透析高層建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題論文

　　一系列新興結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以迅猛的速度出現(xiàn)在城市建設(shè)中。建筑類(lèi)型與功能越來(lái)越復(fù)雜，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系也越來(lái)越多樣化。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也成為了高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。面對(duì)這樣的形勢(shì)，我們應(yīng)該把高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放在首要位置加以研究探討。

　　1、高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

　　1．1高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求分析

　　高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一些基本要求，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、規(guī)則平面布置要求和規(guī)則結(jié)構(gòu)的特征三方面。在結(jié)構(gòu)的規(guī)則性方面，應(yīng)該注意千萬(wàn)別采用那些特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系，則應(yīng)采用符合要求的結(jié)構(gòu)體系。比如對(duì)承載能力、變形能力和剛度的要求；對(duì)結(jié)構(gòu)體系上薄弱部位采取的措施，以及盡量避免因一些結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件被破壞后致使整個(gè)大結(jié)構(gòu)失去對(duì)重力和風(fēng)的荷載，還有應(yīng)對(duì)地震作用的一些能力。針對(duì)這些需要避免的問(wèn)題，可確定高層建筑的結(jié)構(gòu)體系需要符合兩個(gè)要求，一是需要具有多道抗震的防線(xiàn)，二是結(jié)構(gòu)的水平布置和豎向布置都要達(dá)到合理的承載能力，從而避免因結(jié)構(gòu)的局部突變而引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問(wèn)題。在規(guī)則平面布置上，要滿(mǎn)足的要求是有利于抵御豎向和水平方位的荷載，從而做到傳力直接、受力面明確和對(duì)稱(chēng)均勻，這樣可以減少扭轉(zhuǎn)帶來(lái)的影響。另在地震方面的考慮上，高層建筑要求平面布置簡(jiǎn)單和規(guī)則，力求沒(méi)有或減少偏心的狀況。在規(guī)則結(jié)構(gòu)的特征上，主要表現(xiàn)在對(duì)高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要求上，需要這個(gè)結(jié)構(gòu)上的平面布置規(guī)則對(duì)稱(chēng)以及擁有一定的整體性。建筑的剖面、立面和豎面也需要規(guī)則。并要求豎向抗側(cè)力構(gòu)件的材料強(qiáng)度和截面尺寸能自下而上慢慢減小，從而免去抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向承載力和剛度發(fā)生突變。

　　1．2高層建筑結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)分析

　　1．2．1軸向形變不可忽視豎向荷載成為高層建筑中影響較大的一項(xiàng)存在內(nèi)容，如果豎向荷載數(shù)值較大，就會(huì)在引發(fā)大的軸向變形。這對(duì)梁彎矩有一定的影響，有可能造成梁中間支座處的負(fù)彎矩?cái)?shù)值減少，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩?cái)?shù)值的增大。另外也對(duì)構(gòu)件下料長(zhǎng)度有影響，因?yàn)橄铝祥L(zhǎng)度是根據(jù)軸向變形計(jì)算值來(lái)調(diào)整的。所以在考慮軸向變形一問(wèn)題時(shí)，也考慮豎向荷載這個(gè)因素。

　　1．2．2側(cè)移是控制指稱(chēng)與低層建筑不同，高層建筑的結(jié)構(gòu)側(cè)移，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部份。樓層高度不斷在增加，整個(gè)結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下影發(fā)側(cè)移變形的現(xiàn)象也會(huì)迅速增大。所以在設(shè)計(jì)高層結(jié)構(gòu)的時(shí)候，一定要求結(jié)構(gòu)強(qiáng)度夠大和一剛度，能承受起風(fēng)荷載作用產(chǎn)生的一系列內(nèi)力，因此結(jié)構(gòu)側(cè)移大小已經(jīng)成為高樓使用安全和功能完備的重要指標(biāo)。

　　1．2．3結(jié)構(gòu)延性是高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)跟較低樓房比較來(lái)說(shuō)，高層建筑的結(jié)構(gòu)相對(duì)更柔和一些，這導(dǎo)致在地震作用下的變形機(jī)率更大。為了避免結(jié)構(gòu)在后期出現(xiàn)變形和倒塌之類(lèi)的事件發(fā)生，事先需要在構(gòu)造體系上采取多種手段和措施，來(lái)保證結(jié)構(gòu)的承載力和延性。

　　1．2．4水平荷載成為決定因素水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生傾覆力矩和由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，這些是與建筑的高度兩次方成正比的。而豎向荷載對(duì)一定高度的樓房來(lái)說(shuō)是定值，水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用數(shù)值卻是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力和特征而變化的。所以在高層建筑結(jié)構(gòu)中，水平荷載問(wèn)題也需重視。

　　1．3高層建筑的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析

　　高層建筑在傳統(tǒng)意義上只是強(qiáng)調(diào)改善建筑體形系數(shù)、改進(jìn)建筑材料的保溫性和提高建筑材料的氣密性等節(jié)能降耗措施。但如今的人們對(duì)居住的環(huán)境要求不單一從結(jié)構(gòu)性出發(fā)，還要從建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性角度去進(jìn)行考慮。技術(shù)性和空間組織、能源與資源的利用、以及從結(jié)構(gòu)設(shè)置和建筑循環(huán)再利用等方面去全面確立經(jīng)濟(jì)性的原則和方法。實(shí)踐上，很多人引用了富勒的“少費(fèi)多用”理論，這一理論主要體現(xiàn)在建材運(yùn)用和空間結(jié)構(gòu)的創(chuàng)意上，這種被稱(chēng)為高效有力的空間圍合手段，在尺寸造型和選材上，都有很大靈活性。這一原則主要體現(xiàn)在堅(jiān)持對(duì)平面面積的充分利用，對(duì)三維空間的大力挖掘。比如圖書(shū)館設(shè)計(jì)中的模塊式思路，或是住宅設(shè)計(jì)里對(duì)廚房和廁所的上區(qū)及臥區(qū)上下等潛在空間進(jìn)行有效利用，將每戶(hù)的主和次二個(gè)開(kāi)間設(shè)置為不同層高，都可以大大提高了空間的使用效益。高層建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性主旨，就是以較少的成本獲取最大的效用。而“少費(fèi)多用”的原則的含義就是憑借有效的方式和手段、利用最小化的材料和資源來(lái)投資，是一條有效的節(jié)約型設(shè)計(jì)方案。

　　2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題

　　2．1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題

　　新規(guī)范重點(diǎn)制定和采用了強(qiáng)制性條文明確規(guī)定：“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案�！币虼私Y(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的限制條件上，要注意避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)性。

　　2．2短肢剪力墻的設(shè)置問(wèn)題

　　新規(guī)范中對(duì)墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻。且對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了較多的限制。所以在設(shè)計(jì)中工程師盡可能的少采用或不采用短肢剪力墻，以免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。

　　2．3結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題

　　建筑和高度問(wèn)題和地震以及火災(zāi)等不安全因素有著密切聯(lián)系，所以結(jié)構(gòu)的高度問(wèn)題是首要考慮的因素。在抗震規(guī)范和高規(guī)范條例著，也對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度有了嚴(yán)格限制。尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問(wèn)題，將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)外，又增加了B級(jí)高度，處理措施與設(shè)計(jì)方法都有大的改變。

　　2．4嵌固端的設(shè)置問(wèn)題

　　因?yàn)楦邔咏ㄖ�一般都帶有地下室和人防設(shè)施，所以嵌固端的位置可能設(shè)置在地下室頂板，也可能設(shè)置在人防頂板上。在這個(gè)問(wèn)題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往會(huì)忽視由嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的一系列需要注意的方面；如嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、嵌固端上下層剛度比的限制、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問(wèn)題，忽略其中任何一個(gè)方面，都可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作大量修改或留下安全隱患。

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