或十字形等比较复杂的平面形状。不过。为了避免地震时发生较强烈的扭转振动以及水平地震作用沿平面的不均匀分布。对于图中所示的各种平面形状．应该控制凸出部分的厚度ｔ与宽度ｂ的比值。当ｔ几≤１．ｏ和ｔ／ｄ≤ｏ．３时。均可视为较规则的平面形状，地震区的高层建筑可以采用。当ｔ／ｂ＞１．ｏ或ｔ，ｄ＞ｏ．３时，均应划归不规则平面形状，用于地震区高层建筑时．就应该对结构进行精细的地震反应分析，以便取得各构件较确切的地震内力和变形。
二.建筑房屋高度设计
２．１房屋总高度实践经验表明，不同的结构类型，不同的结构体系，各有其适用的最大高度。框架体系的抗侧力刚度和承载力
较小。符合经济合理原则的房屋最大适用高度就较低。框一撑、框一墙和筒体等结构体系。抗侧力刚度和承载力逐级增大。它们所适用的最大房屋高度也就逐级增高。此外。钢材的强度和变形能力比混凝土高得多。所以．钢结构所适用的最大房屋高度要比混凝土一钢混合结构更高一些。
２．２房屋高宽比进行高层建筑钢结构的抗风和抗震设计时应该控制房屋的高宽比。既然房屋的高宽比值决定着结构的抗推刚度和抗倾覆承载力。因此，房屋高宽比的允许最大值，应该随水平荷载的大小而异。就是说．风荷载大的和抗震设防烈度高的建筑物，高宽比应小一些，否则可以大一些。
三.建筑结构布置设计
3．１抗侧力构件的平面布置钢或钢筋混凝土结构高层建筑的动力特性取决于各抗侧力构件的平面布置状况。为使各构件受力均匀。获得抵抗水平荷载的最大承载力。抗侧力构件沿平面纵横方向的布置。应符合下列基本原则：抗侧力构件的布置应务求各楼层抗推刚度中心与楼层水平剪力的合力中心重合．以减少结构的扭转振动效应；框筒、墙筒、支撑筒等抗推刚度较大的芯筒，在平面上应居中或对称布置：具有较大受剪承载力的预制钢筋混凝土墙板．应尽可能由楼层平面中心部位移至楼层平面周边．以提高整个结构的抗倾覆和抗扭转能力：建筑的开间、进深应尽量统一，以减少构件规格，便利制作和安装；构件的布置以及柱网尺寸的确定．应尽量避免使钢柱的截面尺寸过大构件截面的钢板厚度一般不宜超过ｌ
ｏｏｍｍ．因为太厚的钢板。焊接困难，并容易产生层状撕裂。
3．２抗侧力构件的竖向布置对于地震区的高层建筑。抗侧力构件沿高度方向的布置。应符合下列原则：各抗佣力构件所负担的楼层质量沿高度方向无剧烈变化；沿高度方向，各抗侧力构件是连续的。并位于同一竖直线上；由上而下。各抗侧力构件的抗推刚度和承载力逐渐加大，并与各构件所负担的水平剪力，弯矩和轴力成比例地增大。３．基础设计３．１基本要求（１）对于高层建筑，因为基础埋置较深，宜结合使用要求设置多层地下室。它有早于提高结构的抗侧力稳定性和减轻上部结构的地震反应：并能起到补偿基础的作用，减小地基的压应力和沉降量。不过。应该注意，一个结构单元内不宜局部设置地下室。
四.高层建筑采用天然地基
a.主楼与周围裙房之间设置沉降缝时。为了确保主楼的抗侧力稳定性。主楼基础的埋置深度比裙房基础的埋置深度加深｜．ｓｉｎ以上，并采用粗砂等松散、坚硬的材料。将地面以下的沉降缝填灌密实。
b.地下室侧墙、基础底板以及它们的沉降缝，其构件均应满足地下室的防水要求。
c.当基础埋置在地下水位以下，进行基（下转第１０７页）万方数据换页◇建工论坛◇科技目向导２０１０年０９期（下）现代住宅中的主要空间。所以如果起居厅向南，白天的阳光照着在起居厅活动的人们。其节能效应是不言而喻的。如果是南向起居厅。
室内的自然热环境较好．可以大大地节约采暖和空调的耗能。
五.房屋建筑节能设计前景展望和社会效益．
面对全球能源的日益紧张．世界各国特别是欧美发达国家对节能技术给予了充分的重视。而我国的房屋建筑节能设计工作从２０世纪９０年代初才刚刚启动。节能是国内住宅建设的重中之重。建筑节能是国家发展的基本国策之一．房屋建筑又是标志性极强的建筑．因此，抓好房屋建筑的节能设计，合理地使用和有效地利用能源．提高能源的有效利用率。必将会带动国家和地方的建筑节能事业．促进全社会建筑节能技术的进步。
六.结语: 据联合国统计,一个国家正常的住宅建设指标为:每年住宅建设投资一般占基本建设总投资的30%～50%,约占国民生产总值(gnp)的5%,住宅的建设量占国家工程建设量的50%～60%,可见住宅建设在社会发展中的地位。建筑节能设计有很大的潜力，节能过程贯穿于项目的决策、设计、施工、使用等整个周期。节能设计已经成为建筑设计的重中之重．是实现可持续发展的一个前提。我们不仅要在住宅建筑实施节能规定。而且要在各类公共建筑和工业建筑中尽快实行节能．在整个设计过程中精心考虑，反复比较设计方案，拿出一套既符合各种技术指标。又能够满足功能需求，行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约能源的目的。
参考文献:ｌ.建设部建筑节能“十五”计划纲要．
２.仲伟权．浅析节能住宅存在的问题与思考住宅科技，２００５．（１２)
