對現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討

1、<p>　　對現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討</p><p>　　摘要：近年來，隨著我國房地產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對住宅和辦公條件的要求越來越高，因此建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計受到高度的重視。從目前看來，建筑的建設(shè)和結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)步入發(fā)展熱潮，成為城市空間布局中不可缺失的組成部分。本文首先論述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的和要點，再論述現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該注意的問題，希望可以給相關(guān)工作人員帶來有用的啟示。 </p>&l

2、t;p>　　關(guān)鍵詞：現(xiàn)代建筑；建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號： </p><p>　　1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的 </p><p>　　在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求用最經(jīng)濟的手段來獲得預(yù)定條件下滿足設(shè)計所預(yù)期的各種功能，總結(jié)來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的包括安全性、適用性、耐久性。 </p>&

3、lt;p>　　（1）安全性：指結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常使用時可能出現(xiàn)的各種荷載和變形等作用，在偶然事件(如地震、強風(fēng))發(fā)生時及發(fā)生后結(jié)構(gòu)仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部損壞而不致發(fā)生倒塌； </p><p>　?。?）適用性：指結(jié)構(gòu)在正常使用過程中，應(yīng)具有良好的工作性能； </p><p>　　（3）耐久性：指結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護條件下應(yīng)具有足夠的耐久性能，能夠正常使用到預(yù)定的

4、設(shè)計使用期限結(jié)構(gòu)的功能要求概括起來為結(jié)構(gòu)的可靠性，即在規(guī)定的時間內(nèi)(設(shè)計使用年限)，在規(guī)定的條件下(正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護)，結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能(安全性、適用性、耐久性)的能力。 </p><p>　　2.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點 </p><p>　　2.1加強建筑物地基結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　為防止或減少由于地基沉降或不均勻沉降引起的構(gòu)件開裂或破

5、壞，可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施方面加以控制。地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)分別就高層建筑與多層建筑考慮不同的設(shè)計。 </p><p>　?。?）對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經(jīng)濟的角度考慮，基礎(chǔ)一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式。此時應(yīng)保證箱體的整體剛度；當土層有較大起伏時，應(yīng)使用同一建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中并應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的液化影響； </p><p>　?。?）對多層建筑而

6、言，從經(jīng)濟的角度考慮，一般不愿意采用長樁的方案。但對軟土層覆蓋層厚度較大的地區(qū)，一般都需要經(jīng)過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的軟土地基處理方式類型較多，但在選擇地基處理方案前，必須認真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點及環(huán)境情況，并根據(jù)工程設(shè)計要求，確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術(shù)指標，以及各種處理方面的適用性。同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗，進行多方案比較，最終選定安全實用、經(jīng)濟合理的處理方案。地基經(jīng)

7、處理后，還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強度和變形要求。 </p><p>　　2.2防止構(gòu)件開裂或破壞 </p><p>　　預(yù)防或減少不均勻沉降的危害，可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施方面加以控制。應(yīng)該引起重視的是：對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經(jīng)濟的角度考慮，基礎(chǔ)一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式，此時應(yīng)保證箱體的整體剛度，群樁布置的形心應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)重心相吻合。常用的軟土地基處理

8、方式類型較多，但在選擇地基處理方案前，必須認真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點及環(huán)境情況，并根據(jù)工程設(shè)計要求，確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術(shù)指標，以及各種處理方面的適用性，同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗，進行多方案比較，最終選定安全實用、經(jīng)濟合理的處理方案。地基經(jīng)處理后，還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強度和變形要求。 </p><p>　　2.3 框支梁支放在剪力墻上的設(shè)計問題 </p>

9、<p>　　《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對框支梁和框支柱的截面及配筋都有詳盡規(guī)定，但對框支梁支放在混凝土剪力墻上時卻未作任何規(guī)定或建議。事實上，當框支梁支放在混凝土剪力墻上時，相當于施加給剪力墻一個大的集中荷載，這個集中荷載包括豎向和水平向、集中壓力和推拉力以及集中彎矩和扭矩。盡管剪力墻沿墻長度方向具有較強的承載能力，但垂直于剪力墻支放的框支大梁所傳荷載的作用方向正是剪力墻的弱軸方向。因此，當框支梁

10、直接支放在混凝土剪力墻上時，筆者建議按以下方面考慮剪力墻的設(shè)計： </p><p>　?。?）按底部加強部位無翼墻的要求(即層高的 1/12)，參照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》有關(guān)對框支柱截面高度的限制，以及框支梁鋼筋水平段的錨固要求等初步確定剪力墻的厚度； </p><p>　?。?）在不小于框支梁寬度范圍內(nèi)的剪力墻中按框支柱要求設(shè)置暗柱，進行構(gòu)造計算和配筋； </p>

11、<p>　?。?）針對框支梁所傳集中荷載進行局部抗力驗算。 </p><p>　　2.4 關(guān)于強柱弱梁的設(shè)計理念 </p><p>　　強柱弱梁的概念主要是針對小震不壞，中震可修，大震不倒的抗震設(shè)防目標而提出的。柱破壞了建筑物整個都會傾覆，而梁破壞僅是某個區(qū)威失效，因此柱較之梁破壞的損害更大，我們設(shè)計人員在設(shè)計中一定要將這一概念設(shè)計貫徹下去。其一必須嚴格控制柱軸壓比。我們的計算均

12、是基于小震下進行的，如果小震下柱子軸壓比過高，則大震下地震力將對邊柱產(chǎn)生一個巨大的附加軸力)，則柱子根本不可能有這點安全儲備，因此應(yīng)對柱斷面及配筋設(shè)置時應(yīng)分部位處理，建議邊柱，角柱應(yīng)適當加強，特別是角柱，建議應(yīng)全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于 1%。所有框架柱，不包括小截面柱。 </p><p>　　3.對現(xiàn)代高層建筑的結(jié)構(gòu)分析 </p><p>　　3.1高層建筑分析常見的一些基本假定 &

13、lt;/p><p>　　3.1.1彈性假定 </p><p>　　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。此時仍按彈性方法計算內(nèi)力和位移時不能反映結(jié)構(gòu)的真實工作狀態(tài)的，應(yīng)按彈塑動力分析方法進行

14、設(shè)計。 </p><p>　　3.1.2小變形假設(shè) </p><p>　　小變形假設(shè)也是各種方法普通采用的基本假定。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，當頂點水平位移△與建筑物高度H的比值△/H大于500分之一時，P-△效應(yīng)的影響就不能忽視了。 </p><p>　　3.1.3剛性樓板假定 </p><p>　　許多

15、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。 </p><p>　　3.2高層建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法 </p><p>　　3.2.1剪力墻結(jié)構(gòu) </p><p>　　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

16、墻按受力特性的不同可分為單肢墻.小開口整體墻.連肢墻.特殊開洞墻.框架墻等各種類型。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)的計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夠使用。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)雜情況。 </p><p>　　3.2.2框架—剪力墻結(jié)構(gòu) </p><

17、;p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算的方法很多，大都采用連梁連續(xù)化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉(zhuǎn)角相等的位移協(xié)調(diào)條件 ，可以建立位移與外荷載之間關(guān)系的微分方程來求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同，各種方法解答的具體形式也不相同?？蚣堋袅Φ挠嬎惴椒?，通常是將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為等效壁式框架，采用桿系結(jié)構(gòu)矩陣位移法求解。 </p><p>　　3.2.3筒體結(jié)構(gòu) </p><p>　

18、　筒體結(jié)構(gòu)的分析方法按照對計算模型處理手法多用等效連續(xù)化方法、等效離散化方法。 </p><p>　　等效連續(xù)化方法是將結(jié)構(gòu)中的離散桿件作等效連續(xù)化處理。一種是只作幾何分布上的連續(xù)化，以便用連續(xù)函數(shù)描述其內(nèi)力；另一種是作幾何和物理上的連續(xù)處理，將離散桿件帶換為等效的正交異性彈性薄版，以便應(yīng)用分析彈性薄版的各種有效方法。具體應(yīng)用有連續(xù)化微分方程解法、框筒近似解法、擬殼法、能量法、有限單元法、有限條法等。 </

19、p><p>　　等效離散化方法是將連續(xù)的墻體離散為等效的桿件，以便應(yīng)用適合桿系結(jié)構(gòu)的方法來分析。這一類方法包括核心筒的框架縫隙法和平面框架子結(jié)構(gòu)法等。具體應(yīng)用包括等代角柱法、、核心筒的框架分析法、平面框架子結(jié)構(gòu)法等。 </p><p><b>　　4.總結(jié)語 </b></p><p>　　隨著我國社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，建筑科技和建筑技術(shù)也有了高速發(fā)展

20、。尤其在城市，，高層建筑正在日益成為城市建筑的主體。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)、全面的工作。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度，加深對現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的認識與研究，以不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，使設(shè)計的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p>&