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時間：2023-08-24 09:28:14
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Abstract: The increase of the height of building, style diversity has put forward more new problems and requirements for high-rise buildings in the design and technology, this paper analyzes several problems existing in design structure characteristics, design principle and basic structure of the high-rise.
Key words: high-rise building; structure characteristics; foundation structure design
中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
0 引言
隨著城市建設(shè)的不斷加快，建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，建筑用地也不斷緊張，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，近年來，我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達(dá)到2億多平方米。建筑高度的不斷增加, 風(fēng)格的變化多樣， 給高層建筑的設(shè)計(jì)提出了更新更高的要求。尤其是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)與重點(diǎn)，給工程設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。下面就高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則以及基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的幾個問題進(jìn)行探討。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1.1水平荷載成為決定因素。首先，數(shù)據(jù)顯示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，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力與樓房高度的兩次方成正比。再者，對具有特定高度的樓房來說， 豎向荷載基本上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用， 其數(shù)值隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。因此，水平荷載對高層建筑穩(wěn)定性的影響作用是很大的
1.2軸向變形不可忽視。高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，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(fù)彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大；此外還會對預(yù)測構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對下料長度進(jìn)行調(diào)整；另外對構(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。
1.3側(cè)移成為控制指標(biāo)。與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。 另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗推剛度，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)，否則會產(chǎn)生以下情況：
1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時，偏心加劇，當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時，將會導(dǎo)致房屋側(cè)塌。
2.使居住人員感到不適或驚慌。
3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機(jī)電設(shè)備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運(yùn)行。
4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。
1.4結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對于較低樓房而言， 高層建筑結(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)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
1.5抗震設(shè)計(jì)要求更高。有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是：注重概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)選型與平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)好且經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)構(gòu)造措施。鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。 在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性能，使整個結(jié)構(gòu)具有必要的承載力、剛度和延性。結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列基本要求：
( l ）應(yīng)具有必要的承載力、剛度和變形能力。
( 2 ）應(yīng)避免因局部破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞。
( 3 ）對可能的薄弱部位要采取加強(qiáng)措施。
( 4 ）結(jié)構(gòu)選型與布置合理，避免局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位。
( 5 ）宜具有多道抗震防線。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基本要求
基礎(chǔ)是房屋結(jié)構(gòu)的重要組成部分，房屋所受的各種荷載都要經(jīng)過基礎(chǔ)傳至地基。由于高層建筑層數(shù)多、上部結(jié)構(gòu)荷載很大，導(dǎo)致使其基礎(chǔ)具有埋置深度大，材料用量多，施工周期長，工程造價高等特點(diǎn)。為此，高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足以下幾方面的要求：
(1) 高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮建筑場地的地質(zhì)狀況、上部結(jié)構(gòu)的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發(fā)生過量沉降戒傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應(yīng)注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近地下構(gòu)筑物及各項(xiàng)地下設(shè)施的位置和標(biāo)高，確保施工安全。
（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)和地質(zhì)狀況進(jìn)行，宜考慮地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的影響。需要降低地下水位的，應(yīng)在施工時采取有效措施，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下設(shè)施等正常使用和安全。同時還應(yīng)注意降水的時間要求，以免停止降水后，水位過早上升，使建筑物發(fā)生上浮等問題。
（3）高層建筑應(yīng)采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。宜采用筏形基礎(chǔ)，必要時可采用箱形基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁基礎(chǔ)或其他基礎(chǔ)形式；當(dāng)?shù)鼗休d力或變形不能滿足設(shè)計(jì)要求時，可采用樁基或復(fù)合地基。
（4）高寬比大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。計(jì)算時，質(zhì)量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。
（5）在地震區(qū)，高層建筑宜避開對抗震不利的地段；當(dāng)條件不允許避開不利地段時，應(yīng)采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失穩(wěn)而破壞，或者產(chǎn)生過量下沉或傾斜。
4 基礎(chǔ)的埋深問題
高層建筑的基礎(chǔ)應(yīng)該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎(chǔ)底面，對于獨(dú)立的高層建筑而言，基礎(chǔ)埋深比較容易確定，但當(dāng)今多數(shù)高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當(dāng)?shù)叵萝噹旎A(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)或設(shè)有防水底板的獨(dú)立基礎(chǔ)（防水底板不宜太薄）時，高層建筑的基礎(chǔ)埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應(yīng)按嵌固層要求設(shè)計(jì)，地下車庫應(yīng)有足夠的側(cè)向剛度作為高層建筑的側(cè)限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎(chǔ)埋深應(yīng)該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設(shè)地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：
1．提高地基承載力。當(dāng)高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進(jìn)行修正。隨著基礎(chǔ)埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。
2．有利于高層建筑上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側(cè)向剛度和約束。因此設(shè)地下室有利于上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，有利于協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體變形，調(diào)整地基不均與沉降。
此外在確定埋置深度時，應(yīng)考慮建筑物的高度、體型、地基土質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎(chǔ)底面，并宜符合下列要求：
1天然地基或復(fù)合地基，可取房屋高度的1/15；
2樁基礎(chǔ)，可取房屋高度的1/18（樁長不計(jì)在內(nèi)）。
當(dāng)建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩(wěn)定性要求及本規(guī)程第12.1.6條規(guī)定的前提下，基礎(chǔ)埋深可不受本條第1、2兩款的限制。當(dāng)?shù)鼗赡墚a(chǎn)生滑移時，應(yīng)采取有效的抗滑移措施。
5 總結(jié)
近些年來，我國的高層建筑發(fā)展十分迅速，建筑造型新穎獨(dú)特，建筑物的高度與規(guī)模不斷增加。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地基是大樓的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，作出合理的結(jié)構(gòu)方案選擇。并能根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析采取適當(dāng)?shù)拇胧┙鉀Q實(shí)際問題。才能不斷地完善和發(fā)展高層建筑。
參考文獻(xiàn)
[1] 張吉人.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工質(zhì)量控制[M].中國建筑工業(yè)出版社.2006.9.[2] 于險峰．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其體系[J]．建筑技術(shù)，2009（24）
0.引言
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越成為高層建筑設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)與重點(diǎn)，給工程設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)極其重要，扎實(shí)、適用的基礎(chǔ)，是確保高層建筑質(zhì)量的關(guān)鍵所在。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，要結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，考慮好可能存在的一系列影響因素，把基礎(chǔ)設(shè)計(jì)做好。本文就高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則以及基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的幾個問題進(jìn)行探討。
1.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1.1水平荷載成為決定因素
首先，數(shù)據(jù)顯示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，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力與樓房高度的兩次方成正比。因此，水平荷載對高層建筑穩(wěn)定性的影響作用是很大的。
1.2軸向變形不可忽視
高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，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(fù)彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大；此外還會對預(yù)測構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對下料長度進(jìn)行調(diào)整；另外對構(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。
1.3側(cè)移成為控制指標(biāo)
與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（=qH4/8EI）。另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗推剛度，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)，否則會產(chǎn)生以下情況：
（1）因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時，偏心加劇，當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時，將會導(dǎo)致房屋側(cè)塌。（2）使居住人員感到不適或驚慌。（3）使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機(jī)電設(shè)備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運(yùn)行。（4）使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。A，結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對于較低樓房而言，高層建筑結(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)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。B，抗震設(shè)計(jì)要求更高。有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是：注重概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)選型與平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)好且經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)構(gòu)造措施。鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性能，使整個結(jié)構(gòu)具有必要的承載力、剛度和延性。結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列基本要求：
（l）應(yīng)具有必要的承載力、剛度和變形能力。（2）應(yīng)避免因局部破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞。（3）對可能的薄弱部位要采取加強(qiáng)措施。（4）結(jié)構(gòu)選型與布置合理，避免局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位。
3.高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基本要求
基礎(chǔ)是房屋結(jié)構(gòu)的重要組成部分，房屋所受的各種荷載都要經(jīng)過基礎(chǔ)傳至地基。由于高層建筑層數(shù)多、上部結(jié)構(gòu)荷載很大，導(dǎo)致使其基礎(chǔ)具有埋置深度大，材料用量多，施工周期長，工程造價高等特點(diǎn)。為此，高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足以下幾方面的要求：
（1）高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮建筑場地的地質(zhì)狀況、上部結(jié)構(gòu)的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發(fā)生過量沉降戒傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應(yīng)注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近地下構(gòu)筑物及各項(xiàng)地下設(shè)施的位置和標(biāo)高，確保施工安全。（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)和地質(zhì)狀況進(jìn)行，宜考慮地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的影響。需要降低地下水位的，應(yīng)在施工時采取有效措施，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下設(shè)施等正常使用和安全。同時還應(yīng)注意降水的時間要求，以免停止降水后，水位過早上升，使建筑物發(fā)生上浮等問題。（3）高層建筑應(yīng)采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。宜采用筏形基礎(chǔ)，必要時可采用箱形基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁基礎(chǔ)或其他基礎(chǔ)形式；當(dāng)?shù)鼗休d力或變形不能滿足設(shè)計(jì)要求時，可采用樁基或復(fù)合地基。（4）高寬比大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。計(jì)算時，質(zhì)量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。（5）在地震區(qū)，高層建筑宜避開對抗震不利的地段；當(dāng)條件不允許避開不利地段時，應(yīng)采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失穩(wěn)而破壞，或者產(chǎn)生過量下沉或傾斜。
4.基礎(chǔ)的埋深問題
高層建筑的基礎(chǔ)應(yīng)該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎(chǔ)底面，對于獨(dú)立的高層建筑而言，基礎(chǔ)埋深比較容易確定，但當(dāng)今多數(shù)高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當(dāng)?shù)叵萝噹旎A(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)或設(shè)有防水底板的獨(dú)立基礎(chǔ)（防水底板不宜太?。r，高層建筑的基礎(chǔ)埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應(yīng)按嵌固層要求設(shè)計(jì)，地下車庫應(yīng)有足夠的側(cè)向剛度作為高層建筑的側(cè)限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎(chǔ)埋深應(yīng)該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設(shè)地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：
4.1提高地基承載力
當(dāng)高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進(jìn)行修正。隨著基礎(chǔ)埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。
4.2有利于高層建筑上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定
高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側(cè)向剛度和約束。
此外在確定埋置深度時，應(yīng)考慮建筑物的高度、體型、地基土質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎(chǔ)底面，并宜符合下列要求：（1）天然地基或復(fù)合地基，可取房屋高度的1/15；（2）樁基礎(chǔ)，可取房屋高度的1/18（樁長不計(jì)在內(nèi)）。當(dāng)建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩(wěn)定性要求及本規(guī)程第12.1.6條規(guī)定的前提下，基礎(chǔ)埋深可不受本條第1、2兩款的限制。當(dāng)?shù)鼗赡墚a(chǎn)生滑移時，應(yīng)采取有效的抗滑移措施。
5.結(jié)語
近些年來，我國的高層建筑發(fā)展十分迅速，建筑造型新穎獨(dú)特，建筑物的高度與規(guī)模不斷增加。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地基是大樓的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，作出合理的結(jié)構(gòu)方案選擇。并能根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析采取適當(dāng)?shù)拇胧┙鉀Q實(shí)際問題。才能不斷地完善和發(fā)展高層建筑。
1、 前言
鑒于我國高層建筑呈幾何級快速增長的形式， 高層建筑的類型和功能也隨著變得多樣復(fù)雜化， 其結(jié)構(gòu)體系也變得越來越多樣，再加上材料性能與施工安裝可能存在的差異以及其他無法預(yù)測的因素等，導(dǎo)致設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果可能和實(shí)際受力情況相差較大。 因此， 在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 為保證結(jié)構(gòu)的安全可靠性，在定量分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是十分必要的。
2、 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
1、高層建筑的水平荷載已成為決定性要素，由于樓房的自重與樓面使用荷載在豎構(gòu)件當(dāng)中所造成軸力與彎矩之?dāng)?shù)值， 僅僅和樓房高度的一次方成正比關(guān)系， 而水平荷載對于結(jié)構(gòu)所形成的傾覆力矩及由此而在豎構(gòu)件當(dāng)中所引起之軸力， 和樓房高度的二次方成正比關(guān)系 因此， 對于某一座具有一定高度的建筑物來說，豎向荷載主要為定值，而水平荷載之風(fēng)荷載的數(shù)值隨著結(jié)構(gòu)動力特點(diǎn)之不同而出現(xiàn)了較大變化
2、高層建筑的軸向變形不可忽視 高層建筑的豎向荷載值較大， 可在柱中引發(fā)比較大的軸向之變形，將對連續(xù)梁彎矩造成直接影響， 導(dǎo)致連續(xù)梁中間的支座處負(fù)彎矩值出現(xiàn)減小趨勢， 不僅跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值將會增大， 而且還將對預(yù)制構(gòu)件下料長度形成
影響， 因而要求依據(jù)軸向變形來計(jì)算， 并對下料長度作出調(diào)整
3、是側(cè)移已經(jīng)成為控制性指標(biāo) 與較低建筑物有所不同的是， 結(jié)構(gòu)側(cè)移成了高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的重要因素． 因?yàn)闃欠扛叨仍诓粩嘣黾樱?由于水平荷載下的結(jié)構(gòu)側(cè)移變形快速變大， 所以水平荷載作用之下的結(jié)構(gòu)側(cè)移應(yīng)當(dāng)被控制于限度以內(nèi)
4、結(jié)構(gòu)延性成為重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)之一 相對一般樓房來說， 高層建筑物的結(jié)構(gòu)顯得更柔 ， 因而一旦出現(xiàn)地震， 其變形也會更加大 為確保結(jié)構(gòu)在塑性變形之后仍然能有較強(qiáng)的變形能力， 從而避免出現(xiàn)倒塌， 因而十分需要在結(jié)構(gòu)上運(yùn)用合理之措施以保證結(jié)構(gòu)能夠有一定的延性
3、根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)形式及受力的復(fù)雜性，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析如下：
3.1 與普通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比， 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型變得尤為重要。 因?yàn)樗苯雨P(guān)系到建筑平面布置、 立面選型、 樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、 施工技術(shù)的要求、 施工工期和造價。
3.2 在低層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移相對較小， 通?？梢院雎?； 在多層結(jié)構(gòu)中， 水平荷載的效應(yīng)逐漸增大； 而到高層建筑中， 隨著結(jié)構(gòu)高度的增加， 水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移將迅速增大， 成為設(shè)計(jì)的主要考慮因素。
3.3 高層建筑設(shè)計(jì)不僅需要較大的承載能力， 而且需要較大的抗側(cè)剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下產(chǎn)生的位移限制在一定的范圍內(nèi)， 以滿足結(jié)構(gòu)舒適度、 結(jié)構(gòu)和填充墻及裝飾材料正常使用的要求， 避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力。因此， 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。
3.4 減輕結(jié)構(gòu)自重在高層建筑中相對普通建筑更有意義。 這種意義體現(xiàn)在兩個方面： 首先， 結(jié)構(gòu)地震作用的效應(yīng)與結(jié)構(gòu)質(zhì)量成正比， 因此， 減輕結(jié)構(gòu)自重可以減小結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)， 提高結(jié)構(gòu)抗震性能； 其次， 從地基或樁基承載力方面考慮， 減輕結(jié)構(gòu)自重意味著增加高層建筑的地基土方面的使用范圍 (如軟土層)， 減少基礎(chǔ)造價和處理措施。
3.5考慮結(jié)構(gòu)剛度連續(xù)適用性， 盡量避免結(jié)構(gòu)薄弱層的出現(xiàn)。對于高層建筑來說， 由于建筑和設(shè)備所要求的層高的變化、 加強(qiáng)層的設(shè)置， 結(jié)構(gòu)剛度往往發(fā)生突變， 在突變部位易形成薄弱層。
3.6 結(jié)構(gòu)振動控制。在地震或風(fēng)荷載作用下， 高層建筑很容易發(fā)生振動， 影響結(jié)構(gòu)的舒適度。 在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)予以充分考慮。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中要遵循抗震概念設(shè)計(jì)的基本原則：結(jié)構(gòu)的簡單性；結(jié)構(gòu)的規(guī)則和均勻性；結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力；結(jié)構(gòu)的整體性。
4、 高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)
4.1 概念設(shè)計(jì)主導(dǎo)目標(biāo)。所謂概念設(shè)計(jì)即設(shè)計(jì)師運(yùn)用必備的設(shè)計(jì)知識， 結(jié)合歷年來結(jié)構(gòu)事故分析、 模擬試驗(yàn)的定量分析結(jié)果以及長期以來國內(nèi)外的設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)分析、歸納和總結(jié)出來的設(shè)計(jì)對策和措施。以概念設(shè)計(jì)為指導(dǎo)，能夠正確地解決高層建筑在方案設(shè)計(jì)、 初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問題。水平荷載對高層建筑的荷載效應(yīng)是非線性的，是隨著建筑結(jié)構(gòu)的高度而迅速增加的。隨著建筑結(jié)構(gòu)高度的增加，側(cè)向位移和振動就成為結(jié)構(gòu)的主要控制條件。因此，概念設(shè)計(jì)應(yīng)以結(jié)構(gòu)的承載力、 剛度和延性為主導(dǎo)目標(biāo)， 整體構(gòu)思結(jié)構(gòu)各部分有機(jī)相連的結(jié)構(gòu)總體系， 以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)總體系和主要分體系、 以及分體系與各構(gòu)件之間的最佳受力特征與協(xié)調(diào)關(guān)系，提高高層建筑在水平荷載作用下的各項(xiàng)性能，使結(jié)構(gòu)具有一定大的剛度和承載力來抵御風(fēng)荷載和小震，保證結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和規(guī)范規(guī)定的小震作用下處于彈性工作狀態(tài)。并且還應(yīng)在第一道防線的有意識屈服后，在結(jié)構(gòu)變?nèi)岬耐瑫r仍具有足夠大的彈塑性變形能力和延性耗能能力來抵御可能發(fā)生的罕遇地震。
4.2 概念設(shè)計(jì)的原則。高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中， 在滿足主導(dǎo)目標(biāo)的同時需重視以下基本原則：4.2.1 復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡單化。首先， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)傳力途經(jīng)簡單、 明了， 盡可能避免關(guān)鍵性構(gòu)件在各種荷載工況下產(chǎn)生過大的扭矩。 復(fù)雜的傳力途徑很難滿足內(nèi)力與變形的協(xié)調(diào)性，易形成薄弱環(huán)節(jié)； 其次， 運(yùn)用簡單、 直接和概念清楚的計(jì)算方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算。
4.2.2 結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)則性和剛度的連續(xù)均勻性。 盡可能使結(jié)構(gòu)平面布置的正交抗側(cè)力中心與建筑物質(zhì)量中心、水平荷載作用中心接近，避免地震和風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效
應(yīng)。為避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱層， 內(nèi)力、 傳力途徑和層間位移角的突變， 結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力剛度構(gòu)件宜連續(xù)、 均勻。在無法避免的情況下， 必須協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)突變部位的剪切剛度、 彎曲剛度和軸壓剛度的平穩(wěn)過渡。
4.2.3 整體工作性能。實(shí)際的建筑物是一個三維的空間結(jié)構(gòu)， 所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都以相當(dāng)復(fù)雜的方式在共同協(xié)調(diào)工作， 而不是脫離結(jié)構(gòu)總體系的孤立構(gòu)件。因此應(yīng)保證上部結(jié)構(gòu)與其支承結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)整體共同工作， 傳力者和受力者應(yīng)共同抗力。
4.2.4 在提高高層建筑抵抗側(cè)向力和側(cè)移能力的同時， 盡可能地減少成本。在設(shè)計(jì)高層建筑時，設(shè)法減少抵抗側(cè)向力所需增加的材料用量是十分必要的。這也是衡量一個設(shè)計(jì)人員水平
高低的主要標(biāo)準(zhǔn)之一， 同時也是對業(yè)主、 對社會資源的一種貢獻(xiàn)。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)體系可以達(dá)到該目標(biāo)。
4.2.5 減少結(jié)構(gòu)因水平荷載作用下的振動。 為滿足高層建筑舒適度和安全性的要求， 可采取有效的抗振動措施， 如利用結(jié)構(gòu)自身的薄弱耗能構(gòu)件、 在結(jié)構(gòu)中布置阻尼器等措施， 來改善結(jié)構(gòu)在水平荷載下的振動。
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前言
高層建筑是指超過一定高度和層數(shù)的多層建筑。在美國，24.6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑，在英國，等于或大于24.3m的建筑為高層建筑。我國自2005年起規(guī)定超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。下面就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個注意要點(diǎn)加以敘述：
1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與其他專業(yè)工種配合；（2）慎重把握結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)計(jì)算和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，這是保證結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)合理的關(guān)鍵；（3）對照有關(guān)規(guī)范和規(guī)程，準(zhǔn)確核定結(jié)構(gòu)的安全等級、建筑物重要性類別（共四個類別）及抗震等級（共四級）等。這些等級和類別都關(guān)系到設(shè)計(jì)工作的全局；（4）嚴(yán)格遵守和執(zhí)行現(xiàn)行的設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程和規(guī)定，（5）設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先采用國家、地區(qū)和部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)圖和通用圖，結(jié)合實(shí)際情況選用或局部修正；（6）必須慎重對待結(jié)構(gòu)選型這一首要環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)選型包括確定結(jié)構(gòu)用料類別、選定結(jié)構(gòu)體系和擬定結(jié)構(gòu)布置方案三個方面內(nèi)容。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
荷載的取值。荷載分為豎向和水平荷載兩類。豎向荷載分為重力荷載和其他豎向荷載，前者量大起主導(dǎo)作用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要，應(yīng)準(zhǔn)確取值。水平荷載又稱側(cè)向荷載，如水平風(fēng)載、水平地震荷載、水平動力荷載等?？刂茰y移指標(biāo)。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的測移變形會迅速增大，所以結(jié)構(gòu)測移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素，測移指標(biāo)應(yīng)控制在某一限度內(nèi)。注意結(jié)構(gòu)延性，對于高層建筑而說，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。來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性
3高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分類
3.1框結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土梁柱剛接，能承受豎向、水平荷載的結(jié)構(gòu)，稱框架結(jié)構(gòu)體系。使用空間靈活、抗震性能好，整體剛度較剪力墻結(jié)構(gòu)差，故在多層建筑中廣泛采用。
3.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土縱橫體與樓蓋剛接，能承受很大的豎向、水平荷載的結(jié)構(gòu)稱剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其墻體同時起承重、圍護(hù)和隔斷作用。采用全澆方案時，結(jié)構(gòu)整體性好、剛度大、承載能力強(qiáng)。該體系的最大缺點(diǎn)是平面布置不靈活，使用功能局限性大。
3.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。這是一種集框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)于一身的結(jié)構(gòu)體系，既保持框架結(jié)構(gòu)空間靈活，使用方便和剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大、承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又緩解了框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)各自的缺點(diǎn)，因此在高層公共建筑中廣泛采用。
3.4框架-筒體結(jié)構(gòu)體系。筒體結(jié)構(gòu)的整體性很強(qiáng)，空間工作性能好，主要表現(xiàn)為在側(cè)向力作用下，同方向筒壁為翼緣，垂直方向筒壁為腹板，共同受力。因之其抗豎向力、抗側(cè)向力、抗扭能力好；框架創(chuàng)造了良好的使用空間，這種結(jié)構(gòu)體系易于滿足各種建筑功能要求，適用修建高層公共建筑。
3.5框式筒結(jié)構(gòu)體系。結(jié)合建筑功能的需要，把結(jié)構(gòu)平面做成鋼筋混凝土筒體，平面中央部位布置柱網(wǎng)，既能更進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)空間剛度，又能夠提供更空曠的建筑內(nèi)部空間，因此宜修建超高層的建筑物。
3.6筒中筒及多束筒結(jié)構(gòu)體系。將框式筒結(jié)構(gòu)水平面中的柱網(wǎng)用墻體分隔成一個核心筒或幾個小的內(nèi)筒，由外筒和內(nèi)筒共同支撐樓蓋，并抵抗水平荷載。這類結(jié)構(gòu)體系的整體性、承載能力和抗扭、抗震性能又大大優(yōu)于框式筒體系。結(jié)構(gòu)專家和科技工作者從不同的方面提出許多新的設(shè)計(jì)思路。如改進(jìn)和提高建筑材料性能，把不同的材料從新搭配組合；創(chuàng)新一些新的結(jié)構(gòu)體系。
4 高層建筑的抗震設(shè)計(jì)
4.1抗震設(shè)計(jì)的基本原則。①建筑物的基本周期應(yīng)避開地震引發(fā)的場地卓越周期。一個地區(qū)地震引發(fā)的地面運(yùn)動總存在一個破壞性最強(qiáng)的主振周期，把由若干次地震地面運(yùn)動記錄整理和歸納出的反應(yīng)譜主振周期稱地震卓越周期。為避免共振發(fā)生，應(yīng)盡量準(zhǔn)確地確定地震卓越周期周期，同時用調(diào)整結(jié)構(gòu)層數(shù)、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)體系等辦法使結(jié)構(gòu)的自振周期和地震卓越周期拉大差距。②建筑結(jié)構(gòu)平面盡量規(guī)整簡單。③建筑立面要求體形、剛度勻稱，不宜上下層的平面剛度變化太大。④嚴(yán)格控制建筑總高度。一般而言，建筑越高所受地震力及傾覆力距越大，破壞可能性也越大。
4.2結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算的基本原理。一類是反應(yīng)譜分析法，既考慮地震時的地面加速度反應(yīng)，也考慮建筑結(jié)構(gòu)的動力特性，把最大的地面加速度值（乘以質(zhì)量）這一慣性力，以等效靜力荷載代替，進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形分析；另一類是直接動力分析法。對一般的高層結(jié)構(gòu)大多可采用反應(yīng)譜法。
4.3建筑結(jié)構(gòu)地震作用的計(jì)算步驟。①確定結(jié)構(gòu)受兩向總地震作用，并假定地震作用只沿結(jié)構(gòu)兩個主軸方向發(fā)生；②計(jì)算出總地震作用在結(jié)構(gòu)各個片平面單元之間的分配，和沿結(jié)構(gòu)高度的各層之間的分布；③進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震變形驗(yàn)算，以控制結(jié)構(gòu)整體上能保證實(shí)現(xiàn)“大震不倒，中震可修，小震不壞”的抗震目標(biāo)；④進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，計(jì)算出各構(gòu)件的載面內(nèi)力；⑤通過進(jìn)行內(nèi)力組合，按最不利內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計(jì)；⑥確定抗震構(gòu)
5建筑結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)
高層建筑的防火設(shè)計(jì)，必須遵循“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的消防工作方針，針對高層建筑發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)國家規(guī)定，我國18層以上的高層建筑必須有兩個樓梯間，用于逃生和緊急疏散；樓梯間與居民分戶門之間必須設(shè)計(jì)消防前室，以阻擋火災(zāi)發(fā)生時的煙氣。我國還規(guī)定高層建筑每個樓層、每個樓梯間都必須裝有防火門，以防止由于一個樓層起火而快速蔓延到別的樓
層，每個樓層也要求配備消火栓等消防設(shè)施。此外，我國高層住宅的底樓樓梯間一般都設(shè)計(jì)了兩個通道，以免一個通道被煙氣阻塞，居民可迅速通過另一個逃生；樓梯間還可以直接通往頂層，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，如果難以向下撤離，可通過樓梯間往上到樓頂，成為第二避難場所。
6 建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)
（1）規(guī)劃與節(jié)能設(shè)計(jì)。重視規(guī)劃節(jié)能,在總體、全盤、初始階段,應(yīng)全方位的考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系,在設(shè)計(jì)中重點(diǎn)堅(jiān)強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)的元素和措施,充分利用自然資源,根據(jù)地域的氣候和自然特點(diǎn),從總體上強(qiáng)化建筑節(jié)能。通過降低太陽輻射、增強(qiáng)建筑的自然通風(fēng)效果來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向來設(shè)計(jì)朝向,保證利于自然通風(fēng)給室內(nèi)換氣和減少太陽的輻射,提高居住的舒適度。（2）注重墻體節(jié)能。建筑墻體一般采用空心砌塊墻體、加氣混凝土墻體等,墻體保溫包括內(nèi)保溫、外保溫、夾芯保溫等。采用新型復(fù)合墻體,調(diào)整和改善整個墻體的熱工性能,實(shí)現(xiàn)保溫隔熱的節(jié)能目的。（3）門窗節(jié)能技術(shù)。加強(qiáng)節(jié)能型窗框和節(jié)能玻璃等技術(shù)的推廣和應(yīng)用,采用塑鋼門窗,利用其防噪隔聲功能顯著,防雨水滲漏能力強(qiáng),空氣滲透量小的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo),在采暖和制冷上,采用塑鋼門窗能耗明顯減少。（4）采用節(jié)能材料。把納米透明隔熱涂料噴涂或刷涂在各類建筑物的玻璃上,能減少太陽輻射到65%以上,納米涂料能保證透光率達(dá)到70%以上,從而很好地降低室內(nèi)溫度4℃～7℃左右,實(shí)現(xiàn)了空調(diào)節(jié)能的目的。在需要保暖的冬季,納米隔熱涂膜的特殊金屬膜可引進(jìn)可視光,使室內(nèi)長波長的暖氣截留約90%左右,實(shí)現(xiàn)保暖節(jié)能要求。
中圖分類號：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
1、前言
多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣關(guān)系到建筑后期的使用效果和安全性，所以，分析過高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，并分析需要注意的問題，提出設(shè)計(jì)的有效策略極其重要。
2、多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
2.1、軸向變形不容忽視
高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，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(fù)彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大；此外還會對預(yù)測構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對下料長度進(jìn)行調(diào)整；另外對構(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。
2.2、結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)
相對于底層建筑而言，高層建筑的結(jié)構(gòu)更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結(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?，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
2.3、水平荷載成為決定因素
一方面，因?yàn)楦邔咏ㄖ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，僅與建筑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，對某一定高度樓房來說，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)動力特性的不同而有較大幅度變化。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型
高層建筑的結(jié)構(gòu)體系作為抵抗來自垂直和水平方向荷載的傳力途徑，它主要是利用抗側(cè)力體系和相關(guān)的水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件將荷載傳到基礎(chǔ)部分。
高層建筑結(jié)構(gòu)體系按照建筑材料可以分為鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)，鋼、混凝土混合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)。這其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系因?yàn)槠涑杀镜?、耐火耐久等?yōu)良的性能而廣泛應(yīng)用于各類工程中，但是它本身仍舊存在一些如施工慢、自重大等缺點(diǎn)。而鋼結(jié)構(gòu)體系除了具有施工方便、抗震性能好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)外，同時還有著例如防火性差、成本高等缺點(diǎn)。鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)雖然繼承了二者的優(yōu)點(diǎn)，但是其節(jié)點(diǎn)部分的構(gòu)造復(fù)雜，所以并不能被廣泛應(yīng)用。同樣地，鋼、混凝土混合結(jié)構(gòu)一樣結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，但是在兩種材料的連接方面仍舊存在技術(shù)問題。高層建筑結(jié)構(gòu)體系常用的有框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)因?yàn)槭抢弥?、梁等結(jié)構(gòu)來承重的，所以這種結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向位移相對較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)因?yàn)槭强扛邔咏ㄖ膲w來承重的，所以這種結(jié)構(gòu)的整體性能相對較好，不易產(chǎn)生水平方向的變形，一般多應(yīng)用于高層建筑，但是因?yàn)槠湓谄矫嫔系牟贾貌粔蜢`活，所以很少在公共建筑設(shè)計(jì)中使用。而框架-剪力墻組合結(jié)構(gòu)則是結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)、改善了其中的缺點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。另外還有筒體結(jié)構(gòu)、框-筒結(jié)構(gòu)等。
4、對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的一些實(shí)例分析
某員工宿舍，建筑共九層，總高33.5米,綜合長度是85.96米。第一層為員工食堂，從二層到六層為員工的宿舍，七層到九層作為公司高級員工的住所。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,按七度區(qū)設(shè)防,特征周期是0.35S，地震加速度是0.15進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，主體采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)分析時，將整個的建筑結(jié)構(gòu)主要分成兩個單元，并且通過設(shè)縫將單元的長度均為42.7米。因本工程室內(nèi)的墻體比較多，導(dǎo)致了邊柱與中柱都要承受很大荷載。在建筑的底層柱上應(yīng)用的是C40的混凝土材料，中柱的橫截面積大約在950*1000。在最開始試算時，第一個周期為扭轉(zhuǎn)周期。依照技術(shù)規(guī)程之中所規(guī)定的內(nèi)容：結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主要內(nèi)容的第一自振周期是Tt和平動為主第一自振的周期T1的比值，A高度的高層建筑這個比值不可以大于0.9。在最開始的試算之中，Tt和T1的比值，均超過規(guī)范要求大于0.9，在之后的試算之中。通過以下措施進(jìn)行調(diào)整。
將底層的角柱橫截面積調(diào)整為850*800，同時將底層中柱的橫截面積調(diào)整成950*950，底層邊柱的橫截面接調(diào)整成900*950，通過結(jié)構(gòu)試算,第一個周期為平動周期，且Tt/T1的比值為0.87，滿足規(guī)范要求，使整個結(jié)構(gòu)順利完成。但是一旦框架柱的橫截面積過大，就會對下面的一些樓層平面在使用功能上有一定的影響，比如房間與衛(wèi)生間的框架柱截面太大，就會對使用功能造成一系列影響。對于此工程來說，如果在一些適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行剪力墻的假設(shè)，使底層的角柱截面調(diào)整成500*500，而底層中柱和邊住的橫截面積調(diào)整成600*600，并將其進(jìn)行計(jì)算，會使經(jīng)濟(jì)上的指標(biāo)有一定的提高。
一般在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，普遍都是依照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與結(jié)構(gòu)規(guī)范以及建筑任務(wù)書所要求的內(nèi)容，來將結(jié)構(gòu)的類型確定之后，依照規(guī)范對于各種橫截面積的大小與位置進(jìn)行確定，而且一般依照實(shí)際的建筑平面以及功能對建筑構(gòu)件進(jìn)行位置的確定之后，普遍先對截面與剪力墻的尺寸進(jìn)行確定，之后再實(shí)行復(fù)核的計(jì)算。一旦截面大小不合適或者是構(gòu)件的位置不適當(dāng)，就需要進(jìn)行重新的調(diào)整而進(jìn)行釋放的核算，直到取得了合理的構(gòu)件位置與數(shù)量以及截面的大小。這個過程之中一般需要進(jìn)行很多的試算與調(diào)整，體現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)布置合理的重要性質(zhì)。而在此工程剪力墻的實(shí)際布置之中，出現(xiàn)了很多的困難，因?yàn)榻ㄖ矫婀δ芾镆粚拥搅鶎拥母窬质遣幌嗤ǖ亩叵逻€要求有大空間的車庫與汽車的坡道。在設(shè)計(jì)中不但要滿足于上下的剪力墻能夠?qū)R，還要不影響建筑的功能，通過多次的試驗(yàn)之后在該剪力墻的布置處理之中應(yīng)用相應(yīng)原則來處理。
5、設(shè)計(jì)殊問題的處理
5.1、框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量與位置
剪力墻的布置應(yīng)本著均勻分散的原則盡量布置在建筑的周邊，并使其剛度中心和質(zhì)量中心盡量重合，可以按底層結(jié)構(gòu)截面面積與樓面面積之比為5%初步確定剪力墻截面厚度與柱截面，通過初步設(shè)計(jì)調(diào)整截面，使結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的周期和位移，控制在合理范圍之內(nèi)。
5.2、豎向剛度變化的處理
為了調(diào)整剛度沿豎向的均勻分布，混凝土墻厚和柱子截面尺寸沿豎向逐漸變小，混凝土強(qiáng)度等級也應(yīng)由下至上逐漸變小，并相互交錯。在結(jié)構(gòu)剛度有明顯變化、受力有可能突變的樓層，如地下室頂板、裙房頂板及裙房過渡層的上下層樓板、塔樓的大屋面及開大洞口的樓層，均將樓板加厚，并雙層配筋，以增加樓板的平面剛度，起到剛性橫隔板的作用。
5.3、鋼骨柱節(jié)點(diǎn)的處理
鋼骨混凝土柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋較密，混凝土澆筑困難。設(shè)計(jì)中梁柱縱筋均采用Ⅲ級（HRB400）鋼筋，以減少鋼筋根數(shù)，柱子鋼筋則集中布置在四角，同時采取寬扁梁方案，縱橫交叉梁選擇不同梁高和梁寬，窄梁縱筋部分（大于1/3）從鋼骨穿過，部分與節(jié)點(diǎn)鋼板焊接。寬梁縱筋部分從鋼骨兩側(cè)繞行，部分與節(jié)點(diǎn)鋼板焊接。
5.4、位移的限值問題確定
在高層建筑中，決定其頂點(diǎn)位移的限值因素不僅是數(shù)值大小，還與振動頻率密切相關(guān)。一般人對高層建筑中的振動頻率感知是很敏感的，而對震動幅度的大小則相對較弱，因此只要結(jié)構(gòu)的擺動頻率不是過高就能滿足建筑的應(yīng)用舒適度，對于為了避免由于結(jié)構(gòu)的變形過大而產(chǎn)生的層間相對位移現(xiàn)象，限值在現(xiàn)有的規(guī)范中是較嚴(yán)格的，可以適當(dāng)放松其指標(biāo)規(guī)定。再加上各種計(jì)算程序在算法中的區(qū)別，同一個結(jié)構(gòu)若采取不同的程序進(jìn)行計(jì)算，那么對層間位移數(shù)值也會造成較大差異，最主要原因就是每個軟件對“層間位移”的定義各不相同，有些是充分考慮樓層在經(jīng)過轉(zhuǎn)動后其最大角點(diǎn)的位移狀況，有些則單指樓層的形心位移情況。對于較規(guī)則的高層建筑而言，形心位移是十分重要的，而角點(diǎn)位移則主要反映出結(jié)構(gòu)樓層實(shí)際位移狀況，也是工程師在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。
6、結(jié)束語
綜上所述，多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，要注意設(shè)計(jì)的要點(diǎn)問題，同時，設(shè)計(jì)方案必須要科學(xué)合理，要結(jié)合項(xiàng)目工程的實(shí)際情況，重點(diǎn)問題要重點(diǎn)分析，展開設(shè)計(jì)。
中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，人民生活質(zhì)量的提高，城鎮(zhèn)中建筑的使用功能越來越多元，商業(yè)、休閑、娛樂、居住等多種使用功能都可在一座建筑中體現(xiàn)出來。如今一座高層建筑中地下室和底部樓層（1～3層）擁有較大的平面布置、靈活自由的使用空間是發(fā)展商不二的選擇。因?yàn)橛休^大的平面布置，帶來的使用空間也在增大，這樣就可以較好地解決：地下室盡量多停車問題、底部樓層適應(yīng)現(xiàn)代商業(yè)對使用空間大尺寸的需要?？蚣芙Y(jié)構(gòu)無疑可以很好的滿足上述使用功能要求，但單純使用框架結(jié)構(gòu)對高層建筑來說其抗震能力會下降。為了提高單純框架結(jié)構(gòu)高層建筑的抗震能力，適當(dāng)在某些部位引入剪力墻，這樣就形成了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。
一、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及適用范圍：
1.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于高層辦公建筑和公共建筑，也大量應(yīng)用于高層旅館建筑和居住建筑。
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架構(gòu)成自由靈活的使用空間，來滿足不同建筑使用功能的要求，同時又有足夠的剪力墻，剪力墻具有相當(dāng)大的剛度，從而使結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震能力：大大減少了建筑物的水平位移，避免填充墻在地震時嚴(yán)重破壞和倒塌。所以在有抗震設(shè)計(jì)要求時，宜優(yōu)先采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)代替框架結(jié)構(gòu)。
2. 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。
（1）水平力通過樓板傳遞分配到剪力墻和框架上。
（2）水平力產(chǎn)生的剪力在建筑底部主要由剪力墻承擔(dān)，因剪力墻在水平力作用時，底部變形小，剛度大，承擔(dān)剪力多。但到建筑頂部時剪力主要由框架承擔(dān)，即框架在建筑頂部變形小。
由于框架-剪力墻的協(xié)同受力：在結(jié)構(gòu)底部框架側(cè)移（變形）減小，在結(jié)構(gòu)的上部剪力墻側(cè)移減小，側(cè)移曲線兼有這兩種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，成為彎剪型。彎剪型變形曲線的層間變形沿建筑高度比較均勻，既減小了框架也減小了剪力墻單獨(dú)抵抗水平力的層間變形，適合用于較高的建筑?？梢哉f，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)綜合了框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成雙重抗側(cè)力體系，一般情況下，抵抗地震作用時，剪力墻作為第一道防線，框架為第二道防線，形成多道抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)。
3. 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量。
剪力墻的多少直接影響抗震能力，震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)剪力墻數(shù)量增加震害降低。日本的福井和十勝沖地震中，建筑每平方米樓面剪力墻長度少于50L時，震害嚴(yán)重;多于150L時，破壞輕微，甚至無害。
但剪力墻過多也會造成不經(jīng)濟(jì)。因剪力墻增多，結(jié)構(gòu)剛度增大，自振周期縮短，地震作用加大，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力增大，結(jié)構(gòu)材料用量增加，基礎(chǔ)造價也相應(yīng)提高。
從上述框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)可以看出，框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的各自優(yōu)點(diǎn)，都能在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中明顯表現(xiàn)出來：即解決了高層建筑對大尺度使用空間功能的需求，又保證了高層建筑具有較強(qiáng)的抗震能力。隨著建筑功能多元化需要，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平和技術(shù)手段的提高，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑應(yīng)用越來越普遍。
本文從一所高層公寓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說起，對框架―剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單分析。
二、建筑工程概述
本案建筑是一座公寓樓，層數(shù)較多:地上28層，地下 2層地下室，建筑總高度約91.8米。設(shè)計(jì)人員對建筑公寓的使用情況作如下安排：地下室作為停車庫，因?yàn)榈叵率颐娣e大，較為寬廣，停車方便；地上底部兩層作為裙房，這兩層裙房擬用作商業(yè)用途，可作為公寓樓的商業(yè)配套；三層及三層以上作為公寓塔樓，這樣其整體設(shè)計(jì)和布局較為合理。本公寓塔樓平面尺寸為18.2×62.2米。
三、設(shè)計(jì)人員對于建筑結(jié)構(gòu)體系的布置
（一）結(jié)構(gòu)體系
任何結(jié)構(gòu)都是由水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件組成空間結(jié)構(gòu)，它們不同的組成方式和荷載傳遞途徑，構(gòu)成了不同的結(jié)構(gòu)體系。水平構(gòu)件包括梁、板，又稱為樓蓋體系，豎向構(gòu)件有墻、柱、斜撐等。豎向荷載作用在樓屋蓋（樓蓋體系），再傳至墻、柱、斜撐等（豎向構(gòu)件），最后傳遞到基礎(chǔ)。水平荷載由梁、柱、斜撐、墻組成抗側(cè)力體系（包括豎向和水平構(gòu)件）抵抗，并必須有樓蓋的參與，最后傳至基礎(chǔ)。
在高層建筑中，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的選擇與組成，成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要考慮及決策重點(diǎn)。抗側(cè)力體系決定后，水平構(gòu)件體系的大格局（梁板或平板體系）已經(jīng)確定，樓蓋布置的細(xì)節(jié)還可以進(jìn)一步敲定。因此，在設(shè)計(jì)方案階段要綜合考慮抗側(cè)力體系和樓蓋體系，同時抗側(cè)力體系布置是高層建筑結(jié)構(gòu)是否合理、經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。
（二）本案結(jié)構(gòu)體系的平面布置
前述建筑概況可知，本建筑地下室用于停車，底部二層裙房用于商業(yè)用途，它們都需要大空間，因此除塔樓平面以外部分（為多層建筑），其抗側(cè)力體系均采用框架結(jié)構(gòu)；塔樓平面部分（含塔樓主體的底部二層及地下室部分）由于是高層建筑，抗側(cè)力體系采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，即塔樓平面內(nèi)布置一定數(shù)量的剪力墻，如圖所示。
圖1 塔樓標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是剪力墻的數(shù)量和布置，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡早參與建筑師的初步方案設(shè)計(jì)，當(dāng)建筑師給結(jié)構(gòu)布置以靈活度時，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)優(yōu)化剪力墻的布置。剪力墻的數(shù)量不必太多，以滿足規(guī)范的側(cè)移限值為好，剪力墻太多不僅加大地震力，而且使結(jié)構(gòu)重量加大，施工工程量相應(yīng)增加。剪力墻數(shù)量是否恰當(dāng)，可通過計(jì)算剪力墻分配到的總剪力是多少來檢驗(yàn)：其值在50%～85%之間較好。
在平面上，剪力墻布置要均勻，以使結(jié)構(gòu)平面剛度對稱。如果布置不好，造成較大偏心（剛心與質(zhì)心距離較大），將引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)，地震造成的扭轉(zhuǎn)破壞多數(shù)是由于剪力墻布置不當(dāng)造成的。
對于高層建筑來說，結(jié)構(gòu)受到的水平力方向具有不確定性，所以抵抗水平力的抗側(cè)力體系必須要設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系，即在建筑平面的兩個主軸上均應(yīng)設(shè)計(jì)一定數(shù)量的剪力墻，只有這樣，才能使整個建筑在水平方向的任何方位都能抵抗水平力的作用。
（三）結(jié)構(gòu)體系的垂直布置
對抗震有利的建筑立面是規(guī)則、均勻，從上到下外形不變或變化不大，沒有過大的外挑或內(nèi)收的立面，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)件沿高度布置應(yīng)連續(xù)、均勻，使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力上下相同，或下大上小，自下而上連續(xù)，逐漸減小，避免出現(xiàn)軟弱層和層間角位移、內(nèi)力及傳力途徑的突變。
本案建筑地上2層是裙房，中間部位是塔樓，為大底盤單塔結(jié)構(gòu)。大底盤單塔結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位是大底盤以上的第一層，這一層類似于塔樓的固定端，相對于大底盤這一層的側(cè)向剛度突變，因此設(shè)計(jì)人員要注意提高大底盤以上第一層結(jié)構(gòu)的剛度和延性。
抗震設(shè)計(jì)時，塔樓部分的抗側(cè)力體系為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，樓層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比值，不宜小于相鄰上部樓層的0.9，樓層層高大于相鄰上部樓層層高的1.5倍時，該比值不宜小于1.1，對結(jié)構(gòu)底部嵌固層，該比值不宜小于1.5。具體設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)人員可以對構(gòu)件的截面大小進(jìn)行試算、調(diào)整、優(yōu)化，以使結(jié)構(gòu)達(dá)到側(cè)向剛度要求。
四、建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算方法及計(jì)算參數(shù)
本案塔樓平面尺寸為18.2×62.2米，高91.8米，塔樓高度H=91.8＜130米滿足規(guī)范適用高度要求；塔樓高寬比B=91.8/18.2=5，滿足規(guī)范要求。本建筑抗震設(shè)防為丙類建筑，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g,建筑場地為Ⅱ類，結(jié)構(gòu)抗震等級均為三級。風(fēng)荷載基本風(fēng)壓值W。=0.3KN/O,本建筑的嵌固端設(shè)置在地下室頂板位置。
該工程采用的計(jì)算方法為振型分解反應(yīng)譜法，設(shè)計(jì)人員采用PKPM系列SATWE軟件對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。在結(jié)構(gòu)計(jì)算中根據(jù)抗震設(shè)防烈度，在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別考慮水平地震作用外，考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，同時考慮在偶然偏心影響下的作用。各計(jì)算參數(shù)的取值均按規(guī)范要求。如結(jié)構(gòu)自振周期折減系數(shù)0.75；柱配筋計(jì)算原則按單偏壓計(jì)算雙偏壓復(fù)核；中梁剛度增大系數(shù)1.8；連梁剛度折減系數(shù)0.5；梁扭矩折減系數(shù)0.5；各層框架總剪力按Vf≥0.2V0要求設(shè)計(jì)；在結(jié)構(gòu)計(jì)算中通過調(diào)整構(gòu)件尺寸和剪力墻截面，使周期比、層間位移角滿足規(guī)范的要求。
五、剪力墻設(shè)計(jì)時需關(guān)注的問題及應(yīng)對措施
設(shè)計(jì)人員具體設(shè)計(jì)時，對框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置應(yīng)符合下列基本規(guī)定：1.剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒荷載較大部位。2.縱、橫剪力墻宜組成L形、T形和Ⅰ形等形式。3.抗震設(shè)計(jì)時，剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向剛度接近。4.本案塔樓為長矩形平面結(jié)構(gòu)，其剪力墻布置宜符合以下規(guī)定：橫向剪力墻沿長方向的間距應(yīng)滿足規(guī)范要求；縱向剪力墻不宜集中布置在房屋兩盡端。
剪力墻不宜過長，較長的剪力墻宜設(shè)置跨高比較大的連梁，將其分成長度較均勻的若干墻段，各墻段的高度與墻段長度之比不宜小于3，墻段長度不宜大于8米。
當(dāng)剪力墻與其平面外相交的樓面梁剛性連接時，可沿樓面梁軸線方向設(shè)置與梁相連的剪力墻、扶壁柱或暗柱。
剪力墻兩端和洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件。
六、如何設(shè)計(jì)剪力墻的連梁
對于高層建筑，承擔(dān)抵抗水平力的各片剪力墻，各段墻肢通過每層的連梁連接，即剪力墻由墻肢和連梁兩種構(gòu)件組成。
剪力墻在風(fēng)荷載和抗震設(shè)防烈度的地震作用下，具有很大的抗彎剛度。為了預(yù)防未知的罕遇強(qiáng)烈地震，要有意識的在結(jié)構(gòu)總體系（第一道防線）中形成預(yù)定薄弱環(huán)節(jié)，在未來遭遇強(qiáng)烈地震時，通過控制首先使連梁出現(xiàn)開裂、屈服，出現(xiàn)塑性鉸，從而變成具有延性和耗能能力的結(jié)構(gòu)體系（第二道防線），即各分體系（各段剪力墻肢）作為獨(dú)立的抗震單元，則整體結(jié)構(gòu)變?nèi)?，自震周期變長，阻尼增加，地震動力反應(yīng)將大大減小，從而可以繼續(xù)保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和良好的受力性能。
設(shè)計(jì)人員具體設(shè)計(jì)連梁時，可采取以下策略方法：1.降低連梁的剛度或彎矩設(shè)計(jì)值；2.開縫混凝土連梁，對于跨高比較小的連梁，在連梁腹板上沿跨度方向預(yù)留一條或縫或槽，將連梁沿梁高方向分成幾根跨高比較大的梁，在大震作用下，發(fā)生延性較好的彎曲破壞。3.交叉配筋和菱形配筋連梁，連梁的延性和耗能能力明顯優(yōu)于普通水平配筋連梁，具有良好的抗震性能。不足之處是制作費(fèi)工，配筋密集，施工復(fù)雜。4. 鋼板混凝土連梁，同樣具有良好的抗震性能，同時構(gòu)造相對簡單，施工方便。
結(jié)語
筆者參考多個具有豐富建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的老師的觀點(diǎn)，言簡意賅的闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時其框架-剪力墻的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及策略，結(jié)合實(shí)際工程，對高層建筑結(jié)構(gòu)體系的布置，建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法及計(jì)算參數(shù)，剪力墻及連梁的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡單分析。
目前框架－剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已很普遍，同時框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系是高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的一種較好的常用的結(jié)構(gòu)體系，值得我們工程設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中認(rèn)真探討與研究，從實(shí)踐中不斷積累總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新，使建筑結(jié)構(gòu)既安全又具有合理的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
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中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
1,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1.1 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;而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾班力矩,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,對某一定高度樓房來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地質(zhì)作用,其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。
1.2 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(fù)彎矩值減小,跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大;還會對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值,對下料長度進(jìn)行調(diào)整;另外對構(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。
1.3 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。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)。
1.4 結(jié)構(gòu)延性是皿要設(shè)計(jì)指標(biāo)
相對于較低樓房而言,高樓結(jié)構(gòu)更柔一些,在地展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,特別偷要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
2 離層建筑結(jié)構(gòu)分析
2.,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。但是在遭受地展或強(qiáng)臺風(fēng)作用時,高層建筑結(jié)構(gòu)往往會產(chǎn)生較大的位移,出現(xiàn)裂縫,進(jìn)入到彈塑性工作階段。此時仍按彈性方法計(jì)算內(nèi)力和位移時不能反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)工作狀態(tài)的,應(yīng)按彈塑性動力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2. 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。但有不少人對幾何非線性問題《P一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,尸一乙效應(yīng)的影響就不能忽視了。
2. 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)的剛度無限大,而平面外的剛度則忽略不計(jì)。這一假定大大減少了結(jié)構(gòu)位移的自由度,簡化了計(jì)算方法。并為采用空間薄壁桿件理論計(jì)算筒體結(jié)構(gòu)提供了條件。一般來說,對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)件間距過大或是層數(shù)較少等情況,樓板變形的影響較大。特別是對結(jié)構(gòu)底部和頂部各層內(nèi)力和位移的影響更為明顯。可將這些樓層的剪力作適當(dāng)調(diào)整來考慮這種影響。
2.4 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。按一維協(xié)同分析時,只考慮各抗側(cè)力構(gòu)件在一個位移自由度方向上的變形協(xié)調(diào)。在水平力作用下,將結(jié)構(gòu)體系簡化為由平行水平力方向上的各?？箓?cè)力構(gòu)件組成的平面結(jié)構(gòu)。根據(jù)剛性樓板假定,同一樓面標(biāo)高處各棍抗側(cè)力構(gòu)件的側(cè)移相等,由此即可建立一維協(xié)同的基本方程。在扭矩作用下,則根據(jù)同層樓板上各抗側(cè)力構(gòu)件轉(zhuǎn)角相等的條件建立基本方程。一維協(xié)同分析是各種手算方法采用最多的計(jì)算圖形。
(2) 二維協(xié)同分析。二維協(xié)同分析雖然仍將單?？箓?cè)力構(gòu)件視為平面結(jié)構(gòu),但考慮了同層樓板上各棍抗側(cè)力構(gòu)件在樓面內(nèi)的變形協(xié)調(diào)。縱橫兩方向的抗側(cè)力構(gòu)件共同工作,同時計(jì)戴扭矩與水平力同時計(jì)算。在引入剛性樓板假定后,每層樓板有三個自由度u,v,e(當(dāng)考慮樓板翹曲是有四個自由度),樓面內(nèi)各抗側(cè)力構(gòu)件的位移均由這三個自由度確定。剪力樓板位移與其對應(yīng)外力作用的平衡方程,用矩陣位移法求解。二維協(xié)同分析主要為中小微型計(jì)算機(jī)上的桿系結(jié)構(gòu)分析程序所采用。
(3) 三維空間分析。二維協(xié)同分析并沒有考慮抗側(cè)力構(gòu)件的公共節(jié)點(diǎn)在樓面外的位移協(xié)調(diào)（豎向位移和轉(zhuǎn)角的協(xié)調(diào)),而且,忽略抗側(cè)力構(gòu)件平面外的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度對具有明顯空間工作性能的筒體結(jié)構(gòu)也是不妥當(dāng)?shù)摹ＨS空間分析的普通桿單元每一節(jié)點(diǎn)有6個自由度,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 個自由度。
3 剪力墻設(shè)計(jì)中的基本概念
(1 ) 剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小,幾何特征像板,受力形態(tài)接近于柱,而與柱的區(qū)別主要是其長度與厚度的比值,當(dāng)比值小于或等于4時可按柱設(shè)計(jì),當(dāng)墻肢長與肢寬之比略大于4 或略小于4時可視為為異形柱,按雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。
(2) 剪力墻結(jié)構(gòu)中,墻是一平面構(gòu)件,它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外,還承擔(dān)豎向壓力;在軸力,彎矩,剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地展作用或風(fēng)載下剪力墻除需滿足剛度強(qiáng)度要求外,還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求:墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞,因此注意盡t 將剪力墻設(shè)計(jì)成延性彎曲型。
(3) 實(shí)際工程中剪力墻分為整體培和聯(lián)肢培:整體墻如一般房屋端的山墻、魚骨式結(jié)構(gòu)片墻及小開洞墻。整體墻受力如同豎向懸臂,當(dāng)剪力墻培肢較長時,在力作用下法向應(yīng)力呈線性分布,破壞形態(tài)似偏心受壓柱,配筋應(yīng)盡量將豎向鋼筋布皿在墻肢兩端;為防止剪切破壞,提高延性應(yīng)將底部截面的組合設(shè)計(jì)內(nèi)力適當(dāng)提高或加大配筋率;為避免斜壓破壞培肢不能過小也不宜過長,以防止截面應(yīng)力相差過大。
聯(lián)肢墻是由連梁連接起來的剪力墻,但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多,墻肢單獨(dú)作用顯著,連梁中部出現(xiàn)反彎點(diǎn)要注意墻肢軸壓比限值。
壁式框架:當(dāng)剪力墻開洞過大時形成寬梁、寬柱組成的短墻肢,構(gòu)件形成兩端帶有剛域的變截面桿件,在內(nèi)力作用下許多墻肢將出現(xiàn)反彎點(diǎn),墻已類似框架的受力特點(diǎn),因此計(jì)算和構(gòu)造應(yīng)按近似框架結(jié)構(gòu)考慮。
綜上所述,設(shè)計(jì)剪力墻時,應(yīng)根據(jù)各型墻體的特點(diǎn),不同的受力特征,墻體內(nèi)力分布狀態(tài)并結(jié)合其破壞形態(tài),合理地考慮設(shè)計(jì)配筋和構(gòu)造措施。
(4) 墻的設(shè)計(jì)計(jì)算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析,求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗(yàn)算。當(dāng)受較大集中荷載作用時再增加對局部受壓承載力驗(yàn)算。在剪力墻承載力計(jì)算中,對帶翼墻的計(jì)算寬度按以下情況取其小值；即①剪力墻之間的間距；②門窗洞口之間的冀緣寬度;③墻膚總高度的1/ 10;④剪力墻厚度加兩側(cè)班墻厚度各6倍的長度。
（5) 為了保證墻體的穩(wěn)定性及便于施工,使墻有較好的承載力和地展作用下耗散能力,規(guī)范要求一二級抗展墻時墻的厚度應(yīng)≥160mm,底部加強(qiáng)區(qū)宜≥200mm,三四級抗雙等級時應(yīng)≥140mm,豎向鋼筋應(yīng)盡量配置于約束邊緣。
4 剪力墻的邊緣構(gòu)造
（1）結(jié)構(gòu)試驗(yàn)表明矩形截面剪力墻的延性比工字形或槽形截面剪力培差;計(jì)算分析表明增加墻肢截面兩端的冀緣能顯著提高墻的延性;因此在矩形墻兩端設(shè)約束邊緣構(gòu)件不但能較顯著地提高墻體的延性,還能防止剪力墻發(fā)生水平剪切滑動提高抗剪能力。從1989年出版的規(guī)范開始在剪力墻中提出了暗柱、端柱、冀墻(柱)、轉(zhuǎn)角墻(柱),也就是目前規(guī)范中的約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件的抗震措施。
(2) 對規(guī)范的不同理解往往產(chǎn)生了五花八門的設(shè)計(jì)。有人將每一軸線的墻理解為一片墻僅在端墻設(shè)暗柱,有人將凡是拐角或洞口邊都設(shè)暗柱,而即使是公開發(fā)表出版的權(quán)威參考書或設(shè)計(jì)手冊對暗柱（翼端柱)的截面取值也出現(xiàn)了以下三種不同尺寸,因此造成配筋的差別很大,甚至相同的資料由于出版的時間不同,對規(guī)范的理解也有所不同。
(3) 從2002年開始實(shí)施的建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范,根據(jù)結(jié)構(gòu)類型及受力狀況,對剪力墻兩端及洞口兩側(cè)的加強(qiáng)邊緣,按墻肢在重力荷載代表值作用下墻肢軸壓比的界線及加強(qiáng)部位要求分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩類。
5 剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度和配筋問題
（1)墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞,同時起到抵抗溫度應(yīng)力防止混凝土出現(xiàn)裂縫,設(shè)計(jì)中當(dāng)建筑物較高較長或框剪結(jié)構(gòu)時配筋宜適當(dāng)增加,特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當(dāng)增加。但對于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否適當(dāng)減小值得探討。
1、高層建筑的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)
1.1 軸向變形
高層建筑的中豎向荷載一般都比較大，會在柱中引起很大的軸向變形從而也就影響連續(xù)梁彎矩，同時還會影響預(yù)制構(gòu)件的下料長度。因此必須考慮軸向變形計(jì)算值，對下料長度作相應(yīng)調(diào)整。
1.2 水平荷載
高度范圍的高層建筑，立體豎向的荷載基本都是固定好不能變的，還包括風(fēng)荷載和地震作用的水平荷載的數(shù)值，也會隨結(jié)構(gòu)動力特性的區(qū)別所產(chǎn)生較大范圍的變化。
1.3 側(cè)移的控制
結(jié)構(gòu)的側(cè)移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要。隨著現(xiàn)代樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形也會隨著建筑高度的升高與迅速增大?；谶@一原因，水平荷載作用下的側(cè)移一定要嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)。
1.4 結(jié)構(gòu)延性
高層建筑比矮層的樓房結(jié)構(gòu)要更柔和，因?yàn)橛龅降卣鸬葎×艺饎訒r所出現(xiàn)的形變就會更大。為了保證建筑在塑性變形的階段中仍能具備強(qiáng)變形能力，一定要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用相應(yīng)措施以確保結(jié)構(gòu)的延性。
2、剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
剪力墻是一種好的抵抗水平荷載的墻。剪力墻因?yàn)榭梢杂行У挚顾胶奢d，所以在總體的墻面結(jié)構(gòu)上就有以下特點(diǎn)：抗側(cè)剛度大，側(cè)移?。皇覂?nèi)墻面較為平整；結(jié)構(gòu)自重大，吸收地震的能量大；一般剪力墻的墻肢截面高度與厚度之比很大，在水平荷載的作用下，通?？辜魟偠绕鹂刂谱饔茫势浜哪茌^差。所以它常常應(yīng)用在層數(shù)較多（20 層以上）的高層建筑中，當(dāng)剪力墻洞口較小時，剪力墻整體性能比較好，剪力墻截面彎曲破壞極限承載力可以按照全截面抗彎計(jì)算。另外，使用剪力墻結(jié)構(gòu)，會給室內(nèi)較框架結(jié)構(gòu)簡潔，沒有露梁與露柱的現(xiàn)象，外形也美觀，便于室內(nèi)布置。但也存在著缺點(diǎn)，比如剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，就會引起比較大的地震反應(yīng)，使得上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)費(fèi)用增加；由于混凝土墻體較多，使得建筑物重量增加，這也同樣引起較大地震反應(yīng)，進(jìn)而造成浪費(fèi)；剪力墻結(jié)構(gòu)中各墻肢軸壓比往往較低，使得各墻肢的承載能力得不到充分發(fā)揮；剪力墻結(jié)構(gòu)中墻體多為構(gòu)造配筋，配筋率均較低，使得結(jié)構(gòu)延性較差。
3、剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
剪力墻作為豎向構(gòu)件中所形成結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度的最主要構(gòu)件，它在建筑中所承擔(dān)著整個結(jié)構(gòu)的豎向荷載與絕大部分水平荷載。剪力墻建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一定要注意以下幾個方面：
3.1 剪力墻布置
剪力墻的布置一定要均勻合理，這樣就能讓整個建筑物的質(zhì)心與剛心趨于重合，且x、y 兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)的布置時要盡量避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式，以使其具有較好的空間工作性能，并且使兩個受力方向的抗側(cè)剛度接近，若無法避免，則剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱，當(dāng)梁高大于墻厚的2.5 倍時，應(yīng)計(jì)算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件兩個方向均應(yīng)布置成長墻。
3.2 剪力墻厚度確定
剪力墻墻肢截面比較適宜簡單、規(guī)則，剪力墻的豎向剛度應(yīng)均勻，其門窗洞口最好成列布置、上下對齊，形成明確的連梁和墻肢。避免使墻肢的剛度相差懸殊洞口設(shè)置，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，一、二、三級的抗震等級剪力墻底部要加強(qiáng)部位最好不要使用錯洞墻，二、三級抗震等級的剪力墻均不可以采用疊合錯洞墻?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對剪力墻的截面尺寸具體規(guī)定如下：“按一、二級抗震等級設(shè)計(jì)的剪力墻的截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應(yīng)小于200 mm，其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻的1/20，且不應(yīng)小于160 mm；按三、四級抗震等級設(shè)計(jì)的剪力墻的截面厚度，底部要加強(qiáng)部位不可以小于層高或剪力墻元支的長度1/20，且不應(yīng)小于160 mm，其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻的1/25，且不應(yīng)小于180 mm?！?/p>
3.3 剪力墻墻體配筋
一般要求水平鋼筋要放在外側(cè)，豎向的鋼筋應(yīng)放在內(nèi)側(cè)。配筋滿足計(jì)算及規(guī)范建議的最小配筋率就可。加強(qiáng)區(qū)φ10@200，非加強(qiáng)區(qū)φ8@200 雙層雙向即可。雙排鋼筋之間采用φ6@600×600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當(dāng)別論。因?yàn)榈叵虏糠謮w的配筋大部分都是由水壓力、土壓力所產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，而因?yàn)楹喕?jì)算經(jīng)常由豎向筋的控制，此種情況下為增大計(jì)算墻體有效高度，可把地下大多墻體的水平筋放在內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋放在外側(cè)。
3.4 設(shè)置邊緣構(gòu)件
對于那些剪力墻，暗柱的配筋必須要滿足規(guī)范要求最小的配筋率，還要加強(qiáng)區(qū)0.7%，一般的部位為0.5%。對于那些短肢的剪力墻，也要控制在配筋率的加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位為1.0%；對小墻肢其受力性能也比較差，應(yīng)嚴(yán)格按高規(guī)控制其軸壓比，宜按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，并應(yīng)控制其縱向鋼筋配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設(shè)計(jì)中往往就按長肢墻進(jìn)行暗柱配筋。
4 、工程實(shí)例
4.1 工程概況
某工程，總建筑面積為12 570 m2，采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，為12 層住宅樓，層高3 m，頂層為復(fù)式住宅，屋頂為四坡屋面。
4.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因?yàn)檎麄€樓層的建筑平面相當(dāng)復(fù)雜，采用在⑭和⑮ 軸間設(shè)置雙墻防震縫，在D 和E軸間設(shè)置懸挑構(gòu)件抗震縫的處理方法，將平面分成相對獨(dú)立的4 個部分，各部分的長寬比L1/B1max＝29/9.4＝3.09＜5，L2/B2max＝117.52/17.02＝1.03＜5。高寬比Hl/B1＝37.44/9.4＝3.98＜6。H2/B2＝41.94/17.02＝2.46＜6，符合規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)層高1 層～12 層為3.0 m，坡屋面層高0.55～2.47 m，坡度為40%。平面的南側(cè)拐角處設(shè)有陽光房，平面突出的部分為六邊形，突出長度為2.1 m，L/Bmax＜0.3，符合規(guī)則建筑平面布置要求。
4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)
場地類型為II 類建筑場地，剪力墻抗震等級為二級。水平地震作用按x，y 兩個方向計(jì)算。同時考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，周期折減系數(shù)0.85，計(jì)算取9 個振型，結(jié)構(gòu)阻尼比0.05，豎向力按模擬施工加載方式計(jì)算，恒活荷載分開計(jì)算。修正后的基本風(fēng)壓為0.35，地面的粗糙度為B 類，結(jié)構(gòu)體型的系數(shù)為1.4。連梁剛度折減系數(shù)為0.7，地震力分項(xiàng)系數(shù)為1.3，風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4，恒荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4。本工程基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土墻下條基（有肋梁），剪力墻厚度內(nèi)外墻均為200 mm，連梁截面b×h 為200×（370～570） mm，樓板厚度100～130 mm，混凝土強(qiáng)度等級為C35C25。地基采用天然地基，以③層黏土層作為持力層，Es＝15 MPa，fak＝300 kPa。
4.4 剪力墻的布置
按照抗震設(shè)計(jì)要求，結(jié)合窗間墻、樓梯間及房間四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”，形、“Z”形或“十”字形墻段，沿結(jié)構(gòu)平面各主軸方向均勻、對稱布置，做到剛心和質(zhì)心重合，減少結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)。各墻肢肢長不宜相差太大，截面高厚比可以控制在5～8 之間，避免出現(xiàn)高厚比小于3 的小墻肢，使各墻肢剛度接近，保證在水平地震力作用下，各墻肢受力均勻，避免個別長墻因內(nèi)力太大而出現(xiàn)超筋。另外在④～⑥軸，⑩～⑥軸間形成4 個較為完整的弱筒，以增強(qiáng)整個結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力性。在豎向，要求墻肢上下對齊、連續(xù)。在同一軸線上的各墻肢通過連系梁連接，可增加對墻肢的約束，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。為了保證連梁具有較好的剛度和延性，取其跨高比為4≤l/h≤8較為合適。
4.5 墻肢截面設(shè)計(jì)
1.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結(jié)構(gòu)，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。
這種結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)是：
①結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾。
②墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側(cè)力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調(diào)整剛度中心的位置。
③能靈活布置，可選擇的方案較多，樓蓋方案簡單。
④連接各墻的梁，隨墻肢位置而設(shè)于間隔墻豎平面內(nèi)，可隱蔽。
⑤根據(jù)建筑平面的抗側(cè)剛度的需要，利用中心剪力墻，形成主要的抗側(cè)力構(gòu)件，較易滿足剛度和強(qiáng)度要求。
對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，因其是剪力墻大開口而成，所以基本上與普通剪力墻結(jié)構(gòu)分析相同，可采用三維桿-系簿壁柱空間分析方法或空間桿-墻組元分析方法。其中空間桿墻組元分析方法計(jì)算模型更符合實(shí)際情況，精度較高。雖然三維桿系-簿壁柱空間分析程序使用較早、應(yīng)用較廣，但對墻肢較長的短肢剪力墻，應(yīng)該用空間桿-墻組元程序進(jìn)行校核。
在進(jìn)行以上分析后，這種結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然有需要引起重視的方面。
（1）由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對較小，設(shè)計(jì)時宜布置適當(dāng)數(shù)量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒，以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形，同時也形成兩道抗震設(shè)防。
（2）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，應(yīng)加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率。
（3）高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形為主，底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力，由一些模型試驗(yàn)反映出外周邊墻肢開裂，因而對外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量，加強(qiáng)小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應(yīng)在兩個方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形墻肢。
（4）各墻肢分布要盡量均勻，使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近，必要時用長肢墻來調(diào)整剛度中心。
（5）高層結(jié)構(gòu)中的連梁是一個耗能構(gòu)件，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻肢剛度相對減小，連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應(yīng)在計(jì)算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調(diào)，使其設(shè)計(jì)內(nèi)力降低，應(yīng)按普通框架梁要求，控制砼壓區(qū)高度，其梁端負(fù)彎矩鋼筋可由塑性調(diào)幅70%-80%來解決，按強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)柱弱梁的延性要求進(jìn)行計(jì)算。
2.異形柱結(jié)構(gòu)
異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4，相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：
①由于截面的這種特殊性，使得墻肢平面內(nèi)外兩個方向剛度對比相差較大，導(dǎo)致各向剛度不一致，其各向承載能力也有較大差異。
②對于長柱（H/h>4）可以不考慮剪切變形的影響，控制軸壓比較小時，受力明確，變形能力較好。而對短柱（H/h
③異形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范圍之外，受力時要靠各柱肢交點(diǎn)處核心砼協(xié)調(diào)變形和內(nèi)力，這種變形協(xié)調(diào)使各柱肢內(nèi)存在相當(dāng)大的翹曲應(yīng)力和剪應(yīng)力，而該剪應(yīng)力的存在，使柱肢易先出現(xiàn)裂縫，也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態(tài)，它使得異形柱較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯。
④特別是異形柱不同于矩形柱，它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況，其延性更差。
在進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，除滿足高規(guī)中對結(jié)構(gòu)布置要求外，還應(yīng)注意幾個方面的問題：
2.1異形框架的計(jì)算
由于其截面的特殊性，在柱截面對稱軸內(nèi)受水平力作用時，彈性分析計(jì)算其翹曲應(yīng)力很小，此時如同承受水平力的偏壓構(gòu)件，仍可按平截面假定分析，按砼設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算，特別是在框—剪，框—筒結(jié)構(gòu)中，對6度及其以下烈度區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類場地，框架柱只承擔(dān)水平風(fēng)載的一小部分，如按一般偏壓柱計(jì)算，誤差較小。此時異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進(jìn)行整體分析。而在水平力較大，且水平力作用在非主軸方向，則翹曲應(yīng)力不容忽視，按平截面假定誤差較大，則應(yīng)對異形柱框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，決定內(nèi)力和配筋位置及大小。
2.2軸壓比控制
對框架結(jié)構(gòu)，框-剪結(jié)構(gòu)，柱的延性對于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用，且軸壓比又是影響砼柱延性的一個關(guān)鍵指標(biāo)。由試驗(yàn)結(jié)構(gòu)分析，柱的側(cè)移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。
在高軸壓比情況下，增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小，因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關(guān)重要，特別是異形柱結(jié)構(gòu)剪力中心與截面形心不重合，剪應(yīng)力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生腹剪破壞，加上異形柱多屬短柱，這些導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的延性普遍低于矩形柱，因而對異形柱的軸壓比要嚴(yán)格控制。
當(dāng)高層建筑的高度進(jìn)一步加大時，其水平力的影響會愈來愈顯著，對結(jié)構(gòu)的延性要求也愈高。由天津大學(xué)土木系對異形柱延性資料可知，影響異形柱延性的因素比普通柱要復(fù)雜，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平側(cè)移下，其延性性能也有較大差異，因而，軸壓比控制應(yīng)參考天津規(guī)程。但天津規(guī)程的控制過于繁鎖，在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，柱的縱筋與箍面的直徑還沒有設(shè)定，因而箍筋間距與縱筋直徑的比值還無法確定。為在實(shí)際工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）與不同的抗震等級兩項(xiàng)指標(biāo)從嚴(yán)控制，對低烈度地區(qū)的這類結(jié)構(gòu)是能夠滿足其延性要求的。
平面不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)主要可以分為三個類別，分別是扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)。其中，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的特點(diǎn)是每一個樓層中，其自身最大的彈性水平位移在該樓層兩端彈性水平位移平均值的1.2倍以上，或是層間唯一最大值在該樓層兩端層間位移平均值的1.2倍以上。凹凸不規(guī)則的特點(diǎn)則是在建筑結(jié)構(gòu)的明面上，凹進(jìn)一側(cè)的尺寸在其投影方向總尺寸的30%以上。樓板局部不連續(xù)的特點(diǎn)是在樓板的某一個位置，其尺寸或平面剛度發(fā)生急劇的變化［1］。
1．1.1平面剛度偏心平面剛度中包括兩個方面，一方面為平面內(nèi)剛度，指的是與荷載作用方向一致的剛度;另一方面是平面外剛度，指的是與荷載作用方向垂直的剛度。在構(gòu)建差異、構(gòu)建荷載變化、施工環(huán)境復(fù)雜等因素的影響之下，平面剛度存在一定程度的偏小。
1．1.2平面強(qiáng)度偏心平面應(yīng)力指的是所有的應(yīng)力都在同一個平面內(nèi)，平面應(yīng)變指的是所有的應(yīng)變都在同一個平面內(nèi)。一般情況下，平面強(qiáng)度偏心對構(gòu)造的影響容易被忽略。在實(shí)際建設(shè)過程中，混凝土。鋼筋、鋼構(gòu)件等存在一定的不確定性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度存在差異，構(gòu)建截面易出現(xiàn)強(qiáng)度偏心情況。
1．2豎向不規(guī)則豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)主要可以分為四個類別，分別是側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變和樓層間質(zhì)量突變。其中，側(cè)向剛度不規(guī)則的特點(diǎn)是某一個樓層的側(cè)向剛度值在其相鄰上一樓層的70%以下，或是在該樓層以上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%以下。同時，除了頂層之外，樓層局部收進(jìn)的水平方向尺寸在其相鄰下方樓層的25%以上。豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)的特點(diǎn)是在豎直方向上，抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力是通過水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件而向下傳遞的。樓層承載力突變的特點(diǎn)是樓層之間的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，其受剪程度在上一層的80%以下。樓層間質(zhì)量突變的特點(diǎn)是某一個樓層的質(zhì)量在相鄰的下樓層質(zhì)量的1.5倍以上［2］。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則性的應(yīng)用
根據(jù)相關(guān)的調(diào)查研究顯示，在遭受地震災(zāi)害的時候，平面存在不規(guī)則性的高層建筑結(jié)構(gòu)往往是最容易遭受破壞的建筑類型。同時，此類建筑物還存在著質(zhì)量和剛度偏心、抗扭轉(zhuǎn)剛度太弱等缺點(diǎn)。通過相關(guān)人員的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，對于高層建筑結(jié)構(gòu)來說，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)所造成的破壞是最為嚴(yán)重的。因此，在實(shí)際的施工建設(shè)過程中，對于高層建筑結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行有效的限制。對此，可以盡量的限制高層建筑結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性，這樣就能夠在很大程度上消除偏心過大的情況，從而降低高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響。此外，還可以適當(dāng)?shù)奶岣吒邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度，使其不會由于強(qiáng)度太弱而增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在對高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行判斷的時候，可以通過將以扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期和以平動為主的第一自轉(zhuǎn)周期進(jìn)行比較。如果至兩個數(shù)值較為相近，那么在振動耦連的影響下，高層建筑結(jié)構(gòu)將會產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。為此，在減少高層建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的方面，可以采取如下措施:
2．1降低高層建筑結(jié)構(gòu)的相對偏心距根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和相對偏心距之間存在著線性關(guān)系。如果需要降低高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時縮小樓層之間的位移比，可以對建筑結(jié)構(gòu)的平面布置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而使建筑架構(gòu)的質(zhì)心和剛心的位置更為接近［3］。在實(shí)際施工建設(shè)的過程中，可以在進(jìn)行初步計(jì)算分析之后，對建筑平面的不規(guī)則性布置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。利用初步計(jì)算分析得出的結(jié)果，確定高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心。然后，利用相關(guān)數(shù)據(jù)資料和以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度分部進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。最后，在距離質(zhì)心較遠(yuǎn)的位置，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行抗側(cè)力構(gòu)件的增減。
2．2調(diào)整高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和抗扭剛度高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期比的平方之間存在著線性關(guān)系。因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小其周期。在剪力墻的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)膶χ苓吋袅M(jìn)行加長或加厚，尤其是距離剛心較遠(yuǎn)的剪力墻更要加大重視。對于抗扭剛度的增加，可以高層建筑結(jié)構(gòu)的邊緣加設(shè)拉梁，減小周圍結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期，或是增加周邊連梁的剛度。
2．3提高周邊抗扭構(gòu)件的抗剪力單單靠結(jié)構(gòu)的調(diào)整和布置，是無法完全確保在劇烈震動的環(huán)境下，高層建筑結(jié)構(gòu)仍能保持安全［4］。因此，通過研究表明，如果高層建筑結(jié)構(gòu)處在非彈性時期，那么由于受到雙向水平地震的作用，對稱的高層建筑結(jié)構(gòu)就會隨著形態(tài)的變化而產(chǎn)生偏心。因此，應(yīng)當(dāng)對受抗扭效應(yīng)制約的構(gòu)件的抗剪性能進(jìn)行強(qiáng)化，從而確保高層建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈震動的情況下，仍能保持整體彈性的狀態(tài)，從而提高建筑物的抗震性。
2．4設(shè)置防震縫在高層建筑的施工建設(shè)過程中，時常會遇到平面形狀較為復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)。由于實(shí)際條件的限制，平面結(jié)構(gòu)不能被設(shè)置為規(guī)則的結(jié)構(gòu)。對此，可以通過設(shè)置防震縫的方式，將高層建筑結(jié)構(gòu)劃分為交單的結(jié)構(gòu)單元。在高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的應(yīng)用當(dāng)中，防震縫的設(shè)置是十分重要的。如果防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)體系不同，或是地震反應(yīng)效應(yīng)不同的時候，要根據(jù)不利一側(cè)的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)防震縫的寬度。而如果相鄰的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降比較大，在設(shè)計(jì)防震縫的時候可以同時將其作為沉降縫來使用。
中圖分類號：TU208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
前言
高層建筑的出現(xiàn)是科技發(fā)展、社會進(jìn)步、建筑行業(yè)提升的重要標(biāo)志，當(dāng)前，國家和城市發(fā)展越迅速，高層建筑的數(shù)量和層次就越高，很多大城市已經(jīng)開始了超高層建筑的設(shè)計(jì)和施工，并已經(jīng)逐漸成為一種社會和行業(yè)發(fā)展的趨勢。在這樣的趨勢下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作就顯得尤為重要，在設(shè)計(jì)工作中要通過科學(xué)的手段、統(tǒng)籌的方法和高超的技巧將設(shè)計(jì)的合理性、安全性和需要的廣泛性和差異性有效地統(tǒng)合在一起，滿足從行業(yè)到社會，從個人到集體，從需要到發(fā)展等各方面的需要。當(dāng)前，各界為建筑行業(yè)提出了做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要了解高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，注意設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，重點(diǎn)對高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和受力性能進(jìn)行關(guān)注，在堅(jiān)持安全、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的原則下，提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。
一、高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1、重視對待軸向變形。高層建筑中，由于豎向負(fù)荷較大的原因，可能會引起在柱中較大程度上的變形，從而對連續(xù)梁、彎矩產(chǎn)生比較大的影響，該影響包括兩個方面：一方面是，會增大端支座負(fù)彎矩的數(shù)值或者是增大跨中正彎矩的數(shù)值，另一方面是，減小連續(xù)梁中間支座的負(fù)彎矩值。除了這兩方面的影響外，還會影響預(yù)測構(gòu)件的側(cè)移和剪力，以及影響構(gòu)件的下料長度，對于對構(gòu)件的側(cè)移和剪力的影響，將其和構(gòu)件豎向變形相比較，就會得出較為不安全的結(jié)果；對于對預(yù)測構(gòu)件下料長度的影響，可以采取根據(jù)計(jì)算軸向變形數(shù)值，然后針對性的對下料長度進(jìn)行調(diào)整分配。
2、重要的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)是結(jié)構(gòu)延性。高層建筑和低層建筑的區(qū)別之一就是：在建筑結(jié)構(gòu)方面，高層建筑的結(jié)構(gòu)較柔和，同時也就保障在地震作用下高層建筑的變形更大。為了避免高層建筑在遭受較大沖擊后，在進(jìn)人高層建筑塑性變形階段的前提下，高層建筑仍可以具有較強(qiáng)的變形能力，也就是避免高層建筑的倒塌，需要在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時采取恰當(dāng)合理的措施，達(dá)到保障高層建筑結(jié)構(gòu)具有應(yīng)對較大沖擊的延性。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決定性因素是水平荷載。一方面，對于大多數(shù)的高層建筑樓房來說，豎向荷載基本上是定值，而水平荷載，比如地震作用和風(fēng)負(fù)載，荷載值隨著高層建筑結(jié)構(gòu)動力特性的不同而發(fā)生較大程度上的浮動變化；另一方面是，由于高層建筑樓房自身的重量和樓面引起的彎矩和軸力的數(shù)值，與建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩和引起的軸力與建筑物高度的二次方成正比。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
1、高層建筑的構(gòu)造措施
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)對剪力、壓力、柱體等相關(guān)結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行強(qiáng)化，同時要加強(qiáng)彎力矩的防護(hù)，提高拉力的大小，提升構(gòu)造梁的性能，要注意對薄弱部位的加強(qiáng)，特別重點(diǎn)考慮的構(gòu)造要點(diǎn)有：延性、溫度應(yīng)力、薄弱層厚度，鋼筋錨固長度，抗震結(jié)構(gòu)層次等主要環(huán)節(jié)，要達(dá)到高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理化，就必須做好上述構(gòu)造方面的設(shè)計(jì)。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖
計(jì)算簡圖是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算時的中要基礎(chǔ)，因此，需要選擇適宜的高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖。在計(jì)算簡圖中要對高層建筑結(jié)構(gòu)的剛節(jié)點(diǎn)和鉸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)把握，同時要控制計(jì)算簡圖的誤差，使其限定在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的允許范圍中。在高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的應(yīng)以中要對構(gòu)造的重點(diǎn)防護(hù)措施進(jìn)行強(qiáng)化，這樣有利于控制高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)的方案
結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性和合理性是整個高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，要采用高層建筑結(jié)構(gòu)的合理形式和經(jīng)濟(jì)形式，這樣可以使高層建筑結(jié)構(gòu)得主要性能和要求達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)。在方案中要注意豎向和水平向的規(guī)則，同時，要注意在同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)不能應(yīng)用同樣結(jié)構(gòu)體系和方式，以避免高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題。
4、高層建筑的基礎(chǔ)方案
在高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)師要重點(diǎn)考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載分布、高層建筑工程的地質(zhì)條件、高層建筑的施工條件。設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時要重點(diǎn)考慮到對地基潛力的挖掘，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段要對工程地質(zhì)勘查報告的內(nèi)容和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)了解，以便形成具有科學(xué)性和合理性的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案。
四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)采用規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該具備多道抗震防線；具有合理的承載力和剛度分布的結(jié)構(gòu)水平和豎向布置，避免因扭轉(zhuǎn)和突變效應(yīng)造成局部薄弱部位。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平面規(guī)則布置
高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置需要能抵抗豎向和水平荷載，對稱均勻，明確受力，傳力直接，減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下，建筑的平面要簡單規(guī)則，在風(fēng)力作用下可以適當(dāng)放寬要求。建筑的抗震設(shè)防要求建筑的平面形狀宜對稱、簡單、規(guī)則，才能達(dá)到減震的目的。
五、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的防范和處理
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問題
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，我們需要建筑的三心盡可能匯于一點(diǎn)，即三心合一。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的扭轉(zhuǎn)問題就是指建筑的三心在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中未達(dá)到統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動的效應(yīng)。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)的受力性能
對于高層建筑物最初的方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是應(yīng)該是它的受力性能，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。沉降縫兩側(cè)單元層數(shù)不同時，由于高層的影響，低層的傾斜往往很大，因此沉降縫寬度可按高層單元的縫寬要求來確定。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的其它問題
一是，剪力墻的墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應(yīng)采取在墻與梁相交處設(shè)置扶壁柱或暗柱，或在墻內(nèi)設(shè)置型鋼等至少一種措施，減小梁端部彎距對墻的不利影響。二是，對各抗震等級框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求，同時增加了最小面積配箍率的要求。三是，嚴(yán)格要求各抗震等級剪力墻在各種情況下的厚度與層高。四是，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。
六、結(jié)束語
綜合全文，近些年我國的高層建筑建設(shè)行業(yè)迅速發(fā)展，而高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑建設(shè)行業(yè)的關(guān)鍵因素，高層建筑建設(shè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，使得對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的要求越來越高。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞直接影響到整個高層建筑是否具有安全性，直接影響到高層建筑建設(shè)行業(yè)是否達(dá)到可持續(xù)發(fā)展。本文從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則人手，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的概述，進(jìn)而引出高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題，并對這些問題進(jìn)行簡單的概括。
[參考文獻(xiàn)]
