對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析探討

1、<p>　　對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析探討</p><p>　　摘要：隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑技術(shù)不斷提升，高層、超高層建筑已成為城市高度發(fā)展和進步的風(fēng)向標(biāo)。高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能和類型也呈現(xiàn)多樣化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計愈發(fā)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點，在設(shè)計中存在各種各樣的問題。因此，本文針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，分析了存在的一些設(shè)計難點和重點，并提出了設(shè)計中的要點控制措施和注意事項，為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提

2、出自己的看法，也為廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計者提供借鑒和幫助。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 要點 分析 </p><p>　　中圖分類號：[TU208.3] 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　我國經(jīng)濟的發(fā)展帶動建筑業(yè)的快速騰飛，同時建筑技術(shù)也有了質(zhì)的

3、飛躍。高層建筑通過合理利用有限的土地面積，發(fā)展無限的空間并進行合理的利用，給城市用地緊張緩解城市人口壓力帶來了福音，并一躍成為建筑的主流導(dǎo)向，儼然已成為城市高度發(fā)展的標(biāo)志。高層建筑結(jié)構(gòu)建筑層數(shù)多、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度大、施工困難、管理復(fù)雜、工序繁多、建設(shè)周期長、質(zhì)量難以保證等諸多的特殊性，給設(shè)計施工帶來了許多不便。本文從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計角度出發(fā)，針對高層建筑結(jié)構(gòu)的特點和設(shè)計中存在的問題，分析總結(jié)了設(shè)計中的要點和應(yīng)注意事項，提出了設(shè)計要點的控制

4、措施，為相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提供借鑒和參考。 </p><p>　　2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點分析 </p><p>　　水平荷載、軸向變形、結(jié)構(gòu)側(cè)移和結(jié)構(gòu)延性是目前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要非常重視的設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下面進行一一分析和討論： </p><p>　　1)水平荷載。之所以將水平荷載認(rèn)定為高層建筑的決定因素，是因為水平荷載對高層建筑結(jié)構(gòu)安全性的影響已經(jīng)超過的豎向荷載

5、對結(jié)構(gòu)安全的影響。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重和作用在其上的使用荷載，它所產(chǎn)生的軸力和彎矩的大小，只與建筑高度的一次方成正比，與此同時，水平荷載對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、和由此引起的軸力，與建筑高度的兩次方成正比。因此，隨著高度的增加，很小的水平荷載作用就會引起較大的傾覆力矩和軸力，而且水平荷載主要是由風(fēng)荷載和地震水平分力來產(chǎn)生，這些力的數(shù)值大小都是不確定性的，動態(tài)的。也就是說，水平荷載大小隨著結(jié)構(gòu)動力特點的不同幅度變化較大。因此，水平荷載已成

6、為高層建筑安全性能的一個主要決定性因素之一。 </p><p>　　2)軸向變形。軸向變形對結(jié)構(gòu)的影響表現(xiàn)在連續(xù)梁支座的安全和預(yù)測構(gòu)件的下料長度方面。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，豎向荷載較大，從而導(dǎo)致柱中的撓度較大，這會對連續(xù)梁的彎矩產(chǎn)生直接的影響，導(dǎo)致連續(xù)梁跨中正彎矩和端支座負彎矩增大。而中間支座附近的負彎矩減小，危及到連續(xù)梁的安全性能。預(yù)測構(gòu)件的下料長度，也會受較大的軸向變形所影響，因而要求在計算下料長度時，要根據(jù)軸向

7、變形的計算數(shù)值大小，進行下料長度的調(diào)整，否則會引起不安全后果。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剪力值大小也受到軸向變形的影響，在進行構(gòu)件豎向變形比較后，得到的結(jié)果可能安全度不夠。 </p><p>　　3)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。高層建筑和低層建筑的幾何變形相比，側(cè)向位移是需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中認(rèn)真重視的關(guān)鍵所在。隨著高度的不斷增加，側(cè)向位移的大小受水平荷載影響很明顯，水平荷載越大，側(cè)向位移越大，對結(jié)構(gòu)的安全影響就越大。因此，規(guī)定一個安全的容許范圍，

8、設(shè)計計算要將側(cè)向位移控制在此范圍內(nèi)，減少高層建筑結(jié)構(gòu)的安全影響。 </p><p>　　4)結(jié)構(gòu)延性。延性是建筑結(jié)構(gòu)的一項重要的設(shè)計指標(biāo)，高層建筑結(jié)構(gòu)與低層建筑結(jié)構(gòu)相比，更具有柔韌性和延展性，建筑結(jié)構(gòu)的整體變形相對更大一些。在風(fēng)力、地震力的水平作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)先處于彈性狀態(tài)，如果作用力的大小超過了彈性極限，那么結(jié)構(gòu)就會進入塑性變形階段，此時的變形無法恢復(fù)，如果繼續(xù)破壞就會達到破壞階段，為此要在塑性階段保證結(jié)構(gòu)

9、具有持久性，也就是采取適當(dāng)?shù)拇胧哟蠼Y(jié)構(gòu)的延性，避免結(jié)構(gòu)受損破壞。 </p><p>　　3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析控制 </p><p>　　3.1 重視結(jié)構(gòu)的高度 </p><p>　　結(jié)構(gòu)的總體高度受規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的影響，主要體現(xiàn)在抗震規(guī)范、高層混凝土技術(shù)規(guī)范中。新規(guī)范對高度、超高等進行了嚴(yán)格的劃分，A級高度和B級高度，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，之前的一些處理方法

10、和措施都有一定的改變，而且高度越高，結(jié)構(gòu)安全影響因素越多，如果忽略這些問題，就會產(chǎn)生非常大的風(fēng)險。實際工程中如果忽略此問題，施工圖的審查過程將受到限制，造成重新設(shè)計，如果進行專家論證繼而影響工期、造價等一連串的規(guī)劃設(shè)計施工，給項目帶來很大麻煩。高度達到一定的程度，建筑結(jié)構(gòu)會發(fā)生質(zhì)的變化，比如安全指標(biāo)、力學(xué)模型選擇、荷載、材料等 </p><p>　　3.2 選擇合理的結(jié)構(gòu)體系 </p><p&

11、gt;　　建筑結(jié)構(gòu)體系有很多種，鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前主流的結(jié)構(gòu)形式，選取哪一種是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要面臨的抉擇，不能隨意選取。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和加強層的設(shè)置影響到結(jié)構(gòu)體系的直接選取，在結(jié)構(gòu)體系之間或者柱間距發(fā)生變化時，就需要設(shè)計轉(zhuǎn)換層，直接的影響就是結(jié)構(gòu)的剛度突變，影響到相鄰的柱構(gòu)件的受力情況，剪力增大導(dǎo)致很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層與體系連接處的強柱弱梁。因此，在需要轉(zhuǎn)換層或者加強層的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)體系的剛度要低，避免剛度發(fā)生太大變化，根據(jù)我國的建材市場

12、產(chǎn)品性能和品種，可以使用鋼骨混結(jié)構(gòu)、鋼管混結(jié)構(gòu)或者鋼結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　3.3 考慮結(jié)構(gòu)的細節(jié)問題 </p><p>　　結(jié)構(gòu)的設(shè)計要重視保證結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、剪力墻和嵌固端的設(shè)置。平面規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)給設(shè)計施工帶來方便，而且規(guī)范要求建筑物不能采用不規(guī)則的方案，在平面規(guī)則性也做了嚴(yán)格的限值。為的就是避免在后期的施工圖設(shè)計造成不必要的麻煩和不便。短肢剪力墻是設(shè)計中受到限制最多的，因此在設(shè)

13、計中要避免出現(xiàn)短肢剪力墻，如果出現(xiàn)，要符合各種要求。嵌固端一般出現(xiàn)在地下室頂板處，人防的頂板位置。嵌固端的設(shè)計需要按照規(guī)范要求進行，例如，嵌固端上下層的剛度比值的選取、抗震等級一致的要求、嵌固端和抗震縫的相對位置要求，如不滿足要求，會對工程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此要重視嵌固端的設(shè)計。 </p><p>　　3.4 考慮結(jié)構(gòu)抗震 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)三心不重合的情況，即產(chǎn)生結(jié)

14、構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。若受到地震的作用，會加劇結(jié)構(gòu)的破壞，而且會影響到鄰近建筑物的安全。結(jié)構(gòu)抗震是設(shè)計中必不可少的環(huán)節(jié)，尤其是高層建筑。結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中，會影響對結(jié)構(gòu)安全性能，常出現(xiàn)在凹凸的拐角處，要引起重視，避免出現(xiàn)這種情況，或者采取補救措施來減小這種應(yīng)力集中現(xiàn)象。高層建筑結(jié)構(gòu)在豎向極易出現(xiàn)剛度突變和薄弱層，因此在進行抗震設(shè)計時要注意防震縫的設(shè)置，是設(shè)計時容易忽視的問題。抗震設(shè)計規(guī)范提出的三大設(shè)防、兩階段設(shè)計，要引起設(shè)計人員的重視，具體可以參考

15、抗震規(guī)范的要求進行。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計因建筑的高度變化越發(fā)復(fù)雜，而結(jié)構(gòu)設(shè)計本身也是一項復(fù)雜的工作。因此，設(shè)計人員要針對高層建筑的結(jié)構(gòu)特點和主要安全影響因素進行重點考慮，在嚴(yán)格按照規(guī)范要求的基礎(chǔ)上進行合理的結(jié)構(gòu)體系選擇、高度的控制、細節(jié)的重視以及抗震的安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，同時要根據(jù)具體情況進行概念上的設(shè)計

16、，由此作為出發(fā)點按部就班的設(shè)計，重視上述要點的設(shè)計，提高高層建筑在設(shè)計上的質(zhì)量和安全性能。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]黃順河. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個實例[J]. 建筑設(shè)計管理. 2010 </p><p>　　[2]夏卓文.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點與剪力墻設(shè)計[J].住宅科技. 2007 <