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摘要：
为适应我国经济建设，改善土地资源紧缺的现状，高层建筑正在迅猛的发展，随之而来的高层建筑结构设计显得至关重要。抗震设计是维护人民生命财产安全的重要环节，其中，抗震概念设计为整个建筑抗震设计的一步，只有概念正确，才能保障抗震设计的顺利进行，可以说，概念设计也是确保建筑安全、合理、经济的重要部分。
关键词：
高层建筑、抗震设计、概念设计
正文：
对结构设计而言，影响设计的重要因素之一即：水平荷载及其效应是随高度而渐变的。低层，中层及高层建筑都要承受竖向荷载和水平荷载（风荷载、地震作用）。其结构设计的原理基本相同，但控制结构设计的因素不同。竖向荷载作用下的基底轴力与结构高度成正比，水平荷载产生的基底剪力也与结构高度成正比；但水平荷载产生的总体倾覆力矩与结构高度的平方成正比，而顶点侧移则与结构高度的四次方成正比。因此，低层建筑由竖向荷载控制，而高层建筑一般由水平荷载控制。原因是结构设计除了要满足承载力要求外，还必须满足顶层水平位移和层间变形的要求。高层建筑结构设计中,满足承载力要求的构件截面尺寸及配筋构造,不一定满足侧移和抗震延性要求，则需要加强。高层建筑结构的特点是需要进行水平荷载及竖向荷载共同作用下的专门设计，需要考虑侧移限制。
高层建筑的平面布置和沿高度的竖向布置、缝的设置、楼盖体系 与地基基础类型的选择等等，都与结构的可行性，抗震性能与经济性密切相关，高规中均有相关的规定。高规规定了房屋适用的最大的高度及高宽比的限制，层间及顶点位移的限制等要求及抗震结构的延性要求。即根据设防烈度和结构类型，结构高度将结构分为一、二、三、四级。按照要求的等级设计结构构件，从配筋形式、数量、构造要求等方向保证结构具有足够的延性性能。需要说明的是，我国规定最大适用高度是经验性的规定，对于一定高度的建筑，有一个与之匹配的经济的结构体系，使结构效能得到充分的发挥。考虑我国目前常用的混凝土强度等级，合理钢筋含钢率，并综合考虑了不同结构体系的抗震性能，经济合理使用，地基条件及震害经验等因素，规定了各种结构体系的最大适用高度。也就是说，每种体系都有它的适用范围。而高宽比限制值更是一个经验性规定，一般情况下，符合高宽比限制值要求的建筑比较容易满足侧移限制，而侧移限制才是最根本的要求。限制水平变形的主要原因是防止主体结构开裂，损坏；防止填充墙及装修开裂，损坏。而过大的侧向变形会使人有不舒适的感觉，影响正常使用，过大的侧移还会使结构产生附加的内力。地震作用时正常使用要求可以放松，所以规定了地震作用的位移限制值略大。我国规范的位移限制值为双控——层间位移
结构布置规则与否是影响结构抗震性能的重要因素，结构的不规则程度主要根据体系，刚度，质量及承载力在平面和沿高度的分布等因素。平面形状、刚度、质量分布合理，可以减少质心和刚心的偏心距，减少结构扭转造成的影响。沿高度刚度、承载力，质量均匀是规则结构的基本要求，轮廓尺寸，刚度或承载力突变的楼层，可能会成为薄弱层使地震力集中，层间位移过大。而在满足了规范规定的情况下，尽量使结构沿竖向使刚度、质量等均匀，对结构抗震设计是非常有利的。
天津津汇广场工程占地约为一万多平方米，总建筑面积为18万多平方米，地下三层，地上裙房六层。东北、西南、东南三角各设有一座塔楼。其中东北、西南两座塔楼为框架——筒体结构，共41层。地面以上高度约为158.8米（不包括局部钢塔）；东南塔楼为L型，框架剪力墙结构，共23层，地面以上高度约为93米。此工程是与新加坡设计单位合作设计，由新加坡科艺建筑设计公司，新加坡茂盛工程公司完成方案及初步设计，由我院配合，结合我国现行规范及特点完成施工图阶段设计。
施工图设计采用TB-SA5.0 &TAT两种高层电算程序进行分析。初算结果其结构自震周期在4秒以上，剪重比最小还不到1%，就抗震设计而言，显然周期过长，地震力小，结构刚度差。本工程最大高度158米以上；而高规规定框架——筒体，框架剪力墙体系在 7度抗震设防中最大适用高度为120米，超限近30％左右。计算结果说明框架筒体结构由于内筒尺寸较小，而外框较柔，在很高的建筑中，刚度很难满足抗震要求，需要采取措施加强。而本工程系合作项目，局部（地库部分）已经定标，且初步设计我院前期已确认。从业主和外方设计单位的立场，改变结构体系及平面布置是不可能的。因控制轴压比等要求，柱截面尺寸已较大（塔楼处框架柱截面1600x1600,最大1800x1800),剪力墙因内筒位置已确定厚度为700,混凝土强度等级采用C50（从0提高）。不从设计方案上调整增加剪力墙，仅从加大截面提高刚度作用不大，也不改变结构体系，将设计中存在的一些较不合理的构件做调整。原设计塔楼框架梁截面因建筑层高要求，外方设计600x650 (8.4米柱网）局部跨度10.6米梁采用800x8O0，次梁截面350x650.梁自重大，受力状态不好，双向梁高度同计算高度减少，钢筋不好设置．沿结构竖向柱截面，墙厚及混凝土强度等级收缩减少均取在同一层位置，选择的楼层也不合理。如首层，六层都是建筑平面变化较大的楼层，原设计在此二层位置均有截面变化。在与合作方进行了多次协商工作后，将塔楼框架梁截面改为400X700，400X750（有次梁方向），大跨度梁为450x850，次梁300x650,此措施将梁自重较原梁减少1/ 4强，而刚度变化不大或略有增加。梁的杭弯性能提高，方便施工。因建筑需要首层柱减少100mm（在原首层柱、墙、混凝土强度等级均作减少），将加强区范围加强至七层（裙房以上），后逐步降低减少混凝土强度等级和柱、剪力墙截面。降低过程采用柱，墙，混凝土强度错层改变，并避开平面有变化的楼层，使之刚度，质量尽量均匀。调整后计算，地震周期缩短至3.74秒。位移可满足限值，但剪重比仍未达到0.2倍的αmax即1.6%,调整有效果，但地震力仍偏小。经研究，将地震力放大，并利用建筑功能及立面特点将设备层(24层）外框梁截面高度增加至400x1050,塔楼各层四角框架梁截面增至400x1050，增加上部外框刚度，与柱截面比较仍为强柱弱梁。经反复多次调整，地震力放大1.6倍，电算结果地震周期为：x：3.35秒，y: 3.39秒，地下三层处剪重比为1.87%。因地下三层重量所占比例较大，±0.00处剪重比达到3%左右。建筑中部17-26层层间位移偏大，但基本上接近抗震要求限值，因地震荷载人为放大，在首层平面，刚度变化较大处，局部剪力墙钢筋较大并超筋，设计中采取了相应的措施予以解决。
通过抗震结构概念设计的学习及大量工程设计过程中的体会，我对抗震结构概念设计的重要性和必要性有了充分的理解。结构抗震设计中存在着许多不确定或不确知的因素，同时又很难对结构进行精确计算，因此安全、合理而经济的结构设计必须注意概念设计。在场地地基，结构体系、平面、立面等条件均确定的情况下，合理的选择混凝土结构的构件尺寸、配筋、箍筋，力求使建筑结构的刚度，承载力和延性在楼层平面内均匀。沿结构竖向连续，刚度、质量分布均匀。在合理的条件下减轻结构的自重，对抗震很有利。抗震结构的刚度应适宜，过大、过柔都不利。设计延性结构，强剪弱弯，设计适筋梁，大偏压柱、墙，提高结构的整体性对抗震设计是非常重要的。
总之，结构计算是一种手段，计算本身也必须概念正确才有利于分析和宏观控制。高层建筑结构设计内容很多，有许多的课题和内容需要认真的总结，进一步的了解和认识，仅就此工程设计中的一些问题浅谈自己的认识和体会。
为适应我国经济建设，改善土地资源紧缺的现状，高层建筑正在迅猛的发展，随之而来的高层建筑结构设计显得至关重要。抗震设计是维护人民生命财产安全的重要环节，其中，抗震概念设计为整个建筑抗震设计的一步，只有概念正确，才能保障抗震设计的顺利进行，可以说，概念设计也是确保建筑安全、合理、经济的重要部分。
关键词：
高层建筑、抗震设计、概念设计
正文：
对结构设计而言，影响设计的重要因素之一即：水平荷载及其效应是随高度而渐变的。低层，中层及高层建筑都要承受竖向荷载和水平荷载（风荷载、地震作用）。其结构设计的原理基本相同，但控制结构设计的因素不同。竖向荷载作用下的基底轴力与结构高度成正比，水平荷载产生的基底剪力也与结构高度成正比；但水平荷载产生的总体倾覆力矩与结构高度的平方成正比，而顶点侧移则与结构高度的四次方成正比。因此，低层建筑由竖向荷载控制，而高层建筑一般由水平荷载控制。原因是结构设计除了要满足承载力要求外，还必须满足顶层水平位移和层间变形的要求。高层建筑结构设计中,满足承载力要求的构件截面尺寸及配筋构造,不一定满足侧移和抗震延性要求，则需要加强。高层建筑结构的特点是需要进行水平荷载及竖向荷载共同作用下的专门设计，需要考虑侧移限制。
高层建筑的平面布置和沿高度的竖向布置、缝的设置、楼盖体系 与地基基础类型的选择等等，都与结构的可行性，抗震性能与经济性密切相关，高规中均有相关的规定。高规规定了房屋适用的最大的高度及高宽比的限制，层间及顶点位移的限制等要求及抗震结构的延性要求。即根据设防烈度和结构类型，结构高度将结构分为一、二、三、四级。按照要求的等级设计结构构件，从配筋形式、数量、构造要求等方向保证结构具有足够的延性性能。需要说明的是，我国规定最大适用高度是经验性的规定，对于一定高度的建筑，有一个与之匹配的经济的结构体系，使结构效能得到充分的发挥。考虑我国目前常用的混凝土强度等级，合理钢筋含钢率，并综合考虑了不同结构体系的抗震性能，经济合理使用，地基条件及震害经验等因素，规定了各种结构体系的最大适用高度。也就是说，每种体系都有它的适用范围。而高宽比限制值更是一个经验性规定，一般情况下，符合高宽比限制值要求的建筑比较容易满足侧移限制，而侧移限制才是最根本的要求。限制水平变形的主要原因是防止主体结构开裂，损坏；防止填充墙及装修开裂，损坏。而过大的侧向变形会使人有不舒适的感觉，影响正常使用，过大的侧移还会使结构产生附加的内力。地震作用时正常使用要求可以放松，所以规定了地震作用的位移限制值略大。我国规范的位移限制值为双控——层间位移
源于：论文资料网www.udooo.com
及顶点位移。结构布置规则与否是影响结构抗震性能的重要因素，结构的不规则程度主要根据体系，刚度，质量及承载力在平面和沿高度的分布等因素。平面形状、刚度、质量分布合理，可以减少质心和刚心的偏心距，减少结构扭转造成的影响。沿高度刚度、承载力，质量均匀是规则结构的基本要求，轮廓尺寸，刚度或承载力突变的楼层，可能会成为薄弱层使地震力集中，层间位移过大。而在满足了规范规定的情况下，尽量使结构沿竖向使刚度、质量等均匀，对结构抗震设计是非常有利的。
天津津汇广场工程占地约为一万多平方米，总建筑面积为18万多平方米，地下三层，地上裙房六层。东北、西南、东南三角各设有一座塔楼。其中东北、西南两座塔楼为框架——筒体结构，共41层。地面以上高度约为158.8米（不包括局部钢塔）；东南塔楼为L型，框架剪力墙结构，共23层，地面以上高度约为93米。此工程是与新加坡设计单位合作设计，由新加坡科艺建筑设计公司，新加坡茂盛工程公司完成方案及初步设计，由我院配合，结合我国现行规范及特点完成施工图阶段设计。
施工图设计采用TB-SA5.0 &TAT两种高层电算程序进行分析。初算结果其结构自震周期在4秒以上，剪重比最小还不到1%，就抗震设计而言，显然周期过长，地震力小，结构刚度差。本工程最大高度158米以上；而高规规定框架——筒体，框架剪力墙体系在 7度抗震设防中最大适用高度为120米，超限近30％左右。计算结果说明框架筒体结构由于内筒尺寸较小，而外框较柔，在很高的建筑中，刚度很难满足抗震要求，需要采取措施加强。而本工程系合作项目，局部（地库部分）已经定标，且初步设计我院前期已确认。从业主和外方设计单位的立场，改变结构体系及平面布置是不可能的。因控制轴压比等要求，柱截面尺寸已较大（塔楼处框架柱截面1600x1600,最大1800x1800),剪力墙因内筒位置已确定厚度为700,混凝土强度等级采用C50（从0提高）。不从设计方案上调整增加剪力墙，仅从加大截面提高刚度作用不大，也不改变结构体系，将设计中存在的一些较不合理的构件做调整。原设计塔楼框架梁截面因建筑层高要求，外方设计600x650 (8.4米柱网）局部跨度10.6米梁采用800x8O0，次梁截面350x650.梁自重大，受力状态不好，双向梁高度同计算高度减少，钢筋不好设置．沿结构竖向柱截面，墙厚及混凝土强度等级收缩减少均取在同一层位置，选择的楼层也不合理。如首层，六层都是建筑平面变化较大的楼层，原设计在此二层位置均有截面变化。在与合作方进行了多次协商工作后，将塔楼框架梁截面改为400X700，400X750（有次梁方向），大跨度梁为450x850，次梁300x650,此措施将梁自重较原梁减少1/ 4强，而刚度变化不大或略有增加。梁的杭弯性能提高，方便施工。因建筑需要首层柱减少100mm（在原首层柱、墙、混凝土强度等级均作减少），将加强区范围加强至七层（裙房以上），后逐步降低减少混凝土强度等级和柱、剪力墙截面。降低过程采用柱，墙，混凝土强度错层改变，并避开平面有变化的楼层，使之刚度，质量尽量均匀。调整后计算，地震周期缩短至3.74秒。位移可满足限值，但剪重比仍未达到0.2倍的αmax即1.6%,调整有效果，但地震力仍偏小。经研究，将地震力放大，并利用建筑功能及立面特点将设备层(24层）外框梁截面高度增加至400x1050,塔楼各层四角框架梁截面增至400x1050，增加上部外框刚度，与柱截面比较仍为强柱弱梁。经反复多次调整，地震力放大1.6倍，电算结果地震周期为：x：3.35秒，y: 3.39秒，地下三层处剪重比为1.87%。因地下三层重量所占比例较大，±0.00处剪重比达到3%左右。建筑中部17-26层层间位移偏大，但基本上接近抗震要求限值，因地震荷载人为放大，在首层平面，刚度变化较大处，局部剪力墙钢筋较大并超筋，设计中采取了相应的措施予以解决。
通过抗震结构概念设计的学习及大量工程设计过程中的体会，我对抗震结构概念设计的重要性和必要性有了充分的理解。结构抗震设计中存在着许多不确定或不确知的因素，同时又很难对结构进行精确计算，因此安全、合理而经济的结构设计必须注意概念设计。在场地地基，结构体系、平面、立面等条件均确定的情况下，合理的选择混凝土结构的构件尺寸、配筋、箍筋，力求使建筑结构的刚度，承载力和延性在楼层平面内均匀。沿结构竖向连续，刚度、质量分布均匀。在合理的条件下减轻结构的自重，对抗震很有利。抗震结构的刚度应适宜，过大、过柔都不利。设计延性结构，强剪弱弯，设计适筋梁，大偏压柱、墙，提高结构的整体性对抗震设计是非常重要的。
总之，结构计算是一种手段，计算本身也必须概念正确才有利于分析和宏观控制。高层建筑结构设计内容很多，有许多的课题和内容需要认真的总结，进一步的了解和认识，仅就此工程设计中的一些问题浅谈自己的认识和体会。