城市高层建筑结构存在哪些设计问题

Word版本，下载可自由编辑城市高层建筑结构存在哪些设计问题随着经济的迅速增长，城市化进程的飞快进展，高层建造在我国的一些大中城市进展快速，大大丰盛了城市景观，与此同时高层建造的结构类型和功能也越发趋向于复杂化和多样化，为此，对建造结构设计也就提出了更高的要求。在本文中，笔者主要从高层建造结构的选型设计、抗风设计三个方面论述了城市高层建造结构的设计问题。

近代随着科学技术的进展，尤其是钢铁、电梯的浮现以及后来钢筋混凝土的应用，为高层建造进展制造了前所未有些机遇，高层建造也成为城市空间中一道独特的风景。

1高层建造结构的选型设计

对于一个城市而言，高层建造往往具有一定的代表性和象征性，可以反映一个城市经济水平和进展程度，按照工程实践阅历，假如高层建造结构体系选型不当，随便再用先进的结构理论和精确的计算办法，也较难作出平安牢靠、经济合理的高层建造结构设计。正确处理高层建造结构体系的选型问题，对于高层建造结构设计而言，具有重要意义。

1.1高层建造结构体系的分类

高层建造结构体系按结构形式分类主要有：框架结构；抗震墙结构；框架―抗震墙结构；筒体结构；部分框支抗震墙结构；板柱―抗震墙结构等等。不同的结构体系所具有些强度和刚度是不一样的，因此它们适用的高度也不同。各种结构形式适用的高度范围在《建造抗震设计规范》中有明文规定。普通地，框架结构布置灵便，具有较大的室内空间，在考虑抗震设防要求的建造中，因为框架梁柱截面较小，抗震性能差，刚度较低，而且高层建造中的框架填充墙在地震中破坏严峻，修复费用较高。故其多用于高度低、层数少的公共建造。框架―抗震墙结构既具有框架结构布置灵便、便利使用的特点，又有较大的刚度和较强的抗震性能，多用于公共建造和旅馆建造等。抗震墙结构刚度很大，空间整体性好，承载力大，在水平力作用下侧移小，用钢量较省。它比较适用于高层住所及旅馆建造等隔墙较多的建造。普通框架―抗震墙结构和抗震墙结构可以满足大多数建造物的高度要求；筒体结构抗侧刚度大、空间受力性能好，当建造物的层数多、高度大、设防烈度高时，采纳前述几种结构体系往往难于满足要求，可用筒体结构。

1.2结构选型阶段要注重的问题

一是要注意结构的规章性。因为新、旧规范在这一方面浮现了比较大的变化，新规范在此增强了比较多的限制因素。比如平面规章性方面的信息、嵌固端上、下层之间刚度比喻面的信息等。与此同时，新规范实行了强制性规定，要求建造物不能采纳严峻不规章之设计计划。所以，工程技术人员在明确新规范的限制条件中一定要加以注重，从而避开浮现后期施工图设计阶段之被动。

二是要注意结构的超高性。新规范在应对超高问题上，除了把原先的限制高度设置为A级高度之外，同时还应增强B级高度之建造。所以，一定要对高层建造结构中的这一项控制因素加以注重，如果结构为B级高度建造，或者已经超过了B级高度，那么其设计办法与处理办法都将浮现一个相当大的变化。在详细的工程设计之中，浮现过由于结构类型之变更而忽视这一问题的状况，从而造成施工图在审查时未能利用，一定要重新做出设计，这对于工程的工期与造价等总体规划存在着相当大的影响。

三是要注意嵌固端设置。由于高层建造普遍带有二层或者二层以上的地下室与人防工程，嵌固端极有可能被设置于地下室的顶板上，同时也有可能被设置于人防顶板等处。例如，对嵌固端楼板设计、加强对嵌固端上下层刚度比限制、在举行结构整体运算时做好嵌固端设置等。如果忽略了其中的任何一方面，均有可能对后期设计工作造成大量平安隐患。

2高层建造的抗风设计

2.1高层建造结构在风荷载作用下的破坏形式

主体结构开裂或损坏，如位移过大引起框架、剪力墙、承重墙裂缝或结构主筋屈服；层间位移引起非承重隔墙开裂；局部风压过大引起玻璃、装点物、围护结构破坏；建造物的频繁、大幅度摆动使居住者感到不适；长久的风致振动引起结构疲劳，导致破坏。

2.2高层建造结构抗风的一搬设计原则

保证结构具有足够的强度，能牢靠地承受风荷载作用下的内力；结构必需具有足够的刚度，控制高层建造在水平荷载作用下的位移，保证良好的居住和工作条件；挑选合理的结构体系和建造形状。采纳较大的刚度可以削减风振的影响；圆形、正多边形平面可以削减风压的数值；尽量采纳对称平面外形和对称结构布置，削减风力偏心产生的扭转影响；外墙、玻璃、女儿墙及其它围护构件必需有足够的强度并与主体结构牢靠地衔接，防止局部破坏。

2.3抗风设计的主要讨论内容

2.3.1风荷载的计算

我国规范GB50068-2023《建造结构牢靠度设计统一标准》对荷载统计采纳50年设计基准期，并且用平稳二项随机过程来描述荷载的随机过程。气流碰到建造物时，在建造物表面上产生压力或吸力，即形成风荷载，其大小主要与近地风的性质、风速、风向有关，也与建造的高度、外形和地表面情况有关。

按照新规范举行主体结构计算时，垂直于建造物表面的风荷载标准值按下式计算，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积：

式中：为风荷载标准值(kN/m2)；为基本风压(kN/m2)；为风压高度变化系数；为风荷载体型系数；范围为高度处的风振系数。

2.3.2风荷载作用下高层建造的振幅、震惊速度和加速度控制

2.3.3高层建造的水平位移指标

按照现行的建造结构设计规范，对于高层建造结构在风荷载作用下的变形响应主要作以下两方面的限制：①限制结构的顶端水平位移u与总高度H的比值(u/H)，目的是控制结构的总变形量；②限制相邻两层楼盖间的相对水平位移Δh与层高h的比值(Δu/h)，普通Δu/h在结构的各层中具有不同的比值，且往往最大的Δu/h要超过u/H的限值。限制最大的Δu/h目的是防止填充墙、装点部件的损坏，避开电梯轨道和管道等设施产生过大的变形。

高层建造结构的变形控制对于控制风振侧移是十分重要的，结构侧移特殊是层间侧移是打算建造物破坏程度的因素，因此能否将侧移控制在允许限度内，是检验抗侧力体系有效性的重要指标。