1、对现代建筑结构设计的探讨摘要：近年来，随着我国房地产业的高速发展，人们对住宅和办公条件的要求越来越高，因此建筑的结构设计受到高度的重视。从目前看来，建筑的建设和结构设计已经步入发展热潮，成为城市空间布局中不可缺失的组成部分。本文首先论述建筑结构设计的目的和要点，再论述现代高层建筑结构设计应该注意的问题，希望可以给相关工作人员带来有用的启示。 关键词：现代建筑；建筑结构；结构设计 中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号： 1.建筑结构设计的目的 在现有技术基础上，建筑结构设计要求用最经济的手段来获得预定条件下满足设计所预期的各种功能，总结来说，建筑结构设计的目的包括安全性、适用性、耐久
2、性。 （1）安全性：指结构应能承受正常使用时可能出现的各种荷载和变形等作用，在偶然事件(如地震、强风)发生时及发生后结构仍能保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部损坏而不致发生倒塌； （2）适用性：指结构在正常使用过程中，应具有良好的工作性能； （3）耐久性：指结构在正常使用和正常维护条件下应具有足够的耐久性能，能够正常使用到预定的设计使用期限结构的功能要求概括起来为结构的可靠性，即在规定的时间内(设计使用年限)，在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护)，结构完成预定功能(安全性、适用性、耐久性)的能力。 2.现代建筑结构设计的要点 2.1 加强建筑物地基结构设计 为防止或减少由于
3、地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。地基的结构设计应分别就高层建筑与多层建筑考虑不同的设计。 （1）对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式。此时应保证箱体的整体刚度；当土层有较大起伏时，应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中并应考虑可能产生的液化影响； （2）对多层建筑而言，从经济的角度考虑，一般不愿意采用长桩的方案。但对软土层覆盖层厚度较大的地区，一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究上部结构和
4、地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性。同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验，进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。 2.2 防止构件开裂或破坏 预防或减少不均匀沉降的危害，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。应该引起重视的是：对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式，此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地
5、基处理方案前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性，同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验，进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。 2.3 框支梁支放在剪力墙上的设计问题 高层建筑混凝土结构技术规程和建筑抗震设计规范对框支梁和框支柱的截面及配筋都有详尽规定，但对框支梁支放在混凝土剪力墙上时却未作任何规定或建议。事实上，当框支梁支放在混凝土剪力墙上时，相当于施加给剪力墙一个大的集中荷载，这个集中荷载包括竖向和水平向、集中
6、压力和推拉力以及集中弯矩和扭矩。尽管剪力墙沿墙长度方向具有较强的承载能力，但垂直于剪力墙支放的框支大梁所传荷载的作用方向正是剪力墙的弱轴方向。因此，当框支梁直接支放在混凝土剪力墙上时，笔者建议按以下方面考虑剪力墙的设计： （1）按底部加强部位无翼墙的要求(即层高的 1/12)，参照高层建筑混凝土结构技术规程有关对框支柱截面高度的限制，以及框支梁钢筋水平段的锚固要求等初步确定剪力墙的厚度； （2）在不小于框支梁宽度范围内的剪力墙中按框支柱要求设置暗柱，进行构造计算和配筋； （3）针对框支梁所传集中荷载进行局部抗力验算。 2.4 关于强柱弱梁的设计理念 强柱弱梁的概念主要是针对小震不坏，中震可修，
7、大震不倒的抗震设防目标而提出的。柱破坏了建筑物整个都会倾覆，而梁破坏仅是某个区威失效，因此柱较之梁破坏的损害更大，我们设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去。其一必须严格控制柱轴压比。我们的计算均是基于小震下进行的，如果小震下柱子轴压比过高，则大震下地震力将对边柱产生一个巨大的附加轴力)，则柱子根本不可能有这点安全储备，因此应对柱断面及配筋设置时应分部位处理，建议边柱，角柱应适当加强，特别是角柱，建议应全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于 1%。所有框架柱，不包括小截面柱。 3.对现代高层建筑的结构分析 3.1 高层建筑分析常见的一些基本假定 3.1.1 弹性假定 目前工程上实用的高层建筑结构
8、分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时，高层建筑结构往往会产生较大的位移，出现裂缝，进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的，应按弹塑动力分析方法进行设计。 3.1.2 小变形假设 小变形假设也是各种方法普通采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题 P-效应进行了一些研究。一般认为，当顶点水平位移与建筑物高度 H 的比值/H 大于 500 分之一时，P-效应的影响就不能忽视了。 3.1.3 刚性楼板假定 许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在
9、自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。 3.2 高层建筑结构静力分析方法 3.2.1 剪力墙结构 剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙.小开口整体墙.连肢墙.特殊开洞墙.框架墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。此法较为精确，而且对各类剪力墙都能够使用。但因其自由度较多，机时耗费较大，目前一般只用于特殊开洞墙.框支墙的过渡层等应力分布复杂
10、情况。 3.2.2 框架剪力墙结构 框架剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件 ，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式也不相同。框架剪力墙的计算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。 3.2.3 筒体结构 筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法多用等效连续化方法、等效离散化方法。 等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化，以便用连续函数描述其内力；另一种是作几何和物理上的连续处理，将离散杆件带
11、换为等效的正交异性弹性薄版，以便应用分析弹性薄版的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。 等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析。这一类方法包括核心筒的框架缝隙法和平面框架子结构法等。具体应用包括等代角柱法、 、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法等。 4.总结语 随着我国社会经济的蓬勃发展，建筑科技和建筑技术也有了高速发展。尤其在城市， ，高层建筑正在日益成为城市建筑的主体。建筑结构设计是个系统、全面的工作。作为结构设计人员，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度，加深对现代建筑结构设计中常见问题的认识与研究，以不断提高自身的结构设计水平，使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。 参考文献： 1李学军,大开间大跨度多高层建筑结构设计问题的探讨J,山西建筑,2009(7). 2王业娥,高层建筑与城市设计分析J,建设科技,2006(13).
