关于高层建筑结构选型设计的初步探讨.doc

1、1关于高层建筑结构选型设计的初步探讨摘要：高层建筑结构选型设计除了关系到高层建筑的结构安全外,还会对高层建筑的美观适用产生影响。所以,我们要重视高层建筑结构选型设计。本文论述了高层建筑的选型问题，高层建筑结构设计的特点以及如何优化高层建筑结构设计，仅供大家参考。 关键词：高层建筑、结构选型、设计 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 随着国民经济快速的发展，建筑行业的要求与高度也不断增加，建筑造型随之变得多样化，致使结构体系也越来越复杂。高层建筑结构选型设计是结构设计工作者的主要重点和难点。做好建筑结构设计是一项关系到建筑经济、居住安全的重要工作。同时，也是一项需要

2、每个建筑结构工作者全心全力为之付出的工作，因此，建筑结构设计工作者应注意存在工作中的问题。 二、结构的选型问题 在建筑结构的方案设计阶段，要针对特定的建筑方案选用结构设计方案。在考虑结构设计方案时其关键的问题是结构的选型。在建筑结构的方案阶段，结构选型是重点，结构设计人员必须和建筑方案设计人员2相互配合，选用合理、安全、经济的结构体系，满足使用和安全功能要求，降低工程造价。结构工程师要重视工程设计的结构选型阶段的问题：1、结构的超高 在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，特别是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为 A 级高度的建筑外，增加了 B 级高度的建筑，因此

3、，必须对其重视，一旦结构为 B级高度建筑甚或超过了 B 级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。 2、结构的规则性 新旧规范在这方面的内容产生了很大变动，在这方面新规范增添了很多的限制条件，如:嵌固端上下层刚度比信息、平面规则性信息等，此外，新规范采用强制性条文对“建筑不应采用严重不规则的设计方案”进行了明确规定。因此，结构工程师在遵循新规范过程中必须要严格注意这些限制条件，防止后期施工图设计阶段工作陷于被动。 3、短肢剪力墙的设置 在新规范中，短肢剪力墙定义为对墙肢截面高厚比为 58 的墙，且通过实际经验和实验数据，对在高层建筑中的应用短肢剪力墙增加了很多限制，因此要最大程度避免采用短肢

4、剪力墙。 4、嵌固端的设置 由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在3这个问题上，结构设计工程师往往忽视了此从而带来一系列需要注意的方面.如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，其中任何一方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。 三、高层建筑结构设计的特点 高层建筑结构设计主要特点有: 1、设计主要因素是水平力 在进行低层和多层房屋结构时，一般控制着结构设计的是竖向荷载，主要是重力。但是在高层

5、建筑结构设计中，虽然竖向荷载对结构设计具有很大影响影响，但起决定性作用却是水平荷载。主要原因是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。 2、抗震设计要求更高 有抗震设防的高层建筑结构设计，不仅要对正常使用时的风荷载、竖向荷载加以考虑，还要保证结构具有良好的抗震性能，确保小震不坏、大震不倒。 3、侧移成为控指标 不同于低层或多层建筑，结构侧移已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4筑高度 H 的 4 次方成

6、正比(=qH4/8EI)。 4、要重视轴向变形 采用框架体系和框架剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力通常比边柱的轴压应力要打，中柱的轴向压缩变形要比边柱的轴向压缩变形大。假如房屋很高，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。 5、降低高层建筑自重比多层建筑更为重要 充分考虑地基承载力或桩基承载力，假设在同样地基或桩基的条件下，减低房屋自重实际上是指在保持原有基础造价以及处理措施的基础上，能够多建层数，在软弱土施工的工程项目经济效益尤为明显。地震效应随建筑的重量增大而增大，所以降低房屋自

7、重可以有效提高结构抗震能力。 6、概念设计与理论计算并重 抗震设计有概念设计和计算设计两部分组成。高层建筑结构的抗震设计计算在一定的假想条件下进行的，虽然分析手段越来越高，分析的原则也逐渐完善，由于地震作用具有很强的不确定性和复杂性，结构体系本身的复杂性以及地基土影响的复杂性，有时甚至出现理论分析计算与实际情况相差甚远，特别是在结构进入弹塑性阶段，会产生构件局部开裂甚至破坏现象，此时无法再用常规计算原理进行结构分析。通过实践，在进行设计时，把握好高层建筑的概念设计同样具有重要作用。 5四、如何优化建筑结构设计 1、首要环节结构选型与结构布置 为满足安全与坚固的设计要求，构件按一定的规律组成各种

8、结构体系，结构型式是无法简简单单就能计算出来的，必须要精心设计，科学的结构型式是塑造构件形象、空间体形、避免浪费的重要前提，所以建筑结构选型是结构设计中方案确定的关键环节，选择结构型式是建筑结构设计的重要内容，因此一定要针对不同的地区、不同的建筑要求、不同的施工条件，综合考虑各种因素、科学合理进行选择，设计建造出安全、适用、坚固、美观的建筑工程。 2、结构计算简图的选取与结构计算结果的验证是基础 合理的计算模式是实际结构真实的力学反映，关系到计算结果的正确性，关系到结构设计的合理性和可靠性，也关系到设计的经济性。结构计算是结构设计的基础，计算结果是结构设计的依据，选择合适的计算假定、计算简图、

9、计算方法及计算程序，是得到正确计算结果的关键。关于结构计算问题，是每个结构设计者必须掌握、应该精通的基本专业技能 3、运用结构设计概念，优化结构 在计算中，在满足技术条件下，要充分考虑经济性。切忌随意改变配筋量或加大构件的截面，造成“肥梁、胖柱、深基础、部分设计人员算不清，加钢筋和层层附加保险性”以至产生超筋梁柱。要时刻牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则” ，重视构件延性性能以及薄弱部位的强化，还要重视钢筋的锚固长度，尤其是直线段锚固长度，要对温6度应力的影响充分考虑。此外，还要注意按均匀、对称、规整原则对平面及立面的布置尽心分析，对抗震多道防线综合考虑，最大程度防止出现薄弱层。在进行结构

10、设计时，还需重视结构设计的优化。在结构设计中，在从结构选型、布置、分析计算、截面设计到细部处理的整个设计过程中，对各方面因素综合考虑，选择科学的分析、处理方法，最大程度保证结构设计方案的经济型、合理性。 五、结语 随着我国经济的迅猛发展，城市土地资源日趋紧张，对于房地产企业而言，土地意味着经济效益，所以每一寸土地都是寸土寸金。在这寸土寸金的土地上建筑多功能高效率的高层建筑是多数房地产企业的选择，面对越来越多的高层建筑的兴起，对结构的选择是至关重要的，好的选择不仅能为建筑企业带来高额的经济利益，还能实现建筑自身的美感，所以高层建筑的选型越来越成为房地产企业关注的问题。 参考文献： 霍建鹏：浅谈高层建筑结构选型要点 ， 内蒙古石油化工 ， 2011 年 07 期 陶忠 张耀春 韩林海 王光远：关于高层建筑结构选型设计的初步探讨 ， 哈尔滨建筑大学学报 ， 2000 年 02 期 路强：高层建筑结构选型技术的发展和应用 ， 科技创新与应用 ，2012 年 26 期 7吴楠：高层建筑结构选型的研究 ， 科技创新与应用 ， 2012 年18 期 杜炜：高层建筑结构设计及结构选型探讨 ， 科技与生活 ， 2012 年 06 期