高层建筑结构的选型和结构设计探析

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1、高层建筑结构的选型和结构设计探析　　进入二十一世纪以来，我国城市发展速度不断加快，越来越多的高层建筑出现在了我们的视野中。通过分析高层建筑结构的一些特征能够发现，它们的结构造型有着自身独特的一面，高层建筑设计施工是为了节省建筑用地面积，需要在高处下功夫，因此，只有将合理的结构造型设计出来，才能够将建筑物的功能切实地发挥出来。　　1结构分析及设计分析　　1.1分析三种重要的体系　　　　1.1.1剪力墙体系　　剪力墙结构是利用建筑的内、外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构体系。剪力墙的变形状态和受力特性同剪力墙的开洞情况联系密切，其中依据轧受力特性的不同，单片剪力墙可以分为特殊开洞墙和

2、单肢墙。类型不同的剪力墙，对应的也会有不同的截面应力分布，所以，在对位移和内力进行计算时，也应该对不同的计算和设计方法进行使用，将平面有限元法应用到剪力墙的结构计算中。此种方法能够比较准确地完成计算，能够应用到各类剪力墙之间，然而，也有一定的弊端存在于这种方法中，其有着较多的自由度。所以，在具体的应用时，较为普遍地应用了开洞墙这一类型。　　1.1.2筒体结构　　筒体结构分为框架-核心筒、筒中筒等结构体系，其中框架-核心筒受力特点为框架主要承受竖向荷载，筒体主要承受水平荷载，变性特点类似于框架剪力墙，但抗侧刚度较大。依据不同的计算机模型处理手段，有三种类型的分析方法：主要为离散化方法、三

3、维空间分析和连续化方法，其中三维空间方法的精确性会更高。　　1.1.3框架-剪力墙体系　　框架-剪力墙结构，是由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。此种结构位移和内力等计算方法尽管种类较多，然而，连梁连续化假定方法会经常被使用，在对位移协调条件进行计算时，应该按照框架水平位移和剪力墙转角进行设计，将外荷载和位移的关系用微分方程建立起来。然而，应该考虑需求和因素未知量会存在的差异，所以，也会有着不同形式的解答方式。　　1.2具体的设计与分析　　1.2.1合理地确定水平荷载　　每一个建筑结构都应该一同承受风产生的水平荷载和垂直荷载，对于抵抗地震的能力也应该具备。高层建筑中

4、，尽管结构设计会较大程度上受到竖向荷载的影响，然而，水平荷载却占据着重大的比重。随着不断增多的高层建筑层数，在高层建筑的结构设计中，水平荷载成为了其中一个重要的影响因素。首先，由于楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中发挥的功能，对应水平荷载会将一定的倾覆作用施加到结构中，并且竖构件中就会出现高层建筑结构的作用力；其次，就高层建筑结构而言，地震作用和竖向荷载，也会跟着建筑结构的动力情况而出现较大的改变。　　1.2.2合理地确定侧控　　同低层建筑不同，在高层建筑结构设计中，结构侧移已经成为了其中一个非常重要的影响因素。随着不断增加的楼层数量，结构侧移在水平荷载侧向变形下会逐渐增大。在高层建筑结

5、构进行设计中，不但规定结构要有一定的强度，对于荷载作用带来的内力能够有效的予以承受，同时，还应该确保具备一定的抗侧刚度，确保在某一限度内控制结构在水平荷载作用出现的侧移情况。　　1.2.3在设计中，结构延性为重要的技术指标　　对比低层建筑结构能够发现，高层建筑物会更加柔和，在地震的影响下，会增大其变形情况，为了保证高层建筑结构向着塑性变形阶段进入之后，仍然有很大的变形能力，进而防止建筑垮塌，设计人员因此应该将恰当的措施应用到建筑结构的设计上，进而确保有足够的延性存在高层建筑结构中。　　2某工程结构选型分析　　2.1工程概况　　本论述以某工程为例进行了探究，该高层位于兰州市安宁区，抗震设

6、防烈度8度，设计基本地震加速度值0.20g,设计地震分组：第三组，共24层，主要建筑功能为综合类办公，主要层高4.5m、3.9m,主要跨距9m×9m,结构主体高度94.50m,规则对称的井子型平面为主要的建筑平面。底层结构平面布置见图1所示。　　2.2结构布置　　考虑建筑使用功能，结构选型为框架-核心筒结构体系，框架抗震等级一级，剪力墙抗震等级一级。在布置结构平面时对于利于抵抗竖向和水平的荷载要进行考虑，剪力墙主要布置在核心筒，传力直接，受力明确，墙体布置对称均匀，同时考虑到扭转影响，在不影响建筑功能的前提下，在建筑平面四角适当布置双向抗侧力剪力墙，将扭转的影响降低下来。建筑平面布置规

7、则简单，降低地震影响，考虑到刚度对称，将电梯井筒体设置在核心筒内部，再按照建筑平面将框架对称布置出来。　　结构构件布置时，尽量将柱和梁重心重合，确保能够直接传力，梁柱中心线不能重合时，在计算中考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，对于偏心距大于该方向柱宽的1/4时，采取增设梁的水平加腋等措施，降低因为偏心较大而产生的不利影响。　　通常剪力墙在抗震中会比较理想地体现其抗侧力性，然而，也需要科学的设计。在设置剪力墙结构时，应该遵循这样的原则