浅析高层建筑结构优化设计

《浅析高层建筑结构优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浅析高层建筑结构优化设计：本文结合笔者多年设计工作的实践经验，就目前高层建筑结构设计时若干优化措施进行了探讨,并提出了自己一些见解与看法，谨供大家作参考之用。　　关键词：高层建筑结构设计优化措施　　　　一、前言　　随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要，促使高层建筑得以快速发展,另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论发展，抗风和抗震理论的不断完善，加之新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高，为迅速发展高层

2、建筑提供了必要的技术条件。本文对高层建筑结构设计时若干优化措施进行了探讨,并提出了自己一些见解与看法，谨供大家作参考之用。　　二、地下室外墙的设计方法　　在一般情况下，地下室外墙所承受的主要荷载为结构自重、地面活载、侧向土压力等。在我国已建成的高层建筑中，地下室外墙的墙厚和配筋相差很大，墙厚在200～700mm之间，配筋在565～4909mm2之间，可见在结构可靠与经济之间选择一个合理的平衡，始终是一个值得探讨的课题。地下室外墙的受力状况与上部结构类型及平面布置有很大关系。当上部结构为框架结构时，上部填充砌体及

3、±0.00楼板对地下室外墙顶端的约束程度很小，此时可假定墙体顶端为铰接。当上部结构为钢筋混凝土剪力墙结构时，剪力墙及±0.00楼板对地下室外墙项部的约束程度很大，此时可假定墙壁顶端为固接。基础的刚度一般远大于墙体刚度，所以墙的下端一般视为固定端。在实际情况中，考虑到边界条件不十分明确，为安全起见，可对同一边界采用两种不同的假设，如按端部固定计算墙端弯矩，按端部铰接计算墙跨中弯矩。一般来讲，当上部结构为框架时，地下室外墙的墙厚和配筋要大些；当上部结构为剪力墙时，由于正压应力的存在，墙体厚度和配筋相对要小些。计算表

4、明，外墙壁配筋满足裂缝宽度要求后，一般能同时满足承载力计算和构造要求；而当外墙配筋满足承载力计算时，却不一定满足最大裂缝宽度允许值要求。有人认为外墙内外侧配筋应根据内力值计算大小分别配置，其实没有必要，最好等量对称配筋。另外，外墙厚度还要考虑防水要求，不应小于250mm，混凝土的抗渗等级不应小于S6(O.6MPa)。　　三、关于框架柱截面大小的选择　　3.1对于框架柱来讲，轴压比越小，在往复水平荷载作用下其滞回曲线越丰满，即其耗能能力越大、延性越好；相反对于短柱，即柱净高与截面高度之比小于4的柱，在往复水平荷载

5、作用下其滞回曲线呈较瘦的反s形，耗能能力降低、延性较差，呈剪切破坏。对高层建筑的底部柱而言，为了满足轴压比限值的要求，故将柱截面取得很大，随之而来，由于层高的限制，就使得框架柱成为短柱。这就带来一个问题，到底是柱截面大好还是柱截面小好。在实际工程设计中，常采用以下几种措施：　　⑴框架柱的截面首先要满足规范轴压比的要求，这对于保证结构的竖向承载力、底板的抗冲切承载力有很大的好处，对于形成的短柱则通过增加体积配箍率及沿柱身全高加密箍筋来提高延性。　　⑵采用高强混凝土、钢管混凝土柱或劲钢混凝土柱。　　⑶使柱的轴压比满

6、足规范限制要求即可，不能使其过小。另外，对于底层框架柱来讲，柱的抗弯刚度远远大于梁的抗弯刚度，梁板对柱的约束程度相对较小，因此底层柱很有可能是长柱并非短柱，所以采取上述措施，并符合强柱弱梁、强剪弱弯的原则后，底层框架柱在地震时是能够做到不发生剪切破坏的。　　3.2同一楼层中各柱要尽量等刚度，即截面差异不要太大。在柱截面选择时，有的是根据柱负荷面积进行的，中柱截面最大、边柱次之，而角柱最小，这样在同一楼层特别是在建筑底部会出现长短柱共存的现象。地震震害表明，长短柱共存时，很容易因构件刚度及受力大小悬殊而各个击破，

7、先后依次破坏。就结构平面布置而言，对板式建筑，尽量避免三排柱结构方案，因为这样布置的结果使中柱的轴力大于或等于边柱轴力的2倍或更多，若处于同一轴压比水平，中柱截面很大，边柱截面却很小，从而刚度不匹配，要使刚度匹配，则要增加边柱的截面及配筋，从而造成经济上的浪费，另外由于中柱轴力过大，使得基础底板厚度增加，造成更大的浪费。　　3.3在框架体系或框筒体系中，角柱的受力要比其它柱差，这是因为：在双向刚接框架中，角柱沿纵横两个方向都是单边有梁，即在重力荷载作用下，角柱已处于双向受弯状态；在高层建筑中，水平荷载引起较大的

8、倾覆力矩，框架整体弯曲时，使角柱所受的附加轴力最大；地震动的斜向或双向输入，使角柱双向受弯或双向受剪，由此引起的双向偏心将与重力荷载作用下的双向偏心叠加，使其双向偏心值很大，角柱处于更加危险状态；结构的质心与刚心不可能完全重合，在结构的扭转振动过程中，角柱的相对侧移最大，即扭转也使角柱处于不利状态，因此为了防止角柱的斜向压弯及扭转破坏，不能使柱截面太小，同时要特别注意箍筋的加密，增加箍