引論：我們?yōu)槟砹?3篇高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師面臨的一個首要問題就是怎樣才能設(shè)計出安全、舒適、經(jīng)濟、美觀，并能滿足人們精神及物質(zhì)生活要求的高層建筑。因此，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點的熟練掌握，是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的必備基本素質(zhì)。筆者將多年從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗做了一個總結(jié)，提出了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些需要注意的問題，并對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的體系作了分析，以供參考。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點分析
1.1 水平荷載是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中的決定因素
高層建筑所承受的樓面荷載及其自身重量于豎向構(gòu)件當(dāng)中的彎矩及軸力數(shù)值與高層建筑的實際高度成正比；高層建筑結(jié)構(gòu)中傾覆力矩的產(chǎn)生與水平荷載相關(guān)，結(jié)構(gòu)的軸力也由豎向構(gòu)件所引起，傾覆力矩及軸力都與高層建筑本身的實際高度成正比；對于具有特定高度的建筑來說，豎向荷載在一般情況下是一個定值；而高層建筑結(jié)構(gòu)中的水平荷載數(shù)值由結(jié)構(gòu)動力的特性決定，隨動力特性變化而變化，尤其是水平荷載當(dāng)中的風(fēng)荷載。
1.2 軸向變形在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中是不可忽視的因素
如高層建筑所承受的豎向荷載值較大，可引起柱中出現(xiàn)軸向變形的現(xiàn)象，且幅度較大，從而影響連續(xù)梁的彎矩，對連續(xù)梁中部的支座處負彎矩值產(chǎn)生了減小作用，而對端支座的負彎矩值及跨中正的彎矩值則是產(chǎn)生了增大作用。較大的豎向荷載值還會影響預(yù)制構(gòu)件下料的長度；在這樣的情況下，就需要以軸向變形作為依據(jù)的計算值，調(diào)整下料長度。此外，豎向荷載值對構(gòu)件側(cè)移及剪力產(chǎn)生的影響也不可忽視，因其與構(gòu)件豎向的變形相比較考慮，會產(chǎn)生與不安全結(jié)果不相符合的現(xiàn)象。
1.3 側(cè)移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的控制指標
高層建筑與低矮的樓房不一樣，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，關(guān)鍵的影響因素為結(jié)構(gòu)側(cè)移；隨建筑本身實際高度的增大，水平荷載之下的建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移的變形會迅速增大。可以發(fā)現(xiàn)，在水平荷載的作用下，需要對結(jié)構(gòu)側(cè)移進行控制，使其保持在一定的限度之內(nèi)。
1.4 結(jié)構(gòu)延性為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要指標
高層建筑的結(jié)構(gòu)要比低矮樓房的結(jié)構(gòu)更柔，在地震的作用下，出現(xiàn)的變形幅度會更大，減少了倒塌的現(xiàn)象。在高層建筑的構(gòu)造方面可采取相應(yīng)的措施，使之進入到塑性變形的階段后，仍具有足夠延性，保持較強變形能力。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體系分析
2.1 剪力墻-框架體系的設(shè)計
在高層建筑結(jié)構(gòu)中的框架體系剛度及強度均不能達到要求時，常常需要在高層建筑的平面內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢茫⒓袅σ源娼Y(jié)構(gòu)中的部分框架，將剪力墻-框架結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中[3]。當(dāng)建筑物承受來自水平方向的壓力時，剪力墻及框架可以通過剛度足夠強的連梁及樓板共同組成相互協(xié)同結(jié)構(gòu)工作體系。在剪力墻-框架設(shè)計體系中，承受來自垂直方面荷載的主體為框架體系，水平剪力的承受主體為剪力墻；在剪力墻-框架體系中，位移曲線為彎剪型。結(jié)構(gòu)側(cè)向的剛度由于剪力墻的作用而增大，建筑在水平方向上的位移得以減小；框架所承受的水平方向上的剪力出現(xiàn)明顯下降的趨勢，豎向的內(nèi)力分布變得均勻。
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計
剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指由平面的剪力墻結(jié)構(gòu)組成的建筑主體受力結(jié)構(gòu)。在剪力墻結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，全部的水平力及垂直荷載由單片的剪力墻所承受。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是一種剛性的結(jié)構(gòu)，位移曲線是一種彎曲型結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)體系的剛度及強度均相對較高，具有一定延性，在傳力時具有直接及均勻的優(yōu)點，整體性好，且抗倒塌的能力較強，不失為一種優(yōu)良的建筑結(jié)構(gòu)體系，其可建的高度一般大于剪力墻-框架體系。
2.3 筒體結(jié)構(gòu)體系
筒體結(jié)構(gòu)體系指的是以筒體作為抗側(cè)力的構(gòu)件建筑結(jié)構(gòu)體系，筒體結(jié)構(gòu)體系主要包括筒體-框架、單筒體、多束筒及筒中筒等其他多種形式。可將筒體分為空腹筒及實腹筒兩個大類。筒體為空間受力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件與三維豎向的結(jié)構(gòu)單體，由曲面墻或平面墻圍成；也可由窗裙梁、密排柱及開孔鋼筋外墻等構(gòu)成。筒體結(jié)構(gòu)體系的強度及剛度均相對較高，在大空間、大跨度等特殊類型的高層建筑中被廣泛應(yīng)用
3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本假定分析
由剪力墻及簡體框架組成了高層建筑主體結(jié)構(gòu)，組成的方式為平樓板水平連接。因此，在三維空間中精確及完善的分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)是存在難度的，特別是不同的實用分析方法，要引入不同程度的簡化計算模型。以下四種假定是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中比較常見的計算模型。
3.1 小變形基本假定
在一般情況下，小變形基本假定在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析中被應(yīng)用得最多。很多從幾何方面入手的研究人員對P—效應(yīng)進行了詳細研究，并得出以下注意事項：在建筑高度與頂點的水平位移的比值大于0.2%的情況下，需高度重視建筑結(jié)構(gòu)受到P—效應(yīng)影響的程度。
3.2 剛性樓板基本假定
在分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，存在的問題主要是過于注重平面內(nèi)剛度，而忽視了平面外剛度。采用剛性樓板基本假定的分析法不僅能將結(jié)構(gòu)的位移自由度減少，計算的方法簡化，而且能為筒體結(jié)構(gòu)空間薄壁的桿件理論創(chuàng)造良好的計算及使用條件。在一般的情況下，在剪力墻結(jié)構(gòu)體系及框架結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中運用剛性樓板基本假定是可行的。但是，就豎向剛度結(jié)構(gòu)出現(xiàn)突變的情況而言，受到樓板變形的影響較大，如有些樓板的層數(shù)不多、剛度不大及抗側(cè)力構(gòu)件的間距過大等情況，尤其是結(jié)構(gòu)底部及每層頂部內(nèi)力的影響更為顯著。對于以上問題，要采取一些適當(dāng)?shù)恼{(diào)整措施進行解決。
3.3 彈性基本假定
目前，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析方法當(dāng)中，彈性基本假定
計算方法被運用的范圍較廣。尤其在垂直荷載的計算當(dāng)中，因高層建筑結(jié)構(gòu)長時間處于彈性的工作階段，實際工作情況與彈性基本假設(shè)的情況相吻合。但如果遭到較嚴重的自然災(zāi)害，如較大強風(fēng)及地震等，建筑結(jié)構(gòu)會因較大的位移幅度而產(chǎn)生裂縫，從而進入到彈塑性的工作階段。在這樣的情況下，為了能使高層建筑結(jié)構(gòu)狀態(tài)得到真實的反應(yīng)，只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計中運用彈塑性分析方法。
3.4 計算圖形基本假定
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中三維空間的分析方法主要為計算圖形基本假定。二維協(xié)同分析沒有將側(cè)力構(gòu)件中公共的節(jié)點在外位移納入到分析的范圍當(dāng)中；側(cè)力構(gòu)件外的剛度及扭轉(zhuǎn)剛度并沒有受到高度重視。分析精通桿的三維空間中每一節(jié)點時，自由度只有六個，不足以完成分析，使用計算圖形基本假定分析法，可以彌補這一缺陷。
4 結(jié)束語
高層建筑的快速發(fā)展增加了對其力學(xué)及結(jié)構(gòu)分析模型等方面的諸多要求。因此，尋找新的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式與正確的力學(xué)分析模型，是當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員的主要奮斗目標；只有找到新型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計形式與正確的力學(xué)分析模型，才能使高層建筑獲得更好的發(fā)展。
參考文獻
篇2
（1）水平力是設(shè)計的決定性因素。在低層或者多層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常常用重力為代表的豎向荷載去控制建筑物的結(jié)構(gòu)。然而，在高層建筑中，雖然豎向荷載能起到一定的控制作用，但是水平荷載在其中卻起著決定性的作用，因而不能忽視。使得水平荷載比豎向荷載更起決定性作用的主要原因在于，高層建筑物的自身重量和使用荷載在豎向構(gòu)件中能夠引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅僅與建筑物的高度一次方成正比，而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及在豎向構(gòu)件中引起的軸力，與建筑高度兩次方成正比。
（2）側(cè)移是設(shè)計的重要控制指標。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)側(cè)移是高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要控制因素，這一點與低層建筑不一樣。當(dāng)樓房的高度不斷增加的時候，水平荷載下的結(jié)構(gòu)側(cè)移變形會逐漸拉大，這就給高層建筑的穩(wěn)定性造成了一定的影響。因此，在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)該將水平荷載作用下的側(cè)移控制在一個限度之內(nèi)。
（3）抗震設(shè)計要求較高。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于抗震設(shè)計的要求顯得更高。一般來說，除了要求抗震設(shè)防的高層建筑有普通的豎向荷載、風(fēng)荷載以外，還應(yīng)該促進結(jié)構(gòu)設(shè)計具有良好的抗震性能，達到小震不壞，大震不倒的目的。
（4）軸向變形需加以重視。在高層建筑中，豎向荷載數(shù)值變大的時候，會在柱內(nèi)產(chǎn)生較大的軸向變形，使得連續(xù)梁彎矩發(fā)生變化，讓連續(xù)梁之間支座處的負彎矩值變小，還會對預(yù)制構(gòu)件的下料長度造成影響。因此，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，要對軸向變形的數(shù)據(jù)進行仔細計算，對下料長度進行有效的調(diào)整，防止高層建筑的軸向變形數(shù)據(jù)不斷拉大。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一個復(fù)雜繁瑣的內(nèi)容，其中需要注意的內(nèi)容涉及也十分廣泛，根據(jù)多年的工作經(jīng)驗總結(jié)，主要集中在以下幾個方面：
2.1結(jié)構(gòu)方案的選擇
合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案對于工程來講是十分關(guān)鍵的，好的設(shè)計方案在滿足結(jié)構(gòu)形式和體系的基礎(chǔ)上，還要充分考慮造價成本，把經(jīng)濟適用發(fā)揮到最大程度。結(jié)構(gòu)體系的最基本的原則是受力明確、傳力簡單，結(jié)構(gòu)方案在滿足使用、安全要求的基礎(chǔ)上，盡量的簡潔。最終結(jié)構(gòu)方案的確定，需要對地理條件、工程設(shè)計需求、材料的選擇和施工條件等進行全面的考量和整合，并且和建筑水、暖、電各個分項相互協(xié)調(diào)，綜合各方面因素進行最后的確定。
2.2計算簡圖的選擇
計算簡圖是進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，是所有計算數(shù)據(jù)的出處和根源所在。關(guān)系到各環(huán)節(jié)的建筑尺寸和誤差。如果不能選擇合理的計算簡圖，對于結(jié)構(gòu)安全就會埋下隱患。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全保障前提，就是合理計算簡圖的選擇。同時，在選擇了計算簡圖之后，還應(yīng)該采用相應(yīng)的構(gòu)造方法保證其安全性。在結(jié)構(gòu)的實際施工中，結(jié)構(gòu)節(jié)點不單單是鋼節(jié)點或者鉸接點，要使得計算簡圖的誤差在規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。
2.3 計算結(jié)果要進行準確的分析
科技的發(fā)展也推動建筑領(lǐng)域不斷的進步，計算機作為現(xiàn)在科技發(fā)展的集中產(chǎn)物，自然在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中也得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過幾年的發(fā)展，市場上的計算機軟件種類和數(shù)量都大大提升，但問題也隨之涌現(xiàn)出來，很多時候，統(tǒng)一種類的計算數(shù)據(jù)在不用軟件中處理產(chǎn)生的結(jié)果并不一致。這就對計算數(shù)據(jù)的準確程度提出了嚴苛的校對要求，也對結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的能力提出了更高水平的要求。在全面了解軟件的使用范圍和條件的基礎(chǔ)上，選擇最為合理準確的軟件也成為設(shè)計人員必須完成的課題。與此同時，建筑結(jié)構(gòu)受到各種不可掌控的實際情況制約，與計算機得出的理想結(jié)果不能達到完全的吻合，因此在計算機輔助設(shè)計的同時，設(shè)計人員的主導(dǎo)能力還是最為關(guān)鍵的。
3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)鍵要點分析
（1）扭轉(zhuǎn)問題設(shè)計。要求高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須三心盡可能匯于一點，即建筑結(jié)構(gòu)的剛度中心、幾何形心、結(jié)構(gòu)重心三心合一。倘若在設(shè)計中未很好地做到三心匯聚一點，建筑易發(fā)生扭轉(zhuǎn)問題，并在水平力作用下造成高層建筑結(jié)構(gòu)的毀壞。
（2）抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。高層建筑由于其具有樓層多，高度高的特點，因此相比較其他建筑，在建筑物表面更易改變風(fēng)的流動性和空氣的動力效應(yīng)。在樓層柔軟部分風(fēng)和空氣會產(chǎn)生動力形式和靜力形式，并由此產(chǎn)生的震動，會對樓層的墻體、裝飾結(jié)構(gòu)以及支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，危害建筑的穩(wěn)定性，所以在進行高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)該進行抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，杜絕建筑物在自然因素的影響下留下隱患。
4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的有效對策
4.1合理設(shè)計平面布局
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，扭轉(zhuǎn)問題出現(xiàn)的原因是由于三心未合一導(dǎo)致的建筑物質(zhì)量分布不均勻。所以在設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員對高層建筑應(yīng)當(dāng)采用相對規(guī)則的圖形，例如正方形、矩形、圓形、正多邊形等較為簡單、分布均衡的平面形式。盡量不采用L形、T形、十字形等復(fù)雜平面形式。在環(huán)境要求或結(jié)構(gòu)要求特殊情況下，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相應(yīng)規(guī)范進行設(shè)計，避免建筑結(jié)構(gòu)突出部分過大，同時盡量保證結(jié)構(gòu)的對稱性。
4.2優(yōu)化抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
針對高層建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)結(jié)構(gòu)存在的難點和問題進行優(yōu)化。一是基礎(chǔ)優(yōu)化。要保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性良好，首先要保證高層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)牢固。二是增加高層建筑耗能結(jié)構(gòu)設(shè)計。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對相應(yīng)非承重構(gòu)件利用耗能構(gòu)件如樓板、剪力墻等來抵消風(fēng)能對建筑的影響。三是減小水平荷載和風(fēng)力疊加對高層建筑的影響。四是增大結(jié)構(gòu)承載力和抗風(fēng)力。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進行高層建筑結(jié)構(gòu)承載力驗算和抗風(fēng)力驗算，在此基礎(chǔ)上制定一個放大系數(shù)，進一步保證高層結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能。
4.3優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
當(dāng)今高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計存在很多問題和難點，結(jié)合相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)了集中抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。一是合理布置抗側(cè)力構(gòu)件。二是增加地基抗震能力。三是設(shè)計高性能剪力墻。高性能剪力墻的設(shè)計能夠有效地提高剪力墻在地震過程中吸收建筑內(nèi)力的能力，可以適當(dāng)增加墻體和樓板的剛度來控制建筑位移，達到抗震目的。四是進行高層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的簡化和一體化。通過對扶壁、筒口、筒腳的簡單化設(shè)置，達到相應(yīng)建筑物的對稱。
4.4加強消防結(jié)構(gòu)設(shè)計
當(dāng)下很多大型火災(zāi)、恐怖襲擊等惡劣事件已經(jīng)讓高層建筑的消防結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨必須改善和加強的地步，但是消防設(shè)計應(yīng)該從消防結(jié)構(gòu)設(shè)計和使用期間消防規(guī)范來共同執(zhí)行。在高層建筑消防結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)該加強對防火結(jié)構(gòu)間的距離控制，在符合當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件基礎(chǔ)上，高層結(jié)構(gòu)在防火結(jié)構(gòu)間距離上可適當(dāng)加大處理。在材料使用上，可以盡量減少易燃材料的使用，同時增加耐火材料的運用來達到防火目的。另外，良好的疏散系統(tǒng)是保證火災(zāi)發(fā)生之后減少人員損傷的重要保證。高層建筑的疏散系統(tǒng)呈垂直狀態(tài)，容易導(dǎo)致疏散效率不高的問題出現(xiàn)。在消防結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以通過設(shè)置雙通道疏散，增設(shè)防煙區(qū)、耐火區(qū)、避難層等設(shè)施來增加消防能力。同時，高層結(jié)構(gòu)可以通過設(shè)置相應(yīng)的隔離結(jié)構(gòu)來有效地控制火勢蔓延，增強建筑消防安全能力。
參考文獻：
篇3
Keywords: high building; Structure design; Design choice; points
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號
前言
高層建筑是社會經(jīng)濟發(fā)展和科技進步的產(chǎn)物。隨著大城市的發(fā)展，城市用地緊張，市區(qū)地價日益高漲，促使近代高層建筑的出現(xiàn)，電梯的發(fā)明更使高層建筑越建越高。宏偉的高層建筑是經(jīng)濟實力的象征，具有重要的宣傳效應(yīng)，在日益激烈的商業(yè)競爭中，更扮演了重要的角色。
一、 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇分析
高層建筑結(jié)構(gòu)是否合理、經(jīng)濟的關(guān)鍵就是高層建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的選擇是否合理，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系有框架、剪力墻、框架－剪力墻、框架－核心筒、筒中筒等。對結(jié)構(gòu)選型來說，沒有普遍使用的選擇標準，往往是隨著建筑的環(huán)境、功能要求有所變化，每一選擇都有其優(yōu)劣這就需要結(jié)構(gòu)工程師認真地對比和考慮。例如：框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，構(gòu)件類型少，設(shè)計和施工都較簡單，但其抗側(cè)剛度小，當(dāng)建筑較高時，梁柱截面大，影響室內(nèi)使用空間；剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好，抗側(cè)剛度大，側(cè)移小，但其平面布置不靈活，一般適用住宅及旅館；而框架－剪力墻結(jié)構(gòu)則綜合了框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，并可以設(shè)計成雙重抗側(cè)力體系，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中要注意的就是剪力墻的布置要均勻，剛心與質(zhì)心重合或相近，且剪力墻數(shù)量不宜過多，滿足規(guī)范的側(cè)移限值即好。框架－核心筒的受力性能與框架－剪力墻相同，由于外框架間距大，使得建筑空間大而靈活，采光好，是高層公共建筑和辦公用房的理想選擇，在高度較高時，還可以加伸臂減小側(cè)移。筒中筒結(jié)構(gòu)由于柱距小近年已較少應(yīng)用。
二、 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
2.1水平荷載成為決定因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)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；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。
2.2 軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調(diào)整；另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結(jié)果。
2.3側(cè)移成為控制指標。與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。
2.4結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標。相對于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
三、 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
3.1以承載力、剛度、延性為主導(dǎo)目標，實施多道防線、剛?cè)峤Y(jié)合的結(jié)構(gòu)形式。即應(yīng)具有一定大的剛度和承載力來抵御風(fēng)荷載和小震，隨著第一道防線破壞，結(jié)構(gòu)變?nèi)岷笕杂凶銐虼蟮膹椝苄宰冃文芰脱有院哪苣芰淼钟磥砜赡茉庥龅暮庇龃笳稹?/p>
3.2 在對結(jié)構(gòu)進行分析計算時，應(yīng)該運用最簡單、最直接、概念最清楚的計算方法，將結(jié)構(gòu)的受力與傳力途徑設(shè)計成簡單、直接、明確。盡可能避免出現(xiàn)以抗扭為主導(dǎo)的關(guān)鍵性傳力構(gòu)件。
3.3 盡可能使結(jié)構(gòu)平面布置的正交抗側(cè)力剛度中心(簡稱剛心)和建筑物表面力(風(fēng)力)作用中心或質(zhì)量重心(質(zhì)心)靠近或重合，以避免或減小在風(fēng)荷載或地震作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
3.4建筑物豎向布置的抗側(cè)力剛度構(gòu)件也最好設(shè)計成均勻、連續(xù)，避免出現(xiàn)軟弱層和上下層間的剪切剛度、彎曲剛度和軸壓剛度的突變。
3.5 應(yīng)重視上部結(jié)構(gòu)與其支承結(jié)構(gòu)整體共同作用的機理，即傳力與受力結(jié)構(gòu)兩者之間的共同作用；例如，在高層建筑的箱基和筏基的底板設(shè)計中，計算軟件無法進行上部結(jié)構(gòu)－地下室－地基基礎(chǔ)的相互作用分析，計算出來的底板內(nèi)力遠遠大于底板實際受到的內(nèi)力。
四 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計方法要求
4.1屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年，不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》征求意見稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題。現(xiàn)在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。
4.2屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時說過不包括屋脊點垂度。現(xiàn)在了解到，美國是計算的。他們作框架分析，一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形。現(xiàn)在打算做個規(guī)定，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。
4.3鋼柱換砼柱
少數(shù)單位設(shè)計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關(guān)。建筑結(jié)構(gòu)是一門科學(xué)，如果不按科學(xué)辦事，是要吃苦頭的。今后國家要執(zhí)行建筑法，實行強制性條款，違反其中一項，出了工程事故，是要受罰的。
五 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的要點
在高層建筑的抗震設(shè)計中，概念設(shè)計的思想也得到延伸，所以結(jié)構(gòu)工程師必須對結(jié)構(gòu)地震破壞機理有深刻的認識，對地震試驗研究成果有一定的理解，這樣才能從概念上作出判斷，并采取措施。我國的抗震設(shè)防目標是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須有足夠大的承載能力，足夠的剛度、延性和耗能能力，以達到抗震設(shè)防目標。在同一地震作用下，剛度小的結(jié)構(gòu)變形大，剛度大的結(jié)構(gòu)變形小，所以，對同種材料而言，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)比設(shè)置了剪力墻的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)震害嚴重。另外，建筑的體型和結(jié)構(gòu)總體布置也是在抗震設(shè)計值得特別重視的，平面形狀上宜簡單、對稱、避免過多的外伸、內(nèi)凹、避免細腰形和角部重疊平面；電梯、樓梯的布置盡量避免布置在端角和凹凸處；避免錯層布置等。建筑立面也應(yīng)是規(guī)則、均勻、從上到下外形變化不大，沒有過多的外挑內(nèi)收，避免突變。還有一點就是建筑的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與建筑主體結(jié)構(gòu)必須存在可靠連接，使其在地震時不脫落，以免發(fā)生倒塌傷人。
六 結(jié)論
隨著高層建筑進一步的發(fā)展，滿足高層建筑的形式，材料，力學(xué)分析模型都將日趨復(fù)雜多元，為了滿足市場的要求，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師必須嚴格執(zhí)行設(shè)計標準，根據(jù)工程實地情況選擇合理的結(jié)構(gòu)方式，注意高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點和要點，為后期的施工打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻
[1]肖峻．高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計[J]．中化建設(shè)，2008，（12）．
篇4
前言
我國改革開放以來，建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑上海金茂大廈88層，高420.5米；如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米。目前我國的高層建筑在城市化建筑中的比例也越來越大。隨著對高層建筑使用功能要求的日益嚴格，高層建筑的高度不斷增加，建筑類型與功能越來越復(fù)雜，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系也是越來越多樣化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也越來越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計工作的難點與重點。面對如此形勢，作為設(shè)計人員必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能設(shè)計出高質(zhì)量、高品質(zhì)的高層建筑。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
1、結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標。相對于低矮的建筑物，高度較大的建筑物結(jié)構(gòu)更柔一些，在風(fēng)力、地震、沉降等自然力的作用下會產(chǎn)生更大的變形。為了使高層建筑結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免損毀倒塌，在結(jié)構(gòu)上采取合適的措施，使高層建筑具有一定的結(jié)構(gòu)延性是一個不容忽視的問題。
2、水平載荷成為決定因素。在低矮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般都是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計，但是在高層建筑中，盡管豎向載荷的影響仍舊巨大，但是起決定作用的是水平載荷。這是因為建筑物的自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，只是與樓房高度的一次方成正比；但是水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比。
3、側(cè)移變形不容忽視。與底層建筑不同，高層建筑的水平荷載數(shù)值往往很大，并且這種水平載荷會隨著建筑物高度的增加迅速變大，所有在設(shè)計中不僅要求建筑物結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，還需要具有足夠的抗推剛度，使建筑物在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一范圍之內(nèi)。
4、抗震設(shè)計要求更高。抗震設(shè)計時現(xiàn)代高層建筑設(shè)計中必須要考慮的因素，對于高層建筑抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)的設(shè)計，除了要考慮正常情況下的豎向荷載、水平載荷以及風(fēng)荷載外，良好的抗震性能也是不容忽視的，高層建筑抗震設(shè)計的要求要做到小震不壞、大震不倒。
二、 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法
1、 選擇合適的基礎(chǔ)方案。在設(shè)計中，基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)綜合考慮工程施工的地質(zhì)條件，建筑結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，周圍建筑物影響及施工條件等多種因素，選擇既經(jīng)濟又合理的方案，設(shè)計時應(yīng)充分發(fā)揮地基的潛力，必要時應(yīng)進行地基變形驗算。基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)根據(jù)詳盡的地質(zhì)勘察報告進行設(shè)計。在設(shè)計時應(yīng)注意，對于同一結(jié)構(gòu)單元，應(yīng)盡量避免使用兩種不同的類型。
2、計算簡圖的選用應(yīng)該適當(dāng)。結(jié)構(gòu)計算式在計算簡圖的基礎(chǔ)上進行的，計算簡圖選用不當(dāng)則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的鉸結(jié)點和剛結(jié)點，但與計算簡圖的誤差應(yīng)在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。
3、 選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。通常情況下，一個合理的設(shè)計應(yīng)該是一個經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方案，結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)該切實可行。結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計應(yīng)使受力明確，傳力簡捷。同一結(jié)構(gòu)單元應(yīng)該使用一致的結(jié)構(gòu)體系。綜合來看，在工程設(shè)計時必須設(shè)計要求、材料選用、地質(zhì)條件等情況進行綜合考慮，并與其他保障行業(yè)充分協(xié)商，在此基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)選型，擇優(yōu)選用，確定結(jié)構(gòu)方案。
4、計算結(jié)果統(tǒng)一分析。在現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，計算機技術(shù)已經(jīng)得到普遍采用，但是由于市場上軟件種類很多，標準不統(tǒng)一，不同軟件計算的結(jié)果往往會不同。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)了解使用的程序的適用范圍、使用條件等。并且在使用不同的程序或軟件時應(yīng)該注意統(tǒng)一標準，對不同的結(jié)果認真分析，慎重校核，做出合理判斷。
5、采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓若拉原則”，特別要注意構(gòu)件的延性性能；對薄弱部位進行加強；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長度；并且還應(yīng)考慮溫度應(yīng)力的影響力。
三、 高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題分析
1、建筑的超高問題：在抗震規(guī)范和相關(guān)規(guī)范中，對結(jié)構(gòu)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(shè)定為A級高度，增加了B級高度，處理措施與設(shè)計方法都有較大改變。在實際工程設(shè)計中，出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題，導(dǎo)致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設(shè)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(dāng)巨大。
2、短肢剪力墻的設(shè)置問題：在新規(guī)范中，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計工作增加不必要的麻煩。
3、嵌固端的設(shè)置問題：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(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)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(jié)構(gòu)整體計算時嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計工作的大量修改或埋下安全隱患。
4、結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題：新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)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(yīng)采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。”因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設(shè)計階段工作的被動。
四、結(jié)語
總之，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，需要工程技術(shù)人員正確理解規(guī)范，合理應(yīng)用計算軟件，應(yīng)重視高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計的每個環(huán)節(jié)，重視結(jié)構(gòu)計算的準確性，還應(yīng)該考慮方案的實際情況，作出合理的結(jié)構(gòu)方案選擇，運用掌握的知識處理實際建筑設(shè)計中遇到了各種問題，把握工程設(shè)計要點，針對其中不足的地方，采取相應(yīng)處理方法進行必要的調(diào)整完善，才能設(shè)計出高質(zhì)量、高品質(zhì)的工程。
篇5
隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和建筑功能的多樣化, 城市人口的不斷增多及建設(shè)用地日趨緊張和城市規(guī)劃的需要, 促使高層建筑得以快速發(fā)展。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計給工程設(shè)計人員提出了更高的要求, 作為一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，一方面要滿足包括抗震，抗風(fēng)等在內(nèi)的安全性能的要求，另一方面，也要滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義及依據(jù)
1.概念設(shè)計的意義
高層建筑能做到結(jié)構(gòu)功能與外部條件一致，充分展現(xiàn)先進的設(shè)計，發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能并取得與經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)，更好地解決構(gòu)造處理，用概念設(shè)計來判斷計算設(shè)計的合理性。
2.概念設(shè)計的依據(jù)
高層建筑結(jié)構(gòu)總體系與各分體系的工作原理和力學(xué)性質(zhì)，設(shè)計和構(gòu)造處理原則，計算程序的力學(xué)模型和功能，吸取或不斷積累的實踐經(jīng)驗。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
1. 選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖
在計算簡圖基礎(chǔ)上進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結(jié)構(gòu)安發(fā)生的事故，基于此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應(yīng)該采用相應(yīng)的構(gòu)造方法保證安全。在實際的結(jié)構(gòu)中，其結(jié)構(gòu)節(jié)點不單是鋼節(jié)點或者餃節(jié)點，保證和計算簡圖的誤差在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。
2. 選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計
按照高層建筑地質(zhì)條件進行基礎(chǔ)設(shè)計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結(jié)構(gòu)類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎(chǔ)上選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)方案。基礎(chǔ)方案的選擇應(yīng)該使得地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設(shè)計要有詳細的地質(zhì)勘查報告，如果缺失，那么應(yīng)該進行現(xiàn)場勘查并參考相鄰建筑物的有關(guān)資料。一般情況下，相同結(jié)構(gòu)單元應(yīng)該采用相同的類型。
3. 選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)方案
合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須滿足經(jīng)濟性的要求，并且要滿足結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的要求。結(jié)構(gòu)體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結(jié)構(gòu)單元當(dāng)中，應(yīng)該選擇相同結(jié)構(gòu)體系，如果高層建筑處于地震區(qū)，那么應(yīng)力需要平面和豎向的規(guī)則。在進行了地理條件，工程設(shè)計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎(chǔ)上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業(yè)的相協(xié)調(diào)的情況下，選擇合理的結(jié)構(gòu)，從而確定結(jié)構(gòu)的方案。
4. 對計算結(jié)果進行準確的分析
隨著科技的不斷進步，計算機技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中。當(dāng)前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結(jié)果可能不同，所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結(jié)構(gòu)的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設(shè)計的時候，出現(xiàn)人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結(jié)果不準確的問題，基于此，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結(jié)果以后，應(yīng)該進行校核，進行合理判斷，得出準確結(jié)果。
5. 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要采用相應(yīng)構(gòu)造措
施高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執(zhí)行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構(gòu)件延性的性能和溫度應(yīng)力對構(gòu)件的影響。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析
1. 高層建筑結(jié)構(gòu)受力性能
對于一個建筑物的最初的方案設(shè)計，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結(jié)構(gòu)。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設(shè)計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，所以，在建筑設(shè)計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。
2. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題
建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計時選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉(zhuǎn)作用的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于城市規(guī)劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當(dāng)需要采用不規(guī)則L形、T形、十字形等比較復(fù)雜的平面形式時，應(yīng)將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時，在結(jié)構(gòu)平面布置時，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)處于對稱狀態(tài)。
3. 高層建筑結(jié)構(gòu)存在著超高的問題
基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規(guī)范對高層建筑的結(jié)構(gòu)的高度有嚴格的規(guī)定，針對高層建筑的超高問題，在新規(guī)范中不但把原來限制的高度規(guī)定為A級高度，并且增加了B 級高度，使得高層建筑結(jié)構(gòu)處理設(shè)計方法和措施都有了改進。實際工程設(shè)計中，對于建筑結(jié)構(gòu)類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應(yīng)該重新進行設(shè)計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。
4. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計短肢剪力墻設(shè)置
我國建筑新規(guī)范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5~8 的墻，按照實際經(jīng)驗以及數(shù)據(jù)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。
5. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計嵌固端的設(shè)置
一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設(shè)置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計人員應(yīng)該考慮嵌固端設(shè)置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設(shè)計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設(shè)置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫隙設(shè)置的協(xié)調(diào)。
6. 高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
在關(guān)于高層建筑的新規(guī)范中，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性做出了很多限制，比如規(guī)定了結(jié)構(gòu)嵌固端上層和下層的剛度比，平面規(guī)則性等等，并且硬性規(guī)定了“高層建筑不能采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。”因此，為了避免后期施工設(shè)計階段的改動，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須嚴格遵循規(guī)范的限制條件。
結(jié)束語：
隨著高層建筑進一步的發(fā)展，高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計越發(fā)重要起來，結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項集結(jié)構(gòu)分析，數(shù)學(xué)優(yōu)化方法以及計算機技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)工作，是一項對國家建設(shè)有重大意義的工作，同時，亦是一門實用性很強的工作。為了革新高層建筑，體現(xiàn)其魅力，追求新的結(jié)構(gòu)形式和更加合理的力學(xué)模型將是土木工程師們的目標和方向。
參考文獻：
[1]何俊旭.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)選型探討[J].價值工程,2010.2:214.
篇6
前言
高層建筑目前在我們的城市建設(shè)當(dāng)中所占的比例是越來越大，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的變化也越來越多，很多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案以迅猛的速度呈現(xiàn)在我們的城市建設(shè)中。高層建筑得到了前所未有的發(fā)展，應(yīng)用于建筑工程中的材料、形式、力學(xué)分析模式也越來越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系更是多種多樣，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也成為了工程設(shè)計師所面臨的一項重大課題。因此，為了能夠滿足建筑的功能需求，在對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計之前，對其中所涉及的要點進行探討和分析是必不可少的，只有在充分掌握設(shè)計要點的基礎(chǔ)上，才能夠設(shè)計出符合建筑功能要求的整體結(jié)構(gòu)。
1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是指在滿足安全、適用、耐久、經(jīng)濟和施工可行的要求下，按有關(guān)設(shè)計標準的規(guī)定，對建筑結(jié)構(gòu)進行總體布置、技術(shù)經(jīng)濟分析、計算、構(gòu)造和制圖工作，并尋求優(yōu)化的過程。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點主要可以分為以下幾個方面：
1) 水平荷載是決定因素。水平荷載對高層建筑結(jié)構(gòu)具有重要的作用，也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中所主要考慮的因素。在高層建筑中，由于豎向荷載所引起的軸力與建筑高度的一次方成正比，而水平荷載所引起的傾覆力矩及豎向構(gòu)件的軸力與建筑高度的二次方成正比。由此可見，隨著高層建筑高度的不斷增加，這個值也會隨之逐漸增大，對建筑結(jié)構(gòu)的影響也必然會越來越大。
2) 結(jié)構(gòu)延性成為重要設(shè)計指標。延性主要是在高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中采用的，結(jié)構(gòu)延性主要是指材料的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或構(gòu)件的某個截面從屈服開始至達到最大承載能力或達到以后而承載力還沒有顯著下降期間的變形能力。隨著荷載的不斷增加，受彎構(gòu)件受拉位置的混凝土就會出現(xiàn)裂縫的情況，嚴重的還有可能導(dǎo)致構(gòu)件被破壞。
3) 軸向變形也同樣很重要。軸向變形在結(jié)構(gòu)設(shè)計中也是不容忽視的。高層建筑中所涉及到的豎向荷載值往往都比較大，很容易引起柱中的軸向變形，從而對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生一定程度的影響，同時還會影響到預(yù)制構(gòu)件的下料長度。因此，建筑設(shè)計師一定要對此給予高度的重視。
2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
設(shè)計師如果想要對建筑的結(jié)構(gòu)進行科學(xué)合理的設(shè)計，就必須全面了解其體系的構(gòu)成。就我國目前高層建筑的結(jié)構(gòu)體系來看，主要包括以下幾個方面:
1) 剪力墻體系。剪力墻主要是指承受風(fēng)荷載或地震作用所產(chǎn)生的水平剪力的墻體。而剪力墻體系主要是受力主體結(jié)構(gòu)全部都是由平面剪力墻的構(gòu)件組成的一種體系。其不僅能夠承擔(dān)結(jié)構(gòu)中水平構(gòu)件所產(chǎn)生的豎向荷載，而且還能夠承擔(dān)外部因素所引起的振動作用，比如地震作用以及風(fēng)力等。剪力墻本身具有較高的強度和剛度，同時具有一定的延性，是一種不錯的結(jié)構(gòu)體系。
2) 框架—剪力墻體系。由于剪力墻本身具有較好的強度和剛度，因此，在框架體系的強度和剛度達不到建筑使用需求的時候，往往會采取安裝剪力墻的方法來代替部分框架，二者所形成的體系就是框架—剪力墻體系。其中，框架所承受的主要是垂直荷載的力量，剪力墻所承受的是水平剪力。剪力墻的設(shè)置不僅能夠在很大程度上增強建筑的側(cè)向剛度，使其水平位移變小，而且還能夠使框架所受的力實現(xiàn)均勻分布。
3) 筒體體系。筒體結(jié)構(gòu)體系由框架—剪力墻結(jié)構(gòu)與全剪力墻結(jié)構(gòu)綜合演變和發(fā)展而來的。筒體結(jié)構(gòu)體系是將剪力墻或密柱框架集中到建筑的內(nèi)部和而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，目前在高層建筑中被廣泛應(yīng)用。
4） 嵌固端的設(shè)置：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(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)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(jié)構(gòu)整體計算時嵌的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計工作的大量修改或埋下安全隱患。
5) 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性：新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)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(yīng)采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。”因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設(shè)計階段工作的被動。
3 高層建筑的結(jié)構(gòu)分析
3.1 高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本假定
在進行高層建筑結(jié)構(gòu)分析基本假定的時候，結(jié)構(gòu)分析人員通過采用彈性假定的方法來進行。目前，彈性的計算方法已經(jīng)成為了工程上最為實用的結(jié)構(gòu)分析方法。通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)在垂直荷載和風(fēng)力的影響下，會處于一個彈性工作階段，在這種條件下，這種彈性假定是基本符合現(xiàn)實情況的。但是如果遭受到地震和強臺風(fēng)作用的時候，建筑就會根據(jù)實際情況產(chǎn)生不同程度的位移，進入到彈塑性的工作階段。此時工作人員如果按照彈性方法對內(nèi)力和位移情況進行計算，那么其結(jié)果必然不能夠充分反映結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，因此，必須要采用彈塑性動力的分析方法進行分析。此外，剛性樓板假定也是高層建筑結(jié)構(gòu)分析基本假定的內(nèi)容之一。
我國目前有很多隨著當(dāng)今建筑結(jié)構(gòu)的不斷改革和創(chuàng)新，剪力墻成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不可缺少的重要形式。因為剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比較大、側(cè)移能力較小、良好的抗震效果相對而言比較良好。剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑的設(shè)計中應(yīng)用越來越普遍，人們對剪力墻結(jié)構(gòu)的要求隨之越高。在原來的剪力墻基礎(chǔ)上，我們可以結(jié)合框架結(jié)構(gòu)優(yōu)點和弊端，從而設(shè)計出一套靈活的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，提高當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平，具體問題具體分析，最大程度上提高和優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。
3.2 高層建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法
剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)一般都是由它的開洞情況造成的。一般剪力墻中，它的墻肢截面高度都是厚度的8 倍。短肢剪力墻的截面高度是厚度的6.5 倍左右。剪力墻結(jié)構(gòu)的計算方法可以利用平面有限單元法。此方法具有精準性和高效性，適用于多種多樣的剪力墻。它的一些弊端也是顯而易見的，比如特殊開洞墻、框支墻的過渡層的設(shè)計情況相當(dāng)復(fù)雜，容易出差錯等。
剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應(yīng)力分布也不同，計算內(nèi)力與位移時需采用相應(yīng)的計算方法。
剪力墻結(jié)構(gòu)的機算方法是平面有限單元法。此法較為精確，而且對各類剪力墻都能適用。但因其自由度較多，機時耗費較大，目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應(yīng)力分布復(fù)雜的情況。
4 建筑結(jié)構(gòu)工程特征
合理利用土地資源、空間和節(jié)約施工成本以及保證施工的質(zhì)量，是高層建筑施工過程中的主要目的。所以具備良好的空間工作性能成為高層建筑設(shè)計的必然要求，我們可以利用剪力墻結(jié)構(gòu)的雙向布置，設(shè)計出完整的結(jié)構(gòu)空間。結(jié)構(gòu)體系的主要作用是提高建筑物抗震性能，完善設(shè)計的結(jié)構(gòu)，從而保證剪力墻在應(yīng)用過程中的最佳質(zhì)量。
篇7
0 前言
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，城市規(guī)模不斷增大，人口不斷增加，使得城市住房建設(shè)用地高度緊張，以及人民對生活質(zhì)量的高標準的追求，新建高層建筑是城市發(fā)展的必然趨勢。這就必然給結(jié)構(gòu)工程師們對高層建筑的設(shè)計也帶來了許多新的課題和更高的挑戰(zhàn)。如何設(shè)計出舒適、安全、經(jīng)濟、美觀，同時又要符合人們精神生活要求的建筑。滿足人們生產(chǎn)和生活的需求，是結(jié)構(gòu)設(shè)計師們必須要面對和需要解決的首要問題。掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，正確處理高層建筑設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，是每個結(jié)構(gòu)設(shè)計師所必須具備的基本素質(zhì)。本文結(jié)合筆者多年從事結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題進行了總結(jié)，以供結(jié)構(gòu)設(shè)計人員參考借鑒。
1高層建筑的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)注意的問題
（1）結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標：高樓層因為其獨特的特性在很多方面都比低層樓房有優(yōu)勢，其最顯著的特點就是高層樓房擁有較好的柔韌性，正是因為這種特性，使得這種高層樓房在發(fā)生地震的時能夠適度變形，從而消散地震對其的影響。因此想要保證高層建筑的延性，樓房在建造的時通常會在施工過程別是在其進入塑性變形階段之后，其仍然能夠保持很強的變形力，這樣就能保證樓房在遇見晃動的情況之下不會出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，因此在設(shè)計的時候需要針對這種情況采取專門的措施進行防護。
（2）軸向變形不容忽視：如果建造高層樓房的時采用剪力墻結(jié)構(gòu)，則建筑中心軸受到的壓力將會比建筑四周的支柱受到的壓力要大很多，因此其形變量也要遠遠地大于周圍支柱軸。通常，如果建筑物的高度越高，那么其產(chǎn)生形變的可能性也就越大極易導(dǎo)致建筑的中心支柱因為受到較大的壓力而出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。因此，如果在進行建造高層時缺乏合理的設(shè)計，那么建筑完工之后，中軸則會承擔(dān)過多的壓力從而使得中軸底座的負彎矩變得很小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大這樣很容易使中軸出現(xiàn)形變的情況，一旦中軸出現(xiàn)形變之后，整個建筑的連續(xù)彎矩就會受到較大的影響，這樣就會大大加劇建筑的不安全性。
（3）水平荷載成為決定因素：高層樓房的設(shè)計不僅要考慮豎向荷載，還需要考慮建筑的水平荷載能力的影響，主要是因為：①如果在設(shè)計的時候僅僅考慮豎向荷載，那么其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和設(shè)計高度成一次方關(guān)系，這在設(shè)計的時候是不夠的，但是水平荷載相關(guān)的數(shù)據(jù)能夠保證其和高度成二次方關(guān)系[1]；②在建筑物設(shè)計的時候關(guān)于豎向荷載是相對固定的，但是水平荷載卻受到眾多因素的影響，在設(shè)計的時候還需將地震、風(fēng)等能夠?qū)ㄖ镌斐善茐牡囊蛩乜紤]在內(nèi)。
2選擇合理的高層結(jié)構(gòu)體系的重要性
在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)體系時，不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)選用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也是不同的，可分為框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等，不同的結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時有著不同的作用，因此建筑師在設(shè)計的時候需要根據(jù)建筑的實際情況合理的進行選擇和利用。
（1）框架結(jié)構(gòu)體系。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)中使用最多的就是框架結(jié)構(gòu)，其在構(gòu)建時使用非常靈活，不僅能夠提供較大的空間，而且還能將梁和柱進行完美的融合，呈現(xiàn)出建筑的整體構(gòu)架。在設(shè)計框架結(jié)構(gòu)體系時需要對位移以及框架―剪力墻機構(gòu)的內(nèi)力等進行測量，在測量的時候使用較多的就是連梁連續(xù)化假定法。應(yīng)首先確定剪力墻以及框架水平進行位移，然后再計算各種參數(shù)，然后綜合考慮，合理的進行設(shè)計。
（2）剪力墻結(jié)構(gòu)。構(gòu)建剪力墻結(jié)構(gòu)的時候通常都是根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)形式來具體設(shè)計，合理的利用建筑物的墻體來承受一部分壓力。剪力墻結(jié)構(gòu)通常是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中使用的，利用墻體來承載來自于建筑的全部水平以及豎向荷載。
（3）筒體結(jié)構(gòu)。筒體建構(gòu)的分類比較多，主要包括實腹筒、框筒等。實腹筒主要是采用平面剪力墻結(jié)構(gòu)組成空間筒體；框筒在設(shè)計時主要是使鍵框架的肢距減小；桁筒在設(shè)計的時候通常都是用空間桁架組成。不同的結(jié)構(gòu)在計算的時候往往采用不同的計算方式，主要有等效連續(xù)化方法、等效離散化方法；三維空間分析等。
3與高層建筑結(jié)構(gòu)的有關(guān)問題分析
（1）高度問題。我國為了對建筑行業(yè)的高層建筑進行規(guī)范設(shè)計，對當(dāng)前國內(nèi)的建筑物高度進行了詳細的設(shè)定。這種對高度的限制保證了在現(xiàn)有的技術(shù)水平能力之下建造較為安全的建筑物。但是現(xiàn)在很多的混凝土建筑物的高度都超過了國家相關(guān)規(guī)范中制定的高度，其存在著一定的安全隱患。所以，在設(shè)計上一定要認真對待，應(yīng)該邀請那些專業(yè)性強、經(jīng)驗較多的建筑設(shè)計師進行合理設(shè)計。
（2）結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件。比如，當(dāng)結(jié)構(gòu)的位移比和周期比超規(guī)范規(guī)定時，說明結(jié)構(gòu)的抗扭剛度相對結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度偏小，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較大。對某些建筑，因功能需要，下部幾層為大空間，上部為辦公或客房，采用的隔墻較多，上下層剛度差別較大，此時剛度變化處的下一層宜指定為薄弱層，可進行內(nèi)力放大調(diào)整。
（3）短肢剪力墻的設(shè)置問題。在新規(guī)范中，將墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了較多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計工作增加不必要的麻煩[2]。
4結(jié)語
城市中的高層建筑成為反映城市經(jīng)濟繁榮和社會進步的重要標志。隨著對高層建筑使用功能要求的日益嚴格，高層建筑的高度不斷增加，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系也是越來越多樣化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也越來越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計工作的難點與重點。
篇8
1.高層建筑結(jié)構(gòu)工程特點
高層建筑結(jié)構(gòu)由于建筑高度特殊性導(dǎo)致建筑受力較特殊，所以有其獨特的結(jié)構(gòu)特點。高層建筑的開發(fā)可以節(jié)約土地資源，但是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計卻比一般建筑要難，不僅要保證結(jié)構(gòu)整體性，還要保證抗震能力。梁、板、柱、墻和基礎(chǔ)等是構(gòu)成建筑形體的力學(xué)構(gòu)件和體系。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要保證它們的整體協(xié)調(diào)性，正確對構(gòu)件進行選擇，才是保證整個建筑質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)體系
2.1框架結(jié)構(gòu)體系
框架結(jié)構(gòu)體系是高層建筑結(jié)構(gòu)體系中的一種。它是由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點連接構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)的特點是體系在平面的布置中比較靈活，但是其占用的空間比較大，需要較大的空間來安排。近年來，由于建筑層數(shù)的增加，建筑高度不斷變高，導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)所承受的彎矩和剪力也隨之而增加，所以，在結(jié)構(gòu)的配料上就要進行相關(guān)的改進，配料的增加導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自身重量增加，占用的空間更大，所以，在空間處理上會出現(xiàn)一系列的問題，在成本造價方面也會不經(jīng)濟。導(dǎo)致使用受限。
2.2剪力墻體系
剪力墻體系是另外一種結(jié)構(gòu)體系。一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載。在承受水平力的作用時，剪力墻相當(dāng)于一根下部嵌固的懸臂深梁。它與框架結(jié)構(gòu)相比，它的特點就是剛度比較好，不易變形，空間整體性好，在鋼材的使用上比較節(jié)省，成本方面比較經(jīng)濟，空間處理也比較容易，在抗震設(shè)計上，由于不易變形，所以能夠較好地滿足抗震要求。
2.3框架-剪力墻體系
框架剪力墻體系是一種綜合性較強的體系結(jié)構(gòu)。此種體系是把框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)組合在一起形成的體系。房屋的豎向荷載分別由框架和剪力墻共同承擔(dān)，而水平作用主要由抗側(cè)剛度較大的剪力墻承擔(dān)。框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系擁有兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在空間布置中，比較靈活，而且使用方便，在抗震設(shè)計上，剛度大抗震能力較強，所以這種結(jié)構(gòu)在高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用，能夠很好的保障高層建筑的穩(wěn)定性與抗震能力。
2.4筒體體系
將剪力墻在平面內(nèi)圍合成箱形，形成一個豎向布置的空間整體受力的框筒，這就是所謂的筒體體系。近年來由于高層建筑的高度不斷的創(chuàng)新，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計受到前所未有的挑戰(zhàn)。上訴三種結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)自身特點，當(dāng)層數(shù)超過一定限度后，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)要求的增強，承載力，抗震能力要求更高，所以，筒體結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用越來越受到重視，它可以較好地滿足高層建筑在各種受力下的要求。具有很好的抗震能力，而且較其他結(jié)構(gòu)來說，經(jīng)濟合理，成本較低。
3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
3.1防止截面鋼筋超配
要保障結(jié)構(gòu)的合理性就要保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量合格。高層建筑的設(shè)計要點中，抗震能力的設(shè)計比較重要，要使高層建筑在遭遇強烈地震時具有很強的抗倒塌能力，最理想的辦法是使結(jié)構(gòu)中所有的構(gòu)件都具有很高的延性。要提高構(gòu)件的延性，適宜性比較困難的工程，在實際工程中很難完全做到這一點，但是保證構(gòu)件的延性是保證高層建筑抗震能力的基礎(chǔ)，所以，在設(shè)計中，可以根據(jù)不同類型不同高度的高層建筑進行不同的構(gòu)件延性的提高。要使結(jié)構(gòu)能進入彈塑性狀態(tài)，并能通過結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震，就必須做到“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱桿件”，才能使結(jié)構(gòu)在進入彈塑性狀態(tài)后形成合理的延性較大的屈服機制。構(gòu)件的承載力大小受到配筋的影響，所以配筋的用量要適當(dāng)。
3.2保證高層建筑的整體穩(wěn)定性
高層建筑由于高度大，所以受風(fēng)荷載的影響比較大，要保證其整體穩(wěn)定性是關(guān)鍵。在地震發(fā)生時，如果整體穩(wěn)定性差，整個建筑都可能發(fā)生倒塌。所以在設(shè)計時，要進行對整個建筑進行抗傾覆穩(wěn)定性驗算，使地震作用下的傾覆力矩與相應(yīng)的重力荷載在基礎(chǔ)與地基交界面上的合力作用點，不應(yīng)超出力矩作用方向抗傾覆構(gòu)件基礎(chǔ)邊長的 1/4。其次，建筑的高寬比也是影響建筑穩(wěn)定性的因素，加大建筑物下部幾層的寬度，使其滿足規(guī)范高寬比的限值，從而保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。此外，穩(wěn)定的基礎(chǔ)是最重要的，要保證基礎(chǔ)的埋設(shè)深度達到要求，埋設(shè)的深度要根據(jù)建筑高度進行相關(guān)的計算，要保證計算準確無誤。每一個環(huán)節(jié)都很重要，都要嚴格要求，才會保障整個建筑的質(zhì)量。
3.3剪力墻設(shè)計
剪力墻的合理設(shè)計也是保證整體結(jié)構(gòu)合理的關(guān)鍵。規(guī)范規(guī)定，剪力墻在端部應(yīng)設(shè)置暗柱、端柱等邊緣構(gòu)件。這些邊緣構(gòu)件的作用相當(dāng)于磚混結(jié)構(gòu)的約束柱，當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛度較小，地震作用下層間位移和頂點位移較大時，邊緣構(gòu)件所起的作用也就越大，此時暗柱的截面和配筋就應(yīng)加大。所以，在剪力墻設(shè)計中要注意，要根據(jù)結(jié)構(gòu)要求進行尺寸與配筋的選擇，不能隨意進行配筋。
3.4地下室的設(shè)計
地下室對于高層建筑來說，雖不外露，但是在結(jié)構(gòu)中卻承擔(dān)著重要責(zé)任。一般情況下，地下室外墻所承受的主要荷載為結(jié)構(gòu)自重、地面活載、側(cè)向土壓力等。由于地下室有其獨特的環(huán)境，結(jié)構(gòu)也就不同于外部，在進行設(shè)計的時候，要綜合考慮各個因素的影響，權(quán)衡成本，在保證結(jié)構(gòu)合理的基礎(chǔ)上還要保證經(jīng)濟。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，外墻的設(shè)計比較關(guān)鍵。地下室外墻的受力狀況與上部結(jié)構(gòu)類型及平面布置有很大關(guān)系。所以在設(shè)計時，要仔細考慮分析受力特點，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)類型，以及平面布置特點，對外墻結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計。例如，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)時，上部填充砌體及±0.00 樓板對地下室外墻頂端的約束程度很小，此時可假定墻體頂端為鉸接。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)時，剪力墻及±0.00 樓板對地下室外墻頂部的約束程度很大，此時可假定墻壁頂端為固接。這些專業(yè)性較強的結(jié)構(gòu)知識都要有所考慮，所以設(shè)計者要有綜合性的知識，保證結(jié)構(gòu)的每一部分的合理性。
4.結(jié)語
總而言之，高層建筑是未來建筑的發(fā)展主要趨勢，為了保證人民生命財產(chǎn)安全，保證高層建筑質(zhì)量，就要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計合理規(guī)范，它是直接影響高層建筑的質(zhì)量因素。為此就要求相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員以及監(jiān)管人員在過程中發(fā)揮作用，嚴格要求，對過程中出現(xiàn)的問題要及時總結(jié)并采取有效對策進行解決，保證結(jié)構(gòu)的合理性，穩(wěn)固性，保障高層建筑質(zhì)量合格，達到國際化標準，為高層建筑行業(yè)的長遠發(fā)展打好基礎(chǔ)。
參考文獻：
篇9
Keywords: high-rise buildings; office; structural design
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：
引言
高層辦公綜合樓建筑的主體結(jié)構(gòu)體系只有多樣性，迄今為止主要有：框架、框粱剪力墻、剪力墻、筒體、筒中筒、束筒、筒框(筒體稀柱框架結(jié)構(gòu)的簡稱)、帶支撐或帶剛臂(剛性加強層的簡稱)的筒框、巨形支撐等等；一幢高層建筑的主體結(jié)構(gòu)可以由其中的某一個體系單獨構(gòu)成，也可以由其中的某一個總至三個體系按不同比例組合而成。現(xiàn)將深入探討關(guān)于辦公樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，為同行提供參考借鑒。
高層結(jié)構(gòu)的均勻?qū)ΨQ布置
對于實際工程中理想的絕對均勻?qū)ΨQ的高層建筑結(jié)構(gòu)幾乎是不存在的，但是結(jié)構(gòu)的均勻?qū)ΨQ有利于結(jié)構(gòu)的抗震抗風(fēng)，有利于結(jié)構(gòu)在重力荷載下正常工作，它是一個好的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要標志。
（1）結(jié)構(gòu)的對稱性。結(jié)構(gòu)的對稱性內(nèi)含于建筑之中，它主要指的是高層建筑中抗側(cè)力的上體結(jié)構(gòu)的對稱。對稱的建筑如平向?qū)ΨQ的筒體框架結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等，一般比較容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的利稱性。對于不對稱的建筑如平面形狀復(fù)雜的L型、T型等高層建筑，樓電梯間偏于平面一側(cè)或一角的高層建筑等，內(nèi)含結(jié)構(gòu)的基本對稱仍是有可能實現(xiàn)的，這主要取決于結(jié)構(gòu)工程師結(jié)合建筑平面的功能和需要進行合理的結(jié)構(gòu)布。如筒體、剪力墻的合理布置，可以設(shè)法調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛心與建筑物質(zhì)心、平面的形心盡量接近，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基本對成。
對于結(jié)構(gòu)的較大不對稱，將引起結(jié)構(gòu)在水平側(cè)力作用下產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，不利于結(jié)構(gòu)抗側(cè)力，不利于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件如填充墻的正常工作，同時要招致結(jié)構(gòu)耗材、成本的較大增加。所以高層建筑的主體結(jié)構(gòu)對稱性十分重要，要注意不可能條件下盡量予以滿足，這點在建筑平而布置中尤需特別加以注意。
（2）結(jié)構(gòu)的均勻性。從工程實踐表明，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的均勻性書要體現(xiàn)在以下四個方面：高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)兩個主軸方向的剛度比較接近、變形特性比較相近：這是因為實際的高層建筑結(jié)構(gòu)都是三維空間的，實際的地震荷載、風(fēng)荷載具有任意的方向性；高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)兩個主軸方向的剛度比較均勻，就能具有比較良好的抗震抗風(fēng)性能。高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)沿豎向斷面、構(gòu)成變化比較均勻、不要突變。這里主要是指主體結(jié)構(gòu)的層剪切剛度不要突變。這種均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)可以避免因薄弱層的破壞而引起的結(jié)構(gòu)整體破壞，尤以強震區(qū)的高層建筑結(jié)構(gòu)需特別注意。
另外高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平而布置，應(yīng)注意同一主軸方向各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度盡量均勻，應(yīng)避免在主體結(jié)構(gòu)的布置中設(shè)置某一、二片剛度特別大而延性較差的結(jié)構(gòu)，如長窄的實體剪力墻。此時，即使結(jié)構(gòu)仍滿足對稱性和剛度的要求、但由于個別結(jié)構(gòu)剛度巨大，地震發(fā)生時，將首先吸收極大的能量，應(yīng)力特別集中，而容易首先招致破壞，從而引起整體結(jié)構(gòu)的破壞。同一主軸方向的各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度均勻，水平荷載作用下應(yīng)力分布將比較均勻，有利于結(jié)構(gòu)抗震延件的實現(xiàn)。
（3）高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置還應(yīng)注意中央核心與周邊結(jié)構(gòu)的剛度協(xié)調(diào)均勻，保證主體結(jié)構(gòu)具有較好的抗扭剛度，以避免高層建筑物在地震或風(fēng)的扭矩作用下產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形而引起結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。這是因為實際的建筑平面變化無窮，特別是相鄰未來建筑的影響，即使自身對稱的建筑，風(fēng)荷載仍會產(chǎn)生較大的扭矩，有時將超出設(shè)計控制的范圍。
（4）對于豎向構(gòu)件的布置。應(yīng)盡量使豎向構(gòu)件在垂直荷載作用下的壓應(yīng)力水平接近均勻，以避免豎向構(gòu)件之間壓應(yīng)力的二次轉(zhuǎn)移。這點同樣可以應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)汁，要注意使基礎(chǔ)反力水平接近、剛度均勻。當(dāng)然豎向構(gòu)件在垂直荷載下壓應(yīng)力水平(即軸壓比：豎向構(gòu)件組合設(shè)計壓應(yīng)力與該構(gòu)件截面混凝土設(shè)計強度之比)絕對的一致是不可能的，但是豎向構(gòu)件在垂直荷載下壓應(yīng)力水平就已經(jīng)有較大差異的高層結(jié)構(gòu)顯然是不合理的。因為壓應(yīng)力的二次轉(zhuǎn)移是以樓屋蓋梁板變形協(xié)調(diào)傳遞為代價的，勢必要使樓屋蓋梁板產(chǎn)生一定的附加二次內(nèi)應(yīng)力從而增加其用鋼量和斷面，造成材料的浪費和造價的增加。同時要指出的是，垂直荷載下豎向構(gòu)件壓應(yīng)力水平的調(diào)整協(xié)調(diào)十分復(fù)雜，它取決于整體結(jié)構(gòu)的實際施工構(gòu)成過程，實際的垂直荷載作用的時間、混凝土材料的徐變、收縮特性等，影響十分復(fù)雜，設(shè)計時很難事先予以準確的控制；因此到目前為止，尚無較好的軟件來實現(xiàn)這個復(fù)雜過程的準確計算反映。這反過來又極易給結(jié)構(gòu)造成內(nèi)在的隱患。所以對于垂直荷載下豎向構(gòu)件壓應(yīng)力水平接近均勻是最合理優(yōu)化的結(jié)構(gòu)選擇；實際的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該也是不難能夠?qū)崿F(xiàn)它的。
高層辦公綜合建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性
3.1主體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換
對于下部商業(yè)空間、上部住宅公寓的綜合樓，下部商業(yè)空間通常希望采用比較規(guī)則的大柱網(wǎng)框架體系，上部住宅公寓為避免室內(nèi)出現(xiàn)較大的柱子利于防火、防盜、隔音，改善使用條件，又通常希望采用大開間的剪力墻體系。這二種體系的結(jié)合，必然要產(chǎn)生左體結(jié)構(gòu)由上部剪力墻結(jié)構(gòu)到下部筒體框架或框架剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。
對于上部酒店客房下部大堂、商務(wù)、會議、健身、商業(yè)等的綜合樓，下部建筑空間，通常希望采用規(guī)則的大柱網(wǎng)框架體系，上部酒店客房通常希望小柱網(wǎng)、薄壁柱，以減小房間內(nèi)柱子尺寸，便利于客房室內(nèi)布置，提高客房的使用標準，客房內(nèi)也通常希望避免布置梁格，可提高室內(nèi)凈高，避免吊頂、改善室內(nèi)空間。這二種體系的結(jié)合，必然要產(chǎn)生主體結(jié)構(gòu)中上部小柱網(wǎng)、薄壁柱到下部大柱網(wǎng)的轉(zhuǎn)換。從國內(nèi)外這種主體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換已有大量成功的工程實例，事實證明，這些必要的轉(zhuǎn)換不僅具備建筑的合理性也具備結(jié)構(gòu)的可行性，關(guān)鍵在于建筑師、結(jié)構(gòu)工程師密切的配合和精心的設(shè)計。
3.2結(jié)構(gòu)空間的滲透
由于建筑造型和建筑功能的需要，某些高層辦公樓、高層酒店建筑中，有時需要設(shè)置幾層高、甚至通高的共享空間，有時需要局部設(shè)有幾層通高的綠化空間，相應(yīng)部分的樓蓋被抽空，通常高層建筑結(jié)構(gòu)中基本常用的設(shè)計假定——剛性樓蓋假定難以實現(xiàn)，甚至使部分結(jié)構(gòu)形成長、短柱，結(jié)構(gòu)受力比較復(fù)雜。
辦公樓結(jié)構(gòu)節(jié)點形式
對于辦公樓采取現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)情況時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般適宜設(shè)汁成剛性連續(xù)節(jié)點，即節(jié)點具有轉(zhuǎn)功的約束，此時施工簡便，結(jié)構(gòu)整休性好；同時結(jié)構(gòu)各部分構(gòu)件受力較均勻，有利于充分發(fā)揮所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗側(cè)力作用從而提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。對于鋼結(jié)構(gòu)或鋼很凝土組合結(jié)構(gòu)，則其水平構(gòu)件、文撐構(gòu)件與柱、墻之間的連接一般適宜設(shè)計成鉸節(jié)點，即節(jié)點僅能傳遞剪力，具有平動約束，而無轉(zhuǎn)動約束。此時的節(jié)點一般由梁腹板與柱節(jié)點外伸連接板螺栓連接或焊接構(gòu)成，施工快捷簡便，節(jié)省工地勞動力，這在勞動力昂貴的西方發(fā)達國家尤其適用：此時梁可按簡支設(shè)計，支撐可按軸心受力構(gòu)體設(shè)計，受力十分明確。但是相對來說，此時結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度相比連續(xù)節(jié)點的結(jié)構(gòu)整體剛度要有所減弱，而且需要有專門的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系如支撐、抗彎框架等來構(gòu)成結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度，以保證結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力工作以及結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
結(jié)語
高層辦公綜合樓建筑結(jié)構(gòu)的多樣性發(fā)展，為建筑師、結(jié)構(gòu)工程師對高層建筑結(jié)構(gòu)體系、材料、構(gòu)造的優(yōu)化選擇提供了可能。建筑師從事高層辦公綜合樓建筑設(shè)計時，思路要開闊、概念要清楚，選取適合具體工程命題的結(jié)構(gòu)體系、形式、材料、構(gòu)造的選擇并不具有唯一性，而是可以從多種選擇中作出抉擇。結(jié)構(gòu)工程師從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，同樣應(yīng)該理解、支持和幫助建筑師針對不同的建筑功能作出切合實際的合理的結(jié)構(gòu)體系、形式、材料、構(gòu)造的選擇。
參考文獻：
篇10
前言
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是針對高層建筑特性的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在滿足安全、適用、耐久、經(jīng)濟和施工可行的要求下，按有關(guān)設(shè)計標準的規(guī)定，對建筑結(jié)構(gòu)進行總體布置、技術(shù)經(jīng)濟分析、計算、構(gòu)造和制圖工作，并尋求優(yōu)化的過程。
一、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計特點
1水平載荷產(chǎn)生的內(nèi)力及側(cè)移的影響
任何一個建筑結(jié)構(gòu)都要同時承受垂直荷載和風(fēng)產(chǎn)生的水平荷載，還要具有抵抗地震作用的能力。在較低樓房中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移很小，對結(jié)構(gòu)的影響也就較小；但在較高樓房中盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生著重要影響，水平荷載卻起著決定性的作用。隨著樓房層數(shù)的增多，水平荷載作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力及側(cè)向位移迅速增大，這同樣也要求結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)剛度，使之在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，保證良好的居住和工作條件。總之水平荷載愈益成為結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可小視的控制因素。在6度抗震設(shè)防設(shè)計中，很多情況是風(fēng)作用為控制性工況；在7度以上抗震設(shè)防設(shè)計中地震作用是控制性作用，地震作用對高層建筑危害的可能性也比較大，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計是重點。
2豎向變形的影響
通常在多層建筑結(jié)構(gòu)分析中，由于軸力項影響很小，多以考慮彎矩項為主。但對于高層建筑結(jié)構(gòu)，情況就不同了。由于層數(shù)多，高度大，軸力值很大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會使高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值與分布產(chǎn)生顯著的改變。對連續(xù)梁彎矩的影響：采用框架體系和框－墻體系的高樓中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁的中間支座產(chǎn)生沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩增大。
3結(jié)構(gòu)整體剛度的影響
高層建筑的剛度決定其在地震中吸收與釋放能量的大小，剛度大的建筑在地震中吸收的能量多，釋放的較少；較柔的結(jié)構(gòu)在地震中吸收的能力少，釋放的多。故此結(jié)構(gòu)在地震中的整體剛度表現(xiàn)一定要適中，特別需要在構(gòu)造上采以恰當(dāng)?shù)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)的剛度要求。
二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
不同的建筑會采用不同的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系是指結(jié)構(gòu)抵抗外部作用的構(gòu)件組成方式。在高層建筑中,抵抗水平力是設(shè)計的主要矛盾,因此抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的確定和設(shè)計就成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵問題。高層建筑中基本的抗側(cè)力單元是框架、剪力墻、實腹筒(又稱井筒)框筒及支撐,由這幾種單元可以組成多種結(jié)構(gòu)體系。
1剪力墻體系
建筑物中的豎向承重構(gòu)件主要由墻體承擔(dān)時,剪力墻(抗震規(guī)范稱之為抗震墻)墻體既承擔(dān)水平構(gòu)件傳來的豎向荷載,同時承擔(dān)風(fēng)力或地震作用傳來的水平荷載。剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻,因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。剪力墻結(jié)構(gòu)體系有很好的承載能力,而且有很好的整體性和空間作用,比框架結(jié)構(gòu)有更好的抗側(cè)力能力,因此,可建造較高的建筑物。剪力墻的間距應(yīng)有一定限制,故不可能開間太大,對需要大空間時就不太適用、靈活性差,一般適用于住宅、公寓和旅館。剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用平板,可以不設(shè)粱,所以空間利用比較好,可節(jié)約層高。
2框架—剪力墻體系
當(dāng)框架體系的強度和剛度不能滿足要求時,往往需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來代替部分框架, 便形成了框架 -剪力墻體系。在承受水平力時,框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載,剪力墻主要承受水平剪力。
3筒體體系
筒體結(jié)構(gòu)由框架或剪力墻圍合成豎向井筒，并以各層樓板將井筒四壁相互連接起來，形成一個空間構(gòu)架。通常簡體結(jié)構(gòu)基本形式有三種：實腹筒、框筒及桁架筒。筒體結(jié)構(gòu)最主要的特點就是它的空間受力性能良好。不論哪一種簡體，在水平力作用下都可看成固定于基礎(chǔ)上的箱形懸壁構(gòu)件，它比單片平面結(jié)構(gòu)具有更大的抗側(cè)剛度和承載力，并具有良好的抗扭剛度。簡中筒結(jié)構(gòu)是一種抵抗較大水平力的有效結(jié)構(gòu)體系，但其抗側(cè)剛度較大，吸收地震能量大，延性不好，這就造成造價比較高，從經(jīng)濟效益角度考慮還需慎重。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本假定
高層建筑結(jié)構(gòu)是由豎向抗側(cè)力構(gòu)件通過水平樓板連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系。要完全精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)進行分析是十分困難的。各種實用的分析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。
1彈性假定
目前工程上實用的高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般風(fēng)力作用下，結(jié)構(gòu)通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結(jié)構(gòu)的實際工作狀況。但是在遭受地震或強臺風(fēng)作用時，高層建筑結(jié)構(gòu)往往會產(chǎn)生較大的位移，出現(xiàn)裂縫，進入到彈塑性工作階段。
2小變形假定
小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對幾何非線性問題( P － 效應(yīng)) 進行了一些研究。一般認為，當(dāng)頂點水平位移與建筑物高度 H 的比值/H ＞1/5O0時，P － 效應(yīng)的影響就不能忽視了。
3剛性樓板假定
許多高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法均假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無限大，而平面外的剛度則忽略不計。這一假定大大減少了結(jié)構(gòu)位移的自由度，簡化了計算方法。并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結(jié)構(gòu)提供了條件。
4計算圖形的假定
高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計算圖形有三種:
4．1維協(xié)同分析
按一維協(xié)同分析時，只考慮各抗側(cè)力構(gòu)件在一個位移自由度方向上的變形協(xié)調(diào)。在水平力作用下，將結(jié)構(gòu)體系簡化為由平行水平力方向上的各榀抗側(cè)力構(gòu)件組成的平面結(jié)構(gòu)。根據(jù)剛性樓板假定，同一樓面標高處各榀抗側(cè)力構(gòu)件的側(cè)移相等，由此即可建立一維協(xié)同的基本方程。在扭矩作用下，則根據(jù)同層樓板上各抗側(cè)力構(gòu)件轉(zhuǎn)角相等的條件建立基本方程。一維協(xié)同分析是各種手算方法采用最多的計算圖形。
4．2二維協(xié)同分析
二維協(xié)同分析雖然仍將單榀抗側(cè)力構(gòu)件視為平面結(jié)構(gòu)，但考慮了同層樓板上各榀抗側(cè)力構(gòu)件在樓面內(nèi)的變形協(xié)調(diào)。縱橫兩方向的抗側(cè)力構(gòu)件共同工作，同時計算; 扭矩與水平力同時計算。在引入剛性樓板假定后，每層樓板有三個自由度，樓面內(nèi)各抗側(cè)力構(gòu)件的位移均由這三個自由度確定。
4．3三維空間分析
篇11
我國復(fù)雜高層及超高層建筑不斷崛起，建筑企業(yè)為了提高自身企業(yè)在建筑市場中的競爭力，對復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也有了更高的要求。復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中包含了諸多設(shè)計方面及影響因素，在設(shè)計施工前要根據(jù)高層建筑規(guī)范要求及實際情況進行科學(xué)合理的設(shè)計分析，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工的科學(xué)性合理性，從而提高復(fù)雜高層及超高層建筑的安全性能，促使建筑企業(yè)走向一個新的里程碑。
復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計分析
復(fù)雜高層及超高層建筑相對于普通建筑而言，具有一定的特殊性，復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)較為繁雜，且具有一定的高度，若出現(xiàn)緊急情況或者是地震自然災(zāi)害等不易救援，在這種情況下在復(fù)雜高層及超高層建筑中進行抗震設(shè)計就顯得尤為必要。評價一個復(fù)雜高層建筑或者是超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是否合格，可以從以下兩方面進行分析：
1.抗震設(shè)計時要保證其為彈性狀態(tài)
復(fù)雜高層建筑及超高層建筑倘若出現(xiàn)地震自然災(zāi)害由于其海拔過高必然會影響到周圍的建筑物，給城市帶來一定高的災(zāi)害，對其進行抗震設(shè)計是防患于未然的一種措施，在抗震設(shè)計中保持其為彈性狀態(tài)，能夠降低地震對建筑物的損壞率。
抗震倒塌設(shè)計
在復(fù)雜高層建筑及超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，要對建筑所能承受的地震振動侵害的大小，對其最大地震振動進行計算分析，能夠在一定程度上降低地震災(zāi)害的侵害程度。其次，對于地震結(jié)構(gòu)設(shè)計中的延性構(gòu)件進行合理設(shè)計，其非彈性變形的能力不得超過其本身的變形能力，而對于非延性構(gòu)件，其承受地震自然災(zāi)害的抗壓力應(yīng)該大于其本身建筑所能承受的壓力，不論是復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計還是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，都要對其構(gòu)件進行合理的控制，保持抵抗地震自然災(zāi)害的彈性。
復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析
復(fù)雜高層及超高層建筑在建筑施工中相比普通建筑而言，具有一定的難度，其工程量較大，樓層較高，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要遵循一定的施工要求，準確把握施工要點，這樣才能提高施工質(zhì)量，保證復(fù)雜高層建筑及超高層建筑的安全性及穩(wěn)定性，以下筆者根據(jù)諸多建筑企業(yè)進行復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中所總結(jié)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點：
重視建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，著眼整體
復(fù)雜高層及超高層建筑其施工程序較為繁雜，在對其進行施工設(shè)計時，需要全面把握其結(jié)構(gòu)概念，重視復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，要做好復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，首先，應(yīng)該從建筑的規(guī)則性及均勻性著手，在實際施工中要重視建筑施工中的對稱性，保證建筑整體的美觀；其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要多個施工人員的配合，所以在建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中要注重傳力途徑的建設(shè)，要保證施工中有一條清晰直接的通道實現(xiàn)傳力，在傳力途徑建設(shè)中主要從結(jié)構(gòu)豎向傳力及抗側(cè)立傳力兩方面出發(fā)；再者，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中，要把握好復(fù)雜高層及超高層建筑的整體性，它在一定意義上直接體現(xiàn)了建筑企業(yè)的施工水平，另外我國提倡節(jié)能減排，建筑企業(yè)要想適應(yīng)這一形勢，在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中就要融入節(jié)能減排的理念，在建筑物內(nèi)部安裝節(jié)能設(shè)備。
合理選擇抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系
抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計是復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要組成部分，良好的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠提高復(fù)雜高層及超高層建筑的安全性能，為用戶提供良好的居住或辦公環(huán)境，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中一定要合理選擇抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。選擇合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)需要了解建筑的實際高度進行科學(xué)的分析選擇，另外在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中要盡量使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系中的各構(gòu)件緊密連接在一起，保證其內(nèi)部構(gòu)件的整體性。結(jié)合建筑實際狀況對每種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系進行分析，了解其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中所發(fā)揮的作用，根據(jù)復(fù)雜高層及超高層建筑的不同特點及當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境從而選擇正確的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
注重抗震設(shè)計各個環(huán)節(jié)的把握
抗震設(shè)計是復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重中之重，它直接關(guān)系著建筑整體的安全性及穩(wěn)定性，是確保建筑安全的重要環(huán)節(jié)，因此在復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中一定要嚴格把控抗震設(shè)計中的各個環(huán)節(jié)，提高抗震設(shè)計各個環(huán)節(jié)的合理性與科學(xué)性。在抗震設(shè)計中對抗震材料的選擇是十分重要的，它在一定程度上直接影響了抗震設(shè)計的抗震性能，選擇抗震材料要根據(jù)復(fù)雜高層或者是超高層建筑的特點進行購買，針對不同的高度選擇抗震性能等級不同的材料。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計施工前，要擬定行之有效的設(shè)計方案，確定建筑結(jié)構(gòu)的變形彈性，在抗震施工中對其變形彈性的把控需要符合地震預(yù)期要求，另外還需要合理控制地震作用下的層間位移，進行層位位移在一定程度上能夠降低地震給建筑帶來的侵害。
全面了解所要設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)特點才能準確把握結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，在抗震設(shè)計中要科學(xué)對建筑結(jié)構(gòu)的變形及結(jié)構(gòu)位移進行科學(xué)的研究分析，精確兩者之間的連帶關(guān)系，從而更好的進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高復(fù)雜高層及超高層建筑的安全性能，延長復(fù)雜高層及超高層建筑的使用壽命。倘若該建筑處于地震災(zāi)害的常發(fā)地區(qū)，應(yīng)該進行多方面抗震設(shè)計，提高其抗震延性，增強復(fù)雜高層及超高層建筑的抗壓力，減少因地震災(zāi)害而出現(xiàn)建筑倒塌事件的發(fā)生。
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的質(zhì)量及方法從一定意義上來講直接決定了其抗震能力及效果，在整個建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，設(shè)計人員一定要按照高層抗震設(shè)計的相關(guān)規(guī)定，而后再結(jié)合超高層及復(fù)雜高層建筑所在的具置，周邊環(huán)境進行分析，從而制定出符合建筑結(jié)構(gòu)施工要求的抗震設(shè)計方案，以便后期施工人員抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計施工的順利進行。抗震設(shè)計對復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要的意義，良好的抗震性能能夠降低降低地震自然災(zāi)害對建筑的侵害，確保建筑的安全，從而保證住戶的人身安全。
總結(jié)
復(fù)雜高層及超高層建筑與普通建筑相比，施工難度大，注意事項較多，所以要做好復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，要結(jié)合復(fù)雜高層建筑或者超高層建筑所在的地理位置及特點進行全方位的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，制定科學(xué)合理的設(shè)計方案，從而保證設(shè)計人員順利進行結(jié)構(gòu)設(shè)計施工建設(shè)，提高復(fù)雜高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，從而確保整個建筑的安全質(zhì)量，為住戶或者辦公者提供良好的建筑環(huán)境。
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篇12
在建筑行業(yè)發(fā)展中，越來越多新技術(shù)、新工藝和新材料應(yīng)用其中，這就對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。尤其是在當(dāng)前復(fù)雜高層和超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可能受到一系列客觀因素影響，為工程結(jié)構(gòu)埋下安全隱患，影響工程結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。尤其是在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，相較于普通的建筑而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計要求更高，需要充分結(jié)合建筑特性，把握復(fù)雜高層和超高層建筑設(shè)計技術(shù)要點，提升設(shè)計合理性，為后續(xù)施工活動有序開展打下堅實的基礎(chǔ)。
一、復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
某建筑工程總高度78.5m，高22層，主樓地下兩層，地面20層。建筑結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)，通過多方設(shè)計方案論證，樁基工程選擇后壓漿鉆孔灌注樁，選擇端承-摩擦樁的裝荷載形式，壓漿鉆孔灌注樁295根，φ700樁252根，有效樁長18m～19m。采用標號C25的混凝土，關(guān)注前0.5m?～0.5m?碎石置于空洞地步。關(guān)注過程中，導(dǎo)管同孔底之間的距離為0.5m，連續(xù)灌注混凝土。
復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，相較于普通的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言存在明顯的差異。一般其概況下，普通建筑的高度是在200m以下，復(fù)雜高層和超高層建筑的高度則超過了200m，這就對建筑工程穩(wěn)定性提出了更高的要求。普通建筑多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)則是多為鋼結(jié)構(gòu)或是混合結(jié)構(gòu)，設(shè)計技術(shù)含量較高，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。此外，在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要充分考慮到建筑抗震要求、環(huán)境因素、自重以及風(fēng)荷載等因素的影響，設(shè)計內(nèi)容較為復(fù)雜，所以復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計難度更大。
二、復(fù)雜高層和超高層建筑概念設(shè)計
（一）提升對概念設(shè)計的重視程度
近些年來，在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計理念不斷創(chuàng)新，積累了豐富的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，其中最具代表性的就是概念設(shè)計。在概念設(shè)計中，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)則性和均勻性；結(jié)構(gòu)中作用力傳遞更為清晰；結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該充分體現(xiàn)高標準的要求；結(jié)構(gòu)設(shè)計中融入節(jié)能減排理念，促使結(jié)構(gòu)設(shè)計更為科學(xué)合理；設(shè)計中，提升建筑材料利用效率，在滿足建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計要求的同時，迎合可持續(xù)發(fā)展要求。基于此，為了滿足上述設(shè)計要求，設(shè)計人員應(yīng)該同建筑工程師進行密切的交流，在充分交流基礎(chǔ)上，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性。
（二）選擇合理的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系
在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了可以有效提升結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性，選擇抗側(cè)力體系是尤為必要的。在選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系中，應(yīng)該根據(jù)建筑具體高度來選擇，明確結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系和建筑物高度之間的關(guān)系，如果建筑高度在100m以下，可以選擇框架、框架剪力墻和剪力墻體系；如果建筑高度在100m～200m以內(nèi)，則選擇框架核心筒、框架核心筒伸臂；建筑高度在600m左右時，選擇筒中筒伸臂、桁架、斜撐組合體；在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要充分考慮到結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個部件之間的關(guān)系，形成一個整體；如果建筑工程結(jié)構(gòu)中存在多個抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)該分別對這些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系進行分析，在此基礎(chǔ)上科學(xué)分析和判斷。
（三）提高建筑抗震設(shè)計重視程度
提高建筑抗震設(shè)計重視程度是尤為必要的，尤其是在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震設(shè)計對于建筑安全影響較大。在選擇抗震方案中，需要選擇合理的施工材料，質(zhì)量符合建筑要求；盡可能降低地震過程中能量的擴大，對建筑構(gòu)件的承載力進行驗收，計算地震下建筑結(jié)構(gòu)位移數(shù)值；高層建筑工程設(shè)計中，結(jié)構(gòu)抗震手段的應(yīng)用需要在得到位移數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)，設(shè)計更加合理的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，一旦建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形可以起到有效的保護作用；結(jié)構(gòu)設(shè)計中體現(xiàn)出建筑構(gòu)件的生產(chǎn)要求和界面變化情況，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計穩(wěn)定性和牢固性。
（四）復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計融合經(jīng)濟理念
在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于工程項目較為龐大，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可能受到客觀因素影響出現(xiàn)一系列成本問題。故此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要充分融合經(jīng)濟型設(shè)計理念，對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案優(yōu)化處理，避免建筑工程結(jié)構(gòu)冗長帶來的資源和資金浪費，提升資金利用效率。
三、復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計精準性
（一）選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，提升設(shè)計結(jié)果精準性
在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計工程師需要充分掌握前沿的設(shè)計手段和方法，能夠選擇合理的分析軟件，提升計算結(jié)果準確性。當(dāng)前我國復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)計算軟件種類繁多，但是不同軟件側(cè)重點存在明顯的差異，這就需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員可以了解到不同軟件的具體功能和應(yīng)用范圍，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要求來選擇合理的計算機軟件。此外，在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還應(yīng)該對力學(xué)理念合理判斷和分析，結(jié)合自身豐富的設(shè)計經(jīng)驗，提升計算結(jié)果精準性。
（二）加強荷載和作用力的考量
在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計工程師需要充分結(jié)合復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)特性，明確結(jié)構(gòu)自身的豎向荷載力大小和風(fēng)荷載的影響因素，將其融入到后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，提升設(shè)計合理性。復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了需要考慮到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題以外，還可以組織風(fēng)洞試驗，測試建筑的抗風(fēng)能力。在后續(xù)的實驗中，可以設(shè)計模型來模擬在不同風(fēng)場環(huán)境下，建筑物的抗風(fēng)能力和受力情況，有針對性提升建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還需要考慮到倒塌水準，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：其一，復(fù)雜高層和超高層建筑的延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，構(gòu)件的彈性變形能力高低同結(jié)構(gòu)抗震能力存在密切聯(lián)系；其二，對于復(fù)雜高層和超高層建筑中的構(gòu)件，滿足各項技術(shù)要求；就復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，對于建筑物中的控制構(gòu)件，滿足建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求，能夠在不同環(huán)境下保持相應(yīng)的彈性。
（三）科學(xué)計算自振周期
復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要充分把握震動規(guī)律，提升設(shè)計合理性。但是不同的振幅和頻率，可能出現(xiàn)大幅度震動現(xiàn)象，進而影響到建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。故此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要科學(xué)計算出自震周期，結(jié)合抗震強度、建筑高度進行科學(xué)計算，確保自振結(jié)果精準性。
（四）建筑的垂直交通設(shè)計
復(fù)雜高層和超高層建筑的結(jié)構(gòu)形式主要為框架―剪力墻和核心筒結(jié)構(gòu)，此種建筑結(jié)構(gòu)形式可以有效提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時垂直交通體系結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生較大的水平在和抵抗力。除了需要考慮到樓梯、電梯和衛(wèi)生間等區(qū)域以外，向平面中央集中，可以有效減少空間占地面積，賦予建筑更好的交通環(huán)境和采光效果。垂直交通結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中，需要充分協(xié)調(diào)采光和節(jié)能之間的關(guān)系，便于后續(xù)的維護工作開展。
結(jié)論
篇13
引言
我國社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和人口壓力迫使城市建筑無限可能地縱向發(fā)展，高樓林立已然成為城市的一道亮麗風(fēng)景線，現(xiàn)代高層建筑越來越向多功能的綜合用途發(fā)展。人們對高層建筑平面空間的設(shè)計要求越來越高，普通的框架結(jié)構(gòu)顯然已不能滿足人們對高層建筑室內(nèi)空間的使用和整體美觀的愿望。剪力墻從縱向及橫向來承擔(dān)荷載，其剛度有力地抗擊著水平荷載，已經(jīng)被高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計廣泛使用。
一、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中主要承擔(dān)豎直方向重力與水平方向荷載，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計既要安全合理，又要考慮經(jīng)濟問題。設(shè)計過程中，各種位移限制值都要滿足，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中抗側(cè)力構(gòu)件的作用也要充分考慮到。設(shè)計時，剪力墻的數(shù)量也要滿足位移限制值相關(guān)規(guī)范的要求，數(shù)量應(yīng)該盡量少，但又不能影響基本振犁的要求。建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)所承受的傾覆力矩應(yīng)不小于總數(shù)的一半。
1、調(diào)整樓層最小剪力系數(shù)方面的原則
設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)的布置要盡量減小，大開間的剪力墻結(jié)構(gòu)布置是最好的設(shè)計方案，側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)可以達到較為理想的狀態(tài)。樓層間的剪力系數(shù)盡量小，但不能超出規(guī)范的極限范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩于整體總底部承受的地震傾覆力比要小于或等于1:4，這樣既可以減輕結(jié)構(gòu)自重，同時降低了地震帶來的危害又可以節(jié)約用費。
2、調(diào)整樓層間最大位移與層高之比方面的原則
規(guī)范規(guī)定的最大的樓層間的位移在計算的時候，如果樓層地區(qū)地震比較頻繁，所用的標準值產(chǎn)生的樓層計算可以保留在結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形，應(yīng)該計入扭轉(zhuǎn)變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。高層建筑重點考慮的方面就是樓層間的扭轉(zhuǎn)和剪力變形。結(jié)構(gòu)的剪切變形由豎向構(gòu)建的數(shù)量決定著，在建設(shè)施工中，有足夠多數(shù)量的構(gòu)件還是遠遠不夠的，更要考慮構(gòu)建的布局是否合理，如果不合理，就會產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，樓層間的位移就達不到要求。因此，對于高層建筑而言，不能只是以樓層間的位移來確定豎向構(gòu)件的剛度，而應(yīng)該盡量減小扭轉(zhuǎn)變形。
3、調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)超限方面的原則
剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)跨高比太小會導(dǎo)致彎矩出現(xiàn)及剪力過大，超過規(guī)范限度，跨高比一般大于或等于2.5。規(guī)范規(guī)定，在跨高比小于5的時候，連續(xù)梁不能夠拆減。跨高比的正確選擇，可以很好地避免彎矩及剪力過量，可保持在規(guī)定范圍內(nèi)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如果可以有效合理的用上這些，可以大大降低工程成本。
剪力墻結(jié)構(gòu)不只應(yīng)該符合相關(guān)規(guī)定，在設(shè)計時要考慮多方面的因素，建筑物的平面、立面應(yīng)盡量均勻，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量遠離房屋中心，以保證房屋整體的抗扭。
二、高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1、剪力墻結(jié)構(gòu)的合理布設(shè)
在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行合理布設(shè)時首先要注意以下幾點：
（1）剪力墻應(yīng)沿主軸方向雙向均勻的進行布設(shè)，采用兩個方向抗側(cè)剛度接近為宜，不宜采用單向的方式進行布設(shè)。盡量使得剛度中心與質(zhì)量中心靠近，減小地震造成的扭轉(zhuǎn)。若無法避免，則最好在剪力墻的相應(yīng)部位設(shè)置暗柱，當(dāng)梁高大于墻厚的2.5倍時，應(yīng)計算暗柱配筋；
（2）剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和承載力均較大，為充分利用剪力墻的這一特征，減輕結(jié)構(gòu)重量，增大剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間，墻不宜布置太密，以便使結(jié)構(gòu)具備適宜的側(cè)向剛度。（3）在結(jié)構(gòu)布置過程中，應(yīng)避免布置墻肢長度過長（≥8m）的墻體。當(dāng)有少量墻肢長度大于8m時，計算中，樓層剪力主要由這些大的墻肢承受，其他小的墻肢承受的剪力很小，一旦地震，尤其超烈度地震時，大墻肢容易遭受破壞，而小的墻肢又無足夠配筋，整個結(jié)構(gòu)容易被各個擊破，這是極不利的。所以，對于大的剪力墻墻肢，應(yīng)采用留置結(jié)構(gòu)洞口（洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁），把長墻肢分解成合理的墻肢長度，調(diào)整其剛度。
（4）剪力墻的門窗洞口宜上下對其，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。當(dāng)無法上下對其，成列布置時，應(yīng)按有限元方法仔細計算分析，并在洞口周邊采取加強措施。
2、剪力墻厚度的確定
剪力墻墻肢截面比較適宜簡單、規(guī)則，建立阿強的豎向剛度應(yīng)均勻，其門窗口最好成列布置，上下對齊，形成較為明顯的連梁和墻肢，避免出現(xiàn)使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置。在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計師，一、三級抗震等級的剪力墻底部加強部位最好不要采用錯洞墻，二、三級抗震等級的剪力墻均不宜采用疊合錯洞墻。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對剪力墻的截面尺寸有具體的規(guī)定“按一、二級抗震等級設(shè)計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應(yīng)小于200mm，其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻的1/20，且不應(yīng)小于160mm；按三、四級抗震等級設(shè)計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應(yīng)小于160mm，其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻的1/25，且不應(yīng)小于180mm”。
3、剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性設(shè)計
要使剪力墻具有延性，就要控制塑性鉸在某個恰當(dāng)?shù)牟课怀霈F(xiàn)；在塑性鉸區(qū)域防止過早出現(xiàn)剪切破壞（即強剪弱彎設(shè)計），并防止過早出現(xiàn)錨固破壞（強錨固）；在塑性鉸區(qū)域改善抗彎及抗剪鋼筋構(gòu)造，控制斜裂縫開展，充分發(fā)揮彎曲作用下抗拉鋼筋的延性作用。剪力墻的塑性鉸通常出現(xiàn)在底截面，因此，剪力墻底部應(yīng)設(shè)置加強區(qū)，加強范圍不宜小于H/8(H為剪力墻總高)，也不小于底層層高。當(dāng)剪力墻高度超過150m時，其底部加強部位的范圍可取墻肢總高度的1/10。影響墻肢延性的因素主要有：
（1）剪力墻截面有、無翼緣對剪力墻延性影響很大。當(dāng)截面沒有翼緣時，延性較差。有了翼緣或端柱后，延性大為提高。
（2）剪力墻隨軸力增大，延性降低。
（3）當(dāng)鋼筋總量不變，但端部鋼筋與分布鋼筋的分配比例不同時，墻肢延性不同。在規(guī)范許可條件下，適當(dāng)增加端部鋼筋，減少分布鋼筋，即可提高承載力，又可提高延性。
（4）設(shè)置約束邊緣構(gòu)件是提高延性的有效方法。
4、剪力墻墻體配筋
一般要求水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。鋼筋滿足設(shè)計計算及規(guī)范建議的最小配筋率即可。剪力墻的加強區(qū)域10@200，非加強區(qū)域8@200雙層雙向即可。雙排鋼筋之間采用6@600×600拉筋。但是地下部分的墻體配筋大多受到水壓力、土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，因此需要另行計算和配置，地下部分的墻體由于簡化計算經(jīng)常有豎向筋控制，在這種情況下為增大計算墻體的有效高度，可以經(jīng)地下部分墻體的水平筋放置在內(nèi)側(cè)，豎向筋放置在外側(cè)。
結(jié)束語
隨著人們的高層需求不斷增多，商業(yè)與住宅都出現(xiàn)了大量的高層建筑，這對城市的土地面積是一種有效的利用，符合目前社會發(fā)展的趨勢要求。高層建筑中剪力墻的應(yīng)用更是體現(xiàn)出了絕對的優(yōu)勢。不但滿足最基本的實用性要求，更是對人們?nèi)找嬖鲩L的個性化需求、工程經(jīng)濟性需求以及耐久性要求都可以實現(xiàn)。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了建筑工程的質(zhì)量，也有效降低了生產(chǎn)成本。在未來，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計將會有效避免劣勢問題，通過技術(shù)的運用、完善的計算，不斷提高剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)水平，促進我國建筑工程質(zhì)量的不斷提升。
