導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

Abstract: with the rapid development of economy, high-rise buildings in most of our cities also have emerged. For high-rise building structure is concerned, its choice of structural system, and more importantly and load factors, therefore, this paper discusses the structure of the high-rise building design must first with different structure system based on the influence of, choose the most reasonable scheme.

Keywords: high building; Structure design; strategy

中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。一個(gè)優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往是這五個(gè)方面的最佳結(jié)合。完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是在努力追求這五個(gè)方面的最佳結(jié)合的過程中產(chǎn)生的,適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員最終努力的目標(biāo),是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳體現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般在建筑設(shè)計(jì)之后,“受制”于建筑設(shè)計(jì),但又“反制”于建筑設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能破壞建筑設(shè)計(jì),應(yīng)滿足、實(shí)現(xiàn)各種建筑要求;高層建筑設(shè)計(jì)不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍,不能超出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定高層建筑設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn),從這個(gè)意義上講,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得更為重要,雖然一棟標(biāo)志性建筑物建成后,人們只知道建筑師的名字,但一個(gè)適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是工程師們的驕傲和成就。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各

專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平

面的布置、立面體形、樓層高度、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投

資造價(jià)的高低等。其主要特點(diǎn)有：

2.1 水平力是設(shè)計(jì)主要因素

在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)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(jì)。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比（N=WH）；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比(水平均布荷載：M=1/2qH2，水平倒三角形荷載：M=1/3qH2)，如圖一示。另一方面，對一定高度建筑來說，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)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。

2.2 側(cè)移成為設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H 的4 次方成正比：

此外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗側(cè)剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會產(chǎn)生以下情況：①因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時(shí)，偏心加劇，因P- 效應(yīng)而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加內(nèi)力，甚至破壞；②使居住人員產(chǎn)生不安全感；③使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫或損壞，影響正常使用。

2.3 抗震設(shè)計(jì)要求更高，延性成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、中震可修、大震不倒。結(jié)構(gòu)的抗震性能決于其“能量吸收與耗散”能力的大小，即決于結(jié)構(gòu)延性的大小。延性是表示構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載能力不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能，通長采用延性系數(shù)μ來衡量延性的大小，μ=u/y如圖2。

3.3概念設(shè)計(jì)與理論計(jì)算同等重要

概念設(shè)計(jì)是指一些難以做出精確力學(xué)分析或在規(guī)范中難以具體規(guī)定的問題，必須由工程師運(yùn)用“概念”進(jìn)行分析，做出判斷，以便采取相應(yīng)措施。概念設(shè)計(jì)帶有一定經(jīng)驗(yàn)性。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算是在一定假定條件下進(jìn)行的。盡管分析的手段不斷提高，分析的原理不斷完善，但是由于地震作用的復(fù)雜性和不確定性，地基土影響的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致理論分析計(jì)算和實(shí)際情況相差數(shù)倍之多。尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后，會出現(xiàn)構(gòu)件的局部開裂，甚至破壞，這時(shí)結(jié)構(gòu)就很難用常規(guī)的計(jì)算原理去進(jìn)行內(nèi)力分析。實(shí)踐表明，在設(shè)計(jì)中把握好高層建筑的概念設(shè)計(jì)，從整體上提高建筑的抗震能力，消除結(jié)構(gòu)中的抗震薄弱環(huán)節(jié)，再輔以必要的計(jì)算和結(jié)構(gòu)措施，才能設(shè)計(jì)出具有良好抗震性能的高層建筑。將注重概念設(shè)計(jì)作為高層建筑結(jié)構(gòu)的最高原則提出其主要內(nèi)容為：應(yīng)特別重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性(包括平面規(guī)則性和豎向規(guī)則性)；合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系包括：a.明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；b.避免因部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力、風(fēng)載和地震作用的能力；c.結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力和良好的變形能力，從而形成良好的耗能能力；采取必要的抗震措施提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性。

3高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

3.1框架結(jié)構(gòu)體系

由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由梁聯(lián)系起來，形成空間結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，可以做成有較大空間的會議室、餐廳、車間、營業(yè)廳、教室等。需要時(shí)，可用隔斷分割成小房間，或拆除隔斷改成大房間，因而使用靈活。外墻采用非承重構(gòu)件，可使立面設(shè)計(jì)靈活多變。但是框架結(jié)構(gòu)本身剛度不大，抗側(cè)力能力差，水平荷載作用下會產(chǎn)生較大的位移，地震荷載作用下較易破壞。不高于15層宜采用框架結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到比較好的經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)。

3.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系

剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。墻體同時(shí)作為維護(hù)及房間分隔構(gòu)件。剪力墻間距一般為3～8m，現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側(cè)向變形小，承載力要求容易滿足，適于建造較高的高層建筑。而且其抗震性能良好，在歷次的地震中，都表現(xiàn)了很好的抗震性能，震害較少發(fā)生，程度也很輕微。但是剪力墻結(jié)構(gòu)間距不能太大，平面布置不靈活，而且不宜開過大的洞口，自重往往也較大，不是很能滿足公共建筑的使用要求，而且其成本也較大。

3.3框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系

框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系由框架和剪力墻組成。剪力墻作為主要的水平荷載承受的構(gòu)件，框架和剪力墻協(xié)同工作的體系。在框架－剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于剪力墻剛度大，剪力墻承擔(dān)大部分水平力（有時(shí)可以達(dá)到80%~90%），是抗側(cè)力的主體，整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大提高。框架則承受豎向荷載，提供較大的使用空間，同時(shí)承擔(dān)少部分水平力。由于有了剪力墻，其體系比框架結(jié)構(gòu)體系的剛度和承載力都大大提高了，在地震作用下層間變形減小，因而也就減小了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（隔墻和外墻） 的損壞。這樣無論在非地震區(qū)還是地震區(qū)，都可以用來建造較高的高層建筑。還可以把中間部分的剪力墻形成筒體結(jié)構(gòu)，布置在內(nèi)部，外部柱子的布置就可以十分靈活；內(nèi)筒采用滑模施工，的框架柱斷面小、開間大、跨度大，很適合現(xiàn)在的建筑設(shè)計(jì)要求。

除了上述的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)體系，如薄殼、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等。隨著時(shí)代的進(jìn)步，會涌現(xiàn)出越來越多更好的結(jié)構(gòu)體系。這就需要不斷學(xué)習(xí)，從各方面考慮運(yùn)用經(jīng)濟(jì)合理的手段到達(dá)目標(biāo)。

4結(jié)語

總之，高層建筑的高度和數(shù)量，從一個(gè)側(cè)面反映一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度但對于高層建筑亦應(yīng)適當(dāng)控制，即要與原有建筑相協(xié)調(diào)，還要與城市歷史特點(diǎn)相協(xié)調(diào)。

參考文獻(xiàn)

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Abstract: With the increase in high-rise buildings, seismic resistant analysis and design is becoming more and more important. This paper combines personal experience on high-rise building structural design principle is analyzed, and the seismic design common problems were analyzed, and puts forward some corresponding methods and measures for improvement.

Key words: high-rise building; seismic; principle; attention problems

中圖分類號：TU761.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1、高層建筑的概述

在古代人們就開始建造高層建筑，比如埃及的亞歷山大港燈塔，高100 多米，為石結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代高層建筑發(fā)展迅速，在大中城市隨處可見。高層建筑是指超過10 層的住宅建筑和超過24 米高的其他民用建筑。高層建筑可以帶來明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益；首先，使人口集中，可利用建筑內(nèi)部的豎向和橫向交通縮短部門之間的聯(lián)系距離，從而提高效率；其次能使大面積建筑的用地大幅度縮小，有可能在城市中心地段選址；第三，可以減少市政建設(shè)投資和縮短建筑工期。由于高層建筑的高度比較高，所以解決水平抗剪問題成為關(guān)鍵，而抗震是解決水平抗剪 問題的一個(gè)重要因素。然而對于不同的結(jié)構(gòu)形式，同一設(shè)防烈度下，抵抗地震能力有很大區(qū)別，因此選擇合適的結(jié)構(gòu)形式對于高層建筑尤為重要。

2、高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能①結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱(墻)”的原則。②對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

2.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線

①一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架—剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。

②強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。

③適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。

④在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對薄弱，因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。

2.3對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力

①構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲備，構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。

②要使樓層(部位)的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時(shí)，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。

③要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。

④在抗震設(shè)計(jì)中有意識、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

3.1應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

結(jié)構(gòu)的平面布置不規(guī)則、平面布局的剛度不均都會對抗震效果產(chǎn)生不利影響。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。在高層建筑中抗震設(shè)計(jì)中，提倡平、立面布置規(guī)正、對稱、減少偏心，建筑的質(zhì)量分布和剛度變化均勻。以往震害經(jīng)歷表明，此種類型的建筑在地震時(shí)比較不容易受到破壞，容易估計(jì)出其地震反應(yīng)，易于采取相應(yīng)的抗震措施。

3.2對地基的選擇

選擇堅(jiān)硬的場地土建造高層建筑，可以明顯地減少地震能量輸入，從而減輕地震的破壞程度。高層建筑宜避開對抗震不利的地段，當(dāng)條件不允許時(shí)應(yīng)采取可靠措施，使建筑在地震時(shí)不致由于地基失穩(wěn)而遭受破壞，或者產(chǎn)生過度下沉、傾斜。 為了保證高層建筑的穩(wěn)定性，要求基礎(chǔ)要有一定的埋置深度。埋深基礎(chǔ)四周土壤的被動土壓力，能夠抵抗高層建筑承受水平載荷所產(chǎn)生的傾覆和滑移。天然地基基礎(chǔ)埋深為建筑高度的1/15，樁基基礎(chǔ)埋深為建筑高度的1/18。針對地下室分縫處，應(yīng)有500以上空隙用砂回填夯實(shí)；若地下室一面為開口，應(yīng)保證開口以下至少2米以上覆土。

3.3結(jié)構(gòu)的抗震性能

由于高層建筑的受力特點(diǎn)不同于低層建筑，因此在地震區(qū)進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設(shè)計(jì)，使建筑物達(dá)到小震不壞，中震可修，大震不倒。為了達(dá)到這一要求，結(jié)構(gòu)必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產(chǎn)生的能量，減弱地震破壞的影響。

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使節(jié)點(diǎn)基本不破壞，梁比柱的屈服易早發(fā)生，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好，底層柱底的塑性鉸宜晚形成，應(yīng)使梁、柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散，充分發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。為了保證鋼筋砼結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的延性和承載力，應(yīng)按照“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理地選擇柱截面尺寸，控制柱的軸壓比，注意構(gòu)造配筋要求，特別是要加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施。

3.4抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件應(yīng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)或構(gòu)件

目前我國采用的傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系是延性結(jié)構(gòu)體系，即適當(dāng)?shù)乜刂平Y(jié)構(gòu)的剛度，但容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)進(jìn)入非彈性狀態(tài)，并具有較大的延性，提高結(jié)構(gòu)的耗能能力，以消耗地震能量，減輕地震作用，減小樓層地震剪力，使結(jié)構(gòu)物裂而不倒。在施工時(shí)應(yīng)采取軟墊隔震、滑移隔震、擺動隔震、懸吊隔震等措施，改變結(jié)構(gòu)的動力特性，減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。

3.5多道設(shè)防

多道設(shè)防，就是設(shè)有多道抗震防線，避免因部分結(jié)構(gòu)的破壞而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力。一個(gè)好的抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接來協(xié)同工作。強(qiáng)烈的地震后往往伴隨多次余震，倘若只有一道設(shè)防，在首次受到破壞后再遭余震，建筑結(jié)構(gòu)將會因損傷積累而導(dǎo)致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，并建立一系列分布的屈服區(qū)，主要的耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，盡量避免倒塌。

4、如何做好防范高層建筑抗震意識

4.1應(yīng)當(dāng)注意防震縫的設(shè)計(jì)，必須留有足夠的寬度。

4.2平面形狀或剛度不對稱，會使建筑物產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn)，震害嚴(yán)重。

4.3凸出屋面的塔樓受高振型的影響，產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng)，破壞嚴(yán)重。

4.4高層部分和低層部分之間的連接構(gòu)造不合理。

4.5框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不夠而發(fā)生剪切破壞或柱頭壓碎。

4.6由于沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大，是樓層變形過分集中而產(chǎn)生破壞。

4.7地基的穩(wěn)定性問題要特別注意。

4.8伸縮縫和沉降縫寬度過小，碰撞破壞很多。

4.9不應(yīng)在建筑物端部設(shè)置樓梯間，樓板有大洞口，因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。

4.10外縱墻門窗洞口過大，連梁尺寸太小，容易產(chǎn)生破壞。

篇3

Abstract: the author architectural design experience, introduces the high-rise building now shear wall structure design, and the shear wall structure calculation principle and the shear wall structure reinforcement of the wall are discussed in this paper.

Keywords: high building, structure calculation, the shear wall structure design, calculation principle

中圖分類號：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1 高層建筑的概念設(shè)計(jì)

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）規(guī)定：高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)全部采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置簡體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與簡體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，簡體和一般剪力墻所承受的第一振型底部地震傾覆力矩不能小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。一般認(rèn)為，短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的30%～50%時(shí)屬短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能都是比較差，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也是不好，所以在實(shí)際工程中尤其是地震區(qū)盡可能避免采用。設(shè)計(jì)中應(yīng)體現(xiàn)使其結(jié)構(gòu)豎向和水平向具有合理的剛度及承載力的分布，盡量將剪力墻的墻肢截面高度（至少要保證一肢）做成大于8 倍墻厚才能符合一般的剪力墻。剪力墻也不用按開間布置，兩間合并布置為大開間剪力墻，同時(shí)也就可以滿足豎向荷載傳遞的要求。剪力墻盡可能設(shè)計(jì)成“L”形，有利于剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)能夠形成較好的側(cè)向剛度。在滿足同樣規(guī)范的每項(xiàng)指標(biāo)的情況下，更能減輕結(jié)構(gòu)的自重，減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有利于降低工程投資。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，對于“L”形、“T”形剪力墻，當(dāng)一個(gè)方向的墻符合一般墻的要求時(shí)，另一個(gè)方向的墻肢也不能過短，較小的墻肢常常都會出現(xiàn)較大的配筋，一般應(yīng)控制在1 m 左右，使墻端暗柱配筋接近構(gòu)造配筋為宜。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定

剪力墻的結(jié)構(gòu)體系建筑是由一系列縱向和橫向剪力墻及樓蓋所組成的空間結(jié)構(gòu)。剪力墻承受豎向和水平荷載作用。在豎向荷載作用下，各片剪力墻受力分析都較簡單，但在水平荷載作用下則不相同，為簡化計(jì)算，做以下基本假定：

（1）樓蓋的自身平面抗彎剛度視為“無限大”，所以在水平荷載作用下，只產(chǎn)生剛體運(yùn)動，并將水平荷載分配給每片剪力墻，而不發(fā)生水平方向的彎曲與變形；而在平面外，因?yàn)閯偠群苄?，可忽略不?jì)。按此假定，當(dāng)結(jié)構(gòu)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，每片剪力墻在水平荷載作用下側(cè)向位移相等。這樣，整個(gè)建筑上所承受的水平荷載就可以按每片剪力墻的等效抗彎剛度的大小，按比例來進(jìn)行分配，然后再進(jìn)行內(nèi)力及位移計(jì)算。

（2）有效抗彎剛度應(yīng)按剪力墻中的頂點(diǎn)側(cè)移相等，應(yīng)考慮彎曲變形和剪切變形后，所折算為豎向懸臂受彎構(gòu)件的抗彎剛度。對于沿豎向剛度較均勻的結(jié)構(gòu)，每片剪力墻都能按下式之一計(jì)算其等效剛度。均布荷載、倒三角形的荷載、頂點(diǎn)集中荷載。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照規(guī)范要求綜合來考察結(jié)構(gòu)是否合理，下面是對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中須重點(diǎn)關(guān)注的幾種技術(shù)指標(biāo)的調(diào)整原則的淺析，若有不對之處，請廣大同行指正。

3.1 樓層最小剪力系數(shù)（剪重比）的調(diào)整原則

在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不超過30%的前提下盡可能少布置剪力墻，以大開間剪力墻布置方案為目標(biāo)，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度，使樓層最小剪力系數(shù)接近規(guī)范限值（不小于限值）。這樣能夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效減小地震作用的輸入，同時(shí)降低工程造價(jià)。

3.2 樓層層間最大位移與層高之比（位移）的調(diào)整原則

規(guī)范規(guī)定多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值所以產(chǎn)生樓層最大的彈性層間位移在計(jì)算時(shí)，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可以不用扣除結(jié)構(gòu)整體的彎曲變形，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形。由此可見，對于一般的高層建筑，重點(diǎn)是樓層間的剪切變形和扭轉(zhuǎn)變形。剪切變形的控制是以豎向構(gòu)件的多少決定的，豎向構(gòu)件足夠多（剪重比偏大）但如果布置也不合理，就會造成扭轉(zhuǎn)變形過大，同樣也就無法滿足層間位移的要求。因此，對于高層建筑應(yīng)盡量使扭轉(zhuǎn)變形最小，而不能僅根據(jù)層間位移不夠不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度。

3.3 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期

根據(jù)《高規(guī)》第3.4.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期T1 之比，A級高層建筑不應(yīng)大于0.90。限定周期比是使抗側(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)效應(yīng)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)把結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件盡量沿建筑周邊布置，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，這樣就可以提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，同時(shí)還能較大幅度的提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。

3.4 剪力墻連梁超限的調(diào)整原則

剪力墻連梁的跨高比不宜小于2.5，跨高比小于2.5 的連梁很容易出現(xiàn)剪力和彎矩超過規(guī)范限值?！陡咭?guī)》規(guī)定跨高比不小于5 的連梁宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。即跨高比不小于5 的連梁剛度不應(yīng)折減。而跨高比在5～6 之間時(shí)，若連梁剛度不折減則也易出現(xiàn)剪力或彎矩超限。作者認(rèn)為該條文在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中若能充分利用，將對節(jié)省工程造價(jià)有著非常明顯的影響，如跨高比不大于5 的連梁（剛度需折減），通過減小剪力墻墻肢長度或減小梁高，使連梁跨高比變?yōu)榇笥? 的框架梁（剛度不折減），這樣，后者的鋼筋及混凝土用量將會均小于前者，這對于節(jié)省工程投資具有很重要的意義。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體配筋

對于剪力墻結(jié)構(gòu)來說，剪力墻面面積大，因此合理的控制剪力墻配筋對于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的作用。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)。配筋滿足計(jì)算及規(guī)范建議的最小配筋率即可。但地下部分墻體配筋都是通過計(jì)算來確定。因?yàn)榈叵虏糠謮w的配筋大多由水壓力、土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，而由于簡化計(jì)算經(jīng)常由豎向筋控制，此種情況下應(yīng)增大墻體厚度，增加有效計(jì)算高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋放在外側(cè)。地下部分墻體鋼筋保護(hù)層按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》第4.1.6 條規(guī)定：迎水面保護(hù)層應(yīng)大于50 mm。

5 剪力墻設(shè)計(jì)

剪力墻要承受豎向荷載，一般都是結(jié)構(gòu)自重和樓面荷載，通過樓面才傳遞到剪力墻。豎向荷載除了在連梁（門窗洞口上的梁）內(nèi)產(chǎn)生彎矩以外，在墻肢內(nèi)主要產(chǎn)生軸力。可以按照剪力墻的受荷面積簡單計(jì)算。在水平荷載作用下，剪力墻受力分析實(shí)際上是二維平面問題，精確計(jì)算應(yīng)按照平面問題進(jìn)行求解?？山柚谟?jì)算機(jī)，來用有限元方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算精度高，但工作量也是非常大。在工程設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)不同類型剪力墻的受力特點(diǎn)，進(jìn)行簡化計(jì)算。 整體墻和小開口整體墻：在水平力的作用下，整體墻類似于一懸臂柱，可以按照懸臂構(gòu)件來計(jì)算整體墻的截面彎矩和剪力。小開口的整體墻，因?yàn)槎纯诘挠绊懀瑝χg應(yīng)力分布也就不再是直線，但偏離也不大?？梢栽谡w墻計(jì)算方法的基礎(chǔ)上加以修正。聯(lián)肢墻：聯(lián)肢墻是由一系列連梁約束的墻肢所組成，可采用連續(xù)化的方法近似計(jì)算。壁式框架：壁式框架可以簡化為帶剛域的框架，用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法來進(jìn)行計(jì)算?？蛑Ъ袅烷_有不規(guī)則洞口的剪力墻：此兩類剪力墻都是相當(dāng)復(fù)雜，最好能使用有限元法借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)體系在水平荷載下的變形規(guī)律是完全不相同的。在結(jié)構(gòu)的底部，框架能將剪力墻右拉；在結(jié)構(gòu)頂部，框架也能把剪力墻向左推。因此，框架剪力墻結(jié)構(gòu)底部側(cè)移比純框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移要小一些，比純剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移要大一些；其頂部側(cè)移就正好相反?？蚣芎图袅υ诠餐袚?dān)外部荷載的同時(shí)，兩者之間也能保持變形協(xié)調(diào)還存在著相互作用?？蚣芎图袅χg的這種相互作用關(guān)系，即為協(xié)同工作原理。

6 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代商品住宅建筑在各大城市建設(shè)中的發(fā)展，高層住宅建筑也將會大量采用剪力墻結(jié)構(gòu)。因?yàn)榫哂休^好的抗震性能，且結(jié)構(gòu)布置靈活、造價(jià)低、經(jīng)濟(jì)性好等各種優(yōu)點(diǎn)，使我們在設(shè)計(jì)中更加注重各方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，方可使結(jié)構(gòu)在整體上安全合理，確保高層建筑的安全性。

參考文獻(xiàn)

篇4

引言

一、抗震理念設(shè)計(jì)的理論概述

（一）抗震理念設(shè)計(jì)的概念

抗震理念設(shè)計(jì)是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)總體布置，并確定細(xì)部構(gòu)造的過程，概念設(shè)計(jì)指的是在不經(jīng)過計(jì)算的基礎(chǔ)上，由工程師基于設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對當(dāng)前的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)概念進(jìn)行評估，從而評估出符合抗震需求的設(shè)計(jì)方案。它包括分析、綜合和評價(jià)三個(gè)步驟。

（二）抗震理念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，人們對地震時(shí)的結(jié)構(gòu)認(rèn)識存在局限，再加上材料性能和施工安裝的變易性、模擬地震波的模糊性等因素的影響，進(jìn)一步增加了高層建筑結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該重視抗震概念設(shè)計(jì)。在依據(jù)數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)元素，有時(shí)甚至比分析計(jì)算更重要，抗震設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用，可以很好地滿足能居民對建筑物安全性能的實(shí)際需要。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的利用必須引起高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)師的廣泛重視，使其嚴(yán)格遵守抗震概念設(shè)計(jì)中的相關(guān)規(guī)定，擺脫傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只重視計(jì)算結(jié)果的誤區(qū)，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則，再結(jié)合地區(qū)的抗震規(guī)范，最終保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，保障居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。

（三）抗震理念設(shè)計(jì)的基本原則

1、結(jié)構(gòu)的整體性

在高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋的整體性對高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性作用非常重要，相當(dāng)于水平隔板，具有聚集和傳遞慣性力至各個(gè)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的作用，因此，這些子結(jié)構(gòu)必須具備很強(qiáng)的抗震能力。當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)分布不均勻、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜以及抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的水平變形特征存在差異時(shí)，整個(gè)高層建筑就依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同工作。

2、結(jié)構(gòu)的簡單性

結(jié)構(gòu)的簡單性指的是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中明確規(guī)定“結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該有明確的計(jì)算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑”，只有結(jié)構(gòu)簡單，才能對結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)力以及模型進(jìn)行準(zhǔn)確分析，把握高層建筑抗震的薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，避免其出現(xiàn)。

3、結(jié)構(gòu)的剛度

在地震作用下，結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力大小是雙向的，確定結(jié)構(gòu)的剛度，然后合理的布置結(jié)構(gòu)，能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下，地結(jié)構(gòu)沿著平面上兩個(gè)主軸方向都應(yīng)該具有足夠的剛度與抗震能力，不僅僅要控制結(jié)構(gòu)變形，還要盡可能降低地震作用對高層建筑結(jié)構(gòu)的沖擊。避免結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變形時(shí)產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失衡而被破壞，進(jìn)而導(dǎo)致高層建筑的抗震性大打折扣。

4、結(jié)構(gòu)的規(guī)則性與均勻性

高層建筑的豎向和立面的剖面布置應(yīng)該規(guī)則，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的變化應(yīng)該均勻，以免傳力途徑、側(cè)向剛度以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承載力的突變，防止結(jié)構(gòu)在豎向上的某一樓或少數(shù)樓層之間出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。

二、抗震理念在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）抗震理念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)體系上的應(yīng)用

高層建筑抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)體系上的應(yīng)用，應(yīng)依據(jù)高層建筑物的高度以及抗震等級選擇合適的抗側(cè)力體系，通過概念近似計(jì)算，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性以及主要構(gòu)件的基本尺寸。為了保證建筑抗震概念設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與安全性，應(yīng)該注意以下三個(gè)方面：其一，選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí)，對部分結(jié)構(gòu)或者部分構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整體建筑結(jié)構(gòu)體系喪失對抗震能力或者重力荷載的承載能力堅(jiān)持抗震設(shè)計(jì)原則中的贅余度功能和內(nèi)力重分配功能；其二，選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí)，不僅應(yīng)該要求建筑體系的受力明確、傳力合理以及傳力路線，還應(yīng)有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計(jì)算簡圖，符合不間斷的抗震分析；其三，鑒于結(jié)構(gòu)體系的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和連接的延性水平，延性是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，提高延性水平，可以通過采用豎向和水平向混凝土構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)對砌體結(jié)構(gòu)的約束，即使地震中，配筋砌體開裂也不會倒塌或散落，保證高層建筑不至于喪失的重力荷載能力。

（二）抗震理念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的應(yīng)用

高層建筑抗震的實(shí)現(xiàn)需要各個(gè)構(gòu)件的支撐，因此，抗震結(jié)構(gòu)體系中的各個(gè)構(gòu)件都必須具有一定的剛度與強(qiáng)度，并且還應(yīng)該具有可靠的連接性。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)多層次超靜定結(jié)構(gòu)，因此其抗震結(jié)構(gòu)也應(yīng)該設(shè)置多道抗震防線，這樣在地震作用下，即使一部分構(gòu)件先被破壞，剩余的構(gòu)件依然具備支撐的作用，形成獨(dú)立的抗震結(jié)構(gòu)，承受地震力與豎向荷載。因此，合理地預(yù)見高層建筑結(jié)構(gòu)先屈服或者破壞的位置，適當(dāng)調(diào)整構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，形成多道抗震防線，實(shí)現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)體系的合理控制，是結(jié)構(gòu)抗震耗能的有效措施之一，更是建筑抗震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

總結(jié)

高層建筑具有層數(shù)多、體量大、工期長等特點(diǎn)，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，抗震理念的應(yīng)用更是加大了設(shè)計(jì)的難度，作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)合理科學(xué)，可以有效提高高層建筑的抗震性。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該熟練掌握設(shè)計(jì)的相關(guān)概念和知識，靈活運(yùn)用抗震概念設(shè)計(jì)，全面考慮各項(xiàng)因素，保證高層建筑工程的質(zhì)量和安全系數(shù)，盡量為我國設(shè)計(jì)出更多的精品建筑。

參考文獻(xiàn)：

[1]華穎. 抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中華民居（下旬刊），2013，06：27-28.

[2]周定前. 抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中華民居（下旬刊），2013，05：64-65.

篇5

(2)高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的合理化原則高層建筑的地質(zhì)條件是高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)參考依據(jù)。其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的合理化要求對高層建筑的結(jié)構(gòu)類型、施工條件、荷載分布情況、與鄰近既有建筑物的關(guān)聯(lián)性等因素進(jìn)行綜合考慮。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案通常情況下要確保其能夠最大程度發(fā)揮地基的潛力，高層建筑設(shè)計(jì)必須要具備相應(yīng)的地質(zhì)勘察報(bào)告。

(3)高層建筑方案的合理化原則高層建筑結(jié)構(gòu)方案的合理化指的是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案必須要與結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)形式的要求保持充分的一致性，同時(shí)要滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。結(jié)構(gòu)體系的具體要求要保證具有簡單性、受力明確性等，綜合考慮工程設(shè)計(jì)的需求、施工材料、地理?xiàng)l件、施工條件等，同時(shí)還要兼顧建筑的暖氣、水和電額的相互協(xié)調(diào)。

2高層建筑及超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)分析

高層建筑的抗震設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中具有重要的作用。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到重現(xiàn)期大約為7度的地震，建筑物只能出現(xiàn)的損傷都可以忽略，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要使結(jié)構(gòu)的反應(yīng)狀態(tài)基本處于彈性反應(yīng)狀態(tài)。對于重現(xiàn)期與9度的地震水準(zhǔn)較為接近的地震，在設(shè)計(jì)時(shí)要對最大地震的震動進(jìn)行預(yù)計(jì)，并設(shè)計(jì)為在真正遇襲情況下能有效防止倒塌情況，并能夠證實(shí)以下幾點(diǎn):

(1)對于結(jié)構(gòu)中的所有的延性的構(gòu)件，要保證其非彈性變形必須低于其變形能力;

(2)對于非延性破壞模式的結(jié)構(gòu)部件，要求其對于力的需求要大于等于其名義上的強(qiáng)度;(3)對于超高建筑物或者較為復(fù)雜的建筑物的設(shè)計(jì)上，對于起到控制作用的構(gòu)件還需要保證其在受到中等震級地震的振動下仍能夠保持其自身一定的彈性。

3設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

(1)重視概念設(shè)計(jì)對于超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，要重視其結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量提升建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性;要確保結(jié)構(gòu)的傳力途徑清晰和直接，尤其是結(jié)構(gòu)的豎向和抗側(cè)力傳力的途徑;在設(shè)計(jì)上包保證結(jié)構(gòu)具有較高水平的整體性設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)時(shí)要將節(jié)能減排的置入，以建立合理的耗能機(jī)制，創(chuàng)建綠色建筑;在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)材料的利用率，確保形成較為完整的結(jié)構(gòu)受力整體。這一設(shè)計(jì)過程的實(shí)現(xiàn)，得力于建筑師以及結(jié)構(gòu)工程師之間的良好溝通交流，以更好的實(shí)現(xiàn)建筑和結(jié)構(gòu)之間的統(tǒng)一。

(2)選擇科學(xué)、合理的抗側(cè)力體系大量研究表明，在設(shè)計(jì)時(shí)選擇較為合理的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系，能有效保證高層建筑以及復(fù)雜高層建筑的安全性。在選擇時(shí)要注意結(jié)合建筑物的實(shí)際高度對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行選擇;在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能的確保結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件之間相互聯(lián)結(jié)和組合;對建筑設(shè)計(jì)中可以根據(jù)多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，要綜合分析每種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)及適用性，對各種體系的貢獻(xiàn)度進(jìn)行合理的評估與評判。

(3)注重抗震設(shè)計(jì)在滿足建筑的功能性的基礎(chǔ)上，高層建筑和超高層建筑的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就是抗震設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)是建筑安全性較為重要的一步。在對高層建筑進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，建筑材料的選擇一定要慎重，保證質(zhì)量。大量研究表明，在地震時(shí)要減少能量的輸入能夠有效減少地震對高層建筑的損害。

要做到以下幾點(diǎn):

(1)在對建筑構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)要對建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值實(shí)施較為有效的控制。

(2)在對高層建筑的具體工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要積極采取基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對設(shè)計(jì)方案要進(jìn)行定量的具體分析，確保結(jié)構(gòu)的變形延性能夠滿足地震的預(yù)期要求。

(3)綜合分析建筑構(gòu)件的變形以及建筑結(jié)構(gòu)的位移之間存在的精確大關(guān)系，有效確定構(gòu)件的具體變形值。

篇6

中圖分類號：TU208文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

高層建筑設(shè)計(jì)與施工是一個(gè)系統(tǒng)工程特別是設(shè)計(jì)階段的工作尤其要引起重視。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還有其他的重點(diǎn)問題，比如扭轉(zhuǎn)的問題，要求幾何中心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心合為一；此外還要注意抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，保護(hù)建筑的支撐結(jié)構(gòu)和裝飾結(jié)構(gòu)等；抗震結(jié)構(gòu)也是建筑高層設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，這需要設(shè)計(jì)人員有靈活性。最后，設(shè)計(jì)人員要注意消防設(shè)計(jì)，盡量減少高層失火對人們的傷害。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概況及意義

隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快，城市人口顯著增多，高層建筑在城市建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。即使在建筑設(shè)計(jì)理念和方法日益先進(jìn)的今天，仍會因?yàn)楦邔咏ㄖ?fù)雜的結(jié)構(gòu)，較廣的學(xué)術(shù)知識涉及和較大的工程量而出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤的現(xiàn)象。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義有:首先，如果建筑所使用的面積一定，設(shè)計(jì)和建造高層建筑可以獲得相對多一些的使用面積，可以解決城市用地緊張、房價(jià)高漲等問題。另一方面，精美的高層建筑設(shè)計(jì)還可以改善城市的外觀，或者說成為城市的一道風(fēng)景。比如馬來西亞的石油大廈和上海的金茂大廈等等。而如果設(shè)計(jì)的建筑高層密度、結(jié)構(gòu)不合理，就會給城市帶來熱島效應(yīng)，影響城市居民的生活環(huán)境，甚至由于高層的玻璃因反光而發(fā)生光污染的現(xiàn)象。其次，如果是在建筑面積與建設(shè)場地面積的比值一定，那么建造高層建筑就會有效地節(jié)約城市土地面積，得到更多的空閑地面，用這些空閑出來的地面來進(jìn)行城市綠化或者供人們休息娛樂。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)可以設(shè)想成為支撐在地面上的豎向懸臂構(gòu)件，承受著豎向荷載和水平荷載的作用，與多層建筑結(jié)構(gòu)相比，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。

2.1、水平荷載成為設(shè)計(jì)的決定因素

圖1高層建筑結(jié)構(gòu)的受力及變形示意圖

對于高層建筑結(jié)構(gòu)，一般是豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。隨著房屋層數(shù)的增加，雖然豎向荷載對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍有著重要影響，但水平荷載已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素。而且，與豎向荷載相比，作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值與結(jié)構(gòu)的動力特性等有關(guān)，且具有較大的變異性。

在豎向荷載和水平荷載作用下，如圖1（a）（b）所示，高層建筑結(jié)構(gòu)底部所產(chǎn)生的軸力N和傾覆力矩M與結(jié)構(gòu)高度H分別存在著如下的關(guān)系式，即：

結(jié)構(gòu)底部的軸力

N=ωH

結(jié)構(gòu)底部的傾覆力矩

式中，ω、q、qmax分別為沿建筑單位高度的豎向荷載、均布水平荷載和倒三角形分布荷載的最大值（kN/m）。

2.2、側(cè)移成為設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)

我們知道，隨著建筑高度的增加，水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移急劇增大，水平位移增加的速度最快，內(nèi)力次之。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了有效的抵抗水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和變形，必須選擇可靠的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不僅具有較大的承載力，而且還應(yīng)該具有較大的側(cè)向剛度，將水平位移控制在一定的范圍內(nèi)。

2.3、延性成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)

對地震區(qū)的高層建筑，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)在地震作用下具有較好的抗震性能。結(jié)構(gòu)的抗震性能主要取決于其能量吸收與耗散能力的大小，而它又取決于結(jié)構(gòu)延性的大小。因此，為了確保建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形后仍具有良好的抗震性能，需加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)，采取恰當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施，來確保結(jié)構(gòu)具有較好的延性。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要注意的重要標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則，也是高層建筑設(shè)計(jì)單位提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與效益的重要保障。只有在一定的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則支持下，才可以進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。總體來講，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則主要包括以下幾點(diǎn):

3.1、基礎(chǔ)方案合理

建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)實(shí)際施工地質(zhì)條件，根據(jù)實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)施工需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案需要配置完善的施工地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，最大程度的發(fā)揮建筑物地基的潛力，必要的情況下還需要對地基的變形做好相應(yīng)的演算。另一方面，還需要對建筑物進(jìn)行綜合性分析，尤其是對于建筑物負(fù)荷以及上部結(jié)構(gòu)類型，通過對這些綜合性分析，最終選定最適合的基礎(chǔ)方案，從而可以在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.2、計(jì)算簡圖適當(dāng)

計(jì)算簡圖設(shè)計(jì)，也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的重要問題，主要原因在于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要對一些基本的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，而這些計(jì)算分析都必須要建立在計(jì)算簡圖的基礎(chǔ)之上。只有通過計(jì)算簡圖基礎(chǔ)之上的數(shù)據(jù)分析，才可以提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性以及牢靠性。舉例來講，建筑物結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)問題，建筑物結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)并不是我們傳統(tǒng)觀念中的鉸節(jié)點(diǎn)或者是剛節(jié)點(diǎn)，在進(jìn)行計(jì)算簡圖設(shè)計(jì)時(shí)，需要對建筑物結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深入研究，提高計(jì)算簡圖計(jì)算的精確性，進(jìn)而將計(jì)算簡圖的誤差控制在合理的范圍內(nèi)。

3.3、結(jié)構(gòu)措施完善

除了基礎(chǔ)方案合理以及計(jì)算簡圖適當(dāng)這兩大基本原則之外，還有一條基本原則是經(jīng)常忽略的，那就是結(jié)構(gòu)措施完善原則。在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意結(jié)構(gòu)組件的延展性，例如建筑物中鋼筋的錨固長度等。同時(shí)，還需要注意建筑物薄弱環(huán)節(jié)以及建筑物本身溫度對于建筑物組件的影響，對于這兩方面的問題，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，需要遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎以及強(qiáng)壓弱拉”的基本原則，只有這樣才可以提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性以及牢靠性。

4、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題

4.1、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，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(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”。因此，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。

4.2、超高問題

在抗震規(guī)范與高規(guī)中，對結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)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級高度的建筑外，增加了b級高度的建筑。因此，必須對結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意。一旦結(jié)構(gòu)為b級高度建筑甚或超過了b級高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。

5、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對策

5.1、高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)定了結(jié)構(gòu)嵌固端的上下層的剛度比、平面規(guī)則性等等，因此，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。

5.2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)短肢剪力墻設(shè)置

短肢剪力墻在新規(guī)的定義是，墻肢的截面的高度和厚度比在5～8的墻，這加大了在高層建筑中使用的難度。因此，在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的過程中盡量避免使用。

結(jié)束語

改革開放以來，伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加上科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國高層建筑行業(yè)取得了重大的突破。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，不僅僅影響到高層建筑實(shí)施施工，而且還直接影響到高層建筑建設(shè)以及后期養(yǎng)護(hù)的順利開展。

參考文獻(xiàn)

[1]周世航.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題及解決對策[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè),2013,05:80-82.

篇7

引言

隨著科技和社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步,高層建筑在城市化建筑中的比例也越來越大。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)與重點(diǎn)。因此要重點(diǎn)對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析,運(yùn)用掌握的知識處理實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中遇到了各種問題。

1高層建筑結(jié)構(gòu)的特征

高層建筑結(jié)構(gòu)不但承受著垂直方向的荷載，同時(shí)也承受著由外界的風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的風(fēng)荷載，并且對于抵抗地震的能力也有相當(dāng)高的要求。一般情況下的低層建筑受到結(jié)構(gòu)水平方向上的風(fēng)荷載的影響比較小，然而在高層建筑中，外界水平地震和風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑在風(fēng)荷載作用下的水平位移增加較快，但是高層建筑過大的側(cè)移不但影響人的舒適度，同時(shí)使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件?；诖耍谶M(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要控制側(cè)向位移在規(guī)定的范圍之內(nèi)，所以，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

2.1選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

在計(jì)算簡圖基礎(chǔ)上進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算，如果選擇不合理的計(jì)算簡圖，那么就比較容易造成由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而發(fā)生事故，基于此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全保證的前提是合理的計(jì)算簡圖的選擇。同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該采用相應(yīng)的構(gòu)造方法保證安全。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中，其結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不再是簡單的鋼節(jié)點(diǎn)或者餃節(jié)點(diǎn)，我們要保證和計(jì)算簡圖的誤差在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。

2.2選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

按照高層建筑地質(zhì)條件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(gè)因素，在此基礎(chǔ)上選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)方案?；A(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(shí)候要求進(jìn)行地基變形的檢驗(yàn)。高層建筑設(shè)計(jì)要有詳細(xì)的地質(zhì)勘查報(bào)告，如果缺失，那么應(yīng)該進(jìn)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)該采用相同的基礎(chǔ)類型。

2.3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(jì)方案在滿足安全的前提下必須滿足經(jīng)濟(jì)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(jìn)行了地理?xiàng)l件，工程設(shè)計(jì)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(gè)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。

2.4對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的分析

隨著科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。當(dāng)前市場上存在著形形的計(jì)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(jì)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(jìn)行計(jì)算。由于建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和計(jì)算機(jī)程序并不一定完全相符，所以進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的時(shí)候，出現(xiàn)人工輸入誤差或者因?yàn)檐浖旧泶嬖谥毕菔沟糜?jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，基于此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在得到了通過計(jì)算機(jī)軟件得到的結(jié)果以后，應(yīng)該進(jìn)行校核，進(jìn)行合理判斷，得出準(zhǔn)確結(jié)果。

2.5高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要采用相應(yīng)構(gòu)造措施

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則是強(qiáng)剪切力弱彎變，強(qiáng)壓力弱拉力，強(qiáng)柱弱梁。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中把握上述原則，加強(qiáng)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(diǎn)考慮構(gòu)件延性的性能和溫度應(yīng)力對構(gòu)件的影響。

3高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型

建筑的結(jié)構(gòu)在抵抗來自于水平方向和豎直方向的荷載時(shí)構(gòu)件的組成形式和傳力的路徑就是高層建筑的結(jié)構(gòu)體系。通過包括墻，柱等的豎向構(gòu)件和樓蓋等水平構(gòu)件將豎向荷載傳遞到基礎(chǔ)，利用抗側(cè)力體系將水平荷載傳遞到基礎(chǔ)。

根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的材料將高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)體系，鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)體系以及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系被廣泛的應(yīng)用在各類的工程結(jié)構(gòu)中，具有混凝土和鋼筋兩種材料的協(xié)同受力性能特征，造價(jià)低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優(yōu)良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點(diǎn)；鋼結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費(fèi)用高，防火性能差，施工復(fù)雜等不足；鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)結(jié)合了鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)件的長處，不但增加了鋼構(gòu)件的材料強(qiáng)度，同時(shí)具有較高的抗震性能，成本低廉，然而這兩種材料構(gòu)件的連接技術(shù)還存在著不足；鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)具有承載能力高，抗震性能強(qiáng)，比鋼結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)良的耐火性，施工速度快，但是存在著節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造比較復(fù)雜的缺點(diǎn)，一般被用于小屁偏心受壓構(gòu)件。

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可以將高層建筑結(jié)構(gòu)分為框架結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。利用柱，梁等結(jié)構(gòu)體系作為高層建筑豎向承重的結(jié)構(gòu)，并且承受水平荷載，這種結(jié)構(gòu)側(cè)向位移大，框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力大，適于50m高度以下的建筑；通過高層建筑的墻體當(dāng)做抵抗側(cè)力和豎向承重的結(jié)構(gòu)體系，就是剪力墻結(jié)構(gòu)體系。這種剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發(fā)生變形，適應(yīng)于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)形式就是框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)形式不但具有實(shí)用性強(qiáng)，布局靈活的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)承受水平負(fù)載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，需要注意考慮剪力墻的位置，設(shè)計(jì)合理的剪力墻的數(shù)量，以及滿足框架的設(shè)計(jì)要求。

4高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題分析

4.1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(yán)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(jì)方法和措施都有了改進(jìn)。實(shí)際工程設(shè)計(jì)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(shí)將不予通過，應(yīng)該重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或者進(jìn)行專家會議的論證等。在這種情況下，整個(gè)建筑工程的造價(jià)和工期都會受到極大的影響。

4.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)短肢剪力墻的設(shè)置問題

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(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。

4.3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嵌固端的設(shè)置問題

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(jì)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(jì)；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(jì)算時(shí)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)。

4.4高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題

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(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案?！币虼?，為了避免后期施工設(shè)計(jì)階段的改動，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循規(guī)范的限制條件。

5結(jié)束語

篇8

中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

地震作為最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，一旦發(fā)生，就會給社會帶來巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。近幾年來，國內(nèi)外地震災(zāi)害頻發(fā)，無情地剝奪了上百萬人的生命。而這些傷害基本上都是由于建筑物的倒塌引起的，尤其是高層建筑。若在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中能加強(qiáng)抗震概念的設(shè)計(jì)，將會從一定程度上減小損失。因此，如何才能夠提高高層建筑的抗震性能的概念設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了建筑行業(yè)研究的重點(diǎn)工作。

一、抗震概念設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一些計(jì)算方法，但是這些方法主要是針對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些細(xì)節(jié)，而忽略了對整體結(jié)構(gòu)的考慮。因此，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論并不能完全地適用于高層建筑的抗震設(shè)計(jì)，照本宣科式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能滿足現(xiàn)代建筑物的要求。在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)師們都會融入概念設(shè)計(jì)?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)是指根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)和地震災(zāi)害的發(fā)生情況，從整體上研究工程項(xiàng)目的抗震決策，包括使用材料的種類、抗震方案以及結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造等等方面。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的意義

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該非常重視抗震概念設(shè)計(jì)，因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)具有動力不確定性特點(diǎn)，人們對地震時(shí)對結(jié)構(gòu)認(rèn)識的局限性，再加上材料性能和施工安裝的變易性、模擬地震波的模糊性等因素，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果和實(shí)際之間具有很大的差異。簡單的依賴數(shù)值計(jì)算獲得結(jié)構(gòu)并不能有效的解決高層建筑的實(shí)際抗震問題，尤其是地質(zhì)特征的差異性原因，導(dǎo)致許多國家甚至是地區(qū)指定的抗震規(guī)范都有明顯的差異。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)在依據(jù)數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上，還增加了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)元素，并且結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)甚至比分析計(jì)算更重要，使得這一抗震設(shè)計(jì)理念能夠滿足區(qū)域差別下從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際需求。強(qiáng)調(diào)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的重要性，其目的是為了引起高層建筑結(jié)構(gòu)工程是在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，特別重視相應(yīng)的結(jié)構(gòu)規(guī)程以及抗震概念設(shè)計(jì)中的相關(guān)規(guī)定，從而擺脫傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只重視計(jì)算結(jié)果的誤區(qū)，要求結(jié)構(gòu)工程師嚴(yán)格的按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則，再結(jié)合地區(qū)的抗震規(guī)范，以此保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的原則

(1)結(jié)構(gòu)的整體性。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋的整體性對高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性起到十分重要的作用，其相當(dāng)于水平隔板，不僅要求聚集和傳遞慣性力至各個(gè)豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)，還要求這些子結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震能力，能夠抵抗地震作用，尤其是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的分布不均勻、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜以及抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的水平變形特征存在差異時(shí)，整個(gè)高層建筑就依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同工作。

(2)結(jié)構(gòu)的簡單性。結(jié)構(gòu)的簡單性指的是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中明確規(guī)定“結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該有明確的計(jì)算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑”，只有結(jié)構(gòu)簡單，才能對結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)力以及模型進(jìn)行分析，準(zhǔn)確的分析出高層建筑抗震的薄弱環(huán)節(jié)，然后采取相應(yīng)的措施，避免薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。

(3)結(jié)構(gòu)的剛度。結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力水平在地震作用下是雙向的，確定結(jié)構(gòu)的剛度，然后合理的布置結(jié)構(gòu)能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下，地結(jié)構(gòu)沿著平面上兩個(gè)主軸方向都應(yīng)該具有足夠的剛度與抗震能力，結(jié)構(gòu)的剛度不僅僅應(yīng)該控制結(jié)構(gòu)的變形，還應(yīng)該盡可能降低地震作用對高層建筑結(jié)構(gòu)的沖擊，如果結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變形，將會產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失衡而被破壞，降低高層建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)。

(4)結(jié)構(gòu)的規(guī)則性與均勻性。高層建筑的豎向和立面的剖面布置應(yīng)該規(guī)則，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的變化應(yīng)該巨暈，避免側(cè)向剛度以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承載力的突變。沿著建筑物的豎向，機(jī)構(gòu)布置和建筑造型應(yīng)該規(guī)則和相對均勻，避免傳力途徑、剛度以及承載力的突變，防止結(jié)構(gòu)在豎向上的某一樓或者少數(shù)樓層之間出現(xiàn)薄弱的環(huán)節(jié)。

四、抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

(1)抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)該重視高層建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)律。在高層建筑的抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用中，應(yīng)該對高層建筑的體型設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)的修正，保證在質(zhì)量、剛度、對稱、規(guī)則上分布均勻，保證設(shè)計(jì)的整體性，避免局部出現(xiàn)剛度過大的問題。高層建筑的結(jié)構(gòu)布局對抗震概念設(shè)計(jì)具有十分重要的作用，簡單、對稱的建筑在地震中的應(yīng)力分析和實(shí)際反映很容易做到，并且能夠達(dá)到相一致，但是在凹凸的立面與錯(cuò)層設(shè)計(jì)的高層建筑中，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)將會產(chǎn)生復(fù)雜的地震效應(yīng)，很難做到對高層建筑抗震效果的最佳分析。因此，高層建筑的抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)的規(guī)律性。

(2)抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)體系上的應(yīng)用。高層建筑抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)體系上的應(yīng)用依據(jù)高層建筑物的高度以及抗震等級選擇合適的抗側(cè)力體系，通過概念近似手算確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性以及主要構(gòu)件的基本尺寸?？拐鸾Y(jié)構(gòu)方案選擇的合理性，直接影響建筑抗震概念設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與安全性。合理的選擇建筑結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)該注意以下三個(gè)方面:其一，選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí)，應(yīng)該對因?yàn)椴糠纸Y(jié)構(gòu)或者部分構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整體建筑結(jié)構(gòu)體系喪失對抗震能力或者重力荷載的承載能力，應(yīng)該堅(jiān)持抗震設(shè)計(jì)原則中的贅余度功能和內(nèi)力重分配功能，這一原則的重要性在許多建筑物地震后的實(shí)際狀況中都得到了很好的印證;其二，選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí)，不僅僅應(yīng)該要求建筑體系的受力明確、傳力合理以及傳力路線，還應(yīng)該有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計(jì)算簡圖，這些都應(yīng)該和不間斷的抗震分析相符合;其三，其中延性是建筑結(jié)構(gòu)中的重要特性之一，結(jié)構(gòu)體系的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和連接的延性水平，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性水平，是提高高層建筑抗震設(shè)計(jì)概念在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的重點(diǎn)問題，通過采用豎向和水平向混凝土構(gòu)件，能夠增強(qiáng)對砌體結(jié)構(gòu)的約束，當(dāng)配筋砌體在地震中即使產(chǎn)生裂縫也不會倒塌或者散落，保證高層建筑早地震中不至于喪失對重力荷載的承載能力。

(3)抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的應(yīng)用。高層建筑抗震的實(shí)現(xiàn)需要各個(gè)構(gòu)件的支撐，因此，抗震結(jié)構(gòu)體系中的各個(gè)構(gòu)件都必須具有一定的剛度與強(qiáng)度，并且還應(yīng)該具有可靠的連接性。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)多層次超靜定結(jié)構(gòu)，因此其抗震結(jié)構(gòu)也應(yīng)該設(shè)置多道抗震防線，這樣在地震作用下，即使一部分構(gòu)件先被破壞，剩余的構(gòu)件依然具備支撐的作用，形成獨(dú)立的抗震結(jié)構(gòu)，承受地震力與豎向荷載。因此，合理的預(yù)見高層建筑結(jié)構(gòu)先屈服或者破壞的位置，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，形成多道抗震防線，實(shí)現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)體系的合理控制，這是結(jié)構(gòu)抗震耗能的一種有效措施，是建筑抗震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

結(jié)束語

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅是種技術(shù)，某種程度上更是一門藝術(shù)。無論什么設(shè)計(jì)，它都沒有唯一的答案，只有通過不斷的比較、研究，才能找到最優(yōu)方案。這就要求設(shè)計(jì)師們不懈努力地去追求完善的設(shè)計(jì)方案。隨著社會的發(fā)展，高層建筑的設(shè)計(jì)已經(jīng)不能盲目地照搬課本上的規(guī)范和計(jì)算機(jī)程序，需要?jiǎng)?chuàng)新?？偠灾?，一幢建筑物，要想做到“小震不壞，中震可修，大震不倒”，就應(yīng)該要做好文中所提到的幾個(gè)重點(diǎn)。高層建筑物中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加人性化，更加合理化。除此之外，抗震概念設(shè)計(jì)不僅拓寬了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路，同時(shí)還為高層建筑的設(shè)計(jì)提供了新的方向，在建筑行業(yè)當(dāng)中發(fā)揮了重要的作用。

篇9

中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

隨著社會經(jīng)濟(jì)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(jì)給工程設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求, 作為一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jì)的意義及依據(jù)

1.概念設(shè)計(jì)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(jìn)的設(shè)計(jì)，發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能并取得與經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)，更好地解決構(gòu)造處理，用概念設(shè)計(jì)來判斷計(jì)算設(shè)計(jì)的合理性。

2.概念設(shè)計(jì)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(jì)和構(gòu)造處理原則，計(jì)算程序的力學(xué)模型和功能，吸取或不斷積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1. 選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

在計(jì)算簡圖基礎(chǔ)上進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算，如果選擇不合理的計(jì)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(jì)安全保證的前提是合理的計(jì)算簡圖的選擇。同時(shí)，計(jì)算簡圖應(yīng)該采用相應(yīng)的構(gòu)造方法保證安全。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中，其結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不單是鋼節(jié)點(diǎn)或者餃節(jié)點(diǎn)，保證和計(jì)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(jì)

按照高層建筑地質(zhì)條件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(gè)因素，在此基礎(chǔ)上選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)方案?；A(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(shí)候要求進(jìn)行地基變形的檢驗(yàn)。高層建筑設(shè)計(jì)要有詳細(xì)的地質(zhì)勘查報(bào)告，如果缺失，那么應(yīng)該進(jìn)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(jì)方案必須滿足經(jīng)濟(jì)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(jìn)行了地理?xiàng)l件，工程設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)算結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的分析

隨著科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。當(dāng)前市場上存在著形形的計(jì)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(jì)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(jìn)行計(jì)算。由于建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和計(jì)算機(jī)程序并不一定完全相符，所以進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的時(shí)候，出現(xiàn)人工輸入誤差或者因?yàn)檐浖旧泶嬖谥毕菔沟糜?jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，基于此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在得到了通過計(jì)算機(jī)軟件得到的結(jié)果以后，應(yīng)該進(jìn)行校核，進(jìn)行合理判斷，得出準(zhǔn)確結(jié)果。

5. 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要采用相應(yīng)構(gòu)造措

施高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則是強(qiáng)剪切力弱彎變，強(qiáng)壓力弱拉力，強(qiáng)柱弱梁。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中把握上述原則，加強(qiáng)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(diǎn)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(jì)問題分析

1. 高層建筑結(jié)構(gòu)受力性能

對于一個(gè)建筑物的最初的方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)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(jì)的一個(gè)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(jì)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(jì)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(jì)時(shí)要求建筑三心盡可能匯于一點(diǎn)，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(jì)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(jì)時(shí)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(shí)，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(shí)，在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，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(yán)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(jì)方法和措施都有了改進(jìn)。實(shí)際工程設(shè)計(jì)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(shí)將不予通過，應(yīng)該重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或者進(jìn)行專家會議的論證等。在這種情況下，整個(gè)建筑工程的造價(jià)和工期都會受到極大的影響。

4. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)人員應(yīng)該考慮嵌固端設(shè)置會可能帶來的問題?？紤]嵌固端的樓板的設(shè)計(jì)；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(jì)算時(shí)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(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。”因此，為了避免后期施工設(shè)計(jì)階段的改動，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循規(guī)范的限制條件。

結(jié)束語：

隨著高層建筑進(jìn)一步的發(fā)展，高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越發(fā)重要起來，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)集結(jié)構(gòu)分析，數(shù)學(xué)優(yōu)化方法以及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)工作，是一項(xiàng)對國家建設(shè)有重大意義的工作，同時(shí)，亦是一門實(shí)用性很強(qiáng)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(biāo)和方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]何俊旭.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)選型探討[J].價(jià)值工程,2010.2:214.

篇10

隨著社會經(jīng)濟(jì)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,促使高層住宅建筑得以快速發(fā)展。文章結(jié)合筆者多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐和體會,就高層住宅建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些問題加以探討。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)的特征

高層建筑結(jié)構(gòu)不但承受著由于外界的風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的荷載，同時(shí)也承受著在垂直方向的荷載，并且對于地震的抵抗能力也有要求。一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)受到低層建筑結(jié)構(gòu)水平方向上的影響比較弱，然而在高層建筑中，外界地震的影響和外界風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑的位移增加較快，但是高層建筑過大的側(cè)移不但影響人的舒適度，同時(shí)使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件?；诖?，在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，首先控制側(cè)移在規(guī)定的范圍之內(nèi)，所以，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

2.1選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖在計(jì)算簡圖基礎(chǔ)上進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算，如果選擇不合理的計(jì)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(jì)安全保證的前提是合理的計(jì)算簡圖的選擇。同時(shí)，計(jì)算簡圖應(yīng)該采用相應(yīng)的構(gòu)造方法保證安全。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中，其結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不單是鋼節(jié)點(diǎn)或者餃節(jié)點(diǎn)，保證和計(jì)算簡圖的誤差在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。

2.2選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)按照高層建筑地質(zhì)條件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)候要求進(jìn)行地基變形的檢驗(yàn)。高層建筑設(shè)計(jì)要有詳細(xì)的地質(zhì)勘查報(bào)告，如果缺失，那么應(yīng)該進(jìn)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。

2.3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(jì)方案必須滿足經(jīng)濟(jì)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(jìn)行了地理?xiàng)l件，工程設(shè)計(jì)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(gè)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。

2.4對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行；隹確的分析隨著科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。當(dāng)前市場上存在著形形的計(jì)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(jì)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(jìn)行計(jì)算。由于建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和計(jì)算機(jī)程序并不一定完全相符，所以進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的時(shí)候，出現(xiàn)人工輸入誤差或者因?yàn)檐浖旧泶嬖谥毕菔沟糜?jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，基于此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在得到了通過計(jì)算機(jī)軟件得到的結(jié)果以后，應(yīng)該進(jìn)行校核，進(jìn)行合理判斷，得出準(zhǔn)確結(jié)果。

2.5高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要采用相應(yīng)構(gòu)造措施高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則是強(qiáng)剪切力弱彎變，強(qiáng)壓力弱拉力，強(qiáng)柱弱梁。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中把握上述原則，加強(qiáng)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(diǎn)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)體系的選型

根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的材料將高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)體系，鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)體系以及鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系被廣泛的應(yīng)用在各類的工程結(jié)構(gòu)中，具有混凝土和鋼筋兩種材料的協(xié)同受力性能特征，造價(jià)低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優(yōu)良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點(diǎn)；鋼結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費(fèi)用高，防火性能差，施工復(fù)雜等不足，鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)結(jié)合了鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)件的長處，不但增加了鋼構(gòu)件的材料強(qiáng)度，同時(shí)具有較高的抗震性能，成本低廉，然而這兩種材料構(gòu)件的連接技術(shù)還存在著不足；鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)具有承載能力高，抗震性能強(qiáng)，比鋼結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)良的耐火性，施工速度快，但是存在著節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造比較復(fù)雜的缺點(diǎn)，一般被用于小屁偏心受壓構(gòu)件。

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可以將高層建筑結(jié)構(gòu)分為框架結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系。利用柱，梁等結(jié)構(gòu)體系作為高層建筑豎向承重的結(jié)構(gòu)，并且承受水平荷載，這種結(jié)構(gòu)側(cè)向位移大，框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力大，適于50m高度以下的建筑 通過高層建筑的墻體當(dāng)做抵抗側(cè)力和豎向承重的結(jié)構(gòu)體系，就是剪力墻結(jié)構(gòu)體系。這種剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發(fā)生變形，適應(yīng)于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)形式就是框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)形式不但具有實(shí)用性強(qiáng)，布局靈活的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)承受水平負(fù)載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。在框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，需要注意考慮剪力墻的位置，設(shè)計(jì)合理的剪力墻的數(shù)量，以及滿足框架的設(shè)計(jì)要求。

四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析及對策

4.1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(yán)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(jì)方法和措施都有了改進(jìn)。實(shí)際工程設(shè)計(jì)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(shí)將不予通過，應(yīng)該重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或者進(jìn)行專家會議的論證等。在這種情況下，整個(gè)建筑工程的造價(jià)和工期都會受到極大的影響。

4.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。

4.3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)人員應(yīng)該考慮嵌固端設(shè)置會可能帶來的問題?？紤]嵌固端的樓板的設(shè)計(jì)；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(jì)算時(shí)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)。