建筑结构设计要点及计算模型调整探讨

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1、建筑结构设计要点及计算模型调整探讨【摘要】对于高层建筑来说，其结构设计难度随着高度的增加更是倍增，从概念设计以及计算模型角度出发将会使得结构受力和经济更合理。基于这点考虑，本文结合笔者从事工程设计实践经验，提出从概念设计出发来合理选取结构布置，同时对计算模型采取合理的调整，以使得结构更加合理。　　【关键词】建筑结构；结构设计；计算模型；模型调整　　　　1引言　　对于高层建筑结构来说，随着建筑高度的不断增加，其设计难度随之增加，特别对于超高层建筑，其设计难度更是随着高度的增加而成倍数级增加，为此采取概念设计理念对于合理设计高层建筑结构来说是相当重要。在结构设计中，采用清晰的结构

2、概念去处理实际工作中的结构问题，从而提出对结构问题具有实际意义的处理方法。基于这点考虑，本文结合笔者工程设计实践经验，提出可行的概念设计思路以及计算模型调整技巧。　　2破坏机制和朔化历程分析　　要使整个结构达到整体破坏机制是容易的，设计人员应努力实现理想的建筑结构的整体破坏机制，主要实现措施是通过正确布置和掌握朔性铰出现的位置和出现顺序，但对于高层结构来说有各种不同的结构体系。　　2.1对于框架结构来说，地震作用下首先在梁端产生朔性铰，消耗地震能量。随着强震作用，底层柱底弯矩增大，导致底层柱底最终出现朔性铰，结构进入失稳状态成为几何可变体系。在设计高层结构时，应保证底层柱的抗

3、弯和抗剪强度，以有效地延迟底层柱朔性铰的出现，提高底层柱的延性。可采取的措施是：对梁固端弯矩进行适当调幅；框架梁的下部钢筋如不是计算需要和构造要求，以不伸入柱中或不完全锚固在柱中为好。通过人为方式对不同构件设置不同的安全等级。　　2.2对于剪力墙结构来说，鉴于剪力墙结构的刚度较大，重点设计其抗弯和抗剪强度。在设计剪力墙结构时，为了有效确保剪力墙结构不出现楼层破坏，剪力墙内竖向钢筋的配筋率不宜过小，避免在大震作用下产生脆性破坏。水平分布筋直径不宜过小间距不宜过大，否则对混凝土起不到约束作用；竖向钢筋直径更不能太细间距不宜过大；对于墙厚大于160mm时，采取双层钢筋，而且水平筋应

4、放在竖向筋的外侧。在剪力墙的端部以及墙与墙交叉处应该设置暗柱；同时尤其注意剪力墙的与楼板的连接。　　2.3对于框架-剪力墙结构来说，鉴于框架结构刚度比较小，为了有效确保结构有良好的延性和变形能力，即框架结构设计的重点在于延性，而剪力墙结构的刚度较大，设计中首先遇到的问题是强度设计，包括抗弯和抗剪强度设计，同时也要保证剪力墙有良好的延性。在设计中可采取的措施：剪力墙的数量应比所谓的合理数量要求高一些；平面布置剪力墙时，应采取相对集中和分散布置相结合的原则，要尽量使横向与纵向剪力墙连成整体构成十字形，T字形或L字形。这样既可省材料，又可增大结构的整体刚度和稳定性，同时还有利于抗扭

5、。　　3结构体系和结构布置　　3.1结构体系的选择　　对于高层结构来说，可选择的结构体系有框架结构、；框架－剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构、悬挂结构和巨型结构等。设计中选取何种结构，需经过方案比较，这主要比较建筑物的高度、用途、施工、条件以及经济等。如果拟建建筑物为宿舍，而且高度有比较高，则适宜选取剪力墙结构，这样便充分结合居住建筑要求足够多隔墙的要求。当建筑物的底部需要设商店和大开间的门厅时，则适宜采用框支－剪力墙结构。　　3.2对结构布置的要求　　在建筑体型和结构体系选定后，结构布置时结构设计的重要一环。结构布置应充分考虑到以下要求：结构单元内的结构平面

6、布置尽量做到均匀对称；各抗侧力结构的刚度中心应力求靠近水平作用合力的作用线，以减少扭转影响；抗震结构体系宜为多道防地震的体系。抗震结构设计时宜少采用装配式钢筋混凝土结构作为抗侧力结构。　　3.3结构布置　　3.3.1在建筑体型构思，平面布置和竖向设计阶段，建筑和结构设计人员一定要密切配合，相互取长补短，既要充分考虑到建筑物使用合理，造型美观，又要考虑到结构受力明确，结构设计经济合理，有利于抵抗水平作用和方便施工等。建筑物的体型对建筑结构的受力和材料消耗又极其重要的作用，在相同的基本风压作用下，采用圆形平面比采用正方形平面，风荷载可减小40%以上。　　3.3.2在建筑物竖向设计

7、上，如能将顶部削成斜面，对抗风和抗震都有利的。另外，为了有效地减小结构自重，优先采用轻质隔墙。当建筑物需进行抗震设计时，其体型应尽量简单和规则。设计中应优先考虑通过调整平面形状和尺寸达到尽量采用不设防震缝的方案。当建筑物有较大的错层，应用防震缝将各部分分成规则，均匀的独立结构单元。　　4多道抗震防线设计原则　　绝大多数地震都有前震和余震，这就要求设计时一定要考虑多道防线的问题。在结构平面设计时应有意识地加强某些竖向抗侧力结构。例如，在剪力墙结构中，将某几片剪力墙特别加强其抗剪抗弯能力。强震下，其它剪力墙