高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)研究

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)研究</p><p>　　【摘要】 伴隨我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的增長，建筑行業(yè)也隨之不斷的發(fā)展，近幾年，高層建筑作為一種新興的建筑模式，逐漸的出現(xiàn)在了人們的視野當(dāng)中，并備受歡迎。隨著這一新型建筑類型的出現(xiàn)，使得社會上對于這一建筑模式的建設(shè)結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)的特點(diǎn)等方面的內(nèi)容十分關(guān)注。由于高層建筑中涉及到的結(jié)構(gòu)類型、設(shè)計(jì)的方法等方面的因素較多，所以在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中會遇到很

2、多的結(jié)構(gòu)問題與設(shè)計(jì)問題。因此，本文便以我國高層建筑目前的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前專家學(xué)者研究出的小部分理論，就現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)的類型以及設(shè)計(jì)計(jì)算分析的實(shí)際情況進(jìn)行簡單的研究，以便為相關(guān)單位的工作提供一定的意見參考。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】 高層建筑；結(jié)構(gòu)分析；設(shè)計(jì)研究 </p><p>　　引言：高層建筑是伴隨近幾年社會生產(chǎn)的變化而出現(xiàn)，并隨著人們生產(chǎn)生活對此類建筑需求性的加強(qiáng)而不

3、斷的發(fā)展起來的，屬于社會工業(yè)化、商業(yè)化和城市化共同發(fā)展的產(chǎn)物。伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、各項(xiàng)質(zhì)地較輕且強(qiáng)度較高的材料的出現(xiàn)以及電氣化、機(jī)械化與計(jì)算機(jī)技術(shù)等在我國建筑工程行業(yè)的拓展性應(yīng)用，使得我國高層建筑的發(fā)展擁有了充足的技術(shù)和物質(zhì)條件。世界上第一棟高層建筑是芝加哥的保險(xiǎn)公司大樓，共十一層，高五十五米，隨著此棟樓的出現(xiàn)，高層建筑業(yè)逐漸的世界上發(fā)展起來。目前，我國已經(jīng)建設(shè)完成的，高度在一百零四米以上的高層建筑已經(jīng)超過了一百棟，其中，在上世紀(jì)九十年

4、代末建設(shè)完成的上海金茂大廈是截止到目前為止我國最高的一棟高層建筑。 </p><p>　　1.高層建筑的結(jié)構(gòu)類型體系 </p><p>　　1.1框架―剪力墻類型體系 </p><p>　　當(dāng)建筑物的框架體系整體的強(qiáng)度和硬度無法滿足設(shè)計(jì)和應(yīng)用的要求時，往往會在建筑物平面部分找一個適當(dāng)?shù)奈恢茫缓笤谠撐恢蒙显O(shè)置一個體積比較大的剪力墻，用它來代替部分的建筑物框架，這也是

5、框架―剪力墻這一建筑結(jié)構(gòu)類型形成的原因。當(dāng)建筑物在承受來自水平方向的一個力時，該結(jié)構(gòu)類型可以通過具有足夠硬度的建筑物的樓板與連梁形成一個能夠協(xié)同工作的建筑結(jié)構(gòu)體系。在這一體系中，框架承受的是垂直荷載，剪力墻承受的是水平荷載，該結(jié)構(gòu)承載荷載的形式，使得其形成了彎剪型的位移曲線[1]。剪力墻這一結(jié)構(gòu)體系的設(shè)置，使得結(jié)構(gòu)的側(cè)向硬度被增強(qiáng)、水平位移被減小、框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該承受的水平剪力下降且內(nèi)力主要沿豎向的方向進(jìn)行均勻的分布，這就使得該結(jié)構(gòu)體系建筑

6、物的能建高度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于由普通框架體系構(gòu)建的建筑物。 </p><p>　　1.2剪力墻類型體系 </p><p>　　當(dāng)建筑物的主體受力結(jié)構(gòu)全部都是由建筑物的平面剪力墻結(jié)構(gòu)建構(gòu)完成時，便會形成剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在該結(jié)構(gòu)體系中，單片的剪力墻承受的是全部的垂直方向的荷載與水平力。并且，由于該結(jié)構(gòu)體系屬于剛性的建筑結(jié)構(gòu)，所以，其主要呈現(xiàn)出彎曲型的位移曲線。與此同時，由于該結(jié)構(gòu)體系的剛度和強(qiáng)度都處

7、于一個相對較高硬度值上，所以其具有一定程度的延性、傳遞受力十分的均勻、具有良好的整體性和抗倒塌的能力[2]。所以，在大部分的高層建筑中，設(shè)計(jì)者都比較傾向于使用此種結(jié)構(gòu)體系?？傮w來看，該結(jié)構(gòu)體系屬于一種性質(zhì)較為良好的結(jié)構(gòu)類型，能夠建立出比框架―剪力墻結(jié)構(gòu)類型還高的高層建筑。 </p><p>　　1.3簡體類型體系 </p><p>　　在高層建筑中，只要是使用筒體帶有抗側(cè)力建筑構(gòu)件的結(jié)構(gòu)類

8、型體都被稱為筒體類型體系。該體系主要包括：單筒體體系、筒中筒體系、筒體―框架體系以及多束筒體系等各種類型[3]。從本質(zhì)上來看，筒體屬于一種空間性的建筑受力構(gòu)件，主要分為實(shí)腹和空腹兩種筒體類型。其中，實(shí)腹筒屬于由曲面強(qiáng)或者是平面強(qiáng)圍城的一種三維豎向單體結(jié)構(gòu)；空腹筒屬于由窗裙梁、密排柱或者是開孔的鋼筋混凝土的建筑外墻組合構(gòu)成的空間性的受力構(gòu)件。因?yàn)樵擉w系的這一構(gòu)成使得其具有極大的強(qiáng)度和剛度，并且該體系內(nèi)的各個受力也比較合理，抗震抗風(fēng)的能力比

9、較強(qiáng)，所以該結(jié)構(gòu)體系常常會被應(yīng)用于一些跨度比較大、空間比較大或者是一些超高層的高層建筑中。 </p><p>　　2.各結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　目前，我國的高層建筑結(jié)構(gòu)都是有帶有豎向抗側(cè)力放入建筑構(gòu)件，通過與水平樓板的連接而構(gòu)成的大型的空間結(jié)構(gòu)體系。由于該結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜性，如果完全依照三維空間的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時無法達(dá)到較高精確度的，所以，其設(shè)計(jì)方法種類也比較多。 </

10、p><p><b>　　2.1彈性假定 </b></p><p>　　目前，在我國的建筑中比較實(shí)用的、對高層建筑的結(jié)構(gòu)體系能夠進(jìn)行精確分析的方法是彈性的計(jì)算方式。由于受到垂直荷載或者是受到了一般風(fēng)力的作用，高層建筑的結(jié)構(gòu)則通常會處于一種彈性的工作階段當(dāng)中，從建筑結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際受到了罕見的臺風(fēng)或者是地震的作用時，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)常常會產(chǎn)生比較大幅度的位移，這時，建筑物的主體便會出

11、現(xiàn)裂縫，該結(jié)構(gòu)便進(jìn)入到了彈塑性的工作階段之中。在此時，如果仍然使用彈性的方式來計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移與內(nèi)力時，則無法真實(shí)、準(zhǔn)確的反映出該結(jié)構(gòu)體系此時真實(shí)的工作狀態(tài)。如果想要將結(jié)構(gòu)此時真實(shí)的工作狀態(tài)反映出來，則需要以彈塑性的動力計(jì)算方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 </p><p><b>　　2.2小變形假定 </b></p><p>　　在高層建筑中，小變形假定法是一種被各種設(shè)計(jì)方法普

12、遍使用的一種基本形式的假定方式。但是，目前我國由不少的專家學(xué)者與相關(guān)的研究人員開始對幾何中的非線性問題，即P―△效應(yīng)進(jìn)行了一些相關(guān)性的研究。經(jīng)過了一段時間的研究和總結(jié)，專家學(xué)者與研究員中的大部分人都認(rèn)為：當(dāng)建筑頂點(diǎn)部分的水平位移△同高層建筑物的高度H二者之間的比值為△/H>五百分之一時，P―△效應(yīng)的影響則不能夠被忽視，需要計(jì)算到高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中去。 </p><p>　　2.3剛性樓板假定 </

13、p><p>　　目前，我國大部分的高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分析方法大部分都是以建筑物的樓板在其自身這一平面內(nèi)的剛度是無線大的為假定，對于建筑物自身平面外帶有的剛度則是忽略不計(jì)。由此可以看出，該設(shè)計(jì)方法在極大程度上減少了高層建筑結(jié)構(gòu)體系的自由度，在一定程度上使得計(jì)算方法被簡化。并且，假定方式還為那些在空間上采用了薄壁桿件的理論在對筒體體系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時提供了較大的便利[4]。通常來講，受其自身計(jì)算方式和計(jì)算時相關(guān)的因素的影

14、響，使得該方式比較適用于高層建筑中的框架和剪力墻兩大體系。但是，對于那些豎向的剛度會出現(xiàn)突變情況的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，樓板的剛度相對較小，且主要的抗側(cè)力的構(gòu)件之間的間距過大或者是樓層數(shù)比較少的高層建筑，樓板出現(xiàn)變形時會產(chǎn)生較大的影響。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　總而言之，伴隨高層建筑在我國建筑工程行業(yè)的不斷發(fā)展，使得其將成為我國未

15、來建筑行業(yè)的重要建筑類型之一。并且，由于各項(xiàng)能夠全面的滿足高層建筑的科學(xué)技術(shù)、建筑施工材料、形式與力學(xué)分析模式的逐漸發(fā)展與日益的復(fù)雜多元化，使得未來高層建筑的結(jié)構(gòu)類型也將不斷的增多，其設(shè)計(jì)方式也會隨之不斷的增加。因此，為了能夠在未來的社會發(fā)展中不被淘汰，繼續(xù)的受到人們的歡迎，創(chuàng)新高層建筑的結(jié)構(gòu)類型，追求更具有合理性的力學(xué)模型，將成為高層建筑設(shè)計(jì)師必須要研究和學(xué)習(xí)的問題。 </p><p><b>　　參

16、考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]趙麗清.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2007，14：68-70. </p><p>　　[2]胡文湛.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J].江西建材，2006，01：27-29. </p><p>　　[3]李志德.高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，31：43. <