试论现代高层建筑结构设计.doc

《试论现代高层建筑结构设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、试论现代高层建筑结构设计 摘要：随着科技的进步，经济的高速发展，现今社会的高层建筑向着更高、更复杂的趋势发展，本文就高层建筑的最基本原理展开讨论。关键词：高层建筑结构；结构体系；结构布置1选择合理的结构类型正确认识高层建筑的受力特点高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构。竖向荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性看，竖向荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加；而水平荷载可来自任何方向结构上的作用、作用效应和结构抗力。结构产生各种效应的原因，统称为结构上的作用。结构上的作用包括直接作用和间接作用。直接作用指的是施加在结构

2、上的集中力或分布力，例如结构自重、楼面活荷载和设备自重等，引起的效应比较直观。间接作用指的是引起结构外加变形或约束变形的作用，例如温度的变化、混凝土的收缩或徐变、地基的变形和地震等，这类作用引起的效应比较复杂，例如地震会引起建筑物产生裂缝、倾斜下沉以至倒塌，但这些破坏效应不仅仅与地震震级、烈度有关，还与建筑物所在场地的地基条件、建筑物的基础类型和上部结构体系有关。考虑到广大设计人员的现状及习惯上的衔接，目前还未将两类作用严格划分，而将其简称为荷载。作用在结构上的直接作用或间接作用，将引起结构或结构构件产生内力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(如挠度、转角、侧移、裂

3、缝等)，这些内力和变形总称为作用效应，其中由直接作用产生的作用效应称为荷载效应。结构或结构构件承受内力和变形的能力，称为结构的抗力，如构件的承载能力、刚度的大小、抗裂缝的能力等。结构抗力与结构构件的截面形式、截面尺寸及材料强度等级等因素有关。结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。因此，高层建筑采用何种结构形式，应取决于其结构体系和材料特性。2正确选择合理的结构体系建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重

4、的作用。二者相互协调也相互制约，是伙伴还是冤家，就在于能否和谐工作。建筑设计师常常把结构放在从属地位，要求结构必须服从建筑，一切以建筑为先导。通过受力因素分析，下一步就考虑采用什么结构体系，有下面几种高层建筑结构体系可供选择，其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构、筒中筒结构等。钢筋混凝土常用的结构形式：框架结构：平面布置灵活，抗侧刚度小，但建筑物较高时就需要较大的梁柱，减小了有效的使用空间，经济指标不太好。剪力墙结构：刚度大、承载力大，但平面布置不灵活，建筑空间受到限制。框架-剪力墙结构：包含了框架结构和剪力墙结构的优点。板柱-剪力墙结构：由无梁楼板和

5、柱及剪力墙组成，层高较矮，节约能源，但抗侧刚度不好。筒体结构：抗侧刚度较好，可以用于较高的建筑。它有框架核心筒结构（核心筒与周围稀柱组成）和筒中筒结构（核心筒与外围框筒组成）两种表现形式。混合结构：钢框架或型钢混凝土框架与钢筋混凝土筒体（或剪力墙组成）。框架结构体系由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由梁联系起来，形成空间结构体系。剪力墙结构体系剪力墙结构体系是利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系。墙体同时作为维护及房间分隔构件。剪力墙间距一般为3-8m，现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载

6、力要求容易满足，适于建造较高的高层建筑。框架一剪力墙结构体系框架一剪力墙结构体系由框架和剪力墙组成。筒中简结构体系筒中筒结构体系由一个或多个简体为主抵抗水平力。3选择合理的结构平面布置．协调好建筑与结构的关系在高层建筑的设计中．结构布置一般应考虑以下几点：3.1选择合理的结构平面布置，满足建筑功能要求结构平面布置：独立结构单元宜形状简单规则，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则平面布置，也就是要求：1、平面宜简单、规则、对称，减少偏心。2、平面长度不宜过长，突出部分不宜过大。3、不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。伸缩缝的最大间距：框架结构55米，剪力墙结

7、构45米，这是规范规定的。框-剪结构，我们一般取中值50米。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外。还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。3.2高层建筑的结构设计，在其结构的布局上比较的关键。现代的高层建筑在规划的规程中，各功能区的设计，需要基于现代人的生活理念，进行合理的布局。高层结构在承受力方面，尤其是垂直方向，需要承受较大的压力。因此，在高层建筑的地基设计时，首要的任务就要保障地基受力结构的稳定性设计。于是，在地基的设计过程，地基的承载力是最大的，随着楼层的增加，结构的受力逐渐的减小。这样的设计理念