高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體會

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體會</p><p>　　摘要：高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)注重概念設(shè)計，重視結(jié)構(gòu)的選型和平面、立面布置的規(guī)則性，加強構(gòu)造措施，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體會 </p><p>　　中圖分類號：TU97文獻標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p><

2、;b>　　引言 </b></p><p>　　隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，功能俱全的高層建筑越來越多，城市化進程不斷加快以及對高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日益完善，使得高層、超高層建筑得迅猛發(fā)展。為了完成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)，設(shè)計人員必須使用計算機提高工作效率，但是不能完全依賴計算機。提倡概念設(shè)計，就是強調(diào)人在設(shè)計中的指揮、主導(dǎo)、調(diào)控作用。 </p><

3、p>　　1 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路 </p><p>　　設(shè)計人員依據(jù)規(guī)范要求以及工程的實際情況，融合安全度概念、力學(xué)概念、材料概念、荷載概念、抗震概念等等，首先對工程進行概括的分析，把握工程設(shè)計要點，確定結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、初步結(jié)構(gòu)布置、設(shè)定好模型計算的參數(shù)；在計算過程中分析計算簡圖，根據(jù)出現(xiàn)的情況采取相應(yīng)的措施，調(diào)整計算模型；拿到了計算結(jié)果要對其作出正確性判斷，決定后續(xù)處理辦法并對設(shè)計結(jié)果進行修改完善。 &l

4、t;/p><p>　　2 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容 </p><p>　　2.1高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計。 應(yīng)綜合考慮建筑場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)狀況、上部結(jié)構(gòu)的類型和房屋高度、施工技術(shù)和經(jīng)濟條件等因素，使建筑物不致發(fā)生過量沉降或傾斜，滿足建筑物正常使用要求；采用整體性好、能滿足地基承載力和建筑物容許變形要求并能調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式；宜采用筏型基礎(chǔ)或帶樁基的筏型基礎(chǔ)，必要時可采用箱型基礎(chǔ)。以減小長期

5、重力荷載作用下地基變形、差異變形為主。高層建筑主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底面形心宜與永久作用重力荷載重心重合。對于高寬比大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%，計算時，質(zhì)量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。 </p><p>　　2.2高層建筑結(jié)構(gòu)布置。建筑的平立面布置應(yīng)符合概念設(shè)計的要求，結(jié)構(gòu)平面形狀簡單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜均

6、勻。不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的平面布置。高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和收進。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。不規(guī)則的建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要進行水平地震作用計算和內(nèi)力調(diào)整，對薄弱部分采取有效的抗震構(gòu)造措施。 </p><p>　　2.3高層建筑結(jié)構(gòu)材料選擇。材料的選擇應(yīng)符合抗震結(jié)構(gòu)的要求，采用什么結(jié)構(gòu)材料需要經(jīng)過對其技術(shù)、經(jīng)濟條件比較后綜合確定。同時力求結(jié)構(gòu)的延性、剛度、強度完美比配，盡量降低房

7、屋重心，充分發(fā)揮材料的強度。 </p><p>　　2.4高層建筑結(jié)構(gòu)體系。無論是框架結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)，抗震是高層建筑必須考慮的因素，在考慮抗震性時，應(yīng)結(jié)合以下因素：(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計要有明確的計算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑；(2) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置多道防線，當(dāng)部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件因破壞而失效時，不會影響整個結(jié)構(gòu)喪失承載能力和抗震能力；(3)要有良好的延性和消耗地震能量的能力。 (4)強度和剛度

8、在豎向和水平方向的分布要均勻，并根據(jù)設(shè)計需要合理布局，防止局部突變或消弱情況引起薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)，有效防止地震時應(yīng)力的過大集中或塑形變形集中等危險情況的發(fā)生。遵循“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件” 的原則注意構(gòu)件的延性性能，適當(dāng)處理構(gòu)件的強弱關(guān)系，使其形成多道防線，是增強結(jié)構(gòu)抗震能力的重要措施之一。例如框架結(jié)構(gòu)中，框架是唯一的抗側(cè)力構(gòu)件，采用了“強柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以利用梁的變形能力消耗地震

9、能量，使框架柱退到第二道防線的位置；框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻作為第一道防線，框架作為第二道防線。另外，高層建筑結(jié)構(gòu)采用了“強節(jié)點弱構(gòu)件”的原則，確保在地震作用下節(jié)點承載力大于相連接構(gòu)件的承載力。當(dāng)</p><p>　　2.5高層建筑結(jié)構(gòu)整體性合理的控制指標(biāo)。 </p><p>　　⑴周期比的控制?！陡邔咏ㄖ炷良夹g(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.4.5條要求：結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期

10、Tt與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結(jié)構(gòu)及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。周期比控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度的相對關(guān)系，目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不至于出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)關(guān)系。周期比不是要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實，而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理。如果周期比不滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，需要增加該結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的剛度，降低中間構(gòu)件的剛度，增大

11、結(jié)構(gòu)的整體扭轉(zhuǎn)剛度。 </p><p>　?、莆灰票鹊目刂啤！陡邔咏ㄖ炷良夹g(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.4.5條要求：在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，樓層豎向構(gòu)件最大的水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結(jié)構(gòu)及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的

12、1.4倍。位移比是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則的重要指標(biāo)。規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性樓板假定作出的，如果樓板有大的凹入或開洞，平面內(nèi)消弱過大，結(jié)構(gòu)平面空曠、狹長時，位移比就沒有意義了。 </p><p>　　⑶剛度比的控制。剛度比是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標(biāo)?！陡咭?guī)》提供了三種剛度比的計算方式，分別是剪切剛度、剪彎剛度和地震力與相應(yīng)的層間位移比。剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及對地下室嵌固條件的判定。剪彎

13、剛度主要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。地震力與層間位移比通常絕大多數(shù)工程都用此法計算。 </p><p>　?、燃糁乇鹊目刂?。控制剪重比，是要求結(jié)構(gòu)承擔(dān)足夠的地震作用，設(shè)計時不能小于規(guī)范的要求。《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第4.3.12條明確要求了各樓層水平地震剪力的最小值。該值如果不滿足要求，則說明結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)比較明顯的薄弱部位。 </p><p>　　⑸剛重比的控

14、制。剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比，是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的重要因素，避免建筑在地震時發(fā)生傾覆。《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第5.4.2條，高層建筑結(jié)構(gòu)不滿足第5.4.1條（結(jié)構(gòu)剛重比）的規(guī)定時，應(yīng)考慮重力二階（P-△）效應(yīng)對水平力（風(fēng)、地震）作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第5.4.4條，規(guī)定了高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定所應(yīng)滿足的條件。 </p><p>

15、　　2.6高層建筑對結(jié)構(gòu)分析軟件的計算結(jié)果，應(yīng)進行分析判斷，確認其合理、有效后方可作為工程設(shè)計依據(jù)。 </p><p>　?、艡z查原始數(shù)據(jù)，計算簡圖是否符合本工程的實際情況，特別是荷載不能漏項。 </p><p>　?、茩z查結(jié)構(gòu)設(shè)計信息文本文件，從設(shè)計參數(shù)是否合理，結(jié)構(gòu)各層層剛度比是否滿足，抗震傾覆驗算是否通過，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算結(jié)果是否滿足等幾方面著手。 </p><p

16、>　?、菣z查結(jié)構(gòu)的周期（扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比值是否滿足規(guī)范要求）、位移（檢查X、Y方向地震力作用下的樓層最大位移比是否滿足規(guī)范要求）、地震力輸出文件，查看X、Y方向的有效質(zhì)量系數(shù)是否滿足。 </p><p>　?、雀鶕?jù)結(jié)構(gòu)類型分析其動力特性和位移特性，判斷結(jié)構(gòu)的合理性。 </p><p>　　2.7對高層建筑結(jié)構(gòu)的單根構(gòu)件內(nèi)力和配筋計算，包括梁、柱、剪力墻的配筋計算，柱和剪力墻

17、軸壓比計算。注意一般構(gòu)件的配筋值是否符合構(gòu)件的傳力特征，特殊構(gòu)件（如轉(zhuǎn)換梁、大懸臂梁、轉(zhuǎn)換柱）分析配筋是否正常，撓度、裂縫是否滿足要求。特別要重視豎向構(gòu)件的配筋。計算結(jié)果不超筋不表示構(gòu)件初始設(shè)置的截面和形狀合理，根據(jù)計算結(jié)果對構(gòu)件進行優(yōu)化設(shè)計，使得構(gòu)件在保證受力要求的條件下截面的大小和形狀合理，節(jié)省材料。 </p><p><b>　　3 結(jié)語 </b></p><p&g

18、t;　　我國的高層建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，但是在發(fā)展的過程中，我們還是應(yīng)該遵循高層建筑的設(shè)計原則和設(shè)計理念，選擇最有效的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，建設(shè)好我國的高層建筑，令其更加符合甚至是超越國際市場上的標(biāo)準，為我國的高層建筑業(yè)謀得更長遠的發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010 <