高层建筑结构设计中常见问题及解决措施-发表论文__墨水学术,论文

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:110

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　　高层建筑结构设计中常见问题及解决措施
　　柯鹏
　　江西省瑞昌市建筑设计院332200
　　摘要：本文对高层建筑结构设计中的高宽比的规定、材料的选用和结构体系问题、轴压比与短柱问题和抗震设计计算等问题进行分析，并针对不同问题总结了不同的解决方法。
　　关键词：高层建筑；结构设计；常见问题；解决措施
　　随着我国高层建筑的迅速发展，建筑高度也在不断的增加，其建筑类型与功能的越来越复杂化，结构体系也变得更加多样化，对高层建筑结构设计的要求也越来越高，成为结构工程师设计工作的主要重点和难点。本文对于高层建筑结构设计过程中常见的问题进行分析，并对不同问题总结了不同的解决方法。
　　一、高宽比的规定
　　作为结构整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定、承载能力的宏观控制指标的高层建筑结构高宽比，对其所作规定是长期工程经验的总结，从当前大部分A级高度的高层建筑来看来，规定其高宽比值是较为实用且较经济合理的。对于结构高宽比的要求从侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性能的规定也可体现出来。当这些规定得到满足时，就不一定要满足高宽比的规定，该规定不再是超限高层建筑抗震专项审查的一个指标，它着重“不宜超过”。然而实际建筑工程中，超过高宽比限制的例子却很多。例如，上海金茂大厦88层高达420.15m，深圳地王大厦81层高达320m，因此，当高宽比超过限制时，准确对结构进行更符合实际受力状态的计算分析，例如，对安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等进行认真的分析，设计出更切实可靠的构造措施。
　　二、材料的选用和结构体系问题
　　建筑材料或结构体系的选用是在地震多发区工程技术人员较为重视的问题。目前我国150m以上的建筑结构通常采用三种主要结构体系：框一筒、筒中筒和框架一支撑。在国外着三种结构体系也被经常采用。然而，国外在地震区的建筑结构多以钢结构为主，而在我国，钢筋混凝土结构及混合结构却占了总结构的90%。钢筋混凝土结构及混合结构如此之高，无法承受得住较大地震作用的考验。80%以上的地震作用剪力主要是由混合结构的钢筋混凝土内筒所承受，有的甚至达90%以上。由于钢筋混凝土核心筒是其主要结构，这就不利于对变形的控制。但因弯曲变形的侧移在钢筋混凝土核心筒较大，钢框架的靠刚度又很小，在协同其工作时侧移在减小，这样不仅使得钢结构的负担增大，且效果也不明显，这就不得不对混凝土筒的刚度或设置伸臂结构作加大处理，在形成加强层后，才满足了规范侧移限值。除此之外，要在结构体系或柱距变化时进行结构转换层的设置。
　　三、轴压比与短柱问题
　　对柱的轴压比进行控制来增大柱的截面，而构造配筋由柱纵向钢筋组成，这是当前钢筋混凝土高层建筑结构中常用的方法，其也就是采用高强混凝土，并保证柱断面尺寸不明显减小。为了能使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋还未被屈服其混凝土就已被压碎。限制柱的轴压比是一个最好的方法。减小了柱的塑性变形能力，其结构的延性就变得很差，尤其在遭遇地震时，就不能很好的耗散和吸收地震能量，从而严重破坏了其结构。然而，如果在结构中若能确保强柱弱梁设计，且拥有延性较好的梁，这样大大减少柱子进入屈服的可能性，此时，可轴压比限值就可稍作放松。此外，长细小于4的层柱不一定都是短柱。因为柱的剪跨比才是确定是否为短柱的参数，短柱是剪跨比小于2的柱。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。
　　四、抗震设计计算方面
　　1、高层剪力墙中连梁的设计
　　与剪力墙墙肢相连的梁就是高层剪力墙中的连梁，连梁的作用在于，在遇到水平地震作用时能很好的耗散水平地震作用能量，使得墙肢的破坏得到减轻。在与墙肢协同作用下，足够的刚度和强度是对剪力墙#p#副标题#e#最基本的要求。结构在正常荷载和风荷载作用的使用下应该是处于一种弹性工作状态，连梁此时就可以产生一种塑性铰。因此，墙肢和连梁的设计要满足强剪弱弯的原则，同时连梁的屈服相比墙肢的屈服要早，且要求墙肢和连梁都要具有良好的延性。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定：“在内力与位移的计算中，所有构件均可采用弹性刚度，在框架-剪力墙结构中，连梁的刚度可予以折减，折减系数不应小于0.55。”因此，在实际设计中要在0.55-1之间进行取值，以满足截面设计的要求。连梁在设计过程中，折减其刚度后，连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况的仍会发生，这时通过对洞口宽度的增加，使得连梁的刚度减小。结构的整体刚度减少，其地震作用的影响也就随之减少，连梁的承载力就不会不超过其限定值。
　　2、高层结构计算
　　在计算高层结构时，要确立模型就满足所用计算程序的边界条件，使高层结构模型与实际情况相符合。设计人员在计算完毕后要对结构进行分析，并对软件的计算结果进行分析和判断，确认符合要求后方可作为工程设计的依据。
　　参考文献:
　　[1]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].
　　[2]JGJ3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
　　[3]GB50011-2001,建筑抗震设计规范[S].
　　[4]张维斌.高层钢筋混凝土结构设计释疑[M].中国建筑工业出版社,2007.06.
　　[5]徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社,2005.02.