對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析探討

1、<p>　　對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析探討</p><p>　　摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jì)愈發(fā)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中存在各種各樣的問(wèn)題。因此，本文針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，分析了存在的一些設(shè)計(jì)難點(diǎn)和重點(diǎn)，并提出了設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)控制措施和注意事項(xiàng)，為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提

2、出自己的看法，也為廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì) 要點(diǎn) 分析 </p><p>　　中圖分類號(hào)：[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)建筑業(yè)的快速騰飛，同時(shí)建筑技術(shù)也有了質(zhì)的

3、飛躍。高層建筑通過(guò)合理利用有限的土地面積，發(fā)展無(wú)限的空間并進(jìn)行合理的利用，給城市用地緊張緩解城市人口壓力帶來(lái)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(zhǎng)、質(zhì)量難以保證等諸多的特殊性，給設(shè)計(jì)施工帶來(lái)了許多不便。本文從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，分析總結(jié)了設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)和應(yīng)注意事項(xiàng)，提出了設(shè)計(jì)要點(diǎn)的控制

4、措施，為相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供借鑒和參考。 </p><p>　　2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)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(jì)中需要非常重視的設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下面進(jìn)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?yàn)樗胶奢d對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)安全性的影響已經(jīng)超過(guò)的豎向荷載

5、對(duì)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(shí)，水平荷載對(duì)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(huì)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(lái)產(chǎn)生，這些力的數(shù)值大小都是不確定性的，動(dòng)態(tài)的。也就是說(shuō)，水平荷載大小隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力特點(diǎn)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(gè)主要決定性因素之一。 </p><p>　　2)軸向變形。軸向變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響表現(xiàn)在連續(xù)梁支座的安全和預(yù)測(cè)構(gòu)件的下料長(zhǎng)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(huì)對(duì)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(fù)彎矩增大。而中間支座附近的負(fù)彎矩減小，危及到連續(xù)梁的安全性能。預(yù)測(cè)構(gòu)件的下料長(zhǎng)度，也會(huì)受較大的軸向變形所影響，因而要求在計(jì)算下料長(zhǎng)度時(shí)，要根據(jù)軸向

7、變形的計(jì)算數(shù)值大小，進(jìn)行下料長(zhǎng)度的調(diào)整，否則會(huì)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(jìn)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(jì)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(duì)結(jié)構(gòu)的安全影響就越大。因此，規(guī)定一個(gè)安全的容許范圍，

8、設(shè)計(jì)計(jì)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(xiàng)重要的設(shè)計(jì)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(duì)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(guò)了彈性極限，那么結(jié)構(gòu)就會(huì)進(jìn)入塑性變形階段，此時(shí)的變形無(wú)法恢復(fù)，如果繼續(xù)破壞就會(huì)達(dá)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?，加大結(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(jì)的要點(diǎn)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(duì)高度、超高等進(jìn)行了嚴(yán)格的劃分，A級(jí)高度和B級(jí)高度，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(wèn)題，就會(huì)產(chǎn)生非常大的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際工程中如果忽略此問(wèn)題，施工圖的審查過(guò)程將受到限制，造成重新設(shè)計(jì)，如果進(jìn)行專家論證繼而影響工期、造價(jià)等一連串的規(guī)劃設(shè)計(jì)施工，給項(xiàng)目帶來(lái)很大麻煩。高度達(dá)到一定的程度，建筑結(jié)構(gòu)會(huì)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(jì)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(qiáng)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(shí)，就需要設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層與體系連接處的強(qiáng)柱弱梁。因此，在需要轉(zhuǎn)換層或者加強(qiáng)層的設(shè)計(jì)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(guó)的建材市場(chǎng)

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(xì)節(jié)問(wèn)題 </p><p>　　結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jì)施工帶來(lái)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(jì)造成不必要的麻煩和不便。短肢剪力墻是設(shè)計(jì)中受到限制最多的，因此在設(shè)

13、計(jì)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(jì)需要按照規(guī)范要求進(jìn)行，例如，嵌固端上下層的剛度比值的選取、抗震等級(jí)一致的要求、嵌固端和抗震縫的相對(duì)位置要求，如不滿足要求，會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此要重視嵌固端的設(shè)計(jì)。 </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(huì)加劇結(jié)構(gòu)的破壞，而且會(huì)影響到鄰近建筑物的安全。結(jié)構(gòu)抗震是設(shè)計(jì)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(huì)影響對(duì)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(bǔ)救措施來(lái)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(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)要注意防震縫的設(shè)置，是設(shè)計(jì)時(shí)容易忽視的問(wèn)題?？拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范提出的三大設(shè)防、兩階段設(shè)計(jì)，要引起設(shè)計(jì)人員的重視，具體可以參考

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

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