关于高层建筑结构概念设计相关问题的探讨

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1、关于高层建筑结构概念设计相关问题的探讨关于高层建筑结构概念设计相关问题的探讨　摘要：现代生活中的高层建筑结构型式越来越复杂，在结构设计中既要适应市场需求，又要满足规范要求，除了进行必要的抗震计算分析外，更重要的是结构的概念设计。本文通过分析高层建筑结构设计特点，针对概念设计的基本原则，提出在高层建筑结构体系的选择及抗震性能方面应注意的问题。　　　　1、高层建筑结构设计与低层多层建筑结构设计相比较，结构专业在各专业中占有更重要的地位。不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面布置，立面体型，楼层高度，机电管道的设置，施工技术要求

2、，施工工期的长短和投资造价的高低。　　2、高层结构设计中水平力是设计的主要因素。在低多层房屋结构中，水平力产生的影响较小，以抵抗竖向荷载为主，侧向位移小，通常可以忽略不计。在高层结构设计中，随着结构高度的增加，水平力(风荷载或地震作用)产生的内力和位移迅速增大。　　3、高层建筑结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载力，而且必须使结构具有足够的抵抗侧向力的刚度，将结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规范规定的范围内。因此，高层建筑所需的侧向刚度由位移控制。　　4、高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载

3、力考虑，如果在同样基础条件下，减轻房屋自重意味着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层地区更有突出的经济效益。另外地震效应是与建筑的质量成正比的，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效方法。因此在高层建筑中，结构材料宜采用高强度材料。　　5、在高层建筑的抗风设计中，除保证结构有足够承载力，还必须具有足够的刚度；控制好在风荷载作用下的位移值，保证有良好的居住和工作条件；维护结构和装饰构件必须有足够的承载力，并与主体结构可靠连接。　　6、有抗震设防的高层建筑应进行详细勘察，摸清地质情况，选择位于开阔平坦地带，具有较

4、好场地土的对抗震有利的地段。　　7、地基基础的承载力和刚度要与上部结构的承载力和刚度相适应。当上部结构与基础连接部位考虑受弯承载力增大时，相临基础及上部结构嵌固部位的地下室结构，应考虑弯矩增大的作用。　　8、剪跨比和剪压比是判别梁、柱和墙肢等抗侧力构件抗震性能的重要指标。剪跨比用于区分变形特征和变形能力，剪压比用于限制内力，保证延性。　　　　1、以承载力、刚度、延性为主导目标，实施多道防线、刚柔结合的结构形式。即应具有一定大的刚度和承载力来抵御风荷载和小震，随着第一道防线破坏，结构变柔后仍有足够大的弹塑性变形能力和延性耗能

5、能力来抵御未来可能遭遇的罕遇大震。例如，林同炎教授根据此思想设计的l8层马那瓜美洲银行在1972年的马那瓜大地震中经受了绝佳的考验。　　2、在对结构进行分析计算时，应该运用最简单、最直接、概念最清楚的计算方法，将结构的受力与传力途径设计成简单、直接、明确。尽可能避免出现以抗扭为主导的关键性传力构件。　　3、尽可能使结构平面布置的正交抗侧力刚度中心(简称刚心)和建筑物表面力(风力)作用中心或质量重心(质心)靠近或重合，以避免或减小在风荷载或地震作用下产生的扭转效应。　　4、建筑物竖向布置的抗侧力刚度构件也最好设计成均匀、连续

6、，避免出现薄弱层和上下层间的剪切刚度、弯曲刚度的突变。　　5、应重视上部结构与其支承结构整体共同作用的机理，即传力与受力结构两者之间的共同作用；例如，在高层建筑的箱基和筏基的底板设计中，计算软件无法进行上部结构—－地下室—－地基基础的相互作用分析，计算出来的底板内力远远大于底板实际受到的内力。　　　结构设计实际上是在各种约束条件下的最优化选择过程。在这一过程中要对建筑材料与结构形式进行综合考虑，如建筑材料形式主要有钢筋混凝土结构、钢结构、混凝土和钢的组合结构：结构体系主要有剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构、筒中筒结构。

7、　　对于结构选型来说，没有普遍使用的选择标准，往往是随着建筑的环境、功能要求有所变化，每一选择都有其优劣性，需要设计师仔细斟酌。例如：框筒是高层建筑最常用的结构形式，为了减少框筒的剪力滞后，外框筒一般应采用密柱高裙梁的形式。但这种做法不仅限制了建筑体型和建筑功能，而且当建筑的平面尺寸较大时也往往难以发挥结构的效能。因而，在结构的竖向平面内增加斜向支撑，形成组合框架式结构的做法，已在工程界广泛采用，并被认为是增加高层结构抗侧移刚度的最有效和经济的方法。香港的中银大厦、上海证券大厦等工程，在外框筒中增加了斜撑，达到了结构和建筑

8、的完美结合。　　选型与布置的具体内容：　　一是结构平面形状和立体体型的选择。平面形状宜简单、规则、对称，避免过多的外伸、内凹，以预防地震时产生大的震害。　　二是电梯间的布置。电梯间会对楼板产生较大的削弱，布置时应尽量避开端角和凹凸处。同时，还应避免在电梯开洞后将建筑物截为两段。在纯框架结构中，电梯井一般