導(dǎo)語：如何才能寫好一篇高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

近年來，高層住宅的主體結(jié)構(gòu)形式有從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)向鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的新趨勢，而國內(nèi)外關(guān)于高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)理論尚未成熟。所以本文在中國鋼鐵產(chǎn)量過剩的背景下，對高層鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題進(jìn)行淺顯的討論分析。

關(guān)鍵詞：

鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；高層住宅

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑開始興起，與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑能更好地滿足大開間靈活分隔的要求，節(jié)能效果好，延性好、塑性變形能力強(qiáng)，建筑總重輕，施工速度快，環(huán)保效果好。符合住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。在中國鋼鐵產(chǎn)量嚴(yán)重過剩的背景下，鋼結(jié)構(gòu)住宅的普及與發(fā)展將充滿活力，國內(nèi)外關(guān)于低層、小高層的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)理論已經(jīng)比較完善，而關(guān)于高層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)理論尚未成熟。，因此我們必須提高高層鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)水平，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)包括很多方面，像平面設(shè)計(jì)、空間設(shè)計(jì)、生態(tài)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，每一個環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)過程中都要注意相關(guān)問題，下面我們來分別了解一下各環(huán)節(jié)注意的問題。

1高層鋼結(jié)構(gòu)建筑空間設(shè)計(jì)與平面設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意的問題

1．1充分利用廣場空間高層鋼結(jié)構(gòu)建筑相對與普通建筑來說體量較大，會給場地空間沉重感，建筑的體量與街道空間形成了明顯對比，非常不協(xié)調(diào)。為此，在街道兩旁的高層建筑，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時要進(jìn)行后退處理，從而利用剩余的土地來留給廣場空間，使這個廣場空間在兩者之間發(fā)揮視覺緩沖的作用，這樣的空間讓人感覺比較具有層次感。

1．2豐富空間形式傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的空間形式比較單一，在高密度的居住環(huán)境中，會感覺視覺擁擠，因此在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中要運(yùn)用有效的辦法來豐富空間形式，改變這種狀況。鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的上部結(jié)構(gòu)可以利用鋼結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?；它的底層也可以進(jìn)行改造，例如用增加裙樓的方法，從而豐富建筑的外形，并且由于增加了裙樓，滿足了人們通常認(rèn)同的上小下大的穩(wěn)定形式，給人以安全感另外，也可以運(yùn)用入口縮進(jìn)的方法，將入口的空間凹進(jìn)建筑的下方，從而緩解用地緊張的情況，使基地面積得到有效的利用，使空間更加豐富。

1．3高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在內(nèi)部平面和空間利用上障礙性的最小化雖然說鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)建筑相比，空間布置更加靈活，獲得的使用空間也更大，但是也會出現(xiàn)以下問題：框架截面通常大于墻體厚度，且鋼柱的形狀無法像鋼筋混凝土住那樣做成異形柱，從而凸出墻外；框架梁會使局部空間層高較低，對空間劃分造成妨礙。所以應(yīng)注意做到合理設(shè)計(jì)開間、進(jìn)深的模數(shù)；合理調(diào)整梁、柱與維護(hù)分割墻體的位置，以保證主要空間的完整性；采用隱式結(jié)構(gòu)體系，達(dá)到室內(nèi)空間無梁，保證使用空間完整性。還可以利用框架梁柱設(shè)置管線的夾墻。從而使建筑在內(nèi)部平面和空間利用上障礙性的最小化。

2高層建筑生態(tài)設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意的問題

2．1采光設(shè)計(jì)不管是高緯度地區(qū)還是高緯度地區(qū)，人們都比較注重住宅的采光問題，因此，一定要做好建筑的朝向和空間布置設(shè)計(jì)工作。特別在寒冷地區(qū)，高層建筑的南面開窗面積盡量大一些，北面及東面的開窗面積盡量小一些，這樣使得室內(nèi)采光得到了滿足，同時也減少了熱損失；板式建筑盡量東西朝向，點(diǎn)式建筑盡量不采用東西朝向，因?yàn)辄c(diǎn)式建筑北邊房間基本全年不能采光；當(dāng)高層建筑規(guī)模較大，可以圍成庭院時，盡量讓庭院缺口朝南，使室外的庭院場地充分采光，從而吸引人們到庭院活動。

2．2建筑墻體的設(shè)計(jì)高層鋼結(jié)構(gòu)墻體采用的輕質(zhì)復(fù)合材料，應(yīng)該能夠起到保溫隔熱，防止空氣流動，防潮、隔聲、防火、滿足結(jié)構(gòu)安全性等功用，比如運(yùn)用CCA灌漿板作為隔墻材料，不僅其質(zhì)量輕而且很好的滿足使用要求。

2．3通風(fēng)和抗風(fēng)設(shè)計(jì)既要重視通風(fēng)要求，建筑整體布置要利于形成穿堂風(fēng)，保證住宅的空氣清新；又要防止風(fēng)速過大，由于高層建筑易受風(fēng)速、風(fēng)壓力變化的影響，產(chǎn)生偏移和振動，使人們產(chǎn)生不安全感。所以要合理布置建筑，避免產(chǎn)生通道效應(yīng)、縫隙效應(yīng)、拐角效應(yīng)，從而不會產(chǎn)生過大的風(fēng)速。比如利用將高層建筑布置在北面，主要起擋風(fēng)作用，還可以通過布置裙樓，使被高層建筑擋住后下行的風(fēng)，在裙樓樓頂處改變風(fēng)向并減小風(fēng)速。

2．4綠化設(shè)計(jì)由于高層鋼結(jié)構(gòu)建筑同傳統(tǒng)的高層建筑一樣，只有低層的住戶可以比較直接的接觸地面的自然物，而高層住戶由于視角、視力等因素，便很難切實(shí)感受自然，所以設(shè)計(jì)師應(yīng)該充分考慮住戶有渴望接觸自然的心理，做合理的綠化設(shè)計(jì)。

3高層鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意的問題

由于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：水平荷載成為決定因素，軸向變形不容忽視，側(cè)移成為控制指標(biāo)結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。那么高層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)也具有這些特點(diǎn)，結(jié)合這些特點(diǎn)高層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)時應(yīng)注意以下問題。

3．1高度問題對于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度！隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標(biāo)“延性要求”材料性能“荷載取值”力學(xué)模型選取等。

3．2結(jié)構(gòu)體系選型問題應(yīng)用于住宅建筑的鋼結(jié)構(gòu)體系主要有輕鋼龍骨體系、純鋼框架體系、鋼支撐框架體系、鋼框架－混凝土剪力墻體系、錯列桁架體系、鋼框架核心筒體系。但應(yīng)用于高層住宅的只有鋼框架—混凝土剪力墻體系和鋼框架核心同體系，所以應(yīng)根據(jù)樓層高度、公用等合理選擇結(jié)構(gòu)體系。使得鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)得以充分發(fā)揮，比如選擇鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)，利用鋼筋混凝土的核心筒承受橫向剪力，，鋼結(jié)構(gòu)只要滿足抗壓要求即可，從而減小了鋼柱的橫截面積，這樣就既節(jié)約了鋼材用量，又充分利用了鋼結(jié)構(gòu)的抗壓性能。

3．3結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量滿足結(jié)構(gòu)簡單規(guī)則的原則，以保證結(jié)構(gòu)良好的受力條件，由于新規(guī)范在這個方面限制條件多，所以設(shè)計(jì)者應(yīng)該嚴(yán)格遵守規(guī)范，避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動。

3．4樓板體系設(shè)計(jì)問題樓板體系在滿足基本承載力、防火要求的同時，要盡量采取干作業(yè)的施工方法，體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)施工速度快的特點(diǎn)；樓板的工廠裝配化化程度高；設(shè)備管線敷設(shè)方便，空間效果好，達(dá)到無需吊頂，凈空較大的要求。

4結(jié)語

通過對高層鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)時應(yīng)注意問題的簡單討論，發(fā)現(xiàn)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑，既有相似的地方，也各有特點(diǎn)，在進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)時應(yīng)該在借鑒前人在傳統(tǒng)建筑上的經(jīng)驗(yàn)，也要結(jié)合高層鋼結(jié)構(gòu)建筑自身的特點(diǎn)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

［1］謝妍，賈茹．建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在的問題Ⅲ．民營科技，2011（03）．

［2］邵大衛(wèi)．建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路及其規(guī)范［J］．建設(shè)科技，2010（10）

篇2

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

隨著我國科技水平的快速提升，鋼結(jié)構(gòu)建筑工程得到了極大的發(fā)展，在施工技術(shù)不斷進(jìn)步、完善的同時，為保證建筑質(zhì)量，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中必須加強(qiáng)每個單項(xiàng)工程的質(zhì)量控制、嚴(yán)格把控施工進(jìn)度，而工程師應(yīng)把好質(zhì)量關(guān)、加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，由此才能保證鋼結(jié)構(gòu)建筑工程的施工質(zhì)量。

一、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1、方案設(shè)計(jì)

在高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了要考慮建筑的使用功能以及施工工藝性能外，還必須因地制宜，對方案進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。對于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)而言，建筑承受的主要載荷是以風(fēng)載及地震作用為主，這與以承受豎向載荷為主的一般建筑物不同，其設(shè)計(jì)的一個主要目的就是要減少側(cè)移，防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，避免在建筑中出現(xiàn)薄弱層面及薄弱環(huán)節(jié)。高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)還需要考慮到建筑物的高度。

2、構(gòu)件設(shè)計(jì)

對于鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，除了按照必要的規(guī)范及規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)之外，還必須做到以下幾點(diǎn)。

結(jié)合具體工程的實(shí)際情況對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行創(chuàng)新，采用新的連接方式，形成新的連接方法與高效截面。

對結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算要達(dá)到相當(dāng)?shù)目煽啃缘目紤]。在進(jìn)行電算之后還應(yīng)該根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，必要時還可以采用手算的方法對結(jié)果進(jìn)行校核，保證將誤差控制至最低，可靠性達(dá)到最高。

對于計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)（這可以通過實(shí)際測算并結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)知識進(jìn)行估算），對一些重要構(gòu)件的截面以及節(jié)點(diǎn)間連接的承載力進(jìn)行必要的調(diào)整。

根據(jù)結(jié)構(gòu)的環(huán)境進(jìn)行的具體設(shè)計(jì)。例如，在施工中，設(shè)備的吊裝能力較大時，進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)時可以盡可能地擴(kuò)大拼裝結(jié)構(gòu)的規(guī)模，這樣可以大大地加快安裝速度，實(shí)現(xiàn)綜合經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

二、高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)體系

對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，一般認(rèn)為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。

對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計(jì)原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一般分為六大類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框―筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。

高層和超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（代號RC）外，還采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（代號SRC），鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（代號CFS）和全鋼結(jié)構(gòu)（代號S或SS）。

東南科技研發(fā)中心，建筑高度100m，柱網(wǎng)為8.4m，抗震設(shè)防烈度為6度，采用框架―剪力墻或框―筒結(jié)構(gòu)體系較為經(jīng)濟(jì)合理，這種結(jié)構(gòu)體系的剪力墻或筒體是很好的抗側(cè)力構(gòu)件，常常承擔(dān)了大部分的風(fēng)載和地震荷載產(chǎn)生的水平側(cè)力，總體剛度大，側(cè)移小，且滿足玻璃幕墻的外裝飾要求。

三、鋼結(jié)構(gòu)施工前的準(zhǔn)備

鋼結(jié)構(gòu)施工具有其特有的復(fù)雜性，更由于高層建筑的重要級別，可以說高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工是不可逆的，因此，在施工前要對各個環(huán)節(jié)做好準(zhǔn)備工作，主要包括兩方面內(nèi)容，一是吊裝準(zhǔn)備，二是施工現(xiàn)場和技術(shù)的準(zhǔn)備。

吊裝準(zhǔn)備主要涉及的問題就是吊裝設(shè)備的選擇，要根據(jù)施工現(xiàn)場的最大起重量和材料種類等進(jìn)行選擇。目前，高層建筑常采用的是塔式起重機(jī)，需要合理設(shè)計(jì)吊機(jī)的起重量、起重力矩以及半徑值。另外現(xiàn)場條件，材料的布置等對塔吊的影響也需綜合考慮。

施工現(xiàn)場準(zhǔn)備，主要包括鋼構(gòu)件及其配套零部件和連接件的驗(yàn)收、丈量器具以及測量儀器的準(zhǔn)備、構(gòu)件的運(yùn)輸、基礎(chǔ)的復(fù)測、構(gòu)件的堆放、設(shè)備工具材料的安裝和施工力量的組織等。為了確保鋼結(jié)構(gòu)工程的順利進(jìn)行和施工質(zhì)量，要編制嚴(yán)密的鋼結(jié)構(gòu)施工組織設(shè)計(jì)方案，以及繪制施工圖紙。在施工圖的繪制過程中，要進(jìn)行多次會審，盡量避免開工后因圖紙問題引發(fā)停工，或是工程質(zhì)量、進(jìn)度受影響的現(xiàn)象。施工組織設(shè)計(jì)的完善程度是影響工程質(zhì)量的重要部分，尤其對于構(gòu)件和設(shè)備較多的鋼結(jié)構(gòu)工程，要明確質(zhì)量保證體系和技術(shù)管理體系的權(quán)責(zé)，對于特殊工種要有培訓(xùn)合格證和上崗證，應(yīng)積極采用新工藝新技術(shù)，對于工程的質(zhì)量和進(jìn)度要有相應(yīng)的控制措施和方法，要進(jìn)行合理的工期安排。

四、鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在高層建筑施工中的應(yīng)用

1、鋼布局根底工程的質(zhì)量操控

鋼布局工程的根底通常都選用混凝土獨(dú)立根底，根底的混凝土及鋼筋、模板的施工與其它非鋼布局工程的施工工序及辦法一樣，這里不予臚陳。和鋼布局廠房有關(guān)的常見問題有錨栓不鉛直、根底施工后預(yù)埋錨栓水平差錯偏大，鋼柱裝置時柱腳底板很多擴(kuò)孔，因此給鋼柱裝置帶來差錯，布局受力受到影響，不契合施工檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)需求。所以錨栓施工時，可選用粗鋼筋或角鋼等固定錨栓，焊成籠狀，完善支撐；或采用其他辦法，防止灌溉根底混凝土?xí)r錨栓移位。

2、選用科學(xué)的鋼布局焊接技能

有些工程焊接的難度相對較大，比如，建筑物的布局為雙曲面布局，而且整個建筑物設(shè)計(jì)了較多的斜柱以及斜撐，再加上鋼板相對較厚，這種建筑物布局相對復(fù)雜，需要很多的立焊與斜立焊操作，施工進(jìn)程以及防護(hù)工作難度較大，關(guān)于這種建筑物，需選用合適的焊接技能。有些建筑物不只焊接量較大，而且工期相對急迫，關(guān)于這類工程，可以選用二氧化碳?xì)怏w維護(hù)半自動焊，這樣能夠加速工程焊接的速度，為節(jié)省施工時間。

3、防火工程

防火工程也是鋼結(jié)構(gòu)施工過程中需要注意的一大環(huán)節(jié)。在選擇鋼材的時候就應(yīng)該選擇絕熱性好的鋼材，防火涂料選擇國家檢測機(jī)構(gòu)認(rèn)證的材料。在物理性質(zhì)、力學(xué)、耐火極限上都要有檢測報告。鋼結(jié)構(gòu)主要是運(yùn)用噴涂的方式進(jìn)行防火。噴涂的方式有一定的參數(shù)，不過可以根據(jù)需求進(jìn)行相應(yīng)的控制，施工時間間隔18-24h，施工環(huán)境溫度控制在0~40℃，基材溫度為4~45℃，濕度小于90%，風(fēng)速小于5m/s.防火工程噴涂對技術(shù)精細(xì)要求比較高，不僅噴涂的環(huán)境參數(shù)要得到控制，噴涂時的氣壓、噴距、噴槍速度等也要根據(jù)實(shí)際情況制定最優(yōu)的參數(shù)。

4、防腐工程

鋼結(jié)構(gòu)的防腐特性較弱，當(dāng)大氣濕度超過70%時，會產(chǎn)生銹蝕。所以在鋼結(jié)構(gòu)的施工過程中要做好防腐工程。先要確定鋼材的除銹質(zhì)量和等級，表面粗糙度等，再在鋼材表面進(jìn)行涂層設(shè)計(jì)和涂層施工：①在結(jié)構(gòu)表面現(xiàn)澆一定厚度的混凝土進(jìn)行覆蓋，或者噴涂水泥砂漿層。②在表面涂一層保護(hù)性的金屬鍍金，比如鍍鋅是鋼結(jié)構(gòu)中較小構(gòu)件防腐的常用方法，主要分為熱浸鍍法和噴鍍法。③涂一層油漆進(jìn)行防護(hù)。

5、高強(qiáng)度螺栓安裝

高強(qiáng)度螺栓是鋼結(jié)構(gòu)中重要的連接設(shè)備。安裝與檢測是施工過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。扭剪型高強(qiáng)度螺栓在供貨、裝運(yùn)、保管過程中應(yīng)輕裝輕放，防止螺栓損傷與沾污。安裝時要確保穿孔的自由通過，嚴(yán)禁錘擊穿孔，穿孔方向要保持一致，墊圈位于螺母一側(cè)，確保高強(qiáng)度螺栓連接板接觸面的平整。在梁柱連接板安裝時，采用在兩端面4顆螺栓一起穿入，進(jìn)行初擰。同一節(jié)柱上梁的高強(qiáng)度螺栓的擰緊順序?yàn)橄葦Q上層梁，再擰下層梁，最后擰中間層梁；同一層梁的高強(qiáng)螺栓擰緊順序?yàn)橄葦Q主梁高強(qiáng)度螺栓，后擰次梁高強(qiáng)度螺栓；同一節(jié)點(diǎn)的高強(qiáng)度螺栓初、終擰的順序?yàn)閺闹行南蛩闹軘U(kuò)散。對有些因構(gòu)造原因無法使用電動扳手的部位，如樓梯柱、方管支撐等，采用長柄測力扳手，按規(guī)定終擰扭矩進(jìn)行緊固。工序的最后對各層梁柱的連接處進(jìn)行檢查，逐一將未終擰的螺栓分別進(jìn)行處理。

結(jié)束語

現(xiàn)代高層鋼結(jié)構(gòu)建筑隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)用也越來越廣泛。為了保證鋼結(jié)構(gòu)安裝的穩(wěn)定性及質(zhì)量，對施工要求將越來越嚴(yán)格，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)、工藝值得進(jìn)一步研究、探討，我國正在大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)高層民用建筑，我們應(yīng)及時組織考察總結(jié)已建成的鋼結(jié)構(gòu)住宅工程的經(jīng)驗(yàn)，建造出質(zhì)量過硬的超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。

參考文獻(xiàn)

[1]戴國欣主編.鋼結(jié)構(gòu)（第四版）.湖北：武漢理工大學(xué)出版社，2012年7月

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關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

作為高層建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一，轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)應(yīng)該注重和建筑整體設(shè)計(jì)的配合，并根據(jù)工程特點(diǎn)以及計(jì)算中不明確因素，來科學(xué)合理地選擇設(shè)計(jì)方案，以確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、全面性，減少建筑施工的難度和風(fēng)險，保證高層建筑的質(zhì)量。

1 轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)概述

轉(zhuǎn)換層是當(dāng)前高層建筑設(shè)計(jì)中重要的組成部分之一，其設(shè)計(jì)施工難度較大，需要注意的問題也較多，對設(shè)計(jì)的合理性有著較高的要求。

1.1 轉(zhuǎn)換層的概念

高層建筑下部樓層受到的壓力較大，上部樓層所受壓力則相對較小，因此在正常的建筑結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該在下部樓層設(shè)置較多的墻體和密集的柱網(wǎng)，以增加其剛度，到上部結(jié)構(gòu)時逐漸減少其柱網(wǎng)和墻體的分布。然而一般來說，建筑功能的需要要求建筑底層留有較大的空間，而上部則應(yīng)該設(shè)置較多的墻體。這就和建筑結(jié)構(gòu)的受力要求有了一定的矛盾。因此，為了實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)對使用功能的要求，就應(yīng)該設(shè)置建筑物上下部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的構(gòu)件，而構(gòu)建所在的樓層就叫做轉(zhuǎn)換層。

1.2 設(shè)計(jì)原則

由于在建筑中設(shè)置轉(zhuǎn)換層，會導(dǎo)致建筑物在豎向剛度方面發(fā)生突變，因此不利于建筑結(jié)構(gòu)的抗震功能，因此，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)之時應(yīng)該注意以下的原則。首先應(yīng)該盡量減少需要轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的構(gòu)件越少，所造成的剛度突變就越平緩，更加有利于建筑的抗震。其次，轉(zhuǎn)換層在建筑物中的位置應(yīng)該較低。另外應(yīng)該對轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使用傳力路徑明確的形式來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層，以便于對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和施工量的保證。另外，在能夠滿足建筑物經(jīng)濟(jì)和安全方面的要求之下，應(yīng)該盡量減小轉(zhuǎn)換的剛度。

1.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

按照結(jié)構(gòu)的不同來分，高層建筑的轉(zhuǎn)換層能夠分為衍架形式、梁-柱形式、厚板式轉(zhuǎn)換等幾個類型。其中梁-柱形式是最為常見的形式。

1.3.1 梁-柱式

梁-柱式一般在底部大空間的剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，其原理是將上部剪力墻放置于框支梁上，然后使用框支柱來進(jìn)行框支梁的支撐。梁-柱結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)均較為簡便合理，是當(dāng)前使用最廣泛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。

1.3.2 厚板式

如果建筑網(wǎng)山下不之間的柱網(wǎng)有著較多的錯位，難以使用梁柱來直接承托，則應(yīng)該使用厚板式來進(jìn)行設(shè)計(jì)。厚板的厚度設(shè)計(jì)可以依照上部荷載、柱網(wǎng)尺寸等因素來確定。厚板式的轉(zhuǎn)換層其優(yōu)點(diǎn)在于布置有著較大的靈活性，且施工較為便捷。

1.3.3 衍架式

如果高層建筑底部需要用于大空間的商場建設(shè)，而上部則要建設(shè)寫字樓或者小空間的住宅，且必須進(jìn)行管道設(shè)備層的設(shè)置，則應(yīng)該使用衍架式的轉(zhuǎn)換層。衍架式的優(yōu)點(diǎn)在于在荷載和跨度較大的條件之下應(yīng)用有著較高的經(jīng)濟(jì)合理性。然而這種方式有著較高的施工難度，對軸線錯位布置也有著較高的難度。

2 轉(zhuǎn)換層構(gòu)件的設(shè)計(jì)

2.1 框支柱

框支柱其截面的尺寸主要由軸壓比進(jìn)行控制，還應(yīng)該滿足結(jié)構(gòu)對于剪切比的要求。因此為了保證框支柱的延性，應(yīng)該對其軸壓比進(jìn)行嚴(yán)格的控制。另外，這柱截面其延性和配筋率有著密切的關(guān)系，所以框支柱其配筋率應(yīng)該比一般的框架柱有著較大的提升。另外，某些框支柱還會用來當(dāng)做剪力墻的端柱，因此應(yīng)該滿足其約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值大于0.2。為了增強(qiáng)框支柱的安全系數(shù)，在計(jì)算時應(yīng)該將柱端彎矩和柱端剪力乘以安全系數(shù)。為了加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層和上下部樓層之間的連接，應(yīng)該將框支柱之上墻體的縱筋延伸如上部樓層的墻體之內(nèi)。

2.2 框支梁

一般來說，應(yīng)該由剪壓比來進(jìn)行框支梁截面尺寸的控制，其寬度應(yīng)該大于上墻厚度的2倍，高度應(yīng)該大于計(jì)算跨度的1/6。框支梁既是建筑上下層之間傳輸荷載的樞紐，也是使框支剪力墻的抗震性能得到保證的關(guān)鍵，是建筑中重要的構(gòu)件。因此在進(jìn)行框支梁的設(shè)計(jì)時應(yīng)該留有一定的安全儲備。在能夠使計(jì)算要求得到滿足的前提之下，其配筋率應(yīng)該大于0.8%。由于框支梁大多數(shù)為偏心受拉的 構(gòu)件，承受有一定的軸力，因此在設(shè)計(jì)時應(yīng)該對腰筋進(jìn)行足夠多的配置?？蛑Я菏艿降募袅σ话爿^大，是重要的抗震構(gòu)件，因此在具有一定的富余縱筋的情況下，還應(yīng)該加強(qiáng)其箍筋的配置。

2.3 樓板

在轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓板需要承擔(dān)對上下部樓層的剪力進(jìn)行重新分配的任務(wù)。另外轉(zhuǎn)換層樓板有著平面之內(nèi)形變和受力均比較大的特點(diǎn)，因此必須保證其有著足夠的剛度。同時，為了使轉(zhuǎn)換層的樓板能夠順利完成對剪力的重新分配，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該對轉(zhuǎn)換層上下兩層之內(nèi)的樓板進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)。

3 設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

3.1 盡量實(shí)現(xiàn)低位轉(zhuǎn)換

由于有轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)置的高層建筑一般設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)在豎向剛度方面有著一定的突變，再加上轉(zhuǎn)換層附近的樓層其所受內(nèi)力、剛度、形變等都會有著較大的突變，因此受力結(jié)構(gòu)較為薄弱，不利于建筑物的抗震。所以，在建筑物轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)時，應(yīng)該宜低不宜高，盡量將轉(zhuǎn)換層設(shè)置在較低的層位，尤其是對于抗震機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)更應(yīng)該避免進(jìn)行高位轉(zhuǎn)換。

3.2 剪力墻和框支柱的布置

在高層建筑轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)中，不管使用的是哪一種結(jié)構(gòu)形式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，都應(yīng)該保證剪力墻能夠直接落地，另外，轉(zhuǎn)換層之下的框支柱應(yīng)該保持設(shè)計(jì)布置的疏密均勻，剪力墻和框支柱之間不應(yīng)該有太大的距離。轉(zhuǎn)換層上部的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該使用大開間的布置方式設(shè)計(jì)。還應(yīng)該強(qiáng)化下部樓層，以保證下部樓層中空間較大的結(jié)構(gòu)能夠保證足夠的強(qiáng)度和剛度以及抗震的能力。轉(zhuǎn)化層的平面設(shè)計(jì)方面應(yīng)該保證轉(zhuǎn)換梁的剛度以及在平面之外的穩(wěn)定性。

3.3 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)置

由于框架柱和短肢剪力墻之間存在著對應(yīng)的關(guān)系，短肢剪力墻之下的轉(zhuǎn)換梁僅僅承受框架柱之外的短肢墻所引發(fā)的內(nèi)力，而剩下大部分的內(nèi)力都由框架柱來直接承受，而兩端在框架柱之外的短肢墻引發(fā)了較大的建立。因此應(yīng)該在轉(zhuǎn)換梁兩端加腋來實(shí)現(xiàn)建立的抵抗。這樣既能夠使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到達(dá)建筑的要求，又能夠保證轉(zhuǎn)換層的有效空間。

3.4 上下軸網(wǎng)不錯位

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該使上下軸網(wǎng)對齊，盡量避免錯位。如果結(jié)構(gòu)上下部之間的軸網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生錯位，則只能使用厚板式來進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)置。厚板式結(jié)構(gòu)有著較多的缺點(diǎn)，不僅在受力較差，在設(shè)計(jì)和施工方面也有著較大的難度，而且經(jīng)濟(jì)性較差。因此，為了盡可能避免使用厚板式的結(jié)構(gòu)，就應(yīng)該使上下軸網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對齊，其對齊的比例較高，就能夠使建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)更加簡單，其結(jié)構(gòu)受力情況更加清晰明確，并且有著更好的經(jīng)濟(jì)效果。

3.5 局部應(yīng)力的分析

由于轉(zhuǎn)換層其結(jié)構(gòu)和普通桿件有著較大的差別，其形狀和受力均較為復(fù)雜，內(nèi)部應(yīng)力相對集中。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時應(yīng)該在對整體進(jìn)行計(jì)算的前提之下，采取其他的元分析程序?qū)ζ錁?gòu)件進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。對其各處所承受的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)的分析和計(jì)算，按照計(jì)算的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行配筋。

4 結(jié)束語

隨著我國城市化的飛速發(fā)展，當(dāng)前社會對于高層建筑功能方面的要求也越來越高。從建筑功能上來說，建筑底部需要建設(shè)大開間的商場、餐廳等，而上部則多用于墻板、梁柱較多的住宅、辦公等場所。為了在高層建筑中實(shí)現(xiàn)正陽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就應(yīng)該在建筑物的上下部之間設(shè)置轉(zhuǎn)換層，以保證受力的正確傳遞。

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篇4

關(guān)鍵字：高層建筑；框剪結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；必要性；措施分析

中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

在高層建筑施工設(shè)計(jì)的過程中，為了能夠達(dá)到最佳的使用效果，需要采用恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，而框剪結(jié)構(gòu)以其獨(dú)特的優(yōu)勢成為目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。框剪結(jié)構(gòu)能夠?yàn)榻ㄖ峁┹^大的平面空間，并且其具有較強(qiáng)的抗側(cè)力剛度，能夠更好的保證建筑物的穩(wěn)定性。本文就在分析框剪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)必要性的基礎(chǔ)上，對于剪力墻的合理選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)的措施進(jìn)行分析，并指出抗震概念設(shè)計(jì)思想在該結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

一 高層建筑框剪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性分析

和傳統(tǒng)的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相比，框剪結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢，能夠更好的發(fā)揮建筑物的使用性能。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中，一個很大的制約因素就在于其求得的一組截面并不一定是最好的，工程結(jié)構(gòu)建設(shè)起來之后可能會出現(xiàn)重量大造價高的現(xiàn)象，這和之前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程密不可分。但是框剪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然和傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著一樣的設(shè)計(jì)過程，但是其最終的目標(biāo)是使得高層建筑具有良好的使用性能，并且能夠最大限度的降低工程的施工造價，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的統(tǒng)一。

高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的受力性和適用性，在現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)用非常廣泛。隨著高層建筑的快速增長，對框剪結(jié)構(gòu)的合理選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)對于節(jié)約施工建設(shè)的成本來說也具有一定的指導(dǎo)意義。當(dāng)前的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》中對于高層建筑結(jié)構(gòu)選型，尤其是對于合理布置結(jié)構(gòu)還沒有形成一個明確的規(guī)定，這樣就為高層框剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了更為充足的設(shè)計(jì)理由。

二 高層建筑框剪結(jié)構(gòu)選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)的措施分析

高層建筑框剪結(jié)構(gòu)在選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中需要注意很多事項(xiàng)，例如影響剪力墻用量的因素和相應(yīng)的確定方法、剪力墻的截面尺寸大小以及剪力墻的平面設(shè)計(jì)等相關(guān)因素，下面本文就對這幾點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

（一）影響剪力墻用量的要素分析

在高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中需要滿足位移角限值的要求，還要充分的發(fā)揮該結(jié)構(gòu)中各抗側(cè)力構(gòu)件的作用，以此來保證建筑的穩(wěn)定性和安全性。在設(shè)計(jì)中，因?yàn)榧袅κ强蚣艚Y(jié)構(gòu)中的主要抗側(cè)力構(gòu)件，所以剪力墻的用量和框剪結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系，在設(shè)計(jì)中需要按照分散、均勻、對稱和周邊的原則進(jìn)行。分散就是剪力墻的設(shè)計(jì)需要考慮到地震力分散作用在相等的多片剪力墻上，以避免地震集中造成剪力墻的破壞；均勻就是要同方向的各片剪力墻需要均勻的布置在建筑平面的每一個區(qū)域內(nèi)，并且要保證每道剪力墻的承受水平力不能夠超過總體水平力的40%；對稱指的是剪力墻要最大限度的對稱布置，以減弱地震時結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；周邊就是要保證剪力墻沿著結(jié)構(gòu)的周邊進(jìn)行布置，以此來提升結(jié)構(gòu)的整體抗扭能力。

其次影響剪力墻用量的因素就是地震等級的大小。結(jié)構(gòu)總水平地震作用將會隨著剪力剛度的增加而增加。剪力墻增多，結(jié)構(gòu)剛度增大，地震作用就會越強(qiáng)。為了能夠發(fā)揮框剪結(jié)構(gòu)的特性，剪力墻承擔(dān)的地震傾覆力矩值需要大于地震總傾覆力矩值的50%。剪力墻不能夠無限制的增加，需要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足底部一般剪力的要求。當(dāng)?shù)卣鹆^大的時候需要適當(dāng)?shù)臏p少剪力墻用量。

在剪力墻用量的設(shè)計(jì)中還需要考慮到抗震設(shè)防烈度、場地土、近場遠(yuǎn)場的影響以及結(jié)構(gòu)側(cè)移限值的影響等多個方面，在設(shè)計(jì)的過程中需要認(rèn)真考慮各種因素，要在滿足規(guī)范規(guī)定的位移限值條件下減少剪力墻的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和穩(wěn)定效果的統(tǒng)一。

（二）剪力墻的平面設(shè)計(jì)

通常來講，剪力墻需要沿著縱橫兩個方向布置，否則將會造成建筑物平面兩個方向的剛度差異較大，增加了建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。剪力墻在設(shè)計(jì)時要盡量的設(shè)置在豎向荷載較大的地方，平面形狀變化處或者是樓梯間、電梯和管道井的位置。當(dāng)剪力墻不能夠在結(jié)構(gòu)縱橫兩個方向進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要在剛度較弱的方向采用壁式框架等抗側(cè)力構(gòu)件以拉近兩個方向在水平力作用下的位移值。

（三）剪力墻的截面尺寸確定

在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻需要有邊緣的約束構(gòu)件，即邊框柱和邊框梁。根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，抗震要求的一二級剪力墻的底部加強(qiáng)部位的厚度要在200毫米以上，并且不能夠小于層高或者是無支長度的十六分之一，其他的情況下要在滿足不小于160毫米的基礎(chǔ)上還需要小于層高或者是無支長度的二十分之一。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中需要嚴(yán)格的按照規(guī)定進(jìn)行，保證設(shè)計(jì)的順利完成。對于框剪結(jié)構(gòu)的邊框梁的寬度來講，需要和墻的厚度保持一致，高度可以為厚度的兩倍。

（四）框剪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在對框剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中需要對框架和剪力墻分別進(jìn)行優(yōu)化。對于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化需要遵循以下步驟。首先要進(jìn)行初始選型，確定之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分析完成之后需要根據(jù)實(shí)際的情況，并結(jié)合自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行收斂性判斷和可行性判斷，確定之后再進(jìn)行施工建設(shè)。需要注意，根據(jù)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的計(jì)算結(jié)構(gòu)分別對框架柱、框架梁和樓板結(jié)構(gòu)實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)。

剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)則包括最優(yōu)厚度設(shè)計(jì)和設(shè)置位置設(shè)計(jì)。對于框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻抗側(cè)移構(gòu)件的水平截面面積進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要在水平地震的租用下保證結(jié)構(gòu)水平側(cè)移值最大程度的接近相關(guān)規(guī)定中的最大側(cè)移值。在所有優(yōu)化設(shè)計(jì)完成之后再將框架結(jié)構(gòu)計(jì)算得出的尺寸和剪力墻構(gòu)件的最優(yōu)厚度進(jìn)行重新組合，形成新的框剪結(jié)構(gòu)體系，對其結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行分析，并且按照得到的結(jié)果對框剪結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行重新的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

三 抗震概念設(shè)計(jì)思想在該結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

通常來說，高層建筑框剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)體現(xiàn)為抗震設(shè)計(jì)，在抗震設(shè)計(jì)的過程中，概念設(shè)計(jì)思想十分關(guān)鍵。概念設(shè)計(jì)就是通過對建筑物的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制之后，再選用體型較為簡單、平面對稱性良好、抗側(cè)力體系的剛度和承載力上下變化連續(xù)的方案來設(shè)計(jì)出抗震性能良好的建筑，以保證建筑物的穩(wěn)定性和安全性。

框剪結(jié)構(gòu)的本身就是抗震概念設(shè)計(jì)的一個重要體現(xiàn)，因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置十分靈活，能夠滿足使用的功能要求，并且是主要豎向受力構(gòu)件。除此之外，框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，對于連梁的設(shè)計(jì)也充分的體現(xiàn)了這一設(shè)計(jì)思想。在小震和風(fēng)荷載的作用下，連梁能夠起到聯(lián)系墻肢并且增大剪力墻側(cè)向剛度的作用；在中震的作用下，連梁需要先出現(xiàn)彎曲裂縫，之后通過塑性耗能減小墻肢在地震作用下的受損程度。

結(jié)束語：在高層建筑設(shè)計(jì)過程中，框剪結(jié)構(gòu)以其優(yōu)勢獲得了較為廣泛的應(yīng)用空間，在設(shè)計(jì)的過程中對于框剪結(jié)構(gòu)的選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。本文就以高層建筑框剪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為中心，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性、選型和設(shè)計(jì)措施以及抗震概念設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用三個方面進(jìn)行了分析論述，希望對于今后的高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的幫助作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 石健 高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討 廣東建材，2007年第12期

篇5

關(guān)鍵詞：高層建筑;不規(guī)則性;偏心距;抗扭剛度比

中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了人們物質(zhì)和精神生活水平的不斷提高，人們對社會物質(zhì)、文化的需求不斷增加。在人類審美觀的不斷改變和提升的大環(huán)境下，當(dāng)代高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也從以前的規(guī)則性、對稱性逐漸向不規(guī)則、多樣性轉(zhuǎn)變。

一、高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的分類

高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)大致可以分為兩類，即豎直方向不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型和平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型。其中，豎直方向不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變、樓層間質(zhì)量突變等。平明不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型包括有扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凸凹不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)等。下面，是這些分類的詳細(xì)介紹。

（一）高層建筑物中側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)不規(guī)則：判斷的依據(jù)是本樓層中側(cè)向剛度取值是否小于該樓層相鄰上層側(cè)向剛度平均值的70%，或者小于本樓層上面相鄰的三個樓層該值平均值的80%，除去頂層不包括在內(nèi)，樓層局部收進(jìn)的水平方向數(shù)值不小于與本層相鄰下一層的25%。

（二）高層建筑物中豎向抗側(cè)力部分構(gòu)件不連續(xù)：判斷標(biāo)準(zhǔn)是豎直方向上的部分抗側(cè)力構(gòu)件自身的內(nèi)力，借助水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件使之向下傳遞。

（三）樓層承載力突變：判斷承載力是否突變的標(biāo)準(zhǔn)是樓層之間的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)抗剪力數(shù)值小于與其相鄰上層該值的80%。

（四）樓層間質(zhì)量突變的判斷標(biāo)準(zhǔn)是：本樓層的質(zhì)量大于與其相鄰的下面一個樓層質(zhì)量的1.5倍。

（五）高層建筑物樓板扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：判斷依據(jù)是本樓層彈性水平位移的最大值要大于其兩端處彈性水平位移的平均值的1.2倍，或者本樓層最大的層間位移要大于其兩端處的層間位移的平均值的1.2倍。

（六）高層建筑物樓板凹凸不規(guī)則：判斷標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)一側(cè)（如客廳、儲物室的降板）尺寸大于該樓板投影方向上面總尺寸的30%。

（七）高層建筑物樓板局部產(chǎn)生不連續(xù)：判斷的依據(jù)是本層樓板設(shè)計(jì)尺寸與平面剛度是否發(fā)生急劇突然的變化。如樓梯局部反梁結(jié)構(gòu)突起部位是否出現(xiàn)不連續(xù)的情況。

二、高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取的對策

（一）減少建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。相關(guān)技術(shù)研究表明：在地震中，那些平面不規(guī)則性高層建筑更易受到破壞，因?yàn)椴灰?guī)則性高層建筑其剛度偏心、質(zhì)量、承載力、抗扭轉(zhuǎn)度過于脆弱，所以，稍有風(fēng)險，其穩(wěn)定性就面臨挑戰(zhàn)。其中，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)的破壞作用是最強(qiáng)的。因此，在進(jìn)行高層建筑不規(guī)則性設(shè)計(jì)時，需要對建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)加以限制，防止建筑物內(nèi)部出現(xiàn)較大程度的偏心狀況給建筑帶來的破壞。

目前，常用的限制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的措施有：對建筑結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性嚴(yán)加限制，這樣才有可能避免產(chǎn)生過大的偏心，進(jìn)而限制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的出現(xiàn)；在可能范圍內(nèi)提高建筑結(jié)構(gòu)物的扭轉(zhuǎn)剛度，防止建筑物過于脆弱，有效減少建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

（二）減小建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相對偏心距。科學(xué)研究表明，建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與相對偏心距是呈線性關(guān)系的，因此，通過調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的平面布置改變建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心，使之最大程度地接近，可以有效縮小樓層的位移比，進(jìn)而改善建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。通過長期的工程實(shí)踐得出的有效減小建筑結(jié)構(gòu)偏心距的常用方法有：先通過準(zhǔn)確的初步計(jì)算，找到結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心，調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)平面布置的不對稱性，運(yùn)用有關(guān)數(shù)據(jù)，判斷建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度分布，最后適當(dāng)增減偏離質(zhì)心的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

（三）提高建筑物抗扭構(gòu)件的抗剪力 。要想讓建筑物在強(qiáng)烈的震動或變形的情況下依然保證安全，僅僅依靠調(diào)整結(jié)構(gòu)布置顯然是不夠的，因?yàn)榻ㄖ镌诜菑椥詴r期，對稱性建筑結(jié)構(gòu)的雙向水平地震作用會隨著形態(tài)的變化而偏心。而不規(guī)則性高層建筑要充分考慮其建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，提高、強(qiáng)化建筑物抗扭構(gòu)件的抗剪力，方能使建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震、變形情況下保持整體彈性狀態(tài)，保證對建筑的損害降至最低。

（四）優(yōu)化高層建筑物結(jié)構(gòu)的抗扭剛度與抗側(cè)剛度之比 。相關(guān)研究表明：高層建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)中扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)周期之比的二次方基本成一種線性的關(guān)系。所以，在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，適當(dāng)減少建筑物的結(jié)構(gòu)周期，可以增加建筑物周邊連梁的剛度。如，在做剪力墻時，在條件允許的情況下，盡量加厚剪力墻的寬度和厚度，尤其是那些距離剛心比較遠(yuǎn)的剪力墻，更要采取必要的加護(hù)措施。一般來說，加大結(jié)構(gòu)抗扭剛度的做法是在建筑結(jié)構(gòu)邊上增設(shè)拉梁，并盡量縮小建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期，以上方式都可以達(dá)到增加周邊連梁剛度的目的。

（五）加設(shè)防震縫，減小地震帶來的破壞。在實(shí)際工程中，由于受到地質(zhì)、地形等環(huán)境條件的限制，很多平面結(jié)構(gòu)無法設(shè)計(jì)成規(guī)則的結(jié)構(gòu)，在這種情況下，設(shè)置規(guī)范的防震縫，可以將結(jié)構(gòu)分成比較簡單的結(jié)構(gòu)單元，進(jìn)而提高建筑的整體抗震能力。因此，在工程中，尤其是不規(guī)則高層建筑設(shè)計(jì)中增設(shè)一定的防震縫是很有必要的。防震縫增設(shè)，要注意以下問題：若需要設(shè)置防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)體系存在較大的差異時，或地震反應(yīng)效應(yīng)顯著不同時，防震縫的寬度設(shè)計(jì)時，要多考慮薄弱一側(cè)的架構(gòu)構(gòu)件；當(dāng)相鄰建筑構(gòu)建基礎(chǔ)沉降量較大時，防震縫可以設(shè)置成兼具沉降縫作用的抗震縫。具體情況如何，需要設(shè)計(jì)師合理分析，全權(quán)把握。

相對規(guī)則建筑而言，高層不規(guī)則性建筑的設(shè)計(jì)和施工對安全性、競技性、合理性提出了更高的要求。因此，建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行高層不規(guī)則性建筑設(shè)計(jì)時，要重點(diǎn)考慮建筑物的薄弱構(gòu)件環(huán)節(jié)，不斷提高、強(qiáng)化控制手段，為高層不規(guī)則性建筑的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

【關(guān)鍵詞】高層鋼結(jié)構(gòu)；抗震；概念設(shè)計(jì)

0.引言

作為建筑領(lǐng)域的新興力量，我國多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)發(fā)展迅速?；炷两Y(jié)構(gòu)的房屋受壓較好，但抗拉能力極弱，二者強(qiáng)度差距達(dá)10倍，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，房屋在地震波循環(huán)荷載作用下，極易發(fā)生整體垮塌。而鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延展性，可以將地震波的能耗抵消掉。由于鋼材基本上屬各向同性材料，抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度均很高，而且具有良好的延展性，特別是鋼結(jié)構(gòu)憑著自己特有的高延展性減輕了地震反應(yīng)，所以鋼結(jié)構(gòu)可以看作比較理想的彈塑性結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收和消耗地震輸入能量，從而具有較高的抵抗強(qiáng)烈地震的能力，同時鋼結(jié)構(gòu)相對于其他結(jié)構(gòu)自重輕，這也大大減輕了地震作用的影響。

1.高層鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)

在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震性能化的設(shè)計(jì)過程中，任何高層鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)的相關(guān)目標(biāo)都有兩個：一是地震發(fā)生時，不會因?yàn)楦邔咏ㄖ锏匿摻Y(jié)構(gòu)遭到結(jié)構(gòu)破壞而影響建筑內(nèi)人員的逃生；二是在地震發(fā)生時，不致因高層建筑物的鋼結(jié)構(gòu)遭到結(jié)構(gòu)破壞而使建筑產(chǎn)生的損失更大。

為了滿足總體目標(biāo)的規(guī)則和要求，高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)功能目標(biāo)必須包括以下兩點(diǎn)：一是高層建筑物的某些部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及高層建筑物的子結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)整體在有地震發(fā)生后的某一段的時間內(nèi)不能夠產(chǎn)生整體坍塌狀況，從而以保證高層建筑內(nèi)的工作人員和居住人員有足夠的時間逃生；二是建筑物的某些部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及高層建筑物的整體結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震下不能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，能夠繼續(xù)使用，不會迅速地變形或產(chǎn)生倒塌現(xiàn)象，從而在震后建筑物的結(jié)構(gòu)功能能夠最大程度上盡快得到恢復(fù)，從而相對程度上減少高層建筑在發(fā)生地震時直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

2.高層鋼結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的一般原則

概念設(shè)計(jì)一般指不通過數(shù)值計(jì)算，只根據(jù)結(jié)構(gòu)體系震害、力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、試驗(yàn)現(xiàn)象與工程經(jīng)驗(yàn)，對一些比較復(fù)雜、難以做出精確、理性的分析或規(guī)范中難以規(guī)定的工程問題，而獲得的基本設(shè)計(jì)構(gòu)思?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，避免了無必要的繁瑣計(jì)算，為抗震計(jì)算創(chuàng)造便于計(jì)算的模型，使計(jì)算分析結(jié)果更能反映地震時結(jié)構(gòu)反應(yīng)的實(shí)際情況，從宏觀上實(shí)現(xiàn)了合理抗震。目前國內(nèi)有一些高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，但對抗震計(jì)算的可靠性仍值得商榷，應(yīng)先由概念設(shè)計(jì)對高層建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行總體把握。

在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，高層鋼結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)一般原則包括：

2.1建筑的體形要簡單，平立面布置宜規(guī)則

體形簡單和規(guī)則的建筑，受力性能明確，設(shè)計(jì)時容易分析結(jié)構(gòu)在地震作用下的實(shí)際反映及其內(nèi)力分布，構(gòu)件細(xì)部構(gòu)造也容易處理；反之，剛度和強(qiáng)度的突變，引起的應(yīng)力集中或變形集中，容易形成薄弱環(huán)節(jié)，造成嚴(yán)重后果。

2.2建筑的質(zhì)量和剛度變化要均勻

建筑的剛度和質(zhì)量分布不對稱，容易在水平地震作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)震動，設(shè)計(jì)時對質(zhì)量和剛度分布不連續(xù)的情況應(yīng)加以限制，采取必要的構(gòu)造措施。

2.3選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系，設(shè)置多道抗震防線

當(dāng)設(shè)計(jì)既抗風(fēng)又抗震的高層建筑時，希望設(shè)計(jì)成在風(fēng)荷載和規(guī)范規(guī)定的地震作用下是剛性的結(jié)構(gòu)體系，但當(dāng)?shù)卣鹱饔梅浅４髸r，又可通過控制其屈服而變成有延性的結(jié)構(gòu)。可將大型豎向和水平構(gòu)件聯(lián)結(jié)成巨型框架，豎向構(gòu)件既可單獨(dú)抵抗橫向剪力，在地震作用下，與水平構(gòu)件又可組成整體結(jié)構(gòu)，而豎向獨(dú)立構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)的振動周期是明顯不同的。

2.4增加抗彎結(jié)構(gòu)體系的有效寬度

穩(wěn)固高層建筑物的一個辦法是把重量向邊緣轉(zhuǎn)移，在高度一定的情況下，限制建筑物的高寬比，國外70年代及以前建造的高層鋼結(jié)構(gòu)，高寬比較大的，如紐約世界貿(mào)易中心雙塔為6.6，其它建筑很少超過此值。

2.5設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分體系應(yīng)使其構(gòu)件以最有效的方式相互作用

大量研究表明，偏心支撐具有彈性階段剛度接近于延性框架的特點(diǎn)，是一種良好的抗震結(jié)構(gòu)，其原理是強(qiáng)柱，強(qiáng)支撐和弱消能梁段，即在大震時消能梁段屈服形成塑性鉸，且具有穩(wěn)定的滯回性能，即使消能梁段進(jìn)入應(yīng)變硬化階段，支撐斜桿、柱和其余梁段仍能保持彈性。

2.6每層樓蓋應(yīng)足以起水平隔板作用

我國抗震規(guī)范推薦鋼結(jié)構(gòu)的樓蓋宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板或非組合樓板，對超過12層的鋼結(jié)構(gòu)，必要時可設(shè)置水平支撐，總的來說，就是要保證樓蓋的整體性。

2.7設(shè)置粘彈性阻尼器

粘彈性阻尼器是一種十分有效的減振耗能構(gòu)件，它可以有效的減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震設(shè)計(jì)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向的風(fēng)振加速度。

2.8埋入式和外包混凝土式柱腳具有較好的抗震能力，地震區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用

地震區(qū)設(shè)計(jì)錨栓時，應(yīng)充分考慮地震剪力，增強(qiáng)錨栓的抗震強(qiáng)度，我國鋼結(jié)構(gòu)中外露式柱腳應(yīng)用普遍，而埋入式或外包混凝土這種柱腳在罕遇地震下的抗震性能值得我們注意。

2.9材料使用

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材，宜采用Q235等級B、C、D的碳素結(jié)構(gòu)鋼，以及Q345等級B、C、D、E的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，有可靠根據(jù)，可采用其他牌號的鋼材；抗震結(jié)構(gòu)鋼材的強(qiáng)屈比不應(yīng)小于1.2；應(yīng)有明顯的屈服臺階；伸長率應(yīng)大于20%；應(yīng)有良好的可焊性。對承受沿板厚方向的拉力作用的焊接構(gòu)件，當(dāng)板厚度超過限值時，應(yīng)檢驗(yàn)其z向性能。

2.10降低地震作用效應(yīng)

在建筑物頂部裝一個“大型調(diào)節(jié)減震器”，地震時在慣性作用下通過上了油的金屬片向相反方向傾斜，從而對建筑物的振動產(chǎn)生阻尼作用，減少建筑物的位移。此方法也可用于對建筑抗風(fēng)不足予以彌補(bǔ)。

3.結(jié)束語

目前，高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)已經(jīng)越來越得到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)界的重視。由于各個地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)水平、地質(zhì)地貌、設(shè)計(jì)水平及設(shè)計(jì)軟件普及等都存在較大差異，所以，在復(fù)雜的設(shè)計(jì)條件下，概念設(shè)計(jì)應(yīng)該是保證結(jié)構(gòu)抗震安全性的關(guān)鍵手段，也將是建筑抗震設(shè)計(jì)的首要步驟。

【參考文獻(xiàn)】

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篇7

關(guān)鍵詞:主次梁轉(zhuǎn)換層 ; 超限高層建筑; 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ;結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

Pick to: this paper mainly discusses about the primary and secondary girder transfer floor with the overrun highrise structure design, and sums up their structure conversion layers of various scheme, structure analysis, structure layout, and processing structure, through the project with summarized the primary and secondary girder transfer floor of the overrun highrise structure design main research direction and dealing with problems.

Keywords: primary and secondary girder transfer floor; Overrun highrise; Structure design; Structure conversion layer

中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

引言隨著社會生產(chǎn)力不斷提升和進(jìn)步，高層建筑逐漸向復(fù)雜的體型及功能豐富發(fā)展。超限高層建筑的設(shè)計(jì)原理從結(jié)構(gòu)受力上分析，樓層上部較小而下部大，所以好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證下層樓層的剛度，故下層的墻體多、柱網(wǎng)較密，上層樓層則能逐漸減少墻體和支柱的數(shù)量，從而擴(kuò)大柱網(wǎng)。而從高層建筑的功能結(jié)構(gòu)上看，下層的自由空間則要遠(yuǎn)多余上層，這樣更適合居住要求。從而得出，超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要一個合理的布局。

結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

應(yīng)用框架剪力墻的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理。

建筑底層一般要求自由空間較大，所以采用采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)；而建筑中層采用剪力墻結(jié)構(gòu)用于過渡，而較高樓層的內(nèi)力的傳遞需經(jīng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件。而厚板轉(zhuǎn)換傳力路線質(zhì)量大、受力復(fù)雜、不清晰，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層旁構(gòu)件應(yīng)力集中現(xiàn)象普遍，且造價費(fèi)用高，所以采用主次梁轉(zhuǎn)換。

2、相對應(yīng)轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法。

因?yàn)槌薷邔咏ㄖ闹鞔瘟航Y(jié)構(gòu)具備施工簡單、受力明確，同時，一般都會開設(shè)適合的洞口在轉(zhuǎn)換梁受力小的部位，所以可以滿足建筑設(shè)施的管線布置和建筑功能的基本要求。轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)需要根據(jù)具體的工程建設(shè)要求來制定，如此才能設(shè)計(jì)出適合帶主次梁轉(zhuǎn)換層超限高層建筑的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)分析

等效側(cè)向剛度比的控制

超限高層建筑轉(zhuǎn)換層的上部樓層的側(cè)向剛度設(shè)計(jì)要低于下部樓層的側(cè)向剛度，不然會導(dǎo)致下部樓層的的變形而建筑下層將會變成整個建筑的薄弱環(huán)節(jié)和薄弱層，對整個建筑項(xiàng)目造成巨大的負(fù)面影響，整體性將不合格。所以，為了杜絕這種現(xiàn)象的發(fā)生，通常要對相應(yīng)建筑下層樓層的側(cè)向剛度指數(shù)進(jìn)行規(guī)定和設(shè)計(jì)。且側(cè)向剛度不能低于建筑上層樓層的百分之七十，或符合上下三層的百分之八十的側(cè)向剛度平均值。超限高層建筑側(cè)向剛度比需要依據(jù)建筑設(shè)計(jì)中的混凝土強(qiáng)度、剪力墻厚度、混凝土的強(qiáng)度等級系數(shù)以及柱子截面尺寸等要素來確定。其下部樓層設(shè)計(jì)中的側(cè)向剛度應(yīng)依照和符合高層建筑的相應(yīng)規(guī)定的限制，通過轉(zhuǎn)換層為界，結(jié)構(gòu)下層與上層的等效側(cè)向剛度比例最好大約為1，當(dāng)為非抗震設(shè)計(jì)時0.5則是等效側(cè)向剛度比的最低值，而當(dāng)抗震設(shè)計(jì)時最小值為0.8。具體工程設(shè)計(jì)的剛度比則需要加強(qiáng)概念方面的設(shè)計(jì)，依照具體及已經(jīng)詳細(xì)化的規(guī)范來設(shè)計(jì)底層樓層側(cè)向的剛度比的大小和詳細(xì)參數(shù)。需要控制超限高層建筑側(cè)向剛度比以及層間位移角比值的大小，并對工程所需的側(cè)向剛度的設(shè)計(jì)數(shù)值大小進(jìn)行定位和評判，使工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)更具合理性及精確性。

關(guān)于剪力墻的剪應(yīng)力設(shè)置的基本要點(diǎn)

一般情形下剪力墻的剪應(yīng)力水平的結(jié)構(gòu)設(shè)置要根據(jù)其工程項(xiàng)目的基數(shù)來確定。超高高層建筑下的轉(zhuǎn)換層的剪力墻在常見地震狀況下的水平剪應(yīng)力是0.025，轉(zhuǎn)換層上層樓層的剪力墻的剪應(yīng)力較小為0.017，因此確保在一般的地震狀態(tài)下建筑的剪力墻不至于產(chǎn)生剪切破壞。項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)程中，產(chǎn)生了通過彈性狀態(tài)下水平地震作用的增大系數(shù)方法來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),而這種方法的一般思路是:如果項(xiàng)目結(jié)構(gòu)在罕遇地震狀態(tài)下仍顯示彈性狀態(tài),根據(jù)一般規(guī)范給出的罕遇地震和多遇地震的水平地震的影響系數(shù)的最大值αmax的比例來擴(kuò)大多遇地震狀態(tài)作用下的水平地震作用效果,同事此時把材料分項(xiàng)系數(shù)以及荷載分項(xiàng)系數(shù)同時取為1.0。所以內(nèi)力結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為G+βT=R+6.95E,而G為重力的荷載作用一般值,R為多遇地震狀態(tài)作用下的水平的地震影響下的標(biāo)準(zhǔn)值;且與此相應(yīng)的內(nèi)力組合的通常轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì)采用特定材料不為設(shè)計(jì)值而采用標(biāo)準(zhǔn)值。通過此方法來設(shè)計(jì)可以得出在罕遇地震狀態(tài)作用情況下,轉(zhuǎn)換層的剪力墻所能承受最大剪應(yīng)力僅為0.146,可以確保在規(guī)定程度的罕遇地震狀態(tài)下剪力墻不至于產(chǎn)生剪切破壞。

高層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵問題

依據(jù)建設(shè)部頒布關(guān)于《超限高層建筑的工程項(xiàng)目抗震設(shè)防的專門審查技術(shù)要點(diǎn)規(guī)范》的，只要?dú)w類為超限高層建筑項(xiàng)目工程，必須具備以下?lián)碛兄鞔瘟褐g轉(zhuǎn)換層的超限高層建筑的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)的必須的主要抗震措施。超限高層建筑的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方面應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目來進(jìn)行有效設(shè)計(jì)分析，并依照相關(guān)的建設(shè)部門頒布的規(guī)范來進(jìn)行超高高層建筑項(xiàng)目中工程的抗震能力結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)，超高高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及抗震措施內(nèi)容要點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1、確保在大空間底層需求的裙房中具備有足夠的剛度，嚴(yán)禁沿豎向的剛度方面變化的差距會過大，依照規(guī)定來限制轉(zhuǎn)換層的上下結(jié)構(gòu)構(gòu)造的側(cè)向剛度比例在抗震設(shè)計(jì)要求時，轉(zhuǎn)換層上一層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比例不得大于其自身結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的70％以上，依據(jù)《高規(guī)》附錄E控制下的轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)構(gòu)造的等效側(cè)向剛度比重最好大于1．0，但不得超過1．3。同時應(yīng)確保一定比例的剪力墻實(shí)體落地，加強(qiáng)剪力墻混凝土強(qiáng)度等級，提升其性能比例，而為了使縱橫墻的形狀盡量形成一個簡體，必須要縮小洞口尺寸。

2、提升轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)構(gòu)造的剛度條件。限高的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，是整個轉(zhuǎn)換層平面樓板內(nèi)的側(cè)向的剛度和整體性來進(jìn)行強(qiáng)化，如果使用現(xiàn)澆的混凝土樓板方式，一般樓板的厚度大約為200mm，并且還要加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中上下兩層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)剛度大小，；結(jié)構(gòu)的布置設(shè)計(jì)模式為左右對稱，在其較薄弱的部位應(yīng)使用加強(qiáng)樓板的配筋及厚度。而對于整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的分析中，必須評估對轉(zhuǎn)換層的薄弱地方的平面樓板的變形產(chǎn)生對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受力方面的影響程度大小。其調(diào)整方式為應(yīng)用剪刀墻一般布置方式來完成，從而實(shí)現(xiàn)了整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，并使有關(guān)的剛性與結(jié)構(gòu)相吻合，避免了失誤及設(shè)計(jì)問題的產(chǎn)生與存在。

3、合理地設(shè)計(jì)框支及剪力墻的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)以下豎直構(gòu)造的配筋率大小。按建設(shè)部相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計(jì)以確保整體構(gòu)造的穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力提升；與此同時，為了達(dá)到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性的目的，現(xiàn)澆樓板應(yīng)用鋼筋混凝土來穩(wěn)固結(jié)構(gòu)。需要確保核心筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的樓板厚至少為150mm，并且相關(guān)的圍護(hù)材料必須為新型輕質(zhì)材料來構(gòu)建，加上雙層雙向的配筋，這樣的構(gòu)造可以減輕建筑自身實(shí)際重量，并且大大減小產(chǎn)生地震時的建筑的反應(yīng)。

4、控制地震狀態(tài)作用下的超限高層建筑結(jié)構(gòu)中的層間位移角和風(fēng)荷載，要滿足規(guī)范要求中對重力荷載能力代表值的比例值與地震產(chǎn)生中基底剪力的限定；來控制轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻以及其它各部分框支柱、剪力墻、及非框支柱軸壓力大小的比例。

5、通過超限高層建筑模擬的地震中安全性的評估報告來評定，并提供人工地震模擬中的兩個典型的地震波中加速度的記錄進(jìn)行評估，以此來完成對整個結(jié)構(gòu)彈性受力情況分析。而且，還可以采用兩個完全不同模型空間條件下的力學(xué)實(shí)驗(yàn)對整個程序進(jìn)行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，從而使計(jì)算的數(shù)據(jù)來更好的對超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性進(jìn)行評估和把握。

小結(jié)

帶主次梁轉(zhuǎn)換層的超限高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不僅需要注重結(jié)構(gòu)選型和布置，而且需要通過對等效側(cè)向剛度比以及剪力墻剪應(yīng)力的分析和控制，從而妥善的解決在設(shè)計(jì)及建造過程中所會產(chǎn)生的各種問題，在設(shè)計(jì)建造中要嚴(yán)格按照國家建設(shè)部給出的規(guī)范來進(jìn)行，使建筑的穩(wěn)定性及實(shí)用性達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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篇8

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；設(shè)計(jì)

中圖分類號：[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1.剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

剪力墻結(jié)構(gòu)這種構(gòu)造的剛度一般都很大，整體的性能較好，還能實(shí)現(xiàn)鋼量的節(jié)省，尤其是在高層建筑住宅之中，以及一些旅館和居住性的建筑之中，居室和客房的建設(shè)面積一般都很小，并且分隔墻還比較多，一般都是采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，這樣就能實(shí)現(xiàn)把承重墻合二為一，這種結(jié)構(gòu)相對而言還是比較經(jīng)濟(jì)和實(shí)惠的。

除此之外，也能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)的簡介，不會出現(xiàn)露梁和露柱的情況，外形上還是比較美觀的，便于室內(nèi)的裝飾裝潢設(shè)計(jì)?；诖?，在許多的高層建筑和一些民居之中，一般都會采用現(xiàn)澆剪力墻的結(jié)構(gòu)。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

當(dāng)然，把剪力墻結(jié)構(gòu)運(yùn)用到高層建筑以及旅館的建設(shè)之中，也必然存在一定的缺點(diǎn)和不足。因?yàn)榧袅Φ慕Y(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度比較大，很顯然的引起較大的地震反應(yīng)，這就必然導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)費(fèi)用的增加；因?yàn)榛炷恋膲w較多，這就會相應(yīng)的增加建筑物的重量，同樣會導(dǎo)致建筑物的地震反應(yīng)很強(qiáng)烈，同時造成很大的浪費(fèi)；還有剪力墻的各個墻肢軸壓比一般都很低，這就讓個墻肢的承載能力得不到充分的發(fā)揮；還有剪力墻之中的墻體大多是構(gòu)造的配筋，這個配筋率一般很低，這就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的延展性能很差。

在高層建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，怎樣去發(fā)揮它的長處和優(yōu)點(diǎn)，避免其費(fèi)用過高是一個很關(guān)鍵的問題，需要我們在實(shí)際的建設(shè)施工只能不斷的總結(jié)和改善。

2.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

2.1高層剪力墻住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)分析

因?yàn)榧袅Φ膭偠却?，整體的性能較好，而且用鋼量比較節(jié)省，在高層建筑之中，得到廣泛的使用。高層建筑的住宅之中，開間一般較小，而且分割的很多，運(yùn)用現(xiàn)澆剪力墻就可以實(shí)現(xiàn)承重墻的減少，是一種很經(jīng)濟(jì)的選擇，還有這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)墻的外觀的美觀和整齊，不會出現(xiàn)一些不必要的梁柱，方便對室內(nèi)進(jìn)行合理的布置和裝飾。

在進(jìn)行剪力墻的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中還需要注意幾個問題，因?yàn)榧袅Φ目觽?cè)剛度很大，結(jié)構(gòu)的周期很小，就會導(dǎo)致地震的響應(yīng)大，如果剪力墻的墻體越多，建筑物的重量就會相應(yīng)的增加，這就會導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，還有剪力墻的墻體飛結(jié)構(gòu)一般的配筋率都很低，就會導(dǎo)致建筑的結(jié)構(gòu)延性不好。

高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)中，剛度較大的結(jié)構(gòu)一般受到震害都會相應(yīng)的降低，但是建筑的剛度越大，需要的建筑材料就要增加，必然出現(xiàn)建筑的工程成本的增加，因此，對建筑物的剪力墻的設(shè)計(jì)和施工，需要滿足規(guī)范之中的結(jié)構(gòu)水平的位移和地震的要求相合。要想建設(shè)的安全和經(jīng)濟(jì)，就要根據(jù)實(shí)際的情況有所判斷，把建筑的水平位移和地震力控制在一個適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，做好對結(jié)構(gòu)的內(nèi)里和配筋的檢查。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)建合適的含鋼量

社會的發(fā)展要求建造越來越多的高層建筑，在現(xiàn)今的高層建筑建設(shè)之中，剪力墻的結(jié)構(gòu)占據(jù)著重要的位置。想要實(shí)現(xiàn)建筑的經(jīng)濟(jì)性，就需要做好對鋼含量的控制。因此在對高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，就需要依據(jù)實(shí)際的情況，一切從實(shí)際出發(fā)，依據(jù)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)，保障在任何的情況下，都能實(shí)現(xiàn)對鋼含量的良好控制。在滿足安全的前提下，控制好鋼的含量。對于高層建筑的施工和設(shè)計(jì)，剪力墻最為合適的鋼含量一般都有個標(biāo)準(zhǔn)，這對設(shè)計(jì)也就有了很好的指導(dǎo)。合適的鋼含量如下：

表1 合適含鋼量統(tǒng)計(jì)表

高層建筑適合的鋼含量詳見下表：

2.3優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低工程造價

2.3.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓解雇的受力均衡以及技術(shù)運(yùn)用得當(dāng)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)整體的安全和可靠，只有任一結(jié)構(gòu)都能同時發(fā)揮出最大的功效，這樣的設(shè)計(jì)方式才能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)合理和造價合理。

我們從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整體的布局情況來看，在受到水平荷載的作用下，剪力墻的的暗柱的配筋一般都是結(jié)構(gòu)性的配筋，對于暗柱的斷面的確定和剪力墻的布置之間有著密切的關(guān)系。而這里的構(gòu)造配筋又和暗柱斷面有著密切的一對一的對應(yīng)關(guān)系。因?yàn)榧袅Σ贾玫牟町?，一般的一片剪力墻的兩邊的暗柱的斷面可能有?倍到10倍的差異，配筋也就相應(yīng)的出現(xiàn)相差6倍到十倍。但是剪力墻在不同的方向的水平的荷載作用是具有對稱性的，這樣的設(shè)計(jì)就會導(dǎo)致極大的浪費(fèi)。這就需要先對建立墻的布置進(jìn)行調(diào)整，要做到既能實(shí)現(xiàn)建筑建設(shè)的節(jié)約成本，由能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全性能的保障。

2.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

建筑層數(shù)對單位建筑面積造價有直接影響,但影響程度對各分部結(jié)構(gòu)卻是不同的。屋蓋部分,不管層數(shù)多少,都共用一個屋蓋,并不因?qū)訑?shù)增加而使屋蓋的投資增加。因此,屋蓋部分的單位面積造價隨層數(shù)增加而明顯下降?；A(chǔ)部分,各層共用基礎(chǔ),隨著層數(shù)增加,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載加大,必須加大基礎(chǔ)的承載力,雖然基礎(chǔ)部分的單位面積造價隨層數(shù)增加而有所降低,但不如屋蓋那樣顯著。承重結(jié)構(gòu),如墻、柱、梁等,隨層數(shù)增加而要增強(qiáng)承載能力和抗震能力,這些分部結(jié)構(gòu)的單位建筑造價將有所提高。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的有效措施

3.1對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視

從高層建筑的設(shè)計(jì)和施工的要求來看?，F(xiàn)在的民居建設(shè)都希望實(shí)現(xiàn)建筑功能的多樣化，這就需要建設(shè)者，對建筑的自身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置時，需要考慮到相應(yīng)的變化，在進(jìn)行設(shè)計(jì)布置時，能夠把轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置好。需要重視對剪力墻的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，考慮在進(jìn)行高位換裝的底部大部分空間時，這個結(jié)構(gòu)是相對較復(fù)雜的。在進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算中，對于那些參與到組合的振型數(shù)需要多多進(jìn)行選擇。我們通過計(jì)算，能夠知道哪一部分是薄弱環(huán)節(jié)，再運(yùn)用能力分配的特點(diǎn)，進(jìn)行具體的研究。改善薄弱環(huán)節(jié)的性能狀態(tài)。

3.2對轉(zhuǎn)換層上下部機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在對轉(zhuǎn)換層的上下剛度的傳遞和放縱，會對剪力墻存在影響。如果要實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)里，首先需要考慮的是剛度的突變。還需要合理選擇轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)的剛度。如果剪力墻的轉(zhuǎn)換剛度太大，不僅不能增大對地震的反應(yīng)以及豎向的剛度，還會增加材料的使用。這從經(jīng)濟(jì)層面來考慮是極其不合理的。

4 結(jié)束語

在進(jìn)行高層建筑的剪力墻的設(shè)計(jì)和使用時，需要考慮架構(gòu)的抗側(cè)剛度以及外觀的狀況，還要實(shí)現(xiàn)造價的降低，這都是高層建筑設(shè)計(jì)相關(guān)人員需要重視的。我們對高層建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。提出優(yōu)化的具體的解決策略，希望能夠?qū)Ω邔咏ㄖ幸砸欢ǖ闹笇?dǎo)意義。

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篇9

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；探討

隨著社會的不斷發(fā)展，高層建筑目前在我們的城市建設(shè)當(dāng)中所占的比例是越來越大，在各種技術(shù)的不斷沖擊之下，建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)的問題也在不斷的增加和變化中，很多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以迅猛的速度呈現(xiàn)在我們的城市建設(shè)中。隨著建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與功能方式愈來愈復(fù)雜，各種高層建筑的數(shù)量不斷的增多和建筑體系的多樣化，高層建筑中其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已成為設(shè)計(jì)工作中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。如何合理的利用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的各種問題，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)的前提關(guān)鍵。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的原則

1.1 選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡結(jié)構(gòu)計(jì)算式在計(jì)算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在計(jì)算的過程在計(jì)算方案和計(jì)算方法的選擇是尤為重要的，是保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全和質(zhì)量的前提基礎(chǔ)。計(jì)算簡圖選用不當(dāng)則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，因此在設(shè)計(jì)的過程中首選要選擇合理的設(shè)計(jì)見圖來進(jìn)行其安全保證計(jì)算。計(jì)算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。是利用先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)和管理技術(shù)對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究與思考。

1.2 選擇合適的基礎(chǔ)方案：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計(jì)時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算?；A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報告，對一些缺少地質(zhì)報告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場查看和參考臨近建筑資料。通常情況下，同一結(jié)構(gòu)單元不宜用兩種不同的類型。

1.3 合理選擇構(gòu)方案：一個合理的設(shè)計(jì)必須選擇一個經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，也就是要選擇一個切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確，傳力簡捷。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則。

1.4 正確分析計(jì)算結(jié)果：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導(dǎo)致不同的計(jì)算結(jié)果。因此設(shè)計(jì)師應(yīng)對程序的適用范圍、條件等進(jìn)行全面了解。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時，由于結(jié)構(gòu)實(shí)際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會導(dǎo)致錯誤的計(jì)算結(jié)果，因而要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到電算結(jié)果時應(yīng)認(rèn)真分析，慎重校核，做出合理判斷。

1.5 采取相應(yīng)的構(gòu)造措施：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓若拉原則”，注意構(gòu)件的延性性能；加強(qiáng)薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長度；考慮溫度應(yīng)力的影響力。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

2.1 軸向變形不容忽視：高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大；此外還會對預(yù)測構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對下料長度進(jìn)行調(diào)整；另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結(jié)果。

2.2 結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)：相對于底層建筑而言，高層建筑的結(jié)構(gòu)更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

2.3 水平荷載成為決定因素：一方面，因?yàn)楦邔咏ㄖ欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度變化。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題分析

3.1 結(jié)構(gòu)的超高問題：在抗震規(guī)范和高規(guī)范中，對結(jié)構(gòu)的總高度有著嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設(shè)定為A級高度以為，增加了B級高度，處理措施與設(shè)計(jì)方法都有較大改變。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題，導(dǎo)致施工圖審查時未予通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會議進(jìn)行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。

3.2 短肢剪力墻的設(shè)置問題：在新規(guī)范中，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。

3.3 嵌固端的設(shè)置問題：由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時嵌的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。

3.4 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題：新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案?！币虼?，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意，以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動。

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中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

1、不規(guī)則結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的要求

體型復(fù)雜、平直面不規(guī)則的建筑，應(yīng)根據(jù)不規(guī)則程度、地基基礎(chǔ)條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素的比較分析，確定是否設(shè)置防震縫，并分別符合下列要求：

1.1當(dāng)不設(shè)置防震縫時，應(yīng)采用符合實(shí)際的計(jì)算模型，分析判明其應(yīng)力集中、變形集中或地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等導(dǎo)致的易損部位，采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施。

1.2當(dāng)在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫時，宜形成多個較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。防震縫應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)材料種類、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)單元的高度和高差以及可能的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的情況，留有足夠的寬度，其兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)完全分開。

1.3當(dāng)設(shè)置伸縮縫和沉降縫時，其寬度應(yīng)符合防震縫的要求。

1.4對建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)需從以下兩個方面加以限制：1.4.1限制建筑結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。1.4.2限制建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度不能太弱。關(guān)鍵是限制扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tc與平動為主的第一自振周期T1之比。當(dāng)兩者接近時。由于振動耦連的影響，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯增大。

2、不規(guī)則建筑的設(shè)計(jì)問題

國內(nèi)、國外歷次大地震震害表明，平面不規(guī)則、質(zhì)量與剛度偏心和抗扭轉(zhuǎn)剛度太弱的建筑結(jié)構(gòu)，在地震中受到嚴(yán)重的破壞。國內(nèi)一些振動臺模型試驗(yàn)結(jié)果表明，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞。

2.1建筑體型設(shè)計(jì)問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設(shè)計(jì)。震害表明，許多平面形狀復(fù)雜，如平面上的外凸和凹進(jìn)、側(cè)翼的過多伸懸、不對稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。在建筑體型的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型，盡可能少做不對稱的側(cè)翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布，避免產(chǎn)生因體型不對稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對稱的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。

2.2建筑平面布置設(shè)計(jì)問題

建筑物的平面布置在建筑設(shè)計(jì)中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內(nèi)墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強(qiáng)度和剛度的非承重內(nèi)隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協(xié)調(diào)，使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用，對抗震很不利。

2.2.1有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側(cè)，結(jié)果在地震中造成靠電梯一側(cè)建筑物的嚴(yán)重破壞。這是因?yàn)殡娞菥簿哂袠O大的抗側(cè)力剛度，吸引了地震作用的主要部分。

2.2.2有的建筑物，在平面布置上一側(cè)的墻體很多，而另一側(cè)的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質(zhì)量分布也偏心，使結(jié)構(gòu)的受力和變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)地震作用效應(yīng)，帶來局部墻面的破壞。

2.2.3有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側(cè)往往不設(shè)墻體，而其另一側(cè)則有剛度很大的墻體封閉，兩側(cè)在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉(zhuǎn)地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)隔墻不對齊或中斷，使剛度發(fā)生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結(jié)構(gòu)的局部破壞。

建筑平面布置設(shè)計(jì)對建筑抗震關(guān)系很大，從概念上要解決的一個核心問題是：建筑平面布置設(shè)計(jì)上要盡可能做到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻，對稱協(xié)調(diào)，避免突變，防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在建筑平面布置的總體設(shè)計(jì)上要盡可能為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置創(chuàng)造條件，使建筑使用功能要求與建筑結(jié)構(gòu)抗震要求融合成一體，充分發(fā)揮建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震中的作用。

2.3建筑豎向布置設(shè)計(jì)問題

建筑的豎向布置設(shè)計(jì)問題在建筑設(shè)計(jì)中主要反映在建筑沿高度(樓層)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計(jì)上。存在的這個主要問題是，由于建筑使用功能的不同要求，如底層或下面幾層是商場、購物中心，建筑上要求是大柱距、大空間；而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓，低層設(shè)柱、墻很少，而上面則是以墻為主，柱很少。

有的建筑在布置上還設(shè)有面積很大的公用天井大廳，在不同樓層上設(shè)有大會議廳、展廳、報告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質(zhì)量和剛度的嚴(yán)重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質(zhì)量和剛度相差過大，形成突變。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設(shè)計(jì)中必須高度重視的問題。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，在建筑使用功能不同的情況下，很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對齊，柱子不對齊，墻體不連續(xù)，不到底；上層墻多，下層墻少；上層有柱，下層無柱等，使地震力的傳遞受阻或不通；抗震用的剪力墻設(shè)置不能直通到底層、剪力墻布置嚴(yán)重不對稱或數(shù)量太少。

所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉(zhuǎn)作用。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個樓層的倒塌。因此，盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產(chǎn)生地震時的鈕轉(zhuǎn)效應(yīng) 。

3、建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計(jì)時的抗震作用計(jì)算

目前在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的多數(shù)計(jì)算分析方法和計(jì)算方法，都假定樓板在平面內(nèi)不變形，平面內(nèi)剛度無限大，這對于大多數(shù)工程來說是可以接受的。但是當(dāng)樓板有大的凹入，大的開洞時，樓板在平面內(nèi)消弱過大、樓板產(chǎn)生顯著的變形，這時剛性樓板的假定不再適用，要采用考慮樓板變形影響的計(jì)算方法和相應(yīng)的計(jì)算程序?？紤]樓板的實(shí)際剛度可以采用將樓板等效為受彎水平梁的簡化方法，也可以將樓板劃分為單元后采用有限元法進(jìn)行計(jì)算。

平面規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，剛度小的樓層的地震剪力應(yīng)乘以不小于1.15 的增大系數(shù)，其薄弱層應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行彈塑性變形分析，并應(yīng)符合下列要求：

3.1豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)根據(jù)烈度高低和水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的類型、受力情況、幾何尺寸等，乘以1.25～2.O 的增大系數(shù)；

3.2側(cè)向剛度不規(guī)則時，相鄰層的側(cè)向剛度比應(yīng)依據(jù)其結(jié)構(gòu)類型符合本規(guī)范相關(guān)章節(jié)的規(guī)定；

4、結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的判斷，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位。因?yàn)閷ㄖY(jié)構(gòu)不規(guī)則性的判斷，能直接影響到結(jié)構(gòu)的建模、結(jié)構(gòu)布置、薄弱樓層的判斷、位移比的控制，以及最后的施工圖設(shè)計(jì)，從而影響到整個的結(jié)構(gòu)布置是否合理、安全、經(jīng)濟(jì)等。對于現(xiàn)代城市日益涌現(xiàn)的造型新穎別具一格的不規(guī)則建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)細(xì)心分析各種情況，從概念設(shè)計(jì)入手，找出結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)和薄弱點(diǎn)，因勢利導(dǎo)客服不利因素，使整個結(jié)構(gòu)在平面和豎向合理地布置結(jié)構(gòu)剛度，避免和減少結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的薄弱部位，同時加強(qiáng)薄弱部位的構(gòu)造措施，是建筑物從一格貌似不規(guī)則的建筑調(diào)整成一個結(jié)構(gòu)上的規(guī)則建筑，只要結(jié)構(gòu)工程師認(rèn)真分析，抓住重點(diǎn)、強(qiáng)化構(gòu)造，不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)問題是很容易解決的。

參考文獻(xiàn):

1.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.GB50011-2001.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.