探究高层建筑结构设计的问题及解决措施

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 探究高层建筑结构设计的问题及解 决措施 【摘要】文章首先介绍了高层建 筑结构设计的特点，其次就高层建筑结 构设计的常见问题及解决措施进行了分 析和探讨，希望对相关工程人员的工作 起到一点借鉴意义。 中国论文网 /2/view-12792335.htm 【关键词】高层建筑；结构设计； 问题及措施 中图分类号：TU208.3 文献标 识码：A 文章编号： 引言 随着社会经济的迅速发展和建筑 功能的多样化,城市人口的不断增多及建 设用地日趋紧张和城市规划的需要,促使 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 高层建筑得以快速发展。另一方面由于 轻质高强材料的开发及新的设计计算理 论的发展,抗风和抗震理论的不断完善, 加之新的施工技术和设备的不断涌现,特 别是计算机的普及和应用以及结构分析 手段的不断提高,为迅速发展高层建筑提 供了必要的技术条件。但是伴随着高层 建筑快速发展，其结构设计相关问题也 越来越多，本文作者就此相关情况进行 了探讨。 1 高层建筑结构设计的特点 1.1 水平荷载相对于竖向荷载显 得更为重要 结构需同时承受竖向和水平荷载， 低层结构以抵抗重力为代表的竖向荷载 为主，而水平荷载所产生的内力、侧向 位移很小。对高层结构来说，随着建筑 高度的增加，水平荷载随建筑高度的增 高迅速增大。如把建筑物视作简单的竖 向悬臂构件，构件中由竖向荷载产生的 轴力与高度(H) 成正比；水平作用产生 的弯矩与高度(H) 的平方成正比；水平 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 作用产生的侧向位移则与高度(H)的四 次方成正比。对某一高度确定的建筑， 结构竖向荷载的大小基本稳定，而水平 方向上风载和地震作用的数值大小往往 会随高层建筑结构的动力特性不同而存 在较大幅度的变化。可见，水平荷载对 高层建筑结构的影响大，侧向位移成为 结构设计的主要控制目标之一。 1.2 控制结构侧移是关键因素 与低层建筑结构的设计不同，高 层建筑结构的侧移是其结构设计过程中 的关键决定性因素。随着建筑高度的不 断增加，水平侧向荷载下的结构侧移变 形会快速增大。侧向位移过大将使结构 产生附加内力，特别是对竖向构件，附 加偏心力超过一定限值时，将会引起整 个结构的倒塌破坏；同时，在风荷载作 用下，如果侧向位移过大，将会引起居 住者工作者的不适，在地震作用下，如 果侧向位移过大，更会让人感到不安和 惊慌。 1.3 结构轴向变形的影响显著 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 对于高层建筑结构，由于层数多、 高度高，轴力很大，从而沿高度逐渐积 累的轴向变形很显著高层建筑结构中， 一般竖向荷载的数值较大，在柱中会引 起较大范围的轴向压缩变形，对结构体 系中的连续梁弯矩大小产生显著影响。 高层建筑的轴向变形的差异会达到一个 比较大的数值，从而引起跨中正弯矩值 和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支 座处的负弯矩值减小。 1.4 结构延性的重要性 高层建筑相对于低层或是多层建 筑来说结构更柔一些，受到地震的影响 后，结构变化更大一些。所以采取恰当 的措施保证结构具有足够的延性，使结 构在塑性变形阶段仍然具有较强的变形 能力。 2 高层建筑结构设计的常见问题 及解决措施 2.1 高层建筑结构的规则性问题 有关高层建筑结构设计的规则性 问题，在新出台的建筑规范章程上出现 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 了很大的改动，新的规范标准在结构设 计方面增加一系列的限制性特殊条件， 建筑结构设计人员在进行设计工作时应 注意遵守新规范制度中的限制性条件， 对于设计中的不符合规定问题必须及时 的调整，以免为后期的相关工作造成隐 患。 2.2 高层建筑的高度问题 根据我国高层建设混凝土结构 技术规定规程中的有关规定，从考虑 经济与适用原则的角度出发，规定了各 种常见建筑结构体系的最大适用高度。 在我国的社会经济发展水平、建筑科研 水平和施工科学技术水平的相关背景下， 这一高度是比较安全稳妥的，它足目前 我国土木工程规范体系中最相协调的标 准高度。但是在实际的建筑工作中，很 多混凝土结构的高层建筑在高度设计上 已经超过了这一限制，如果发生地震的 话，这些超高建筑物在受到破坏后会发 生很在的变形，严重影响建筑的安全。 随着建筑物的高度小断增加，它的一些 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 规范指标的适用范围也发生了变化，在 安全指标、材料性能、延性要求等方面 都要做适当的调整，从则使建筑物具有 稳定的安全性能。在建筑物的抗震规范 建设标准与高度建设规定中，对于建筑 物整体结构的总体高度都有严格的限制 性规定，超过规定的高度，建筑物的设 计方法和处理措施都会发生很大的变化， 这一问题对建筑工程的各个方面影响巨 大，我们必须严肃对待。 2.3 高层建筑嵌固端的设置问题 通常情况下，高层建筑的底部都 建有二层或二层以上的地下室，它是高 层建筑的根基所在。建筑物的嵌固端有 时会设置在人防顶板的位置，有时也会 设下地下室的顶板处，这是建筑结构设 计中的一个细节问题，在建筑结构设计 中，如果设计人员忽视了嵌固端的设置， 会引发嵌固端的楼板设计、嵌固端的上 下层刚度比例限制、嵌同端的上下层抗 震等级一致性、建筑整体建构设计与嵌 固端协调等一系列问题，任何一个细节 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 问题的忽略都可能导致后期施工工作中 的安全隐患。 2.4 高层建筑的地基与基础设计 问题 高层建筑的地基与基础设计问题 一直是建筑结构设计人员比较重视的问 题之一，该阶段设计共作工基础也是整 个工程造价高低的决定性因素。在地基 基础设计这一阶段，极有可能出现一些 问题，如果不加以重视，将对建筑工程 造成巨大的损失。设计人员在地基基础 设计的过程中，一定要重视地方性规范 标准。由于我国的幅员辽阔，不同地区 的地质条件各不相同，仅凭国家标准的 地基基础设计规范根本无法达到对 伞国不同地区的地基基础都进行详细的 适用描述和规定，因此，各地方出台的 地方性“地基基础设计规范” 更适合地区 的地基基础设计工作，其对施工设计的 相关规定更为准确和详细，在进行地基 基础设计工作时，一定要深入的学习地 方性建筑规范，避免对后期的设计施工 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 工作造成不良的影响。 2.5 建筑设计中的轴压比与短柱 问题 在采用钢筋混凝土建筑的高层建 筑中，设计人员为了控制柱的轴压比， 使得柱的横截面很大，在柱的纵向钢筋 中则是构造配筋，即使在建筑中采用高 强度的混凝土，建筑柱断面的尺寸也没 有明显的减小。为了使建筑中的柱体处 于偏压状态，防止混凝土被压碎，要限 制柱体的轴压比数值。建筑中主体的塑 性变形能力越小。其建筑结构延性就越 差，当发生地震灾害时，就会出现吸收 和耗散地震能量较少的情况，导致建造 结构遭到不同程度的损坏。在建筑结构 设计中，应根据强柱弱梁的原则来进行 设计，同时选择具有良了的延性的粱具， 就可以使柱子进入屈服的可性能性大大 的减少，也可放松轴压比限值。此外， 虽然很多高层建筑物的底部柱体长度与 直径比都小于 4，但并不能说明这一信 体就是短柱。确定短柱参数的依据是柱 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 的剪跨比，只有当柱全的剪跨比小于 2 时，才能确定该柱体足短柱。曾经有建 筑专业提出高层建筑的抗震规范应采到 较高的轴压比，但通过实践表时，虽然 调整了建筑物的轴压比限值，但柱面并 没有凶为这一调整而减小，所以在建设 具有抗震性能的高层建筑物时，采用混 凝土材质是否合理还有待研究。 2.6 建筑材辑的选用和结构问题 通常情况下，在地震多发的一些 地区，工程技术人员对采用种建筑材料 或建筑结构体系的问题都非常的重视。 在我国，150m 以上的建筑物主要采用 框架一筒、筒中筒和框架一来支撑三神 常用的建筑结构体系。这三种建筑结构 体系在其他国家的高层建筑中已经被普 遍采用。在国外的地震多发地区，高层 建筑物主要以铜结构，而在中国。建筑 物有将近 90%的比例是钢箭混凝土内筒 部位，通常要承受 8090的地震作 用剪力，这种情况对建筑物来说是十分 危险的。在结构设计中，由于建筑结构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 是以钢筋混凝土核心筒为主。所以对建 筑材料的变形控制要考虑钢筋混凝土结 构的位移。由于钢筋混凝土结构的弯出 变形侧移幅度较大，如果我们只采用则 刚度很小的钢架来减少侧移，效果并不 明显，而且还会增加钢结构的承载能力。 有时会采取加大混凝土内筒并不明显， 而且还会增加结构等方法以过到满足规 范侧移限制的标氍所以。在高层建筑材 料的选用方面，根据我国现有建筑市场 上的钢材类型，品种和有关钢结构