浅谈高层建筑结构设计_1

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1、浅谈高层建筑结构设计　　【摘要】随着经济的发展，高层建筑日渐普遍，其结构设计问题也日益被人们所重视。本文围绕高层建筑的特点，以高层建筑结构设计原则为中心，对高层建筑结构做出了解析，分析了高层建筑结构设计中存在的一些问题，提出了各种体系相对应的方法，为高层建筑设计提出了参考。为实际高层建筑结构分析与设计提了一些建议。【关键词】高层建筑；结构；设计　　目前我国高度在104米以上的建筑已经远远超过了100幢，可见高层建筑的普及趋势，在建筑的“增高”过程中，侧移和内力随着结构高度增加而急剧增加，当高层建筑达到一定高度时，侧向位移力很大，这就大幅度提

2、高了对设计的要求，高层建筑结构设计的质量直接关系到建筑的质量。　　1高层建筑结构的特点　　轴向变形不容忽视　　高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。　　侧移是控制的度量尺　　与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变

3、形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。　　结构延性是重要设计指标　　相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。　　水平荷载的决定性作用　　一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是

4、定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。　　抗震设计要求　　抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。　　2几种高层建筑结构常见体系　　简体体系　　凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系，包括单简体、简体—框架、筒中筒、多束筒等多种型式。简体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受

5、力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，多应用于大跨度、大空间或超高层建筑。　　筒体结构　　当结构层数多、高度大、抗震要求高时，常规三种结构型式往往不能满足要求，这种情况下，可以将剪力墙集中配置为薄壁筒体；框架转化为密柱的框筒，它们类似于竖向悬臂箱形截面梁，具有很大的强度和刚度。这种由一个或多个筒体(薄壁筒或框筒)来承受水平荷载的结构，称为筒体结构。　　框架—剪力墙体系　　当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架—剪力墙体系。在承受水

6、平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架—剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架—剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。　　框架结构　　框架结构由杆件(梁、柱)刚性连结而成，它布置灵活，能形成较大的室内空间，使用比较方便。由于框架梁柱截面较小、对强烈地震的抵抗能力较差，容易产生严重震害，加之刚度小、侧移大，填充砌体墙和室内装饰也容易损坏

7、、倒塌，震害修复费用很高，因而它主要用于无抗震设防要求、层数较少的建筑中，在地震区尽可能不用。　　剪力墙体系　　当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架—剪力墙体系。　　3高层建筑结构设计分析和方法　　对高层建筑结构的分析　　短肢剪力墙的设置问题　　在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢

8、剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必