谈高层建筑结构设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 谈高层建筑结构设计 摘要：随着我国国民经济不断发 展和人民生活的迅速提高。业主及建筑 师的创新艺术使得钢筋混凝土高层建筑 发展被广泛应用。高层建筑结构设计给 工程设计人员提出了更高的要求，本文 就结构设计中应注意的几方面问题进行 探讨。 中国论文网 /2/view-12796202.htm 关键词:高层建筑 结构 设计 中图分类号： TU318 文献标识 码： A 文章编号： 1 高层建筑结构设计原则 1.1 选用适当的计算简图：结构 计算式在计算简图的基础上进行的，计 算简图选用不当则会导致结构安全的事 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 故常常发生，所以选择适当的计算简图 是保证结构安全的重要条件。计算简图 还应有相应的构造措施来保证。实际结 构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结 点，但与计算简图的误差应在设计允许 范围之内。 1.2 选择合适的基础方案：基础 设计应根据工程地质条件，上部结构类 型与载荷分布，相邻建筑物影响及施工 条件等多种因素进行综合分析，选择经 济合理的基础方案，设计时宜最大限度 地发挥地基的潜力，必要时应进行地基 变形验算。基础设计应有详尽的地质勘 察报告，对一些缺少地质报告的建筑应 进行现场查看和参考临近建筑资料。 1.3 合理选择构方案：一个合理 的设计必须选择一个经济合理的结构方 案，也就是要选择一个切实可行的结构 形式和结构体系。结构体系应受力明确， 传力简捷。同一结构单元不宜混用不同 结构体系，地震区应力求平面和竖向规 则。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1.4 正确分析计算结果：在结构 设计中普遍采用计算机技术，设计师应 对程序的适用范围、条件等进行全面了 解。在计算机辅助设计时，由于结构实 际情况与程序不相符合，或人工输入有 误，或软件本身有缺陷均会导致错误的 计算结果，因而要求结构工程师在拿到 电算结果时应认真分析，慎重校核，做 出合理判断。 1.5 采取相应的构造措施：结构 设计始终要牢记“ 强柱弱梁、强剪弱弯、 强压若拉原则” ，注意构件的延性性能； 加强薄弱部位；注意钢筋的锚固长度， 尤其是钢筋的执行段锚固长度；考虑温 度应力的影响力。 2 高层建筑结构的相关问题分析 2.1 高层建筑结构受力方面 建筑物底面对建筑物空间形式的 竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重 要的，由于建筑物是由一些大而重的构 件所组成，因此结构必须能将它本身的 重量传至地面，结构的荷载总是向下作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 用于地面的，而建筑设计的一个基本要 求就是要搞清楚所选择的体系中向下的 作用力与地基土的承载力之间的关系， 所以，在建筑设计的方案阶段，就必须 对主要的承重柱和承重墙的数量和分布 作出总体设想。 对于低层、多层和高层建筑，竖 向和水平向结构体系的设计基本原理都 是相同的，但是，随着高度的不断增加。 竖向结构体系成为设计的控制因素，其 原因有两个：其一，较大的垂直荷载要 求有较大的柱、墙或者井筒；其二，侧 向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大 得多。 与竖向荷载相比，侧向荷载对建 筑物的效应不是线性增加的，而随建筑 高度的增高迅速增大。例如，在所有条 件相同时，在风荷载作用下，建筑物基 底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方 成正比，而其顶部的侧向位移与高度的 四次方成正比，地震的作用效应更加明 显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 而更重要的是整体抗弯和抵抗变形，可 见，高层建筑的结构受力性能与低层建 筑有很大的差异。 2.2 结构选型阶段 (1)结构的规则性问题 新旧规范在这方面的内容出现了 较大的变动，新规范在这方面增添了相 当多的限制条件，例如：平面规则性信 息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且， 新规范采用强制性条文明确规定“建筑 不应采用严重不规则的设计方案。 ”因此， 结构工程师在遵循新规范的这些限制条 件上必须严格注意，以避免后期施工图 设计阶段工作的被动。 (2)结构的超高问题。 在抗震规范与高规中。对结构的 总高度都有严格的限制，尤其是新规范 中针对以前的超高问题，除了将原来的 限制高度设定为 A 级高度的建筑外，增 加了 B 级高度的建筑，因此。必须对结 构的该项控制因素严格注意，一旦结构 为 B 级高度建筑甚或超过了 B 级高度， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 其设计方法和处理措施将有较大的变化。 在实际工程设计中，出现过由于 结构类型的变更而忽略该问题。导致施 工图审查时未予通过，必须重新进行设 计或需要开专家会议进行论证等工作的 情况，对工程工期、造价等整体规划的 影响相当巨大。 （3）嵌固端的设置问题。由于 高层建筑一般都带有二层或二层以上的 地下室和人防，嵌固端有可能设置在地 下室顶板，也有可能设置在人防顶板等 位置，因此，在这个问题上，结构设计 工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来 的一系列需要注意的方面，如：嵌固端 楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限 制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、 在结构整体计算时嵌固端的设置、结构 抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问 题，而忽略其中任何一个方面都有可能 导致后期设计工作的大量修改或埋下安 全隐患。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 (4)短肢剪力墙的设置问题。在新 规范中，对墙肢截面高厚比为 58 的 墙定义为短肢剪力墙。且根据实验资料 和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑 中的应用增加了相当多的限制，因此， 在高层建筑设计中，结构工程师应尽可 能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给 后期设计工作增加不必要的麻烦。 2.3 地基与基础设计方面 在地基基础设计中要注意地方性 规范的重要性问题。由于我国占地面积 较广，地质条件相当复杂，作为国家标 准，仅仅一本地基基础设计规范无 法对全国各地的地基基础都进行详细的 描述和规定，因此，作为建立在国家标 准之下的地方标准。 地方性的“ 地基基础设计规范 ”能 够将各地方的地基基础类型和设计处理 方法等一些成熟的经验描述和规定得更 为详细和准确，所以，在进行地基基础 设计时，一定要对地方规范进行深入地 学习，以避免对整个结构设计或后期设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 计工作造成较大的影响。 2.4 结构计算与分析方面 (1)结构整体计算的软件选择。目 前比较通用的计算软件有： SATWE、TAT、TBSA 或 ETABS、SAP 等，但是，由于各软件在 采用的计算模型上存在着一定的差异， 因此导致了各软件的计算结果有或大或 小的不同。所以，在进行工程整体结构 计算和分析时必须依据结构类型和计算 软件模型的特点选择合理的计算软件， 并从不同软件相差较大的计算结果中， 判断哪个是合理的、哪个是可以作为参 考的，哪个又是意义不大的，这将是结 构工程师在设计工作中首要的工作。否 则，如果选择了不合适的计算软件，不 但会浪费大量的时间和精力，而且有可 能使结构有不安全的隐患存在。 (2)是否需要地震力放大，考虑建 筑隔墙等对自振周期的影响。 该部分内容实际上在新老规范中 都有提及，只是，在新规范中根据大量 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 工程的实测周期明确提出了各种结构体 系下高层建筑结构计算自振周期折减系 数 (3)振型数目是否足够 在新规范中增加一个振型参与系 数的概念，并明确提出了该参数的限值。 由于在旧规范设计中，并未提出振型参 与系数的概念，或即使有该概念，该参 数的限值也未必一定符合新规范的要求， 因此，在计算分析阶段必须对计算结果 中该参数的结果进行判断，并决定是否 要调整振型数目的取值。 (4)间各地震周期的互相干扰，是 否需要分开计算。一段时间以来，大底 盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现， 而在计算分析该类型高层建筑时，是将 结构作为一个整体并按多塔类型进行计 算，还是将结构人为地分开进行计算， 是结构工程师必须注意的问题。如果多 塔间刚度相差较大，就有可能出现即使 振型参与系数满足要求，但是对某一座 塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 从而便结构出现不安全的隐患。 (5)构件的计算与设计。在高层建 筑中，往往存在一些由于建筑美观或功 能要求且非主体承重骨架体系以内的非 结构构件。对这部分内容，尤其是高层 建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由 于高层建筑的地震作用和风荷载均较大。 因此，必须严格按照新规范中增加的非 结构构件的计算处理