中钢石家庄工程设计研究院有限公司050021
摘要：随着城市化工业化进程的深入发展，城市人口的日益增多，造成土地资源更加紧张，为缓解这一问题，高层建筑的建设数量越来越多，这是由于高层建筑有利于节约用地、解决住房紧张、减少市政基础设施和美化城市空间环境。加之当前市场竞争日益激烈，建筑企业要想获得生存发展，需要为业主提供优质的设计产品，提高设计产品的经济性，从而提高其市场竞争力。本文主要是对高层住宅建筑结构设计的特点、基本要求、影响因素及如何做好其设计进行论述。
关键词：高层住宅；建筑结构设计；措施
一、高层住宅建筑结构设计的概述
1、高层住宅建筑结构设计的特点
水平荷载起控制作用，侧面位移必须加以限制，轴向变形在侧移中占有很大的份额，所以在结构体系选型时应充分考虑这几个特点。对于低层、多层或高层建筑，其竖向和水平结构体系设计的基本原理是相同的。但随着高度的增加，由于以下两个原因，竖向结构体系成为设计的控制因素：一个是较大的竖向和要求有较大的柱、墙和井筒；另一个更重要的原因是，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多，高层建筑结构设计人员必须以精心设计来保证。
2、高层住宅建筑结构设计的基本要求
第一，安全性和耐久性要求。住宅实行商品化后,应成为广大住户的耐用消费品,使用寿命长是区别于其他消费品的最大特点。因此,结构安全性和耐久性是住宅结构设计的最基本的要求。在结构体系的选择,材料的选用,都应该有利于抗风抗震,以及在使用寿命期间维修改造的可能性。
第二，舒适性要求。住宅建筑设计应该为住户起居的舒适性要求提供条件,如多种户型,灵活分隔室内空间,人居的热、光、声的环境等要求,为此结构设计应较好地配合建筑和机电专业,尽可能在居住空间中避免露柱露梁的压抑感和采用隔音较差的分隔墙材料,使室内简洁明快,隔声较好,给居住者创造一个幽静舒适的环境。结构方案中还应考虑住户日后改变分隔空间的可能性,当采用剪力墙结构时,宜采用大开间布置。
第三，经济性要求。住宅作为商品,开发商为有利可图,要求投入少,经济效益好,购房者则要求房屋设计布局好,外观美,房价适中,质量上乘。因此,结构设计应根据房屋的建造地点、平立面体形、层数多少,在满足安全性、耐久性和舒适性要求的前提下采用经济合理的结构体系,在构件设计中应精打细算,严格执行规范构造要求,注意避免不必要的浪费。尤其在地基基础设计中更应该注意方案的经济比较,因为地基基础设计方案合理与否对房屋造价至关重要。
二、影响高层住宅建筑结构设计的因素分析
1、水平荷载
水平荷载是需要考虑的决定因素，一般来说，竖直方向上载荷在构建中受力只与楼房高度有关，但是水平受力却比较复杂，且易受外界条件影响，数值变化不定，所以其是影响住宅结构设计因素。
2、轴向变形
在高层住宅建筑中，楼层越高，竖向负荷就越大，能够在轴向引起较大的变形，影响建筑结构的续梁弯矩，将会引起连续梁之间支座点的负弯矩值降低，造成端支座负弯矩值以及跨中正弯矩值增大，从而引起预测材料长度不准确，对下料长度产生影响。
3、控制指标侧移
结构侧移量是高层建筑结构设计要重点考虑的因素，这一点与低层楼房不同，楼房高度越高，侧移量在水平荷载影响下变形越明显，所以在设计的时候，要注意在水平荷载作用下的侧移要控制在要求范围之内。
4、结构延性
结构延性是一种重要设计指标，高层住宅建筑在地震作用下的变形大，建筑越高，变形越明显，为了在地震情况下放置建筑物倒塌，要特别注意在构造上采取合适的措施，保证住宅的安全。
三、高层住宅建筑结构设计的优化措施
1、折减高层住宅建筑结构的周期性
高层住宅建筑在设计框架、顶盖等结构时，由于填充墙体的具体存在，导致实际中的结构表现出来的刚度比设计时候计算得到的刚度相差比较大，计算的周期同时也比实际的周期相差比较大。因此，结构剪力算出来偏小的时候，会造成房屋的一些结构产生不安全因素，所以应该适当把房屋结构设计时计算得到的进行折减，能够取得到显著的效果，但是高层住宅建筑的框架结构，不能折剪计算得到的周期。
2、强化剪力墙设计
剪力墙设计中至关重要的是连梁设计。联肢墙是连梁把各墙肢进行联结组成，增大了约束墙肢的刚度。连梁刚度被增大导致结构地震作用同时增大，也增大了连梁与墙肢的分配内力，这种情况下只能把构件配筋量增大，这样的设计结果明显在很大程度上浪费了材料。所以，高层住宅建筑结构在设计的时候，不应该把具有大刚度的窗下墙当作连梁，而是要把连梁设计分为截面和小刚度的弱连梁。当然，满足了结构的刚度和变形的要求后，就要从经济的角度和抗力以及变形方面进行综合的考虑，合理进行抗侧力构件的布置。结构抗侧力的刚度随着剪力墙的数量增多而增大，但是相应的结构位移随之减小，抗侧力刚度变大的同时结构地震力也随之增大，非常不利于结构造价的控制。所以，剪力墙应该遵循周边分散、均匀等原则进行合理的布置，对水平位移的限值进行规范化，尽最大程度的把剪力墙的数量降到最低。
3、实现耐久性设计
高层住宅建筑结构耐久性的设计能够确保在高层使用后，在合理使用的寿命期限里，应该满足居住者的使用要求。一般情况下，高层住宅建筑结构的设计，最理想的是能够做到造价低廉和节约材料，然而最近几年来，人们的生活水平得到很大的提高，对生活质量的要求越来越高，加上在实际的工程中，由于一些使用要求、技术指标等成为了设计中的主要矛盾时，设计方案就无法单纯的追求节省经济。因此，在高层住宅建筑结构的设计以优化为目标时，应该要正确了解掌握设计中关键性的问题，主次分明的对目标进行设计的优化，使之能够达到整体满意的效果。
4、做好抗震性设计
进行图纸的设计时，应该按抗震设防进行分类，抗震等级要依照具体的建筑高度、结构类型以国家颁布的《抗震规范》为标准进行确定。在建筑中可以不考虑地震震力的振型数据耦联扭转的计算;当振型数据>3时，要以3的整数倍进行计算，但是数据必须小于建筑物的层数;当建筑物的层数低于2层时，振型数可以采用建筑物的层数。但是在房屋结构不规则时，就要对扭耦联转进行考虑，高层住宅建筑的振型数不能低于8，建筑结构的层数多、刚度系数大，就应该多要振型数，才能达到更好的抗震效果。
四、结束语
总之，随着我国经济建设水平的逐步提高，社会的进步发展，我国的城市土地资源一度出现了紧张的状态，住宅建筑的高度日益成为建筑设计及结构设计的重点课题。当今社会，高层住宅以及超高层住宅建筑越来越受到建筑设计师和广大居民的青睐，同时也反映出高层及超高层建筑将逐渐成为主流住宅类建筑物的发展趋势。所有相关工作人员需要在执行好国家各项设计规范、保证结构安全经济的前提下，同时身处日益激烈的市场竞争中，要做好建筑结构设计，从而取得更好的效果。
参考文献
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