高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題</p><p>　　[摘 要] 經(jīng)濟發(fā)展帶動了城市的發(fā)展，我國城市中的建筑物的高度不斷在提高，外形也越來越多樣化，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)計中，我們必須對一些重點問題進行分析和研究。本文主要闡述了在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些問題。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞] 高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 問題 </p&g

2、t;<p>　　中圖分類號： TU97文獻標識碼： A </p><p><b>　　一、 引言 </b></p><p>　　改革開放之后的中國隨經(jīng)濟的不斷發(fā)展和綜合國力的提高，城市之中新建了大批的高層建筑。由于我國新型的材料和技術(shù)的提高，這都為后來高層建筑的發(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)計進行分析，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)計的應(yīng)用。 </p><p>　　二、 抗震設(shè)計問題 </p><p>　　在抗震設(shè)防中應(yīng)做到三水準抗震設(shè)計目標，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。對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)計中應(yīng)遵循剛?cè)釁f(xié)調(diào)原則，擁有足夠的延性。同時，在抗震方面應(yīng)遵循多道設(shè)防原則。當?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構(gòu)件在強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)計中，選材要遵循輕質(zhì)高強原則。在擁有足夠的強度和變形的同時，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)計高層建筑結(jié)構(gòu)時，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)計水平，以便取得良好的經(jīng)濟效益。 </p><p>　　在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，通過結(jié)構(gòu)自身的抗震性能（強度、剛度、延性）來抵抗地震作用是一種被動消極的抗震對策。一旦發(fā)生破壞將產(chǎn)生嚴重地經(jīng)濟損失和人員傷亡。因此，要加強結(jié)構(gòu)減震控制，即對結(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，它通過設(shè)置隔震裝置系統(tǒng)形成隔震層，延長結(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，達到減震控震的目的 </p><p>　　三、 防排煙系統(tǒng)設(shè)計問題 </p><p>　　1. 沒有正確認識排

7、煙方式的差別 </p><p>　　在進行一些高層建筑的防排煙系統(tǒng)設(shè)計時，一些開發(fā)商為了能夠擴大利潤、節(jié)省資金，會在防煙樓梯間、前室的防煙設(shè)施以及消防電梯前室的設(shè)計中使用自然排煙的方式，而不是設(shè)計相關(guān)的機械防煙設(shè)施。但在實際生活中，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. 未對不具備自然排煙條件的封閉樓梯間進行防煙設(shè)計 </p><p&

8、gt;　　在進行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，尤其是像一些大型的商場，在其中間部位設(shè)置封閉的樓梯。為了節(jié)省一定的資金，將商場的可使用面積增大。在很多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，沒有根據(jù)有關(guān)規(guī)范進行設(shè)正壓送風，也沒有增設(shè)前室。 </p><p>　　四、 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題 </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)計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三

9、心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計過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)計時選擇合理的結(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)劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡單

10、平面形式。當需要采用不規(guī)則l 形、t 形、十字形等比較復雜的平面形式時，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，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)處于對稱狀態(tài)。 </p><p>　　五、 高層房建筑結(jié)構(gòu)的強度和延性 </p><p>　　結(jié)構(gòu)在受力進塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，為避免倒塌，尤其是在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，一方面要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強度；另一方面，要保證結(jié)構(gòu)具有

11、一定的延性。強度要從電算的位移剛度等進行控制，而延性則主要從以下幾個方面控制，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)進行調(diào)整放大提高，以達到結(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度等級合適確定后，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)強度、剛度及裂縫，使之能正常工作的另一個極其重要的設(shè)計原則和手段。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)件通過剛節(jié)點連接而成的，其整個結(jié)構(gòu)荷載均由框架承擔。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，一般都有較大的空間。但框架結(jié)構(gòu)的框架節(jié)點具有應(yīng)力集中顯著、側(cè)向剛度小、屬柔性結(jié)構(gòu)等缺點。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)中同時采用框架和剪力墻結(jié)構(gòu)，共同承擔豎向和水平荷載，可以起到取長補短的作用?？蚣艿撞亢图袅ι喜康膶娱g相對位移會因協(xié)同工作而減小，從而降低了整個結(jié)構(gòu)體系的層間相對位移和頂端位移，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)體系是由一個或多個實腹筒體或非實腹筒體組成的結(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、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 </b></p><p>　　人口的不斷增長，建筑用地的逐漸增多，加快了我國高層建筑的建設(shè)步伐。只有對高層建筑進行高效地、準確地分析，才能保證高層

18、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。通過對以上高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中幾個問題的分析可以看出，關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方面還存在著許多問題，我們必須對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方方面面進行分析和思考。實踐表明在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工過程中，設(shè)計及技術(shù)人員只有概念清晰，措施得當，才能不斷地完善和發(fā)展高層建筑。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]翁映華.高層