有关高层建筑结构设计问题的研究

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1、有关高层建筑结构设计问题的研究摘要：目前，是我国建筑快速发展的时代，到处高楼林立，结构设计方案层出无穷。本文结合实际，就高层住宅结构设计中存在的问题，提出一些看法及处理措施，希望能对我们以后的工作产生帮助，使设计水准更上一层楼。　　关键词：高层住宅；结构设计；控制参数　　0引言　　如何设计出舒适、安全同时又符合人们精神生活要求且经济实用民用建筑以适应建筑市场的变化，满足消费者们的需求，成为设计师们要面对解决的首要问题。结合多年的设计实践经验对高层民用建筑结构设计中常出现的问题进行总结。　　1高层建筑结构体系介绍　　目前高层建筑基本上都是采用钢筋混凝土结构，其结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架

2、剪力墙结构等，其中在高层住宅建筑中剪力墙结构和框架剪力墙结构使用较多[1]。　　1.1剪力墙结构　　剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，作为竖向承重和抵抗侧力的结构，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。该结构通常采用平面布置形式，由于剪力墙受竖向荷载和水平荷载共同作用，剪力墙应双向或多向布置。由于该结构全部由剪力墙组成，其刚度比框架剪力墙结构更好，常用于40层以下的高层住宅建筑等。该结构高宽比不宜大于6，其高度应考虑抗震要求。　　1.2框架剪力墙结构　　框架剪力墙结构是由框架和剪力墙组合而成的结构体系。其中剪力墙承受绝大部分水平荷载，框架承受竖向荷载，两

3、者共同受力，合理分工。剪力墙应均匀布置在建筑物的周边、电梯间、平面形状变化较大和竖向荷载较大等部位。由于该结构以框架结构为主，剪力墙为辅助，因此，该结构体系适用于25层以下的建筑，最高不宜大于30层。　　2高层结构设计的控制参数与应用　　高层结构设计中各控制参数的选取直接影响结构的安全性、合理性等。因此。合理的选取各控制参数，有助于提高结构整体控制的效率，也有助于使结构设计更加安全、经济合理。　　2.1轴压比：限制结构的轴压比，以保证结构的延性要求。当不满足规范要求时可以通过增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度的办法调整[2]。　　2.2剪重比：限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较

4、长的结构的安全。当偏小且与规范限值相差较大时，可通过增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。　　2.3刚重比：规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。当不满足规范下限要求时，可以通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。　　2.4层间位移角：限制结构在正常使用条件下的水平位移，确保高层结构应具备的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。当不满足规范要求时，只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。　　2.5层间位移比：限制结构平面布置的不规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大

5、的扭转效应。当不满足规范要求时，可以改变结构平面布置，减小结构刚心与质心的偏心距达到规范要求。　　2.6周期比：限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响。当不满足规范要求时，只能通过调整改变结构布置，提高结构的抗扭刚度。　　2.7刚度比：主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层。当不满足规范要求时，可以适当加强本层墙、柱和梁的刚度，或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度以满足要求。　　　　　　3框架计算简图的处理　　无地下室的框架结构，基础埋深较深时。为了加强底层的整体性，可以在0.00m附近设置基础连系梁。由于基础连系梁的

6、设计仅为构造设计，无法平衡底部柱脚的弯矩，更不能够作为上部结构的嵌固部分，底层计算高度H显然不能取用基础连系梁顶面到一层楼盖顶面的高度。正确的设计是：柱的H值取用基础顶面至连系梁顶面的高度，也就是把基础连系梁以下的部分看作底层，而把实际建筑的底层作为第二层计算，层高取用连系梁顶层至一层楼面的高度。当采用这样确定计算简图时，应注意底层柱的配筋应取用基础连系梁顶面和基础顶面中较大内力设计值进行计算。　　带有地下室的框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是非常关键的。而《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》都没有明确提出具体位置，需要我们根据工程的实际情况来分析。采用箱型基础或者能够满足《建筑抗

7、震设计规范》的地下室结构时，可以将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置。在利用PKPM进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的实际层高就是层高H。这样设计的地震作用和实际情况较为接近，但是竖向荷载的计算仅计算到底层的柱底处。当地下结构是采用的筏板基础，嵌固位置最好取在基础顶面。在利用电算时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。如当建筑地上6层时，地下2层时，总层数取8层。按此确定的