钢筋混凝土高层建筑结构设计问题探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 钢筋混凝土高层建筑结构设计问题 探讨 摘要：近年来，高层建筑越来越 多，越来越多的结构设计人员在设计中 遇到高层建筑。掌握高层设计的要点是 每个结构设计人员所必须的。笔者经过 多年的设计实践，对高层建筑结构设计 中常出现的问题进行总结。 中国论文网 /2/view-12895966.htm 关健词：高层建筑 结构设计混 凝土 Abstract: in recent years, more and more high-rise buildings, more and more of the structure design personnel encountered in the design in high-rise building. Grasp the main points of high -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 level design is each structure the design staff must. The author after years of the design practice, the structure design of high-rise building often appears the question were summarized in this paper. Key words: designing high-rise concrete 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着我国国民经济不断发展和 人民生活的迅速提高,业主及建筑师的创 新艺术使得钢筋混凝土高层建筑发展被 广泛应用。高层建筑结构设计给工程设 计人员提出了更高的要求,下面就结构设 计中的问题进行探讨。 1 合理结构体系的选择问题 1.1 结构的超高问题 在抗震规范与高规中，对结构 的总高度都有严格的限制，尤其是新规 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 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，必须对 结构的该项控制因素严格注意，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。在实际工程设计中，出现过由于 结构类型的变更而忽略该问题，导致施 工图审查时未予通过，必须重新进行设 计或需要开专家会议进行论证等工作的 情况，对工程工期、造价等整体规划的 影响相当巨大。 1.2 嵌固端的设置问题 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，在这个问题 上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固 端的设置带来的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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的 协调等等问题，而忽略其中任何一个方 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。 1.3 短肢剪力墙的设置问题 在新规范中，对墙肢截面高厚 比为 58 的墙定义为短肢剪力墙，且 根据实验数据和实际经验，对短肢剪力 墙在高层建筑中的应用增加了相当多的 限制，因此，在高层建筑设计中，结构 工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力 墙，以避免给后期设计工作增加不必要 的麻烦。 2 高层建筑结构设计特点 2.1 水平荷载成为决定因素 一方面，因为楼房自重和楼面 使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯 矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正 比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩， 以及由此在竖构件中引起的轴力，是与 楼房高度的两次方成正比。 2.2 轴向变形不容忽视 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 高层建筑中，竖向荷载数值很 大，能够在柱中引起较大的轴向变形， 从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连 续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中 正弯矩之和端支座负弯矩值增大。 2.3 侧移成为控制指标 随着楼房高度的增加，水平荷 载下结构的侧移变形迅逐增大，因而结 构在水平荷载作用下的侧移应被控制在 某一限度之内。 3 结构分析与计算 在结构分析与计算阶段,如何准 确、高效地对工程进行内力分析并按照 规范要求进行设计和处理,是决定工程设 计质量好坏的关键。 3.1 结构整体计算的软件选择 目前比较通用的计算软件有: SATWE,TAT ,TBSA 或 ETABS ,SAP 等,但是,由于各软件在采用的计算模型 上存在着一定的差异,因此导致了各软件 的计算结果有或大或小的不同。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 3.2 是否需要地震力放大,考虑建 筑隔墙等对自振周期的影响 该部分内容实际上在新老规范 中都有提及,只是,在新规范中根据大量 工程的实测周期明确提出了各种结构体 系下高层建筑结构计算自振周期折减系 数。 3.3 振型数目是否足够 在新规范中增加了一个振型参 与系数的概念,并明确提出了该参数的限 值。 3.4 多塔之间各地震周期的互相 干扰,是否需要分开计算 一段时间以来,大底盘,多塔楼的 高层建筑类型大量涌现,而在计算分析该 类型高层建筑时,是将结构作为一个整体 并按多塔类型进行计算,还是将结构人为 地分开进行计算,是结构工程师必须注。 4 高层建筑结构设计应注意的问 题 4.1 提倡节约 我国是发展中国家,还是要尽量 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 提倡节约,目前我国规范中的构造要求, 并非都比国外低,有的已经超过。国外大 企业在北京买了按我国规范设计的大楼, 说明我国规范不是进不了国际市场。现 在对安全度进行讨论,应注意不要引起误 导,千万不要误解提高建筑结构安全度建 筑物就安全了,造成不必要的浪费。实践 已经证明,现行规范安全度是可以接受的。 这是重要的经验,不能轻易放弃。但考虑 到客观形势变化,国家经济实力增强和住 宅制度改革现状,可以将现行设计可靠度 水平适当提高一点。这样投入不大,却对 国家总体和长远利益有利。 4.2 考虑受力性能 对于一个建筑物最初的方案设 计,建筑师考虑更多的是它的空间组成特 点,而不是详细地确定它的具体结构。建 筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定 和水平方向的稳定都是非常重要的。由 于建筑物是由一些大而重的构件所组成 的,因此结构必须能将它本身的重量传至 地面,结构的荷载总是向下作用于地面的,而 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚 所选择的体系中向下的作用力与地基土 的承载力之间的关系,所以,在建筑设计 的方案阶段,就必须对主要的承重柱和承 重墙的数量与分布作出总体设想。 4.3 提倡使用概念设计 所谓的概念设计一般指不经数 值计算,尤其在一些难以作出精确理性分 析或在规范中难以规定的问题中,依据整 体结构体系与分体系之间的力学关系、 结构破坏机理、震害、试验现象和工程 经验所获得的基本设计原则和设计思想。 从整体的角度来确定建筑结构的总体布 置和抗震细部措施的宏观控制。运用概 念性近似估算方法,可以在建筑设计的方 案阶段迅速、有效地对结构体系进行构 思、比较与选择,易于手算。所得方案往 往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶 段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经 济可靠性能。同时,也是判断计算机内力 分析输出数据可靠与否的主要依据。近 十余年来我国的高层建筑建设可谓突飞 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 猛进,其建设速度和建造数量在世界建筑 史上都是少有的。但是,从设计质量方面 来看却不容乐观,多数设计追赶流行时尚,因 此在实际中应考虑长远因素。 5 抗震分析与设计在高层建筑的 应用 在罕遇地震作用下,抗震结构都 会部分进入塑性状态。为了满足大震作 用下结构的功能要求,有必要研究和计算 结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗 震设计的发展趋势,是根据对结构在不同 超越概率水平的地震作用下的性能或变 形要求进行设计,结构弹塑性分析成为抗 震设计的必要的组成部分。我国现行抗 震规范 GB 5001122001 要求高层建筑的 抗震计算主要是在多遇地震作用下(小 震) ,按反应谱理论计算地震作用。用弹 性方法计算内力及位移。对于重要建筑 或有特殊要求时,要用时程分析法补充计 算,并进行罕