高层建筑结构设计的问题剖析

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1、高层建筑结构设计的问题剖析【摘耍】随着我国建筑业迅速发展，高层建筑也不断增多，建筑类型与功能的越来越复杂，结构体系的更加多样化，高层建筑结构设计成为结构工程师设计工作的主要之一所在。以下主要针对当前房屋建筑结构设计中一些常见却又常被人们忽视的错误进行了分析，指出了错误的原因与后果，以一些设计建议和构造的参考。【关键词】高层建筑结构设计问题剖析引言在高层建筑结构的设计中，通常采用钢和钢筋混凝土两种材料。钢筋混凝土结构造价低。材料來源丰富，能浇注成各种复朵断面形状，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

2、。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，而且防火性能不好，需要用大量防火涂料，维修费用高。1、高层建筑设计中的问题1・1高度问题按我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010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。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.已冇许多混

3、凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制，如：釆用钢筋混凝土结构的广州中信广场大厦，高达391mo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。1.2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-筒、筒中筒和框架-支撑。这些也是其他国家高层建筑经常采用的主要结构

4、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憲作用的考验。混合结构的钢筋混凝上内筒往往要承受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，需耍设置结构转换层加强层和转换层都在木层形成人

5、刚度而导致结构刚度突变，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因此在需要设置加强层及转换层时.要慎重选择其结构模式.尽量降低其木身刚度.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士结构、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。则震害耍减少许多。1.3高层建筑平面立面布置高层建筑

6、的平面、立面布置原则在《建筑抗震设计规范》、《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》等规范中匕明确提出，但在实际设计屮，由于设计院与开发商、建筑师与结构工程师、各工种之间配合不当，造成了不符合规范要求的情况。对于开发商提出的不符合国家强制性标准的条件，作为建筑师不应盲从。要求建筑师应懂得抗震设计基本要求，结构工程师应及早介入方案设计。建筑师和结构工程师应携手抗震。1.4在框架结构设计中，只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，各方面的地震作用应由该方向的抗侧力构件来承担。说是说，在框架结构设计中，纵向框

7、架与横向框架有同等的重要性。山于没有考虑地震的纵向作用，在实际设计中经常出现梁的支座负筋、跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。2、地基与基础方面2.1高层房屋建筑无地质详勘报告，仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理，安全适用，设计人员必须依据地质勘察资料，统一考察多方面因素进行基础类型和上部结构设计，仅凭地基承载力这一数据是不全血的，也是不安全的，更不能盲目地把地基承载力容许值取得小一些就认为成无一失了。1.2采用换土垫层进行软弱地基处理，不进行换土垫层设计，只凭经验处置。有时设计者软弱地基的危害认识不

8、足，只是简单地凭借经验采