論超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　論超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：隨著社會(huì)不斷地進(jìn)步和建筑科技的發(fā)展，高層建筑的搭建越來越普遍了，同時(shí)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也得到了新的發(fā)展和變化。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為了高層建筑建設(shè)的核心內(nèi)容，所以高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究具有重要的意義。 </p><p>　　關(guān)鍵字：超高層建筑 建筑結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)

2、：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　社會(huì)和科技不斷發(fā)展，高層建筑越來越廣泛出現(xiàn)在人們生活中。高層建筑是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，而且高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅要滿足抗震、抗風(fēng)等的安全性能，也需要滿足建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性。 </p><p>　　一、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)不但要承受著風(fēng)力所產(chǎn)生的水平方向的荷載，同時(shí)也要承受垂

3、直方向的荷載，對(duì)于地震的抵抗能力也需要一些強(qiáng)制的要求。在實(shí)際情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地震的影響及外界風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的荷載是高層建筑主要的影響因素。隨著建筑高度不斷增加，高層建筑的位移也在不斷地增加，對(duì)于此項(xiàng)增加并不影響人們的生活舒適度。但大型(超大型)高層建筑則不一樣，它們不僅影響著人們生活的舒適度，同時(shí)也會(huì)讓建筑物受到影響，使其建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞。所以，在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，首先必須要控制側(cè)移在規(guī)定的范圍內(nèi)，由此我

4、們認(rèn)識(shí)到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心就是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 </p><p>　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 </p><p><b>　　1、房屋平面形狀 </b></p><p>　　房屋平面形狀主要包含抗風(fēng)設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)?？癸L(fēng)設(shè)計(jì)的原則是對(duì)稱平面高層建筑的高度越大，建筑物受到的風(fēng)荷載越大。所以為了控制結(jié)構(gòu)側(cè)移和風(fēng)振的速度，建筑物的平面應(yīng)該采用方

5、形、圓形、矩形、正六邊形等雙軸對(duì)稱的平面形狀。假如建筑物樓層平面不對(duì)稱的話，高層建筑受到風(fēng)振的情況下，就會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，甚至嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)使建筑搖晃，所以必須控制結(jié)構(gòu)的順風(fēng)或橫風(fēng)向振動(dòng)加速度。 </p><p><b>　　2、抗震設(shè)計(jì) </b></p><p>　　抗震設(shè)計(jì)又包含了簡(jiǎn)單平面、不規(guī)劃平面兩個(gè)方面。簡(jiǎn)單平面主要是指高層建筑在地震多發(fā)地區(qū)，為了使建筑樓層水平

6、地震作用沿平面分布均勻，防止引起結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，同樣建筑樓層平面采用方形、圓形、矩形等簡(jiǎn)單平面。不規(guī)劃平面是說在城市中，城市規(guī)劃對(duì)街道、建筑場(chǎng)地形狀的限制，高層建筑就不要千篇一律的采用方形、圓形、矩形等簡(jiǎn)單平面形狀了，而要根據(jù)實(shí)際情況，采取如丁字形、三叉形、L形等比較復(fù)雜的平面形狀。所以如高層建筑在地震多發(fā)地區(qū)，應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的地震反應(yīng)分析，方便取得每個(gè)構(gòu)件準(zhǔn)確的地震內(nèi)力和變形情況。 </p><p>　　3

7、、選用合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算式在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行，如果計(jì)算不合理、計(jì)算簡(jiǎn)圖選用不恰當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生安全事故，所以適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。在實(shí)際情況下，結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不是簡(jiǎn)單的鋼節(jié)點(diǎn)、鉸節(jié)點(diǎn)，但是也可以有在規(guī)定范圍內(nèi)的誤差。 </p><p>　　4、選用適合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案 </p><p>　　這里包含了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方

8、案和結(jié)構(gòu)方案兩點(diǎn)。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)該要根據(jù)實(shí)際的工程地質(zhì)條件，上端結(jié)構(gòu)的類型與載荷分布、周圍建筑群影響和施工條件等多種問題進(jìn)行綜合分析，選用一套經(jīng)濟(jì)適合的基礎(chǔ)方案。在設(shè)計(jì)的過程中，最好最大限度發(fā)揮地基的潛力，在有必要的時(shí)候也需要對(duì)地基的變形進(jìn)行驗(yàn)算。 </p><p>　　5、正確分析計(jì)算結(jié)果 </p><p>　　計(jì)算機(jī)技術(shù)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為普遍的，但是目前這類軟件種類較多，所以不同的計(jì)

9、算軟件在計(jì)算時(shí)所顯示的結(jié)果也不一樣。因此建筑設(shè)計(jì)者們應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)程序的適用范圍、條件等有一個(gè)非常全面的了解。多數(shù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況本身與計(jì)算軟件存在一定差異，或人工輸入有誤，或者是軟件本身的缺陷，從而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此要求結(jié)構(gòu)工程師在獲得計(jì)算結(jié)果的時(shí)候，應(yīng)該認(rèn)真的分析、校對(duì)，做出合理的判斷，最終得到準(zhǔn)確的結(jié)果。 </p><p>　　三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題與策略 </p><p>　　

10、1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高度問題及解決。 </p><p>　　我國有關(guān)部門對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)體系的最大高度問題，出臺(tái)了一系列的規(guī)章制度，對(duì)其進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定與規(guī)范，其中之一便是《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。該《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)體系的高度問題規(guī)定，主要是從經(jīng)濟(jì)性以及適用性等方面進(jìn)行規(guī)范的。《規(guī)程》所規(guī)定的結(jié)構(gòu)體系最適宜高度，不僅僅與我國建筑施工技術(shù)水平以及建筑水平相關(guān)，而且還與我國國民經(jīng)濟(jì)

11、發(fā)展水平，與建筑工程規(guī)范體系相協(xié)調(diào)。但是在實(shí)際的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工中，出現(xiàn)了許多與《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定相違背的高度。舉例來講，在有些建筑物設(shè)計(jì)以及施工過程中，甚至出現(xiàn)了高達(dá)四百多米的組合機(jī)構(gòu)大廈以及三百多米的混凝土結(jié)構(gòu)體系的廣場(chǎng)。尤其是近幾年來，建筑物的高度不斷增加，建筑物自身的參考系數(shù)已經(jīng)超出了《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，例如在安全指標(biāo)、荷載取值以及延性要求、材料性能、力學(xué)模型選擇等方面。為此，對(duì)于這些高

12、層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高度問題，設(shè)計(jì)單位需要嚴(yán)格根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定，對(duì)設(shè)計(jì)高度保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。 </p><p>　　2、鋼筋混凝土梁承載力問題及解決。 </p><p>　　一般來講，城市高層建筑主要是以寫字樓以及其他辦公場(chǎng)所為主，因此，在實(shí)際的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位需要著重考慮到空調(diào)、消防等設(shè)備。這些設(shè)備不同于其他設(shè)備，它們往往是布置于樓層的梁底之下的，

13、如果沒有梁底開洞，就沒有辦法進(jìn)行設(shè)備的安裝。因此，在設(shè)備安裝之前，設(shè)計(jì)單位需要對(duì)梁的承載力進(jìn)行分析以及計(jì)算，避免出現(xiàn)由于梁底承載力不足而出現(xiàn)安全結(jié)構(gòu)問題。 </p><p>　　對(duì)于梁底開洞之后的承載力，設(shè)計(jì)單位可以通過孔洞周邊補(bǔ)強(qiáng)筋以及開孔梁撓度、裂縫寬度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)于鋼筋混凝土梁腹部開孔，國家出臺(tái)了有關(guān)政策，例如《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》等，對(duì)于鋼筋混凝土梁腹部開孔的位置、流程

14、、環(huán)節(jié)以及大小等進(jìn)行了科學(xué)的規(guī)范。設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行鋼筋混凝土梁承載力計(jì)算時(shí)，還需要參考不同種類腹部開孔方式，提高鋼筋混凝土梁承載力計(jì)算的精確度，這對(duì)于提高建筑物的穩(wěn)定性以及安全性意義重大。除此之外，還可以對(duì)鋼筋混凝土梁承載力進(jìn)行有效地計(jì)算。在計(jì)算過程中還需參考不同種類的腹部開孔方式，例如，南京國展中心工程中，其主體是兩層部分預(yù)應(yīng)力的混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑物的總長(zhǎng)度為 292 m，寬為 158 m，縱橫向不設(shè)縫都超過相關(guān)規(guī)定中的限制值;而杭州

15、江干區(qū)全民健身中心長(zhǎng)為117 m，寬為51． 6 m，于梁上設(shè)置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋及加強(qiáng)配筋來減少溫度應(yīng)力對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，有效的承載力度計(jì)算以及裂縫控制措施對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性而言具有十分重要的意義。 </p><p>　　3、抗震構(gòu)造與框架梁設(shè)計(jì)問題及解決。 </p><p>　　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

16、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。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%。 </p><p>　　高層

17、建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)全面、系統(tǒng)的綜合性技術(shù)工作，它對(duì)建筑的設(shè)計(jì)有著非常重要的意義和作用，伴隨著我國高層建筑的發(fā)展，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求越來越高，設(shè)計(jì)師們不僅要擁有扎實(shí)的理論功底，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和創(chuàng)新的思維，還需要設(shè)計(jì)師們對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)體系的選型深入地認(rèn)識(shí)，善于總結(jié)和反思經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>&

18、lt;p>　　[1]甄慶華. 廣州某超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題研究[D].華南理工大學(xué),2012. </p><p>　　[2]肖自強(qiáng),張建明. 論超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2010,08:25-32. </p><p>　　[3]李俞諭. 雅庭園商業(yè)中心大廈的動(dòng)力特性和地震反應(yīng)分析——兼論超高層建筑結(jié)構(gòu)的若干問題[D].西安理工大學(xué),2004. </p&