發(fā)布時(shí)間：2023-04-01 10:11:28
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篇的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文樣本，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。
某辦公建筑平面呈長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為156m，寬為29m，地上五層，局部六層，總建筑面積21511m2。建筑內(nèi)部空間主要為大空間的辦公區(qū)域，因?yàn)樾枰獱I(yíng)造綠色生態(tài)的辦公環(huán)境，整棟建筑物內(nèi)有大量的綠化面積，并且分布在不同樓層。首層入口處有8根“7字形”裝飾柱，柱子高度為五層樓高，支承在五層的一根30m跨的橫梁上；另外有一個(gè)高出屋面約25m，平面呈正方形的拔風(fēng)塔，塔中央有一根準(zhǔn)800直徑的圓柱。
2結(jié)構(gòu)選型
國(guó)家規(guī)范《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》和《廣東省綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中均給出在保證安全、耐久的前提下，采用資源消耗低和環(huán)境影響小的建筑結(jié)構(gòu)體系的要求，規(guī)范指出符合要求的結(jié)構(gòu)體系主要包括輕鋼結(jié)構(gòu)體系、砌體結(jié)構(gòu)體系和木結(jié)構(gòu)體系。因此該工程在方案階段確定結(jié)構(gòu)體系時(shí)，根據(jù)建筑使用功能要求，進(jìn)行了多方案的比較：方案1：木結(jié)構(gòu)體系。工程所在地區(qū)不是木材出產(chǎn)地，需要從外地運(yùn)進(jìn)木材，這樣規(guī)模的商務(wù)辦公樓，如果采用了木結(jié)構(gòu)，一方面會(huì)消耗大量的森林資源，另一方面，單純的木結(jié)構(gòu)也不能完全滿足建筑的使用功能要求。這個(gè)方案不可取。方案2：砌體結(jié)構(gòu)體系。工程所在地區(qū)屬于抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，該結(jié)構(gòu)體系對(duì)于縱橫墻間的距離是有要求的不能太大，同時(shí)墻體的開(kāi)窗面積是有限定的。這樣就很難滿足現(xiàn)在建筑的功能要求，而且這種體系的抗震性能較差，因此不采用該方案。方案3：鋼框架與鋼筋混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)過(guò)往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在多層建筑中采用框架結(jié)構(gòu)既能很好滿足建筑功能要求，又對(duì)抗震設(shè)防方面有利，同時(shí)又是合理、適用的體系。采用鋼結(jié)構(gòu)可以減少對(duì)周邊的環(huán)境影響，滿足綠色建筑的要求。但是這個(gè)方案又存在一個(gè)問(wèn)題：因?yàn)榇嬖诖罅康木G化面積，給鋼結(jié)構(gòu)防水措施提出了更高的要求，在這方面的材料消耗相應(yīng)增多；也會(huì)增加使用階段的維護(hù)成本，不符合規(guī)范在建筑全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源的要點(diǎn)，該方案不是綠色建筑最佳的結(jié)構(gòu)方案，因此也未被采用。方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)組合體系。該方案是在方案3的基礎(chǔ)上把鋼框架改為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，保留部分結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)。對(duì)照規(guī)范的內(nèi)容綜合各方面的因素，因地制宜，進(jìn)行多方案比較，確定符合規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)體系，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理、適用、節(jié)約資源的目標(biāo)，并且根據(jù)工程實(shí)際情況，盡可能采用可再利用的建筑材料。通過(guò)方案比選，本工程選用方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)組合體系。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
①入口處的8根“7字形”裝飾柱以及其連接的橫梁，8根柱子建筑要求外觀尺寸為700×1300，有16m高，橫梁跨度為30m，建筑外觀尺寸要求為800×1500，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu)，一方面構(gòu)件自重輕，可以減小地震作用，另一方面在處理橫梁與框架柱的連接節(jié)點(diǎn)上也變得容易。在工程成本上，采用鋼結(jié)構(gòu)較現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省人工、外腳手架、模板及支撐系統(tǒng)費(fèi)用，另外工期效益顯著。②中庭屋蓋部分，建筑設(shè)計(jì)為不上人的采光屋面，該屋面跨度為30m，三邊支承。一方面因?yàn)榭缍缺容^大，如果采用鋼筋混凝土，其自重必然較大，其次從建筑空間效果來(lái)看，在二層平臺(tái)花園以及其他各層均可以看到該屋蓋，如果采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不夠輕盈。所以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上決定采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖7所示。③對(duì)于兩處從二層平臺(tái)花園上三、四樓的樓梯，因?yàn)榻ㄖ笞龀蓱冶坌问?，中間不加柱子，從節(jié)省材料以及造型美觀考慮，把它做成鋼木組合樓梯（鋼骨架木踏步樓梯），從而達(dá)到既美觀輕巧又相對(duì)省材的目的。
4優(yōu)化設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)專業(yè)在綠色建筑設(shè)計(jì)中最突出的內(nèi)容是節(jié)材，因此該工程在設(shè)計(jì)圖紙出來(lái)以后，根據(jù)綠色建筑的要求，為了達(dá)到進(jìn)一步節(jié)材的目標(biāo)，對(duì)主體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)圖紙作了進(jìn)一步的優(yōu)化，其中優(yōu)化的內(nèi)容主要是通過(guò)調(diào)整次梁的布置，相對(duì)原設(shè)計(jì)一個(gè)房間三道次梁改為兩道次梁，從而增大板的跨度，使其在盡量不增加截面厚度以及鋼筋量的基礎(chǔ)上，達(dá)到最大優(yōu)化值。優(yōu)化前與優(yōu)化后的18～28軸三層結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖8、圖9所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算得出，前后兩個(gè)設(shè)計(jì)成果在混凝土用量上基本持平，而在鋼筋用量上，前一個(gè)含鋼量為35.63kg/m2，而后一個(gè)為33.40kg/m2，這一優(yōu)化節(jié)省了6%鋼筋用量；同時(shí)因?yàn)闇p少了一道次梁，在建筑模板方面也會(huì)相應(yīng)減少材料損耗。另外，拔風(fēng)塔中央的準(zhǔn)800直徑的圓柱也作了優(yōu)化，由原來(lái)C25,配18根25鋼筋的混凝土柱改為準(zhǔn)800×10的鋼管柱，這樣既節(jié)省混凝土8.8m3，鋼材量用量也從原來(lái)的1.35噸，減少為0.434噸，并且節(jié)省人工、模板及支撐系統(tǒng)費(fèi)用，工期效益顯著。綜上，優(yōu)化后的本工程符合國(guó)家規(guī)范《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》和《廣東省綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)建筑工程提出的資源消耗低和環(huán)境影響小的要求，節(jié)省了鋼筋用量，減少材料損耗。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問(wèn)題
中圖分類號(hào)：TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
引言：
近些年來(lái)，建筑行業(yè)異軍突起，一個(gè)城市的建筑行業(yè)直接標(biāo)志著該城市的城市化水平，同時(shí)又對(duì)該城市人們居住和生活質(zhì)量產(chǎn)生了直接影響，然而，當(dāng)前建筑施工企業(yè)又不能夠保證建筑工程的施工質(zhì)量，這也就對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生了很大威脅。筆者認(rèn)為，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接決定了建筑物最終的施工質(zhì)量。但是，在當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，存在著很多問(wèn)題。下面論述了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題。
1. 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題1.1 一體化計(jì)算機(jī)程序的廣泛應(yīng)用并沒(méi)有顯著提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。（引1）
隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算方法日益精確化，制圖方法中采用的平面表示法和各種標(biāo)準(zhǔn)圖相繼得到完善，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的熱點(diǎn)問(wèn)題也隨之發(fā)生了諸多變化，比如，結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力計(jì)算和分析非常容易實(shí)現(xiàn)，而且出圖速度快，節(jié)點(diǎn)及其他。
細(xì)部表達(dá)圖紙量大為減少，長(zhǎng)期困擾建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些問(wèn)題已經(jīng)得到較好的解決，同時(shí)以前不那么重要的問(wèn)題則上升為困擾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。一體化的計(jì)算機(jī)程序屏蔽了計(jì)算的過(guò)程，許多設(shè)計(jì)軟件并沒(méi)有明示軟件內(nèi)部的簡(jiǎn)化方法和軟件的缺陷，使得一些計(jì)算和設(shè)計(jì)錯(cuò)誤更難發(fā)現(xiàn)。
1.2 部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理如《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010》第7.1.8條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應(yīng)對(duì)齊或基本對(duì)齊”。有些設(shè)計(jì)把底層設(shè)計(jì)成大空間，抗震墻很少，上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對(duì)齊，造成結(jié)構(gòu)體系不合理，傳力不明確；有些設(shè)計(jì)中抗震分類、場(chǎng)地類別選用錯(cuò)誤，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。一些混凝土構(gòu)件，特別是懸挑構(gòu)件的最小配筋率達(dá)不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都達(dá)不到；有些設(shè)計(jì)中荷載取值沒(méi)有按規(guī)范要求來(lái)確定，存在漏算錯(cuò)算現(xiàn)象；有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與提供的計(jì)算書(shū)不一致，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重安全隱患。1.3 設(shè)計(jì)深度達(dá)不到規(guī)定要求由于設(shè)計(jì)人員沒(méi)有對(duì)一般房屋尤其是多層房屋設(shè)計(jì)引起高度重視，盲目參照或套用其他的設(shè)計(jì)的結(jié)果；或是由于設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解.因此在設(shè)計(jì)人員制作圖紙中存在“偷工減料”，設(shè)計(jì)粗糙，過(guò)于簡(jiǎn)單。
2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要遵循的基本原則
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是使建筑物安全和房屋能夠適應(yīng)使用的要求，所以設(shè)計(jì)人員房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要保證并遵循這四個(gè)基本原則：
（1）抓大放??；（2）多道防線；（3）剛?cè)嵯酀?jì)；（4）打通關(guān)節(jié)。
前三道原則很容易理解，對(duì)于原則四，所謂關(guān)節(jié)，是指變化相聚之處，或變化出現(xiàn)的地方。 不同類型的構(gòu)件相接處，同一構(gòu)件截面改變之處，是關(guān)節(jié)。廣義上，諸如結(jié)構(gòu)錯(cuò)層之處，體量改變之處，轉(zhuǎn)換層亦是關(guān)節(jié)。對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，關(guān)節(jié)的復(fù)雜性難于預(yù)測(cè)和控制,即使從理論上保證了每個(gè)組成構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度，但因關(guān)節(jié)的普遍存在，力量的傳遞往往不能暢通而出現(xiàn)集中甚至中斷，破壞由此而發(fā)生。歷次災(zāi)害表明，從節(jié)點(diǎn)開(kāi)始破壞的建筑占了相當(dāng)大的比例。所以理想的結(jié)構(gòu)體系當(dāng)然是渾然一體的----也就是沒(méi)有任何關(guān)節(jié)的，這樣的結(jié)構(gòu)體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。
3. 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地基與基礎(chǔ)
3.1 縱觀近些年的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，不難發(fā)現(xiàn)，很多低層房屋，（例如單建的物管用房、設(shè)備房等）并沒(méi)有地質(zhì)的詳勘報(bào)告，只是單純的依靠建設(shè)單位進(jìn)行口頭闡述或者是籠統(tǒng)的對(duì)附近建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行參照就進(jìn)行了施工圖的設(shè)計(jì)，房屋結(jié)構(gòu)的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須要做到安全、合理、適用，要求設(shè)計(jì)人員必須要依據(jù)相關(guān)的地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一的考察多個(gè)方面的易損，從而進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)方寧和基礎(chǔ)類型的設(shè)計(jì)，單純的憑地耐力這一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)不安全和不全面的，要求我們更加不能夠盲目的認(rèn)為將耐力容許值取小一些就萬(wàn)無(wú)一失了。
4. 樓板設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題 樓板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件，是它將樓面，屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上，樓板的設(shè)計(jì)問(wèn)題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件安全。若對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)考慮不周，很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題，有的還可能存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。樓板設(shè)計(jì)中常見(jiàn)如下幾個(gè)問(wèn)題。 4.1 設(shè)計(jì)時(shí)為了計(jì)算方便或因?qū)Π宓氖芰顟B(tài)認(rèn)識(shí)不足，簡(jiǎn)單地將雙向板作用單向板進(jìn)行計(jì)算。使計(jì)算假定與實(shí)際受力狀態(tài)不符，導(dǎo)致一個(gè)方向配筋過(guò)大，而另一方向僅按構(gòu)造配筋，造成配筋嚴(yán)重不足，致使板出現(xiàn)裂縫。 板承受線荷載時(shí)彎矩計(jì)算問(wèn)題。在民用建筑中，常常在樓板上布置一些非承重隔墻，故大樓板設(shè)計(jì)中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后，進(jìn)行板的配筋計(jì)算。但有些設(shè)計(jì)人員錯(cuò)誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外，板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓板、屋面板，這樣會(huì)給上部的板增加了一個(gè)中間支承點(diǎn)，使其變?yōu)檫B續(xù)板，支承點(diǎn)上部出現(xiàn)了負(fù)彎矩，而在板的設(shè)計(jì)中又沒(méi)考慮該部分的影響，致使板頂出現(xiàn)裂縫。 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個(gè)方向均產(chǎn)生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放，短跨方向的跨中鋼筋應(yīng)放在下面，長(zhǎng)跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面，計(jì)算時(shí)應(yīng)用兩個(gè)方向的各自的有效高度。一般長(zhǎng)向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設(shè)計(jì)為圖省事或?qū)Π迨芰φJ(rèn)識(shí)不足，而取兩個(gè)方向的有效高度一致進(jìn)行配筋計(jì)算，致使長(zhǎng)跨有效高度偏大，配筋降低，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在質(zhì)量隱患，甚至出現(xiàn)開(kāi)縫的現(xiàn)象。
5. 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)房屋設(shè)計(jì)用從抗震要求出發(fā)，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
5.1 一定要重視概念設(shè)計(jì)，這是抗震設(shè)計(jì)的首道防線。
5.2 對(duì)一般多層砌體住宅結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系：縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)；樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處不宜采用無(wú)錨固的鋼筋砼預(yù)制挑檐。
5.3 對(duì)鋼筋砼多高層結(jié)構(gòu)住宅，力求做到：框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，以便各自承擔(dān)來(lái)自平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面方向的地震力；框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要形成空間共同工作狀態(tài)，除了控制抗震墻之間樓屋蓋的長(zhǎng)寬比及保證抗震墻本身的剛度外，還需采取措施，保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接；結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置防震縫。
6.構(gòu)造柱的設(shè)計(jì)
6.1一般來(lái)講，在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造柱除可以提高墻體的坑剪能力之外，還可以與圈梁聯(lián)結(jié)在一起形成對(duì)砌體的約束，這樣的設(shè)計(jì)不僅可以限制墻體裂縫的開(kāi)展，同時(shí)還可以維持豎向承載力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性。應(yīng)避免在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將構(gòu)造柱作為承重柱使用的作法。這是由于如果構(gòu)造柱一般生根于地梁中，沒(méi)有另設(shè)基礎(chǔ)，如果將構(gòu)造柱作為承重柱使用，會(huì)造成構(gòu)造柱提前受力，降低了構(gòu)造柱對(duì)墻體的約束作用，柱底基礎(chǔ)的局部承壓強(qiáng)度必然不能滿足整體設(shè)計(jì)要求，柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓破壞，就會(huì)出現(xiàn)裂縫。尤其是在結(jié)構(gòu)遭遇地震作用時(shí)，應(yīng)力會(huì)集中早構(gòu)造柱位置，導(dǎo)致構(gòu)造柱首先遭到破壞，這樣一來(lái)，構(gòu)造柱不但起不到應(yīng)有的作用，反而會(huì)成為房屋結(jié)構(gòu)中的薄弱部位。因此，設(shè)計(jì)人員必須保證承重大梁下的柱子應(yīng)按承重柱進(jìn)行設(shè)計(jì)，若遇特殊情況，如梁上荷載較小，也可將構(gòu)造柱布置在承重梁下方，但構(gòu)造柱對(duì)下墻體的承壓和抗彎強(qiáng)度作用都不應(yīng)考慮在柱承范圍之內(nèi)。
7.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作需要設(shè)計(jì)人員和建筑工程中所有的工作人員全力配合，才能從根本上消除設(shè)計(jì)質(zhì)量的隱患。建設(shè)工程是一種特殊商品，工程投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)，其工程設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅關(guān)系到工程的投資效益、使用要求，而且直接關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。針對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)質(zhì)量狀況，設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)內(nèi)部的質(zhì)量管理，設(shè)計(jì)管理部門(mén)要加大對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量的監(jiān)督管理，結(jié)合施工圖設(shè)計(jì)審查、專項(xiàng)檢查、質(zhì)量抽查等工作，加強(qiáng)對(duì)業(yè)主、勘察、設(shè)計(jì)單位的市場(chǎng)監(jiān)管力度。特別是設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須在滿足國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范要求的前提下，加強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)和地基設(shè)計(jì)，才能提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，確保房屋設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提升，以使房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做到更安全、更合理。
參考文獻(xiàn)：
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1.1強(qiáng)柱弱梁為了提高高層建筑的抗震性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循強(qiáng)柱弱梁的原則。強(qiáng)柱弱梁有利于梁上塑性鉸的形成，從而削弱地震作用，對(duì)框架柱起到良好的保護(hù)作用。如果塑性鉸存在于梁上，說(shuō)明塑性鉸所需要的非彈性變形量較小，分布也較為均勻。如果柱中出現(xiàn)塑性鉸，則表明非彈性變形集中于某一層的柱中，因此對(duì)柱的延性要求會(huì)較高。但是在實(shí)際工程中往往很難實(shí)現(xiàn)對(duì)柱的延性要求，如果處理不好，還容易出現(xiàn)較大層間的側(cè)移，對(duì)建筑的整個(gè)結(jié)構(gòu)安全性會(huì)產(chǎn)生影響。為了避免側(cè)移對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性的威脅，設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)將非彈性變形限制于梁內(nèi)，使框架柱的彎承載能力得到保證，降低柱端屈服的產(chǎn)生。
1.2強(qiáng)剪弱彎延性破壞的主要形式就是彎曲破壞，這種破壞通常具有一定的預(yù)兆性，比如出現(xiàn)開(kāi)裂或下?lián)系痊F(xiàn)象。但是剪切破壞則是一種脆性破壞，無(wú)法預(yù)知，如果建筑結(jié)構(gòu)的某個(gè)構(gòu)件出現(xiàn)剪性破壞，這個(gè)構(gòu)件的抗震能力將會(huì)喪失，會(huì)產(chǎn)生更大的破壞性，甚至造成建筑倒塌。因此，延性設(shè)計(jì)的強(qiáng)剪弱彎，就是在避免構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)發(fā)生脆性破壞的前提下，保證建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性。為了避免梁、柱等構(gòu)件發(fā)生脆性破壞，應(yīng)該保證構(gòu)件的受剪承載力要比構(gòu)件屈服時(shí)的實(shí)際剪力高。因此，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的高層建筑，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循強(qiáng)剪弱彎的原則，并依據(jù)承載力值與剪力值來(lái)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。
1.3節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固梁柱等構(gòu)件的搭接處即為節(jié)點(diǎn)，對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)最容易受到地震水平作用的破壞，因此，節(jié)點(diǎn)屬于延性的薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)必須注重節(jié)點(diǎn)和錨固的安全性。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)破壞主要原因是節(jié)點(diǎn)核心部位箍筋足或不到位引起的。為了提升節(jié)點(diǎn)的延性，必須保證節(jié)點(diǎn)部位混凝土的等級(jí)和箍筋的數(shù)量。設(shè)計(jì)時(shí)還可以在保證錨固長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，疊加一定的抗震附加錨固長(zhǎng)度，利用錨固的長(zhǎng)度來(lái)加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的延性。為保證梁柱屈服后節(jié)點(diǎn)的約束能力，框架節(jié)點(diǎn)的延性設(shè)計(jì)必須依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
2結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)措施
2.1連梁的延性設(shè)計(jì)在地震作用下，連梁的破壞通常會(huì)表現(xiàn)為局部混凝土壓碎。其主要原因可能是跨高比過(guò)小，或者構(gòu)件的抗彎能力高于其抗剪能力。如果出現(xiàn)較大震級(jí)，連梁應(yīng)首先受彎出鉸，所以必須控制好其跨高比。在室內(nèi)如果連梁的高比過(guò)小，可考慮利用水平縫來(lái)分設(shè)兩梁。通常室外連梁可以適當(dāng)開(kāi)大建筑窗，并將跨高比控制在3左右。為了遵循強(qiáng)剪弱彎的原則，配筋時(shí)應(yīng)該將樓板鋼筋的影響考慮進(jìn)去，不用考慮對(duì)縱筋的加強(qiáng)；另外，需要配路箍筋并進(jìn)行強(qiáng)化，可采用對(duì)角交叉配筋形式來(lái)提高連梁的延性。
2.2剪力墻和柱的延性設(shè)計(jì)剪力墻在布置時(shí)應(yīng)該盡量均勻?qū)ΨQ，使兩個(gè)主軸方向的剛度盡量相同。墻體的開(kāi)洞也應(yīng)該均勻，盡量減少或避免錯(cuò)洞布置。通常獨(dú)立墻的能量大多通過(guò)墻底出鉸來(lái)進(jìn)行消散。而聯(lián)肢墻，則需要通過(guò)設(shè)置合理的開(kāi)洞來(lái)消散能量，使其能夠在連梁的梁端出鉸或墻底出鉸，而墻體的其他地方都不會(huì)存在塑性鉸。在構(gòu)造方面為了減少剪力墻的剪切破壞，可以在底部加強(qiáng)區(qū)適當(dāng)增加剪力墻的水平受力筋，從而使剪力墻的抗剪能力得到提高。另外，還可考慮將柱箍筋的全長(zhǎng)進(jìn)行加密，以保證框架柱的抗側(cè)能力。
2.3樓梯的延性設(shè)計(jì)樓梯的周圍大多為剪力墻或填充墻，因此，其抗側(cè)剛度要比其他位置的抗側(cè)剛度大許多，地震時(shí)會(huì)表現(xiàn)得更加明顯。樓梯間的結(jié)構(gòu)受力情況較為復(fù)雜，樓梯板和平臺(tái)梁需要承受彎矩、剪力和扭矩等綜合作用。設(shè)計(jì)時(shí)可考慮采用板筋上下拉通和提高梯梁配箍率的方法來(lái)增加其延性。
2.4填充墻的延性設(shè)計(jì)填充墻的布置也應(yīng)該做到均勻、對(duì)稱，應(yīng)該盡量減少填充墻引起的房屋附加扭矩。設(shè)計(jì)時(shí)可將填充墻作為荷載輸入，其結(jié)構(gòu)受力可不考慮。但是填充墻自身都具有較大的剛度，因此，應(yīng)該盡量考慮沿豎向連續(xù)布置，使其形成砌體剪力墻，起到消耗地震能量的作用，從而避免薄弱層的出現(xiàn)。而且地震時(shí)填充墻受到的破壞也會(huì)比連梁早，這樣便對(duì)主體結(jié)構(gòu)起到了保護(hù)作用。另外，為了避免地震破壞時(shí)，填充墻對(duì)人員的傷害，填充墻應(yīng)該采用較為新型的輕質(zhì)材料，而且要設(shè)置一定的水平接續(xù)筋，使其與主體的連接更加可靠。
3結(jié)語(yǔ)
1．1傳統(tǒng)建筑形態(tài)的轉(zhuǎn)變
不同時(shí)期的建筑、不同地域的建筑都顯現(xiàn)著自身特有的文化特征，這是由于不同環(huán)境下的人們對(duì)解決問(wèn)題的方式有一定不同性導(dǎo)致的。從結(jié)構(gòu)主義的角度來(lái)看，建筑人類學(xué)對(duì)歷史的間斷性進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，認(rèn)為不同的時(shí)期和不同的地域的人都是所處社會(huì)的構(gòu)成元素。建筑人類學(xué)提倡改革創(chuàng)新傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)文化，并應(yīng)用于現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)，使之為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)服務(wù)。
1．2現(xiàn)實(shí)主義建筑到未來(lái)有機(jī)建筑形態(tài)
高功能的建筑要求和復(fù)雜、現(xiàn)實(shí)建筑規(guī)范是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)師創(chuàng)作過(guò)程中需要解決的兩大難點(diǎn)，多數(shù)結(jié)構(gòu)主義者認(rèn)為，將來(lái)的的建筑將會(huì)如有機(jī)生物一般，在某些法則中，像結(jié)晶生成一樣能夠自由組合和繁殖。現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)師在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作中，要不受現(xiàn)實(shí)束縛，不能過(guò)于刻板，要進(jìn)行超越時(shí)代的、表現(xiàn)主義色彩濃烈的城市規(guī)劃和建筑方案創(chuàng)作。
2建筑形態(tài)學(xué)結(jié)合結(jié)構(gòu)主義對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響
2．1自然形式有機(jī)結(jié)構(gòu)
目前，具有仿生特點(diǎn)的自然形式有機(jī)結(jié)構(gòu)層出不窮。許多建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中加入了自然元素的使用，這里的自然并不是指使建筑物與其周圍自然環(huán)境和諧存在，而是從仿生學(xué)的角度，進(jìn)行自然生物形態(tài)類建筑設(shè)計(jì)，這種新型建筑的形態(tài)類似于自然界某種生物形態(tài)，在這些建筑中，我們可以深切體會(huì)到自然的氣息和建筑設(shè)計(jì)的神奇力量。最初，高迪的自然塑性作品給予了現(xiàn)代建筑仿生特點(diǎn)的啟發(fā)。現(xiàn)代建筑中，具有仿生特點(diǎn)代表作就是國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”和國(guó)家游泳中心“水立方”，其建筑形態(tài)是鳥(niǎo)類巢穴的形式，融入了現(xiàn)代化先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［3］。與“鳥(niǎo)巢”相比，水立方體現(xiàn)了女性柔美，其建筑形態(tài)模仿水的紋理，由一個(gè)個(gè)冰晶狀水分子和很所小泡泡構(gòu)成。在現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)中，具有仿生特點(diǎn)的自然形態(tài)建筑是時(shí)代的產(chǎn)物，倍受青睞，這一點(diǎn)，我們的建筑師們已經(jīng)有了強(qiáng)烈的意識(shí)。這些建筑從建筑形態(tài)上拉近了人類生活與大自然的事務(wù)，此外，這些建筑的概念結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出人與自然的融合，使生活更加美好。
2．2“高技”派建筑
隨著科技的發(fā)展，新技術(shù)與新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，許多建筑師開(kāi)始通過(guò)作品向人們進(jìn)行技術(shù)性審美價(jià)值的信息傳達(dá)，這一類作品被稱作“高技”派建筑，如今，“高技”派建筑應(yīng)運(yùn)而生，不斷涌現(xiàn)。高技派建筑師中最具有代表性的人物之一就是諾曼·福斯特，他設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)中，主要使用了玻璃和金屬材料，一般都是采用較高的施工技術(shù)對(duì)外觀形態(tài)進(jìn)行金屬化表現(xiàn)，存在一定的科幻色彩。倫敦新地鐵加納利·沃夫地鐵站就是這類建筑的典型代表之一。我國(guó)的國(guó)家游泳中心“水立方”就很好了體現(xiàn)了材料學(xué)、材料化工和計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)相結(jié)合的特性及優(yōu)勢(shì)，外表采用膜結(jié)構(gòu)－－－ET-FE材料，不僅僅展現(xiàn)了結(jié)構(gòu)力量美，還體現(xiàn)了設(shè)計(jì)
2．3地域性建筑設(shè)計(jì)
隨著時(shí)代的進(jìn)步，全球化發(fā)展的趨勢(shì)也在不斷擴(kuò)散。在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)面，僅僅只是體現(xiàn)地域特色的建筑物正在逐漸減少，而在世界范圍逐漸普遍起來(lái)的西式、歐式建筑，使建筑隱藏著特色單一的危機(jī)，要解決這一問(wèn)題，最有效的措施就是在建筑設(shè)計(jì)中展現(xiàn)地域特色。我國(guó)現(xiàn)代建筑中地域性建筑設(shè)計(jì)卓見(jiàn)成效，具有代表性的建筑就是河南博物館，其建筑形態(tài)呈金字塔形，共有9座，根據(jù)中國(guó)傳統(tǒng)中中心對(duì)稱布置的建筑文化，包含著九鼎中原的蘊(yùn)意，酣暢淋漓的展現(xiàn)出中原文化的特點(diǎn)。
3結(jié)束語(yǔ)
在建筑的豎向荷載中，其主要是由樓面荷載以及結(jié)構(gòu)自重通過(guò)樓面?zhèn)鬟f到剪力墻的。其具有著兩種表現(xiàn)形式，一種是由連梁所產(chǎn)生的彎矩，一種是墻肢內(nèi)具有的軸力。在我們對(duì)豎向荷載進(jìn)行計(jì)算時(shí)，主要是以其受荷面積進(jìn)行計(jì)算的，而在水平荷載計(jì)算時(shí)，則主要是借助計(jì)算機(jī)的有限元方式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)這種建筑受力情況的科學(xué)估算，能夠有效地為我們后續(xù)的結(jié)構(gòu)布置提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)一般都是以雙向布置的方式形成空間結(jié)構(gòu)。在剪力墻布置過(guò)程中，非常關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題就是要保證力所具有的均衡性，要通過(guò)建筑中心同剛度中心距離的接近避免建筑出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在對(duì)其實(shí)際布置時(shí)，我們會(huì)看到當(dāng)剪力墻抗側(cè)剛度過(guò)大時(shí)，其所具有的自振周期也會(huì)隨之增大。面對(duì)此種情況，設(shè)計(jì)人員則可以通過(guò)加大墻體間距的方式使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度能夠得到降低，可以說(shuō)，通過(guò)剪力墻的合理布置，能夠有效地提升高層建筑的穩(wěn)定性。
2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜、專業(yè)的過(guò)程，其中具有著很多個(gè)設(shè)計(jì)步驟。對(duì)此，就需要我們?cè)趯?duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前就能夠?qū)袅Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行充分的了解，并對(duì)墻肢所具有的厚度與長(zhǎng)度進(jìn)行確定。之后，則需要開(kāi)展連梁以及邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)，最終對(duì)地震荷載進(jìn)行計(jì)算。
2.1墻肢長(zhǎng)度與厚度的設(shè)計(jì)
之前我們已經(jīng)提到過(guò)，在剪力墻設(shè)計(jì)的過(guò)程中其長(zhǎng)度不應(yīng)當(dāng)過(guò)長(zhǎng)。對(duì)此，我們就需要對(duì)墻肢長(zhǎng)度設(shè)置進(jìn)行一定的控制，避免長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，墻肢長(zhǎng)度不應(yīng)當(dāng)超過(guò)8m，且跨高比應(yīng)當(dāng)大于6，并以此幫助我們獲得更為穩(wěn)定的剪力墻設(shè)計(jì)。在厚度方面，我們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)時(shí)則需要能夠?qū)袅λ哂械姆€(wěn)定性以及剛度作出保證。通常來(lái)說(shuō)，一般居民建筑的填充墻厚度會(huì)保持在200mm左右，在剪力墻厚度設(shè)計(jì)時(shí)也將其設(shè)置為200mm。而對(duì)于部分不含地下室的高層住宅來(lái)說(shuō)，則將其基礎(chǔ)埋深選擇在2.5m以上，強(qiáng)度高度在5m以上，之后再根據(jù)適當(dāng)?shù)谋壤龑?duì)剪力墻進(jìn)行確定。但是對(duì)于這種方式來(lái)說(shuō)，其很可能使最終的剪力墻厚度大于填充墻厚度，這也是非常不利于我們高層建筑設(shè)計(jì)的。對(duì)此，就需要我們?cè)趯?duì)剪力墻厚度設(shè)計(jì)時(shí)能夠在聯(lián)系建筑實(shí)際情況、相關(guān)建筑設(shè)計(jì)規(guī)程的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。
2.2連梁的設(shè)計(jì)
連梁就是對(duì)墻肢之間進(jìn)行連接的梁，其不僅能夠幫助我們對(duì)不同墻肢進(jìn)行連接，同時(shí)也能夠在水平荷載的作用下使墻肢因?yàn)槌霈F(xiàn)變形情況對(duì)連梁產(chǎn)生一種內(nèi)力，并以這種內(nèi)力的產(chǎn)生對(duì)墻肢施加一種穩(wěn)定的約束作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，首先需要重點(diǎn)關(guān)注的就是截面尺寸以及連梁跨高比這兩個(gè)指標(biāo)。如果連梁剛度過(guò)大，就需要我們對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p，但是，在對(duì)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，僅僅根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)很難幫助我們實(shí)現(xiàn)配置的折減，對(duì)此，就需要我們能夠允許其適當(dāng)?shù)某霈F(xiàn)開(kāi)裂的情況，并以這種開(kāi)裂情況的存在將內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上來(lái)實(shí)現(xiàn)折減的效果。而在折減過(guò)程中，也需要我們能夠?qū)φ蹨p的系數(shù)引起充分的重視，通常來(lái)說(shuō)，如果防裂度較低，那么我們就可以根據(jù)情況折減的少一些，而如果防裂度較高，就可以折減的多一些。但是，無(wú)論我們折減的多、少，都需要保證折減系數(shù)應(yīng)當(dāng)大于或者等于0.5，因?yàn)橹挥性谶@種折減系數(shù)下才能夠使連梁所承受到的豎向荷載能夠得到保障。而在連梁剛度方面，我們則可以通過(guò)增加剪力墻洞口寬度的方式減小連梁剛度，因?yàn)楫?dāng)整體結(jié)構(gòu)的剛度降低時(shí)，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)的地震作用也會(huì)因此降低，并可以保證連梁所具有的承載力不會(huì)出現(xiàn)超限的情況。另外，混凝土也是我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)注意的問(wèn)題，通過(guò)混凝土等級(jí)的提升，也能夠?qū)B梁抗剪承載力的不超限情況起到一個(gè)保障作用。
2.3邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)
邊緣構(gòu)件也是我們?cè)诩袅υO(shè)計(jì)過(guò)程中非常重要的一項(xiàng)工作。對(duì)于邊緣構(gòu)件而言，有約束邊緣構(gòu)件的矩形截面剪力墻和無(wú)約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，具有著更高的基線承載力，同無(wú)約束情況相比其承載力能夠提升約40%左右。而在類型方面，邊緣構(gòu)件主要有構(gòu)造邊緣構(gòu)件以及約束邊緣構(gòu)件這兩種，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中都需要我們?cè)诼?lián)系建筑實(shí)際情況的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。
2.4地震荷載及內(nèi)力設(shè)計(jì)
如果建筑主體結(jié)構(gòu)布置情況較為簡(jiǎn)單，那么我們?cè)趯?duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)則可以通過(guò)空間協(xié)同平面框架的應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。而如果建筑主體結(jié)構(gòu)布置情況較為復(fù)雜，我們則可以通過(guò)空間分析程序?qū)ζ湮灰?、?nèi)力等因素進(jìn)行分析。同時(shí)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也需要以簡(jiǎn)化計(jì)算的原則開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，且在對(duì)地盤(pán)長(zhǎng)寬進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要能夠在結(jié)合建筑主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬的基礎(chǔ)上對(duì)其開(kāi)展分析工作，并盡可能地以成比例的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；計(jì)算分析；抗震設(shè)計(jì)
高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)要求外，也需滿足規(guī)范對(duì)此類結(jié)構(gòu)所有其他規(guī)定。同時(shí)，還要加強(qiáng)構(gòu)造處理方面的各種措施。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比應(yīng)符合規(guī)范要求，并應(yīng)嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移值和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)布局合理。本文結(jié)合工程實(shí)踐，主要論述了高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意問(wèn)題。
1 工程概況
某高層住宅建筑，分為A、B、C 3棟，一共16層，地下室為2 層，層高為 3.6m和4.5m，A、B棟主體結(jié)構(gòu)層高61m，；地上1層為居民活動(dòng)空間，高5.2m；2～16層為住宅，層高 2.9m，以上至屋頂層高均為 3.0m。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 轉(zhuǎn)換體系的選取與計(jì)算
框支轉(zhuǎn)換層樓板在地震中受力變形較大，其在整體電算中的模型選擇很關(guān)鍵。由于工程轉(zhuǎn)換梁上部層數(shù)多，地震時(shí)樓板將傳遞相當(dāng)大的地震力，其在平面內(nèi)的變形是不可忽略的。因此采用彈性板或彈性膜的計(jì)算模型較為適宜。由于彈性板的平面外剛度在整體計(jì)算中已被計(jì)入，相當(dāng)于考慮了板對(duì)梁的卸荷作用，會(huì)使梁的設(shè)計(jì)偏于不安全。在進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析時(shí)，將轉(zhuǎn)換層樓板用彈性膜單元模擬。
2.2 嵌固端與轉(zhuǎn)換層樓板板厚的確定
工程以±0.000 板作為嵌固端，既保證上部結(jié)構(gòu)的地震剪力通過(guò)地下室頂板傳遞到全部地下室結(jié)構(gòu)，同時(shí)能夠保證上部結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形是以地下室為參照原點(diǎn)。《抗規(guī)》第 6.1.14 條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜壳豆潭瞬课粫r(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2。故地下室頂板厚度取200mm，同時(shí)，為了有效地將水平地震力傳遞給剪力墻，在應(yīng)力集中的樓層，將樓板厚度加大，轉(zhuǎn)換層樓板取180mm，與其相鄰的層也適當(dāng)加厚至150mm。
考慮抗震需要，施工圖階段時(shí)更有意提高轉(zhuǎn)換層配筋率，使單層配筋率達(dá)到0.35%，以進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換層樓板和框支大梁共同作用的能力?？紤]到梁寬大于上部剪力墻的兩倍，寬度較寬，對(duì)邊轉(zhuǎn)換梁，板面鋼筋不是簡(jiǎn)單地要求伸入梁內(nèi)滿足錨固要求即可，而是要求必須貫穿梁截面，以確保梁內(nèi)扭矩在板上的有效傳遞。
2.3 框支柱與剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚的設(shè)計(jì)
框支柱作為框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系中重要的構(gòu)件，它的安全度直接決定了整棟建筑的抗震潛力，因而框支柱的延性和承載力成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?？蛑е鶓?yīng)在計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)概念設(shè)計(jì)和抗震措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。調(diào)整框支柱總剪力不小于0.30，框支柱的抗震等級(jí)定位一級(jí)，為了增加其延性，軸壓比不超過(guò) 0.4，其最小配箍特征值比一級(jí)增加 0.02 采用，框支層剪力墻軸壓比控制在 0.6 以內(nèi)，以保證剪力墻有足夠的剛度。
抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的底部加強(qiáng)部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍，其目的是在此范圍內(nèi)采取增加構(gòu)造邊緣構(gòu)件箍筋和墻體橫向鋼筋等必要的抗震加強(qiáng)措施，避免脆性的剪切破壞，改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。為了保證底部加強(qiáng)部位處剪力墻的平面外剛度和穩(wěn)定性，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（以下簡(jiǎn)稱《抗規(guī)》）及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）分別規(guī)定了剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚的取值。其中，考慮到高層建筑結(jié)構(gòu)的重要性，《高規(guī)》對(duì)墻厚的取值更加嚴(yán)格。取《高規(guī)》第 10.2.2 條規(guī)定：帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，其剪力墻底部加強(qiáng)部位的高度應(yīng)從地下室頂板算起，宜取至轉(zhuǎn)換層以上兩層且不宜小于房屋高度的 1/10。
2.4 轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的確定
工程實(shí)踐中，框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系是對(duì)結(jié)構(gòu)本身來(lái)說(shuō)是很不利的，為了加大底部大空間樓層的抗側(cè)剛度，使上下剛度接近，《高規(guī)》規(guī)定：需要抗震設(shè)防時(shí)，轉(zhuǎn)換層上下剛度比不應(yīng)大于 2，同時(shí)不應(yīng)小于 1。為了滿足此要求，對(duì)底部的落地芯筒及少量的落地剪力墻均予以加厚，落地芯筒周邊墻體加厚至300mm（上部為250mm），少量的落地剪力墻加厚至 400mm（上部為250mm），同時(shí)轉(zhuǎn)換層以下的混凝土強(qiáng)度等級(jí)定位 C45（上部為C35），最終大部分單元?jiǎng)偠缺染刂圃?.4左右，只有少數(shù)單元較大，但也控制在1.8以內(nèi)。
由于高層結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的出現(xiàn)，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會(huì)受到很大的破壞，力的傳遞途徑會(huì)有很大的改變。如何計(jì)算轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比是帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須解決的主要問(wèn)題?！陡咭?guī)》附錄 E 分別規(guī)定了底部大空間層數(shù)不同，轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的計(jì)算方法。其中轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比的計(jì)算綜合考慮了豎向抗側(cè)力構(gòu)件的抗剪剛度和抗彎剛度，因此更能反映帶轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)沿高度方向剛度變化的實(shí)際情況。轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比按公式（1）計(jì)算，為了便于計(jì)算頂部位移，可以將頂部單位水平力適當(dāng)放大。
1H2
γe≤ （1）
2H1
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以應(yīng)用“高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件”（SATWE）計(jì)算轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比，具體計(jì)算步驟如下：①采用 PMCAD 建立結(jié)構(gòu)計(jì)算模型；②采用 SATWE 前處理程序形成風(fēng)荷載數(shù)據(jù)文件 WIND.SAT；③分別修改計(jì)算模型的風(fēng)荷載數(shù)據(jù)文件，將頂層剛性樓板的 X、Y向風(fēng)荷載的 X、Y軸均設(shè)置為500kN，Z 軸扭轉(zhuǎn)分量設(shè)置為 0，其余各層 X、Y 向風(fēng)荷載的X、Y 軸分量以及Z軸扭轉(zhuǎn)分量均設(shè)置為 0；④運(yùn)行SATWE中結(jié)構(gòu)分析及構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算程序，求出計(jì)算模型 1、2的頂部位移；⑤應(yīng)用公式（1）即可求解出轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比。
通過(guò)上述方法計(jì)算得出的轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比宜接近 1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于 2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于 1.3。
2.5 抗震設(shè)計(jì)
框支剪力墻結(jié)構(gòu)的局部加強(qiáng)范圍，對(duì)本工程來(lái)說(shuō)，取框支部分所臨近兩個(gè)2～3個(gè)開(kāi)間所包圍的區(qū)域。在進(jìn)行框支柱、梁內(nèi)力調(diào)整時(shí)可按此調(diào)整加強(qiáng)部位有關(guān)剪力墻、框支柱和梁的內(nèi)力。局部框支加強(qiáng)范圍以外，可按剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。兩者交接部分應(yīng)加強(qiáng)連接構(gòu)造，如板邊設(shè)暗梁、梁板配筋加強(qiáng)等，以保證水平剪力傳遞。
建筑專業(yè)為了立面處理的需要，希望在建筑平面的角部開(kāi)窗，墻體角部在地震作用下，是較敏感的部位，特別當(dāng)結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則時(shí)，由于平面的扭轉(zhuǎn)，引起內(nèi)力重分布，將使震害加劇，使得此處的連梁分配更多的地震力，容易產(chǎn)生連梁的超筋問(wèn)題。因此，需要對(duì)此處的連梁采取構(gòu)造加強(qiáng)措施，本工程主要采用了以下幾點(diǎn)：①角部開(kāi)窗的墻體為無(wú)翼緣墻體，《抗規(guī)》6.4.1 條規(guī)定墻體厚度，當(dāng)無(wú)端柱或翼墻時(shí)不應(yīng)小于層高的 1/12，本住宅層高 2.9～3.0m，故角部房間墻段厚度取250mm；②由于角部墻體無(wú)翼緣，延性較差，應(yīng)在墻體端部設(shè)置暗柱，并適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)配筋；③為了增加墻體平面外的穩(wěn)定性，可在每層樓板角部處附加鋼筋板帶配10Φ12mm 鋼筋，兩端各錨入暗柱內(nèi)，長(zhǎng)度≥35d。樓層加強(qiáng)，雙層雙向且均按受拉鋼筋錨固于墻內(nèi)和梁內(nèi)。
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意問(wèn)題
框支剪力墻結(jié)構(gòu)雖然框支部分很少，但對(duì)框支部分還應(yīng)該符合部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的，同時(shí)又不完全符合。因此，為滿足使用功能和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)使剪力墻的布置和用量較為合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)解決以下幾個(gè)問(wèn)題：①平面設(shè)計(jì)時(shí)合理布置剪力墻的位置，使結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量中心相接近。②對(duì)于框支柱上的剪力墻盡可能的減少，減薄，如果實(shí)在無(wú)法避免時(shí)，框支柱的計(jì)算配筋要充分考慮到平面外的荷載作用及內(nèi)力的相互影響。③對(duì)工程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換層一類的局部特殊結(jié)構(gòu)形式時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算后對(duì)局部特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行專門(mén)的有效受力分析，如對(duì)轉(zhuǎn)換層上下層剛度比進(jìn)行單獨(dú)的計(jì)算。④增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭能力，在建筑物的四個(gè)角部不利于抗震的開(kāi)設(shè)的轉(zhuǎn)角窗，應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造措施。⑤對(duì)于受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，構(gòu)造設(shè)計(jì)是保證結(jié)構(gòu)安全的重要措施。
鋼結(jié)構(gòu)的合理利用可以有效提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)更加環(huán)保。就這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)更加符合國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，滿足建筑對(duì)節(jié)能環(huán)保材料的需求。鋼結(jié)構(gòu)本身就是由鋼材構(gòu)成的，建筑對(duì)高強(qiáng)度和高效能材料的需求也因此得到滿足，具有很大的循環(huán)利用價(jià)值;在工程施工過(guò)程中，為了保證不出現(xiàn)其他問(wèn)題，就需要在設(shè)計(jì)階段對(duì)圖紙和計(jì)算不斷優(yōu)化，在保證圖紙質(zhì)量的前提下，確保施工順利進(jìn)行;設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)該經(jīng)濟(jì)合理，可以滿足建筑抗震和防火要求;和施工工藝以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)緊密配合，促使鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程不斷優(yōu)化，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上滿足施工過(guò)程中的各種要求。
1．1工業(yè)建筑中常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)的作用
在工業(yè)建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的常規(guī)應(yīng)用由來(lái)已久，我國(guó)多數(shù)工業(yè)廠房均采用的是常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)人字梁以及工字梁，這些常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)已成為工業(yè)早期時(shí)代的主要象征。而這些特征構(gòu)成了我國(guó)的吊車梁式系統(tǒng)以及常規(guī)鋼屋架系統(tǒng)。由于民用建筑、商用建筑以及工業(yè)建筑各有不同，在進(jìn)行工業(yè)建筑時(shí)要求建筑結(jié)構(gòu)能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)以及施工提供最好的跨度及空間。而傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)在跨度以及空間上的相關(guān)需求，從而鑒于此基礎(chǔ)上的鋼屋架系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，屋架系統(tǒng)主要由屋架、系桿以及支撐組成。同時(shí)吊車梁系統(tǒng)作為工業(yè)廠房的重要部分，多數(shù)廠房中均設(shè)有吊車，主要由車檔、吊車梁、軌道、制動(dòng)結(jié)構(gòu)及連接件等構(gòu)成。在傳統(tǒng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)不能夠滿足新時(shí)代工業(yè)建筑在相應(yīng)功能及跨度上需求時(shí)多采用鋼結(jié)構(gòu)。如(1)材料堆場(chǎng)、大型倉(cāng)庫(kù)以及飛機(jī)裝配車間等多采用鋼結(jié)構(gòu)體系，這些鋼結(jié)構(gòu)體系多為網(wǎng)架、拱架、門(mén)式剛架以及懸索等;(2)建筑物受到動(dòng)力荷載影響時(shí)，多采用鋼結(jié)構(gòu)體系;(3)碳素廠高樓部碳素振動(dòng)成型機(jī)對(duì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的耐疲勞程度和強(qiáng)度要求均較高時(shí)，多采用鋼結(jié)構(gòu)體系;(4)在高烈度區(qū)，鋼筋砼結(jié)構(gòu)早已超出了現(xiàn)行工業(yè)行業(yè)的規(guī)范以及規(guī)定，應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)以滿足其新的需要;(5)原有廠房需改建或擴(kuò)建時(shí)，多采用鋼結(jié)構(gòu)。綜上即可知，鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)今工業(yè)建筑中有著十分重要的作用，且應(yīng)用廣泛。
1．2工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用方向
在工業(yè)建筑中，相關(guān)人員應(yīng)該根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)流程來(lái)為工藝服務(wù)。在這個(gè)過(guò)程中，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的形式、材料與空間等多個(gè)方面都有特殊的標(biāo)準(zhǔn)。由于建筑體量比較大，要求相關(guān)人員應(yīng)該注重把握好尺度，熟練掌握新材料技術(shù)。因此，工業(yè)建筑與普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工業(yè)建筑中，一些比較簡(jiǎn)單的建材會(huì)被新建材取代，落后的施工工藝會(huì)被淘汰。如今在工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)方面，包括鋼纜、構(gòu)件和型材等方面的建材類型越來(lái)越豐富。另外，高性能施工涂料的應(yīng)用有效地解決了工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)中存在的防火、防腐、防污染以及隔熱等多個(gè)方面的問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，涌出了很多新的設(shè)備、工藝與材料，有利于迎合工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的更高要求，落后的原有工業(yè)建筑體系應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的完善。
2鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中存在的問(wèn)題
目前，人們對(duì)工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)在建筑方面的相關(guān)認(rèn)識(shí)還不夠全面。傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)一直影響著人們的建筑觀念，直到現(xiàn)在也還沒(méi)有徹底轉(zhuǎn)變。工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)體系還不夠完善，其具有一定的復(fù)雜性以及綜合性，涉及到多種配套體系，比如屋面、墻體、防腐、隔熱和保溫等多個(gè)方面的配套材料。而國(guó)內(nèi)的工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，其技術(shù)水平與設(shè)計(jì)理念相對(duì)落后，專業(yè)人才的培養(yǎng)、新產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)備的制作與安裝水平、鋼材質(zhì)量等多個(gè)方面都沒(méi)有得到很明顯的提升。從事工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作、安裝以及監(jiān)理等領(lǐng)域的相關(guān)工作人員依舊沒(méi)有掌握好新知識(shí)，沒(méi)有徹底轉(zhuǎn)變新理念，沒(méi)有充分挖掘新材料，對(duì)新的施工方法也缺乏足夠的掌握力度。
3優(yōu)化工業(yè)建筑施工過(guò)程中的鋼結(jié)構(gòu)
在實(shí)際工作中，為了有效地提高工業(yè)建筑中鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
3.1需要我們確保腳螺栓的穩(wěn)定與堅(jiān)固，保證在腳螺栓使用過(guò)程中控制得當(dāng)，且可以保證鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用合理有效。對(duì)腳螺栓的安裝與埋設(shè)，需要重視其精度問(wèn)題，以保證其他環(huán)節(jié)的有序穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2要在地腳螺栓的安裝中，注意鋼柱的準(zhǔn)備，有效地協(xié)調(diào)平面控制網(wǎng)全系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)而更好地保證螺栓的安裝精度，使鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加。
3.3要注意順利彈出柱腳底板十字線、地腳螺栓的中心線，并將柱腳剪力孔做好積極的清理工作，在鋼柱就位后，要將標(biāo)高調(diào)整好，并堅(jiān)固螺母。
3.4對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的施工需要注意梁柱安裝，并控制梁柱之間的柱間支撐精度，使空間單元的穩(wěn)定性提高，以保證其他安裝工作有效進(jìn)行。
3.5要注意合理有效地應(yīng)用墊板，確保墊板定位線精準(zhǔn)，以對(duì)后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)施工整體運(yùn)作起到優(yōu)化的作用。此外，在安裝結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，要健全構(gòu)件儲(chǔ)備，并能夠充分地利用構(gòu)件設(shè)備，更好地滿足實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)工作需要。堆放要合理規(guī)范，管理科學(xué)。每個(gè)存放場(chǎng)地均要有專人管理，根據(jù)供貨需要攜帶清單取貨，適時(shí)清點(diǎn)。
4結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 設(shè)計(jì) 原則 要求
中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
正文：
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在滿足安全、適用、耐久、經(jīng)濟(jì)和施工可行的要求下，按有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體布置、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、計(jì)算、構(gòu)造和制圖工作，有效降低開(kāi)發(fā)商的成本，在確保建筑整體質(zhì)量達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，使建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠滿足客戶的諸多需求。
1.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
1.1 選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。高層建筑作為近幾年剛剛興起的一門(mén)學(xué)科，具有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在施工的過(guò)程中要考慮的方面很多，像是供水問(wèn)題、線路等各方面都是我們要考慮的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中重要的有以下幾點(diǎn)：材料的要求、施工的環(huán)境、還要充分的考慮抗擊自然災(zāi)害的能力。我們要嚴(yán)格的遵循平面和豎直的設(shè)計(jì)原則。結(jié)構(gòu)方案不僅僅是施工單位一方的事情，施工單位與使用方要達(dá)成一致，在設(shè)計(jì)方面以及今后的發(fā)展方向要進(jìn)行詳細(xì)的展望，為了所選取得結(jié)構(gòu)方案更加的合理，最大限度的達(dá)到預(yù)期的目的。
2.1 選擇合適的基礎(chǔ)方案?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)一大特色就是不能因工程而破壞周邊的環(huán)境，而改變的周邊的生態(tài)環(huán)境。一切的工程圍繞環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，使工程與自然很好的融入到一起，使得兩者和諧共存。在基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)中，要把所有的相關(guān)因素全部的包括在內(nèi)，綜合各方面的因素，再考慮經(jīng)濟(jì)性對(duì)工程進(jìn)行整體的評(píng)估，然后對(duì)方案進(jìn)行正式的審核，最后施工，一切立足由可持續(xù)發(fā)展的觀念進(jìn)行施工，工程的質(zhì)量一定會(huì)得以保障。
2.3 準(zhǔn)確分析計(jì)算結(jié)果。當(dāng)下，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，那么不同計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算結(jié)果間很可能出現(xiàn)偏差，所以需要對(duì)計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確分析和把握。這就需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員具有充分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的技能，同時(shí)要對(duì)計(jì)算機(jī)軟件有充分的了解，從而才能客觀準(zhǔn)確的對(duì)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。由于計(jì)算機(jī)軟件本身的缺陷，會(huì)使計(jì)算結(jié)構(gòu)與實(shí)際情況之間存在偏差，這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷并在設(shè)計(jì)中做出調(diào)整，以便適應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。
2.建筑結(jié)構(gòu)類型
高層建筑結(jié)構(gòu)體系按照結(jié)構(gòu)形式可以分為框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，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(lái)承重的，所以這種結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向位移相對(duì)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(lái)承重的，所以這種結(jié)構(gòu)的整體性能相對(duì)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。
3.高層建筑的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)方案
3.1框架結(jié)構(gòu)體系
框架結(jié)構(gòu)主要承重結(jié)構(gòu), 由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架。對(duì)于框架柱而言, 軸壓比越小在往復(fù)水平上荷載下的滯回曲線也會(huì)越豐滿, 即耗能能力越大, 延性就愈好。
其優(yōu)點(diǎn): 建筑平面布置靈活, 可以依據(jù)自身的要求設(shè)計(jì)。
其缺點(diǎn): 框架結(jié)構(gòu)本身剛度不大, 抗側(cè)力能力差, 水平荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的位移, 地震荷載作用下較易破壞。不高于巧層宜采用框架結(jié)構(gòu), 可以達(dá)到比較好的經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)?？蚣荏w系中, 角柱的受力應(yīng)該比別的柱差, 為了防止角柱遭遇扭轉(zhuǎn)變形或是彎壓變形, 柱截面不宜過(guò)小,同時(shí)還要加密箍筋, 起到增加受壓區(qū)混凝土約束的作用。
注意事項(xiàng): 在框架結(jié)構(gòu)體系中, 一定要考慮高層建筑的底部柱, 柱截面的大小要注意: 在高層建筑中, 應(yīng)該盡量的三排柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案; 采用鋼管混凝土柱、勁鋼混凝土柱或是高強(qiáng)混凝土柱; 通過(guò)增加體積配箍率或是沿著柱身增加箍筋達(dá)到提高延性。
3.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系
當(dāng)墻體受力主體全部由剪力構(gòu)成的話, 就會(huì)是剪力墻體機(jī)構(gòu), 剪力墻結(jié)構(gòu)體系是把建筑物墻體當(dāng)作承受荷載的結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于剪力結(jié)構(gòu)墻間距一般為3一8m , 墻體同時(shí)作為維護(hù)及房間分隔構(gòu)件。
其優(yōu)點(diǎn): 其剛度、強(qiáng)度都比較高, 傳力直接均勻, 有一定的延性, 整體性好, 抗倒塌能力強(qiáng), 結(jié)構(gòu)體系特征明顯。現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好, 剛度大, 在水平荷載作用下鋇U向變形小, 承載力要求容易滿足, 適于建造較高的高層建筑。抗震性能力強(qiáng), 承受力好。
其缺點(diǎn): 剪力結(jié)構(gòu)墻間距設(shè)計(jì)方面不能太大, , 空間平面布局不太靈活, 自重大, 開(kāi)洞宜小等。
注意事項(xiàng): 在高層剪力墻結(jié)構(gòu)中, 連梁的設(shè)計(jì)收到很多制約, 剛度在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 與剪力墻相連并且允許開(kāi)裂可作剛度折減的梁稱作連梁。應(yīng)該選用跨高比較大的連梁, 減少其剪切破壞, 按常規(guī)設(shè)計(jì)方法配筋, 進(jìn)行截面抗剪設(shè)計(jì), 保證其延性。聯(lián)系墻肢的連梁, 不僅會(huì)影響剪力墻的受力, 而且其本身的受力條件也比較復(fù)雜。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 必須堅(jiān)持的原則就是強(qiáng)墻弱連梁, 對(duì)連梁的剛度要進(jìn)行折減, 降低其抗彎能力。
3.3筒結(jié)構(gòu)體系
以筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)都稱為筒結(jié)構(gòu)體系, 它包含單筒, 多筒, 復(fù)合筒等, 它是由由一個(gè)或者幾個(gè)簡(jiǎn)體為主抵抗水平力。也有把簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)分為實(shí)腹筒、框筒及析架筒的說(shuō)法。
其優(yōu)點(diǎn): 筒體結(jié)構(gòu)體系能使整個(gè)建筑猶如一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的封閉空心的筒式懸臂梁來(lái)抵抗水平力, 其是以空間受力為主, 具有較大的剛度、強(qiáng)度、整體性, 各構(gòu)件受力比較合理,抗風(fēng)、抗震能力強(qiáng), 往往應(yīng)用于大跨度、大空間或超高層建筑。
其缺點(diǎn)：延展性能有問(wèn)題, 并且全部此阿勇成本高, 造價(jià)高。
注意事項(xiàng): 在建筑是講多層筒體結(jié)構(gòu)組合在一起能夠產(chǎn)生更大抵抗水平荷載的能力, 使結(jié)構(gòu)具有更大抗力性, 這樣的結(jié)構(gòu)也是多筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 如加哥西爾斯大樓就是9 個(gè)筒結(jié)合在一起的多筒結(jié)構(gòu)使其具有更好的剛性和能力。當(dāng)然, 還可以讓筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一起運(yùn)用, 如帶加強(qiáng)層的框架一一核心筒結(jié)構(gòu)與一般的框架一核心筒結(jié)構(gòu)在受力上更強(qiáng)大,當(dāng)然除了這幾種建筑結(jié)構(gòu)體系外, 還有其他一些結(jié)構(gòu)體系,如網(wǎng)架, 薄殼等。
4.建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)、抗震、消防設(shè)計(jì)
（1）抗風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上，要使用配比較高的砂石來(lái)保證地基的密實(shí)度，同時(shí)還要設(shè)置抗拔錨桿，以此來(lái)提高建筑基礎(chǔ)的抗拔強(qiáng)度。在減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，要多利用耗能支撐、剪力墻、樓板等組成的耗能減振系統(tǒng)來(lái)減少風(fēng)荷載對(duì)高層建筑的影響。對(duì)于風(fēng)荷載與水平力的問(wèn)題，要對(duì)高風(fēng)壓區(qū)進(jìn)行加固。這主要是從水平壓力、水平荷載內(nèi)力等方面進(jìn)行綜合考慮，來(lái)為高層建筑進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。
（2）抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
①提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體規(guī)則性，以此確保承載力體系分布的合理性。②改善地基的抗震設(shè)計(jì)，即在簡(jiǎn)化建筑平面、提高地基的強(qiáng)度與高度的同時(shí)，將上部結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)和群樁設(shè)置在同一直線之上。③在剪力墻的設(shè)計(jì)方面，要提高高層建筑承重結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，以此來(lái)滿足承載力的耗能與延續(xù)性，這樣可以有效地提高高層建筑的抗震能力。
（3）消防結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
①防火間距上的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)要全面的考慮間距在火災(zāi)中的隔斷、滅火功能，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到建筑結(jié)構(gòu)的耐火性問(wèn)題以及排煙的問(wèn)題。②對(duì)安全疏散結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，這主要是為了解決火災(zāi)中的疏散困難，在設(shè)計(jì)上：a.注意防煙區(qū)的設(shè)置；b.注意雙向疏散方面的設(shè)計(jì)，如合理安排避難層等。③在設(shè)計(jì)上注意分割結(jié)構(gòu)的安排，這主要是為了控制火勢(shì)與煙霧的范圍，這方面一般使用的是垂直的樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式、水平的單元墻以及防火墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及相關(guān)的排煙、防火門(mén)等裝置的設(shè)計(jì)。
5結(jié)語(yǔ)
總而言之，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法多種多樣，但是不論使用哪一種方法都要建立在施工的可行性的基礎(chǔ)之上，施工技術(shù)必須嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如果出現(xiàn)施工不可行的情況下，重新審視設(shè)計(jì)規(guī)范。高層建筑混凝土施工技術(shù)是科學(xué)元素和技術(shù)元素的融合和應(yīng)用，它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程必然需要建筑施工各環(huán)節(jié)基礎(chǔ)技術(shù)的支持和管理理論的強(qiáng)化。所以，設(shè)計(jì)與施工的相輔相成才是實(shí)現(xiàn)合理、科學(xué)節(jié)約成本的有效措施。
參考文獻(xiàn)
