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1、高层建筑结构设计中需注意的几个常见问题：TU972：A： :本文主要分析了高层建筑结构设计过程中的几个常见问题，并针对问题提出了相应的控制措施，供参考。 关键词:高层建筑;结构设计;问题;分析 Abstract:thispapermainlyanalyzesthehigh-risebuildingsintheprocessofstructuredesignofmonproblems,andproposesthecorrespondingcontrolmeasures,forreference. Key;analysis 1引言 在高层建筑结构的设计中,通常采用钢和
2、钢筋混凝土两种材料。钢筋混凝土结构造价低,材料丰富,能浇注成各种复杂断面形状,可组成多种结构体系,并可节省钢材,耐久性、耐火性好,承载能力也不低,经过合理设计,可获得较好的抗震性能。它的主要缺点是构件断面大,自重大,费模费工。而钢材强度高,韧性大,易于加工。高层钢结构具有结构断面小,自重轻,抗震性能好的优点。 钢结构构件可在工厂加工,能缩短现场施工工期,施工方便。但是高层钢结构用钢量大,造价很高,而且耐火性能不好,需要用大量防火涂料,增加了工期和造价。在发达国家,大多数高层建筑采用钢结构。在我国,随着建筑物高度的增加,也有采用钢结构的高层建筑。由于钢筋混凝土和钢结构各有所长,又各有所短,所
3、以更为合理的结构是同时采用钢和钢筋混凝土材料的组合结构。 这种结构可以使两种材料互相取长补短,取得经济合理、技术性能优良的效果。现就高层建筑结构设计过程中常见的几个问题及其对策与同行商榷。 2高层建筑结构设计过程中常见的问题及其对策 2.1高度问题 按我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》规定,综合考虑经济与适用的原则,给出了各种常见结构体系的最大适用高度,详见表1。 表1钢筋混凝土结构高楼的最大适用高度(m) 这个高度是在我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下,较为稳妥的,也是与目前整个土木工程规范体系相协调的。可实际上,已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这
4、个限制,如:采用组合结构体系的金茂大厦,高达420.15m(建筑高度);采用混凝土结构体系的中信广场,也高达322m(建筑高度)。对于超高限建筑物,应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。随着建筑物高度的增加,许多影响因素将发生质变,即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。 2.2材料的选用和结构体系问题 在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理是工程技术人员非常重视的问题。我国150m以上的建筑,采用了三种主要结构体系:框一筒、筒中筒和框架一支撑。这些也是其他国家高层建筑经
5、常采用的主要结构体系。但国外在地震区,多是以钢结构为主,而在我国,钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构,在国内外都还没有经受较大地震作用的考验。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力,有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主,变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大,靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移,不仅增大了钢结构的负担,而且效果不大,有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。此外,在结构体系或柱距变化时,需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结
6、构刚度突变,常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大,且加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。此在需要设置加强层及转换层时,要慎重选择其结构模式,尽量降低其本身刚度,以减少不利影响。 在高层建筑中,根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后,为减小风振,钢骨(钢管)混凝土通常作为首选。采用格构式的型钢时,震害严重,采用实腹式的热轧型钢或焊接工字钢的,则震害要减少许多。 2.3轴压比与短柱问题 在钢筋混凝土高层建筑结构中,往往为了
7、控制柱的轴压比而使柱的截面很大,而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土,柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态,防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小,则结构的延性就差,当遭遇地震时,耗散和吸收地震能量少,结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计,且梁具有良好延性,则柱子进入屈服的可能性就大大减少,此时可放松轴压比限值。另外,许多高层建筑底几层柱的长
