摘要：近年來，隨著高層建筑及住宅建筑的大力興建，建筑體型越來越新穎,“超薄建筑”大量涌現，這就結構設計者帶來了很大的挑戰。本文結合筆者多年的工程實踐，對高層建筑結構設計高寬比的問題，展開了分析探討。
　　關健詞：高層建筑；結構設計；寬度計算；高度計算；高寬比
　　1關于寬度計算
　　對于高寬比中的寬度,雖然《混凝土高規》4.2.3條的條文解釋已有說明,但在具體執行中,仍存在各種不同的理解,摘錄探討如下:
　　1.1最小寬度
　　一般理解為平面的最小進深,常有設計人員將《混凝土高規》條文解釋中的“最小投影寬度”理解為各方向的最小寬度。由于采用最小寬度將忽略平面短向的突出物,使得平面整體剛度并未得到體現。因此這一理解與《混凝土高規》的條文解釋中關于“最小投影寬度”的說明并不符合,且偏于保守。
　　1.2加權平均寬度
　　加權平均寬度即按結構平面各凹凸部分分段加權后的平均寬度。
　　B=ΣLiBi/ΣLi(1)
　　式(1)中:Li—分段長度;
　　Bi—分段寬度。
　　雖然在一定程度上考慮了平面凹凸后的綜合寬度。但其屬于平面加權的數學概念,沒有直接與結構抗側剛度發生關聯。仍屬于偏保守的計算方法。
　　1.3最小投影寬度
　　這是《混凝土高規》條文解釋提出的計算方法,《混凝土高規》4.2.3條文解釋中提到“在復雜體型的高層建筑中,如何計算高寬比是比較難以確定的問題。一般場合,可按所考慮方向的最小投影寬度計算高寬比”,“對于不宜采用最小投影寬度計算高寬比的情況,應由設計人員根據實際情況確定合理的計算方法”。條文解釋明確了以“最小投影寬度”作為高寬比計算指標,但并未明確復雜情況下“合理的計算方法”的具體內容。由于結構平面短向突出部分占結構縱向長度的比例可大可小,若采取投影寬度將得到同一結果,顯然不能完全體現與剛度關聯的原則。另外,“最小投影寬度”也未解釋懸挑構件是否應列入高寬比計算范圍,容易造成誤解。
　　王亞勇、戴國瑩在《建筑抗震設計規范疑問解答》中也闡述了對最小投影寬度的理解。“一般情況下,結構平面寬度可按該平面各水平方向的最小投影寬度計算,如L形平面的水平方向最小投影寬度指相應直角三角形斜邊的高度”[1]。這一觀點與《混凝土高規》是符合的,且關于L形平面的解釋,更印證了最小投影寬度并非最小寬度。
　　1.4等效寬度
　　這是廣東省《混凝土高規》補充規定中介紹的一種方法。“當建筑平面非矩形時,可取平面的等效寬度B=3.5r,r為建筑平面(不計外挑部分)最小回轉半徑”。這一取值原則與《砌體結構設計規范(GB5003-2001)》5.1.2條中用于計算砌體構件高厚比的折算寬度hT=3.5i(i為截面回轉半徑)一致。筆者認為,這一計算方法既體現了等效寬度與結構側向剛度的關聯性,也比較方便實用,是計算復雜平面高層結構高寬比的較合理方法。
　　1.5懸挑結構是否計入寬度
　　很明顯,懸挑結構不涉及結構的側向剛度。高寬比的寬度指標,應以結構豎向構件的外邊緣包絡線為計算基準。如以最小投影寬度計算結構高寬比時,應注意不計入懸挑構件的投影寬度。
　　高寬比既然作為一個控制概念在規范中提出,其寬度的計算宜有相對統一的認識,以便實際設計、審圖等階段中操作。經上述分析,筆者認為《混凝土高規》中的最小投影寬度可作為方案選型階段的高寬比計算指標,而廣東省《混凝土高規》補充規定中的等效寬度,可作為初步設計、施工圖設計階段的高寬比計算指標。而最小寬度以及加權平均寬度,由于其不能體現與結構側向剛度的關聯性,一般不宜作為寬度計算指標。對此,本文案例將作進一步分析。
　　2關于高度計算
　　關于高厚比中的高度取值,目前認識比較統一。高寬比的計算高度指室外地面(地下室頂板)至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的電梯機房、水箱、構架等高度。值得注意的是,《混凝土高規》條文解釋中提到:對于帶有裙房的高層建筑,當裙房的面積和剛度相對于其上部塔樓的面積和剛度較大時,計算高寬比的房屋高度和寬度可按裙房以上部分考慮。
　　3高寬比的執行標準
　　關于高寬比能否突破的問題,王亞勇、戴國瑩在《建筑抗震設計規范疑問解答》中提到“不再將高寬比作為超限高層建筑的一個判斷指標”。在《混凝土高規》中的相應嚴格用詞是“不宜超過”規定值,允許有所松動,而且可以按有效數字取整數控制,不計入小數點后的數字”[1]。北京市建筑設計研究院編《建筑結構專業技術措施》中也提到,“高寬比不宜作為結構設計中的一項限制指標。尚未見到國外抗震規范中對于房屋高寬比的限制。我國抗震規范中也無高寬比的限值,這絕非一個疏漏”[2]。
　　從工程設計的實際經驗來看,高寬比接近或超過限值,已是一個比較常見的現象。比如高層板式建筑(住宅或酒店),從使用角度而言,其合理最大進深一般為15～16m,當結構高度接近或超過100m,必然帶來高寬比接近或超過限值的問題。在結構計算程序日漸成熟的今天,層間位移角、剪重比等指標比高寬比更能精確地反映結構剛度及穩定性能。因此,高寬比可以作為一個宏觀控制指標對結構形體的合理性作一個初步判斷。在特定的建筑形體要求下,高寬比指標接近或超過限值時,可結合層間位移角、剪重比等計算指標對結構進行較精確的綜合分析。建議具體可以采取以下措施:
　　(1)嚴格控制層間位移角,并與規范最低要求相比,有一定的余量。
　　(2)進行結構整體抗傾覆及穩定驗算,控制基礎邊緣不出現負應力。
　　(3)適當加強結構的抗側構件剛度,確保結構的剪重比指標。
　　(4)對剪力墻底部加強區、外邊緣柱等軸壓比進行控制,并有一定余量。
　　4案例分析
　　某高層酒店式公寓,結構總高度99m,最小寬度12.6m,最大寬度16.7m,縱向長度65m。抗震設防烈度為7度,采用剪力墻結構體系,剪力墻抗震等級二級。

　　現按本文提及的各種寬度計算高寬比,并列于表1。
　　表1按四種寬度計算的高寬比

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