高层建筑结构设计论文(1)

浅谈高层建筑的结构设计

摘要：如何设计出舒适、安全、经济、美观，同时又要符合人们精神生活要求的建筑。满足人们生产和生活的需求，是结构设计师们必须要面对和需要解决的首要问题。掌握高层建筑结构设计的要点，正确处理高层建筑设计过程中出现的问题，是每个结构设计师所必须具备的基本素质。本文在分析了高层建筑结构设计的特点，对高层建筑结构设计的要点进行了探讨。

关键词：高层建筑；结构设计；抗震；要点

abstract: how to design a comfortable, safe, economic, beautiful, and at the same time, to meet people’s spiritual life requirement of architecture. to meet the needs of people life and production, is the structure designers must face and need to solve the primary issue. master high-rise building structural design, the main points of the correct processing high-rise design process problems, is each structure designers must have the basic quality. this paper analyzes the characteristics of the high building structure design, structure design of high-rise building the points are discussed.

keywords: high building; structure design; seismic; points

中图分类号：tu97 文献标识码：a文章编号：

随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快，城市规模不断增大，人口不断增加，使得城市住房建设用地高度紧张，以及人民对生活质量的高标准的追求，新建高层建筑是城市发展的必然趋势。这就必然给结构工程们对高层建筑的设计也带来了许多新的课题和更高的挑战。如何设计出舒适、安全、经济、美观，同时又要符合人们精神生活要求的建筑。满足人们生产和生活的需求，是结构设计师们必须要面对和需要解决的首要问题。掌握高层建筑结构设计的要点，正确处理高层建筑设计过程中出现的问题，是每个结构设计师所必须具备的基本素质。

一、高层建筑结构设计特点分析

1、高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。

2、高层建筑自身重量和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，与建筑物高度成正比关系；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与建筑物高度的二次方成正比；此外，对某一定高度建筑物而言，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结

构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

3、相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

4、与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

二、关于高层建筑结构设计要点的探讨

1、对高层建筑来说, 在抗震设计中, 房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。

对整个建筑进行抗倾覆稳定性验算, 使地震作用下的倾覆力矩与相应的重力荷载在基础与地基交界面上的合力作用点, 不应超出力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的1/4。

加大建筑物下部几层的宽度, 使其满足规范高宽比的限值, 从而保证上部结构的稳定。

使基础有足够的埋置深度。有些裙楼和高层主楼从地上到地下用变形缝彻底分开, 导致主楼基础埋深不够, 地震时会使建筑物发生滑移、整体倾斜甚至倾覆。

对于高宽比很大的高层建筑, 建议采用桩基础, 桩基础钢筋在承台内的锚固长度要足够大。因为桩是埋在土中的细长构件, 由于桩土摩擦力的存在, 桩的抗拔性能较好, 从而能很好地抵抗上部

结构的倾覆。避免采用天然地基或复合地基上的浅基础。

2、钢筋混凝土抗震墙的延性和破坏形态与墙体的高宽比和超静定次数密切相关。

为了提高抗震墙的变形能力, 避免发生剪切破坏, 对于一道截面较长的抗震墙, 应该利用洞口设置弱连梁, 使墙体分为小开口墙、多肢墙或单肢墙, 并使每个墙段的高宽比不小于2。所谓弱连梁, 是指在地震作用下各层连梁的总约束弯矩不大于该墙段总地震弯矩的20%; 连梁不能太强, 以免水平地震作用下某个墙肢出现全截面受拉,这是比较危险的。但是, 考虑到耗能, 连梁又不能太弱, 连梁弱到成为一般小梁时, 墙肢就变成单肢墙, 而单肢墙的延性很差, 仅为多肢墙的一半, 且单肢墙仅具有一道抗震防线, 超静定次数少, 在地震作用下是很不利的。

在实际设计中, 对连梁的刚度都要进行折减, 这是因为剪力墙的刚度一般都很大, 在水平力作用下, 剪力墙中的连梁会因为很大的内力而超过截面允许值, 可靠的办法是让这些连梁先屈服, 要使连梁能形成塑性铰而不发生脆性破坏, 连梁首先就必须满足强剪弱弯的要求, 对连梁的刚度进行折减实际上就是降低其抗弯能力。

规范规定, 剪力墙在端部应设置暗柱、端柱等边缘构件。这些边缘构件的作用相当于砖混结构的约束柱, 当结构的刚度较小, 地震作用下层间位移和顶点位移较大时, 边缘构件所起的作用也就越大,此时暗柱的截面和配筋就应加大。