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1、高層建筑結(jié)構(gòu)體系特點研究 摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑高度的不斷增加，風格的變化多樣，給高層結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了新的課題和挑戰(zhàn)。本文結(jié)合論述高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有很多基本概念，掌握理解這些概念對從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程技術(shù)人員十分有益。關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析中圖分類號：TU97文獻標識碼：A文章編號：一、高層建筑各專業(yè)設(shè)計的協(xié)調(diào)高層建筑設(shè)計是個多專業(yè)、多程序的復雜系統(tǒng)工程，涉及“建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備”三個基本環(huán)節(jié)，參與高層建筑設(shè)計的工程師都深深體會到，對于每個專業(yè)單獨而言是最完美的設(shè)計，但結(jié)合在一起卻不是優(yōu)秀的設(shè)計。“建筑、結(jié)構(gòu)、
2、設(shè)備”是互相制約的三個有機組成部分，高層建筑設(shè)計既是各個專業(yè)自我完善的過程，也是各個專業(yè)之間互相協(xié)調(diào)的過程。我們認為在方案設(shè)計、初步設(shè)計階段一般應以建筑專業(yè)牽頭進行各專業(yè)協(xié)調(diào)，在施工圖設(shè)計階段則應以結(jié)構(gòu)專業(yè)為主進行各專業(yè)協(xié)調(diào)。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計除了采用合理的結(jié)構(gòu)體系，先進的計算技術(shù)外，大量的工作是搞好與其它專業(yè)的協(xié)調(diào)，以便保證結(jié)構(gòu)計算簡圖的實現(xiàn)。二、高層結(jié)構(gòu)分析設(shè)計特點7（1）水平荷載成為決定因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此
3、在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的二次方成正比；另一方面，對某一定高度的樓房來講，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值則隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。(2)軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；還會對預制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值對下料長度進行調(diào)整。另外，會對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結(jié)果。(3)側(cè)移
4、成為控制指標。與較低的樓房不同結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應被控制在某一限度之內(nèi)。三、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分析7(1)框架一剪力墻體系。當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時，往往需要在建筑平面的適當位置設(shè)置較大的剪力墻來代替部分框架，因而便形成了框架一剪力墻體系。在該體系中，框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平剪力。剪力墻的設(shè)置增大了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，使建筑物的水平位移減小，同時框架承受的水平剪力顯著降低，且內(nèi)力沿豎向的分布趨于均勻
5、，所以，框架一剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。(2)剪力墻體系。當受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時，即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中，單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系的強度和剛度均比較高，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強，是一種良好的結(jié)構(gòu)體系，能建高度大于框架或框架一剪力墻體系。(3)筒體體系。凡采用筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)稱為簡體體系，包括單簡體、簡體一框架、筒中筒、多束筒等多種形式。筒體是一種空間受力構(gòu)件，分實腹筒和空腹筒兩種類型。簡體體系具有很大的剛度和強度，各構(gòu)件受力比較合理
6、，抗風、抗震能力很強，往往應用于大跨度、大空間或超高層。四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題分析7（1）結(jié)構(gòu)選型①結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。新規(guī)范對這方面的內(nèi)容有了較大的變動，增加了相當多的限制條件，例如平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等。因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件時必須嚴格注意，以避免后期施工圖設(shè)計階段工作的被動。②高度問題。按我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3—2002)規(guī)定，綜合考慮經(jīng)濟與適用的原則，給出了各種常見結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度。對結(jié)構(gòu)的總高度均有嚴格的限制，尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題，除了將原
7、來的限制高度設(shè)定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑。隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。③嵌固端的設(shè)置問題。由于高層建筑一般都帶有2層或2層以上的地下室和人防設(shè)施，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板或人防頂板等位置。在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師往往忽視了由于嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的問題，如嵌固端樓板的設(shè)計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計算時嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置
8、的協(xié)調(diào)等。而忽略其中任何一個方面，都有可能導致后期設(shè)計工作的大量修改或留下安全隱患。④短肢剪力墻的設(shè)置問題。在新規(guī)范中，將墻肢截面高厚比為5—8的墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多
