浅议高层结构设计特点和应注意问题

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1、浅议高层结构设计特点和应注意问题　　摘要：高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。本文主要就是针对高层结构设计的特点以及应该注意的问题来进行分析。关键词：高层结构设计特点问题中图分类号：TU318文献标识码：A1、高层结构设计的特点1.1、控制指标—侧移高层建筑物在水平荷载作用下的侧移变形量与建筑物高度的四次方成正相关。对超高层结构顶部，在水平荷载作用下可能会发生多达几米的水平移动，令住户产生眩晕和不安，故高层建筑的水平侧移必须被控制在一个允许的范围内。1.2

2、、水平荷载是设计的决定因素对高层建筑结构竖向构件内力中，由楼面使用荷载以及楼体自重产生的弯矩、剪力和轴力值只与建筑物高度呈正相关；由建筑物的水平荷载(风荷载和地震作用)产生的倾覆力矩及其竖构件内产生的轴力值均与建筑物高度成正比。即随着建筑高度增加，水平作用对竖向构件产生的效应逐渐成为高层建筑的控制效应。91.3、充分重视轴向变形高层建筑的竖向的荷载非常大，在柱中会引起明显的轴向变形，当设计中未充分考虑轴向变形的影响时，会引起结构的次生内力。2、高层建筑结构分析与设计方法由竖向抗侧力构件(筒体、剪力墙以及框架等等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系就是高层

3、建筑的结构。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是相当困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定:刚性楼板假定、弹性假定、小变形假定以及计算图形的假定。9对于框架--剪力墙体系而严，框架--剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式也是不相同的。框架--剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。剪力墙的受力特性与变

4、形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析；等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理；比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系，其中

5、应用最广的是空间杆--薄壁杆系矩阵位移法。3、高层建筑结构设计的要点与低层、多层建筑的设计相比，高层建筑的结构设计显得更为重要。不同结构体系的选择会直接影响建筑的平面布置、楼层数目、各种管道的布置、施工技术要求及投资的多少等。高层建筑结构设计的主要特点如下：3.1、抗震设计要求更高高层建筑的抗震设计要努力做到“三水准”的要求，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。要想在建筑结构抗震领域取得突破就必须在结构与地基的材料特性、动力响应、计算理论、稳定标准等方面得到切合实际的发展。3.2、侧移成为控制指标建筑结构的侧移随高度的增加而迅速增大(侧移量与楼层高度的四次方

6、成正比)，因此结构侧移成为高层建筑结构设计中的关键因素。93.3、轴向变形不可忽视当楼层很高时，由楼房自重产生的轴向压应力可使中柱产生较大的轴向变形，导致连续梁中间支座处的负弯矩值减小，而跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。3.4、水平力是设计的主要因素研究表明，楼房自重和楼面载荷在竖向构件中产生的弯矩和轴力的大小仅与楼房高度的一次方成正比，而水平载荷对建筑产生的倾覆力矩及轴力大小与楼房高度的二次方成正比。因此在高层建筑设计中水平力为设计的主要因素。4、高层建筑结构设计应注意的问题4.1、结构分析计算所应注意的问题(1)非结构构件的设计计算所谓非结构构件，是指

7、在高层建筑中为了实现美化功能而不在主体承重骨架体系之内的部分。对于这部分的设计，由于高层建筑受到风力和地震的荷载很大，所以在计算过程中要慎重，要综合考虑多方面的因素。尤其是对于高层建筑屋顶结构部件的计算。必须严格遵守规范中的各项要求，保证建筑的安全性。(2)建筑物抗震等级的要求9地震是对高层建筑的较大威胁之一，高层建筑要根据当地《建筑抗震设计规范》来确定抗震强度，适宜的抗震强度不仅可以保证建筑的安全性能，而且还能充分利用建筑资源，既不会达不到要求，也不会造成浪费。抗震设计要遵循“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则。对于高层建筑的地下室部分，地下一层以下部分

8、的抗震等级一般选择三级或者更低的等级。地下一层的抗震