高层建筑结构设计及某工程结构选型研究.pdf

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1、广东建材2016年第5期设计与装饰高层建筑结构设计及某工程结构选型研究1引言杨冠男(广州瀚华建筑设计有限公司)【摘要】随着社会的发展，建筑高度越做越高，建筑平面布置越来越复杂多变，建筑立面也越来越多样化，结构选型及后续设计的难度越来越大。本文对高层建筑结构的几个关键控制指标介绍，总结出结构典型特点及关键难点。并通过多年的设计经验，从具体的某工程案例着手分析结构几个重要影响因素综合比，多方收集资料指出选型中突出问题为选型建议，与大家共同研究学习。【关键词】结构设计：结构选型：结构体系住宅、酒店、写字楼等高层建筑的

2、建设已经逐渐成为当今社会建设活动的主流。类似于悬臂构件，高层建筑结构在水平荷载如风荷载及地震作用作用下位移比较大，竖向荷载并非控制结构的关键因素。而且随着结构高度的增加，位移会很快增加，过大的变形严重影响居住及办公的舒适度，甚至影响其使用功能。过大的变形也容易损伤甚至破坏结构非受力构件及部分受力构件，威胁到生命财产安全。因此，设计的合理化、选型的科学性对高层建筑结构而言十分重要。2高层建筑结构选型概述建筑师综合考虑建筑功能、实用性及其美观性，采用丰富的平、立面布置形式使建筑与周围环境相互协调。然而对于高层结构的

3、选型及后续设计而言，不规则的平面形式是巨大的难题。在满足建筑设计的要求下，我们需要不断探索研究各类技术及经济因素，确保高层建筑社会经济效益的最优性。选型往往在最初阶段就应考虑到后续的设计深化、施工难度、以及使用和后期维护等问题，避免设计出不合理、经济效益低甚至发展不安全的建筑，对社会造成不必要的浪费和不良的影响。3结构体系的选择结构选型要根据建筑功能、建筑高度、安全性经济性等综合考虑，主要采用的结构体系有以下几种：3．1框架结构体系框架结构是指由梁柱等构件组成的结构所承担的体系，框架结构对不同抗震等级采用不同构

4、造措施，注意“强剪弱弯”、“强柱弱梁”、“强节点弱构件”的实现，保证足够的延性。3．2剪力墙结构体系剪力墙结构体系是指钢筋混凝土墙体承担竖向和侧向荷载的体系，片状构件承载力大且平面内刚度大，但是相对的剪切变形也较大、平面外刚度小，墙不适宜太密否则墙体能力不能充分利用且结构自重大。3．3框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构体系是指框架和剪力墙整体共同抗侧向力的结构体系，简称框剪结构。变形曲线在水平力作用下呈S型，框架较好的延性、带边框的剪力墙较抗侧力刚度、连梁良好的耗能性能，使得框剪结构具有多道抗震防线，抗震性能较好

5、。3．4筒中筒结构体系筒中简体系是指建筑中部实腹筒和建筑外围的空腹筒通过楼盖连成整体工作的结构体系。筒中筒体系普遍用于建筑高度高且平面有近于圆形、方形包括正多边形、长短边之比不大于1．5的矩形大楼，但是筒中筒结构密集柱柱距过小，经常需要采用桁架、连续拱、预应力大梁等水平转换构件来扩大底部密集柱的柱距。3．5框架核心筒体系框架一核心筒结构体系，其外围的框架柱数量较少，倾覆弯矩以及剪力大部分由核心筒承担，核心筒与框架形成整体后共同承受荷载，这种体系的关键是核心筒抗侧力构件，要实现双重抗侧力体系必须采用一定的措施。3

6、．6板柱一剪力墙体系板柱一剪力墙体系是指侧向与竖向荷载由剪力墙与板柱框架共同承担的结构体系。板为体系中主要的水平构件，剪力墙与柱承担全部竖向荷载以及水平地震作用，其缺点就是抗侧刚度较小。4某工程结构选型对比分析项目主楼高232m，共56层，核心筒尺寸26m×一51—设计与装饰广东建材2016年第5期15．15m，平面尺寸为宽45m×39．6m，，y向梁跨度12m，x向梁跨度9m，核心筒高宽比15．1，整体高宽比5．9。此项目为超高层结构，选型较为复杂。综合结构受力要求以及建筑使用功能，初步确定两种方案：1、钢筋

7、混凝土核心筒加钢管混凝土柱的混合结构；2、常规的框架核心筒结构。两种方案均设置加强层满足规范要求的位移角。4．1结构分析结果对比表l为两种方案的自振特性分析结果，可以看出，两种结构体系的动力性能较为接近，Y、X向平动分别为第一、二振型，第三周期为扭转；混合结构周期相对较小，两种体系扭转周期比均小于规范要求的0．85。两种方案在地震作用下的最大层间位移角为1／1274与1／1112，混合结构刚度略大于混凝土结构方案。裹1白振特性振型口丐混凝土结构混合结构周期振型质需与系数(s’飞_音—FUxUvRz周期振型质需与

8、系数(s)=一UxUvRz5．715330．7562．160．095．15369O．0062．150．085．6344466．96O．710．004．8565965．400．OO0．013．901840．02O．1469．453．31771O．020．1964．971．7384014．36O．00O．021．4361116．400．130．OO1．406530．0010．095．301