精選對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

1、精選對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析 對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和建筑功能的多樣化，城市人口的不斷增多及建設(shè)用地日趨緊張和城市規(guī)劃的需要，促使高層建筑得以快速發(fā)展。本文介紹高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，提出了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的問題。關(guān)鍵詞： 高層；建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要步驟1、確定合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案 在進(jìn)行高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、荷載的具體分布、上部的結(jié)構(gòu)類型以及相鄰建筑的影響和施工條件等各項(xiàng)因素進(jìn)行分析，選擇合理性、經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)方案。在設(shè)計(jì)過程中，地基的潛力要充分發(fā)掘，如有必要要對(duì)地基的變形進(jìn)行計(jì)算。在基

2、礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，地質(zhì)勘察材料就已經(jīng)完整的形成，如果建筑缺乏相應(yīng)的地質(zhì)報(bào)告，則要到現(xiàn)場查看，鄰近的建筑物資料也可作為參考。2、確定最佳結(jié)構(gòu)方案 一個(gè)成功的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一定是最經(jīng)濟(jì)、最合理的方案。結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)不但要明確其受力，還要便于傳力，不同的結(jié)構(gòu)體系不可混用于相同的結(jié)構(gòu)單元。所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)講地，工程的設(shè)計(jì)要求、施工情況以及材料供應(yīng)等均要作用綜合分析的因素，與水、電、暖等同時(shí)進(jìn)行協(xié)商，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型，最終確定出最佳方案。3、確定適用的計(jì)算簡圖 結(jié)構(gòu)計(jì)算是以計(jì)算簡圖為基礎(chǔ)的，而實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中因?yàn)橛?jì)算簡圖的不合理而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全的問題時(shí)有發(fā)生，因此，計(jì)算簡圖的適用性、合量性也是保證結(jié)構(gòu)

3、安全的重要因素之一。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不是單純的剛結(jié)，因此計(jì)算簡圖要有相應(yīng)的構(gòu)造來保證，不過其誤差不可超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍。4、分析計(jì)算結(jié)果現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是由于其軟件種類眾多，不同類型的軟件由于其算法不同，有可以得出不同的計(jì)算結(jié)果。因此設(shè)計(jì)人員在利用計(jì)算時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)程序和某個(gè)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況不符，或者存在人工輸入的錯(cuò)誤，甚至軟件自身的缺陷等都要及時(shí)查找原因并糾正，以保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。5、采用合理的構(gòu)造方法 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，要對(duì)構(gòu)件的延性尤為注意，對(duì)其薄弱位置更加關(guān)注。鋼筋錨固的長度要注意，尤其是鋼筋直線段的錨固長度，而且溫度應(yīng)力對(duì)其所造成

4、的影響也要考慮進(jìn)去。此外，平面、立面的布置要遵循對(duì)稱、均勻、規(guī)范的原則，盡量不要出現(xiàn)薄弱部分，并且要通過極限狀態(tài)做驗(yàn)算。二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)地震是難以預(yù)測以及精確計(jì)算的，地震作用而使建筑物承受的力，因地震作用的大小、地基的堅(jiān)固度，以及建筑物固有的周期而異。地震作用的大小被評(píng)估為靜態(tài)的水平力，通常都會(huì)隨著建筑物的高度的增加，建筑物水平力的比例就會(huì)變小。對(duì)于某一方向的地震作用，相同方向的抗震要素的抵抗，會(huì)與其剛度成正比。1、施加于建筑物的地震作用由震源傳來的地震波，當(dāng)?shù)乇砀浇牡鼗杰浫鯐r(shí)就越會(huì)增強(qiáng)，而且隨著建筑物增高及固有周期變長時(shí)，搖動(dòng)的力就變小，而且越到建筑物的上方樓層，搖動(dòng)的力(加速度

5、)就有變大的傾向?；谶@些因素的考慮，定出施加于建筑物的地震作用，這被當(dāng)作施加于建筑物各樓層的水平力來評(píng)估。2、抗震因素的配置毫無疑問，建筑物會(huì)從各方向承受地震作用，如果將整體建筑物當(dāng)作是二維框架的集合體去考慮力的傳遞就容易使人理解。與地震作用的水平方向平行的框架負(fù)擔(dān)著水平力，各層柱子與抗震墻等則按剛度比例負(fù)擔(dān)地震作用。3、構(gòu)架的變形抵抗對(duì)結(jié)構(gòu)體施加水平力時(shí)，若超過其支承的彈性限度，變形就會(huì)急遽地增加，達(dá)到最大強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于頻度高的地震，通常都停留在支承力的彈性極限以下，大地震時(shí)則不要超過其最大強(qiáng)度。4、構(gòu)件的強(qiáng)度與韌性關(guān)系強(qiáng)度大的抗震因素不需要韌性。墻壁與斜撐的韌性較小，框架構(gòu)架的韌性

6、較大。5、抗震因素平面上的平衡抗震因素平面上的平衡不良的建筑物，在承受地震作用時(shí)容易產(chǎn)生伴隨扭力回轉(zhuǎn)的變形，剛性弱的部分就會(huì)產(chǎn)生很大的變形，使該部分的破壞有增大之虞。由于地震作用是屬于慣性力，因此力的作用中心要與重心一致。所謂的在平面上采取平衡，也就是地震作用的中心，亦即重心與抗震因素之剛度的中心(被稱作剛心)必須一致。即使平面上的剛性(框架的剛度)一致的建筑物，當(dāng)它向后退縮時(shí)，由于下方樓層的重心會(huì)從中心偏離，將會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。此外，如抗震墻與鋼骨框架之類的剛度大的抗震因素呈偏心配置的建筑物，就容易產(chǎn)生失穩(wěn)。6、抗震因素之剖面上的平衡當(dāng)抗震因素的剛度在上下方向不均勻，且硬樓層部與軟樓層部混合在一起

7、時(shí)，地震作用就會(huì)集中于軟樓層部，使該樓層部分承受的力及變形變大，會(huì)有增大破壞之虞。尤其是二樓以上的部分墻壁多且一樓沒有墻壁的建筑物，稱作懸挑建筑物，有許多在地震時(shí)會(huì)發(fā)生一樓瓦解的破壞。建筑物由幾種構(gòu)架構(gòu)成，且各種構(gòu)架的上下方向能夠采取平衡時(shí)則很理想，而以各層之框架的剛度總和采取平衡亦可。三、高層建筑結(jié)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題1.正確認(rèn)識(shí)高層建筑的受力特點(diǎn)。選擇合理的結(jié)構(gòu)類型高層建筑從本質(zhì)上講是一個(gè)豎向懸臂結(jié)構(gòu), 垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系; 水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看, 垂直荷載方向不變,隨建筑物的增高僅引起量的增加;而水平荷載可來自任何方向, 當(dāng)為均布荷載時(shí), 彎

8、矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看, 豎向荷載引起的側(cè)移很小, 而水平荷載當(dāng)為均布荷載時(shí), 側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出, 在高層結(jié)構(gòu)中, 水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響, 水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素, 結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度外, 同時(shí)要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度, 使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。2.正確選擇否理的結(jié)構(gòu)體系由于高層建筑中抗水平力成為設(shè)計(jì)的主要矛盾, 因此采用何種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題。根據(jù)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的不同, 鋼筋砼結(jié)構(gòu)主要可分為框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等幾種結(jié)構(gòu)體系

9、, 這些體系的受力特點(diǎn)、抵抗水平力的能力,特別是抗震性能等有所不同, 因此具有不同的適用范圍。3.提高結(jié)構(gòu)的抗震性能由于高層建筑的受力特點(diǎn)不同于低層建筑, 因此在地震區(qū)進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí), 除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外, 還應(yīng)具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設(shè)計(jì), 使建筑物達(dá)到小震不壞, 中震可修, 大震不倒。為了達(dá)到這一要求, 結(jié)構(gòu)必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產(chǎn)生的能量, 減弱地震破壞的影響。4.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問題。建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求建筑三心盡可能匯于一點(diǎn)，即三心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉(zhuǎn)作用的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形