高層建筑結構設計體會

1、<p>　　高層建筑結構設計體會</p><p>　　摘要：高層建筑結構應注重概念設計，重視結構的選型和平面、立面布置的規(guī)則性，加強構造措施，擇優(yōu)選用抗震和抗風性能好且經濟合理的結構體系。 </p><p>　　關鍵詞：高層建筑結構設計體會 </p><p>　　中圖分類號：TU97文獻標識碼：A文章編號： </p><p><

2、;b>　　引言 </b></p><p>　　隨著國民經濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，功能俱全的高層建筑越來越多，城市化進程不斷加快以及對高層、超高層建筑的結構體系的研究日益完善，使得高層、超高層建筑得迅猛發(fā)展。為了完成復雜的結構設計任務，設計人員必須使用計算機提高工作效率，但是不能完全依賴計算機。提倡概念設計，就是強調人在設計中的指揮、主導、調控作用。 </p><

3、p>　　1 高層建筑結構的設計思路 </p><p>　　設計人員依據(jù)規(guī)范要求以及工程的實際情況，融合安全度概念、力學概念、材料概念、荷載概念、抗震概念等等，首先對工程進行概括的分析，把握工程設計要點，確定結構方案設計、初步結構布置、設定好模型計算的參數(shù)；在計算過程中分析計算簡圖，根據(jù)出現(xiàn)的情況采取相應的措施，調整計算模型；拿到了計算結果要對其作出正確性判斷，決定后續(xù)處理辦法并對設計結果進行修改完善。 &l

4、t;/p><p>　　2 高層建筑結構的設計內容 </p><p>　　2.1高層建筑基礎設計。 應綜合考慮建筑場地的工程地質和水文地質狀況、上部結構的類型和房屋高度、施工技術和經濟條件等因素，使建筑物不致發(fā)生過量沉降或傾斜，滿足建筑物正常使用要求；采用整體性好、能滿足地基承載力和建筑物容許變形要求并能調節(jié)不均勻沉降的基礎形式；宜采用筏型基礎或帶樁基的筏型基礎，必要時可采用箱型基礎。以減小長期

5、重力荷載作用下地基變形、差異變形為主。高層建筑主體結構基礎底面形心宜與永久作用重力荷載重心重合。對于高寬比大于4的高層建筑，基礎底面不宜出現(xiàn)零應力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎底面與地基之間零應力區(qū)面積不應超過基礎底面面積的15%，計算時，質量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。 </p><p>　　2.2高層建筑結構布置。建筑的平立面布置應符合概念設計的要求，結構平面形狀簡單、規(guī)則，質量、剛度和承載力分布宜均

6、勻。不應采用嚴重不規(guī)則的平面布置。高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和收進。結構的側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。不規(guī)則的建筑，在結構設計時要進行水平地震作用計算和內力調整，對薄弱部分采取有效的抗震構造措施。 </p><p>　　2.3高層建筑結構材料選擇。材料的選擇應符合抗震結構的要求，采用什么結構材料需要經過對其技術、經濟條件比較后綜合確定。同時力求結構的延性、剛度、強度完美比配，盡量降低房

7、屋重心，充分發(fā)揮材料的強度。 </p><p>　　2.4高層建筑結構體系。無論是框架結構、框架―剪力墻結構、剪力墻結構、筒體結構，抗震是高層建筑必須考慮的因素，在考慮抗震性時，應結合以下因素：(1)結構設計要有明確的計算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑；(2) 建筑結構設置多道防線，當部分結構或構件因破壞而失效時，不會影響整個結構喪失承載能力和抗震能力；(3)要有良好的延性和消耗地震能量的能力。 (4)強度和剛度

8、在豎向和水平方向的分布要均勻，并根據(jù)設計需要合理布局，防止局部突變或消弱情況引起薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)，有效防止地震時應力的過大集中或塑形變形集中等危險情況的發(fā)生。遵循“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構件” 的原則注意構件的延性性能，適當處理構件的強弱關系，使其形成多道防線，是增強結構抗震能力的重要措施之一。例如框架結構中，框架是唯一的抗側力構件，采用了“強柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以利用梁的變形能力消耗地震

9、能量，使框架柱退到第二道防線的位置；框架剪力墻結構中，剪力墻作為第一道防線，框架作為第二道防線。另外，高層建筑結構采用了“強節(jié)點弱構件”的原則，確保在地震作用下節(jié)點承載力大于相連接構件的承載力。當</p><p>　　2.5高層建筑結構整體性合理的控制指標。 </p><p>　　⑴周期比的控制。《高層建筑混凝土技術規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.4.5條要求：結構扭轉為主的第一自振周期

10、Tt與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應大于0.9，B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結構及本規(guī)程第10章所指的復雜高層建筑不應大于0.85。周期比控制的是側向剛度與扭轉剛度的相對關系，目的是使抗側力構件的平面布置更有效、更合理，使結構不至于出現(xiàn)過大的扭轉關系。周期比不是要求結構足夠結實，而是要求結構承載布局合理。如果周期比不滿足規(guī)范要求，說明結構的扭轉效應明顯，需要增加該結構周邊構件的剛度，降低中間構件的剛度，增大

11、結構的整體扭轉剛度。 </p><p>　?、莆灰票鹊目刂?。《高層建筑混凝土技術規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.4.5條要求：在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，樓層豎向構件最大的水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結構及本規(guī)程第10章所指的復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的

12、1.4倍。位移比是控制結構平面不規(guī)則的重要指標。規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性樓板假定作出的，如果樓板有大的凹入或開洞，平面內消弱過大，結構平面空曠、狹長時，位移比就沒有意義了。 </p><p>　?、莿偠缺鹊目刂?。剛度比是控制結構豎向不規(guī)則的重要指標?！陡咭?guī)》提供了三種剛度比的計算方式，分別是剪切剛度、剪彎剛度和地震力與相應的層間位移比。剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉換結構及對地下室嵌固條件的判定。剪彎

13、剛度主要用于底部大空間為多層的轉換結構。地震力與層間位移比通常絕大多數(shù)工程都用此法計算。 </p><p>　?、燃糁乇鹊目刂?。控制剪重比，是要求結構承擔足夠的地震作用，設計時不能小于規(guī)范的要求?！陡邔咏ㄖ炷良夹g規(guī)程》（JGJ3-2010）第4.3.12條明確要求了各樓層水平地震剪力的最小值。該值如果不滿足要求，則說明結構可能出現(xiàn)比較明顯的薄弱部位。 </p><p>　?、蓜傊乇鹊目?/p>

14、制。剛重比是結構剛度與重力荷載之比，是控制結構整體穩(wěn)定的重要因素，避免建筑在地震時發(fā)生傾覆?！陡邔咏ㄖ炷良夹g規(guī)程》（JGJ3-2010）第5.4.2條，高層建筑結構不滿足第5.4.1條（結構剛重比）的規(guī)定時，應考慮重力二階（P-△）效應對水平力（風、地震）作用下結構內力和位移的不利影響?！陡邔咏ㄖ炷良夹g規(guī)程》（JGJ3-2010）第5.4.4條，規(guī)定了高層建筑結構的穩(wěn)定所應滿足的條件。 </p><p>

15、　　2.6高層建筑對結構分析軟件的計算結果，應進行分析判斷，確認其合理、有效后方可作為工程設計依據(jù)。 </p><p>　　⑴檢查原始數(shù)據(jù)，計算簡圖是否符合本工程的實際情況，特別是荷載不能漏項。 </p><p>　?、茩z查結構設計信息文本文件，從設計參數(shù)是否合理，結構各層層剛度比是否滿足，抗震傾覆驗算是否通過，結構整體穩(wěn)定驗算結果是否滿足等幾方面著手。 </p><p

16、>　?、菣z查結構的周期（扭轉周期與第一平動周期的比值是否滿足規(guī)范要求）、位移（檢查X、Y方向地震力作用下的樓層最大位移比是否滿足規(guī)范要求）、地震力輸出文件，查看X、Y方向的有效質量系數(shù)是否滿足。 </p><p>　?、雀鶕?jù)結構類型分析其動力特性和位移特性，判斷結構的合理性。 </p><p>　　2.7對高層建筑結構的單根構件內力和配筋計算，包括梁、柱、剪力墻的配筋計算，柱和剪力墻

17、軸壓比計算。注意一般構件的配筋值是否符合構件的傳力特征，特殊構件（如轉換梁、大懸臂梁、轉換柱）分析配筋是否正常，撓度、裂縫是否滿足要求。特別要重視豎向構件的配筋。計算結果不超筋不表示構件初始設置的截面和形狀合理，根據(jù)計算結果對構件進行優(yōu)化設計，使得構件在保證受力要求的條件下截面的大小和形狀合理，節(jié)省材料。 </p><p><b>　　3 結語 </b></p><p&g

18、t;　　我國的高層建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，但是在發(fā)展的過程中，我們還是應該遵循高層建筑的設計原則和設計理念，選擇最有效的高層建筑結構體系，建設好我國的高層建筑，令其更加符合甚至是超越國際市場上的標準，為我國的高層建筑業(yè)謀得更長遠的發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]高層建筑混凝土結構技術規(guī)程JGJ3-2010 <