張光輝

（身份證號(hào)：130126198508221838）

關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的分析

張光輝

（身份證號(hào)：130126198508221838）

本文通過分析高層建筑的現(xiàn)狀，總結(jié)了高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并簡要論述了現(xiàn)有的各種結(jié)構(gòu)體系及其優(yōu)缺點(diǎn)，最后探討了高層建筑的分析方法，從而進(jìn)一步完善高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，促進(jìn)高層建筑的發(fā)展。

高層建筑設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)體系；計(jì)算與分析

1　高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

（1）框架一剪力墻體系。從結(jié)構(gòu)體系上看由于它平面布置靈活，空間大，能適應(yīng)較多功能的需要，當(dāng)框架體系的強(qiáng)度和剛度不能滿足要求時(shí)，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因此成為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。但是，框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，在一般節(jié)點(diǎn)連接情況下，當(dāng)承受側(cè)向的風(fēng)力或地震作用時(shí)，將會(huì)有較大的變形。因此，限制了這種結(jié)構(gòu)形式的建造高度和層數(shù)但是在承受水平力時(shí)，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。

（2）剪力墻結(jié)構(gòu)體系。為了滿足更高層數(shù)的要求，出現(xiàn)了較高層數(shù)的剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的側(cè)向剛度和規(guī)整的平面布置，按照功能要求，設(shè)置自下而上的現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻，對(duì)抵抗側(cè)向風(fēng)力和地震作用是十分有利的，剪力墻體系屬剛性結(jié)構(gòu)，其位移曲線呈彎曲型，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強(qiáng)，是一種良好的結(jié)構(gòu)體系因此它允許建造的高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于框架結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的不足之處在于，平面布置的靈活性較差，使用上也受到一定限制。目前全國各地的大量高層住宅建筑，絕大多數(shù)均采用剪力墻結(jié)構(gòu)。

（3）簡體體系。筒體結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的新體系，凡采用簡體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)稱為簡體體系，它的出現(xiàn)滿足了高層建筑更高層數(shù)的要求，包括單簡體、簡體一框架、筒中筒、多束筒等多種形式。簡體是一種空間受力構(gòu)件，分實(shí)腹筒和空腹筒兩種類型。實(shí)腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結(jié)構(gòu)單體，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構(gòu)成的空間受力構(gòu)件。

2　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

2.1結(jié)構(gòu)選型

對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)而言，在工程設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)選型階段應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）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(dòng)，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件。而且，新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定：“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案?！币虼?，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(yán)格注意，以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。

（2）結(jié)構(gòu)的超高問題。對(duì)于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。因?yàn)樵诘卣鹆ψ饔孟?，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會(huì)發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。因此，必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意。

（3）嵌固端的設(shè)置問題。不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性，而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實(shí)性，以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性，由于高層建筑～般都帶有地下室和人防，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，高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算之前必須首先確定結(jié)構(gòu)嵌固端的所在位置，在這個(gè)問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要注意如下幾個(gè)方如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)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)。

2.2地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

對(duì)高層建筑來說，在抗震設(shè)計(jì)中，房屋的高寬比是一個(gè)需慎重考慮的問題。不僅僅由于該階段設(shè)計(jì)過程的好與壞將直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，同時(shí)，也是地基基礎(chǔ)整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素，在這一階段，所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范無法對(duì)全國各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)。地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)地方規(guī)范進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)，以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。

2.3結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析

在結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段，如何準(zhǔn)確，高效地對(duì)工程進(jìn)行內(nèi)力分析并按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理，首先基本選定結(jié)構(gòu)方案后，緊接著就是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心部分——結(jié)構(gòu)計(jì)算由于新規(guī)范的推出對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算和分析部分內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)，因此，對(duì)這一階段比較常見的問題應(yīng)該有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。接著根據(jù)所選取的結(jié)構(gòu)體系，選用準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模型和選取正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件通用的計(jì)算軟件有SATWE、TAT、TBSA等，結(jié)構(gòu)計(jì)算開始前，設(shè)計(jì)人員先要根據(jù)規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊(cè)對(duì)參數(shù)意義的描述，以及根據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)和特殊構(gòu)件進(jìn)行正確設(shè)置。

3　結(jié)語

總之，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做好結(jié)構(gòu)分析，多做方案比較。否則任何在這過程中的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不安全因素。

TU318

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1673-0038（2015）28-0017-01

2015-5-27