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第1篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析

中圖分類號(hào)： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

1我國的高層結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展

1.1 鋼材的國產(chǎn)化 國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB 4104-2000)，比目前仍在實(shí)施的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/ T1591-94)又前進(jìn)了一步，其性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國產(chǎn)化 國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)論證或試驗(yàn)研究。建設(shè)部第111號(hào)令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號(hào)文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》，對加強(qiáng)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制意義重大，具有可操作性。

1.3 高層及超高層結(jié)構(gòu)體系 對于高層建筑的劃分，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(gè)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100m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。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2.1高層建筑結(jié)構(gòu)受力性能

對于一個(gè)建筑物的最初的方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，所以，在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。

2.2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、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于城市規(guī)劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當(dāng)需要采用不規(guī)則L形、T形、十字形等比較復(fù)雜的平面形式時(shí)，應(yīng)將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時(shí)，在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)處于對稱狀態(tài)。

2.3高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本假定

2.3.1彈性假定。目前工程上實(shí)用的高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法均采用彈性的計(jì)算方法。在垂直荷載或一般風(fēng)力作用下,結(jié)構(gòu)通常處于彈性工作階段,這一假定基本符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況。但是在遭受地震或強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生較大的位移,進(jìn)入到彈塑性工作階段。此時(shí)仍按彈性方法計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)不能反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)工作狀態(tài)的,應(yīng)按彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3.2小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對幾何非線性問題(P-Δ效應(yīng))進(jìn)行了一些研究。一般認(rèn)為,當(dāng)頂點(diǎn)水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H > 1/500時(shí), P-Δ效應(yīng)的影響就不能忽視了。

2.3.3剛性樓板假定。許多高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法均假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無限大,而平面外的剛度則忽略不計(jì)。一般來說,對框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是,對于豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu),樓板剛度較小,主要抗側(cè)力構(gòu)件間距過大或是層數(shù)較少等情況,樓板變形的影響較大。特別是對結(jié)構(gòu)底部和頂部各層內(nèi)力和位移的影響更為明顯。可將這些樓層的剪力作適當(dāng)調(diào)整來考慮這種影響。

2.3.4計(jì)算圖形的假定。高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計(jì)算圖形有三種:①一維協(xié)同分析。②二維協(xié)同分析。③三維空間分析。三維空間分析的普通桿單元每一節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度,按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點(diǎn)還應(yīng)考慮截面翹曲,有7個(gè)自由度。

2.4高層建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法

2.4.1框架-剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算的方法很多,由于采用的未知量和考慮因素的不同,各種方法解答的具體形式亦不相同。框架-剪力墻的機(jī)算方法,通常是將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為等效壁式框架,采用桿系結(jié)構(gòu)矩陣位移法求解。

2.4.2剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開洞情況。不同類型的剪力墻,其截面應(yīng)力分布也不同,計(jì)算內(nèi)力與位移時(shí)需采用相應(yīng)的計(jì)算方法。剪力墻結(jié)構(gòu)的機(jī)算方法是平面有限單元法。此法較為精確,而且對各類剪力墻都能適用。但因其自由度較多,機(jī)時(shí)耗費(fèi)較大,目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應(yīng)力分布復(fù)雜的情況。

2.4.3筒體結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)的分析方法按照對計(jì)算模型處理手法的不同可分為三類:等效連續(xù)化方法、等效離散化方法和三維空間分析。

等效連續(xù)化方法是將結(jié)構(gòu)中的離散桿件作等效連續(xù)化處理。一種是只作幾何分布上的連續(xù)化,以便用連續(xù)函數(shù)描述其內(nèi)力;另一種是作幾何和物理上的連續(xù)處理,將離散桿件代換為等效的正交異性彈性薄板,以便應(yīng)用分析彈性薄板的各種有效方法。具體應(yīng)用有連續(xù)化微分方程解法、框筒近似解法、擬殼法、能量法、有限單元法、有限條法等。

等效離散化方法是將連續(xù)的墻體離散為等效的桿件,以便應(yīng)用適合桿系結(jié)構(gòu)的方法來分析。這一類方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子結(jié)構(gòu)法等。具體應(yīng)用包括等代角柱法、展開平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子結(jié)構(gòu)法。

比等效連續(xù)化和等效離散化更為精確的計(jì)算模型是完全按三維空間結(jié)構(gòu)來分析筒體結(jié)構(gòu)體系,其中應(yīng)用最廣的是空間桿-薄壁桿系矩陣位移法。這種方法將高層結(jié)構(gòu)體系視為由空間梁元、空間柱元和薄壁柱元組合而成的空間桿系結(jié)構(gòu),這是目前工程上采用最多的計(jì)算模型。

3 結(jié)語

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，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的變化也越來越多，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。建筑類型與功能越來越復(fù)雜，高層建筑的數(shù)量口漸增多，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系也是越來越多樣化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)與重點(diǎn)。面對如此形勢，應(yīng)該把高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放在首位加以研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]梅洪元，付本臣．中國高層建筑創(chuàng)作理論發(fā)展研究[R]．高層建筑與智能建筑國際學(xué)術(shù)研討會(huì)，2002.

第2篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題探討；解決措施

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，國民經(jīng)濟(jì)水平迅速提高，人們對住宅建筑的要求也相應(yīng)有所提高。而伴隨著城市人口的增多，城市住房的緊張，高層建筑成為城市發(fā)展的必然趨勢，也給建筑設(shè)計(jì)帶來了一定的難題，如何使得高層建筑同時(shí)滿足人們的居住要求，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)、舒適、美觀的特點(diǎn)，在安全方面又要有所保障，同時(shí)在節(jié)能方面也有所建樹，這是現(xiàn)階段建筑設(shè)計(jì)者們不容忽視的一個(gè)重要問題。

2 建筑的本質(zhì)

人類建筑從生成之初，經(jīng)歷了多種形態(tài)的演變，才具有房屋的雛形。經(jīng)過幾千年的風(fēng)雨，房屋的建筑材料也漸漸由最初的草木、磚石到鋼筋水泥，以至如今生態(tài)技術(shù)的運(yùn)用?？梢哉f建筑的發(fā)展伴隨著整個(gè)人類發(fā)展的歷史，而人們對建筑的理解也漸漸從防風(fēng)雨、避寒暑發(fā)展到藝術(shù)和文化的載體，這是建筑設(shè)計(jì)中哲學(xué)觀的升華?，F(xiàn)代人對建筑的理解具體可歸納為以下四點(diǎn)：

（1）建筑是人類活動(dòng)的容器，因此建筑必須具備內(nèi)部空間，其形狀、尺度必須滿足該建筑的各種活動(dòng)。

（2）建筑是特定氣候的調(diào)節(jié)器，因此建筑的外面，即墻體和屋面必須在封閉空間和外部環(huán)境中間起到屏障作用，對光、熱、聲起到良好的控制。

（3）建筑師對資源進(jìn)行利用的，因此對相關(guān)的材料、人力、技術(shù)和土地等資源都要加以合理的利益，并且每種資源的升值情況，也會(huì)對使得建筑整體和所處地段整體增值。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

3.1遵循建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

建筑設(shè)計(jì)的基本原則是安全舒適，并結(jié)合一定的經(jīng)濟(jì)和審美因素的結(jié)合，構(gòu)建的一個(gè)完整的建筑設(shè)計(jì)方案，最佳的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要努力追求以上幾點(diǎn)因素的平衡，以用戶的安全和舒適為目標(biāo)，以最佳的方案，體現(xiàn)出建筑物經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在一定程度上優(yōu)先于建筑設(shè)計(jì)。

3.2合理選擇建筑結(jié)構(gòu)形式

建筑物地面以上的結(jié)構(gòu)形式對工程造價(jià)產(chǎn)生直接的影響，就我國目前的情況而言，主要有磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)等，對其優(yōu)勢和劣勢條件進(jìn)行對比，因地制宜，綜合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)能力，給出最適合本地區(qū)經(jīng)濟(jì)條件的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)出造價(jià)低、質(zhì)量好的住宅建筑。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法

4.1 地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般對地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)比較重視，該階段的設(shè)計(jì)對后續(xù)的設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生直接影響，也是工程造價(jià)的決定性因素。因此在對這一階段的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，做到認(rèn)真仔細(xì)，保證萬無一失。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該因地制宜的根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w條件和當(dāng)時(shí)的相關(guān)政策對設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的調(diào)整，保證地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的完善。

4.2結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析

結(jié)構(gòu)的計(jì)算和分析要做到準(zhǔn)確高效，在對計(jì)算軟件的選擇時(shí)，要做好做好全面的考慮，因?yàn)橐粋€(gè)不合理的計(jì)算軟件可能會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，甚至造成一定的安全隱患。在對建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)到考慮到風(fēng)載荷與建筑自振周期的影響，主要應(yīng)結(jié)合具體情況，對風(fēng)雅高度變化的系數(shù)和風(fēng)振動(dòng)力系數(shù)進(jìn)行合理的確定。保證振型數(shù)目的充足，一百年對結(jié)果中該振型參數(shù)的正確判斷，這都是設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

4.3剪力墻的設(shè)計(jì)

在對剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意到分部的均勻和合理，這樣才能使得整個(gè)建筑的質(zhì)心和鋼心位于同一位置。大多數(shù)小高層建筑的剪力墻比較廣，數(shù)量也比較大，因此要對剪力墻的鋼筋配置進(jìn)行有力的控制，使得工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性得到保障。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，剪力墻應(yīng)按照其受力特點(diǎn)及區(qū)別，在設(shè)計(jì)中對具體條件進(jìn)行綜合考慮，選擇合理的剪力墻設(shè)計(jì)，以避免不力的影響。

5 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

5.1箱、筏基礎(chǔ)底板跳板的陽角問題

當(dāng)羊角面積在整個(gè)基礎(chǔ)底面積中所占的比例較小時(shí)，可以將之砍成直角或斜角，若底板鋼筋為雙向雙排，且在懸挑部分不變時(shí)，陽角則不許加輻射筋。

5.2梁、板的計(jì)算跨度問題

梁板結(jié)構(gòu)可以理解為在梁的中心線上放置一個(gè)剛性支座，以取消梁的概念，將梁板看做變截面板。在扁梁結(jié)構(gòu)中，梁高與板厚差別較小時(shí)，計(jì)算長度應(yīng)渠道梁的中心，選取梁中心處的彎距與梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋取二者大值配筋。

5.3彈回再壓縮設(shè)計(jì)

當(dāng)基坑開挖時(shí)，摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基地受到約束，不能反彈，而坑中心地基的基土反彈，回彈部分可以人工進(jìn)行清除。當(dāng)基礎(chǔ)較小，坑底約束很大時(shí)，回彈可以被忽略。相對于譬如機(jī)箱的較小約束，被坑邊約束的部分都可以被當(dāng)做安全儲(chǔ)備，因此計(jì)算沉降通常會(huì)大于實(shí)際沉降。

5.4主梁有次梁處附加筋問題

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該在梁下部集中力應(yīng)當(dāng)附加鋼筋，這樣梁的下部或截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，就可以全數(shù)由附加的橫向鋼筋承擔(dān)。根據(jù)梁截面高度范圍的變化，當(dāng)主次截面相差不大時(shí)，次梁荷載較大，這時(shí)應(yīng)該附加筋；主次梁的截面均相差若很大，而荷載相對較小的情況，主梁不加筋。

6 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施

6.1設(shè)計(jì)時(shí)注意選擇新型的工藝技術(shù)

國家建設(shè)部《技術(shù)政策》中指出“要樹立建筑產(chǎn)品觀念，各個(gè)環(huán)節(jié)要重視建筑最終產(chǎn)品的質(zhì)量和功能的改進(jìn)，通過技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和施工工藝的更新?lián)Q代”。這句話闡明了新技術(shù)、新工藝和質(zhì)量的關(guān)系。在選擇工藝技術(shù)時(shí)，應(yīng)從我國的實(shí)際出發(fā)，積極采用先進(jìn)的和成熟的新技術(shù)、新工藝，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

6.2 充分考慮環(huán)境因素

從環(huán)境上進(jìn)行嚴(yán)格控制，主要是對工程的水文、地質(zhì)、氣象等情況進(jìn)行全面的了解和掌握。對影響工程質(zhì)量的環(huán)境因素進(jìn)行深入的調(diào)查和研究，使各項(xiàng)活動(dòng)得以正常、有序進(jìn)行，這是提高高層住宅建筑質(zhì)量的必要條件。

6.2.1水文地質(zhì)方面

在具體的工程勘察、設(shè)計(jì)和施工工作中，水文地質(zhì)是一個(gè)至關(guān)重要的問題，但是這一問題長期以來容易受到人們的忽視。其重要性主要體現(xiàn)在，地下水既是巖土體的組成部分，對巖土體工程的特性有著直接的影響，除此之外，還是基礎(chǔ)工程的工作環(huán)境，對建筑物的穩(wěn)定性和耐久性影響巨大。因此，水文地質(zhì)方面的問題應(yīng)該在設(shè)計(jì)之初就進(jìn)行充分的考慮。

6.2.2氣象氣候方面

隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的逐漸發(fā)展，人們開始認(rèn)識(shí)到，無論在什么形式的建筑設(shè)計(jì)、以至建筑的形式和材料、建筑工藝和施工等各個(gè)方面，掌握施工地區(qū)氣候條件及其規(guī)律是至關(guān)重要的，是提高房屋建筑施工質(zhì)量不可忽視的研究內(nèi)容。在具體的設(shè)計(jì)施工中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)靥厣臍庀髼l件，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，這樣才能保證設(shè)計(jì)的完整有效，施工的順利進(jìn)行。另外，施工的進(jìn)度應(yīng)該根據(jù)氣象條件進(jìn)行調(diào)整，盡量避開不適合施工的天氣，諸如雨雪、大霧天氣，切不可為了趕工期，就盲目的在不適宜的天氣條件下進(jìn)行趕工，這樣不但會(huì)使得工程質(zhì)量沒有保障，對施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全也會(huì)造成威脅。

7 小結(jié)

現(xiàn)階段高層建筑的選型方面，雖已引起國內(nèi)外眾多專家學(xué)者的重視，但是由于起步較晚，理論研究方面還有很多不夠到位的地方，結(jié)構(gòu)選型的決策具有一定的復(fù)雜性，一定要對眾多條件進(jìn)行綜合的考慮，排除不確定性，在原有的研究結(jié)果上開拓創(chuàng)新，形成一個(gè)相對完善的方案，為高層建筑的選型提供科學(xué)的依據(jù)，使得高層結(jié)構(gòu)體系得到長足的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉建文. 高層建筑結(jié)構(gòu)選型與布置剪力墻合理數(shù)量研究[D].湖南大學(xué)，2006.

第3篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：建筑工程，結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)

Abstract: using the modern science and technology to reduce and prevent earthquake disaster, the structure aseismatic design is a kind of effective method. So here is the author of the current structural seismic design Suggestions to explore.

Keywords: construction project, the structure, the seismic design

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

建筑物本身又是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，在遭受地震作用后其破壞機(jī)理和破壞過程十分復(fù)雜。且在結(jié)構(gòu)分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素，也存在著不確定性。因此，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

1．有關(guān)抗震設(shè)計(jì)的若干概念

為了保證結(jié)構(gòu)的抗震安全，根據(jù)具體情況，結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)單元宜采取加強(qiáng)連接的方法。盡可能設(shè)置多道抗震防線，強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，在首次破壞后在遭受余震，結(jié)構(gòu)將會(huì)因損傷積累而導(dǎo)致倒塌。適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，使其在強(qiáng)震作用下形成多道防線，并考慮某一防線被突破后，引起內(nèi)力重分布的影響，是提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。結(jié)構(gòu)剛度、承載力沿房屋高度宜均勻、連續(xù)分布、避免造成結(jié)構(gòu)的軟弱或薄弱部位。結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)?shù)膭偠?，承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。合理控制結(jié)構(gòu)的非彈性(塑性鉸區(qū))，掌握結(jié)構(gòu)的屈服過程，實(shí)現(xiàn)合理的屈服機(jī)制?？蚣芸拐鹪O(shè)計(jì)應(yīng)遵守“強(qiáng)柱、弱梁、結(jié)點(diǎn)更強(qiáng)”的原則，當(dāng)構(gòu)件屈服、剛度退化時(shí)，結(jié)點(diǎn)應(yīng)能保持承載力和剛度不變。采取有效措施，防止鋼筋滑移、混凝土過早的剪切破壞和壓碎等脆性破壞?？紤]上部結(jié)構(gòu)嵌固于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室結(jié)構(gòu)之上時(shí)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室機(jī)構(gòu)應(yīng)保持彈性工作。高層建筑的地基主要受力范圍內(nèi)存在較厚的軟弱黏性土層時(shí)，不宜采用天然地基。采用天然地基的高層建筑應(yīng)考慮地震作用下地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響。為了充分發(fā)揮各構(gòu)件的抗震能力，確保結(jié)構(gòu)的整體性，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)遵循以下原則：①結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性。結(jié)構(gòu)的連續(xù)性是使結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)能夠保持整體的重要手段之一。②保證構(gòu)件間的可靠連接。提高建筑物的抗震性能，保證各個(gè)構(gòu)件充分發(fā)揮承載力，關(guān)鍵的是加強(qiáng)構(gòu)件間的連接，使之能滿足傳遞地震力時(shí)的強(qiáng)度要求和適應(yīng)地震時(shí)大變形的延性要求。③增強(qiáng)房屋的豎向剛度。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使結(jié)構(gòu)沿縱、橫2個(gè)方向具有足夠的整體豎向剛度，并使房屋基礎(chǔ)具有較強(qiáng)的整體性，以抵抗地震時(shí)可能發(fā)生的地基不均勻沉降及地面裂隙穿過房屋時(shí)所造成的危害。

2．抗震設(shè)計(jì)一般規(guī)定

2．1多層和高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的結(jié)構(gòu)類型和適用的最大高度應(yīng)符合要求。平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或建造于Ⅳ類場地的結(jié)構(gòu)，適用的最大高度應(yīng)適當(dāng)降低。合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求。

2．2鋼筋混凝土房屋應(yīng)根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級(jí)，并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算措施要求。

2．3鋼筋混凝土房屋抗震等級(jí)的確定，尚應(yīng)符合下列要求：框架一抗震墻結(jié)構(gòu)，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等級(jí)應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定，最大適用高度可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加：裙房與主樓相連，除應(yīng)按裙房本身確定外，不應(yīng)低于主樓的抗震等級(jí)；主樓結(jié)構(gòu)在裙房頂層及相鄰上下各一層應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施。裙房與主樓分離時(shí)，應(yīng)按裙房本身確定抗震等級(jí)；當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層以下的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或更低等級(jí)。地下室中無上部結(jié)構(gòu)的部分，可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或更低等級(jí)；抗震設(shè)防類別為甲、乙、丁類的建筑應(yīng)結(jié)合有關(guān)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和確定抗震等級(jí)；其中，8度乙類建筑高度超過規(guī)定的范圍時(shí)應(yīng)經(jīng)專門研究采取比一級(jí)更有效的抗震措施。

2．4高層鋼筋混凝土房屋宜避免采用規(guī)定的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)方案，不設(shè)防震縫。

3. 建筑防震設(shè)計(jì)方法

建筑抗震的概念設(shè)計(jì)指在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著眼于建筑物結(jié)構(gòu)的總體地震的震動(dòng)反應(yīng)，按照建筑結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制和破壞過程，靈活應(yīng)用建筑抗震的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，全面而合理地解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的基本問題。

鋼結(jié)構(gòu)建筑有許多優(yōu)良的特性。有很好的抗震、抗風(fēng)性能。鋼結(jié)構(gòu)整體剛性好、強(qiáng)度高、重量輕、變形能力強(qiáng)，建筑物自重僅為磚混結(jié)構(gòu)的1／5，抗震性能卻是磚混結(jié)構(gòu)的2倍以上，并有很強(qiáng)的抗風(fēng)性能，有效的保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。建筑鋼結(jié)構(gòu)都是由多層水平的樓蓋和豎向的柱、墻等組成。樓蓋主要承受豎向荷載，而建筑豎向的柱、墻等構(gòu)件因?yàn)榻ㄖ叨鹊淖兓?，其組成方式和受力變形．特性結(jié)構(gòu)體系也有明顯的變化?？蚣?、剪力墻及筒體是結(jié)構(gòu)中抵抗豎向及水平荷載的基本單元，由它們及其變體組成了各種結(jié)構(gòu)體系，如框架結(jié)構(gòu)體系、框架一支撐結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻體系、框架一簡體結(jié)構(gòu)體系、交錯(cuò)析架結(jié)構(gòu)體系等。

建筑設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)置多道抗震設(shè)防體系。由于地震的震動(dòng)往往會(huì)持續(xù)一定時(shí)間，而且震動(dòng)是往復(fù)的。根據(jù)對地震的大量研究可以看出，建筑物的倒塌通常是由于地震的持續(xù)往復(fù)作用，使建筑物的結(jié)構(gòu)造到破壞，從而喪失了對建筑物重力荷載的承載能力。所以，建筑抗震規(guī)范提出“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的抗震設(shè)計(jì)思想。建筑柱樁是建筑主要承受重力荷載的構(gòu)件，通過科學(xué)、合理處理柱與梁之間的強(qiáng)弱關(guān)系，使建筑框架梁在地震中先于柱子屈服，出現(xiàn)了塑性鉸，從而耗散一定的地震能量，柱樁在建筑抗震中退居到第二道抗震設(shè)防體系。剪切破壞屬于力學(xué)的脆性破壞，而彎曲破壞是材料力學(xué)中的延性破壞，破壞后出現(xiàn)塑性鉸，建筑結(jié)構(gòu)還能夠繼續(xù)承載。“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)思想則使剪切破壞退居到第二道抗震設(shè)防體系。

建筑抗震設(shè)計(jì)要具備合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須具備足夠大的承載能力和剛度(剛度包括抗側(cè)剛度和抗扭剛度)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和剛度是相關(guān)的，一般來說，建筑剛度越大，其承載能力也越大。增大建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，可以推遲地震時(shí)構(gòu)件的屈服能力，減輕地震對構(gòu)件的屈服程度，降低對構(gòu)件延性的要求，但這提高了建筑工程造價(jià)。要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理的建筑抗震結(jié)構(gòu)體系，使建筑物在遭受大地震侵襲時(shí)，仍具有很強(qiáng)的抗倒塌能力，最理想的是建筑物部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞，通過延性耗散地震能量，避免建筑物的倒塌。

建筑延性系數(shù)設(shè)計(jì)方法。該方法的實(shí)質(zhì)是通過建立建筑構(gòu)件的位移延性系數(shù)或建筑截面曲率延性系數(shù)與塑性鉸區(qū)混凝土極限壓應(yīng)變的關(guān)系，由結(jié)構(gòu)約束箍筋來保證核心混凝土能夠滿足所要求的極限壓應(yīng)變，從而使建筑構(gòu)件具有所需要的延性系數(shù)。建筑延性包括建筑結(jié)構(gòu)延性、構(gòu)件延性和截面延性三個(gè)方面。結(jié)構(gòu)延性可以用頂點(diǎn)位移延性和層間位移延性來表達(dá)；構(gòu)件位移延性與塑性鉸區(qū)長度和截面延性等有關(guān)；截面延性與建筑物的幾何形狀、混性土強(qiáng)度、軸壓比、縱筋含鋼率、含箍特征值等因素有關(guān)。

采用能力譜方法進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)。該方法是通過地震反應(yīng)譜曲線和建筑結(jié)構(gòu)能力譜曲線的疊加來評估建筑結(jié)構(gòu)在給定地震作用下的反應(yīng)特性。反應(yīng)譜是指單自由度體系在給定地震輸入下的加速度譜；能力譜是指通過對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力推的分析，轉(zhuǎn)換得到等效單自由度體系的加速度和位移之間的關(guān)系曲線。能力譜方法由Freeman等提出，經(jīng)過不斷的完善和革新?！度毡窘ㄖ?biāo)準(zhǔn)法》和美國ATC-40都采用能力譜法作為基于性能，位移抗震設(shè)計(jì)方法。Chopra提出了將能力譜方法和結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)評定相結(jié)合的屈服位移能力譜的地震損傷分析方法，增加并強(qiáng)化了能力譜法的實(shí)用性。因此，能力譜法的實(shí)質(zhì)是采用的基于承載力的設(shè)計(jì)方法加位移、變形的能力校核，并依據(jù)能量的設(shè)計(jì)方法。對抗震設(shè)計(jì)的研究表明地震動(dòng)瞬時(shí)能量在大多數(shù)情況下對結(jié)構(gòu)最大位移反應(yīng)具有決定性作用。但要建立基于能量的有效建筑抗震設(shè)計(jì)框架還需更深入的研究。

4．結(jié)束語

隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震相關(guān)理論研究的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思路也經(jīng)歷了一系列的變化。最初，在未考慮結(jié)構(gòu)彈性動(dòng)力特征，也無詳細(xì)的地震作用記錄統(tǒng)計(jì)資料的條件下，經(jīng)驗(yàn)性的取一個(gè)地震水平作用用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思路經(jīng)歷了從彈性到非線性，從基于經(jīng)驗(yàn)到基于非線性理論，從單純保證結(jié)構(gòu)承載能力的“抗”到允許結(jié)構(gòu)屈服，并賦予結(jié)構(gòu)一定的非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉(zhuǎn)變

參考文獻(xiàn)

第4篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：高層；超高層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；風(fēng)載荷

0、引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，高層和超高層建筑數(shù)量不斷增加，在滿足城市發(fā)展需要的同時(shí)，也在一定程度上對建筑結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求。由于建筑結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到高層建筑的整體性能及使用功能，因此在設(shè)計(jì)過程中必須對之予以重視。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中必須通過多種技術(shù)手段，從多個(gè)途徑突出混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工的整體效果。

1、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制因素

建筑載荷的選取是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要工作，對于大多數(shù)高層建筑而言，可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)載荷規(guī)范中的相關(guān)要求予以確定。其次則需要對其他的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素進(jìn)行分析，確定對應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施。

1.1 風(fēng)載荷

對于復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，由于其高層容易受到風(fēng)載荷的影響，尤其是一些超高層建筑，其主要控制的因素就是風(fēng)載荷。例如，臺(tái)北的101大樓設(shè)計(jì)過程中，不但參考了當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，而且還委托加拿大相關(guān)設(shè)計(jì)公司進(jìn)行了相關(guān)的風(fēng)洞試驗(yàn)，以提高該建筑的抗風(fēng)載能力。在試驗(yàn)過程中，設(shè)計(jì)了一個(gè)以1：500為比例的模型在半徑為600m的風(fēng)場環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證建筑在不同風(fēng)況下的受力情況。

1.2 地震力

對于地震力的預(yù)測，當(dāng)前的技術(shù)條件存在一定的限制，難以對之進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)算。即使對地震有深入研究的日本，以無法準(zhǔn)確的預(yù)算地震的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)。所以，高層建筑設(shè)計(jì)過程中尤其要注意抗地震力的設(shè)計(jì)。同時(shí)，還需要考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應(yīng)。

1.3 地基基礎(chǔ)

對于復(fù)雜高層建筑與超高層建筑，地基基礎(chǔ)發(fā)揮了十分重要的作用。在實(shí)際的施工過程中藥根據(jù)不同的地基形態(tài)采取穩(wěn)定性強(qiáng)的地基結(jié)構(gòu)。例如，對于深厚的軟地基，高層建筑地基必須選擇使用樁筏基礎(chǔ)或者樁箱基礎(chǔ)。同時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況采取對應(yīng)的基礎(chǔ)措施：使用深度不大的年輕巖基，通過將現(xiàn)澆混凝土樁基深入巖層中的方式為建筑提供基礎(chǔ)支撐；對于深度較大的巖層，例如在地面100m以下，可以利用巖層上層常見的層狀沖積土，使用框格式的地下連續(xù)墻為建筑提供基礎(chǔ)支撐；對于地下基層條件較好的地層，可以采用筏形基礎(chǔ)即可。在地基設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該根據(jù)不同的地質(zhì)情況選擇對應(yīng)的組合式基礎(chǔ)方案，最終確定一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最高的方案。

1.4 建筑功能使用需求

所有的建筑都是以滿足其使用功能需要而建設(shè)的，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須以此條件為基礎(chǔ)，這是一個(gè)不能忽視的問題。在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到建筑的藝術(shù)性、使用功能需要以及經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)方面的要求。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)還必須保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠在既有施工技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)，而且保證當(dāng)前的建筑材料必須達(dá)到設(shè)計(jì)使用需求，這是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的一個(gè)重要因素。

3、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略

3.1 合理減小框架中的柱距與梁距

（1） 減小柱距

建筑框架是將梁、柱通過剛性連接的方式組合而成的剛性體系，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的抗推剛度受梁、柱截面與數(shù)量的直接影響，通過減小柱距能夠有效的提高整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的剛度。

（2） 減小粱距

通過增加框架中梁的數(shù)量，不但可以減小框架在載荷作用下的總變形，而且還可以增加柱子在軸力作用下形成的力偶，使得其能夠更好的抵抗結(jié)構(gòu)體系的總力矩。

3.2 充分發(fā)揮梁柱的組合效果

通過簡單的減小柱距、梁距，雖然能夠在一定程度上達(dá)到提高框架體系抗推剛度的目的，但是不能從根本上改善框架的整體效能。這時(shí)結(jié)合增加梁、柱數(shù)量的方式，不但能有效增加框架的整體抗推剛度，而且還能夠提高框架的抗風(fēng)載荷能力。

3.3 采用彎一剪雙重結(jié)構(gòu)體系

彎一剪雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，就是指通過采用彎曲型與剪切型兩種不同變形性質(zhì)的構(gòu)件形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體系。兩種不同類型的構(gòu)建通過在各個(gè)不同樓板中聯(lián)系起來進(jìn)行協(xié)同工作，明顯減小了整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移與下部各樓層的層間位移。

（1） 框一墻體系

在水平力的作用下，單獨(dú)的框架整體變形是典型的剪切變形，其上部層間側(cè)移相對較小，而下部的層間側(cè)移則較大。而單獨(dú)的剪力墻則是彎曲型變形，其層間側(cè)移為上部大、下部小。在采用框一剪雙重體系之后，可以將各樓層樓板聯(lián)系起來，使得框架與剪力墻能夠協(xié)同承受載荷，從而確保了框架與剪力墻變形的一致性，提高了結(jié)構(gòu)的抗載荷能力了。

（2） 框一撐體系

合理設(shè)計(jì)的框架一支撐體系同樣可以收到與框一墻體系相當(dāng)?shù)男Ч?，即最終達(dá)到減小結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移與最大層間位移的目的。

（3） 筒中筒體系

筒中筒體系的構(gòu)建原理與上述兩種結(jié)構(gòu)體系類似，但是其起到的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)效果更好。

3.4 合理設(shè)置剛臂

對于建筑平面是方形布置的高樓，當(dāng)采用芯筒一框架體系時(shí)，因?yàn)榇蟛糠值膫?cè)向力是由芯筒來承擔(dān)的，這使得整棟建筑的側(cè)移曲線基本上是由芯筒的變形直接控制的。在水平載荷的作用下，芯筒以彎曲變形為主。同時(shí)，由于芯筒的平面尺寸還受到建筑的豎向服務(wù)性設(shè)施面積影響，直接造成了芯筒的高度與寬度比值較大的問題。為了達(dá)到減小建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移的目的，可以在高層建筑中每相隔十來層布置一個(gè)設(shè)備層，在其中添加桁架，形成剛臂。這樣將能夠使得芯筒與的框架柱連接為一體，使得結(jié)構(gòu)的外柱也可以參與到結(jié)構(gòu)的整體抗彎體系中，有效的一直了芯筒各個(gè)水平截面，尤其是頂部截面的傾斜，有效減少了建筑各個(gè)島層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。

結(jié)語

復(fù)雜高層與超高層建筑設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是影響綜合性極強(qiáng)的工作，尤其是在滿足建筑使用功能需求的同時(shí)，還要滿足高層建筑的建設(shè)環(huán)境需要，通過全盤考慮的方式采取嚴(yán)格的設(shè)計(jì)措施和設(shè)計(jì)途徑，基于建筑混凝土整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多項(xiàng)要求，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。除此之外，還必須重視施工過程中的材料選擇控制，例如鋼筋的合理配置等。另外，還必須考慮施工現(xiàn)場的運(yùn)輸條件以及養(yǎng)護(hù)作業(yè)技術(shù)水平等，確保施工條件能夠有效的支撐起建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，使得建筑結(jié)構(gòu)體系達(dá)到對應(yīng)的要求。

參考文獻(xiàn)

第5篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：高層建筑；人防工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)策略

為了避免自然災(zāi)害對高層建筑的居民造成影響，建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合高層建筑的具體情況做好人民防空工程的建設(shè)工作。人民防空工程的建設(shè)目的主要是保證居民的生存安全，避免突發(fā)災(zāi)害到來時(shí)造成集中性的人身傷亡。人防工程中不僅要重視工程建設(shè)質(zhì)量，還需為居民準(zhǔn)備醫(yī)療救護(hù)裝備以及物資供給。

1高層建筑人防工程概述

目前，高層建筑的人防工程主要分為附建式、單建式、地道式以及坑道式等，人防工程的種類需要依據(jù)建筑物的地形進(jìn)行選擇。其中，地道式工程（見圖1）主要集中在平地地區(qū)，該類工程通常屬于暗挖工程；坑道式的工程主要集中在吳榮先南京興華建筑設(shè)計(jì)研究院股份有限公司工程師高層建筑的人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略探究山地和丘陵地區(qū)，大部分是施工地面高于最低出口的暗挖工程，與地道式工程的實(shí)施原則正好相反；附建式工程是人們常說的防空地下室，主要用于阻擋外來的攻擊，應(yīng)用較為廣泛，通常上部為堅(jiān)固的地面性建筑物，但是在修建前一定要根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定開展建筑修建工作；單建式人防工程主要修建在地下土層中間，工程建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜，并且需要較大的作業(yè)場地，可能會(huì)影響附近的地面建筑和地下管道[1]。

2高層建筑人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

目前，為了減少突發(fā)性事件對高層建筑居民生活的影響，我國開始根據(jù)高層建筑的具體情況，制定人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定。但是在人防工程建設(shè)的過程中，因?yàn)橛?jì)劃方案過于復(fù)雜，人口眾多，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)方案的過程中出現(xiàn)了一些問題[2]。人防工程主要是為了抵抗地震帶來的威脅，避免因?yàn)閼?zhàn)爭等不可抗力因素對居民造成傷害，由此可知人防工程需要抵抗強(qiáng)大的外力，因此應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇建筑材料。我國地震頻發(fā)，不同地區(qū)的地震強(qiáng)度不同，由于高層建筑的數(shù)據(jù)測量較為頻繁，工程設(shè)計(jì)人員通常會(huì)根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)制定方案，從而會(huì)出現(xiàn)很多誤差，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)圖如圖2所示。圖1地道式工程。

2.2抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

由于在較高的區(qū)域經(jīng)常會(huì)遇到強(qiáng)度較大的狂風(fēng)，因此高層建筑物很容易受到大風(fēng)的影響。工程設(shè)計(jì)人員在制定方案時(shí)，也需要從該角度出發(fā)進(jìn)行抗風(fēng)結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)（見圖3），但是由于高層建筑自身存在的問題，導(dǎo)致工程建設(shè)的進(jìn)行受到了阻礙。第一，抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)易受風(fēng)力影響。高層建筑的風(fēng)力強(qiáng)度也隨著天氣的變化不斷變化，如果風(fēng)力過大，人防工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)與建筑物之間產(chǎn)生摩擦和震動(dòng)現(xiàn)象?？癸L(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)易受建筑風(fēng)力影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅人身安全，出現(xiàn)墻體裂縫、建筑塌陷等現(xiàn)象。第二，一些工程設(shè)計(jì)人員對于高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不夠了解，導(dǎo)致制定的方案不夠合理[3]。不同的建筑結(jié)構(gòu)需要選擇不同的重力點(diǎn)，如果建筑重力點(diǎn)判斷錯(cuò)誤，很有可能造成重力方向與地面作用產(chǎn)生偏差。

2.3消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

為了避免突發(fā)性的火災(zāi)給居民帶來困擾，每一棟居民樓都需要安裝消防設(shè)施（見圖4），建筑設(shè)計(jì)人員在制定結(jié)構(gòu)方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)提前了解高層建筑物消防通道的所在位置，但是由于高層建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)也產(chǎn)生了大量的問題。第一，高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。因?yàn)楦邔咏ㄖ^普通建筑來說，內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)過于繁瑣，并且不同建筑物需要的建筑材料有所不同，設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容也較為復(fù)雜。其中，高層建筑內(nèi)部包括消防設(shè)施、逃生樓梯、電梯設(shè)備、戰(zhàn)士出口等建筑結(jié)構(gòu)，并且人員居住場所較為緊湊。為了盡可能減少建筑面積浪費(fèi)情況，保證高層建筑居民的正常生活，建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)提前了解建筑內(nèi)部的相關(guān)信息，制定出切實(shí)可行的方案。第二，因?yàn)楦邔咏ㄖ陨砭哂酗L(fēng)力大、空氣流動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此在高層建筑產(chǎn)生火災(zāi)時(shí)，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)迅速蔓延，并且涉及面較廣，會(huì)對社會(huì)安全造成不良影響。第三，我國大部分地區(qū)都以高層建筑為主，并且所有高層建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大多數(shù)都是垂直的形態(tài)。一旦出現(xiàn)火災(zāi)，這種建筑形態(tài)不僅不利于開展消防工作，還不利于疏散居民[4]。

3高層建筑的人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略探究

高層建筑人防工程具有較大的特殊性，設(shè)計(jì)人員務(wù)必要保證工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用效果，不僅要充分突出其應(yīng)有的預(yù)防價(jià)值，還要保證工程結(jié)構(gòu)的使用壽命與防護(hù)性能。在強(qiáng)化人防工程綜合效能的基礎(chǔ)之上，一一落實(shí)必要性的設(shè)計(jì)需求。一方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)從人防工程建筑的抗震結(jié)構(gòu)上、抗風(fēng)結(jié)構(gòu)上、消防結(jié)構(gòu)上進(jìn)行合理的優(yōu)化與完善，強(qiáng)化其內(nèi)部荷載能力。另一方面，設(shè)計(jì)人員要杜絕逃生通道成為逃生死角情況的發(fā)生，盡可能為人們與留出充足的疏散、逃離空間，人防工程組成如圖4所示。

3.1優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人防工程建設(shè)是為了保障高層建筑居民的人身安全，其中工程的抗震性是否達(dá)到一定的水平，標(biāo)志著地震到來時(shí)人防工程是否能夠抵御外來的威脅。因此建筑設(shè)計(jì)人員在方案設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注重提升工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，減少突發(fā)自然災(zāi)害對居民的影響。首先，嚴(yán)格按照實(shí)際情況選擇建筑材料。為保證內(nèi)部建筑材料的質(zhì)量，工作人員應(yīng)當(dāng)做好調(diào)查工作，提前了解建筑內(nèi)部的具體情況，根據(jù)不同場所進(jìn)行合理安裝，根據(jù)高層建筑的具體情況設(shè)計(jì)承載力的分布體系。為了使工程建設(shè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不斷提高人防工程的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)高層建筑垂直形態(tài)的特點(diǎn)選擇建筑構(gòu)件。其次，制定合理的設(shè)計(jì)方案。如果地震的強(qiáng)度過大很有可能產(chǎn)生地基沉降現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)破壞人防工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此，建筑設(shè)計(jì)人員在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)充分考慮地基的建設(shè)情況，并根據(jù)高層建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整方案[5]。最后，保證上部結(jié)構(gòu)與樁箱的高度持平。建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)詳細(xì)了解樁箱安裝的深度，及時(shí)根據(jù)樁箱上部的物體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，盡量保證上部結(jié)構(gòu)與樁箱的高度持平[6]。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠增加建筑之間的承重力，從而間接提高人防工程的抗震能力。

3.2優(yōu)化抗風(fēng)結(jié)構(gòu)

首先，提高工程建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。為了保證工程建設(shè)不出現(xiàn)問題，工作人員應(yīng)當(dāng)選擇級(jí)配比較高的砂石，并提前利用砂石進(jìn)行回填，根據(jù)緊密程度進(jìn)行選擇，盡可能保證建筑內(nèi)部不出現(xiàn)傾覆的可能[7]。其次，合理選擇非承重構(gòu)件。非承重構(gòu)件的合理選擇不僅能夠提高人防工程的建筑質(zhì)量，還可以減少風(fēng)力對建筑物造成的損傷。在工程建設(shè)過程中，為保證工程建設(shè)順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)合理選擇非承重構(gòu)件。在人防工程中，耗能減震系統(tǒng)起到了重要作用，該系統(tǒng)主要由剪刀墻、樓板、耗能支撐等建筑構(gòu)件組成。為了保證減震系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮作用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計(jì)減震系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不斷增強(qiáng)耗能減震的效果[8]。最后，減少因天氣情況對高層建筑造成的影響。風(fēng)力過大可能會(huì)導(dǎo)致建筑出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅居民的人身安全。因此工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況，在高層建筑的基礎(chǔ)上，針對風(fēng)力較大的區(qū)域?qū)ㄖM(jìn)行加固，在保證工程建筑穩(wěn)固性的基礎(chǔ)上加強(qiáng)建筑內(nèi)部的荷載內(nèi)力[9]。

3.3優(yōu)化消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先，合理設(shè)計(jì)防火間距。為了減少人員傷亡，在制定人防工程計(jì)劃時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮居民的人身安全，及時(shí)根據(jù)建筑物的內(nèi)部情況進(jìn)行調(diào)整，合理設(shè)計(jì)防火間距。因?yàn)闇y量防火間距存在一定的危險(xiǎn)性，因此工作人員應(yīng)當(dāng)合理選擇測量方式，在保證工作人員人身安全的基礎(chǔ)上開展相關(guān)工作，詳細(xì)計(jì)算每棟建筑物之間的距離以及每棟建筑物中可燃物件邊緣之間的距離[10]。其次，要優(yōu)化內(nèi)部分割結(jié)構(gòu)。為避免火勢蔓延，工作人員應(yīng)當(dāng)重視內(nèi)部分割結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣不僅能夠?yàn)榫用駹幦「嗟奶由鷷r(shí)間，還可以避免煙霧快速擴(kuò)散。最后，合理設(shè)置疏散通道。大部分高層建筑的疏散路線為垂直型，并且在發(fā)生火災(zāi)時(shí)所有電梯都會(huì)停用，整個(gè)建筑物斷電會(huì)導(dǎo)致逃生路口成為死角。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)將疏散通道設(shè)置在樓梯間，這樣不僅能夠減少火勢蔓延，還可以讓居民有序撤離，減少人員傷亡，疏散通道如圖5所示。

4結(jié)語

第6篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

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

中圖分類號(hào)：TU208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加上科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國高層建筑行業(yè)取得了重大的突破。越來越多的高層建筑對我們的設(shè)計(jì)提出了新的課題，節(jié)約成本降低造價(jià)成為開發(fā)商必談的話題，因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為我們設(shè)計(jì)師面臨的新課題，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，不僅僅影響到高層建筑安全性，而且還直接影響到高層建筑的工程造價(jià)。本文主要研究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，探討高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題與策略，為設(shè)計(jì)單位在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的進(jìn)一步開展提供借鑒。

1、高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.1、確定合理基礎(chǔ)方案

針對高層建筑而言，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，主要根據(jù)高層建筑的地質(zhì)條件決定，確定合理、科學(xué)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須掌握高層建筑的荷載分布、選擇正確的結(jié)構(gòu)類型，確定具體施工方案，對建筑工程的各類條件進(jìn)行綜合分析后，方可確定合理基礎(chǔ)方案。

1.2、確定合理計(jì)算模型

針對高層建筑結(jié)構(gòu)而言，計(jì)算模型應(yīng)傳力明確，抗震體系合理，若計(jì)算模型不合理，極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，進(jìn)而導(dǎo)致一些不必要的安全問題。所以，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須在滿足安全基礎(chǔ)上，確定合理計(jì)算模型。

1.3、確定合理計(jì)算工具

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被廣泛運(yùn)用，信息技術(shù)為高層建筑設(shè)計(jì)提供越來越多不可估量的作用，各種計(jì)算軟件層出不窮。所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，必須全面掌握計(jì)算軟件優(yōu)缺點(diǎn)，熟悉使用條件、使用范圍，確定合理的計(jì)算工具。

1.4、確定合理的構(gòu)造措施

針對高層建筑結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足符合“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”的設(shè)計(jì)原則，確保薄弱部位的強(qiáng)硬，合理確定鋼筋錨固長度，提高構(gòu)建延性性能。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素

2.1、風(fēng)荷載

高層建筑和超高層建筑的設(shè)計(jì)中，對風(fēng)荷載的嚴(yán)格控制是至關(guān)重要的，特別是對于超高層建筑。例如：高度超過百米的高層建筑，風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)除了按照當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定外，還必須由專業(yè)的風(fēng)洞試驗(yàn)室進(jìn)行風(fēng)荷載的試驗(yàn)研究，以探求該高層建筑準(zhǔn)確的受力狀況。

2.2、地震力

目前，地震區(qū)的建筑設(shè)計(jì)與施工都必須考慮地震力的影響，正確選擇高層建筑的抗震等級(jí)，合理的采用構(gòu)造措施，對于高層和超高層建筑來說非常重要。

2.3、地基基礎(chǔ)

地基是高層建筑設(shè)計(jì)首先要解決的問題，地基的天然條件決定了高層建筑運(yùn)用何種方式進(jìn)行地基處理。例如，山東菏澤屬于中軟弱地基，地基條件較差，在小高層建筑中多數(shù)采用復(fù)合地基，高層建筑多數(shù)采用樁基；而新加坡來福士城的高樓群，則由于地下地質(zhì)條件好，在進(jìn)行地基設(shè)計(jì)時(shí)采用了筏性基礎(chǔ)。以上實(shí)例都是地基單一設(shè)計(jì)型的案例，但是在很多時(shí)候，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡鼗鶙l件采用不同的基礎(chǔ)方案，把這些基礎(chǔ)方案進(jìn)行比較和結(jié)合，選擇一個(gè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的組合方案運(yùn)用到地基建設(shè)中。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討

3.1、將概念設(shè)計(jì)和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

所謂概念設(shè)計(jì)實(shí)際上也就是指一些沒有具體的數(shù)值來進(jìn)行量化的指標(biāo)，包括地震裂度以及其本身的不確定性等，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的時(shí)候難免會(huì)和現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生較大的差別，正是在這樣一種背景下我們才需要在對這樣一種指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定時(shí)選擇使用概念設(shè)計(jì)的方法，將數(shù)值僅僅只是作為輔助或者是參考的依據(jù)來進(jìn)行。在這樣一種設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中更為強(qiáng)調(diào)的就是設(shè)計(jì)人員本身的靈活性以及應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的能力，這樣良好的結(jié)合才能夠真正實(shí)現(xiàn)效果上的最優(yōu)化。因?yàn)榧?xì)節(jié)是構(gòu)成整體的單位，所以對各種設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的嚴(yán)格管理，也就可以實(shí)現(xiàn)整體的功能的有效發(fā)揮，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的施工過程中，應(yīng)該重視對建筑細(xì)節(jié)的處理。

3.2、將抗震構(gòu)造以及框架梁設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

為了進(jìn)一步提高城市高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性以及穩(wěn)定性，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面做出了重大的努力，取得了重大的突破，高層建筑結(jié)構(gòu)安全性以及穩(wěn)定性水平得到進(jìn)一步提升。但是由于我國的建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)較低，在抗震與構(gòu)造方面，很難處理好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震烈度之間的關(guān)系。為此，在實(shí)際的高層建筑抗震與構(gòu)造設(shè)計(jì)中，抗震與構(gòu)造設(shè)計(jì)需要有一定的彈性，這樣才可以滿足高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性以及穩(wěn)定性要求。舉例來講，中震烈度的重現(xiàn)期是475年，被超越率是10%;大震的重現(xiàn)期約為2000年，被超越率是2%。我國建筑構(gòu)造規(guī)定的安全度及抗震計(jì)算方法也相對較低，且在軸壓比、配筋率以及梁柱承載力匹配程度等抗震延性的相關(guān)規(guī)定也不夠嚴(yán)格。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造價(jià)在建筑整體投資之中比例的減少也應(yīng)給予重視，尤其是在高烈度區(qū)域應(yīng)有嚴(yán)格的抗震方法以及構(gòu)造措施來保證建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。另一方面，在實(shí)際的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中還需要進(jìn)一步解決與框架柱和剪力墻相連的框架梁設(shè)計(jì)問題。就高層建筑結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)而言，豎向變形差過大通常會(huì)導(dǎo)致與框架柱和剪力墻相連的框架梁出現(xiàn)超筋現(xiàn)象，進(jìn)而影響到框架梁截面設(shè)計(jì)。

框架梁端部豎向變形差所引起的剪力和固端彎矩的計(jì)算函數(shù)式如下:

其中，MAB/MBA為框架梁固端彎矩;QAB/QBA為框架梁端剪力;Δ為框架梁端部豎向變形差;Ib為框架梁截面慣性矩;I為框架梁計(jì)算長度。

3.3、對建筑結(jié)構(gòu)中抗側(cè)力體系進(jìn)行優(yōu)化

現(xiàn)代高層以及超高層建筑的安全性可靠性保證通常會(huì)受到結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系影響，合理的抗側(cè)力體系能夠保證其安全性。因此在對建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力系統(tǒng)選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)注意：

3.3.1、建筑的高度是結(jié)構(gòu)體系選擇的主要影響因素，通過結(jié)合實(shí)踐可以總結(jié)如下規(guī)律：對于建筑高度同結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系選擇，當(dāng)建筑物高度小于100米時(shí)，通常采用框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)作為抗側(cè)力體系；當(dāng)建筑物高于100米低于200米時(shí)，通常采用剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)作為抗側(cè)力體系；而當(dāng)建筑物高度在200-300米之間時(shí)，通常采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)、框架-核心筒-伸臂結(jié)構(gòu)作為建筑物的抗側(cè)力體系；建筑物高度在300米-400米之間時(shí)，框架-核心筒-伸臂結(jié)構(gòu)以及筒中筒結(jié)構(gòu)是常見的抗側(cè)力體系；而建筑高度高于400米低于600米時(shí)常用的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力系統(tǒng)為，筒中筒-伸臂結(jié)構(gòu)，巨型框架/桁架/斜撐結(jié)構(gòu)、組合體結(jié)構(gòu)。

3.3.2、在建筑的設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡可能地確保結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件相互聯(lián)結(jié)、組合為一個(gè)整體。

3.3.3、對于建筑中采用了多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的具體實(shí)際情況時(shí)，應(yīng)綜合分析每種結(jié)構(gòu)體系在建筑設(shè)計(jì)中的效用，對各自的貢獻(xiàn)度有合理的估計(jì)和評判。

4、結(jié)語

建筑是凝固的藝術(shù)，建筑師總是希望通過建筑物表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，力求藝術(shù)性和實(shí)用性的完美結(jié)合。結(jié)構(gòu)師在保證安全性的前提下，當(dāng)然應(yīng)該敢于挑戰(zhàn)新的結(jié)構(gòu)形式，使建筑師的意圖得以實(shí)現(xiàn)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，在基本滿足建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對稱，盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異；使建筑物在水平荷載作用下不致產(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通；能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)力荷載是十分不利的。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：高層建筑 剪力墻體系 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 探討

剪力墻體系結(jié)構(gòu)是一種混凝土材質(zhì)的土墻結(jié)構(gòu)，在高層建筑中代替了原來的框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，主要作用是承受豎直和水平方向的各種荷載引起的內(nèi)力，對于其他結(jié)構(gòu)的水平力也可以很好地控制。目前，剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用于高層建筑中。剪力墻為高層建筑物提供的抗剪強(qiáng)度與剛度都很大，可以有效的保證建筑施工的質(zhì)量。

1 高層建筑物的受力特點(diǎn)與支撐件

對于高層建筑而言，越高所承受的豎直壓力就越大，水平風(fēng)荷影響也越大，所承受的外力主要就是水平和垂直方向。對于比較低的建筑來說，高度較低，地基面積較大，相對而言所受的風(fēng)荷及地震影響就很小，在高層建筑上，水平荷載產(chǎn)生的傾覆力會(huì)很大，設(shè)計(jì)人員主要考慮的問題是水平荷載，軸向變形及結(jié)構(gòu)延性等方面。

1.1 水平載荷

建筑物的高度達(dá)到一定數(shù)值后，它們在豎直方向上承載的荷載變化量并不大，所承受的風(fēng)荷載以及地震作用的水平荷載會(huì)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，建筑物的結(jié)構(gòu)特性不同，風(fēng)荷載及地震水平荷載則會(huì)隨之發(fā)生較大變化。

1.2 軸向變形

建筑物越高，豎向荷載越大，豎向荷載越大，連接柱中的軸向變形就會(huì)越大，相應(yīng)的，連續(xù)梁的彎矩所受影響就會(huì)越大，預(yù)制構(gòu)件的下料長度也會(huì)受影響而有所改變，由此可見，在施工時(shí)必須計(jì)算出軸向變形值，并及時(shí)調(diào)整下料長度。

1.3 結(jié)構(gòu)側(cè)移

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵之一是結(jié)構(gòu)側(cè)移的控制，樓房越高，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移就會(huì)越大，對于樓房的穩(wěn)定性威脅也就越大，因此，高層建筑物的結(jié)構(gòu)側(cè)移一定要嚴(yán)格控制，以確保樓房的穩(wěn)定性。

1.4 結(jié)構(gòu)延性

相對于低層建筑而言，高層建筑的結(jié)構(gòu)柔和性較好，在地震侵襲發(fā)生較大震動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的變形。建筑物在塑性變形階段中對變形能力的要求相對較高，要想保證結(jié)構(gòu)延性，必須在建筑設(shè)計(jì)中采取一定的措施。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中主要承擔(dān)豎直方向重力與水平方向荷載，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既要安全合理，又要考慮經(jīng)濟(jì)問題。設(shè)計(jì)過程中，各種位移限制值都要滿足，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中抗側(cè)力構(gòu)件的作用也要充分考慮到。設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的數(shù)量也要滿足位移限制值相關(guān)規(guī)范的要求，數(shù)量應(yīng)該盡量少，但又不能影響基本振犁的要求。建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)所承受的傾覆力矩應(yīng)不小于總數(shù)的一半。

2.1 調(diào)整樓層最小剪力系數(shù)方面的原則

設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的布置要盡量減小，大開間的剪力墻結(jié)構(gòu)布置是最好的設(shè)計(jì)方案，側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)可以達(dá)到較為理想的狀態(tài)。樓層間的剪力系數(shù)盡量小，但不能超出規(guī)范的極限范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩于整體總底部承受的地震傾覆力比要小于或等于1:4，這樣既可以減輕結(jié)構(gòu)自重，同時(shí)降低了地震帶來的危害又可以節(jié)約用費(fèi)。

2.2 調(diào)整樓層間最大位移與層高之比方面的原則

規(guī)范規(guī)定的最大的樓層間的位移在計(jì)算的時(shí)候，如果樓層地區(qū)地震比較頻繁，所用的標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層計(jì)算可以保留在結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形，應(yīng)該計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。高層建筑重點(diǎn)考慮的方面就是樓層間的扭轉(zhuǎn)和剪力變形。結(jié)構(gòu)的剪切變形由豎向構(gòu)建的數(shù)量決定著，在建設(shè)施工中，有足夠多數(shù)量的構(gòu)件還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更要考慮構(gòu)建的布局是否合理，如果不合理，就會(huì)產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，樓層間的位移就達(dá)不到要求。因此，對于高層建筑而言，不能只是以樓層間的位移來確定豎向構(gòu)件的剛度，而應(yīng)該盡量減小扭轉(zhuǎn)變形。

2.3 調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)超限方面的原則

剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)跨高比太小會(huì)導(dǎo)致彎矩出現(xiàn)及剪力過大，超過規(guī)范限度，跨高比一般大于或等于2.5。規(guī)范規(guī)定，在跨高比小于5的時(shí)候，連續(xù)梁不能夠拆減?？绺弑鹊恼_選擇，可以很好地避免彎矩及剪力過量，可保持在規(guī)定范圍內(nèi)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果可以有效合理的用上這些，可以大大降低工程成本。

剪力墻結(jié)構(gòu)不只應(yīng)該符合相關(guān)規(guī)定，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多方面的因素，建筑物的平面、立面應(yīng)盡量均勻，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離房屋中心，以保證房屋整體的抗扭。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻的剛度較大，整體性較好，容易達(dá)到承受的荷載要求。設(shè)計(jì)師主要考慮以下幾個(gè)方面：

3.1 剪力墻界面的厚度要求

剪力墻厚度盡量小的優(yōu)點(diǎn)主要是保證剪力墻平面的剛度及其穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻相較于墻體平面外面時(shí)，相交處可以作為剪力墻的支撐，對于平面外的剛度與未穩(wěn)定性有很好的保證。剪力墻最小厚度確認(rèn)時(shí)，計(jì)算依據(jù)主要是建筑物層高及無支長度中的較小值。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，底部加強(qiáng)區(qū)根據(jù)地震的具體大小情況來設(shè)計(jì)，地震越大，底部加強(qiáng)區(qū)所占層高或者無支長度總面積比較越大，且面積一般不小于160mm。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，底部加強(qiáng)區(qū)一般不會(huì)大于層高或無支長度的百分之25%。

3.2 剪力強(qiáng)結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度等級(jí)要求

剪力墻中混凝土要求相對較高，等級(jí)最少要為C20，如果剪力墻結(jié)構(gòu)中帶有筒體與短肢，那么其中的混凝土強(qiáng)度最少要為C25。

3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造邊緣的構(gòu)件在剪力墻墻肢中是必不可少的。在非抗震設(shè)計(jì)中，其墻端部位的構(gòu)件配置及鋼筋配置都要符合相關(guān)的規(guī)定要求。

3.4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮豎向分布時(shí)鋼筋配筋率的最小值，主要作用就是保證混凝土墻體在受到彎力較大時(shí)出現(xiàn)裂縫時(shí)不至于立刻達(dá)到抗彎承載力的極限，還可以防止斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪拉破壞。

3.5 剪力墻結(jié)構(gòu)開洞構(gòu)造設(shè)計(jì)。若是剪力墻結(jié)構(gòu)中開洞較小，其影響較小在計(jì)算時(shí)可不必考慮在內(nèi)。為了保證剪力墻結(jié)構(gòu)截面的承載力，要在鋼筋切斷集中處將洞口補(bǔ)足，并且鋼筋直徑最小要達(dá)到12mm。具體施工要根據(jù)實(shí)際情況，邊緣構(gòu)件的設(shè)置根據(jù)實(shí)際情況。

3.6 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系受到的豎直方向荷載比較大，豎直荷載包括建筑整體的自身重量及樓面荷載產(chǎn)生的影響。由于荷載的存在，豎直方向會(huì)產(chǎn)生軸力，是連續(xù)梁內(nèi)出現(xiàn)彎矩。計(jì)算時(shí)依據(jù)的是其受力面積。若是水平荷載，其計(jì)算就要按平面考慮了。剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算工作比較復(fù)雜且工作量較大，在建筑施工時(shí)，要針對不同的剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。

剪力墻結(jié)構(gòu)體系是一種抗剪性能較好的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑施工的具體情況，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免豎向剛度突變，確保其剛度。

4 結(jié)束語

剪力墻結(jié)構(gòu)體系的重要度在建筑施工中占有相當(dāng)大的比重，近年來，高層建筑飛速發(fā)展，呈上升趨勢。剪力墻結(jié)構(gòu)得到更為廣泛的應(yīng)用。目前我國設(shè)計(jì)人員正在朝著剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)深度方向努力。但是相對與國外設(shè)計(jì)技術(shù)來說，我們還存在著很多方面的不足之處，還有很多需要改進(jìn)的地方，上升空間也比較大。因此，我們需要投入更多的精力與時(shí)間做好剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。筆者也會(huì)一直努力。

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第8篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)；不規(guī)則性；偏心距；抗扭效應(yīng)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們生活水平的日益提高，人們對物質(zhì)外觀、精神文化的需求也在不斷加強(qiáng)，在審美觀的全面提升下，當(dāng)代高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也從以前的規(guī)則性、對稱性逐步轉(zhuǎn)向不規(guī)則性、不對稱性。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,不規(guī)則性可能會(huì)影響高層建筑的結(jié)構(gòu)布局、位移比的控制、架空樓層或薄弱樓層設(shè)計(jì)、施工圖的設(shè)計(jì)等，因此需從經(jīng)濟(jì)性、安全性、合理性的角度出發(fā)準(zhǔn)確判斷并分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不規(guī)則和位置，以最大程度的增加建筑物的各種結(jié)構(gòu)性能。

1、我國高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀

經(jīng)濟(jì)全球化與科學(xué)技術(shù)高新化進(jìn)程在不斷加深，我國各行各業(yè)也在不斷進(jìn)步與發(fā)展，近些年來，我國房地產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)的發(fā)展勢頭較為迅猛，許多大中小城市都在不斷的擴(kuò)建和改造，而建筑設(shè)計(jì)者也為了順應(yīng)時(shí)代的召喚和城市建設(shè)的多元化發(fā)展，他們漸漸改變了建筑物務(wù)必規(guī)則與對稱的傳統(tǒng)觀念，更多的嘗試去設(shè)計(jì)一些不規(guī)則、不對稱的多樣化、標(biāo)新立異結(jié)構(gòu)的建筑物?，F(xiàn)代人們的觀念也在逐漸的改變，各大城市中已經(jīng)出現(xiàn)了很多不規(guī)則的復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑物，這是我國乃至全球范圍內(nèi)建筑行業(yè)今后的發(fā)展方向。另一方面，盡管不規(guī)則和不對稱結(jié)構(gòu)的建筑物使城市更加美麗和繁華，但其設(shè)計(jì)和建造無不考驗(yàn)著設(shè)計(jì)人員和建筑施工人員，這也對他們提出了更高更嚴(yán)的要求。

2、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)主要可以分為兩大類：其一是豎直方向建筑物的不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型，比如豎向抗側(cè)力部分構(gòu)件的不連續(xù)、側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)不規(guī)則、樓層架空層使其質(zhì)量與承載力均發(fā)生突變等等；其二是平面方向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型，比如樓板局部由于反梁結(jié)構(gòu)突起出現(xiàn)的不連續(xù)、廚房及衛(wèi)生間降板使樓板凹凸不規(guī)則、扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致的不規(guī)則等等。

2.1 豎直方向建筑物的不規(guī)則

2.1.1 豎向抗側(cè)力部分構(gòu)件的不連續(xù)

高層建筑物中豎向抗側(cè)力部分構(gòu)件不連續(xù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)即在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。

2.1.2側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)不規(guī)則

高層建筑物中側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)不規(guī)則的判斷依據(jù)是本樓層中側(cè)向剛度取值是否小于本樓層上面一層該值的百分之七十，或者小于本樓層上面相鄰的三個(gè)樓層該值平均值的百分之八十，那么除去頂層不計(jì)算，則樓層局部收進(jìn)的水平方向數(shù)值不小于與本層相鄰下一層的百分之二十五。

2.1.3 樓層質(zhì)量以及承載力的突變

高層建筑物樓層之間是否質(zhì)量突變，其判斷標(biāo)準(zhǔn)是本樓層的質(zhì)量大于與其相鄰的下面一個(gè)樓層質(zhì)量的二分之三倍。而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)值小于與其相鄰的上一層該值的百分之八十。

2.2 水平方向建筑物的不規(guī)則

2.2.1 樓板局部產(chǎn)生不連續(xù)

高層建筑物樓板局部產(chǎn)生不連續(xù)的判斷依據(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。

2.2.2樓板凹凸不規(guī)則

高層建筑物樓板凹凸不規(guī)則主要是判斷其結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)一側(cè)（如廚房、衛(wèi)生間的降板）尺寸會(huì)大于該樓板投影方向上面總尺寸的百分之三十。

2.2.3 樓板扭轉(zhuǎn)不規(guī)則

高層建筑物樓板扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的判斷依據(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，亦或是本樓層最大的相鄰層間位移要大于其兩端處的層間位移的平均值的1.2倍。

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

高層建筑物在地震的時(shí)候較易遭受破壞的一些結(jié)構(gòu)大多都是平面不規(guī)則性結(jié)構(gòu)，同時(shí)建筑物的剛度偏心、質(zhì)量、承載力以、抗扭轉(zhuǎn)剛度過于脆弱的建筑結(jié)構(gòu)，其中，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對于建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的破壞是最為嚴(yán)重的，那么，在工程設(shè)計(jì)的時(shí)候就有必要對其結(jié)構(gòu)的相關(guān)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行有效控制與限制，例如可以盡量對建筑物設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)平面上的不規(guī)則進(jìn)行控制，這就能夠防止較大偏心的出現(xiàn)，進(jìn)而使得建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；另外，還可以在一定的條件下盡量增強(qiáng)高層建筑物設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度，抑制其太脆弱而產(chǎn)生破壞。因此，有效研究減少建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的對策就成為設(shè)計(jì)過程中所要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

3.1 提高建筑物抗扭構(gòu)件的抗剪力

高層建筑物的抗震設(shè)計(jì)就是達(dá)到建筑物在地震時(shí)安然無恙的效果，這單單依靠結(jié)構(gòu)布局的調(diào)整是不夠的，由于建筑物結(jié)構(gòu)在非彈性時(shí)期內(nèi)，對稱、規(guī)則的結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)殡p向水平的震動(dòng)作用產(chǎn)生形態(tài)變化進(jìn)而出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，那么考慮結(jié)構(gòu)本身的抗震性能就可以來強(qiáng)化建筑物中受抗扭效應(yīng)制約的結(jié)構(gòu)的抗剪性能，這樣就可保證建筑物在地震的時(shí)候還會(huì)處于整體彈性的狀態(tài)。

3.2 控制高層建筑物結(jié)構(gòu)的抗扭剛度與抗側(cè)剛度之比

由于高層建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)中扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)周期之比的二次方趨于一種線性的關(guān)系，那么在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要想方設(shè)法的減小其結(jié)構(gòu)周期。比如說在設(shè)計(jì)樓層剪力墻時(shí)，要在條件允許的情況下加厚或加長相鄰的剪力墻，尤其是要注重距離剛心比較遠(yuǎn)的剪力墻。通常使建筑物結(jié)構(gòu)中抗扭剛度加大的方法是在相應(yīng)構(gòu)件上增設(shè)拉梁，并且盡量縮短其結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期，另外也可以加大相鄰連梁剛度來達(dá)到目的。

3.3 在結(jié)構(gòu)中加設(shè)防震縫來減小地震造成的破壞

現(xiàn)代建筑工程中越來越多的出現(xiàn)一些復(fù)雜的各類建筑結(jié)構(gòu)，這都是由于實(shí)際條件限制而使得無法將平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成規(guī)則或是對稱的結(jié)構(gòu)，這時(shí)就有必要設(shè)置規(guī)范的防震縫來把結(jié)構(gòu)分解成相對簡單的單一結(jié)構(gòu)個(gè)體，其中還要注意在設(shè)置抗震縫的過程中，若兩側(cè)的構(gòu)件體系差異較大或者對震動(dòng)反應(yīng)表現(xiàn)不同之時(shí)，那么抗震縫的設(shè)計(jì)寬度就要更多的考慮薄弱一側(cè)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；而當(dāng)結(jié)構(gòu)相鄰的建筑構(gòu)件基礎(chǔ)沉降量比較大的時(shí)候，也可增設(shè)兼做沉降縫的建筑抗震縫。

3.4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的偏心距減小

科學(xué)研究表明在一定條件下，高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的偏心距和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)呈線性關(guān)系，那么可以控制建筑物結(jié)構(gòu)在平面上的布置，讓其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心最大程度的接近，這樣就能有效的減小樓層之間的位移比，進(jìn)而改善建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在工程實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，為了使結(jié)構(gòu)偏心距盡量減小，首先就要進(jìn)行準(zhǔn)確的初步計(jì)算，在找到結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心后加以分析，并調(diào)整整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)在平面布置上的不對稱和不規(guī)則性，與此同時(shí)，還要運(yùn)用有關(guān)數(shù)據(jù)和條件，加之實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來判斷出建筑物平面結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度分布，以便能夠有效增減偏離質(zhì)心的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

4、小結(jié)

高層建筑物的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為了不影響建筑后續(xù)的建模、布置、施工，就要對建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性合理判斷，這樣才能確認(rèn)建筑設(shè)計(jì)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要重點(diǎn)考慮建筑物的薄弱樓板或構(gòu)件，在強(qiáng)化的同時(shí)不斷控制減小，這也是今后高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對不規(guī)則性研究所要解決的重要問題。

參考文獻(xiàn)：

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第9篇：高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：梁式轉(zhuǎn)換層；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

近年來隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)不斷的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量及水平也隨之得到了極大程度的提升與發(fā)展。進(jìn)而，對相關(guān)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及要求也在不斷地增加，以此來更好地滿足人們在日常生活中對停車及購物等方面的要求。基于此，很多的高層建筑采用了梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃，進(jìn)而提升了整個(gè)高層建筑的實(shí)用性，為人們的生活提供了更多的便捷。

1高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)概述

1.1梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

就當(dāng)前我國高層建筑中應(yīng)用梁式轉(zhuǎn)換層的效果來看，通過應(yīng)用梁式轉(zhuǎn)換層能夠促使高層建筑的上下荷載力保持在一個(gè)平衡的狀態(tài)之中，進(jìn)而能夠有效地避免由于結(jié)構(gòu)發(fā)生形變而導(dǎo)致受力不均勻的現(xiàn)象，進(jìn)而增加了整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，在設(shè)計(jì)建筑的過程中，通過在梁式轉(zhuǎn)換層中增設(shè)一些管道、通道等線路能夠提升整個(gè)高層建筑多功能性，為其中的用戶提供暖氣、水電等相關(guān)的保障措施。但是，目前我國帶有國內(nèi)轉(zhuǎn)換層的高層建筑大多采用的都是上部剪力墻、下部框架式的結(jié)構(gòu)，其框架式剪力墻的結(jié)構(gòu)如圖1所示。這種形式的設(shè)計(jì)還需要通過應(yīng)用相關(guān)的轉(zhuǎn)換構(gòu)建來對高層建筑的結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行重新的分配，進(jìn)而來調(diào)整高層建筑的內(nèi)部應(yīng)力，防止其發(fā)生形變。

1.2高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的構(gòu)造特點(diǎn)

在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用十分普遍，其中的建筑構(gòu)造形式也存在著多樣性的變化，具體如圖2所示。目前，在我國高層建筑轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)中，梁式轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用最多，板式轉(zhuǎn)換層以及箱型轉(zhuǎn)換層等的應(yīng)用次數(shù)較低。梁式轉(zhuǎn)換層由于尺寸較大、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、便于施工等特點(diǎn)，在實(shí)際的建設(shè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用十分廣泛。此外，梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用中還有性能穩(wěn)定、工程造價(jià)核算便捷以及經(jīng)濟(jì)效益較高等有利的特點(diǎn)。

1.3高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層受力特點(diǎn)

梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑應(yīng)用過程中主要是維持高層建筑內(nèi)部穩(wěn)定，使其能夠受力均勻，通過上部密集小空間的豎向載荷傳遞到下部稀疏的大空間中。但是由于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常都比較復(fù)雜，所具有的功能也具有多樣化的特性，從而會(huì)造成內(nèi)部荷載在豎向傳遞的過程中出現(xiàn)中斷的問題，進(jìn)而造成建筑整體剛度發(fā)生突變的現(xiàn)象。這種建筑的形式在發(fā)生地震時(shí)，很容易由于下部結(jié)構(gòu)的稀疏而發(fā)生坍塌及變形的事件。因此，在對高層建筑進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對受力均衡問題展開有效的分析與解決，由此來避免建筑結(jié)構(gòu)被破壞的事故發(fā)生，盡可能地減少相關(guān)財(cái)產(chǎn)的損失。

2梁式轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例

2.1工程概況

A市某高層建筑，有地下1層，地上22層，總建筑面積為25840m2。其中的1-4層為商業(yè)用房，1層的層高為5m，2-4層的層高為4m，采用框架簡體結(jié)構(gòu)。5-20層均為住宅層，層高為3m，采用的是剪力墻簡體結(jié)構(gòu)。21-22層分別是電梯的機(jī)房以及屋面水箱，層高為3m。針對這種情況，需要在整棟建筑物中的4-5層之間設(shè)置一個(gè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，同時(shí)存放相關(guān)的操作設(shè)備。其樓層結(jié)構(gòu)平面設(shè)置的情況如圖3所示。

2.2樓層轉(zhuǎn)換方案

在對這個(gè)高層建筑進(jìn)行樓層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，所采用的轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式為梁式、板式、箱式等多種形式。由于這些轉(zhuǎn)換層能夠形成一個(gè)較大的空間，進(jìn)而完成結(jié)構(gòu)類型以及軸線的轉(zhuǎn)變。其中的梁式轉(zhuǎn)換層對相關(guān)的受力結(jié)構(gòu)比較明確，從而在設(shè)計(jì)及施工過程中的操作比較便捷，應(yīng)用的范圍較為廣泛。因此，在本工程的施工過程中采用梁式轉(zhuǎn)換層的方式，其轉(zhuǎn)換層的高度為2.5m，轉(zhuǎn)換梁上、下兩端與樓板相連，上層樓板厚度為20cm，下層樓板的厚度為300cm。轉(zhuǎn)換梁承托上部的剪力墻，且所使用的混凝土強(qiáng)度為C40。

2.3整體結(jié)構(gòu)分析

在高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中所使用的轉(zhuǎn)化梁本身是桿件，能夠直接地按照梁單元進(jìn)行相關(guān)的分析與設(shè)計(jì)，同時(shí)，梁的軸線位于轉(zhuǎn)換層的上層樓板處，在整體結(jié)構(gòu)中需要通過對上下層的剛度進(jìn)行比較來確定適當(dāng)?shù)牧Χ?，防止豎向剛度的變化而形成薄弱層。據(jù)此，轉(zhuǎn)換層的下層柱子截面尺寸可以設(shè)置為110cm×110cm，剪力墻的厚度為50cm，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C45。同時(shí)，轉(zhuǎn)換層上層的剪力墻的厚度為35cm，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C45。

2.4轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)

在高層建筑中，轉(zhuǎn)換梁承托上部剪力墻，受力較大，也是保障整個(gè)結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵性因素。轉(zhuǎn)換梁的跨度大約在9m左右，截面的高度為2.5m。但是由于我國在混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中沒有明確地給出承載力計(jì)算的方法，進(jìn)而對此進(jìn)行了兩種連續(xù)短梁的試驗(yàn)研究。

2.4.1試驗(yàn)結(jié)果

本試驗(yàn)中所采用的轉(zhuǎn)換梁為轉(zhuǎn)換梁1/5的縮尺模型，其截面尺寸及配筋的形式如圖4所示。通過經(jīng)過相關(guān)試驗(yàn)可知：該轉(zhuǎn)換梁的正截面平均應(yīng)變符合平截面的建設(shè)。斜裂縫在加載點(diǎn)與中支座的內(nèi)剪跨區(qū)的梁腹中部出現(xiàn)，屬于剪斜裂縫，并通過長時(shí)間的發(fā)展成為臨界斜裂縫。底部的縱筋和頂部的縱筋會(huì)順著梁的方向來分散相應(yīng)的應(yīng)力，因而在斜裂縫出現(xiàn)之前，需要與彎矩圖保持一致性，而在斜裂縫出現(xiàn)之后則與彎矩圖產(chǎn)生明顯的差距，由此就說明了轉(zhuǎn)換梁內(nèi)的應(yīng)力發(fā)生了較大程度的變化。此外，在轉(zhuǎn)化梁的底部縱筋處于受拉狀態(tài)中，頂部縱筋的內(nèi)剪跨內(nèi)也隨之處于一種受拉狀態(tài)。當(dāng)試驗(yàn)受到破壞時(shí)，內(nèi)剪跨區(qū)段之內(nèi)，臨界斜裂縫的箍筋會(huì)受到一定的拉力，剪壓區(qū)內(nèi)的混凝土壓疏。當(dāng)穿越斜裂縫的箍筋應(yīng)力變化為原來的應(yīng)力的53%時(shí)，剪壓區(qū)內(nèi)的混凝土中就沒有壓疏現(xiàn)象。

2.4.2相關(guān)構(gòu)造要求

依據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果，為了保證梁式轉(zhuǎn)換層中的轉(zhuǎn)換梁在斜裂縫出現(xiàn)后能夠起到縱筋拉桿的效果，其底部縱筋不能夠在跨內(nèi)形成彎折或者是截?cái)嗟默F(xiàn)象，需要將整個(gè)縱筋全部地伸入到支座中，并使用相關(guān)的可靠錨進(jìn)行固定。同時(shí)，轉(zhuǎn)換層的頂部縱筋在跨中不能夠較早地被折斷，最好進(jìn)行通長布置。由于轉(zhuǎn)換梁的橫截面尺寸較大，因此需要依據(jù)梁高來配置一定數(shù)量的水平腹筋。由此，就能夠承受到一定的受剪承載力，進(jìn)而對整個(gè)裂縫的發(fā)展情況有一個(gè)抑制的作用，能夠有效地減少相關(guān)溫度以及混凝土收縮對整個(gè)工程的影響力。

2.5轉(zhuǎn)換層抗震設(shè)計(jì)

在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于有轉(zhuǎn)換層的存在，致使高層建筑物在高度方向上的剛度均勻性會(huì)受到較大的影響，進(jìn)而造成承載力構(gòu)件與墻、柱截面產(chǎn)生突變，線路發(fā)生曲折的現(xiàn)象等等，因此，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)需要較大的抗震性能。基于此，需要在該建筑物3層及以上的部分都設(shè)置部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層。同時(shí)，相關(guān)構(gòu)架的抗震等級(jí)還需要依照國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。此外，還需要配備相關(guān)構(gòu)件抗震性能的構(gòu)造措施，以此來有效地提升建筑物的抗震等級(jí)，增加高層建筑物轉(zhuǎn)換層的抗震效果。

3結(jié)語

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，通過應(yīng)用梁式轉(zhuǎn)換層能夠有效地提升整個(gè)工程的項(xiàng)目建設(shè)效果，由此來提升整個(gè)高層建筑的穩(wěn)定性。此外，通過應(yīng)用梁式轉(zhuǎn)換層還能夠在相關(guān)的成本造價(jià)、費(fèi)圖4試驗(yàn)梁截面尺寸及配筋用方面有一定程度的提升。因此，在高層建筑設(shè)計(jì)的過程中可以通過應(yīng)用梁式轉(zhuǎn)換層來保證整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，同時(shí)還能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)計(jì)、施工單位的操作進(jìn)行有效的控制，從而避免產(chǎn)生相關(guān)的問題及困難，最終做到優(yōu)化高層建筑設(shè)計(jì)，提升整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)。

作者:胡建榮 單位:新余市規(guī)劃設(shè)計(jì)院

參考文獻(xiàn)：

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