高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)(3頁(yè)).docx

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高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)(3頁(yè)).docx

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)中國(guó)建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 610000 摘要：近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，高層建筑越來(lái)越多，為適應(yīng)各種建筑的具體特點(diǎn)，需要在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)，而其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。筆者結(jié)合多年的多、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則、注意事項(xiàng)和要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)分析，與同行交流。關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)體系；電算；超限高層；不規(guī)則；承載力；抗震措施0引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)技術(shù)日新月異，高層、超高層建筑已成為城市建筑工程建設(shè)的重要組成部分。而當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在著一些難題，給建設(shè)工作帶來(lái)一定的困擾，應(yīng)遵循設(shè)計(jì)規(guī)范與原則，抓住水平荷載、

2、結(jié)構(gòu)延性、軸向變形三大要點(diǎn)，對(duì)各種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)形式合理、造價(jià)相對(duì)較低、適合于城市建設(shè)的高層建筑。一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則1.1 選取合理的結(jié)構(gòu)體系目前國(guó)內(nèi)的高層建筑常用的結(jié)構(gòu)體系有：框架、框架-剪力墻、剪力墻、筒體、板柱-剪力墻、鋼結(jié)構(gòu)等。高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選取，不僅要與建筑、給排水、電氣、暖通等各專(zhuān)業(yè)密切配合，而且要積極采用新材料、新的施工工藝和技術(shù)，做到與時(shí)俱進(jìn)；同時(shí)也要重視建筑本身的平、立面的選型，以實(shí)現(xiàn)建筑的安全適用性和經(jīng)濟(jì)合理性。1.2 選取適宜的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的選取至關(guān)重要。因?yàn)橛?jì)算簡(jiǎn)圖的選取直接影響計(jì)算工作量的大小和與實(shí)際

3、受力的差異的大小。歸納成以下選取原則：（1）盡可能準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，使計(jì)算結(jié)果盡量接近實(shí)際；（2）使各結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力明確，傳力途徑簡(jiǎn)捷。（3）簡(jiǎn)化甚至忽略對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形影響的次要因素，使計(jì)算過(guò)程大大簡(jiǎn)化。1.3 準(zhǔn)確解析、核實(shí)電算設(shè)計(jì)結(jié)果目前，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，大多需要借助電腦建模分析，常用的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件如：PKPM、盈建科、廣廈結(jié)構(gòu)CAD、3D3S、SAP2000等等。由于各種軟件所適合的范圍和計(jì)算程序設(shè)定的不同，這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員使用軟件前必須熟悉該軟件，否則計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際受力情況可能會(huì)有很大的差異。當(dāng)然，電腦程序計(jì)算的結(jié)果也不能直接用于實(shí)踐中，主要因?yàn)楦鞣N程序本身都有一

4、定的不足，所以還需要人工復(fù)核電算設(shè)計(jì)的結(jié)果，杜絕電算可能產(chǎn)生的不合理結(jié)果對(duì)項(xiàng)目施工構(gòu)造策劃產(chǎn)生不良影響。因此，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不僅要輸入資料時(shí)一定嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)，而且要在后續(xù)作業(yè)中，對(duì)電算設(shè)計(jì)成果進(jìn)行嚴(yán)格審核、科學(xué)解析，才能做出合理的結(jié)構(gòu)。表1 不同場(chǎng)地類(lèi)別的各類(lèi)建筑抗震設(shè)防要求抗震設(shè)防類(lèi)別場(chǎng)地類(lèi)別甲類(lèi) 乙類(lèi) 丙類(lèi) 丁類(lèi)地震作用抗震措施（含抗震構(gòu)造措施）地震作用抗震措施（含抗震構(gòu)造措施）地震作用抗震措施（含抗震構(gòu)造措施）地震作用抗震措施（含抗震構(gòu)造措施）類(lèi)場(chǎng)地提高可不提高按本地區(qū) 可不提高按本地區(qū) 可降低一度，但不低于6度按本地區(qū) 可適當(dāng)降低，但不低于6度類(lèi)場(chǎng)地及除類(lèi)、

5、0.15g和0.30g地區(qū)的、類(lèi)場(chǎng)地外的其他場(chǎng)地提高提高一度按本地區(qū) 提高一度按本地區(qū) 按本地區(qū) 按本地區(qū) 可適當(dāng)降低，但不低于6度0.15g和0.30g地區(qū)的、類(lèi)場(chǎng)地提高分別按8度（0.20g）和9度（0.40g）采取按本地區(qū) 分別按8度（0.20g）和9度（0.40g）采取按本地區(qū) 分別按8度（0.20g）和9度（0.40g）采取按本地區(qū) 分別按8度（0.20g）和9度（0.40g）采取注：（1）表中“提高”與“降低”均以本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為基準(zhǔn)。二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析2.1 結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題結(jié)構(gòu)選型是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，不僅要考慮建筑的使用功能、結(jié)構(gòu)上的安全合理，施工上

6、可能性，還要考慮造價(jià)上的經(jīng)濟(jì)性和藝術(shù)上的美觀性。所以，充分掌握結(jié)構(gòu)選型的相關(guān)知識(shí)，兼顧設(shè)計(jì)及預(yù)算，對(duì)建筑總體方案和造型設(shè)計(jì)均會(huì)大有益處。因此，在工程設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)選型階段，根據(jù)各方面的要求選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系，使其滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)規(guī)范，即設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免形成超限高層建筑工程，確實(shí)有條件并且需要做成超限高層建筑工程時(shí)，也必須嚴(yán)格控制其各項(xiàng)指標(biāo)，著重注意下面的兩點(diǎn)。2.1.1 控制結(jié)構(gòu)的高度和高寬比我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度區(qū)分為A級(jí)和B級(jí)，并對(duì)各種結(jié)構(gòu)體系的高寬比也做出了規(guī)定，并且要求對(duì)平面和豎向均不規(guī)則的高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度宜適當(dāng)降低。當(dāng)設(shè)計(jì)房屋高度超出規(guī)范中的相關(guān)要求，必

7、須嚴(yán)格研究，除非有可靠的工程經(jīng)驗(yàn)可循，否則不應(yīng)采用。2.1.2 限制結(jié)構(gòu)平面和豎向的不規(guī)則性抗震設(shè)計(jì)時(shí)，在高層建筑的一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，其平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng)、減少偏心，豎向體型宜規(guī)則、均勻。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)的高層建筑，可參照超限高層建筑工程抗震設(shè)防界定標(biāo)準(zhǔn)做適當(dāng)放寬，但其計(jì)算模型也應(yīng)滿(mǎn)足的各種參數(shù)指標(biāo)。對(duì)于形成不規(guī)則的高層建筑，除了按計(jì)算確定其各種參數(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求外，還應(yīng)對(duì)不規(guī)則布置形成的薄弱部位進(jìn)行加強(qiáng)處理。平面不規(guī)則常用的加強(qiáng)措施如：加強(qiáng)薄弱部位的拉梁和拉板設(shè)置、增大薄弱部位的結(jié)構(gòu)板厚度及加強(qiáng)其配筋等。豎向不規(guī)則性常用的加強(qiáng)措施如：適當(dāng)提高結(jié)構(gòu)薄弱層在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的放大系數(shù)

8、、對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱層的墻、柱加強(qiáng)水平及豎向配筋等。2.2 嵌固端的選取問(wèn)題高層建筑結(jié)構(gòu)分析計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)地下室的設(shè)置情況、擬采用的基礎(chǔ)形式及基礎(chǔ)埋深要求、地下室周邊土及相鄰建筑或裙房剛度對(duì)本建筑的約束力大小、是否形成大底盤(pán)多塔建筑等條件確定結(jié)構(gòu)的嵌固端在設(shè)置在地下室頂板還是基礎(chǔ)頂面。選取合理的結(jié)構(gòu)嵌固端，是高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中的一個(gè)重要假定，它不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算的準(zhǔn)確性，而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實(shí)性，以及結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，因此有必要對(duì)結(jié)構(gòu)嵌固端的選取做仔細(xì)研討，以避免嵌固端的設(shè)置不合理帶來(lái)的一系列問(wèn)題。2.3 力學(xué)模型的選取及簡(jiǎn)化問(wèn)題高層建筑結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的三維空間受力體系，計(jì)算分析時(shí)應(yīng)根據(jù)平面和

9、立面布置的規(guī)則程度、結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等情況，采用合理的力學(xué)模型，其宗旨在于能很準(zhǔn)確或者近似準(zhǔn)確地反映各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際受力情況。由于各種計(jì)算模型均有其局限性，不可能百分之百做到完全反映建筑結(jié)構(gòu)本身的每個(gè)細(xì)微環(huán)節(jié)，這就需要對(duì)局部某些構(gòu)件做簡(jiǎn)化處理。如高層住宅中常見(jiàn)的飄窗，由于其本身不是主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，建立模型時(shí)可以把飄窗相關(guān)的荷載折算成線荷載、集中荷載及均布扭矩加載與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)梁上，而忽略其本身的剛度及其剛度對(duì)整體工作計(jì)算的影響，這對(duì)整體結(jié)構(gòu)分析是偏于安全的。高層建筑相對(duì)于單層及多層建筑而言，層數(shù)更多、重量更大，豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱、斜撐等）的軸向變形影響就更為顯著，模型計(jì)算時(shí)必須考慮。原因在于：（1）較大的豎向荷載需要通過(guò)足夠剛度的豎向構(gòu)件承擔(dān)；（2）建筑物越高，更大的風(fēng)荷載、水平地震作用等側(cè)向作用力所產(chǎn)生的水平力、傾覆力矩等也需要足夠剛度的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)；（3）高層建筑整體抗彎、抗剪、抗傾覆作用也需要足夠的墻、柱、斜撐等豎向抗側(cè)力構(gòu)件與梁、板形成協(xié)調(diào)變形的整體來(lái)承擔(dān)。因此，高層建筑按空間整體計(jì)算采用的力學(xué)模型必須充分考慮豎向抗側(cè)力構(gòu)件各種復(fù)雜受力情況，適當(dāng)增大其安全系數(shù)。2.4 材料的采用問(wèn)題高層建筑由于其層數(shù)多，如何減輕其自重也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考

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