張列剛

摘 要：隨著我國建筑行業(yè)的大力發(fā)展以及人民生活追求的不斷提高，給建筑設(shè)計(jì)的復(fù)雜性帶來了更大的挑戰(zhàn)，從而為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來更大的難度。筆者結(jié)合自己的實(shí)際工作經(jīng)

驗(yàn)，對高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 特點(diǎn) 問題 參數(shù)控制

引言

從近20年來建筑物的發(fā)展來看，建筑規(guī)模已經(jīng)越來越大，而且建筑復(fù)雜性日益增加。這種變化已經(jīng)給結(jié)構(gòu)師們對高層民用建筑的設(shè)計(jì)帶來了許多新的課題和更高的挑戰(zhàn)。如何設(shè)計(jì)出安全的高層民用建筑，以滿足消費(fèi)者的需求，是設(shè)計(jì)師們要面對的問題。而掌握高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)正確合理地處理所出現(xiàn)的問題，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員所需具備的要求。筆者將結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，提出相應(yīng)的處理

措施。

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

1.1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(huì)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(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。

1.2結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)

相對于低層建筑而言，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。

1.3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(dòng)力特性的不同而有

較大幅度變化。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題

2.1結(jié)構(gòu)的超高問題

在抗震規(guī)范和高規(guī)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(jí)高度以為，增加了B級(jí)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(shí)未予通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況，對工程工

期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。

2.2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。

2.3嵌固端的設(shè)置問題

由于高層建筑一般都帶有2層或2層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室項(xiàng)板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)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問題。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(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)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(gè)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。

2.4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(dòng)，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”。因此，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(dòng)。

3、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參數(shù)控制

高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各參數(shù)的控制將直接影響結(jié)構(gòu)的安全性、合理性，特別有些參數(shù)在高層結(jié)構(gòu)中顯得更重要。因此，合理的選取各控制參數(shù)，同時(shí)調(diào)整參數(shù)將有助于提高結(jié)構(gòu)整體控制的效率，同時(shí)可使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、經(jīng)濟(jì)合理。以下這些參數(shù)控制與調(diào)整是工程實(shí)踐證

明相當(dāng)重要的參數(shù)之一。

1）軸壓比：限制結(jié)構(gòu)的軸壓比，以保證結(jié)構(gòu)的延性要求，當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)可以通

過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度的辦法調(diào)整；

2）層間位移角：限制結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的水平位移，確保高層結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的剛度，避免產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求，當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，只能

通過調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整；

3）周期比：限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，使結(jié)構(gòu)具有必要的抗扭剛度，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，只能通過調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的抗扭

剛度；

4）剪重比：限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結(jié)構(gòu)的安全，當(dāng)偏小且與規(guī)范限值相差較大時(shí)，可通過增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整；

5）剛重比：規(guī)范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應(yīng)引起的二階效應(yīng)是否可以忽略不計(jì)，當(dāng)不滿足規(guī)范下限要求時(shí)，可以通過調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向

構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整；

6）剛度比：主要為限制結(jié)構(gòu)豎向布置的不規(guī)則性，避免結(jié)構(gòu)網(wǎng)Ⅱ度沿豎向突變，形成薄弱層。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，可以適當(dāng)加強(qiáng)本層墻、柱和梁的剛度，或適當(dāng)削弱上部相關(guān)

樓層墻、柱和梁的剛度以滿足要求。

4、結(jié) 語

近年來，我國的高層建筑建設(shè)發(fā)展迅速，但從設(shè)計(jì)質(zhì)量方面來看，并不理想。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師不能僅僅重視結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性而忽略結(jié)構(gòu)方案的具體實(shí)際情況，應(yīng)作出合理的結(jié)構(gòu)方案選擇。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析掌握

的知識(shí)處理實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中遇到了各種問題。

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