高层建筑结构设计探讨

３ 转 角窗 的设 计
塔式高层住宅中 ，由于建筑功能的需要 ，建筑师常常在建筑平面外 墙转角处采用转角窗， 使用户充分享受室外绿化景观和满足室内采光要 求。而建筑物角部是结构设计的关键部位 ，一般均设置Ｌ型剪力墙 ，这 种情况下角部构件内力较大，程度不同地显示 出剪力滞后现象 ， 应力集 中，受力复杂。同时转角墙具有较大扭转刚度且抗震性能较好 ，若开设 转角窗 ，实际上是取消角部 的墙体 ， 代之以角部 曲梁 ，使角部附近的构 件受力更加复杂 ，对结构抗震更加不利 。使得与之相连的暗柱增加了平 面外的弯矩 ，角窗下的连梁受扭 。 调整结构平面的方法是 ，在转角窗附近布置小开问剪力墙 ，以提高 结构的抗扭刚度 ，经计算满足规范要求后即可。转角窗上下均应设置转 角梁 ，转角梁实质为一根转角为９。的拐角梁 ，在一般情况下其截面高 Ｈ ０ 度为上下窗台之间的净空高度 ，其宽度则与墙厚相同 ，梁的混凝 土强度 等级宜与墙的混凝土强度等级一致 。当角窗两端洞 口尺寸相等时，转角 梁具有较多悬臂梁性质 ；当两端尺寸相差较大时 ，较短梁对较长梁起着 弹性支承的作用 ，设计时根据实际 隋况 ，调整配筋 。 ４ 结 束语 建筑结构设计是随着经济发展及人们对建筑物功能要求改变 ， 又随 着科技 的进步而得 以实现和解决 。以上也只是笔者在设计过程和设计管 理过程 中对高层建筑结构设计一些浅薄的认识。
１ 剪 力墙连 梁的 设计
连梁是指 与剪力墙相连允许开裂可作 刚度折减 的梁 。当Ｐ Ｍ建模 ＫＰ 后进入Ｓ ＡＷＥ Ｔ 计算时 ， 程序对全楼所有 的梁都 自动进行 了判断 ，把两 端都与剪力墙相连且至少在一端 与剪力墙轴线 的夹角不大的梁 ，隐含定 义为连梁。在高层剪力墙结构中，连梁的设计常受多因素制约 ，连梁的 内力和结构抗侧力刚度与相连墙肢刚度 、连梁跨高比等 因素有关 。联系 墙肢的连梁 ，对剪力墙的受力会产生较大的影响 ， 其本身的受力条件也 比较复杂，如果连梁发生破坏 ，那么联肢墙各墙肢间会失去约束而形成 几个单独受力的墙肢 ，造成整 片剪力墙水平位移加大 ，承载力下降的状 况 。震害调查和试验结果证明，对联肢墙来说 ，连梁 的设计是非常重要 的，连梁的破坏将会导致剪力墙最终丧失承载能力。按照 《 建筑抗震设 计规范 》要求 ，宜选用跨 高比偏 大的连梁 ，按常规设计方法 配筋 ，进 行截面抗剪设计 ，使其不过早地发生剪切破坏 ， 从而使连梁具有足够延 性。 在１ 程设计时 ， － 根据计算的基本假定 ， 以忽略连梁 的轴力 ， 可 但绝 大多数的墙体洞 口尺寸的宽度是不大 的 ，因此 大多数连梁的跨高 比较
其 中扭转周期 的相对大小反映了结构抗扭刚度的大小 ，抗扭刚度小 的结 构 ，其扭转周期长 ， 地震时这样 的结构扭转 反应一般较大 ，不利于抗 震 ，因此 《 高层建筑混凝土结构技术规程 》对结构扭转为主的第一周期 与平动为主 的第一周期 的周期比进行限制。限制结构的抗扭刚度不能太 弱 ，从 而使结构的层 间扭转角不致过大。因结构在水平地震作用下的扭 转振动不仅与扭转为主 的周期有关 ，也与平动为主的结构周期有关 ，因 为所有振动都是耦连 的，当平动为主的第一周期较 长时，和它相应的结 构扭转振动可能也较大 ，导致结构层扭转角加大 ，这对结构抗震足不利 的 ，因此对结构平动为主第一周期也应考虑不宜过长 。周期 比是控制结 构扭转效应的重要指标 ，当周期 比不满足要求时，通常采取 降低结构中 间构件 的刚度 ，在建筑周边设置刚性构件 ，增加抗扭刚度 ，使周期比满 足要求。 实际上 ，控制周期 和控制位Байду номын сангаас是一样的 ，控制结构扭转周期就是控 制结构在地震作用下的扭转位移 ，结构位移和结构 自振周期互相关联 ， 位移随着周期 的增大而增长 。位移比足控制结构平面不规则性的重要指 标 ，其值 《 高层建筑混凝土结构技术规程 》中有明确规定 ，当位移 比超 过 １ 时为不规则结构 ，超 过１ 时为严重不规则结构。当位移 比不满足 ＿ ２ ． ５ 《 高层建筑混凝土结构技术规程》要求时 ，常常是因为结构的抗侧力构 件布置不均匀引起的。所以 ，在高层建筑中，抗侧力 构件布置时应按照 均匀 、 对称 、分散的原则 ，尽量使结构的质心和刚心重合或接近，提高 抗扭刚度在一定程度上可减小位移 比，这也是概念设计 中改进结构抗震 性能的重要措施之一 。
２ 周 期 比和 位移 比的控 制
地震作用对结构 的损害 与扭转反应 的大小有直接关系 ，对于地震 区 的建筑 ，一方面 ，要求结构布置规则 、对称 ，其关键是要求平面布置刚 度均匀 ，以减少扭转 ；另一方面，要求加强结构的抗扭强度和抗扭承载 力 ，这已成为重要的概念设计 内容。 而在实际工程 中，由于建筑造型的要求 ，建筑场地的限制或建筑功 能 的需要 ，在高层建筑结构设计 中，大多数结构的平面布置和竖 向布置 很难达到 《 建筑抗 震设计 规范 》 所要求 的 “ 规则”标准 ，为此需对结 构进行调整 ，限制平面扭转效应。结构 自振周期表示结构 自身 的性能 ，
磊霸
工 程 科 学
５ １
高层建筑 结构设 计探讨
李 勇
（ 合肥 业大学建筑设计研究 院 ，安徽合 肥 ２ ０ ０ ［ ３ ０ ９）
摘 要 随着高层建筑 在我国的迅速发展 ，建筑高度 的不 断增加 ，建筑 类型与功能 的愈来愈复杂 ，结 构体系 的更加 多样化 ，高层建筑 结构
设计也越来 越成为结构 丁程师 设计 —作 的主要 重点 。针对 高层 剪力墙 中的连 梁设计进行探讨 ，供同行参 考。
关键 词 高层建筑 ；结构设 汁 ；探讨 中 图分 类号 Ｔ 文 献标 识码 Ａ ｕ 文章 编号 １７—６ １（ １）ｌ—０ ｉ０ ６ ３９７一２ ０１２ ０５一 ｌ ０
随着国民经济的快速发展 ，人民生活水半的不断提高 ，功能俱全的 高层建筑越来越多 ， 而建筑师为丫建筑立面美观和艺术上创新，常常使 得建筑平面形状 和立体的空 间形状复杂不规则 ，建筑体型 日趋多样化。 但历次地震表明，这些平面外凸和凹进沿高度形状上的变化 ，在地震时 易造成震害 ，特别是建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在实 际工程 中，常常会遇到不对称不规则结构 ，这就要求抗震设计时 ，做好 不对称结构的抗扭设计 ，控制好周期 比、位移 比等 。下面就高层建筑结 构设计时常遇到的几个问题展开讨论 ，以便引起结构设计人员 的重视。
小， 其尺寸类似于深梁 。试验表明，连梁的剪切变形较大，容易产生斜
裂缝，在反复荷载作用下 ，斜裂缝会发展成沿梁跨的对角线状 ，较大地 降低了连梁的抗剪能力 。为了避免连梁的剪切破坏 ，要求连梁有足够 的 截 面尺 寸 和一 定 数 量 的抗 剪 箍筋 。抗 震 结 构还 应 考 虑非 弹性 变 形 阶段 ， 连梁是首先屈服并形成塑性铰的耗能机构，应调整内力 ，对连梁刚度进 行折减 ，这是避免连梁在弯曲屈服前出现剪切破坏的有效措施 ，从而控 制结构最终形成延性破坏机制 。 在结构计算 时，设计人员都会发现 ，往往会 出现部分连梁超筋的情 况，分析其原因主要是因为连梁跨高比较小 ，刚度较大 ，吸收地震力较 多，造成连梁的约束弯矩和剪力过大 ， 致使连梁抗剪能力不能满足规范 对连梁剪压 比的限值 。当连梁剪力超过其剪压比限值时 ，连梁将产生脆 性破坏。剪力墙结构的一个设计原则是强墙弱连梁 ，如果对剪力墙连梁 刚度进行折减 ，人为限制连梁梁端的抗弯承载力 ，进行塑性再调幅 ，则 连梁梁端将产生裂缝 ，变形增大 ，形成塑性铰 ，其剪力值将达不到按 弹 性计算 的剪力值 。连梁刚度折减后，如计算分析结果仍有部分连梁不能 满足剪压 比限制时 ，则可按剪压比要求降低连梁剪力设计值 ，由调整后 的剪力计算 出相应 的连梁弯矩 ，并对剪力墙墙肢 内力进行调整。
参 考 文献 ［】 １ 李宝来 ， 王爱利． 建筑结构 设计 的常见问题浅 析【 ＿ 日科苑， ０ ． Ｊ今 Ｊ ２ ９ ０ ［】 ２丁立瑛 ． 析建筑结构 设计原则及 其存在 的问题［ｌ 浅 Ｊ 中国西部科技 ， ０ ＿ ２ ９ ０ 【１ ３原长庆 ． 建筑结构 设计【 ． 京： 高层 Ｍ】 北 中国建筑 工、 出版利 ， ０ ． Ｊ ： ０３ ２