發(fā)布時(shí)間：2023-10-10 15:58:41
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
隨著城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，城市居民人均居住面積不斷縮小，土地資源日益緊張，給高層建筑帶來(lái)了極大的發(fā)展空間。高層建筑提高了土地利用率，增大了人均居住面積，已經(jīng)成為城市未來(lái)發(fā)展的主要方向，并逐步深入到人們的日常生活中去。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑的關(guān)鍵部分，直接影響了高層建筑的實(shí)用性能以及后期的維護(hù)，做好高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其滿(mǎn)足抗風(fēng)、抗震等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還能方便居住用戶(hù)的生產(chǎn)和生活。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
2.1短肢剪力墻設(shè)置問(wèn)題
根據(jù)近年的高層建筑建設(shè)情況來(lái)看，短肢剪力墻在高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)頻率較高，而短肢剪力墻的增設(shè)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性、抗震性能、牢固度的提升不僅沒(méi)有起到促進(jìn)作用，反而在一定情況下還會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此，在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，應(yīng)盡量減少短肢剪力墻的使用頻率，以提升高層建筑物結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
2.2嵌固端設(shè)置問(wèn)題
地下室和人防是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可或缺的組成部分，而且地下室或人防頂板地區(qū)通常會(huì)修筑嵌固端，這就降低了高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)者在對(duì)嵌固端進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)充分考慮由此引發(fā)的問(wèn)題，如對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響、嵌固端樓板設(shè)計(jì)等。嵌固端布局時(shí)，應(yīng)對(duì)其上下層的剛度比例、方位布局進(jìn)行全方位的綜合考量，通過(guò)專(zhuān)業(yè)的計(jì)算軟件，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，盡量保障嵌固端布局和抗震縫隙二者之間的平衡。
2.3超高問(wèn)題
建筑物超高問(wèn)題是在施工過(guò)程中較為普遍的問(wèn)題，高層建筑在施工過(guò)程中若超出相關(guān)的建筑標(biāo)準(zhǔn)，將嚴(yán)重影響建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性、抵御災(zāi)害的能力等，這是必須避免的問(wèn)題。一些工程設(shè)計(jì)單位及建設(shè)單位，為了增加工程賣(mài)點(diǎn)，不顧客觀(guān)實(shí)際，無(wú)限增高建筑工程的高度。相關(guān)部門(mén)應(yīng)抓緊制定出臺(tái)相關(guān)的法律法規(guī)制度，對(duì)高層建筑物的設(shè)計(jì)高度進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定，并對(duì)建筑物的抗震性能、防火性能等其他與安全有關(guān)的性能進(jìn)行科學(xué)控制。
2.4設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性
高層建筑物不同于普通的建筑物，該類(lèi)建筑的機(jī)械性能和功能具有自身特點(diǎn)，這就要求在對(duì)高層建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制。然而，實(shí)際情況是，我國(guó)很多高層建筑設(shè)計(jì)者在專(zhuān)業(yè)水平和對(duì)相關(guān)技術(shù)法規(guī)了解程度方面，還存在極大的不足，無(wú)法將高層建筑物的抗震性、安全度和牢固度等參數(shù)納入到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，更有甚者，部分設(shè)計(jì)者受業(yè)主的影響，在沒(méi)有充分安全保障的情況下，對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，這勢(shì)必會(huì)影響高層建筑物的安全性和實(shí)用性。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否科學(xué)、規(guī)范，對(duì)于建筑物的使用壽命及用戶(hù)的安全具有密切聯(lián)系，應(yīng)采取積極有效的管控措施，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格管控，保障高層建筑的使用性能和安全性能，維護(hù)用戶(hù)的切身利益。
3高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取的對(duì)策
3.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案的選擇
高層建筑設(shè)計(jì)之前，應(yīng)對(duì)高層建筑工程項(xiàng)目的所在地區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行自習(xí)勘探，了解工程項(xiàng)目所在地區(qū)的地質(zhì)、地貌、水文、氣候等要素，在科學(xué)的指導(dǎo)下選擇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案；設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、荷載情況進(jìn)行全方位的了解，以便能對(duì)工程項(xiàng)目的施工條件、施工影響因素進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，使基礎(chǔ)方案達(dá)到最優(yōu)化。
3.2計(jì)算簡(jiǎn)圖的選擇
計(jì)算簡(jiǎn)圖是高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算依據(jù)，因此，保障計(jì)算簡(jiǎn)圖的精準(zhǔn)性，對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性具有直接影響。
3.3計(jì)算工具的選擇
現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，極大的推動(dòng)了建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過(guò)各參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全化、科學(xué)化、先進(jìn)化和節(jié)約化。如仿真模擬軟件、CAD制圖技術(shù)等均得到了廣泛的應(yīng)用。高層建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷提高自身的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，提高工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和安全性。
3.4設(shè)計(jì)方案的選擇
高層建筑工程項(xiàng)目施工之前，應(yīng)對(duì)工程設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行科學(xué)判定，在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)從工程的經(jīng)濟(jì)性角度、實(shí)用性角度、科學(xué)性及安全性等多個(gè)因素進(jìn)行綜合評(píng)定，以確保工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案能夠按照既定計(jì)劃加以實(shí)施。
3.5提高設(shè)計(jì)技術(shù)
高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于客觀(guān)、主觀(guān)因素的影響，不可避免的存在一些技術(shù)問(wèn)題，影響了建筑物的安全性。為避免由于建筑物設(shè)計(jì)問(wèn)題而帶來(lái)的重大安全事故，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)采取有效的控制措施，以杜絕重大災(zāi)害的發(fā)生。如針對(duì)短肢剪力墻設(shè)置不合理問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，均勻分布短肢剪力墻，并對(duì)墻體的厚度及光滑度進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。墻體控制在0.2-0.3m較為合適并保證墻體表面的光滑度；墻體過(guò)薄、過(guò)厚或墻體凹凸不平，都對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成極大的影響；同時(shí)，還可將部分剪力墻與較長(zhǎng)的墻體進(jìn)行結(jié)合，以提高整個(gè)建筑工程的安全性。
3.6設(shè)計(jì)者職業(yè)素養(yǎng)的提升
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)問(wèn)題的解決，最終需要設(shè)計(jì)人員的參與，因此，提升設(shè)計(jì)者的職業(yè)素養(yǎng)，對(duì)于提升高層建筑物的設(shè)計(jì)質(zhì)量具有直接影響。設(shè)計(jì)者應(yīng)不斷加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)建筑領(lǐng)域各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)知識(shí)的學(xué)習(xí)、以及建筑領(lǐng)域先進(jìn)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)技術(shù)、相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)，以保障高層建筑設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和安全性。
4總結(jié)
[關(guān)鍵詞]高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；選型；結(jié)構(gòu)體系；水平載荷
中圖分類(lèi)號(hào)：G621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）10-0192-01
20世紀(jì)的最后20年，改革開(kāi)放之后的中國(guó)隨著綜合國(guó)力的提高，新建了大批的高層建筑。但是目前我國(guó)內(nèi)地高層建筑中，仍以高層住宅（12～30層）占主體，約占全部高層建筑的80%，所以鋼筋混凝土高層建筑仍是具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。本文就高層建筑的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)了高層建筑的結(jié)構(gòu)體系類(lèi)型，最后并分析了抗震設(shè)計(jì)在高層建筑中的應(yīng)用。
一、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)特點(diǎn)
（一）水平載荷成為決定因素
任何一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)都要同時(shí)承受垂直荷載和風(fēng)產(chǎn)生的水平荷載，還要具有抵抗地震作用的能力。在較低樓房中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移很小，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也就較?。坏谳^高樓房中盡管豎向荷載仍對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生著重要影響，水平荷載卻起著決定性的作用。隨著樓房層數(shù)的增多，水平荷載愈益成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的控制因素。一方面，因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)件中所引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面對(duì)某一高度樓房來(lái)說(shuō)，豎向荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。
（二）軸向變形不容忽視
通常在低層建筑結(jié)構(gòu)分析中，只考慮彎矩項(xiàng)，因?yàn)檩S力項(xiàng)影響很小，而剪切項(xiàng)一般可不考慮。但對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，情況就不同了。由于層數(shù)多，高度大，軸力值很大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會(huì)使高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值與分布產(chǎn)生顯著的改變。對(duì)連續(xù)梁彎矩的影響：采用框架體系和框-墻體系的高樓中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種差異軸向變形將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁的中間支座產(chǎn)生沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩增大。
（三）側(cè)移成為控制指標(biāo)
與低層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大。設(shè)計(jì)高層結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，能夠可靠地承受風(fēng)荷載作用產(chǎn)生的內(nèi)力；還要求具有足夠的抗側(cè)剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，保證良好的居住和工作條件。
二、高層家住結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)
當(dāng)框架體系的強(qiáng)度和剛度不能滿(mǎn)足要求時(shí)，往往需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來(lái)代替部分框架，便形成了框架-剪力墻體系。在承受水平力時(shí)，框架和剪力墻通過(guò)有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平荷載?？蚣?剪力墻體系的位移曲線(xiàn)呈彎剪型。
當(dāng)受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時(shí)，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。剪力墻體系屬剛性結(jié)構(gòu)其位移曲線(xiàn)呈彎曲型。剪力墻體系的強(qiáng)度和剛度都比較高，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強(qiáng)，是一種良好的結(jié)構(gòu)體系，能建高度大于框架或框架-剪力墻體系。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法
高層建筑結(jié)構(gòu)是由豎向抗側(cè)力構(gòu)件（框架、剪力墻、筒體等）通過(guò)水平樓板連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系。要完全精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析是十分困難的。各種實(shí)用的分析方法都需要對(duì)計(jì)算模型引入不同程度的簡(jiǎn)化。
四、抗震分析與設(shè)計(jì)在高層建筑的應(yīng)用
在罕遇地震作用下，抗震結(jié)構(gòu)都會(huì)部分進(jìn)入塑性狀態(tài)。為了滿(mǎn)足大震作用下結(jié)構(gòu)的功能要求，有必要研究和計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形能力。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，是根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)彈塑性分析成為抗震設(shè)計(jì)的必要的組成部分。我國(guó)現(xiàn)行抗震規(guī)范（GB50011-2001）要求高層建筑的抗震計(jì)算主要是在多遇地震作用下（小震），按反應(yīng)譜理論計(jì)算地震作用，用彈性方法計(jì)算內(nèi)力及位移。對(duì)于重要建筑或有特殊要求時(shí)，要用時(shí)程分析法補(bǔ)充計(jì)算，并進(jìn)行罕遇地震作用下（大震）的變形驗(yàn)算。
在我國(guó)高層建筑的抗震分析與設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題有以下幾種：首先是高度問(wèn)題，對(duì)于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。因?yàn)樵诘卣鹆ψ饔孟?，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會(huì)發(fā)生很大的變化，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(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。其次是材料選用和結(jié)構(gòu)體系的問(wèn)題，在高層建筑中，我國(guó)150m以上的建筑，采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系（框-筒、筒中筒和框架-支撐），這些也是其他國(guó)家高層建筑采用的主要體系。但國(guó)外特別在地震區(qū)，是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有經(jīng)受較大地震作用的考驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)在我國(guó)建筑鋼材的類(lèi)型、品種和鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土（柱）結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。第三是軸壓比與短柱問(wèn)題，在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。
五、結(jié)語(yǔ)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)集結(jié)構(gòu)分析，數(shù)學(xué)優(yōu)化方法以及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)工作，是一項(xiàng)對(duì)國(guó)家建設(shè)有重大意義的工作，同時(shí)，亦是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的工作。本文就高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面進(jìn)行分析，一起有助于提高結(jié)構(gòu)工程師在建筑空間中的設(shè)計(jì)能力，特別是在處理高層建筑方面的問(wèn)題上。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞 超限復(fù)雜高層；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào)：TU972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）09-0150-01
超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，需要采用科學(xué)有效的設(shè)計(jì)方法，才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的效果，確保設(shè)計(jì)的質(zhì)量，下面針對(duì)于超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的分析。
1 超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述
所謂超限復(fù)雜高層指的就是超限高層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、梁式轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)等，在結(jié)構(gòu)上與超限高層有著明顯的區(qū)別，尤其是內(nèi)在結(jié)構(gòu)含有錯(cuò)層、躍層、中空等復(fù)雜建筑構(gòu)造。對(duì)這類(lèi)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要比正常的超限高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜的多，尤其是結(jié)構(gòu)的受力平衡點(diǎn)極難確定，而且由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)的剪力墻做好設(shè)計(jì)工作，因?yàn)檫@涉及到超限復(fù)雜高層建筑的抗震能力。美觀(guān)也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)因素，尤其是超限復(fù)雜高層建筑，對(duì)于這類(lèi)建筑的設(shè)計(jì)外觀(guān)不會(huì)有著傳統(tǒng)建筑物的對(duì)稱(chēng)外觀(guān)[1]。因此，在超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要將外觀(guān)設(shè)計(jì)充分的展現(xiàn)出獨(dú)有的特性，這樣才能表現(xiàn)出超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。
2 超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
2.1 錯(cuò)層結(jié)構(gòu)
錯(cuò)層在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見(jiàn)到的一種樓房結(jié)構(gòu)，由于建筑的各個(gè)功能區(qū)的層高要求不同，針對(duì)這一現(xiàn)象設(shè)立了錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，不僅如此，有很多樓梯結(jié)構(gòu)也存在躍層結(jié)構(gòu)，都是按照功能區(qū)的高度不同而劃分的，而這也是超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一大特點(diǎn)。在超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型分析的過(guò)程中，按照裙房的設(shè)計(jì)不同，再結(jié)合功能區(qū)高度要求的不同，從而實(shí)現(xiàn)超限復(fù)雜高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的良好設(shè)計(jì)[2]。
2.2 平面不規(guī)則
在對(duì)超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于存在的功能區(qū)域不同，因此平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)存在不規(guī)則性，尤其是超限復(fù)雜高層建筑的剪力墻、鋼筋混凝土等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對(duì)側(cè)力構(gòu)件、承重有著極大的作用，而對(duì)每個(gè)不同區(qū)域測(cè)量的抗震平衡點(diǎn)不同，就會(huì)導(dǎo)致各個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)規(guī)則，這也是超限復(fù)雜高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一大特性。
3 超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 抗風(fēng)設(shè)計(jì)
風(fēng)荷是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題，尤其是超限復(fù)雜高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)楦叨鹊脑黾右彩沟檬艿斤L(fēng)荷的影響越大，特別是在沿海地帶的超限復(fù)雜高層在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)將風(fēng)荷作為重點(diǎn)設(shè)計(jì)。超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)是將風(fēng)產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)結(jié)合風(fēng)振系數(shù)，再轉(zhuǎn)變成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的擬靜力進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)然，在抗風(fēng)設(shè)計(jì)中需要對(duì)擬靜力的計(jì)算結(jié)果通過(guò)模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析、計(jì)算校核等，以保證抗風(fēng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性，否則，未對(duì)抗風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行校核的建筑物容易在風(fēng)荷的影響下產(chǎn)生建筑墻體的開(kāi)裂、玻璃墻體的破壞等，甚至?xí)霈F(xiàn)主體結(jié)構(gòu)遭到破壞的現(xiàn)象，因此抗風(fēng)設(shè)計(jì)在超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占有重要的地位。在抗風(fēng)設(shè)計(jì)中需要注意設(shè)計(jì)要點(diǎn)：由于超限復(fù)雜高層具有平面不規(guī)則性、樓梯高度較高、立面復(fù)雜等特征，在進(jìn)行抗風(fēng)校核時(shí)應(yīng)采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來(lái)保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性；在超限復(fù)雜高層建筑之間距離較近時(shí)，應(yīng)對(duì)相互之間產(chǎn)生的風(fēng)力干擾的群體效應(yīng)作出相應(yīng)的判斷，并將其滲入到抗風(fēng)設(shè)計(jì)中[3]。
3.2 抗震設(shè)計(jì)
抗震設(shè)計(jì)是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)設(shè)計(jì)，尤其是超限復(fù)雜高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)榻ㄖ^高的原因，使得承受震力結(jié)構(gòu)本身就處在弱勢(shì)，因此對(duì)超限復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)要比一般的建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)格的多，主要在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：對(duì)超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的地理位置、地質(zhì)地貌等周邊環(huán)節(jié)的調(diào)查分析，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐那闆r對(duì)建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)；建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如界面大小、應(yīng)變分布等，要有針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行抗震定量分析，為確保建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)越性，應(yīng)保證建筑結(jié)構(gòu)的變形彈性需要達(dá)到建筑的抗震要求；確定建筑結(jié)構(gòu)的位移和構(gòu)件變形之間的關(guān)系，并在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)測(cè)量測(cè)試的方式來(lái)確定構(gòu)件的變形值，為建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
3.3 剛度設(shè)計(jì)
剛度設(shè)計(jì)是對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)有著固定的作用，尤其是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)荷載情況有著直接的影響。在超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，一旦建筑整體結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)就會(huì)使建筑物的水平荷載發(fā)生變化，而對(duì)建筑物的穩(wěn)定性和安全性造成極其嚴(yán)重的影響，這種設(shè)計(jì)的發(fā)生主要是三個(gè)點(diǎn)不重合而引起的。所謂三個(gè)點(diǎn)指的就是建筑整體結(jié)構(gòu)的重心點(diǎn)、建筑結(jié)構(gòu)幾何形狀的中心點(diǎn)、建筑結(jié)構(gòu)整體剛度的中心點(diǎn)等[4]。對(duì)超限高層建筑的剛度設(shè)計(jì)首先要將各個(gè)樓層中分布的水平作用力進(jìn)行平均分布；將超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)盡量采用規(guī)范的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如、矩形、正多邊形、方形以及圓形等，這樣可以有效的分布作用力，能避免或降低建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的問(wèn)題。當(dāng)然，超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)也很少存在簡(jiǎn)單規(guī)范的平面設(shè)計(jì)，因此，對(duì)這類(lèi)特殊的建筑結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)時(shí)，整體平面結(jié)構(gòu)處于不規(guī)范的形態(tài)，要盡量將其凸現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)部分的寬度與厚度的比值確定在可控制的范圍內(nèi)，這樣可以充分避免作用力分布不合理而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題造成的建筑扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。另外，在對(duì)超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要從整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，盡量采用對(duì)稱(chēng)形態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣可以提高建筑剛度設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性[5]。
4 結(jié)束語(yǔ)
在進(jìn)行超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通過(guò)運(yùn)用有效的設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)水平的提高，確保建筑的質(zhì)量，促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)
[1]生永栓，王永紅，陳偉松，博東恒.某超限復(fù)雜高層（錯(cuò)層）結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2009（S1）.
[2]邱俊強(qiáng).對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的分析[J].建材與裝飾（中旬刊），2008（05）.
[3]楊亞紅.馨雅如小區(qū)高層建筑超限工程設(shè)計(jì)概述[J].科技信息，2011（16）.
現(xiàn)代的高層建筑變得越來(lái)越纖細(xì)，產(chǎn)生更大側(cè)移的可能性比以往大體積的多層高樓要大。建筑愈高，自然界所產(chǎn)生的重力荷載、風(fēng)荷載和地震荷載的影響愈大。正因?yàn)槿绱?，抵消這些荷載的結(jié)構(gòu)作用成為高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。高層建筑對(duì)側(cè)向荷載的動(dòng)力反應(yīng)，可以通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及選擇有效建筑形式的措施加以控制。因此，高層建筑的形式在很大程度上和結(jié)構(gòu)的有效性有關(guān)，這也就決定了建筑的經(jīng)濟(jì)性。建筑的結(jié)構(gòu)性能可以定義為建筑承受荷載以及抵抗側(cè)移的能力，同時(shí)也決定著建筑各體量的組成。
從表象層面看，建筑表現(xiàn)為空間方面的概念的形式是表現(xiàn)總體環(huán)境的。對(duì)于某個(gè)建筑物最初方案設(shè)計(jì)．建筑師考慮更多的是它的空間組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。但是，關(guān)于空間形式的整體設(shè)想，也要求建筑師必須考慮建筑形式中有關(guān)荷載與抗力之間關(guān)系的某些準(zhǔn)則．即結(jié)構(gòu)概念。這包括以下幾方面：一是所設(shè)想的空間形式應(yīng)當(dāng)固定在地面上。二是所設(shè)想的空間形式必須能抵抗水平風(fēng)力作用的地震作用。所以，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師的基本任務(wù)是；一方面要與結(jié)構(gòu)工程師及其他工程技術(shù)人員協(xié)調(diào)合作，另一方面要根據(jù)建筑功能要求、建筑立意，場(chǎng)地情況、外力特征，施工條件及效率等因素，尋找出最經(jīng)濟(jì)、合理、美觀(guān)的建筑方案。
二高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性
(一)水平荷載成為決定因素。一方面。因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對(duì)某一定高度樓房來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。
(二)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(huì)對(duì)連續(xù)粱彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大，還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。另外對(duì)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(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。
(三)側(cè)移成為控制指標(biāo)。與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。
(四)結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對(duì)于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
三高層隔震體系的特殊性
高層、超高層隕震體系與常規(guī)的隔震體系相比，具有特殊性。首先對(duì)高層隔震建筑，上部結(jié)構(gòu)不能滿(mǎn)足剛體運(yùn)動(dòng)的假定，高振型反應(yīng)分量的影響不能忽視，不能簡(jiǎn)單地以結(jié)構(gòu)第一振型為主確定上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)；二是由于高層、超高層結(jié)構(gòu)的水平地震力產(chǎn)生的傾覆力矩比較大，在較大地震和強(qiáng)風(fēng)作用下，隔震支座可能會(huì)有拉應(yīng)力的出現(xiàn)，如何避免和控制隔震支座的拉應(yīng)力是一個(gè)問(wèn)題。三是高層、超高層的自振周期都比較長(zhǎng)，所以必須進(jìn)一步延長(zhǎng)高層、超高層隔震建筑的基本周期，以達(dá)到更好的隔震效果。低彈性、大變形能力的隔震支座的開(kāi)發(fā)和性能研究是在強(qiáng)震和強(qiáng)風(fēng)作用下的各種分析，具有較高的研究?jī)r(jià)值和重大的工程意義。
四高層基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)組成
基礎(chǔ)隔震建筑體系通過(guò)在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層，將建筑物分為上部結(jié)構(gòu)、隔震層和下部結(jié)構(gòu)3部分。地震能量經(jīng)由下部分結(jié)構(gòu)傳到隔震層，大部分被隔震層的隔震裝置吸收，僅有少部分傳到上部結(jié)構(gòu)，從而大大減輕地震作用，提高隔震建筑的安全性。經(jīng)過(guò)人們不斷的探索，如今基礎(chǔ)隔震技術(shù)已經(jīng)系統(tǒng)化、實(shí)用化，它包括摩擦滑移系統(tǒng)，疊層橡膠支座系統(tǒng)、摩擦擺系統(tǒng)等。目前工程最常用的是疊層像膠支座隔震系統(tǒng)。這種隔震系統(tǒng)．性能穩(wěn)定可靠，采用專(zhuān)門(mén)的疊層橡膠支座作為隔震元件，該支座是由一層層的薄鋼板和橡膠相互盛置，經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的硫化工藝粘合而成，其結(jié)構(gòu)、配方、工藝需要特殊的設(shè)計(jì)，屬于一種橡膠厚制品。目前常用的橡膠隔震支座有：天然橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等。新晨
五高層基礎(chǔ)隔震技術(shù)原理
關(guān)鍵字：高層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選型
一. 高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
①水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響大，側(cè)移成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制目標(biāo)之一。對(duì)一般建筑物，其材料用量、造價(jià)及結(jié)構(gòu)方案的確定主要由豎向荷載控制，而在高層建筑結(jié)構(gòu)中，高寬比增大，水平荷載（包括風(fēng)力和地震力）產(chǎn)生的側(cè)移和內(nèi)力所占比重增大，成為確定結(jié)構(gòu)方案、材料用量和造價(jià)的決定因素。其根本原因就是側(cè)移和內(nèi)力隨高度的增加而迅速增長(zhǎng)。
②樓（屋）蓋結(jié)構(gòu)整體性要求高。高層建筑結(jié)構(gòu)的整體共同工作特性主要是各層樓板（包括樓面梁系）作用的結(jié)果，由于樓板在自身平面內(nèi)的剛度很大，變形較小，故在高層建筑中一般都假定樓板在自產(chǎn)生平面內(nèi)只有剛移（僅產(chǎn)生平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)），而不改變形狀，并忽略樓板平面之外的剛度。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)中的任一樓層高度處，各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)都要受到樓板剛體移動(dòng)的制約，即所謂的位移協(xié)調(diào)，這時(shí)抗側(cè)剛度大的豎向平面結(jié)構(gòu)必然要分擔(dān)較多的水平力。
③高層建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的多種變形影響大。在一般房屋結(jié)構(gòu)分析中，通常只考慮構(gòu)件彎曲變形的影響，而忽略構(gòu)件軸向變形和剪切變形的影響，一般是因?yàn)槠錁?gòu)件的軸力和剪力產(chǎn)生的影響很小。而對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，由于層數(shù)多、高度高，軸力很大，從而沿高度逐漸積累的軸向變形很顯著，中部構(gòu)件與邊部、角部構(gòu)件的軸向變形差別大，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配的影響大，因而構(gòu)件中的軸向變形影響必須加以考慮。
④結(jié)構(gòu)受到動(dòng)力荷載作用時(shí)的動(dòng)力效應(yīng)大。根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)不同，如結(jié)構(gòu)的類(lèi)型與形式，結(jié)構(gòu)的高度與高寬比，結(jié)構(gòu)的自振周期與材料的阻尼比等的不同，結(jié)構(gòu)受到地震作用或風(fēng)荷載作用時(shí)，產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也不同，有時(shí)這種動(dòng)力效應(yīng)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的正常使用，甚至造成房屋的破壞。
⑤扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大。當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布、剛度分布不均勻時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下容易產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)作用，扭轉(zhuǎn)作用會(huì)使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)移發(fā)生變化，從而影響各個(gè)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱、剪力墻或筒體）所受到的剪力，并進(jìn)而影響各個(gè)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其他構(gòu)件的內(nèi)力與變形。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也是不可忽視的問(wèn)題。
⑥必須重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和抗傾覆問(wèn)題。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生整體失穩(wěn)的破壞情況。
⑦當(dāng)建筑物高度很大時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)外與上下的溫差過(guò)大而產(chǎn)生的溫度內(nèi)力和溫度位移也是高層建筑結(jié)構(gòu)的一種特點(diǎn)。
二.高層建筑結(jié)構(gòu)選型
搞好結(jié)構(gòu)工程的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)選型。.地震區(qū)高層建筑的體系選型,實(shí)際上屬于抗震概念設(shè)計(jì)范疇,他是在總結(jié)震害規(guī)律及工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以宏觀(guān)概念為指導(dǎo),正確地解決高層建筑的總體方案,選擇合理的結(jié)構(gòu)體系,以達(dá)到合理抗震。.通常應(yīng)選擇對(duì)抗震有力的地段,選用整體性較好的基礎(chǔ),立體結(jié)構(gòu)應(yīng)具有合理的地震作用傳遞途徑,擁有多道抗震防線(xiàn),具有必要的剛度和強(qiáng)度,具有合理的剛度和強(qiáng)度分布,避免豎向剛度的突變。另外亦宜選擇風(fēng)壓體型系數(shù)較小的形狀并避免高寬比過(guò)大.
對(duì)于多層或高層建筑,其豎向和水平結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的基本原理是相同的。但隨著高度的增加，由于以下兩個(gè)原因,豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素,較大的豎向荷載要求有較大的柱、墻和井筒,更重要的是,側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多,必須精心設(shè)計(jì)。高層建筑的豎向結(jié)構(gòu)體系從上到下一層層地傳遞累積的重力荷載,因此要求較大柱或墻截面來(lái)承受這些荷載，同時(shí),這些豎向結(jié)構(gòu)體系還必須把風(fēng)荷載或地震作用等側(cè)向荷載傳給基礎(chǔ)?？墒?與豎向荷載相比,側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線(xiàn)性的,而是隨建筑物的增高而迅速增大。當(dāng)多層建筑的結(jié)構(gòu)按恒載及活荷載設(shè)計(jì)時(shí),柱、墻、樓梯或電梯井就自然能承受大部分水平力,高層建筑并非如此.為了使高層建筑足以抵抗相當(dāng)大的側(cè)向荷載和側(cè)移,常常不得不進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的結(jié)構(gòu)布置,柱、梁、墻和板的截面總是要大一些。
三.高層建筑結(jié)構(gòu)體系選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系
對(duì)于非地震區(qū)的高層建筑，水平荷載要以風(fēng)荷載為主，所以高層建筑選型宜選用利于抗風(fēng)作用的建筑體型，即風(fēng)壓體型系數(shù)較小的圓形、橢圓形等建筑體型。流線(xiàn)型的建筑體型及由下而上逐漸變小的截錐形體型也有利于抗風(fēng)。在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，宜采用平面形狀與剛度分布較均勻?qū)ΨQ(chēng)的結(jié)構(gòu)，減輕風(fēng)荷載作用之下扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及變形造成的影響，并限制結(jié)構(gòu)高寬比，防止傾覆。
而對(duì)于地震區(qū)高層建筑的結(jié)構(gòu)體系選型，實(shí)際上是屬于抗震概念設(shè)計(jì)的范疇，通過(guò)以宏觀(guān)概念為指導(dǎo)，選擇合理的方案和結(jié)構(gòu)體系，達(dá)到合理抗震目的。如選用整體性較好的基礎(chǔ)，立體結(jié)構(gòu)具有合理的地震作用的傳遞途徑、合理的剛度及強(qiáng)度分布等。
另外，高層住宅建筑根據(jù)其使用功能的特點(diǎn)，要在平面內(nèi)布置許多縱、橫內(nèi)隔墻，而剪力墻結(jié)構(gòu)能夠使發(fā)揮結(jié)構(gòu)作用的剪力墻和發(fā)揮分隔作用的縱、橫內(nèi)隔墻統(tǒng)一起來(lái)，顯示它們?cè)谧≌ㄖ械膬?yōu)越性。再加之它施工又方便，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較好、抗震性能比較可靠，因此，剪力墻結(jié)構(gòu)體系應(yīng)為高層住宅體系選型的首選。但是像高層旅館的公共部分（比如大廳、會(huì)議室等）及公寓的某些部分常常要求較大的空間，這時(shí)就要優(yōu)先考慮框架或框剪結(jié)構(gòu)體系。
四. 高層建筑結(jié)構(gòu)選型的若干思考
選型工作具有很強(qiáng)的綜合性包含大量確定與不確定的因素,受諸多條件和因素影響,高層結(jié)構(gòu)是否合理、經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵,隨著建筑高度和功能的發(fā)展需要而不斷發(fā)展變化。除了要考慮工程造價(jià)和投資能力,還要考慮所選結(jié)構(gòu)型式對(duì)建筑功能的適應(yīng)性,施工條件,技術(shù)能力,施工工期,建筑材料和能源供應(yīng),建筑美學(xué)要求包括建筑群及其環(huán)境的配合建設(shè)場(chǎng)地的地形地貌自然災(zāi)害等等。
4.1豎向承重結(jié)構(gòu)的選型在對(duì)豎向承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型時(shí),首先考慮的是建筑物的高度和用途。不同結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度和剛度是不一樣的,因而它們適應(yīng)的高度也不同。一般說(shuō)來(lái),框架結(jié)構(gòu)適用于高度低、層數(shù)少、設(shè)防烈度低的情況;框架―剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可以滿(mǎn)足大多數(shù)建筑物的高度要求;層數(shù)很多或設(shè)防烈度較高時(shí),可用筒體結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑物的高度超出表中數(shù)值時(shí),要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究,采取有效的措施。選擇結(jié)構(gòu)體系應(yīng)考慮的另一個(gè)因素是建筑物的用途。目前國(guó)內(nèi)高層建筑按用途大體上可分三大類(lèi):住宅、旅館及公共性建筑(辦公、商業(yè)、科研、教學(xué)、醫(yī)院等)。住宅建筑一般采用剪力墻結(jié)構(gòu)。
4.2水平承重結(jié)構(gòu)的選型水平承重結(jié)構(gòu)對(duì)保證建筑物的整體穩(wěn)定和傳遞水平力有重要作用。水平承重結(jié)構(gòu)選型通常有以下幾種,平板體系、無(wú)梁樓蓋、密肋樓蓋和肋形樓蓋。平板體系:平板體系采用單向板或雙向板,常用于剪力墻結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是板底平整,可以不加吊頂,結(jié)構(gòu)高度低,可以降低層高。但當(dāng)跨度大時(shí),采用平板較困難,一般非預(yù)應(yīng)力平板不宜超過(guò)6m,預(yù)應(yīng)力平板不宜超過(guò)9m,否則平板厚度過(guò)大,樓面重量太大。采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力無(wú)粘結(jié)平板樓面可以減少板厚。無(wú)梁樓蓋:在層高受限制情況下,公用建筑常采用無(wú)梁樓蓋。無(wú)梁樓蓋最好帶現(xiàn)澆柱帽,以加強(qiáng)板柱連接的可靠性。無(wú)梁樓蓋的合適跨度是:普通鋼筋混凝土樓面6m以?xún)?nèi);預(yù)應(yīng)力混凝土樓面可達(dá)9m。密肋樓蓋:密肋樓蓋多用在跨度較大而梁高受限制的情況下。筒體結(jié)構(gòu)角區(qū)樓面也常用密肋樓蓋。當(dāng)采用裝配式樓板時(shí),框架－剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)加混凝土現(xiàn)澆面層。樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足:房屋高度超過(guò)50m時(shí),框架―剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆摟蓋結(jié)構(gòu);剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過(guò)50m時(shí),8、9度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu);6、7度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式樓蓋;框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式結(jié)構(gòu)。同時(shí)對(duì)于現(xiàn)澆樓蓋,混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20,也不宜高于C40。
4.3下部結(jié)構(gòu)的選型高層建筑的基礎(chǔ)是高層建筑的重要組成部分。它將上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的巨大荷載傳遞給地基。高層建筑基礎(chǔ)形式選擇的好壞,不但關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全,而且對(duì)房屋的造價(jià)、施工工期等有重大的影響。高層建筑基礎(chǔ)形式通常有以下幾種:(1)柱下獨(dú)立基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多、土質(zhì)較好的框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)鼗鶠閹r石時(shí),可采用地錨將基礎(chǔ)錨固在巖石上,錨入長(zhǎng)度≥40d。(2)交叉梁基礎(chǔ):即雙向?yàn)闂l形基礎(chǔ)。適用:層數(shù)不多、土質(zhì)一般的框架、剪力墻、框架－剪力墻結(jié)構(gòu)。(3)片筏基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多土質(zhì)較弱或?qū)訑?shù)較多土質(zhì)較好時(shí)用。當(dāng)基巖埋置深度很深,地下水位又很高,但是在距地表不深處有一定承載力和一定厚度的持力層時(shí),選用片筏基礎(chǔ)比選用樁基礎(chǔ)可以節(jié)省投資和縮短工期。但片筏基礎(chǔ)的剛度較弱,應(yīng)注意對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降、變形和裂縫進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),還要進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。(4)復(fù)合基礎(chǔ):適用于層數(shù)較多或土質(zhì)較弱時(shí)采用。CFG樁復(fù)合地基是高粘結(jié)強(qiáng)度復(fù)合地基代表,目前它已大量應(yīng)用于高層建筑地基。它既可適用于條形、獨(dú)立基礎(chǔ),也可用于筏基和箱形基礎(chǔ)?？捎糜谔钔痢柡屯良胺秋柡屯琳承酝?。
結(jié)語(yǔ)：高層建筑物有效地減輕了住房壓力,但必然也帶來(lái)了安全隱患,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得尤為重要，隨著設(shè)計(jì)理念的不斷發(fā)展,高層建筑物必將朝著更加合理的方向發(fā)展。高層建筑結(jié)構(gòu)的選型與結(jié)構(gòu)布置直接影響著結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)房屋的高度、高寬比等多方面因素選取合理的結(jié)構(gòu)體系。
參考文獻(xiàn)
[1]沈蒲生．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006.
[2]劉海卿,康珍珍,張丙軍.高層建筑結(jié)構(gòu)選型影響因素分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2006(6).
[3]袁鴻.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究[J].大眾科技,2004,(08).
【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)選型
1. 高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
80年代以前的高層建筑是指9層以及9層以上建筑?，F(xiàn)在是將20層左右看作中高層建筑，100m左右30層為高層建筑。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常用鋼和鋼筋混凝土兩種材料。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是成本低，耐久性和耐火性較好，維護(hù)費(fèi)用低，材料來(lái)源廣泛，能夠澆注成復(fù)雜斷面形狀。它有多種結(jié)構(gòu)體系可以選擇，由于使用混凝土從進(jìn)而節(jié)省鋼材，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠得到較好的抗震性能；缺點(diǎn)是構(gòu)件斷面大，自重大，抗裂性能差，延性較差，戶(hù)外施工受到天氣條件的影響。
鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，韌性好，便于加工；高層鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)斷面小，自重輕，抗震性能好，便于施工，能夠縮短工期；缺點(diǎn)是高層鋼結(jié)構(gòu)需大量鋼材，造價(jià)高，鋼結(jié)構(gòu)耐火性能不好，要用大量防火涂料，鋼材易于銹蝕，防火性能較差，設(shè)計(jì)施工技術(shù)也較復(fù)雜。
由于鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)都有明顯的優(yōu)缺點(diǎn)，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常采用鋼與鋼筋混凝土材料的組合結(jié)構(gòu)，使二者互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，既能保證技術(shù)性能要求，又能取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。鋼與鋼筋混凝土組合的常見(jiàn)形式有兩種：1、鋼骨混凝土構(gòu)件，是在構(gòu)件內(nèi)部放上鋼材，構(gòu)件外部用鋼筋混凝土包裹，利用鋼材加強(qiáng)構(gòu)件。這樣既可以通過(guò)鋼骨減小構(gòu)件斷面和改善抗震性能，也能由外包混凝土提高其剛度和耐火性能。也可在鋼管內(nèi)部填充混凝土，稱(chēng)為鋼管混凝土，它有效地利用了鋼材的抗拉性能和混凝土的抗壓強(qiáng)度，增加了它的抗壓和抗剪承載力，減小了柱截面有利于抗震，同事由于混凝土的吸熱作用，增加了耐火時(shí)間；外部鋼管可防止內(nèi)部混凝土的脆性破壞另外，為采用高強(qiáng)混凝土提高供了可靠保證。2、組合結(jié)構(gòu)，一部分用鋼結(jié)構(gòu)，一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析
2.1 水平負(fù)荷是決定因素
在較低建筑中，重力產(chǎn)生的垂直荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決定因素，由風(fēng)產(chǎn)生的水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較??；在高層建筑中，水平荷載是主要因素，垂直荷載對(duì)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有重要影響。隨著建筑層數(shù)的增加，水平荷載越發(fā)成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的決定性因素。因?yàn)樵谪Q構(gòu)件中，樓房自重和樓面使用荷載產(chǎn)生的軸力和彎矩值，與樓房高度的一次方成正比；水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在構(gòu)件中所引起的軸力，與樓房高度的平方成正比；另一方面，對(duì)某一高度建筑來(lái)而言，垂直荷載一般是定值，而由風(fēng)震作用產(chǎn)生的水平荷載，是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。
2.2軸向變形的影響
低層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取決于垂直荷載，水平荷載只考慮彎矩項(xiàng)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在高度上累積的軸向變形非常明顯，軸向變形會(huì)使高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值與分布產(chǎn)生明顯改變。軸向變形的影響在結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)當(dāng)考慮，它是在施工過(guò)程中逐層施加的。所以在分析軸向變形時(shí)，不能簡(jiǎn)單的按一次加載考慮，而是在施工過(guò)程中分層施加垂直荷載。
2.3 結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響
結(jié)構(gòu)側(cè)移已經(jīng)成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形，隨著樓層的增加而急速變大。過(guò)大的側(cè)移會(huì)造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞，也會(huì)使人感覺(jué)不舒服，從而影響使用。所以結(jié)構(gòu)側(cè)移要控制在一定范圍內(nèi)。高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，能夠抵御水平荷載作用產(chǎn)生的內(nèi)力；同時(shí)要有足夠的抗側(cè)剛度，使結(jié)構(gòu)側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，保證良好的居住和工作條件。
2.4 結(jié)構(gòu)延性的影響
高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)采以恰當(dāng)?shù)拇胧?，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，使其在地震作用下的變形更大一些，即使進(jìn)入塑性變形階段后使其仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌。
3. 高層建筑結(jié)構(gòu)選型分析
影響高層建筑結(jié)構(gòu)選型的因素很多，而且各因素之間的具有很強(qiáng)的相互作用，不確定的信息多，綜合性很強(qiáng)，所以不僅要有力學(xué)分析，而且應(yīng)該綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全、適用等多種因素。在分析時(shí)要抓住主要矛盾，而忽略次要矛盾。高層建筑結(jié)構(gòu)選型的主要影響因素可歸為以下：（1）結(jié)構(gòu)的功能適應(yīng)性；（2）結(jié)構(gòu)的受力合理性；（3）結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)有效性；（4）結(jié)構(gòu)的施工方便性；（5）結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)減災(zāi)能力；（6）建筑方案特征
3.1 結(jié)構(gòu)的功能適應(yīng)
結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)首先關(guān)注結(jié)構(gòu)型式對(duì)功能的適應(yīng)。建筑物的功能主要有兩個(gè)要求：空間要求和功能要求。根據(jù)高層建筑對(duì)空間的要求可大體確定建筑物的規(guī)模、尺度與建筑物之間關(guān)系。高層建筑的使用功能大體上分為住宅、旅館、辦公樓、公寓和綜合樓等。比如高層住宅，其使用空間小，分隔墻體較多，且各層的平面布置基本相同，因此這種功能的建筑就比較適合采用剪力墻或框架剪力墻結(jié)構(gòu)。
3.2 結(jié)構(gòu)的受力合理性
每種結(jié)構(gòu)體系有各自的受力特征，結(jié)構(gòu)選型必須保證結(jié)構(gòu)體系受力合理。結(jié)構(gòu)受力合理性包括結(jié)構(gòu)能有效抗風(fēng)、有效抗震、有明確的傳力途徑、應(yīng)力分布合理、破壞機(jī)制合理等等。因此應(yīng)仔細(xì)比較各種結(jié)的構(gòu)體系優(yōu)缺點(diǎn)，挑選出能幾個(gè)較好結(jié)構(gòu)體系，然后再結(jié)合其它影響因素作分析、篩選。
3.3 結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)有效性
工程建設(shè)實(shí)踐要考慮提升工程投資的經(jīng)濟(jì)效益，因此選取結(jié)構(gòu)選型方案時(shí)必須對(duì)不同結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。的手段是進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析，全面考察影響經(jīng)濟(jì)效益的各要素，從整體和長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度分析結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)性。
3.4 結(jié)構(gòu)的施工方便性
建筑施工的生產(chǎn)技術(shù)水平及生產(chǎn)手段對(duì)建筑結(jié)構(gòu)型式有很大影響。首先，先進(jìn)施工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)結(jié)構(gòu)型式的前提；其次，建筑結(jié)構(gòu)方案要密切與施工條件相結(jié)合；再次，對(duì)于某些結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮受力狀況在施工階段和使用階段有很大出入 。
3.5 結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)減災(zāi)能力
結(jié)構(gòu)抗災(zāi)減災(zāi)性能包括抗震減災(zāi)性能、抗風(fēng)減災(zāi)性能、抗火減災(zāi)性能、地質(zhì) 災(zāi)害性能。在高度合理性、剛度合適性、抗傾合理性中考慮設(shè)防風(fēng)壓保證其抗風(fēng)減災(zāi)性能；在場(chǎng)地選擇及基礎(chǔ)選型中考慮抗地質(zhì)災(zāi)害性能；結(jié)構(gòu)抗火減災(zāi)性能需求可通過(guò)結(jié)構(gòu)材料選擇、防火構(gòu)造措施、增加消防能力等措施防增來(lái)保證，選型時(shí)一般不直接考慮。
3.6 建筑方案特征
建筑的高度、高寬比、長(zhǎng)寬比以及建筑體型，其中建筑體型包括平面體型和立體體型。平面體型是由平面規(guī)則性、平面對(duì)稱(chēng)性、平面質(zhì)量和剛度偏心等組成，立體體型是由結(jié)構(gòu)高寬比、立面收進(jìn)體型、塔樓和層間剛度等組成。
4. 結(jié)束語(yǔ)
隨機(jī)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，面對(duì)越來(lái)越高的高樓，越來(lái)越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體 系及建筑平面功能，我們?cè)诖_定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)選型的方案時(shí)只有本著經(jīng)濟(jì)、合理、技術(shù)先進(jìn)的原則，在滿(mǎn)足建筑使用功能及結(jié)構(gòu)安全前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案。
參考文獻(xiàn)
[1] 王光遠(yuǎn). 工程軟設(shè)計(jì)理論[M].北京：科學(xué)出版社，1992.
[2] 劉大海，楊翠如. 高層建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996.
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換層；高層建筑；梁式；豎向；抗震
中圖分類(lèi)號(hào)：TU208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、轉(zhuǎn)換層的功能與設(shè)計(jì)原則
（一）轉(zhuǎn)換層的功能
1、建筑功能
利用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可以為高層建筑提供寬闊的室內(nèi)空間和出入口。
2、結(jié)構(gòu)功能
高層建筑利用轉(zhuǎn)換層可以實(shí)現(xiàn)上下部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，上部的剪力墻結(jié)構(gòu)更適合于民用住宅結(jié)構(gòu)，而下部框架結(jié)構(gòu)由于可以具有較大的內(nèi)部空間，更適宜商用。通過(guò)轉(zhuǎn)換層將兩者有效的融合為一體，確保了高層建筑結(jié)構(gòu)的多樣化。
3、軸線(xiàn)及上下層柱網(wǎng)轉(zhuǎn)換
利用轉(zhuǎn)換層進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在其不改變上下結(jié)構(gòu)形式的情況下，可以通過(guò)對(duì)軸線(xiàn)及上下層柱網(wǎng)的改變，實(shí)現(xiàn)下部柱距的擴(kuò)大，以大柱網(wǎng)的形式滿(mǎn)足下部大空間的需求。
4、錯(cuò)位布置
在進(jìn)行上下結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換時(shí)，可以對(duì)上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的軸線(xiàn)和柱網(wǎng)軸線(xiàn)進(jìn)行錯(cuò)位布置。
（二）設(shè)計(jì)原則
高層建筑由于自身重量較大，所以對(duì)其穩(wěn)定性和抗震性具有較高的要求，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)置時(shí)，極易導(dǎo)致豎向剛度突變的發(fā)生，從而導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能受到較大的影響，所以在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循利用直接落地的豎向構(gòu)件、宜低不宜高、宜小不宜大的諸多原則。即在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)置時(shí)，由于豎向構(gòu)件會(huì)對(duì)剛度和結(jié)構(gòu)的抗震性能帶來(lái)突變，所以需要選擇直接落地的豎向構(gòu)件來(lái)進(jìn)行設(shè)置；在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)置時(shí)，盡量選擇高層建筑豎向位置較低的地方；同時(shí)為了確保所設(shè)置的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式能夠具有更明確的傳力路徑，所以需要對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，這樣對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工都會(huì)有一定的益處；在轉(zhuǎn)換時(shí)需要對(duì)剛度進(jìn)行適度的控制，不宜過(guò)大，這樣不僅有利于建筑物的安全性，而且也會(huì)帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)性。
二、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的類(lèi)型及設(shè)計(jì)方法論述
高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層可以分為四種類(lèi)型：梁式轉(zhuǎn)換層、厚板式轉(zhuǎn)換層、箱式轉(zhuǎn)換層和桁架式轉(zhuǎn)換層。
（一）梁式轉(zhuǎn)換層
特點(diǎn)：梁式轉(zhuǎn)換層分為托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)和托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)，這兩者是按功能不同來(lái)進(jìn)行劃分的。
1、托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)
當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承接的是上部的普通框架時(shí)，可以按照普通的截面設(shè)計(jì)進(jìn)行配筋計(jì)算，因?yàn)檫@時(shí)的轉(zhuǎn)換梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一樣的，但是，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承受的是上部斜桿框架時(shí)，就應(yīng)該按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面尺寸設(shè)計(jì)，因?yàn)?，此時(shí)的轉(zhuǎn)換面承受的是軸向拉力。
2、托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)
在轉(zhuǎn)換梁的施工過(guò)程中，力學(xué)問(wèn)題是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，必須要予以重視，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承受上部的墻體是小墻體時(shí)，要采取普通梁的截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算，且縱向的鋼筋也可以放置在轉(zhuǎn)換梁的底部，像普通梁那樣布置就可以了；當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承受的是上部墻體且滿(mǎn)跨不開(kāi)洞時(shí)，轉(zhuǎn)換梁應(yīng)采取的截面設(shè)計(jì)方法是深梁截面設(shè)計(jì)方法，它的受力特點(diǎn)和破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，不過(guò)此時(shí)的轉(zhuǎn)換梁跨中較大范圍的內(nèi)力較大，所以其縱向的鋼筋就不應(yīng)該彎曲或者截?cái)嗔?；?dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿(mǎn)跨或者不滿(mǎn)跨時(shí)，但是剪力墻長(zhǎng)度比較大時(shí)，應(yīng)該采取的轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)方法是深梁截面設(shè)計(jì)方法。
（二）箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)
當(dāng)轉(zhuǎn)換梁的截面較大時(shí)，可以在轉(zhuǎn)換梁的梁頂和梁底同時(shí)設(shè)置一層樓板，遍布全層，使得整個(gè)樓層都構(gòu)成“箱子”形式，也因此被稱(chēng)為“箱型轉(zhuǎn)換層。
箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)也是高層建筑設(shè)計(jì)中較為常用的一種結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要要注意支撐體系的合理設(shè)置，這是保證建筑施工質(zhì)量的重要前提，主要特點(diǎn)有：層高大、自重大、混凝土強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)受力比較復(fù)雜、墻柱模板支設(shè)困難等，主要優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換層本身的整體性非常好，但是，它也有其缺點(diǎn)，就是它直接占用了整個(gè)樓層的面積，使得這個(gè)樓層不能再有其他用途，只能當(dāng)做設(shè)備層使用，還有一個(gè)缺點(diǎn)就是上面所提出的自重大、造價(jià)高，這也是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中很少使用的原因。
（三）厚板式轉(zhuǎn)換層
這種厚板厚梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)是布置靈活，整體性比較好，當(dāng)上、下柱網(wǎng)線(xiàn)錯(cuò)開(kāi)比較多很難用梁來(lái)承托時(shí)就需要采取這種形式，做成厚板，厚板的厚度也可以根據(jù)上下的結(jié)構(gòu)以及柱網(wǎng)尺寸而定，但是這種厚板式轉(zhuǎn)換層的自重很大，地震作用大，耗費(fèi)材料多，不僅耗費(fèi)資金而且還容易發(fā)生震害，所以這種方法采用的也不是很多。
厚板式轉(zhuǎn)換層可以采用T B SA 等的三維空間分析程序?qū)φw進(jìn)行內(nèi)力分析，主要是轉(zhuǎn)換板的不規(guī)則邊界，這樣一般會(huì)采用有效單元法進(jìn)行內(nèi)力分析，還可以采用復(fù)雜樓板有限元分析軟件進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算，還可以對(duì)板進(jìn)行在豎向壓力荷載作用下的受彎和局部壓力等的計(jì)算。
（四）桁架式轉(zhuǎn)換層
桁架可以分為兩種，一種是空腹桁架，另一種是實(shí)腹桁架，這種桁架式轉(zhuǎn)換層主要是由梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換而來(lái)的，與梁式轉(zhuǎn)換層相比它的受力更加明確、整體性好、抗震能力強(qiáng)、框支柱柱頂彎矩和剪力更加小一點(diǎn)，這是它主要的優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)也比較明顯，施工難度大，更加復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)難度大。可以對(duì)其進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，當(dāng)高層建筑的下部為大商場(chǎng)時(shí)，需要的空間必須要大，上部則是居住辦公等的小空間，這時(shí)就可以采用桁架式轉(zhuǎn)換層，特別是在需要設(shè)置管道時(shí)，更要采取這種方式，一般采用桁架式轉(zhuǎn)換層時(shí)應(yīng)該滿(mǎn)層進(jìn)行布置，而且上弦節(jié)點(diǎn)要與上部密柱中心對(duì)齊。桁架式轉(zhuǎn)換層的重量比較小，所以也減小了下部框架的承重負(fù)荷。
三、帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（一）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置
據(jù)相關(guān)研究已經(jīng)顯示，在底部的轉(zhuǎn)換層中，如果其位置越高，它的上下高度的突變就會(huì)越大，轉(zhuǎn)換層的上下內(nèi)力的傳遞途徑，其突變也會(huì)加劇，落地的剪力墻以及其他墻體就容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，框支柱內(nèi)力加大，使得轉(zhuǎn)換層的上部其附近的一些墻體就會(huì)被破壞。所以說(shuō)，轉(zhuǎn)換層的位置如果過(guò)于高，就會(huì)對(duì)抗震產(chǎn)生不利的影響。按照相關(guān)的研究結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)換構(gòu)件能夠運(yùn)用箱形結(jié)構(gòu)、斜撐、厚板、轉(zhuǎn)換大梁等形式，在地震區(qū)對(duì)于一些轉(zhuǎn)換厚板的使用經(jīng)驗(yàn)是比較少的，可以在一些非地震區(qū)采用，在一些大空間的地下室中，因?yàn)槠渲車(chē)兄s束的作用，而地震的反應(yīng)也低于上部的框支結(jié)構(gòu)，所以，在 7 度到 8 度地區(qū)的地震設(shè)計(jì)的一些地下室就能夠采用這種厚板轉(zhuǎn)換層。
（二）轉(zhuǎn)換層豎向布置
轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的傳力以及建筑的功能需要，沿著層高的建筑方向靈活布置，也可以符合建筑功能要求的基礎(chǔ)上，能夠在樓層的局部來(lái)設(shè)置轉(zhuǎn)換層，而且自身的空間可以作為一種技術(shù)設(shè)備層，也可以作為一種正常的使用層，但是前提是要保證轉(zhuǎn)換層的剛度，這樣來(lái)防止剛度的過(guò)分懸殊。
（三）轉(zhuǎn)換層抗震設(shè)計(jì)
為了進(jìn)一步的保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與安全性，規(guī)定在一些框支剪力墻其轉(zhuǎn)換層的位置如果是設(shè)置在第三層以上，那么框支柱以及剪力墻其底部的抗震等級(jí)要提高一級(jí)，如果已經(jīng)是特一級(jí)就不再需要提高，而對(duì)于底部的框架來(lái)說(shuō)，如果其為密柱框架，其抗震等級(jí)就不用再提高。轉(zhuǎn)換層其構(gòu)件在水平地震作用下的內(nèi)力要將其調(diào)整，如果是八度的抗震設(shè)計(jì)，就要對(duì)豎向地震的影響需要考慮。
（四）轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)換層將框支剪力墻分成上下兩部分，對(duì)于這兩者來(lái)說(shuō)，其受力情況是有一定差距的，在上部的樓層中，因?yàn)橥夂奢d而產(chǎn)生的水平力，有自己的分配原則，它是根據(jù)剪力墻的剛度來(lái)進(jìn)行的。在下部樓層中，框支柱的剛度與落地的剪力墻的剛度也是不同的，后者承擔(dān)著水平剪力，也就是說(shuō)，在轉(zhuǎn)換層處荷載的分配不是很均勻。轉(zhuǎn)換層其樓板具有比較重的任務(wù)，轉(zhuǎn)換樓板其自身的變形大、受力大，應(yīng)該要保持足夠的剛度來(lái)完成對(duì)于自己任務(wù)的支撐。
參考文獻(xiàn)
[1]李多龍. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本流程分析[J]. 江西建材. 2013(06)
[關(guān)鍵詞]高層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系剪力墻
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1.水平荷載成為決定因素。一方面,因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩,以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;另一方面,對(duì)某一定高度樓房來(lái)說(shuō),豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用,其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)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(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響,造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小,跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大;還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值,對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整;另外對(duì)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(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。
3.側(cè)移成為控制指標(biāo)。與較低樓房不同,結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。
4.結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對(duì)于較低樓房而言,高樓結(jié)構(gòu)更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力,避免倒塌,特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?來(lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
1.框架-剪力墻體系。當(dāng)框架體系的強(qiáng)度和剛度不能滿(mǎn)足要求時(shí),往往需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來(lái)代替部分框架,便形成了框架-剪力墻體系。在承受水平力時(shí),框架和剪力墻通過(guò)有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在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。框架-剪力墻體系的位移曲線(xiàn)呈彎剪型。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(shí)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,所以框架-剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。
2.剪力墻體系。當(dāng)受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時(shí),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。剪力墻體系屬剛性結(jié)構(gòu),其位移曲線(xiàn)呈彎曲型。剪力墻體系的強(qiáng)度和剛度都比較高,有一定的延性,傳力直接均勻,整體性好,抗倒塌能力強(qiáng),是一種良好的結(jié)構(gòu)體系,能建高度大于框架或框架-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(chēng)為筒體體系。筒體是一種空間受力構(gòu)件,分實(shí)腹筒和空腹筒兩種類(lèi)型。筒體體系具有很大的剛度和強(qiáng)度,各構(gòu)件受力比較合理,抗風(fēng)、抗震能力很強(qiáng),往往應(yīng)用于大跨度、大空間或超高層建筑。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)分析
1.高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本假定
(1)彈性假定。目前工程上實(shí)用的高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法均采用彈性的計(jì)算方法。在垂直荷載或一般風(fēng)力作用下,結(jié)構(gòu)通常處于彈性工作階段,這一假定基本符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況。但是在遭受地震或強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生較大的位移,進(jìn)入到彈塑性工作階段。此時(shí)仍按彈性方法計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)不能反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)工作狀態(tài)的,應(yīng)按彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。新晨
(2)小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對(duì)幾何非線(xiàn)性問(wèn)題(P-Δ效應(yīng))進(jìn)行了一些研究。一般認(rèn)為,當(dāng)頂點(diǎn)水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時(shí),P-Δ效應(yīng)的影響就不能忽視了。
(3)剛性樓板假定。許多高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法均假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無(wú)限大,而平面外的剛度則忽略不計(jì)。一般來(lái)說(shuō),對(duì)框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是,對(duì)于豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu),樓板剛度較小,主要抗側(cè)力構(gòu)件間距過(guò)大或是層數(shù)較少等情況,樓板變形的影響較大。特別是對(duì)結(jié)構(gòu)底部和頂部各層內(nèi)力和位移的影響更為明顯?？蓪⑦@些樓層的剪力作適當(dāng)調(diào)整來(lái)考慮這種影響。
(4)計(jì)算圖形的假定。高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計(jì)算圖形有三種:①一維協(xié)同分析。②二維協(xié)同分析。③三維空間分析。三維空間分析的普通桿單元每一節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度,按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點(diǎn)還應(yīng)考慮截面翹曲,有7個(gè)自由度。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法
(1)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算的方法很多,由于采用的未知量和考慮因素的不同,各種方法解答的具體形式亦不相同?？蚣?剪力墻的機(jī)算方法,通常是將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為等效壁式框架,采用桿系結(jié)構(gòu)矩陣位移法求解。
(2)剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開(kāi)洞情況。不同類(lèi)型的剪力墻,其截面應(yīng)力分布也不同,計(jì)算內(nèi)力與位移時(shí)需采用相應(yīng)的計(jì)算方法。剪力墻結(jié)構(gòu)的機(jī)算方法是平面有限單元法。此法較為精確,而且對(duì)各類(lèi)剪力墻都能適用。但因其自由度較多,機(jī)時(shí)耗費(fèi)較大,目前一般只用于特殊開(kāi)洞墻、框支墻的過(guò)渡層等應(yīng)力分布復(fù)雜的情況。
(3)筒體結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)的分析方法按照對(duì)計(jì)算模型處理手法的不同可分為三類(lèi):等效連續(xù)化方法、等效離散化方法和三維空間分析。
等效連續(xù)化方法是將結(jié)構(gòu)中的離散桿件作等效連續(xù)化處理。一種是只作幾何分布上的連續(xù)化,以便用連續(xù)函數(shù)描述其內(nèi)力;另一種是作幾何和物理上的連續(xù)處理,將離散桿件代換為等效的正交異性彈性薄板,以便應(yīng)用分析彈性薄板的各種有效方法。具體應(yīng)用有連續(xù)化微分方程解法、框筒近似解法、擬殼法、能量法、有限單元法、有限條法等。
