1、1高层建筑结构设计体系特点及问题分析摘要：随着经济的高速发展，高层建筑如春笋般拔地而起，高层建筑结构设计的 是否合理，决定着高层建筑的性能，这就要求高层建筑结构设计人员不断提升 自身的设计能力和水平。本文就首先根据高层建筑结构设计的特点对其合理性进行分析，并对其设计各个阶段应注意的问题进行探讨。 关键词：高层建筑；结构设计；特点 Abstract: With the rapid economic development, such as the spring bamboo shoots after another high-rise buildings, high-rise building
2、structure design is reasonable, determines the performance of high-rise building, which requires personnel structure design of high-rise building continuously improve the design ability and level. In this paper, firstly, according to the characteristics of structure design of high-rise building on i
3、ts rationality is analyzed, and the design should pay attention to the various stages of the discussion. Key words: high-rise building; structure design; characteristics 2中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 1、高层建筑结构体系的特点 我国高层建筑混凝土结构技术规程规定，10 层或 l0 层以上或者房屋高度超过 28m 的建筑为高层建筑物 随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著包括
4、地震作用和风荷载 高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗詹性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。 1.1 框架结构体系 框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中由梁和柱通过节点构成承载结构框架形成可灵活布置的建筑空间具有较大的室内空间使用较方便。由于框架梁柱截面较小抗震性能较差刚度较低建筑高度受到限制：剪切型变形即层间侧移随着层数的增加而减小；框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中应用不多：高度一般控制在 70m 以下。 1.2 剪力墙结构体系 利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的
5、结构称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中由墙体承受全部水平作用和竖向荷载 现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好刚度大在水平荷载作用下侧向变形小承载力要求也容易满足：剪力墙结构体系主要缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能3满足公共建筑的大空间使用戛求。此外，结构自重往往也较大。当剪力墙的高宽比较大时是一个受弯为主的悬臂墙侧向变形是弯曲型即层间侧移随着层数的增加而增大 剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。 因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑 根据施工方法的不同，可以分为：全部现浇的剪力墙：全部用预制墙板装配而成的剪力墙；内墙现浇、外墙为预制装配的剪力墙
6、在承受水平力作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁 剪力墙的水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成 高层建筑剪力墙结构以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲形，特点是结构层间位移随楼层增高而增加 1-3 框架一剪力墙结构(框架一简体结构)体系在框架结构中设置部分剪力墙使框架和剪力墙两者结合起来：取长补短：共同抵抗水平荷载就组成了框架一剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成简体叉可称为框架一简体结构体系 框架一剪力墙(简体)结构比框架结构的刚度和承载能力都大大提高了在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件(隔墙及外墙)的损坏这样无论在非地震区还是地震区这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑目
7、前在我国得到广泛的应用 1.4 筒体结构 单个简体可分为实腹筒、框筒和桁筒 平面剪力墙组成空间薄壁简体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱框筒即框筒：筒壁若用空间桁架组成则形成桁筒 实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架一简体结构、筒中筒结构、多简体结构和成束4筒结构形式出现 1.5 巨型结构 巨型结构一般由两级结构组成 第一级结构超越楼层划分形成跨若干楼层的巨梁、巨柱(超级框架)或巨型桁架杆件(超级桁架)，以这巨型结构来承受水平力和竖向荷载楼面作为第二级结构只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上 常见的巨型结构有巨型框架结构和巨型桁架结构不同的结构体
8、系所具有的强度和刚度是不一样的因而它们适合_应用的高度也不同。一般说来，框架结构适用于高度低层数少设防烈度低的情况：框架一剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求：在层数很多或设防烈度要求很高时，可用简体结构。 2、高层建筑结构设计中应注意的问题 2.1 高层建筑结构选型设计阶段结构工程师在选型设计阶段应注意以下几个方面： 2.1.1 结构规则性方面。新旧规范在结构规则性方面的内容有了很大的变动，新规范在结构规则性方面增加了很多限制条件，比如平面规则性、嵌固端上下层刚度比等信息，并明确指出建筑不得采取严重不规则的建筑设计方案。基于此，作为结构工程师必须遵守新规范中的限制条件，还应注
9、意避免后期的施工图设计工作出现被动。 2.1.2 结构超高方面。现行的抗震规范和高规中，对结构总高度有着严格的限制，不仅把原有限制高度设为 A 级高度建筑，还增添了 B 级高度建筑。所有，就结构的此项控制因素必须严格注意，只要结构是 B 级5甚至超过了 B 级高度建筑则意味着设计方法与处理措施都会发生很大的变化。而在实际结构设计过程中，经常出现因结构类型变更而忽略了这一问题，导致施工图难以通过审查，要么重新设计要么开专家辩证会议，这些对工程的造价和工期等具有巨大的影响。 2.1.3 设置嵌固端方面。高层建筑通常都有两层或两层以上的人防和地下室，人防顶板和地下室顶板都有可能是嵌固端的设嚣点。而就
10、这个问题，结构设计师通常疏忽了嵌固端设置而带来的一些需要注意的问题，比如，嵌固端的楼板设计问题，嵌固端上下层的刚度比限制、嵌固端上下层的抗震等级是否一致性，若忽略任意一方面的问题都将给后期工作带来安全隐患。 2.1.4 设置短肢剪力墙方面。在新规范内容中，就短肢剪力墙定义为墙肢截面高厚 tL58 的墙，并结合实际经验和实验资料，在高层建筑中应用短肢剪力增添了很多限制，因此，肢剪力墙比普通剪力墙抗震等级要提高一级，这样会使建筑成本提高，但短肢剪力墙对使用上有很大的便利。基于此，在高层建筑结构设计中，作为结构工程师对于短肢剪力墙结构体系也不能全部否定，应该有所比较的选择，看主要注重哪一方面，再来选
11、择结构体系。 2.2 高层建筑地基基础设计阶段 地基基础设计阶段成果的好坏直接对后期设计工作有着重大的影响，更是工程造价的决定性因素。所以在地基基础设计阶段，所出现问题将会更加严重甚至损失无法估量。由于我国地域辽阔，地质条件及其复杂，我国的相关地基基础设计标准难以符合每个地区的需要，因此，应注意6一些地方性的地基基础设计规范问题，搜罗多个地方的地基基础类型与设计处理手段。因此，在高层建筑地基基础设计阶段，一定要深入学习地方性的规范，从而避免给整个建筑结构设计以及后期设计工作造成重大影响。 2.3 高层建筑结构计算和分析阶段 规范要求进行处理与没 it ，才能确保 1 程设汁质量。作为结构工程师
12、应注意以 下几方面问题： 2.3.1 如何选择结构整体计算软件。当前。结构整体计算软件通常有RRAT、TBSA、SAP、ETABS、SATWE 等软件。然而，这些软件在计算模型采用时存在一些差距，从而造成各汁算软件的结构有着不大不小的区别。因此，在选择结构整体计算软件时，应结合结构类型及计算软件模型的特点进行分析，选择切实可行的计算软件，并根据不同的汁算软件的计算结果。 2.3.2 考虑地震力是否需要放大以及建筑隔墙给自振周期带来的影响。在新旧规范内容中，就地震力是否需要放大以及建筑隔墙给自振周期带来的影响都有提到。不同的是在新规范结合大键工程的实际测量周期，并就多种结构体系下的高层建筑结构的
13、自振周期折减系数也有了明确的指出。 2.3.3 考虑振型数目足够与否。在新规范内容，新增了振型参与系数这一新概念，并对其参数有了明确的限值。而在旧的规范内容中，并为提及振型参与系数这一概念，即使有这一概念，也没有就其参数设置限7值，即使设置了也难以符合新规范的设计要求。基于此，在高层建筑结构计算和分析阶段，必须针对计算结果中这一参数的结果进行准确判断，并决定振型数目的取值是否需要调整。 2.3.4 考虑是否分开计算多塔间地震周期相互干扰、近年来，我国涌现了很多底盘大、塔楼多的新型高层建筑类型。作为建筑结构层工程师，必须分析是把结构作为整体并根据多塔类型计算，还是把结构人为的分开而计算。假如多塔
14、之间的刚度相差很大，就容易导致即使振型参与系数达标，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大，从而给结构带来安全隐患。 2.3.5 考虑如何做好非结构构件的计算与设计。在高层建筑结构设计过程中，通常存在很多因为建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。针对这一部分内容，特别是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大。因此，必须严格根据新规范中增加的非结构构件的计算处理措施而进行设计。 3、结语 根据现今社会的城市建设的突飞猛进，城市内的高层建筑物可谓是眨眼而起。对然高层建筑迅速的拔地而起，但是其中的诸多质量隐患也随之而产生。随意为了更好的保证施工质量就要把整体建筑解剖开来，一步步的从各部分结构开始完善。
