高层建筑结构设计的问题与对策探析.pdf

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1、２０１５年第４期（总第１５７期）江西建材建筑与规划设计高层建筑结构设计的问题与对策探析■梁笑寒■奥雅纳工程咨询（上海）有限公司广州分公司，广东广州５１０６２０摘要：本文阐述了高层建筑结构的特点，并结合某３００ｍ高塔楼及某大型商业条明确规定了部分特殊的高层建筑结构设计时须采用至少两个不同的项目设计及施工经验，对结构设计的基本要求（包括方案的选取、计算简力学分析软件进行整体计算，进而验证计算结果的可靠性。目前国内图的确定、计算软件的对比、参数的设置及计算假定等）及设计过程中常主要采用的软件有ＰＫＰＭ、ＥＴＡＢＳ及ＭＩＤ

2、ＡＳ等。笔者曾采用ＰＫＰＭ与见问题及对策进行详细的剖析，以期能对同仁提供参考之用。ＥＴＡＢＳ对某３００ｍ高塔楼进行对比，整体指标一致，如图１及表２。另，关键词：高层建筑结构设计问题对策从构件层次上抽取两条梁对两种模型的计算结果进行了对比，见表３。多层建筑向高层建筑的演变是建筑行业发展的趋势。从设计层面进行优化，能对高层建筑的品质及经济性能的提升起到明显作用、并可降低施工难度。在满足相关规范要求的前提下，本文通过对某３００ｍ的塔楼设计经验及广州某地标项目的现场施工经验的思考，对高层建筑的设计要点进行简要总结，列出了计

3、算设计过程中应注意的问题以及特殊情况下需采取的措施。１高层建筑结构设计主要特点高层建筑与多层建筑存在明显差异，其承受竖向与水平双重荷载图１周期及基底剪力表２最大位移角作用，竖向荷载主要由高度控制，而水平荷载大小则由当地自然环境（风荷载大小）及地质条件（场地类别等）等决定。多层建筑高度低且最大位移角Ｘ向震Ｙ向震Ｘ向风Ｙ向风自重轻，所受水平荷载通常较小，甚至可忽略；而高层建筑高度及自重ＰＫＰＭ１／１２０３１／１２２３１／９３１１／９０１大，所受地震及风荷载较多层建筑大很多。故，高层建筑所受的水平荷ＥＴＡＢＳ１／１１７８

4、１／１１４８１／９３４１／８５３载为设计计算的重要内容。当下，高层建筑高度越来越高，空间可视性的高要求导致结构越来越柔，这决定了设计人员须花大量精力将位移／表３梁弯矩对比变形控制在规范要求范围之内。可见，抗侧力构件的设计为高层／超高梁弯矩对比（ｋＮ．Ｍ）恒载活载ＥｘＥｙＷｘＷｙ层建筑结构设计的关键，从规范条文对侧向刚度比、受剪承载力比、抗侧力构件的连续性等要求上也可看出抗侧力构件设计的重要性。ＰＫＰＭ－９８９－１９８７５６６１４８０４３９９梁Ｄ２高层建筑结构设计基本要求ＥＴＡＢＳ－９６７－１９５７１３６１３８４３４

5、３４２．１选择合理的计算简图及假定ＰＫＰＭ－３８１－７９２１４１８４２３３１１１结构设计时应选择符合实际的计算简图，如计算简图确定不妥，势梁ＥＥＴＡＢＳ－３８０－７９２０５１７６２３３１１８必对结构的安全埋下隐患。故，科学合理的构造方法及结构节点设计的精细化可缩小设计与实际的差别，进而实现计算简图控制的规范化。以上两种模型计算结果的吻合，验证了其力学分析的准确性，是后结构设计分析软件的普及极大提高了设计效率，但其中有许多假续结构设计的前提。定须设计人员根据工程实际情况进行确定。如，对高层建筑结构分析３高层建筑结构设

6、计常见问题与对策时，竖向构件的压缩变形差与计算所采用的施工模拟方法密切相关。３．１高层建筑扭转以某３００ｍ高塔楼为例，应用ＰＫＰＭ分别采用施工模拟１与施工模拟３规范中对高层建筑的扭转位移比有严格的要求，而扭转的发生主两种假定，抽取的恒载下３条梁弯矩如表１。可知，采用不同施工模拟要是由于结构的“三心”未重合（“三心”即刚度中心、结构重心、几何形方法显著影响构件的内力，甚至导致内力反号。此外，转换层楼板的模心），甚至相去甚远。导致水平荷载作用下主体结构产生扭转、振动，拟方法、楼板对梁刚度的影响，梁柱重叠区的假定等对分析

7、结果均有重故在确定建筑方案时，须优化平面布置，力求简单规则，尽量达到“三要影响，设计时须考虑准确。心合一”。表１恒载下不同施工模拟方法梁弯矩对比３．２筏基底部挑板恒载下梁弯矩对比（ｋＮ．Ｍ）梁Ａ梁Ｂ梁Ｃ合理的利用挑板可有效解决众多工程问题。筏基挑板可调整底板施工模拟１－６６－２－９２边跨钢筋，减少边跨通长筋的用量，亦能控制基底附加应力。在天然地施工模拟３－９３２７－１２４基上布置挑板，可有效控制整体沉降，当荷载出现偏心时，特定部位的挑板能有效调整整体倾斜与沉降差。２．２选择合理的基础方案３．３筏基挑板阳角基础设计前

8、，需掌握拟建高层建筑所处位置的地质资料、对上部荷通常基础底板的阳角区域面积较小，大部分可采用正交形式，在阳载分布及结构类型深入分析、结合可行的施工条件并虑周围既有建筑角位置悬挑板部分无需改变，在局部布置附加辐射筋即可。物影响，综合比对，选择安全、经济且易于施工的基础方案。同时，设计３．４节点钢筋过密时须要求在施工过程中及合理的使用期内，做好基础的变形监测。在