精選對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析

1、精選對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析 對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析摘要：隨著社會經(jīng)濟的迅速發(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)計的步驟與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，提出了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注意的問題。關(guān)鍵詞： 高層；建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要步驟1、確定合理的基礎(chǔ)設(shè)計方案 在進行高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計過程中，要結(jié)合當?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因素進行分析，選擇合理性、經(jīng)濟性的基礎(chǔ)方案。在設(shè)計過程中，地基的潛力要充分發(fā)掘，如有必要要對地基的變形進行計算。在基

2、礎(chǔ)設(shè)計過程中，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 一個成功的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，一定是最經(jīng)濟、最合理的方案。結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計不但要明確其受力，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。所以在進行結(jié)構(gòu)設(shè)講地，工程的設(shè)計要求、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、暖等同時進行協(xié)商，以此為基礎(chǔ)進行結(jié)構(gòu)的選型，最終確定出最佳方案。3、確定適用的計算簡圖 結(jié)構(gòu)計算是以計算簡圖為基礎(chǔ)的，而實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中因為計算簡圖的不合理而導致結(jié)構(gòu)不安全的問題時有發(fā)生，因此，計算簡圖的適用性、合量性也是保證結(jié)構(gòu)

3、安全的重要因素之一。由于實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不是單純的剛結(jié)，因此計算簡圖要有相應(yīng)的構(gòu)造來保證，不過其誤差不可超出相關(guān)標準規(guī)定的范圍。4、分析計算結(jié)果現(xiàn)在計算機技術(shù)在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了廣泛的應(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算結(jié)果。因此設(shè)計人員在利用計算時，如果發(fā)現(xiàn)程序和某個結(jié)構(gòu)的實際情況不符，或者存在人工輸入的錯誤，甚至軟件自身的缺陷等都要及時查找原因并糾正，以保證計算結(jié)果的準確性。5、采用合理的構(gòu)造方法 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要對構(gòu)件的延性尤為注意，對其薄弱位置更加關(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)力對其所造成

4、的影響也要考慮進去。此外，平面、立面的布置要遵循對稱、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)做驗算。二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計地震是難以預(yù)測以及精確計算的，地震作用而使建筑物承受的力，因地震作用的大小、地基的堅固度，以及建筑物固有的周期而異。地震作用的大小被評估為靜態(tài)的水平力，通常都會隨著建筑物的高度的增加，建筑物水平力的比例就會變小。對于某一方向的地震作用，相同方向的抗震要素的抵抗，會與其剛度成正比。1、施加于建筑物的地震作用由震源傳來的地震波，當?shù)乇砀浇牡鼗杰浫鯐r就越會增強，而且隨著建筑物增高及固有周期變長時，搖動的力就變小，而且越到建筑物的上方樓層，搖動的力(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，這被當作施加于建筑物各樓層的水平力來評估。2、抗震因素的配置毫無疑問，建筑物會從各方向承受地震作用，如果將整體建筑物當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擔著水平力，各層柱子與抗震墻等則按剛度比例負擔地震作用。3、構(gòu)架的變形抵抗對結(jié)構(gòu)體施加水平力時，若超過其支承的彈性限度，變形就會急遽地增加，達到最大強度。在設(shè)計時，對于頻度高的地震，通常都停留在支承力的彈性極限以下，大地震時則不要超過其最大強度。4、構(gòu)件的強度與韌性關(guān)系強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，在承受地震作用時容易產(chǎn)生伴隨扭力回轉(zhuǎn)的變形，剛性弱的部分就會產(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，當它向后退縮時，由于下方樓層的重心會從中心偏離，將會產(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，地震作用就會集中于軟樓層部，使該樓層部分承受的力及變形變大，會有增大破壞之虞。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，有許多在地震時會發(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)計的幾個問題1.正確認識高層建筑的受力特點。選擇合理的結(jié)構(gòu)類型高層建筑從本質(zhì)上講是一個豎向懸臂結(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, 當為均布荷載時, 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, 而水平荷載當為均布荷載時, 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遠大于垂直荷載的影響, 水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素, 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)有較大的強度外, 同時要求結(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、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不同于低層建筑, 因此在地震區(qū)進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時, 除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛度外, 還應(yīng)具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設(shè)計, 使建筑物達到小震不壞, 中震可修, 大震不倒。為了達到這一要求, 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)計時要求建筑三心盡可能匯于一點，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)計時選擇合理的結(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，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形