1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討本文主要分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本特征和主要步驟，并對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的選型設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；特征和步驟中文圖片分類號：TU318文件標(biāo)識碼：一篇文章編號：隨著城市化的發(fā)展，高層建筑不斷涌現(xiàn)。與低層和多層建筑相比，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇直接關(guān)系到建筑平面布局、立面造型、樓層高度、機(jī)電管線設(shè)置、施工工藝要求、工期長短和投資成本水平。高層建筑的承載力、側(cè)向剛度、抗震性能、材料消耗和造價(jià)與所采用的結(jié)構(gòu)體系密切相關(guān)。不同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)適合不同的層、高度和功能。只有掌握建筑結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)，才能使設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。本文討論了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計(jì)的要點(diǎn)。1高層建筑的特點(diǎn)(1)一般來說，在同一個(gè)施工現(xiàn)場，高層建筑的建設(shè)可以獲得更多的建筑面積，可以部分解決城市用地緊張和地價(jià)高的問題。然而，過多密集的高層建筑也會給城市帶來熱島效應(yīng)，過多的玻璃幕墻高層建筑也會造成光污染。(2)在建筑面積與施工場地面積之比相同的情況下，高層建筑比多層建筑能提供更多的自由場地，利用這些自由場地作為綠化和休息場地，有利于美化環(huán)境，帶來更多的陽光、照明和通風(fēng)效果。(3)高層建筑的垂直交通通常由電梯完成，這將增加建筑成本。從建筑防火的角度來看，高層建筑的防火要求高于低層建筑，這也將增加高層建筑的工程成本和運(yùn)營成本。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本特征(1)高層建筑的水平荷

3、載已成為決定性因素。豎向構(gòu)件中高層建筑自重和樓面荷載引起的軸力和彎矩值僅與建筑高度的一階成正比，而結(jié)構(gòu)水平荷載引起的傾覆力矩和豎向構(gòu)件水平荷載引起的軸力與建筑高度的二階成正比。因此，對于高層建筑，豎向荷載主要是一個(gè)固定值，而水平荷載的風(fēng)荷載值隨著結(jié)構(gòu)動力特性的不同而變化很大。(2)高層建筑的軸向變形不容忽視。高層建筑的豎向荷載值較大，會導(dǎo)致柱產(chǎn)生較大的軸向變形，直接影響連續(xù)梁的彎矩，導(dǎo)致連續(xù)梁中間支座負(fù)彎矩值呈下降趨勢?？缰袕澗啬┒说呢?fù)彎矩值不僅會增加，還會影響預(yù)制構(gòu)件的下料長度。因此，需要根據(jù)軸向變形進(jìn)行計(jì)算并調(diào)整下料長度。(3)橫向運(yùn)動已成為控制指標(biāo)。與低層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)向位移已成為高層

4、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素。由于建筑物高度不斷增加，結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)向變形迅速增加，結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)向位移應(yīng)控制在限值內(nèi)。(4)結(jié)構(gòu)延性已成為重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)之一。與普通建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)更加靈活，因此一旦發(fā)生地震，其變形會更大。為了保證結(jié)構(gòu)在塑性變形后仍能具有很強(qiáng)的變形能力，從而避免倒塌，有必要在結(jié)構(gòu)中采用合理的措施來保證結(jié)構(gòu)能夠具有一定的延性。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟(1)確定合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。一般而言，在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合分析工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、荷載分布、相鄰建筑物的影響、施工條件等因素，選擇符合經(jīng)濟(jì)合理原則的基本方案。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)最大限度地發(fā)揮基礎(chǔ)

5、的潛力，必要時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)變形的計(jì)算。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段，需要形成完整的地質(zhì)勘察資料，對于一些沒有地質(zhì)報(bào)告的建筑物，需要進(jìn)行現(xiàn)場檢查，并參考附近建筑物的相關(guān)資料。(2)確定最合適的結(jié)構(gòu)方案。成功的建筑設(shè)計(jì)必須選擇最經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，即選擇可行的結(jié)構(gòu)形式和體系。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不僅要有明確的應(yīng)力，而且要有方便的力傳遞。不同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不應(yīng)與相同的結(jié)構(gòu)單元混合。因此，我們必須對工程設(shè)計(jì)要求、材料供應(yīng)和施工條件進(jìn)行全面分析，并與水、熱、電等進(jìn)行協(xié)商。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，確定合理的結(jié)構(gòu)方案。(3)確定合適的計(jì)算圖表。結(jié)構(gòu)計(jì)算主要依據(jù)計(jì)算圖進(jìn)行，由于計(jì)算圖選擇不合理，不安全結(jié)構(gòu)事件時(shí)有發(fā)生。因此，選擇合理的計(jì)算圖

6、表是保證結(jié)構(gòu)安全的重要因素。計(jì)算圖應(yīng)該有一定的結(jié)構(gòu)來保證。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不是簡單的剛性節(jié)點(diǎn)，計(jì)算圖的誤差應(yīng)控制在允許的范圍內(nèi)。4高層建筑結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在結(jié)構(gòu)選擇階段應(yīng)注意以下三點(diǎn)(1)注意結(jié)構(gòu)的規(guī)律性。因?yàn)樾吕戏ㄒ?guī)在這方面有了很大的變化，新法規(guī)在這里增加了更多的限制因素。如平面規(guī)律性信息、嵌固端上下層剛度比信息等。與此同時(shí)，新法規(guī)采用了強(qiáng)制性規(guī)定，要求建筑物不得采用嚴(yán)重不規(guī)范的設(shè)計(jì)方案。因此，工程師和技術(shù)人員必須注意新規(guī)范中的限制，以避免在施工圖設(shè)計(jì)后期的被動。(2)注意結(jié)構(gòu)的超高。為了解決超高問題，新規(guī)范不僅要將原有的限制高度設(shè)置為A級高度，還要增加B級高度的建筑。

7、因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)中必須注意這一控制因素。如果結(jié)構(gòu)是B級建筑或已經(jīng)超過B級高度，那么其設(shè)計(jì)方法和處理方法將發(fā)生相當(dāng)大的變化。在具體的工程設(shè)計(jì)中，由于結(jié)構(gòu)類型的改變，這一問題被忽略了，導(dǎo)致施工圖不能通過審查，因此設(shè)計(jì)必須重新設(shè)計(jì)，這對工程的總體規(guī)劃，如工期和成本有相當(dāng)大的影響。高層建筑的抗震設(shè)計(jì)除了承受必要的垂直荷載，高層建筑更重要的是有效地承受橫向風(fēng)荷載和地震影響。高層建筑結(jié)構(gòu)的橫向剛度沿高度方向在每一層都發(fā)生變化，因此在建筑的多層之間會存在一些相對薄弱的層，這也是橫向變形和應(yīng)力的集中點(diǎn)，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該避免。在高層建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)努力減小相鄰樓層之間剛度偏心率的變化。我國現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對建筑抗震提出了三級設(shè)防要求和兩級設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)的第一階段，應(yīng)采用一級烈度的地震動參數(shù)來計(jì)算彈性狀態(tài)下建筑結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)和構(gòu)件的截面尺寸。在第二階段的設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用三級烈度的地震參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)的薄弱層，或采用薄弱環(huán)節(jié)彈塑性層的側(cè)向位移或轉(zhuǎn)角總之，高層