試析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的若干問題 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘 要：隨著建筑事業(yè)的發(fā)展，高層建筑越來越多，而建筑層次和復(fù)雜程度的增加，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的要求也越來越高。這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)人員認(rèn)真地學(xué)習(xí)規(guī)范，研究現(xiàn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中值得注意的問題，通過理論知識(shí)的提升，有效地把握住工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，努力做到讓結(jié)構(gòu)更安全、更合理。 關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；原則；控制參數(shù) TU208 A 1 高層建筑結(jié)構(gòu)的主要 特征 高層建筑結(jié)構(gòu)不僅要承受由于外界環(huán)境的風(fēng)力產(chǎn)生的水平方向的壓力，同時(shí)還要承受在垂直方向的重力荷載，同時(shí)對(duì)于地震的抵抗能力也有要求。一般的低層建筑結(jié)構(gòu)受到水平方向上的影響程度比較低 .但是對(duì)于那些高層建筑，外界風(fēng)力產(chǎn)生的水平方向的荷載和地震的影響則是其受到的主要影響因素。另外，隨著建筑物的高度不斷增加，高層建筑的水平位移也不斷增大。但是對(duì)于高層建筑來說，如果存在過大的側(cè)移，不但會(huì)影響到居住舒適度，同時(shí)使得建筑物的安全性受到影響。 2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系可以按以下分類 2.1 框架 結(jié)構(gòu)體系 因其抗側(cè)剛度較小，多用于中、小高層辦公建筑。 2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系 由于其通過建筑墻體承擔(dān)豎向和側(cè)向荷載，抗側(cè)剛度遠(yuǎn)大于框架結(jié)構(gòu)，故常用于高層住宅和高層公寓。 2.3 框架 - 剪力墻結(jié)構(gòu)體系 其抗側(cè)剛度介于二者之間，且具有二者的優(yōu)點(diǎn)，使用范圍極廣。 2.4 框架 - 剪力桁架結(jié)構(gòu)體系 常見于鋼結(jié)構(gòu)高層建筑，主要由后者承擔(dān)側(cè)向荷載。 2.5 框架 - 核芯筒結(jié)構(gòu)體系 由建筑內(nèi)部剪力墻組成的核芯筒和外部框架組合而成，外框架承擔(dān)豎向荷載，核芯筒承擔(dān)側(cè)向荷載。 2.6 筒中筒結(jié)構(gòu)體系 由鋼筋混凝土內(nèi)外筒體組成共同承擔(dān)豎向和側(cè)向荷載。 此外，還有斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系 !成束筒結(jié)構(gòu)體系、內(nèi)填支撐筒結(jié)構(gòu)體系、對(duì)角支撐筒體結(jié)構(gòu)體系、空間桁架結(jié)構(gòu)體系、內(nèi)部對(duì)角支撐桁架結(jié)構(gòu)體系、巨型框架結(jié)構(gòu)體系等。眾多的結(jié)構(gòu)體系可供結(jié)構(gòu)工程師選擇，選取一種或幾種體系作為備選，是概念設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該確定的。在初步設(shè)計(jì)時(shí)，通過精心的結(jié)構(gòu)計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定最經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。 3 高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制參數(shù) 基本選定結(jié)構(gòu)方案后，緊接著就是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心部分 結(jié) 構(gòu)計(jì)算。首先，根據(jù)所選取的結(jié)構(gòu)體系，選用準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模型和選取正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。其次，結(jié)構(gòu)計(jì)算開始前，設(shè)計(jì)人員先要根據(jù)規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊(cè)對(duì)參數(shù)意義的描述，以及根據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)和特殊構(gòu)件進(jìn)行正確設(shè)置。 3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)（部分）的確定 混凝土容重宜取 2730。結(jié)構(gòu)構(gòu)件梁、柱、剪力墻等考慮粉刷或裝飾面層后的容重應(yīng)大于 25kNm3，如考慮 20 厚砂漿粉刷，當(dāng)柱截面為 400400 時(shí)， = （ 4402-4002）20/4002+25=4.2+25=29.2 ，當(dāng)柱截面為 時(shí) 600600 ， =（ 6402-6002） 20/6002+25=2.7555+25=27.8 ，如柱截面10001000 ， = （ 10402-10002）20/10002+25=1.632+25=26.632 ，梁 250500 （板厚按 100mm 計(jì)）： = （ 290+420-250400 ） 20/ （ 250+500）+25 =3.488+25=28.5，梁 300800 （板厚按 100mm 計(jì)）：= （ 340720 -300700 ） 20 （ 300800 ）+25=2.9+25=27.9，剪力墻厚 200：=4020/200+25=4+25=29 ，剪力墻厚 300：=4020/300+25=2.67+25=27.67 ，可見，梁、柱、剪力墻截面尺寸越小容重越大，如貼面磚、花崗石，容重還要加大，設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合考慮工程梁、柱、剪力墻的截面尺寸大小及面層材料，確定一個(gè)較合適的混凝土容重值。 3.2 高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各控制參數(shù)的選取直接影響結(jié)構(gòu)的安全性、合理性等。因此，合理的選取各控制參數(shù)，有助于提高結(jié)構(gòu)整體控制的效率，也有助于使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、經(jīng)濟(jì)合理。 （ 1）軸壓比 限制 結(jié)構(gòu)的軸壓比，以保證結(jié)構(gòu)的延性要求。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)可以通過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度的辦法調(diào)整。 （ 2）剪重比 限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)的安全。當(dāng)偏小且與規(guī)范限值相差較大時(shí)，可通過增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。 （ 3）剛重比 規(guī)范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應(yīng)引起的二階效應(yīng)是否可以忽略不計(jì)。當(dāng)不滿足規(guī)范下限要求時(shí)，可以通過調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。 （ 4）層間位移角 限制結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的水平位移，確保高層結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的剛度，避免產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，只能通過調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。 （ 5）層間位移比 限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，可以改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距達(dá)到規(guī)范要求。 （ 6）周期比 限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，使結(jié)構(gòu)具有必要的抗扭剛度，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，只能通過調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。 （ 7）剛度比 主要為限制結(jié)構(gòu)豎向布置的不規(guī)則性，避免結(jié)構(gòu)剛度沿豎向突變，形成薄弱層。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，可以適當(dāng)加強(qiáng)本層墻、柱和梁的剛度，或適當(dāng)削弱上部相關(guān)樓層墻、柱和梁的剛度以滿足要求。 4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則 4.1 選擇合理的基礎(chǔ)方案 對(duì)于高層建筑來說，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是按照高層建筑的地質(zhì)條件選擇合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合分析高層建筑的結(jié)構(gòu) 類型和荷載分布情況。還要考慮具體的施工條件以及相鄰的建筑物的影響作用等各種因素，在綜合分析的基礎(chǔ)上選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)方案。 4.2 選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖 高層建筑結(jié)構(gòu)是在計(jì)算其簡(jiǎn)圖基礎(chǔ)上進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算。一旦選擇不合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖，則就很容易造成由于結(jié)構(gòu)不合理而引發(fā)一些安全事故。因此 ,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全保證的前提條件就是選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖。 4.3 選擇合適的計(jì)算工具 隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。因此，建筑設(shè)計(jì)工作對(duì)于計(jì)算結(jié)果也有了更高精度的要求。 目前，市場(chǎng)上存在著各種各樣的計(jì)算軟件，采用不同的軟件可能會(huì)得到不同的結(jié)果。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要在全面地了解此類輔助軟件的使用范圍和條件的前提下，選擇合適的輔助軟件進(jìn)行計(jì)算工作。 4.4 采取相應(yīng)的構(gòu)造措施 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)始終要牢記 “ 強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉原則 ” 。應(yīng)強(qiáng)薄弱部位，注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度和構(gòu)件的延性性能等因素的影響。 4.5 選擇合理的設(shè)計(jì)方案 一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一定是滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，同時(shí)還要滿足結(jié)構(gòu)體系 和結(jié)構(gòu)形式的要求。一般來說，結(jié)構(gòu)體系的要求是傳力簡(jiǎn)單，受力明確。 5 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題 5.1 高度問題 對(duì)于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。 5.2 材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題 由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很 小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，而且效果不大，有時(shí)不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。 5.3 軸壓比與短柱問題 在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強(qiáng)混凝土，柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài)，防止受拉鋼筋未達(dá)屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小，則結(jié)構(gòu)的延性就差，當(dāng)遭遇地震時(shí)，耗散和吸收地震能量少，結(jié)構(gòu)容易被破壞。 5.4 在某些烈度區(qū)采用較低的抗震措施與構(gòu)造措施 現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度己不能適應(yīng)國(guó)情的需要，認(rèn)為我國(guó) “ 取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度 ” 并主張 “ 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高 ” 。 5.5 嵌固端的設(shè)置問題 由于高層建筑一般都帶有兩層或兩層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面：抗震設(shè)計(jì)的多高層建筑，當(dāng)?shù)叵率翼?層作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)。地下室中超出上部主樓范圍且無地上結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)。 5.6 短肢剪力墻的設(shè)置問題 短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為 5 8 的剪力墻。近年興起的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，雖然有利于住宅建筑布置，也可減輕結(jié)構(gòu)自重，但在高層住宅中，剪力墻肢不宜太短，因?yàn)槎讨袅Φ目拐鹦阅茌^差，地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多，為安全起見，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的 剪力墻結(jié)構(gòu)。 6 結(jié)束語 總而言之，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)全面、系統(tǒng)的工作，它需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底、嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和靈活創(chuàng)新的思維。同時(shí)還要密切配合其它專業(yè)的設(shè)計(jì)工作，在工作中做到事無巨細(xì)，善于總結(jié)和反思工作中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。 參考文獻(xiàn)： 1王續(xù)晶 . 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題探討 J. 價(jià)值工程 . 2011. 2肖燕武 . 淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度 J. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) . 2007. 3惠淵峰 . 淺議建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 J. 經(jīng)營(yíng)管理者 .2011. 4于險(xiǎn)峰 .高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其體系 J.建筑技術(shù) .2009. 5趙西安 .現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) M.科學(xué)出版社 .2008. 文檔資料：試析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的若干問題 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費(fèi)閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔 :探究液壓油缸缸筒加工過程中的質(zhì)量控制 淺析預(yù)制梁鋼絞線伸長(zhǎng)量偏差 設(shè)備備件管理中應(yīng)用極速供應(yīng)鏈 淺析影響土方邊坡穩(wěn)定的因素及安全防護(hù)措施 淺析天平砝碼的檢定方法分析 探討房屋建筑工 程施工中的工程造價(jià)管理 小城鎮(zhèn)土地可持續(xù)利用政策研究 芻議電力通信工程建設(shè)管理 淺析建筑工程混凝土裂縫的成因與防治措施 船舶電站調(diào)試方法和策略 基于生態(tài)理念的水利工