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1、高層混凝土建筑結構設計探討【摘 要】 隨著高層建筑層數及功能的不斷增加，高層建筑的平面布置及立面形式也越來越復雜。本文對高層混凝土建筑結構設計進行了探討。 /1/view-12291227.htm【關鍵詞】 概念設計；特點；布置探討一、高層混凝土建筑結構的概念設計要想讓結構設計的結果符合規范，讓人滿意，設計者在結構的概念設計時應該注重以下及點：1.地下結構設計。高層混凝土建筑由于有對基礎埋深的要求在，一般都會有地下一層到地下二層或是二層以上。但是有的設計師會有錯誤的觀點，總是認為地下結構的地震作用不大，常常將地下結構的抗震設計給忽略了，恰恰相反的是，設計師應該注重地下結構的抗震設計，在進行抗震2、設計時，不但要根據地下結構的實際情況來考慮，還要根據高層建筑混凝土結構技術規程里的規定來考慮嵌固端設置的位置。2.剪力墻結構?，F在的許多高層建筑由于是在外縱墻上進行的開窗，而對于內縱墻的布置則很少，這樣的情況就容易造成兩主軸方向剛度的差異很大，其抗震性自然就難以達到滿意的效果。對于這樣的情況，設計師就要采取相應的措施，如設計強連梁在縱向上、橫向多開結構洞等。3.結構的體型。隨著時代的發展，建筑的體型也是越來越多元化，但是還是要堅持在保證建筑結構體系合理的基礎上，來實現設計師的設計理念。同時，要將建筑造價和建筑美觀有機結合，從而在根本上避免那些重大的資源浪費。4.結構的超高問題。現在的結構設計中3、，對于結構的總高度都會有很多限制，不管是抗震規范還是高規中都有明確規范?，F在新的規范對于這一方面更是細化了，除了原來的A級高度外，還增加了B級高度，當結構為B級建筑之后，相應的設計方法和處理措施都有了一定的改變，這一點，設計師一點要重點注意。二、高層建筑結構設計特點1.荷載大（豎向荷載和水平作用）高層建筑的總高度高，層數多，由結構自重、墻體重量、樓面、屋面活荷載及生活所需的基本設備等引起的豎向荷載較大、100m高的建筑底部單柱豎向軸力往往達1x1043 x 104kN，豎向軸力與房屋高度成線性正比關系；由風荷載及地震力引起的水平作用產生的內力主要是彎矩和剪力，在結構底部所產生的彎矩與結構高度的4、三次方成正比，水平力作用力結構頂點的側向位移與高度的四次方成正比，水平作用對高層建筑結構的內力、變形及建筑物的工程造價的影響占主導地位。即高層建筑結構的豎向荷載所引起的內力遠大于低層建筑中豎向荷載可引起的內力，水平荷載成為高層結構設計時的控制荷載。2.側移大（房屋水平變形大）高層建筑結構的頂層側移較低層建筑的側移大。但過大的側移使人不舒服，使電梯運行困難。影響人們在建筑物內正常工作和生活；側移過大會使建筑裝修開裂，甚至脫落，影響建筑物的美觀、隔音、保暖等，脫落物有時會砸壞家具或設備甚至造成人身安全事故；會使結構出現附加變形，從而產生附加內力，使結構主體出現裂縫，嚴重的會引起房屋破壞或倒塌。因此5、，結構設計不僅進行結構強度設計，還必須計算房屋的水平側移，并采取措施加以控制。限制側向變形也就是限制結構的裂縫寬度及破壞程度。三、高層建筑結構的布置1.高層結構的總體布置高層建筑承受的豎向荷載較大，同時還承受控制作用水平力。高層建筑結構設計應注重概念設計、重視結構選型與建筑平面、立面布置的規律性，選擇最佳結構體系，加強構造措施以保證建筑結構的整體性，使整個結構具有必要的承載力、剛度和變形能力。（1）結構布置總原則。選擇有利的場地，避開不利的場地，高層建筑的基礎設計，應綜合分析考慮建筑場地的地質狀況、上部結構的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發生過量沉降或傾斜.滿足建筑物正常使用要求。同6、時，應注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近地下構筑物及各項地下設施的位置和標高，確保施工安全。（2）選擇合理的基礎形式。高層建筑應采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調節不均勻沉降的基礎形式。宜采用筏形基礎.必要時可采用選用箱形基礎。當地質條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁基礎或其他基礎形式；當地基承載力或變形不能滿足設計要求時，可采用樁基礎或復合地基。（3）合理設置結構變形縫。在高層建筑布置時，一般情況宜采取調整平面形狀與尺寸和結構布置，加強構造措施，設置后澆帶等方法，盡量不設縫、少設縫。當建筑物平面形狀復雜而又無法調整其平面形狀和結構布置使之7、成為較規則的結構時，則需合理的設置變形縫。設縫時，必須保證有足夠的縫寬。（4）高層建筑不應采用嚴重不規則的結構體系。建筑體形、平面及立面規則，利于結構平面布置均勻、對稱并具有良好的抗側剛度；利于結構的豎向布置均勻，宜具有合理的剛度、承載力和質量分布均勻，無突變，可避免出局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位，對可能出現的薄弱部位，應采取有效措施予以加強，宜具有多道防線。（5）控制房屋適用高度和高寬比。在進行高層建筑設計時，除了要保證結構有足夠的強度和剛度外，還要控制其位移的大小，要求有適宜的高度和高寬比。結構設計原則從安全、受力合理、節約投資、方便施工等方面提出種種限制與要求，應妥善協調使用功能、造8、型效果、結構體系、結構構造之間的矛盾，使結構和建筑達到和諧統。2.結構平面布置在高層建筑的一個獨立結構單元內，其開間、進深尺寸和構件類型應盡量減少規格。宜使結構平面形狀簡單、規則，剛度和承載力分布均勻，減少扭轉影響。不應采用嚴重不規則的平面布置。其平面布置宜符合下列要求。（1）平面形式。1）平面宜簡單、規則、對稱，減少偏心；平面長度不宜過長，建筑平面的長寬比較大時，在地震時由于兩端地震波輸入不同，容易產生不規則的震動，造成較大的震害。 2）當平面帶有較長冀緣的L形、Y形、T形、v形或十字形時，突出部分長度不宜過大。3）不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面圖形。4）高層建筑宜選用風作用效應較小9、的平面形狀。5）結構平面布置應減少扭轉的影響?？紤]偶然偏心影響的地震作用下，按制高層建筑樓層豎向構件的最大水平尾翼和層間位移。（2）樓梯、電梯間的位置。避免在凹角和端部設置樓梯、電梯間，避免樓梯、電梯問偏置。當按7度及7度以上抗震設防時，在結構單元的兩端或拐角部位不宜設置樓梯間和電梯間，必須設置時應采取加強措施。3.結構豎向布置高層建筑的豎向體型宜規則、均勻，避免有過大的外挑和內收。結構的側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應采用豎向布量、嚴重不規則的結構布置。（1）需要抗震設防的建筑，豎向體形應力求規則、均勻，避免有過大的外挑和內收。（2）抗震設計時，結構豎向抗側力構件宜上下連續貫通。主體結10、構或者非結構構件（如磚砌體填充墻等）的不規則、不連續布置也可能引起結構剛度的突變。（3）突出屋面的塔樓必須具有足夠的承載力和延性，以承受鞭梢效應的影響。因建筑物頂部的塔樓的“鞭梢效應”，塔樓的質量和剛度越小，地震放大作用越明顯，可能的情況下，宜采取臺階形逐級內收的立面。4.框架-剪力墻結構布置在框架剪力墻結構中，剪力墻承擔著主要的水平力，增大了結構的剛度，減少結構的側向位移.因此，框架剪力墻結構中剪力墻的數量、間距和布置尤為重要。（1）框架剪力墻結構應設計成雙向抗側力體系，結構兩主軸方向均應布置剪力墻，剪力墻的布置宜分散、均勻、對稱地布置在建筑物的周邊附近，使結構備主軸方向的側向剛度接近，盡量11、減少偏心扭轉作用。（2）剪力墻盡量布置在樓板水平剛度有變化處（如樓梯間、電梯間等），布置在平面形狀變化或恒載較大的部位。因為這些地方應力集中，是樓蓋的薄弱環節。當平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。（3）剪力墻宜貫通建筑物全高，避免剛度突變；剪力墻開洞時，洞口宜上下對齊。（4）為防止樓板在自身平面內變形過大，保證水平力在框架與剪力墻之間的合理分配，橫向剪力堵的間距必須滿足要求?？v橫向剪力墻宜布置成L形、T形等，以使縱墻（橫墻）可以作為橫墻（縱墻）的翼緣，從而提高承載力和剛度?？偨Y總之，結構設計是個系統、全面得工作，需要扎實的理論知識，靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。作為設計人員，要掌握結構設計的過程，保證設計結構的安全，還要善于總結工作中的經驗。千里之行，始于足下。設計人員要從一個個基本的構件算起，做到知其所以然，深刻理解規范和規程的含義，并密切配合其它專業來進行設計，在工作中應事無巨細，善于反思和總結工作中的經驗和教訓。參考文獻：1于險峰.高層建筑結構設計特點及其體系J.建筑技術，2009（24）.2葉倩.異形柱和短肢剪力墻體系的結構設計D.合肥工業大學，2006.3沈蒲生.樓蓋結構設計原理M.科學出版社.2003.12.