高层建筑结构受力概念及相关设计问题分析

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1、高层建筑结构受力概念及相关设计问题分析　　摘要：随着经济的发展，高层建筑目前在城市建设当中所占的比例越来越大，而建筑结构设计方面的变化也越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量日渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。本文根据工作经验，就高层建筑的结构受力概念及相关结构问题进行了分析探讨。　　关键词：结构设计；结构受力；高层建筑；沉降缝　　0.引言　　对于一个高层建筑物最初的方案设计，建筑师考虑更多的是空间组成特点，而不是详细地确定它的具体

2、结构。建筑设计方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布做出总体设想，结构和结构受力是根据建筑需要展开的。　　1.高层建筑结构受力概念分析6　　建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系。对于低层、多层和高层建筑，竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的，但是，随着高度的不断增加。竖向结构体系成为设计的控制因素，其原因有两个：其一，较大的垂直荷载

3、要求有较大的柱、墙或者井筒；其二，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。　　与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抵抗变形，可见，高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。不同抗震等级，结构构件的内力增大系数和构造要求是不同的，对结构中某一构件，随着抗震等级的提高，其内力增大系数随之也增大，构造要求也更为严格，因此，实际

4、上也提高了结构的安全度。　　超限高层抗震性能目标，增大结构地震作用，实际上加大其构件的内力设计值，对构件的截面和配筋相应也加大，结构安全度也相应的提高。因此，不管采用提高结构抗震等级的手段还是设定抗震性能目标的方法，均可提高结构的安全度，这是它们的相同点，不同的地方在于出发点不同，手段不同，结果也有差异。超限高层建筑抗震性能目标与提高抗震等级之间的差异，首先，设定抗震性能目标，增大结构地震作用，加大其构件的内力设计值；而提高抗震等级通过放大构件内力的手段，从而达到加大构件截面和配筋。其次，设定抗震性能目标，可以通过结构的刚度关系，有目的地加大重要构件的内力设计值，而提高抗震等

5、级，是普遍地提高其构件的内力设计值，目的性不是很明确。6　　2.高层建筑结构的问题分析　　2.1结构的超高问题　　在抗震规范和高规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度以为，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中？，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。　　2.2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的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经

6、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要的麻烦。　　2.3嵌固端的设置问题　　由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量

7、修改或埋下安全隐患。　　2.4结构的规则性问题6　　新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。　　3.沉降缝的设置问题探讨6　　在一般建筑结构总体布置中，考虑到沉降、混凝土收缩、温度应力和体型复杂对房屋结构的不利影响，常常用沉降缝、伸缩缝或防震缝将房屋分成若