探究高层建筑结构的特点及总体布置方法

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1、探究高层建筑结构的特点及总体布置方法文章提出了低碳节能方面的建筑设计相关策略，主张以紧凑集约型建筑设计策略和结合自然型建筑设计策略以及节能型建筑设计策略为主要的策略手段，并且从中穿插全寿命周期型建筑设计策略和智能型建筑设计策略以及可适应型建筑设计策略等來提高建筑技术水平，从而适应以低碳经济为主的时代要求。在高层建筑结构设计中，合理地进行结构布置是非常重要的。本文介绍高层建筑混凝土结构设计的特点，论述了总体布置的方法。高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计时，不同的结构体系，关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层

2、高度、施工技术的要求和投资造价的高低等。其主要特点冇:1.水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结

3、构动力性的不同而有较大的变化。2•侧移成为控制指标与低层或多层建筑不同，结构侧移匕成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比。3•减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要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力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，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。地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。结构总体布置在高层建筑结构初步设计阶段，除了应根据房屋高度

4、选择合理的结构体系外，尚应综合考虑房屋的使用要求、建筑美观、结构合理以及便于施工等因素，对结构平面和结构竖向进行合理的总体布置。1.结构平面布置高层建筑的结构平面布置，应有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，受力明确，传力直接，力求均匀对称，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑平面力求简单、规则。应符合下述规定：(1)震害经验表明，L形、T形平面和其他不规则的建筑物，因扭转而破坏的很多。因此平面布置力求简单、规则、对称，避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位。对于严重不规则结构，必须对结构方案进行调整，以使其变为规则结构或

5、比较规则的结构。(2)高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状。对抗风有利的平面形状是简单、规则的凸平面，如圆形、正多边形、椭圆形、鼓形等平面。对抗风不利的平面是有较多凹、凸的复杂平面形状，如V形，Y形、H形、弧形等平面。为改善房间的通风、采光等性能，高层建筑的楼板经常有较人的凹入或开有较大面积的洞口。楼板开口后，楼盖的整体刚度减弱，结构各部分可能出现局部振动，降低了结构的抗震性能。宜采取以下构造措施予以加强：①加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率；采用双层双向配筋，或加配斜向钢筋；②洞口边缘设置边梁、暗梁；③在

6、楼板洞口角部集屮配置斜向钢筋。如图1所示的井字形平面建筑，由于采光通风耍求，平面凹入很深，中央设置电梯间后，楼板削弱较大，结构整体刚度降低。在不影响建筑要求及使用功能的前提下，可采取以下两种措施之一予以加强：①设置拉梁a,为美观也可以设置拉板；拉梁、拉板内配置受拉钢筋；②增设不上人的挑板b或可以使用的阳台，在板内双层双向配钢筋，每层、每方向配筋率可取0.25%02.结构竖向布置从结构受力及对抗憲性能要求而言，高层建筑结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、连续，不应突变。但是，在实际工程中,往往由于

7、建筑需要或使用要求，出现一些竖向不规则建筑。这些建筑由于抗侧力结构沿竖向布置不当或侧向刚度突然改变，或采用悬挂结构、悬挑结构等，使结构的抗震性能降低。因此，设计中应尽量避免将高层建筑设计为竖向不规则建筑。高层建筑结构的竖向布置应符合下列要求:（1）抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。否则，水平地震作用下结构的变形会集屮于侧向刚度小的下部楼层而形成结构刚度柔软层，出现严重震害。（2）理论分析及试验研究结果表明，当结构上部楼层相对于下部楼

8、层收进时，收进的部位越高，收进后的水平尺寸越小，其高振型地震反应越明显；当结构上部楼层相対于下部楼层外挑时，结构的扭转效应和竖向地震作用效应明显。因此，抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度与房屋高度之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸不宜小于下部楼层水平尺寸的0.75倍；当结构上部楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸不宜小于上部楼层水平尺寸的0.9倍，JL水平外挑尺寸不宜