論超高層建筑結(jié)構(gòu)設計

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

2、：TU97文獻標識碼： A </p><p>　　社會和科技不斷發(fā)展，高層建筑越來越廣泛出現(xiàn)在人們生活中。高層建筑是一個龐大而復雜的系統(tǒng)，而且高層建筑的結(jié)構(gòu)設計，不僅要滿足抗震、抗風等的安全性能，也需要滿足建筑結(jié)構(gòu)的科學性和合理性。 </p><p>　　一、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)不但要承受著風力所產(chǎn)生的水平方向的荷載，同時也要承受垂

3、直方向的荷載，對于地震的抵抗能力也需要一些強制的要求。在實際情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，地震的影響及外界風產(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，對于此項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，同時也會讓建筑物受到影響，使其建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞。所以，在設計高層建筑結(jié)構(gòu)的時候，首先必須要控制側(cè)移在規(guī)定的范圍內(nèi)，由此我

4、們認識到高層建筑結(jié)構(gòu)設計的核心就是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設計。 </p><p>　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)設計的原則 </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設計、抗震設計?？癸L設計的原則是對稱平面高層建筑的高度越大，建筑物受到的風荷載越大。所以為了控制結(jié)構(gòu)側(cè)移和風振的速度，建筑物的平面應該采用方

5、形、圓形、矩形、正六邊形等雙軸對稱的平面形狀。假如建筑物樓層平面不對稱的話，高層建筑受到風振的情況下，就會發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動，甚至嚴重的時候會使建筑搖晃，所以必須控制結(jié)構(gòu)的順風或橫風向振動加速度。 </p><p><b>　　2、抗震設計 </b></p><p>　　抗震設計又包含了簡單平面、不規(guī)劃平面兩個方面。簡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，同樣建筑樓層平面采用方形、圓形、矩形等簡單平面。不規(guī)劃平面是說在城市中，城市規(guī)劃對街道、建筑場地形狀的限制，高層建筑就不要千篇一律的采用方形、圓形、矩形等簡單平面形狀了，而要根據(jù)實際情況，采取如丁字形、三叉形、L形等比較復雜的平面形狀。所以如高層建筑在地震多發(fā)地區(qū)，應該對結(jié)構(gòu)進行精確的地震反應分析，方便取得每個構(gòu)件準確的地震內(nèi)力和變形情況。 </p><p>　　3

7、、選用合理的計算簡圖 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)計算式在計算簡圖的基礎上進行，如果計算不合理、計算簡圖選用不恰當就會導致結(jié)構(gòu)發(fā)生安全事故，所以適當?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。在實際情況下，結(jié)構(gòu)的節(jié)點不是簡單的鋼節(jié)點、鉸節(jié)點，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)基礎方案 </p><p>　　這里包含了基礎設計的方

8、案和結(jié)構(gòu)方案兩點。基礎設計應該要根據(jù)實際的工程地質(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行綜合分析，選用一套經(jīng)濟適合的基礎方案。在設計的過程中，最好最大限度發(fā)揮地基的潛力，在有必要的時候也需要對地基的變形進行驗算。 </p><p>　　5、正確分析計算結(jié)果 </p><p>　　計算機技術是建筑結(jié)構(gòu)設計中應用最為普遍的，但是目前這類軟件種類較多，所以不同的計

9、算軟件在計算時所顯示的結(jié)果也不一樣。因此建筑設計者們應該對設計程序的適用范圍、條件等有一個非常全面的了解。多數(shù)結(jié)構(gòu)的實際情況本身與計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，從而導致計算結(jié)果的不準確。因此要求結(jié)構(gòu)工程師在獲得計算結(jié)果的時候，應該認真的分析、校對，做出合理的判斷，最終得到準確的結(jié)果。 </p><p>　　三、高層建筑結(jié)構(gòu)設計問題與策略 </p><p>　　

10、1、高層建筑結(jié)構(gòu)設計高度問題及解決。 </p><p>　　我國有關部門對于高層建筑結(jié)構(gòu)體系的最大高度問題，出臺了一系列的規(guī)章制度，對其進行了嚴格的規(guī)定與規(guī)范，其中之一便是《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》。該《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》對于高層建筑結(jié)構(gòu)體系的高度問題規(guī)定，主要是從經(jīng)濟性以及適用性等方面進行規(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水平以及建筑水平相關，而且還與我國國民經(jīng)濟

11、發(fā)展水平，與建筑工程規(guī)范體系相協(xié)調(diào)。但是在實際的高層建筑結(jié)構(gòu)設計以及施工中，出現(xiàn)了許多與《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》規(guī)定相違背的高度。舉例來講，在有些建筑物設計以及施工過程中，甚至出現(xiàn)了高達四百多米的組合機構(gòu)大廈以及三百多米的混凝土結(jié)構(gòu)體系的廣場。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)技術規(guī)程》的規(guī)定，例如在安全指標、荷載取值以及延性要求、材料性能、力學模型選擇等方面。為此，對于這些高

12、層建筑結(jié)構(gòu)設計高度問題，設計單位需要嚴格根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》等有關規(guī)定，對設計高度保持科學嚴謹?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所為主，因此，在實際的高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，設計單位需要著重考慮到空調(diào)、消防等設備。這些設備不同于其他設備，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，就沒有辦法進行設備的安裝。因此，在設備安裝之前，設計單位需要對梁的承載力進行分析以及計算，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>　　對于梁底開洞之后的承載力，設計單位可以通過孔洞周邊補強筋以及開孔梁撓度、裂縫寬度等數(shù)據(jù)進行分析。對于鋼筋混凝土梁腹部開孔，國家出臺了有關政策，例如《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊》等，對于鋼筋混凝土梁腹部開孔的位置、流程

14、、環(huán)節(jié)以及大小等進行了科學的規(guī)范。設計單位在進行鋼筋混凝土梁承載力計算時，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算的精確度，這對于提高建筑物的穩(wěn)定性以及安全性意義重大。除此之外，還可以對鋼筋混凝土梁承載力進行有效地計算。在計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應力的混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑物的總長度為 292 m，寬為 158 m，縱橫向不設縫都超過相關規(guī)定中的限制值;而杭州

15、江干區(qū)全民健身中心長為117 m，寬為51． 6 m，于梁上設置無粘結(jié)預應力筋及加強配筋來減少溫度應力對建筑結(jié)構(gòu)的影響，有效的承載力度計算以及裂縫控制措施對于建筑結(jié)構(gòu)設計的穩(wěn)定性而言具有十分重要的意義。 </p><p>　　3、抗震構(gòu)造與框架梁設計問題及解決。 </p><p>　　為了進一步提高城市高層建筑結(jié)構(gòu)設計的安全性以及穩(wěn)定性，建筑結(jié)構(gòu)設計單位在高層建筑結(jié)構(gòu)設計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)定性水平得到進一步提升。但是由于我國的建筑物抗震標準較低，在抗震與構(gòu)造方面，很難處理好結(jié)構(gòu)設計與抗震烈度之間的關系。在實際的高層建筑抗震與構(gòu)造設計中，抗震與構(gòu)造設計需要有一定的彈性，這樣才可以滿足高層建筑結(jié)構(gòu)設計安全性以及穩(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)設計是一個全面、系統(tǒng)的綜合性技術工作，它對建筑的設計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)設計要求越來越高，設計師們不僅要擁有扎實的理論功底，認真負責的工作態(tài)度和創(chuàng)新的思維，還需要設計師們對高層建筑的結(jié)構(gòu)的特點、結(jié)構(gòu)的設計原則和結(jié)構(gòu)體系的選型深入地認識，善于總結(jié)和反思經(jīng)驗教訓。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p>&

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