高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題</p><p>　　[摘 要] 經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)了城市的發(fā)展，我國(guó)城市中的建筑物的高度不斷在提高，外形也越來(lái)越多樣化，其中建筑的結(jié)構(gòu)是支撐這些美麗建筑的關(guān)鍵。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們必須對(duì)一些重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行分析和研究。本文主要闡述了在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞] 高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 問(wèn)題 </p&g

2、t;<p>　　中圖分類號(hào)： TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　一、 引言 </b></p><p>　　改革開(kāi)放之后的中國(guó)隨經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和綜合國(guó)力的提高，城市之中新建了大批的高層建筑。由于我國(guó)新型的材料和技術(shù)的提高，這都為后來(lái)高層建筑的發(fā)展創(chuàng)造了良好的物質(zhì)條件。但是目前我國(guó)除了一些沿海和特區(qū)之外。內(nèi)地高層建筑中，仍以小高層住宅（

3、12～30 層）占主體，約占全部高層建筑的80%，本文就高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，總結(jié)了高層建筑的結(jié)構(gòu)類型，最后并分析高層建筑中抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用。 </p><p>　　二、 抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題 </p><p>　　在抗震設(shè)防中應(yīng)做到三水準(zhǔn)抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。對(duì)于不同重要性的建筑物，可采取甲、乙、丙、丁四類抗震設(shè)防類別。 </p><p>

4、　　因此在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循剛?cè)釁f(xié)調(diào)原則，擁有足夠的延性。同時(shí)，在抗震方面應(yīng)遵循多道設(shè)防原則。當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構(gòu)件在強(qiáng)震作用下遭到破壞后，后續(xù)的第二道甚至第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)立即接替，擋住地震的沖擊，從而保證建筑物不倒塌。多次震害表明，重力荷載是結(jié)構(gòu)在遭受地震作用破壞后發(fā)生倒塌的最直接原因。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，選材要遵循輕質(zhì)高強(qiáng)原則。在擁有足夠的強(qiáng)度和變形的同時(shí)，材料自重應(yīng)盡可能輕。在分合原則中應(yīng)充分利用抗震

5、縫的作用，合理設(shè)置抗震縫。最后在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用成熟的新技術(shù)和可靠的新型產(chǎn)品，以提高設(shè)計(jì)水平，以便取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，通過(guò)結(jié)構(gòu)自身的抗震性能（強(qiáng)度、剛度、延性）來(lái)抵抗地震作用是一種被動(dòng)消極的抗震對(duì)策。一旦發(fā)生破壞將產(chǎn)生嚴(yán)重地經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)減震控制，即對(duì)結(jié)構(gòu)施加控制裝置。由控制裝置和結(jié)構(gòu)共同承受地震作用，來(lái)調(diào)諧和減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。基礎(chǔ)隔

6、震就是一種很好的方式，它通過(guò)設(shè)置隔震裝置系統(tǒng)形成隔震層，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的周期。使結(jié)構(gòu)基本上處于彈性工作狀態(tài)，從而使建筑物不產(chǎn)生破壞或倒塌。耗能減震則是通過(guò)設(shè)置耗能減震裝置（如摩擦耗能器、粘滯阻尼器）有效地消耗或吸收地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，來(lái)減小主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，達(dá)到減震控震的目的 </p><p>　　三、 防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題 </p><p>　　1. 沒(méi)有正確認(rèn)識(shí)排

7、煙方式的差別 </p><p>　　在進(jìn)行一些高層建筑的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一些開(kāi)發(fā)商為了能夠擴(kuò)大利潤(rùn)、節(jié)省資金，會(huì)在防煙樓梯間、前室的防煙設(shè)施以及消防電梯前室的設(shè)計(jì)中使用自然排煙的方式，而不是設(shè)計(jì)相關(guān)的機(jī)械防煙設(shè)施。但在實(shí)際生活中，在高層建筑中使用自然排煙的方式是非常行不通的。 </p><p>　　2. 未對(duì)不具備自然排煙條件的封閉樓梯間進(jìn)行防煙設(shè)計(jì) </p><p&

8、gt;　　在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是像一些大型的商場(chǎng)，在其中間部位設(shè)置封閉的樓梯。為了節(jié)省一定的資金，將商場(chǎng)的可使用面積增大。在很多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，沒(méi)有根據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)正壓送風(fēng)，也沒(méi)有增設(shè)前室。 </p><p>　　四、 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題 </p><p>　　我們將建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心稱為建筑三心。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

9、心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)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(dòng)效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生扭轉(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，盡最大的可能使建筑物 </p><p><b>　　做到三心合一。 </b></p><p>　　在某些情況下，由于城市規(guī)劃對(duì)街道景觀的要求以及建筑場(chǎng)地的限制，高層建筑不可能全部采用簡(jiǎn)單

10、平面形式。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)。在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)處于對(duì)稱狀態(tài)。 </p><p>　　五、 高層房建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性 </p><p>　　結(jié)構(gòu)在受力進(jìn)塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，為避免倒塌，尤其是在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，一方面要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度；另一方面，要保證結(jié)構(gòu)具有

11、一定的延性。強(qiáng)度要從電算的位移剛度等進(jìn)行控制，而延性則主要從以下幾個(gè)方面控制，以防結(jié)構(gòu)的脆性破壞。 </p><p>　　1. 構(gòu)件截面抗震承載力調(diào)整 </p><p>　　水平地震作用與重力荷載效應(yīng)組合對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震承載力須根據(jù)受力狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整放大提高，以達(dá)到結(jié)構(gòu)的柔性破壞。 </p><p>　　2. 豎向構(gòu)件軸壓比控制 </p><

12、p>　　高層建筑豎向構(gòu)件在重力荷載、水平荷載共同作用下的軸壓比控制是保證高層建筑結(jié)構(gòu)延性和安全度的重要措施之一，軸壓比的高低直接體現(xiàn)了構(gòu)件延性的優(yōu)劣。軸壓比較低的構(gòu)件延性較好，反之延性較差。因此，地震作用效應(yīng)組合下的豎向構(gòu)件軸壓比必須滿足規(guī)范限值。 </p><p>　　3. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件剪壓比控制 </p><p>　　高層建筑各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件在重力荷載、水平荷載共同作用下的剪壓比控制，是

13、保證高層建筑結(jié)構(gòu)延性、安全度的又一重要措施。 </p><p>　　4. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件合適含鋼率選擇 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)合適確定后，構(gòu)件配置的各種受力鋼筋和非受力構(gòu)造鋼筋具有合適的含鋼率，是控制高層建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及裂縫，使之能正常工作的另一個(gè)極其重要的設(shè)計(jì)原則和手段。合適含鋼率的配置是現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)本身應(yīng)有特性的體現(xiàn)。 </p&

14、gt;<p>　　六、 高層建筑結(jié)構(gòu)體系問(wèn)題 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)體系也是多種多樣的?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是由梁與柱這兩類構(gòu)件通過(guò)剛節(jié)點(diǎn)連接而成的，其整個(gè)結(jié)構(gòu)荷載均由框架承擔(dān)。根據(jù)其構(gòu)成不同又可分為鋼筋混凝土框架、鋼框架和混合結(jié)構(gòu)框架三類。這種結(jié)構(gòu)體系具有可以較靈活地配合建筑平面布置的特點(diǎn)，一般都有較大的空間。但框架結(jié)構(gòu)的框架節(jié)點(diǎn)具有應(yīng)力集中顯著、側(cè)向剛度小、屬柔性結(jié)構(gòu)等缺點(diǎn)。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是

15、承受建筑物豎向和水平荷載的主體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)整體性好、剛度大，但其間距通常為3～8 m。間距不能太大，否則平面布置不靈活，則很難滿足大空間的建筑要求，而且結(jié)構(gòu)自重較大。 </p><p>　　框架——剪力墻結(jié)構(gòu)體系是在同一結(jié)構(gòu)中同時(shí)采用框架和剪力墻結(jié)構(gòu)，共同承擔(dān)豎向和水平荷載，可以起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用?？蚣艿撞亢图袅ι喜康膶娱g相對(duì)位移會(huì)因協(xié)同工作而減小，從而降低了整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的層間相對(duì)位移和頂端位移，提高了結(jié)構(gòu)的側(cè)

16、向位移；剪力墻的存在不但使框架各層梁、柱彎矩值降低，而且使各層梁、柱彎矩沿高度方向的差異減小，在數(shù)值上趨于均勻。因此，框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和承載能力較好，抗震性能也較好。 </p><p>　　筒體結(jié)構(gòu)體系是由一個(gè)或多個(gè)實(shí)腹筒體或非實(shí)腹筒體組成的結(jié)構(gòu)體系。它比框架—— 剪力墻結(jié)構(gòu)具有更大的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)筒體的組成形式不同可分為框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、筒束結(jié)構(gòu)等。巨型結(jié)構(gòu)體系是指一幢建筑中由數(shù)個(gè)大型結(jié)構(gòu)單元所組

17、成的主結(jié)構(gòu)與常規(guī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的子結(jié)構(gòu)共同組成了建筑的結(jié)構(gòu)體系。其結(jié)構(gòu)剛度大，空間協(xié)調(diào)性好。具有良好的抗風(fēng)、抗震性能和更大的穩(wěn)定性。另外，其在建筑使用空間布置方面也有良好的建筑適應(yīng)性 </p><p><b>　　七、 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　人口的不斷增長(zhǎng)，建筑用地的逐漸增多，加快了我國(guó)高層建筑的建設(shè)步伐。只有對(duì)高層建筑進(jìn)行高效地、準(zhǔn)確地分析，才能保證高層

18、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。通過(guò)對(duì)以上高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)問(wèn)題的分析可以看出，關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方面還存在著許多問(wèn)題，我們必須對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方方面面進(jìn)行分析和思考。實(shí)踐表明在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，設(shè)計(jì)及技術(shù)人員只有概念清晰，措施得當(dāng)，才能不斷地完善和發(fā)展高層建筑。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]翁映華.高層