民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之我見

1、<p>　　民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之我見</p><p>　　摘要：本文分析了影響高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素，介紹了高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計布置要求，并對高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需注意的相關(guān)問題進(jìn)行了研究。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p&

2、gt;　　高層建筑是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,結(jié)構(gòu)工程師不僅需要重視結(jié)構(gòu)計算的準(zhǔn)確性,密切與各專業(yè)協(xié)調(diào),而且要和建筑師在設(shè)計中創(chuàng)造性地相互配合，設(shè)計出令人滿意的作品，為每一個嶄新的工程奠定基礎(chǔ)，把結(jié)構(gòu)設(shè)計推向主流。建筑結(jié)構(gòu)是滿足建筑空間環(huán)境及功能的力學(xué)體系，而結(jié)構(gòu)設(shè)計理論又是一門交叉的學(xué)科, 優(yōu)化設(shè)計決策將推動結(jié)構(gòu)工程師在初步設(shè)計和施工圖設(shè)計時應(yīng)用實(shí)用優(yōu)化設(shè)計技術(shù),推動結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。 </p><p&g

3、t;　　1 影響高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素 </p><p><b>　　1.1水平荷載 </b></p><p>　　水平荷載是高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的決定因素。建筑結(jié)構(gòu)整體近似于一個懸臂梁，水平荷載引起的傾覆力矩和軸力與樓房高度的平方成正比。對高層民用建筑來講，水平荷載主要有風(fēng)荷載和地震作用等，在水平荷載的作用下，建筑結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，所以水平荷載是建筑設(shè)計過程

4、中必須要考慮的重要因素。 </p><p><b>　　1.2軸向變形 </b></p><p>　　軸向變形在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中不容忽視。高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑自重和樓層載重荷載所產(chǎn)生的軸力和彎矩與樓房高度的呈線性關(guān)系。高層民用建筑的豎向的荷載包括建筑自重和樓層載重等，數(shù)值很大，容易引起較大的軸向變形。軸向變形會是建筑的內(nèi)力分布發(fā)生變化，引起構(gòu)建的塑性

5、變形。因此，在高層民用建筑設(shè)計中，要充分考慮豎向荷載的作用，進(jìn)行合理的配筋設(shè)計。 </p><p><b>　　1.3側(cè)移 </b></p><p>　　側(cè)移成為高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要控制指標(biāo)。在地層的樓房設(shè)計中，基本不存在側(cè)移問題，但如果高層民用建筑設(shè)計不合理，在水平荷載的作用下，樓房發(fā)生側(cè)移的可能性很大。為了維持建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中一定要

6、把側(cè)翼變形維持在一定的范圍之內(nèi)，只有這樣才能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。 </p><p><b>　　1.4結(jié)構(gòu)延性 </b></p><p>　　結(jié)構(gòu)延性是高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的重要指標(biāo)。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠，防止高層民用建筑結(jié)構(gòu)在地震等自然災(zāi)害作用下出現(xiàn)倒塌等重大破壞，必須要在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師采取措施，提高結(jié)構(gòu)的延性，是高層建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后，仍

7、具有變形能力。 </p><p>　　2 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計布置要求 </p><p>　　房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設(shè)計過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計結(jié)果存在不安全因素。我們設(shè)計工作者應(yīng)按規(guī)范相應(yīng)的構(gòu)造要求嚴(yán)格執(zhí)行，才得以從根本上消除設(shè)計質(zhì)量的隱患。 </p><p>　　2.1平面結(jié)構(gòu)布置要求 <

8、;/p><p>　　高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的平面形狀應(yīng)采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置，要盡量做到簡單、規(guī)則、對稱，使結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與剛心重合。由于建筑功能要求必須進(jìn)行不規(guī)則設(shè)計時，可以將建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，使其形成比較規(guī)則的簡單獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元，防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)中的端部構(gòu)件位移，建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)過大還會出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，造成建筑結(jié)構(gòu)的破壞。判定建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)是否過大有兩種方法：第一，概念設(shè)計法。設(shè)計者在進(jìn)行平面結(jié)構(gòu)布置時，近似

9、計算出質(zhì)心和剛心，找出偏心距，并通過控制平面規(guī)則性，盡量讓質(zhì)心和剛心重合。第二，比值法。通過控制樓層最大彈性水平位移與樓層兩端彈性水平位移的比值來確定結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)情況，如果比值超過1.2，則為結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。 </p><p>　　2.2豎向結(jié)構(gòu)布置要求 </p><p>　　高層民用建筑結(jié)構(gòu)豎向布置的最基本原則是均勻、規(guī)則。均勻是指建筑結(jié)構(gòu)的上下體型、剛度、承載力和質(zhì)量的分布及變化均勻。就建

10、筑結(jié)構(gòu)的上下體型來講，應(yīng)當(dāng)是自下而上逐漸收進(jìn)，且應(yīng)限制收進(jìn)尺寸，不應(yīng)出現(xiàn)過大變化或突然變化。上部樓層收進(jìn)后，樓層的平面尺寸會減小，高振型影響會加大。如果豎向結(jié)構(gòu)布置上部樓層設(shè)計過大，就會造成扭轉(zhuǎn)明顯加大，頭重腳輕，使建筑結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性。就建筑結(jié)構(gòu)的剛度來講，其豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)該為下大上小，從下而上逐漸減小。如果建筑結(jié)構(gòu)下層設(shè)計剛度較小，會形成建筑結(jié)構(gòu)薄弱層，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)下部變形，嚴(yán)重的還會造成建筑倒塌。規(guī)則主要是指建筑體型規(guī)則。如果必須

11、要求變化，也應(yīng)是有規(guī)則的漸變。建筑體型嚴(yán)重不規(guī)則的建筑在地震時特別容易形成集中變形，引發(fā)倒塌事故。 </p><p>　　3 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題研究 </p><p>　　3.1高層民用建筑結(jié)構(gòu)體系選取 </p><p>　　設(shè)計者在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時首先要明確建筑的結(jié)構(gòu)體系，只有根據(jù)具體情況，正確選取建筑結(jié)構(gòu)體系才能設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)。目前，高層民用建筑一

12、般都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用剪力墻結(jié)構(gòu)或框架剪力墻結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　框架剪力墻結(jié)構(gòu)由框架和剪力墻組合而成，以剪力墻作為主要抗側(cè)力構(gòu)建，承受大部分水平荷載，框架則主要承受豎向荷載，框架和剪力墻合理分工，共同受力。剪力墻應(yīng)均勻設(shè)置平面形狀變化較大和豎向荷載較大的部位。該結(jié)構(gòu)體系以框架結(jié)構(gòu)為主，剪力墻為輔助，較適用于25層以下的建筑。 </p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板

13、來代替框架結(jié)構(gòu)中的粱柱，剪力墻作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，傘部承受結(jié)構(gòu)的豎向和水平力。這種結(jié)構(gòu)體系通常采用平面布置形式，由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用，剪力墻應(yīng)雙向或多向布置。同時由于該結(jié)構(gòu)全部由剪力墻組成，其剛度要比框架剪力墻結(jié)構(gòu)更好，該結(jié)構(gòu)體系常用f40層以下的高層住宅建筑等，而且該結(jié)構(gòu)高寬比不宜大于6，其高度也應(yīng)考慮抗震要求。 </p><p>　　3.2高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的參數(shù)控制和調(diào)整 &l

14、t;/p><p>　　在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，各參數(shù)的控制和調(diào)整直接影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性，合理的選擇各個控制參數(shù)，并做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可以提高建筑結(jié)構(gòu)的整體控制效率，增加建筑結(jié)構(gòu)的合理性。以下介紹了一些重要參數(shù)的控制與調(diào)整： </p><p>　　3.2.1 軸壓比：通過限制軸壓比，可以保證建筑結(jié)構(gòu)的延性要求。軸壓比可以通過增大墻、柱的截面，提高墻、柱混凝土強(qiáng)度等方法進(jìn)行調(diào)整。 </p&

15、gt;<p>　　3.2.2 層間位移角：限制建筑結(jié)構(gòu)的層間位移角，可以保證高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免因出現(xiàn)過大位移影響使用。層間位移角只能通過加強(qiáng)豎向構(gòu)件剛度的方法進(jìn)行調(diào)整。 </p><p>　　3.2.3 周期比：建筑結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，以減小扭轉(zhuǎn)對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。周期比只能通過改變結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行調(diào)整。 </p><p>　　3.2.4 剪重比：限制各樓層的最

16、小水平地震剪力，確保建筑結(jié)構(gòu)的安全。剪重比可以通過加強(qiáng)豎向構(gòu)件剛度的方法進(jìn)行調(diào)整。 </p><p>　　3.2.5 剛度比：剛度比的規(guī)范主要是為了是建筑結(jié)構(gòu)布置更有規(guī)則性，避免建筑結(jié)構(gòu)沿豎向突變，形成薄弱層。剛度比可以通過適當(dāng)加強(qiáng)下層墻、柱和梁的剛度，或適當(dāng)削弱上部相關(guān)樓層墻、柱和梁的剛度來調(diào)整。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p>

17、;<p>　　隨著社會的進(jìn)步，高層建筑的發(fā)展日新月異。建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和人們生活品質(zhì)的提高，給高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了更大的挑戰(zhàn)。怎樣設(shè)計出安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的高層民用建筑是設(shè)計者面臨的重要問題。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 倪榮榮.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題探討.2011，（23）. <

18、;/p><p>　　[2] 鄭軍紅.論高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的研究.2012，（24）. </p><p>　　[3] 王振勇.關(guān)于高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題探討.2012，（20）. </p><p>　　[4] 王曉霞，陳娟，李謙.高層建筑結(jié)構(gòu)的若干關(guān)鍵設(shè)計分析.2011，（20）. </p><p>　　[5] 付國軍.探討高層建筑工程