高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐

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1、高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐　　摘要：鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，任何在這過程中的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不安全因素?？傊O(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，絕對不能接受業(yè)主、建筑專業(yè)的無理要求而進(jìn)行違規(guī)設(shè)計(jì)。良好的工作責(zé)任心、一絲不茍的工作態(tài)度、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累都是非常重要的。只有精益求精、對自己設(shè)計(jì)的每一項(xiàng)工程負(fù)責(zé)，不斷學(xué)習(xí)、汲取前人的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，才能真正地做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：高層建筑；方案設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)分析中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A7近年來，隨著房地產(chǎn)行業(yè)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程

2、的不斷推進(jìn)，城市建設(shè)用地日趨緊張，致使建筑功能越來越多樣化，高層建筑得的發(fā)展是大勢所趨。而科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展則為高層建筑的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。加上現(xiàn)代人們對于建筑要求的多樣化提出了更多和更復(fù)雜的要求，產(chǎn)生了很多不規(guī)則的復(fù)雜高層建筑，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可能一次完成，同時(shí)在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)內(nèi)部，也存在著部分設(shè)計(jì)人員過度依賴電腦設(shè)計(jì)軟件，忽視了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本，盲目生搬硬套的現(xiàn)象。因此，筆者覺得很有必要對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)計(jì)算分析再做一次深入的認(rèn)識與探討，以引起廣大同仁的高度重視。一、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)目前，很多設(shè)計(jì)人員過度依賴電腦設(shè)計(jì)軟件，其實(shí)計(jì)算軟件只是一個(gè)

3、設(shè)計(jì)或計(jì)算工具而已，不管設(shè)計(jì)人員輸入的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置是否符合規(guī)范，也不管你所輸入的電算信息與實(shí)際結(jié)構(gòu)是否真實(shí)可靠，它都能計(jì)算出一個(gè)結(jié)果，判斷正確與否還是要靠設(shè)計(jì)師自己對實(shí)際結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和對規(guī)范以及軟件的熟悉程度。7實(shí)際上，結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)與建筑師的方案設(shè)計(jì)也是相互影響、相互協(xié)調(diào)的。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的目的首先是在初步設(shè)計(jì)以前為所設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目設(shè)定一個(gè)總體性的方案，根據(jù)建筑意圖和使用功能的需要，根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄔ鞐l件、材料來源和業(yè)主對資金的使用等多方面因素的要求，使得下一步的設(shè)計(jì)施工和維護(hù)使用都能做到好快省。由于高層建筑自身的一些特點(diǎn)，如：投資規(guī)模大，技術(shù)要求高，設(shè)

4、計(jì)施工復(fù)雜，加上地基基礎(chǔ)的特殊性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化并不一定就是綜合經(jīng)濟(jì)效果的最優(yōu)化。例如，在大型的基坑開挖和基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工過程中，直接放坡無需支護(hù)的結(jié)構(gòu)方案肯定是最為經(jīng)濟(jì)的，但這樣就會(huì)出現(xiàn)基坑變形變大，施工周期長導(dǎo)致資金的回報(bào)慢等不利因素。其次，選用一個(gè)合理的高層建筑結(jié)構(gòu)體系也是要在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該解決好的問題。當(dāng)前，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系可以按以下分類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架一剪力桁架結(jié)構(gòu)體系、框架一核芯筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系等。眾多的結(jié)構(gòu)體系可供結(jié)構(gòu)工程師選擇，選取一種或幾種體系作為備選，是概念設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)

5、該確定的。在初步設(shè)計(jì)時(shí)，通過精心的結(jié)構(gòu)計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定最經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。二、結(jié)構(gòu)分析1、計(jì)算模型結(jié)構(gòu)分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，主要是計(jì)算出結(jié)構(gòu)在各種作用下的效應(yīng)。分析結(jié)果要求能夠解釋和評估真實(shí)結(jié)構(gòu)在預(yù)設(shè)作用下的效應(yīng)。結(jié)構(gòu)分析是否科學(xué)合理直接影響到結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。計(jì)算模型的確定是結(jié)構(gòu)分析的核心環(huán)節(jié)，它包括合理選擇計(jì)算簡圖和計(jì)算理論，這是結(jié)構(gòu)分析的重點(diǎn)和難點(diǎn)。7事實(shí)上，無論是哪種分析模型，都不可能全精確地描述真實(shí)結(jié)構(gòu)，實(shí)際上都只是要求對實(shí)際結(jié)構(gòu)在一定程度上的近似。一般情況下，建立結(jié)構(gòu)分析模型時(shí)，都會(huì)做一些假定。如：假定結(jié)構(gòu)材料是

6、均質(zhì)連續(xù)的，這種假設(shè)對結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)性能不會(huì)引起顯著的誤差；只有主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件參與整體性能的效應(yīng)。這個(gè)假定忽略了次要構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對結(jié)構(gòu)性能的影響；可忽賂的剛度。即忽賂結(jié)構(gòu)中作用較小的剛度。該假定的采用需要根據(jù)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)整體性能中應(yīng)發(fā)揮的作用來進(jìn)行確定；相對較小的和影響較小的變形可以忽略。2、計(jì)算理論計(jì)算理論是建模的重要組成部分。用于建筑結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算理論主要有線性理論和非線性理論。而其中又以線性理論最為成熟，是我國建筑結(jié)構(gòu)分析所普遍采用的一種計(jì)算理論，主要用于常用結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)分折；非線性又可以分為材料非線性和幾何非線性

7、。材料非線性是指材料、截面或構(gòu)件的本構(gòu)關(guān)系，如應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系、彎短—曲率關(guān)系或荷載—位移關(guān)系等是非線性的。幾何非線性是指由于結(jié)構(gòu)變形對其內(nèi)力的二階效應(yīng)使荷載效應(yīng)與荷載之間呈現(xiàn)出非線性關(guān)系。選擇結(jié)構(gòu)的非線性分析還是線性分析要看工程的具體情況而定。一般來說線性分析比較簡便，在一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常使用線性分析。但是，如果建筑結(jié)構(gòu)跨度大、屬于超高層，結(jié)構(gòu)變形的二階效應(yīng)就會(huì)比較大，因此，還必須運(yùn)用非線性分析。3、結(jié)構(gòu)分析中的數(shù)學(xué)方法7建筑結(jié)構(gòu)分析中所采用的數(shù)學(xué)方法主要有解析法和數(shù)值法兩種。解析法通常只適用于簡單的結(jié)構(gòu)模型求解。如果建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大多數(shù)結(jié)構(gòu)很難抽

8、象成一個(gè)可以用連續(xù)函數(shù)表達(dá)的數(shù)學(xué)模型，而且其邊界條件也沒有辦法用連續(xù)函數(shù)表達(dá)，就不適宜使用這種