建筑高層結構設計相關問題分析與研究

1、<p>　　建筑高層結構設計相關問題分析與研究</p><p>　　[摘 要]隨著高層建筑在我國的迅速發(fā)展，建筑高度的不斷增加，建筑類型與功能的愈來愈復雜，結構體系的更加多樣化，高層建筑結構設計面臨的挑戰(zhàn)和問題越來越多。本文就高層建筑設計的相關問題進行分析。 </p><p>　　[關鍵詞]高層建筑結構設計建議 </p><p>　　中圖分類號：T2 文獻

2、標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0163-01 </p><p>　　隨著社會的不斷進步和科技的不斷發(fā)展，高層建筑越來越廣泛的出現(xiàn)在城市建設中。高層建筑的結構設計已經成為了高層建筑設計的重點內容，因此，研究高層建筑結構設計的問題是非常重要和有意義的。在對高層建筑進行結構設計時，必須以高層建筑結構設計理論為基礎，對影響高層建筑結構的主要因素進行深入的分析研究，做到精心設計，確保質量、安全。

3、 </p><p>　　1、高層建筑結構設計的特點 </p><p>　　相對多層建筑而言，高層建筑結構設計所占的地位要重要得多，這是由于高層結構形式的選擇將直接關系到建筑物的平面、立面、層高、設備安裝、施工技術以及工程造價等多方面因素。不當?shù)慕Y構形式不僅會影響使用功能和造價，嚴重的還會影響其抗震性能，危害建筑物安全。其特點主要有： </p><p>　　1.1 水

4、平荷載成為決定因素 </p><p>　　在多層房屋的結構設計中，由結構自重產生的重力決定著結構設計，而在高層建筑中，水平荷載卻起著決定性作用。其原因一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而另一方面根據力學原理，由水平荷載對結構產生的傾覆力矩在構件中引起的軸力，則與樓房高度的兩次方成正比。水平荷載主要包括風荷載和地震作用，其大小與結構的動力特性有關，是高

5、層結構設計的重點。 </p><p>　　1.2 結構側移是高層結構設計中的關鍵指標 </p><p>　　隨著樓房高度的增加，水平荷載作用下結構的側向位移隨著建筑物高度的增加而迅速增大，與建筑高度的 4次方成正比，并且由于新材料及新的建筑形式的應用， 其側向位移也迅速增大。如果側向位移控制不好，輕則使居住人員有著不安全的感或使填充墻等建筑裝飾開裂，重則導致房屋側塌， 影響結構安全，因而結

6、構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。 </p><p>　　1.3 抗震性能是重要因素 </p><p>　　小震不壞、大震不倒是高層建筑抗震設計的基本要求。高層建筑結構的抗震設計，除了要考慮常規(guī)設計中的豎向荷載、風荷載外，還必須考慮地震載荷，使結構具有良好的抗震性能。 </p><p>　　2、目前高層建筑結構設計的常見問題 </p>&

7、lt;p><b>　　2.1 高度問題 </b></p><p>　　按我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2002）規(guī)定，綜合考慮經濟與適用的原則，給出了各種常見結構體系的最大適用高度?？蓪嶋H上，已有許多混凝土結構高層建筑的高度超過了這個限制。 </p><p>　　2.2 抗爭性能問題 </p><p>　　由于國家財力

8、物力有限，我國建筑結構我國現(xiàn)行抗震設防標準比較低，另外具體抗震計算方法和構造規(guī)定的安全度也不如國外；在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上，與外國相比，也有異同，其中的8度區(qū)，我國就明顯不如外國嚴格。隨著社會財富的增長，結構失效帶來的損失愈來愈大，加之結構造價在整個投資中的比例下降， </p><p>　　2.3 材料的選用和結構體系問題 </p><p>　　在地震

9、多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結構體系較為合理是工程技術人員非常重視的問題。混合結構的鋼筋混凝土內筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高達90%以上。由于結構以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結構的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側移，不僅增大了鋼結構的負擔，而且效果不大。 </p><p>　　3、提高高層建筑結構設計質量的建議 </p>&l

10、t;p>　　3.1 合理選擇建筑結構的材料和形式 </p><p>　　根據高層建筑結構的材料將高層建筑的結構體系分為鋼筋混凝土結構體系，鋼結構體系，鋼-混凝土混合結構體系以及鋼-混凝土組合結構系。根據結構形式可以將高層建筑結構分為框架結構體系，剪力墻結構體系，框架-剪力墻結構體系。利用柱，梁等結構體系作為高層建筑豎向承重的結構，并且承受水平荷載，這種結構側向位移大，框架結構內力大，適于50m高度以下的建筑

11、；通過高層建筑的墻體當做抵抗側力和豎向承重的結構體系，就是剪力墻結構體系。這種剪力墻結構的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發(fā)生變形，適應于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構成的結構形式就是架-剪力墻結構體系，這種結構形式不但具有實用性強，布局靈活的優(yōu)點，同時承水平負載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。 </p><p>　　3.2

12、優(yōu)化結構構件設計 </p><p>　?。?）增加抗彎結構體系的有效寬度，以調整結構的抗側剛度。這樣做，是非常直接的，也是非常有效的。增加寬度可以直接增大抵抗力臂，從而減小抗傾覆力。從材料力學的基本知識可以知道，同樣面積、抗傾覆力同結構寬度的關系不同形狀，可以獲得不同的其幾何特征。例如：相等面積的條件下，工字形截面的截面慣性矩要大于矩形截面，而矩形截面又要大于圓形截面。根據這個原理，不難理解加大寬度以后，整個結構

13、的抗側剛度得到很大提高。 </p><p>　　（2）剪力墻超筋的情況。剪力墻暗柱超筋。軟件中設定的暗柱最大配筋率是4%，而各規(guī)范以邊緣構件方式給出了剪力墻主筋的配筋面積，沒有最大配筋率。所以當程序給出剪力墻超筋的警告信息時，可以酌情考慮；當剪力墻連梁超筋時，通常表明其在水平地震力作用下抗剪承載力不夠。 </p><p>　　3.3 設置變形縫 </p><p>　

14、?。?）沉降縫的設置。在建筑物的下列部位應設置沉降縫：地基土的壓縮性有明顯差異處；平面形狀復雜的建筑物轉折部位；高度差異或荷載差異處；建筑結構（或基礎）類型不同處；過長的磚石承重結構或鋼筋混凝土框架結構的適當部位；局部地下室的邊緣；地基基礎處理方法不同處。 </p><p>　　（2）伸縮縫的設置排架結構的柱高（從基礎頂面算起）低于sm時，宜適當減小伸縮縫間距。 </p><p>　　3.

15、4 結構的超高問題 </p><p>　　在抗震規(guī)范和高規(guī)中，對結構的總高度有著嚴格的限制，尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度以外，增加了B級高度，處理措施與設計方法都有較大改變。在實際工程設計中，出現(xiàn)過由于結構類型的變更而忽略該問題，導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規(guī)劃的影響相當巨大。 </p>

16、<p>　　3.5 嵌固端的設置問題 </p><p>　　由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協(xié)調等問題，而

17、忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。 </p><p>　　3.6 結構的規(guī)則性問題 </p><p>　　新舊規(guī)范在這方面的內容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規(guī)范采用強制性條文明確規(guī)定“建筑不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案?！币虼耍Y構工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴格

18、注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。 </p><p><b>　　4、結語 </b></p><p>　　高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，高層建筑的結構設計的要求越來越高，從高層建筑的結構特征來看，在高層建筑結構設計中，結構工程師應從結構的安全、使用功能、建筑美觀等方面進行全盤考慮，

19、運用掌握的知識和經驗處理實際遇到的各種問題，才能設計出安全合理的高層建筑結構。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 王旭.高層建筑結構設計及結構選型探討[J].價值工程，2010.2. </p><p>　　[3] 田龍.淺談高層建筑的結構設計[J].價值工程，2011.1. </p>&