论高层建筑结构设计问题分析研究.docVIP

论高层建筑结构设计问题分析研究 　　摘要：随着经济社会的发展和人口数量的激增，高层建筑在城市建设中的应用越来越多。然而由于高层建筑具有建筑面积大，高度较高等特点，造成对其进行结构设计时出现了结构型式不规则等诸多问题。通过阐述当前我国高层建筑结构设计中存在的主要问题，阐述了对其进行结构设计问题的分析与研究的必要性。基于高层建筑结构设计的主要特点，分析了优化高层建筑结构体系设计的有效措施，对于提高高层建筑结构的安全性，保证人们的生命财产安全具有重要的现实意义。 　　关键词：高层建筑，结构设计，问题分析 　　1 引言 　　目前随着我国社会经济的快速发展以及人口数量的日益激增，城市化进程不断加快，城市规模不断扩大，而且城镇居民对住房要求也在不断提高。因此为了节约稀缺的土地资源城市建筑开始向高空和地下方向发展，由于采光性好、通风顺畅、公用设施和市政管网的开发周期短、市政投资少等优点，高层建筑日益成为城市建筑的主流方向。然而当前在我国高层建筑工程设计过程中，由于设计人员短缺，缺乏扎实的专业知识、丰富的设计经验、基本的道德素质等原因，往往造成高层建筑结构出现建筑的高宽比过大，底层层高太高而二层及以上各层层高均较小，楼板不连续，纵横两个方向刚度差异较大，单栋建筑的长度过长，呈T字型或Y字型不规则平面且连接处（腰部）楼板有效宽度很小，楼层局部托柱转换，顶层楼中楼无剪力墙，跃层楼板开洞率较大，局部地下室出露地面，地下室顶板开大洞，地下室顶板存在较大高差，局部楼层挑空无楼板等问题，继而给高层建筑结构埋下了安全隐患，危害到人们的生命财产安全。因此为了避免上述问题的发生，必须加强高层建筑结构设计问题的分析与研究。 　　2 高层建筑结构设计的主要特点 　　由于高层建筑结构建筑面积大，高度较高还具有地下室等特点，导致其结构设计时必须考虑水平荷载、轴向和侧向变形以及结构延性等问题。 　　2.1 水平荷载为主导性因素 　　一般来说在水平荷载作用下，结构产生的倾覆力矩和轴力，都是与建筑结构高度的两次方成正比。因此对于高层建筑???构来说，当受到水平荷载，如风荷载和地震作用时，其倾覆力矩和轴力等数值会发生较大幅度的变化，继而导致结构的失效破坏。 　　2.2 轴向与侧向变形大 　　由于高层建筑的自重和楼面使用荷载较大，因此高层建筑的柱子要承受很大的竖向荷载，在柱中产生较大的轴向变形，继而影响结构体系中连续梁弯矩值、构件剪力和侧移、预制构件的下料长度等值的大小，比如连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大。 　　高层建筑的高度较大，在较小的水平荷载作用下结构都会产生较大的侧向变形，因此高层建筑的侧向变形也不容忽视。 　　2.3 高层建筑结构的延性要求 　　由于高层建筑结构相对于较低的建筑结构具有较大的轴向和侧向变形，因此为了避免结构在较小的荷载作用下就发生破坏，在进行结构设计时要考虑到高层建筑结构的延性要求，使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免结构整体发生倒塌。 　　3 优化高层建筑结构设计的主要措施 　　鉴于高层建筑结构体系的特殊性与复杂性，在对其进行结构体系设计时要充分依据高层建筑结构的基本特点，进行高层建筑结构的优化设计。 　　3.1高层建筑要选择合理的结构类型 　　一般来说高层建筑主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等结构类型，在对高层建筑进行结构设计时，要确保结构的安全首先必须选择合理的结构类型。 　　一、剪力墙体系 　　剪力墙体系是一种抵抗竖向荷载引起的轴向作用，和风、地震等水平荷载引起的剪切弯曲作用的结构单元，即结构体系的受力主体为平面剪力墙。一般来说剪力墙体系整体性好、刚度大，传力直接均匀，抗倒塌能力强，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求较容易满足，房屋内不会出现梁、柱外露的情况，但是平面布置不灵活，结构自重比较大。 　　一般来说，高层住宅建筑由于其使用功能上的特点，要求在平面内布置许多纵、横内隔墙，而剪力墙结构由于其承重和抗侧力功能与建筑使用功能自然地适应，使发挥结构作用的剪力墙与发挥分隔作用的纵、横内隔墙有可能统一在一起，所以剪力墙结构体系是一种非常适合高层建筑的结构形式。 　　二、框架-剪力墙体系 　　为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。框架-剪力墙体系以框架结构为主，以剪力墙为辅助补救框架结构的不足的半刚性结构,剪力墙承担大部分的水平荷载，框架以负担竖向荷载为主。框架一剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋