馬延年

（身份證號：1306371968****1832）

一、正確認(rèn)識高層建筑的受力問題

選擇合理的結(jié)構(gòu)類型高層建筑從本質(zhì)上講是一個豎向懸臂結(jié)構(gòu), 垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看, 垂直荷載方向不變,隨建筑物的增高僅引起量的增加;而水平荷載可來自任何方向, 當(dāng)為均布荷載時, 彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看, 豎向荷載引起的側(cè)移很小,而水平荷載當(dāng)為均布荷載時, 側(cè)移與高度成四次方變化。

二、短肢剪力墻的設(shè)置問題

（一）在規(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。但對小高層住宅采用短肢抗震墻結(jié)構(gòu)體系，只要抗側(cè)力構(gòu)件布局合理仍然是比較理想的一種結(jié)構(gòu)體系，但在地震區(qū)，高層建筑中，剪力墻不宜過少，墻肢不宜過短，因此不應(yīng)設(shè)計僅有短肢剪力墻的高層建筑，要求設(shè)置剪力墻筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體和一般剪力墻共同抵抗水平力的結(jié)構(gòu)。

（二）短肢墻之間的梁應(yīng)根據(jù)跨高比的不同分別按連梁、框架梁計算內(nèi)力和配筋（即一般情況下當(dāng)短剪力墻洞口形成的跨高比小于5的連梁，應(yīng)按連梁進(jìn)行設(shè)計；當(dāng)跨高比不小于5時，宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計）。短肢墻仍屬于剪力墻的范疇，配筋可采用一般剪力墻的計算方法，但是對于長寬比小于3的短肢墻則必須按柱的方法進(jìn)行設(shè)計。

三、軸向變形問題

（一）任何建筑結(jié)構(gòu)在外力作用下產(chǎn)生的位移都包括彎曲、軸向變形和剪切變形三部分。在低層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常只考慮彎曲變形，而忽略鈾向變形和剪切變形的影響，因?yàn)橐话憬Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸力和剪力產(chǎn)生影響較小，可不考慮。而高層建筑由于層數(shù)多、軸力大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會對高層結(jié)構(gòu)的內(nèi)力產(chǎn)生很大影響。此外，高層結(jié)構(gòu)中的剪力墻的截面也往往很大。因此，剪切變形的影響不可忽略。

（二）采用框架體系和框架—剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸向壓力往往大于邊柱的鈾向壓力，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(dá)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(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。故在高層建筑設(shè)計中，軸向變形不能不考慮。

（三）在高層建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算中，根據(jù)所選計算手段，所計算的構(gòu)件變形因素是有區(qū)別的。對于簡化助手計算方法，一般只計算最基本的變形。采用計算機(jī)方法計算時，計算的變形因素要多一些。當(dāng)用空間協(xié)同工作方法時，考慮了梁的彎曲、剪切變形，考慮了柱、剪力墻的彎曲、剪切和軸向變形；當(dāng)用完全的三維空間分析方法時，除考慮了前面全部變形外，還增加了梁、柱、剪力墻的扭轉(zhuǎn)變形，以及剪力墻墻體截面的翹曲變形。

四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震問題

地震是難以預(yù)測以及精確計算的，地震作用而使建筑物承受的力，因地震作用的大小、地基的堅固度，以及建筑物固有的周期而異。地震作用的大小被評估為靜態(tài)的水平力，通常都會隨著建筑物的高度的增加，建筑物水平力的比例就會變小。對于某一方向的地震作用，相同方向的抗震要素的抵抗，會與其剛度成正比。

（一）施加于建筑物的地震作用

由震源傳來的地震波，當(dāng)?shù)乇砀浇牡鼗杰浫鯐r就越會增強(qiáng)，而且隨著建筑物增高及固有周期變長時，搖動的力就變小，而且越到建筑物的上方樓層，搖動的力(加速度)就有變大的傾向?；谶@些因素的考慮，定出施加于建筑物的地震作用，這被當(dāng)作施加于建筑物各樓層的水平力來評估。

（二）抗震因素的配置

毫無疑問，建筑物會從各方向承受地震作用，如果將整體建筑物當(dāng)作是二維框架的集合體去考慮力的傳遞就容易使人理解。與地震作用的水平方向平行的框架負(fù)擔(dān)著水平力，各層柱子與抗震墻等則按剛度比例負(fù)擔(dān)地震作用。

（三）構(gòu)架的變形抵抗

對結(jié)構(gòu)體施加水平力時，若超過其支承的彈性限度，變形就會急遽地增加，達(dá)到最大強(qiáng)度。在設(shè)計時，對于頻度高的地震，通常都停留在支承力的彈性極限以下，大地震時則不要超過其最大強(qiáng)度。

（四）構(gòu)件的強(qiáng)度與韌性關(guān)系

強(qiáng)度大的抗震因素不需要韌性。墻壁與斜撐的韌性較小，框架構(gòu)架的韌性較大。

（五）抗震因素平面上的平衡

抗震因素平面上的平衡不良的建筑物，在承受地震作用時容易產(chǎn)生伴隨扭力回轉(zhuǎn)的變形，剛性弱的部分就會產(chǎn)生很大的變形，使該部分的破壞有增大之虞。由于地震作用是屬于慣性力，因此力的作用中心要與重心一致。所謂的在平面上采取平衡，也就是地震作用的中心，亦即重心與抗震因素之剛度的中心(被稱作剛心)必須一致。即使平面上的剛性(框架的剛度)一致的建筑物，當(dāng)它向后退縮時，由于下方樓層的重心會從中心偏離，將會產(chǎn)生失穩(wěn)。

（六）抗震因素之剖面上的平衡

當(dāng)抗震因素的剛度在上下方向不均勻，且硬樓層部與軟樓層部混合在一起時，地震作用就會集中于軟樓層部，使該樓層部分承受的力及變形變大，會有增大破壞之虞。尤其是二樓以上的部分墻壁多且一樓沒有墻壁的建筑物，稱作懸挑建筑物，有許多在地震時會發(fā)生一樓瓦解的破壞。

五、結(jié)束語

近年來，高層建筑發(fā)展十分迅速，建筑造型新穎獨(dú)特，建筑物的高度與規(guī)模不斷增加。隨著高層建筑進(jìn)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)雜且多元化。實(shí)踐表明在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工過程中，設(shè)計、技術(shù)人員只有概念清晰，措施得當(dāng)，才能不斷地完善和發(fā)展高層建筑。