摘要：隨著改革開放以來我國國民經濟整體的發展與繁榮，國內建筑行業水平也迅猛提升，鋼筋混凝土高層建筑隨處可見。建筑類型與功能的愈來愈復雜，結構體系多樣化，就給高層建筑結構設計提出了更高的要求。本文就高層建筑中普遍涉及的地下室結構設計問題、平面不規則問題、帶轉換層高層建筑結構設計問題等進行了詳細的分析。
關鍵詞：高層,結構設計,問題,分析
1地下室結構設計
1.1地下室嵌固端問題
高層建筑是一個完整承載力體系，主要由上部結構和地下室兩部分組成，兩者在同一個位移場之間互相協調變形。結構一定程度受到地下室外的回填土的約束作用，僅受到水平位移約束，并沒有對豎向位移和豎向轉動限制。在高層建筑結構設計時，地下室的頂板是否做為上部結構的嵌固成為一個重要問題。有些高層建筑存在不滿足條件的情況下就將地下室作為嵌固端進行設計的問題。事實上滿足下列條件才適宜將地下室作為嵌固端：
1.1.1地下室頂板避免開設大洞口，地下室在地上結構相關范圍的頂板應采用現澆梁板結構，確保嵌固層的整體性;其樓板厚度不宜小于180mm，混凝土不宜低于C30,雙層雙向配筋，每個方向每層配筋率不小于0.25%，目的采取結構措施，加強樓層的平面內和平面外剛度并確保樓層整體性的實現。
1.1.2地下室的樓層側向剛度不宜小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。 樓層側向剛度比的計算中不考慮土對地下室外墻的約束作用;實際上，回填土對地下室結構的約束作用很大。按照地下室結構自身與回填土約束的地下室總側向剛度考慮，不會小于上部結構的3倍，因此設計中應考慮地下室頂板實際存在的嵌固作用，采取相應的加強措施。
1.1.3地下室結構布置應該保證地下室頂板及地下室各層樓板有足夠的平面內整體剛度與承載力，能夠將上部結構的地震作用傳遞到全部地下室抗側力構件。
1.1.4各類框架柱在地下室頂板部位的嵌固彎距有地下室頂板與基礎之間構成的力偶及柱端兩側的框架梁所承擔，其中前者占主要部分。為了避免柱塑性鉸下移，地下室頂板柱兩端框架梁的約束彎距設計值之和，不宜小于該部位的上柱下端實際嵌固彎距設計值。
1.1.5地下室內結構的底部剪力易按各抗側力構件的剪切剛度進行分配，求的各抗側力構件的底部剪力。地下室內的墻、柱截面，強度等級及配筋面積不宜小于上部構件相應要求。地下室各層柱端面每側實配筋不宜小于對應上部柱每側實配縱向鋼筋面積的1.1倍。
1.2地下室結構超長問題
現代高層建筑由于層數高、要求地基深，因此一般都設有大底盤地下室，通常為1～2層，地下室面積約占整個建筑面積的10%左右。高層建筑地下室設計中往往存在結構超長的問題。
由于建筑布局的要求，地下室結構多數情況下都超過了40～60m。地下結構雖然受溫度變化的影響較地上結構小，但周邊約束作用較強，結構超長問題的重要性仍然不容忽視。目前比較成熟的做法有以下幾種：
1.2.1設置伸縮后澆帶。地下結構一般在結構長度大于40～60m時宜設置一道伸縮后澆帶，普通的伸縮后澆帶寬度約為800～1000mm，鋼筋貫通不切斷。對于平面尺寸特別長的地下結構，應設置鋼筋斷開的伸縮后澆帶，后澆帶的寬度按鋼筋搭接所需最小尺寸和必要的操作空間確定。
1.2.2不設置伸縮后澆帶，采取其它相應措施。主要有：采用低強度等級混凝土;混凝土中添加微膨脹劑;采用粉煤灰混凝土技術;適當加大分布鋼筋配筋量;施工縫處設置膨脹止水條;設置膨脹加強帶。
2 結構平面不規則
當代的建筑設計為了追求各種新異造型，往往忽視了結構設計的平面規則性。建筑設計和建筑結構的平面不規則性是建筑抗震設計的一個重要控制指標，對建筑抗震性能具有重要影響。結構平面不對稱、不規則、不連續容易誘發造成結構扭轉脆性破壞，嚴重者導致整體結構破壞倒塌。平面不規則類型包括：扭轉不規則、凹凸不規則、樓板局部不連續。
在結構設計過程中盡量做到三心合一,即建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心，避免在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。在水平荷載作用下,高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻,減輕結構的扭轉振動,應使建筑平面盡可能采用方形、 矩形、 圓形、 正多邊形等簡單平面形式。在某些情況下,由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制,高層建筑不可能全部采用簡單平面形式,當需要采用不規則l形、t 形、十字形等比較復雜的平面形式時,應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內,同時,在結構平面布置時,應盡可能使結構處于對稱狀態。
為了盡量滿足扭轉規則的要求，在調整結構布置時主要方法有：(1)可能情況下，將較長的建筑物(主體結構長度大于60米)通過伸縮縫兼抗震縫將其切割成若干個規則子結構，既有利于減少水平溫差收縮影響，又可又有利于避免結構整體扭轉，減少結構扭轉變形;
(2)可能情況想，盡量加強周邊主體結構，或可充分利用消防要求均勻布置樓電梯間筒體，同時適當弱化內部主體結構，提高結構抗扭剛度，有利于縮短扭轉周期，減少扭轉變形。
3 帶轉換層高層建筑結構設計
高層建筑采用帶轉換的結構形式，可形成內部底下大空間，同時能進行靈活的建筑平面布置，優勢明顯、突出，因此該體系在結構設計中應用甚廣。
在帶轉換層結構設計中，抗震設計的概念尤其重要。
(1)帶轉換層高層建筑結構由于上、下層豎向構件不連續，結構豎向剛度發生變化，轉換層上下樓層構件內力、位移容易發生突變，對抗震不利。對于轉換層位置較低的結構，控制側向剛度比可以控制轉換層附近的層間位移角及內力突變;對轉換層位置較高的結構，還應該控制轉換層上下部結構的等效剛度比。
(2)轉換構件除要滿足剛度、強度、延性的要求外，還要注意保證轉換層樓蓋的剛度。
(3)落地剪力墻與框支柱的布置宜均勻、對稱，結構剛度偏心不宜過大，以免地震中由于扭轉效應使框支柱嚴重破壞。
(4)抗震設計中需要加強部分應包括底部及轉換層以上1~2層的樓板、剪力墻和柱。結構的延性耗能機制宜呈現在加強部位以上的結構中。
同時，在實際工程中，對于帶轉換層高層建筑結構構件設計需要注意一些細節問題。帶轉換層的高層結構的下部轉換結構為結構的薄弱部位，為確保安全，規范規定對轉換結構的設計內力進行諸多調整。計算過程中，一般情況下轉換構件的內力調整能夠利用SATWE自動調整，但對于框支柱的剪力調整則需要人工干預： SATWE是根據高規8.1.4(框剪結構0.2Q0調整)進行，即框架總剪力不小于min(0.2Q及1.5Vfmax),而高規10.2.7則規定對于一層框支柱布多于10根的場合，當框支層為1～2層時，每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的2%;當框支層為3層及3層以上時，每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的3%;對于每層框支柱的數目多于10根的場合，當框支層為1～2層時，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的20%;當框支層為3層及3層以上時，則每層框支柱的剪力應至少取基底剪力的30%。這樣，當0.2Q>1.5Vfmax時，就會出現調整的系數偏小。此時可以通過SATWE提供的接口進行人為修改調整系數。框支柱剪力調整后，應相應調整框支柱的彎矩及柱端梁(不包括轉換梁)的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調整。規范特別注明，轉換梁的剪力和彎矩不做調整，是因為高規10.2.6規定帶轉換層的高層建筑結構，其薄弱層的地震剪力應按本規程第5.1.14條的規定乘以1.15的增大系數。特一、一、二級轉換構件水平地震作用計算內力應分別乘以增大系數1.8、1.5、1.25;8度抗震設計時轉換構件尚應考慮豎向地震的影響，而且轉換梁截面都很大，足以保證高規10.2.7.的意圖實現，即保證框架有足夠的抗側能力作為第二道防線，因此轉換梁的內力無需再次放大。但在SATWE中，在調整過框支柱剪力、彎矩后，同時也調整了轉換梁的內力，造成轉換梁的內力偏大，造成浪費，在實際工程中，為了實現此過程，我們需要計算兩遍，第一次，不考慮框支柱的內力調整，從而來設計轉換梁;第二次考慮框支柱內力調整，從而來設計一般框架梁。
結束語
鋼筋混凝土高層結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程，任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全因素。在高層建筑的結構設計與施工過程中，設計、技術人員只有概念清晰，措施得當，才能不斷地完善和發展高層建筑。
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