２０１１年第３２期 科技目向导 ◇建工论坛◇
浅议如何确定高层建筑设计前期方案
卢醒秋
（中工武大设计研究有限公司 湖北武汉４３００００）
【摘要】近年随着人民生活水平的提高、国内建设规模的不断扩大，高层建筑随处可见，高层建筑设计成为设计领域中的主要内容。国内
外历次震害表明．一个建筑物结构方案的优劣，直接影响其安全、破坏程度、经济性。作为一名结构工程师在设计前期依据概念设计原理，正确
选用设计软件的参数．查实计算结果的合理性，有针对性地调整方案尤为重要，切实可行的结构方案将减少后期设计的安全隐患、降低工程造
价及设计周期．向用户提供一个满意的建筑。
【关键词】高层建筑；概念设计；结构方案
１．概念设计结构方案初步确定
高层建筑结构方案的选取经常因为建筑的使用功能、建筑平面布
置等要求而确定 所选结构体系应确保既能承受竖向荷载，又应具有
良好的抗侧力刚度．能有效地抵抗水平作用力：结构的竖向和水平布
置宜具有合理的刚度和承载力分布．避免因局部突变和扭转效应而形 成薄弱部位：宜具有多道抗震防线 依据ｊｃ】３—２００２．Ｊ１８６—２００２｛高层
建筑混凝土结构技术规程》 ｆｌ１根据抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑物高度、平面布局及建
筑使用功能，确定建筑物结构体系、结构抗震等级。 ｆ２１注意房屋适用高度．关注高宽比的限值．查看结构整体稳定验
算及抗倾覆验算结果 ｆ３油建筑方案确定结构平面、竖向布置的规则程度。结构平面布
置：见《高规》第４３节之表４．３＿３条。结构竖向布置：见《高规》第４．４节
第４．４．５条
（４１抗震缝、伸缩缝及沉降缝的设置 ｆ５）是否存在底部大空间、错层、连体、多塔等复杂高层建筑结构。
２．计算模型的建立及参数选取
随着计算机辅助设计软件的广泛应用，设计人员必须对其原理、假
设力学模型、适用范围有明确了解，才能上机操作。目前工程设计中常 用的计算软件有ＰＫＰＭ系列、ＴＢＳＡ、ＭＩＤＡＳ等软件，这些软件基本上都
采用空间有限元的分析方法．计算参数输入及结果分析都必须深入领
会其结构概念内涵．才能确定合理的参数取值和正确的结果判断分析
下面仅就ＳＡＴＷＥ设计软件中易错的主要参数取值做如下说明：
２．１基本风压
当房屋高度大于６０ｍ的高层建筑按１００年一遇的风压值采用
２．２地震信息
（１）考虑偶然偏心：根据《高规》第３．３．３条规定，计算单向地震作用
时．应考虑偶然偏心的影响 （２１考虑双向地震作用：根据《高规》第３．３＿３条规定，对于质量和刚
度分布明显不对称、不均匀的结构．还应计算双向水平地震下的扭转
影响．在双向水平地震计算中可不考虑偶然偏心的影响．但并不意味 着可以不用进行考虑偶然偏心的单向地震作用计算
ｆ３）周期折减系数：为充分考虑框架结构、框架剪力墙结构的填充
墙刚度对计算周期的影响。框架结构：０．６～０．８；框架剪力墙结构：０．８～ ０．９：纯剪力墙结构：不折减。
２．３柱配筋计算原则
按单偏压计算．按双偏压验算
３．计算结果查实中应注意问题
为使结构方案合理、可行．结构设计人员首先应对计算结果加以
分析．对计算模型进行调整．满足规范要求后方可采用计算结果进行
结构设计。计算结果中的主要控制参数：依据ＪＧＪ３—２００２，Ｊ１８６—２００２
《高层建筑混凝土结构技术规程》
３．１结构平面规则性判断
结构扭转效应的判断位移比和周期比的控制主要是为了防止结
构抗扭刚度太小．在受地震作用时出现较大的扭转反应。
３．２结构竖向不规则程度 层的抗侧移刚度实际上就是使层刚心产生单位所需的水平力。层
刚度比可以判断各层间的刚度均匀分布 楼层层间抗侧力结构受剪承
载力是指在所考虑的水平地震作用方向上．该层全部柱及剪力墙的受
剪承载力之和。 ３＿３对振型数量的要求
２２８ 《高规》中第３．３．１０条．第３．３．Ｉ１条及第５．１．１３条规定了计算地震
作用时的最少振型数量．实际上最根本的要求是要保证振型参与质量
达到总质量的９０％以上程序自动计算各个振型数时的振型参与质量．
当设计人员输入振型数量不足时．可以增加振型数使振型参与质量达 到总质量的９０％以上
３．４剪重比的要求
详见《高规》中第３．３．１３条规定 剪重比的规定可以调整各楼层的
剪力和楼层的刚度的关系．以保证结构安全合理．求得合适的经济技
术指标。 ４．调整计算结果合理性的主要技术措施
４．１控制扭转
产生扭转主要因为质量中心与刚度中心偏差太大或结构的抗扭
刚度相对较小造成的，故结构设计时应以减小刚度中心的偏心率、调
整结构的抗扭刚度和抗侧刚度为原则
（１１对于质心与刚心的控制，需要在确定结构方案的阶段．运用概
念设计的方法．合理划分结构平面．合理布置结构的抗侧力构件．控制
抗侧力构件的刚度，以控制刚心和质心的位置，使其偏差不致太大 在 适当位置设置伸缩缝，合理划分结构单元．尽量使其平面规则、合理．
没有过大的平面凸凹。在抗侧力构件的布置中，遵循均匀、分散、对称、 周边的原则 不宜使结构的抗侧刚度在某个位置过于集中 当位移比
不能满足规范要求时．一般是由于结构的抗侧力构件分布不均匀引起
的。
ｆ２１结构抗扭刚度相对较小是与结构的抗侧刚度相比较而言 有时 结构的抗侧刚度过大．即使结构具有一定的抗扭刚度．也会出现周期
比不符合规范要求的现象。①提高结构的抗扭刚度。在建筑物外围尽
可能布置抗侧力结构．或加大结构周边抗侧力构件的刚度．如加大柱
截面．加高剪力墙连梁高度。从力学角度分析可知．构件距离质心越
远，其自身刚度对结构总体的抗扭刚度的贡献越大。因此．在建筑物外 围多布置抗侧力构件或提高其刚度．可以在不增加抗侧力构件、不改
变结构平面形状的前提下．有效地提高结构的抗扭刚度 ②当结构的
抗侧刚度足够强时．可以在结构水平位移和层间位移角满足规范要求 的前提下，考虑适当减小结构的抗侧刚度．从而加大结构的平动振型
的周期．周期比也得以减小
（３１对于平面布置不均匀、对称的结构．虽然也可以使结构的周期
比和位移比满足规范要求．但从结构布局合理性的角度来看．结构的 刚度太大．会使地震在结构上引起过大的效应．从而在设计时结构构
件截面、配筋均较大，一方面经济性较差，更重要的是减小了结构的延
性．对抗震不利。因此在方案阶段应尽量调整结构平面布置．减小周期 比同时减小结构的偏心率，以达到第一、二振型平动为主．第三振型扭
动为主。
４．２高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收 结构的侧向刚度宜下大上小．逐渐均匀变化．不应采用竖向布置
严重不规则的结构 层刚度比用于判断各层间的刚度分布．避免造成
结构竖向刚度不连续、突变．从而形成结构层间位移和构件内力的突 变 大底盘多塔楼结构．塔楼的底层是内力突变部位．应注意避免这一
层的刚度小于上一层的刚度，造成薄弱层．宜使上下层刚度均匀。设计 时应加强竖向构件的配筋．保证在地震作用下不丧失竖向承载力 对
于框支剪力墙结构．应严格控制转换层设置高度、转换层上部与下部
结构等效刚度比、转换层结构与其上层结构侧向刚度比。
５．结语 由于国内外震害不断发生，高层建筑复杂程度不（下转第２４４页）
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小城镇基础设施建设研究
焉悦超
（承德县住房和城乡规划建设局河北承德０６７４００）
Ｏ．前言 当前．作为有重战略意义的小城镇基础设施建设已经引来社会各 方各面越来越多的重视．全国各地的小城镇基础设施建设日渐升温，
其研究成果和实施措施也越来越成熟 但是．小城镇它作为一种区别
于大、中城市和农村村庄，具有一定规模、主要由从事非农产业生产活 动的人口所聚居的社区。它是一定区域政治、经济和文化的中心。由此
观之它的建设也必定是一个复杂的、系统的、长远的社会性大工程，仅 仅凭热情和勇气是不够的。在我看来，我国要建设高质量的小城镇，并
且要维护这项目的健康发展最终实现农村城市化的主要目标．那么无 论是政府还是普通民众都必须对其小城镇基础设施建设的定义和发
展意识具有充分认识
１＿，Ｊ、城镇基础设施的界定
这里我们根据基础设施所带来的资金流动差异将基础设施分为 经营陛、准经营性以及非经营性三种基础设施类型。下文中是对三种
基础设施类型的详细介绍 １．１经营性基础设施
经营ｆ生基础设施是指在小城镇基础设施中既具有商品属性但是又在
交换环节中和普通商品有着本质的区别的基础设施设施。像是供电、供水、 排水、供热、道路、交通、煤气、电信等基础设施，它的特殊ｌ生就在于以提供 产品和劳务表现出它的商品性质的，它与一般工业产品在生产、分配、消费
过程中有其共同点．但是又不同于一般商品有流通和交换环节．必须通过 市场来实现其价值．而小城镇的基础设施则没有流通环节
Ｉ．２准经营『生基础设施 准经营性基础设施是指在小城镇的基础设施中可以按商品的方
式来经营的基础设施 基础设施中“准公共物品”的又一种形式 小城
镇基础设施中的有些产品和设施会使产品产生位移并且通过服务或 是其他形式将产品或是服务送到消费者手中．其中最典型的如交通系 统和通信系统。尽管这些产品多数没有独立形态、生产过程与消费过
程合二为一．但是不得不承认的是它们具有商品的特性．可以按照商 品的方式进行经营活动 Ｉ．３非经营性基础设施
非经营性基础设施是指在小城镇基础设施中无法或者无需向使
用者收费的设施，如绿化，公园等 建设和管理不同类型和性质的小城镇基础设施．就可以安排不同
的运行机制．进而从一定程度上鼓励了小城镇基础设施的建设 但是 在投资机制市场化选择过程中必须要充分保障多元化投资主体的利
益．才可以保障市场化投资运行机制的科持续性
２＿，Ｊ、城镇基础设施建设现状
尽管历经近些年来的建设和发展．我国小城镇基础设施得到明显 改善，明显的提升有基础设施建设总量的扩大和运行能力的提高．但
小城镇基础设施落后的状况依然制约着生产的发展和生活的改善 ２．１基础设施缺乏规划
就目前来看，尽管大多数的小城镇编制了总体规划．但缺少基础 设施规划的现象仍然很普遍。追究原因．首先是不够重视．认为基础设
施规划无关紧要，编制规划也只是任务需求：其次就是资金问题．没有 能力编制基础设施规划：最后一点是小城镇缺乏规划管理人员 县级
规划管理部门限于人员力量不足，无法顾及小城镇的规划管理．加上
镇政府不具备完整的规划用地和建设管理权限．这使一些小城镇的基 础设施建设因缺乏规划的制约存在盲目性
２－２政策落实不到位
启动和推动小城镇建设和发展的重要手段是政策 但是现在．政府 对于支持小城镇建设的政策落实情况远不理想 如中发ｐｏｏｏ］１ｌ号文件
指出：“小城镇建设用地．除法律规定可以划拨的以外，一律实行有偿使
用。小城镇建设用地的有偿使用收益，留给镇财政，统一用于小城镇的 开发和建设。”如文件中所示许多省、市政府也出台了相应的支持政策． 但是尽管如此由于这些加速小城镇建设与发展的政策基本上没有得到
贯彻执行．小城镇收取的费用直接进入了上一级财政．有的给予较少的
返回．有的甚至于不给返回．使小城镇根本无力加大基础设施建设 ’
２．３资金明显不足
资金不足是小城镇基础设施建设面临的最大困难 尽管从全国范 围来看．小城镇基础设施建设投融资种类越来越多．但是政府部门的
投资仍然占据了很多比重．甚至在很多地方政府投资是唯一的基础设 施建设资金来源目前．基础设施投资能力的巨大缺口已成为制约小城
镇发展的瓶颈 ２．４小城镇基础设施管理机构的缺乏
最后．小城镇建设管理机构和人员的缺乏致使小城镇建设管理混
乱，城镇建设质量难以提升。县级建设行政管理部门因其重点在县城． 且限于人员力量不足．无法顾及小城镇的规划建设管理．管不到也管
不了乡镇，村镇规划建设工作基本处于无人管理、放任自流的状况．导 致一些小城镇有规划而得不到执行．城镇建设因缺乏规划的引导和制
约混乱无序．环境卫生质量下降
３＿，Ｊ、城镇基础设施建设的几点建议
３．ｉ城镇建设规划要突出地方特色 城镇建设应该突出地方特色，应强化品牌意识、地域意识，使城镇
基础设施价值得到提升，既有使用价值，又有观赏价值 小城镇基础设 施建设应充分利用周围的的区位优势、资源优势、发展潜力或者是经
济规模来制定确实可行的发展规划。我们要做的是节约土地．优化布 局并搞好农田保护区、行政区、住宅区、工业区和商贸区的规划问题。
做规划就应做到一步到位，并且留有发展空间：建设分期实施．尽力而 为且量力而行。 ３．２多元化吸取城镇基础设施建设资金
抛开政府资金一家独秀的局面．做到政府投资和社会投资相结
合，更多的依靠社会力量，多元化融资渠道，将城镇建设由单纯的政府 行为提升到群众性和社会性的自觉行为的高度，形成国家、企业、个人
共同投资的多元化投资局面。坚持五个统一原则：统一规划、统一征 地、统一开发、统一出让、统一管理。在遵循经济规律的前提下．公开拍
卖土地。在承包方式上要综合客观因素考虑．比如拍卖生地后开发建 设，或者是先进行基础设施建设后拍卖熟地。在鼓励外商、外地客户进 镇建设方面研究制定一系列投资兴业优惠政策和鼓励方针 活学活用
财政政策，利用市场武器加强宏观调控，加大政府对城镇建设的投资． 财政每年拿出一定比例的资金用于城镇建设
４．总结
小城镇基础设施建设管理的意义不仅限于城区的范围扩大．基础
设施的完备和城镇人口的增加，更为关键的是要把各城市做精、做美、 做强，营造更为优越的人居住环境，塑造特色城市个性．进而推动经济
社会和谐发展。●
【参考文献】 ［１］郭文生．对小城镇基础设施建设投融资体制改革的思考．城市问题，２００３ ［２］新一平，周一星．，Ｊ、城镇重点战略研究述要清华大学出版社，２００４． ［３］张颖．赵民．论区域发展差异与总体城市化溯刊论文】．城市规划，２００５．
（上接第２２８页】断加大，从而高层建筑结构设计要求不断完善，作为
工程设计人员必须充分理解软件的编制原理．密切结合现行规范和工
程实际情况，不断提高工程设计水平。 【参考文献】 ［１］徐培福，傅学怡，王翠坤，肖从真．复杂高层建筑结构设计［Ｍ］．北京：中国建筑
工业出版社．２００５． ［２］ＪＧＪ３—２００２，高层建筑结构混凝土结构技术规程【ｓ】．