【摘要】結構設計是確保建筑質量的首要步驟，特別是對于高層建筑來說，由于建筑層數較多而且結構容易出現復雜情況，因此在采用PKPM進行設計時需要注意的問題尤其多。本文將結合結合筆者結構設計實踐經驗以及工程實例，探討采用PKPM進行高層建筑結構設計時應考慮的問題，以及提出有效提高高層建筑結構水平的相應處理措施，旨在為同行提供借鑒。

【關鍵詞】高層建筑；結構設計；PKPM使用；設計參數

1 引言

隨著高層建筑的不斷發(fā)展以及建筑內部的復雜性，給高層建筑結構設計帶來更大難度。從近期高層建筑發(fā)展情況表明，高層建筑規(guī)模已經越來越大，而且建筑復雜性日益增大。如何設計出經濟合理可靠的高層建筑結構，是設計人員要面對的問題。在采用PKPM時掌握高層建筑結構設計要點，正確合理地處理結構設計時所出現的問題，是結構設計人員所需具備的要求。本文將將結合筆者從事高層建筑結構設計實踐經驗以及工程實例，探討采用PKPM進行高層建筑結構設計時應考慮的問題，以及提出有效提高高層建筑結構水平的相應處理措施。

2 工程實例

本工程為清溪商會大廈工程，商會大廈為集大型商場、高端住宅為一體的綜合性建筑，由上部的兩座住宅和底部三層商業(yè)裙樓組合而成。地下一層為設備機房及停車庫，1~3層為大型商場，4層為結構轉換層兼上部住宅的架空休閑空間，5~20層主要為中型戶型住宅，21~22層為大戶型住宅�？傆玫�9550.612平方米。總建筑面積為49817.542平方米（含地下室5464.239平方米），建筑總高度75。5米。本工程為一類高層建筑，耐火等級為一級，按六度抗震設計。其地上二十二層，地下一層，在地下一層為平時地下汽車庫，戰(zhàn)時六級人防地下室。

3 結構體系選取

選取結構體系是每個結構設計人員從事建筑結構設計時首要的任務，結構體系的選取關系到結構總體造價是否再經濟、受力是否最合理。在選取結構體系時必須針對所設計的建筑實際情況進行評估分析，只有正確選取結構體系才能設計出經濟合理的結構。目前高層建筑多采用鋼筋混凝土結構，其結構體系主要有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構等。對于高層建筑來說主要以剪力墻結構和框架剪力墻結構采用較多，對于低層建筑則多采用框架結構。

3.1 框架剪力墻結構體系

框架剪力墻結構是由框架和剪力墻組合而成的結構體系，其結構體系中以剪力墻作為主要抗側力構建，而承受絕大部分水平荷載；而框架部門則主要承受豎向荷載�？蚣芗袅�墻結構中框架和剪力墻兩者共同受力，合理分工。而剪力墻布置應均勻設置在建筑物的周邊、電梯間、平面形狀變化較大和豎向荷載較大等部位。由于該結構以框架結構為主，剪力墻為輔助，這種結構體系適用于25層以下的建筑，最高不宜大于30層。本工程為商會大廈，該高層建筑為集大型商場、高端住宅為一體的綜合性建筑，由上部的兩座住宅和底部三層商業(yè)裙樓組合而成。該高層建筑其地上二十二層，地下一層，在地下一層為平時地下汽車庫。由于住宅、商場、商業(yè)配套用房、管理用房、車庫、設備用房等均要求獨立管理，設計在滿足消防規(guī)范的前提下盡可能避免內部交通的互相干擾。因此選取該建筑結構體系時，選取框架剪力墻結構體系，住宅垂直交通使用核心筒，核心筒內設置三部客梯，一組剪刀樓梯，其中一部客梯兼作消防電梯，每層均設停站層，其余兩部客梯僅在一層、四至二十二層設停站層。

3.2 剪力墻結構體系

剪力墻結構是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱，剪力墻作為豎向承重和抵抗側力的結構，全部承受結構的豎向和水平力。這種結構體系通常采用平面布置形式，由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用，剪力墻應雙向或多向布置。同時由于該結構全部由剪力墻組成，其剛度要比框架剪力墻結構更好，該結構體系常用于40層以下的高層住宅建筑等，而且該結構高寬比不宜大于6，其高度也應考慮抗震要求。

4 計算簡圖的處理

對一棟高層建筑來說，進行其結構設計時對其進行結構簡化是相當有必要的，而且計算簡圖的合理有效性相當重要，是確保該結構計算分析有效性的基礎。筆者將結合本工程結構設計探討其計算見圖的處理。

對于無地下室的結構來說，基礎埋深較深時，為了加強底層的整體性，可以在 0.00m附近設置基礎連系梁。由于基礎連系梁的設計僅為構造設計，無法平衡底部柱腳的彎矩，其不可作為上部結構的嵌固部分，對于底層計算高度H應是取基礎頂面至連系梁頂面的高度，即把基礎連梁以下的部分作為計算簡圖的底層，而把實際建筑的底層作為計算簡圖第二層，層高取用連梁頂面標高至一層樓面標高距離。值得注意時，這種情況下底層柱的配筋應取用基礎連系梁頂面和基礎頂面中較大內力設計值進行計算。

對于帶有地下室的結構來說，計算簡圖中合理確定上部結構的嵌固位置是非常關鍵的，這需要結合工程實際情況來分析。例如采用箱型基礎的地下室結構，可以把地下室頂板作為框架上部結構的嵌固位置。在利用PKPM進行設計時，樓層總數僅輸入地下室以上的實際層數，底層的實際層高就是層高H。這樣設計的地震作用和實際情況較為接近，但豎向荷載只計算到底層的柱底處。當地下結構是采用的筏板基礎，嵌固位置最好取在基礎頂面。在利用電算時，總層數應為實際的樓層數加上地下室的層數。經設計實踐驗證采用這種方法計算簡圖經整體計算后，地震作用相對保守，結構設計比較安全。

5 高層建筑結構計算參數的選取與調整

5.1 地震力的振型組合數

對高層建筑地震力的振型組合數，當不考慮扭轉耦聯計算時，至少應取3，當振型系數多于3時，宜取3的倍數，但不應多于房屋的層數《建筑抗震設計規(guī)范》指出，合適的振型個數一般可以取振型參與質量達到總質量的90%所需的振型數。SATWE已有這種功能，可以很方便地輸出這種參與質量的比值。此外，由于耦合計算的地震剪力通常小于非耦合計算，僅結構存在明顯扭轉時才采用耦合計算，但在必要時應補充非耦合計算。

5.2 梁剛度放大系數

在利用PKPM系列軟件中，TAT或SATWE計算軟件的梁輸入模型都是矩形截面，沒有考慮存在樓板形成T型截面而引起的梁剛度增加，造成結構的實際剛度大于計算剛度，算出的地震作用剪力偏小，使結構不安全。因此計算時應將梁剛度放大，放大系數邊梁取1.5、中梁取2.0為宜。

5.3 框架結構活荷載的最不利布置、組合

當該結構活荷載較大時，是否進行活荷載的最不利布置、組合對計算結果的影響非常大。使程序給定的梁設計彎矩放大系數，也不一定能反映出工程實際應力分布的情況，有可能造成結構不安全或保守。而且由于PKPM中無法區(qū)分荷載規(guī)范表4.1.1中第1（1）項與第1（2）～12項，根本就很難實現“荷載規(guī)范”區(qū)分不同荷載種類采用不同的樓面荷載折減系數的要求。因此，結構計算時應考慮區(qū)分不同構件進行分步計算，并在荷載輸入時將樓面活荷載折減。

5.4 參數調整

對于高層建筑來說，各參數的控制將直接影響結構的安全性與合理性。合理調整參數有助于提高結構整體控制的效率，同時使結構設計更加安全、經濟合理。

5.4.1 軸壓比：限制結構的軸壓比，以保證結構的延性要求。當不滿足規(guī)范要求時可以通過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度的辦法調整。