高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究

1、<p>　　高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究</p><p>　　【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，民用建筑的高度越來越高，因此，加強(qiáng)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高高層民用建筑的整體性能是非常有必要的，文章對(duì)高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，具有一定的借鑒意義。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】高層；民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A <

2、;/p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　文章對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了介紹，對(duì)高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置原則進(jìn)行了闡述，通過分析，并結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)民用建筑中結(jié)構(gòu)的新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。 </p><p>　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系介紹 </p><p>　　目前高層建筑基本上都是采

3、用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)等，其中在高層住宅建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)使用較多。 </p><p><b>　　1.剪力墻結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通常采用平面布置形

4、式，由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用，剪力墻應(yīng)雙向或多向布置。由于該結(jié)構(gòu)全部由剪力墻組成，其剛度比框架剪力墻結(jié)構(gòu)更好，常用于40層以下的高層住宅建筑等。該結(jié)構(gòu)高寬比不宜大于6，其高度應(yīng)考慮抗震要求。 </p><p><b>　　框架剪力墻結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻組合而成的結(jié)構(gòu)體系。其中剪力墻承受絕大部分水平荷載，框架承

5、受豎向荷載，兩者共同受力，合理分工。剪力墻應(yīng)均勻布置在建筑物的周邊、電梯間、平面形狀變化較大和豎向荷載較大等部位。由于該結(jié)構(gòu)以框架結(jié)構(gòu)為主，剪力墻為輔助，因此，該結(jié)構(gòu)體系適用于25層以下的建筑，最高不宜大于30層。 </p><p>　　三、高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置原則 </p><p>　　框架結(jié)構(gòu)是指由梁柱桿系構(gòu)件構(gòu)成，能承受豎向和水平荷載作用的承重結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)：框架結(jié)構(gòu)平面布置靈

6、活，可根據(jù)需要分隔成小房間或者改成大房間；結(jié)構(gòu)自重較輕。缺點(diǎn)：框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小。[改為，]豎向荷載作用下，一般情況，[刪除，]梁端抗彎承載力首先達(dá)到其極限承載力，出現(xiàn)塑性鉸區(qū)域，相應(yīng)地梁端截面轉(zhuǎn)角位移顯著加大，內(nèi)力向跨中發(fā)生轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致跨中彎矩進(jìn)一步提高，跨中撓曲變形增大，直至破壞。 </p><p>　　水平荷載是高層框架結(jié)構(gòu)的主要荷載，由此產(chǎn)生的整體傾覆力矩可能使部分柱受拉,整體抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算要求決定了結(jié)

7、構(gòu)的最大高度。 </p><p>　　對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)來說，其層數(shù)度[多]，高度大，為保證在正常使用條件下，主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài)，控制裂縫的開展及控制其寬度在規(guī)范允許范圍內(nèi)，以及保證填充墻、隔墻及幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好，要求高層建筑結(jié)構(gòu)必須具有足夠的剛度，且須對(duì)結(jié)構(gòu)樓層層間最大位移與層高之比進(jìn)行限值，所以必須驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。 </p><p>　　梁彎矩調(diào)幅原因是按照框架結(jié)構(gòu)的合

8、理破壞形式，在梁端出現(xiàn)塑性鉸是允許的，為了便于澆搗[筑]混凝土，也往往希望節(jié)點(diǎn)處梁的負(fù)鋼筋[前插彎距]放的少些；而對(duì)于裝配式和裝配整體式框架，節(jié)點(diǎn)并非絕對(duì)剛性，梁端實(shí)際彎矩將小于其彈性計(jì)算值，因此，在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般均對(duì)梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅。 </p><p>　　四、影響高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素 </p><p>　　1.外力作用的影響 作用在建筑物上的各種外力統(tǒng)稱為荷載。荷載

9、可分為恒荷載(如結(jié)構(gòu)自重)和活荷載(如人群、家具、風(fēng)雪及地震荷載)兩類。荷載的大小是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。也是結(jié)構(gòu)選型及構(gòu)造設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，起著決定構(gòu)件尺度、用料多少的重要作用。風(fēng)載是高層建筑水平荷載的主要因素，風(fēng)力隨著地面的不同高度而變化，在沿江沿海地區(qū)，風(fēng)力影響更大，設(shè)計(jì)時(shí)必須遵照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行。 地震荷載也是主要荷載。地基土的縱波使建筑物產(chǎn)生上下顫動(dòng)；橫波使建筑物產(chǎn)生前后或左右的水平方向的晃動(dòng)。但這三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)并不同時(shí)產(chǎn)生，

10、其中橫波的振動(dòng)往往超過風(fēng)力的作用，所以地震力產(chǎn)生的橫波是建筑物的主要側(cè)向荷載。地震的大小用震級(jí)表示，震級(jí)的高低是根據(jù)地震時(shí)釋放能量的多少來劃分的，釋放能量愈多，地震越大，震級(jí)也愈高。故震級(jí)是地震的大小指標(biāo)。在進(jìn)行建筑物抗震設(shè)計(jì)時(shí)，是以該地區(qū)所定地震烈度為依據(jù)，地震烈度是指在地震過程中，地表及建筑物受到影響和破壞的程度。 </p><p>　　2.氣候條件的影響 我國(guó)各地區(qū)地理位置及環(huán)境不同，從炎熱的南方到寒冷的

11、北方，氣候條件有許多差異。太陽的輻射熱、自然界的風(fēng)、雨、雷、霜、地下水等構(gòu)成了影響建筑物的多種因素。有的構(gòu)、配件因熱脹冷縮而開裂；有的部位出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象；有的因室內(nèi)過冷或過熱而妨礙工作等等．放在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該針對(duì)建筑物所受影響的性質(zhì)與程度，對(duì)各有關(guān)構(gòu)、配件及部位采取必要的防范措施．如防潮、防水、保溫、隔熱、設(shè)伸縮縫、設(shè)隔蒸汽層等等。以防患于未然。 </p><p>　　3.各種人為因素的影響 人們?cè)谏a(chǎn)和生

12、活活動(dòng)中，往往遇到火災(zāi)、爆炸、機(jī)械振動(dòng)、化學(xué)腐蝕、噪聲等人為因素的影響。故在進(jìn)行建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)這些影響因素，采取相應(yīng)的防火、防爆、防振、防腐、隔聲等構(gòu)造措施，以防止建筑物遭受不應(yīng)有的損失。 </p><p>　　五、民用建筑中結(jié)構(gòu)的新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　1.鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的推廣隨著鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，為建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時(shí)機(jī)。鋼結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)和混凝士

13、結(jié)構(gòu)相比，在民用建筑建筑中應(yīng)用主要有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①由于鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn)，民用建筑設(shè)計(jì)可采用大開間布置。而磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于材料的性質(zhì)，限制了空間布置的自由。如果結(jié)構(gòu)跨度過大，就會(huì)造成構(gòu)件尺寸加大，不但影響美觀，而且造成結(jié)構(gòu)自重增大，增加了造價(jià)。②民用建筑采用鋼結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟(jì)效益較好。由于鋼結(jié)構(gòu)民用建筑自重輕，約為磚混結(jié)構(gòu)的65％，因此減少了土、沙、石的用量。不僅適用于軟弱地基，在其他地基條件下，也同樣可以大大減少基礎(chǔ)造價(jià)

14、。鋼結(jié)構(gòu)民用建筑施工周期短，可以大大提高投資效益，加快資金周轉(zhuǎn)。 </p><p>　　2.短肢剪力墻的廣泛應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的長(zhǎng)度為厚度5～8倍的剪力墻結(jié)構(gòu)，其吸收了框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展形成的民用建筑結(jié)構(gòu)型式。常用的短肢剪力墻有“T”字型、“L”字型、“十”字型、“一”字型等。在這種結(jié)構(gòu)里剪力墻能結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置靈活布置，可選擇的方案較多，能避免與建筑使用功能發(fā)生矛盾。而連接各墻肢的梁隨墻肢

15、位置也可隱蔽設(shè)于間隔墻豎向平面內(nèi)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)里剪力墻數(shù)量的多少，墻肢的長(zhǎng)短主要由結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的需要而決定。這種新的結(jié)構(gòu)克服了普通框架和普通剪力墻結(jié)構(gòu)的一些缺點(diǎn)，得到了建筑師、開發(fā)商和廣大住戶的肯定與歡迎。 </p><p>　　3.預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)是在柱與柱之間布置明梁，樓板采用預(yù)應(yīng)力大板，并在預(yù)應(yīng)力大板上直接布置隔墻的結(jié)構(gòu)體系。若這種大板配合預(yù)應(yīng)力寬扁梁使用，則能更大限度的提升樓層

16、凈高，隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的逐漸成熟，預(yù)應(yīng)力材料及施工費(fèi)用不斷下降，我國(guó)民用建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的情況越來越多。預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)在建筑上避免了室內(nèi)難看的次梁景觀，使住宅的建筑平面布置更加靈活，有利于二次裝修時(shí)室內(nèi)布局的改造，滿足了住戶個(gè)性化要求。 </p><p><b>　　六、結(jié)束語 </b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展和高層民用建筑設(shè)計(jì)研究的不斷深化，

17、高層民用建筑的數(shù)量和質(zhì)量將會(huì)有很大的提高，更好的服務(wù)于人民的生活，讓我們拭目以待。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]肖峻.高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J].中華建設(shè).2008（12）：23-24[2]楊恒.試論高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題[J].黑龍江科技信息.2008（13）：98-99[3]楊偉.高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾