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中图分类号 TU973 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0094-01
当前高层建筑结构设计工程师面临的一个首要问题就是怎样才能设计出安全、舒适、经济、美观,并能满足人们精神及物质生活要求的高层建筑。因此,对高层建筑结构设计要点的熟练掌握,是高层建筑结构设计人员的必备基本素质。笔者将多年从事高层建筑结构设计的经验做了一个总结,提出了高层建筑结构设计中一些需要注意的问题,并对高层建筑结构设计的体系作了分析,以供参考。
1 高层建筑结构设计的特点分析
1.1 水平荷载是高层建筑结构设计当中的决定因素
高层建筑所承受的楼面荷载及其自身重量于竖向构件当中的弯矩及轴力数值与高层建筑的实际高度成正比;高层建筑结构中倾覆力矩的产生与水平荷载相关,结构的轴力也由竖向构件所引起,倾覆力矩及轴力都与高层建筑本身的实际高度成正比;对于具有特定高度的建筑来说,竖向荷载在一般情况下是一个定值;而高层建筑结构中的水平荷载数值由结构动力的特性决定,随动力特性变化而变化,尤其是水平荷载当中的风荷载。
1.2 轴向变形在高层建筑结构设计当中是不可忽视的因素
如高层建筑所承受的竖向荷载值较大,可引起柱中出现轴向变形的现象,且幅度较大,从而影响连续梁的弯矩,对连续梁中部的支座处负弯矩值产生了减小作用,而对端支座的负弯矩值及跨中正的弯矩值则是产生了增大作用。较大的竖向荷载值还会影响预制构件下料的长度;在这样的情况下,就需要以轴向变形作为依据的计算值,调整下料长度。此外,竖向荷载值对构件侧移及剪力产生的影响也不可忽视,因其与构件竖向的变形相比较考虑,会产生与不安全结果不相符合的现象。
1.3 侧移是高层建筑结构设计中的控制指标
高层建筑与低矮的楼房不一样,高层建筑结构设计工作中,关键的影响因素为结构侧移;随建筑本身实际高度的增大,水平荷载之下的建筑结构侧移的变形会迅速增大。可以发现,在水平荷载的作用下,需要对结构侧移进行控制,使其保持在一定的限度之内。
1.4 结构延性为高层建筑结构设计的重要指标
高层建筑的结构要比低矮楼房的结构更柔,在地震的作用下,出现的变形幅度会更大,减少了倒塌的现象。在高层建筑的构造方面可采取相应的措施,使之进入到塑性变形的阶段后,仍具有足够延性,保持较强变形能力。
2 高层建筑结构设计体系分析
2.1 剪力墙-框架体系的设计
在高层建筑结构中的框架体系刚度及强度均不能达到要求时,常常需要在高层建筑的平面内适当的位置,建立剪力墙以代替结构中的部分框架,将剪力墙-框架结构体系应用于结构设计当中[3]。当建筑物承受来自水平方向的压力时,剪力墙及框架可以通过刚度足够强的连梁及楼板共同组成相互协同结构工作体系。在剪力墙-框架设计体系中,承受来自垂直方面荷载的主体为框架体系,水平剪力的承受主体为剪力墙;在剪力墙-框架体系中,位移曲线为弯剪型。结构侧向的刚度由于剪力墙的作用而增大,建筑在水平方向上的位移得以减小;框架所承受的水平方向上的剪力出现明显下降的趋势,竖向的内力分布变得均匀。
2.2 剪力墙结构体系的设计
剪力墙结构体系是指由平面的剪力墙结构组成的建筑主体受力结构。在剪力墙结构体系当中,全部的水平力及垂直荷载由单片的剪力墙所承受。剪力墙结构体系是一种刚性的结构,位移曲线是一种弯曲型结构。剪力墙结构体系的刚度及强度均相对较高,具有一定延性,在传力时具有直接及均匀的优点,整体性好,且抗倒塌的能力较强,不失为一种优良的建筑结构体系,其可建的高度一般大于剪力墙-框架体系。
2.3 筒体结构体系
筒体结构体系指的是以筒体作为抗侧力的构件建筑结构体系,筒体结构体系主要包括筒体-框架、单筒体、多束筒及筒中筒等其他多种形式。可将筒体分为空腹筒及实腹筒两个大类。筒体为空间受力的结构构件与三维竖向的结构单体,由曲面墙或平面墙围成;也可由窗裙梁、密排柱及开孔钢筋外墙等构成。筒体结构体系的强度及刚度均相对较高,在大空间、大跨度等特殊类型的高层建筑中被广泛应用
3 高层建筑结构设计的基本假定分析
由剪力墙及简体框架组成了高层建筑主体结构,组成的方式为平楼板水平连接。因此,在三维空间中精确及完善的分析高层建筑结构设是存在难度的,特别是不同的实用分析方法,要引入不同程度的简化计算模型。以下四种假定是高层建筑结构设计中比较常见的计算模型。
3.1 小变形基本假定
在一般情况下,小变形基本假定在高层建筑结构设计分析中被应用得最多。很多从几何方面入手的研究人员对P—效应进行了详细研究,并得出以下注意事项:在建筑高度与顶点的水平位移的比值大于0.2%的情况下,需高度重视建筑结构受到P—效应影响的程度。
3.2 刚性楼板基本假定
在分析高层建筑结构设计时,存在的问题主要是过于注重平面内刚度,而忽视了平面外刚度。采用刚性楼板基本假定的分析法不仅能将结构的位移自由度减少,计算的方法简化,而且能为筒体结构空间薄壁的杆件理论创造良好的计算及使用条件。在一般的情况下,在剪力墙结构体系及框架结构体系当中运用刚性楼板基本假定是可行的。但是,就竖向刚度结构出现突变的情况而言,受到楼板变形的影响较大,如有些楼板的层数不多、刚度不大及抗侧力构件的间距过大等情况,尤其是结构底部及每层顶部内力的影响更为显著。对于以上问题,要采取一些适当的调整措施进行解决。
3.3 弹性基本假定
目前,在高层建筑结构设计的分析方法当中,弹性基本假定
计算方法被运用的范围较广。尤其在垂直荷载的计算当中,因高层建筑结构长时间处于弹性的工作阶段,实际工作情况与弹性基本假设的情况相吻合。但如果遭到较严重的自然灾害,如较大强风及地震等,建筑结构会因较大的位移幅度而产生裂缝,从而进入到弹塑性的工作阶段。在这样的情况下,为了能使高层建筑结构状态得到真实的反应,只能在结构设计中运用弹塑性分析方法。
3.4 计算图形基本假定
高层建筑结构设计中三维空间的分析方法主要为计算图形基本假定。二维协同分析没有将侧力构件中公共的节点在外位移纳入到分析的范围当中;侧力构件外的刚度及扭转刚度并没有受到高度重视。分析精通杆的三维空间中每一节点时,自由度只有六个,不足以完成分析,使用计算图形基本假定分析法,可以弥补这一缺陷。
4 结束语
高层建筑的快速发展增加了对其力学及结构分析模型等方面的诸多要求。因此,寻找新的结构设计形式与正确的力学分析模型,是当前高层建筑结构设计工作人员的主要奋斗目标;只有找到新型建筑结构设计形式与正确的力学分析模型,才能使高层建筑获得更好的发展。
参考文献
中图分类号:TU208 文献标识码: A
前言
高层建筑的出现是科技发展、社会进步、建筑行业提升的重要标志,当前,国家和城市发展越迅速,高层建筑的数量和层次就越高,很多大城市已经开始了超高层建筑的设计和施工,并已经逐渐成为一种社会和行业发展的趋势。在这样的趋势下,高层建筑结构设计工作就显得尤为重要,在设计工作中要通过科学的手段、统筹的方法和高超的技巧将设计的合理性、安全性和需要的广泛性和差异性有效地统合在一起,满足从行业到社会,从个人到集体,从需要到发展等各方面的需要。当前,各界为建筑行业提出了做好高层建筑结构设计的要求,因此,在高层建筑结构设计中要了解高层建筑结构的特点,注意设计中的要点,重点对高层建筑结构的扭转和受力性能进行关注,在坚持安全、质量和经济的原则下,提升高层建筑结构设计的水平。
一、高层建筑的结构特点
1、重视对待轴向变形。高层建筑中,由于竖向负荷较大的原因,可能会引起在柱中较大程度上的变形,从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响,该影响包括两个方面:一方面是,会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值,另一方面是,减小连续梁中间支座的负弯矩值。除了这两方面的影响外,还会影响预测构件的侧移和剪力,以及影响构件的下料长度,对于对构件的侧移和剪力的影响,将其和构件竖向变形相比较,就会得出较为不安全的结果;对于对预测构件下料长度的影响,可以采取根据计算轴向变形数值,然后针对性的对下料长度进行调整分配。
2、重要的高层建筑结构设计指标是结构延性。高层建筑和低层建筑的区别之一就是:在建筑结构方面,高层建筑的结构较柔和,同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后,在进人高层建筑塑性变形阶段的前提下,高层建筑仍可以具有较强的变形能力,也就是避免高层建筑的倒塌,需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施,达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。
3、高层建筑结构设计的决定性因素是水平荷载。一方面,对于大多数的高层建筑楼房来说,竖向荷载基本上是定值,而水平荷载,比如地震作用和风负载,荷载值随着高层建筑结构动力特性的不同而发生较大程度上的浮动变化;另一方面是,由于高层建筑楼房自身的重量和楼面引起的弯矩和轴力的数值,与建筑物的高度的一次方成正比,而水平荷载产生的倾覆力矩和引起的轴力与建筑物高度的二次方成正比。
三、高层建筑结构设计的要点
1、高层建筑的构造措施
高层建筑结构设计中要重点对剪力、压力、柱体等相关结构和特性进行强化,同时要加强弯力矩的防护,提高拉力的大小,提升构造梁的性能,要注意对薄弱部位的加强,特别重点考虑的构造要点有:延性、温度应力、薄弱层厚度,钢筋锚固长度,抗震结构层次等主要环节,要达到高层建筑结构的设计合理化,就必须做好上述构造方面的设计。
2、高层建筑结构的计算简图
计算简图是高层建筑结构设计和高层建筑结构计算时的中要基础,因此,需要选择适宜的高层建筑结构计算简图。在计算简图中要对高层建筑结构的刚节点和铰节点进行重点把握,同时要控制计算简图的误差,使其限定在高层建筑结构设计的允许范围中。在高层建筑结构计算简图的应以中要对构造的重点防护措施进行强化,这样有利于控制高层建筑结构的稳定。
3、高层建筑结构的方案
结构方案的经济性、科学性和合理性是整个高层建筑结构设计的关键,要采用高层建筑结构的合理形式和经济形式,这样可以使高层建筑结构得主要性能和要求达到相应的设计。在方案中要注意竖向和水平向的规则,同时,要注意在同一结构单元内不能应用同样结构体系和方式,以避免高层建筑结构出现问题。
4、高层建筑的基础方案
在高层建筑结构进行基础设计师要重点考虑高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、高层建筑的施工条件。设计高层建筑结构时要重点考虑到对地基潜力的挖掘,因此,在高层建筑结构设计阶段要对工程地质勘查报告的内容和技术参数进行重点了解,以便形成具有科学性和合理性的高层建筑结构基础方案。
四、高层建筑结构设计的基本要求
1、高层建筑结构设计的规则性
高层建筑结构设计应符合抗震概念设计的要求,应采用规则的设计方案,不应采用严重不规则的结构体系。高层建筑结构设计应该具备多道抗震防线;具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置,避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。
2、高层建筑结构设计的平面规则布置
高层建筑结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载,对称均匀,明确受力,传力直接,减少扭转的影响。在地震作用下,建筑的平面要简单规则,在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则,才能达到减震的目的。
五、高层建筑结构设计问题的防范和处理
1、高层建筑结构设计中的扭转问题
在进行结构设计时,我们需要建筑的三心尽可能汇于一点,即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统一,结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。
2、高层建筑结构的受力性能
对于高层建筑物最初的方案设计,建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能,而不是详细地确定它的具体结构。沉降缝两侧单元层数不同时,由于高层的影响,低层的倾斜往往很大,因此沉降缝宽度可按高层单元的缝宽要求来确定。
3、高层建筑结构设计中的其它问题
一是,剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱,或在墙内设置型钢等至少一种措施,减小梁端部弯距对墙的不利影响。二是,对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求,同时增加了最小面积配箍率的要求。三是,严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。四是,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
六、结束语
综合全文,近些年我国的高层建筑建设行业迅速发展,而高层建筑结构设计是高层建筑建设行业的关键因素,高层建筑建设行业的进一步发展,使得对高层建筑结构设计质量的要求越来越高。高层建筑结构设计质量好坏直接影响到整个高层建筑是否具有安全性,直接影响到高层建筑建设行业是否达到可持续发展。本文从高层建筑结构设计的原则人手,对高层建筑结构设计的特点进行详细的概述,进而引出高层建筑结构设计中应该注意的问题,并对这些问题进行简单的概括。
[参考文献]
1前言
随着当前城市用地紧张局势的日益加重随着当前城市用地紧张局势的日益加重,在城市建设中高层建筑越来越多高层建筑越来越多,因此,加强高层建筑结构的讨论,如何进一步提升建筑结构的整体质量一步提升建筑结构的整体质量,成为当前许多建筑企业需要认真探索的问题认真探索的问题。
2高层建筑结构设计要点
2.1加强高层建筑结构荷载设计高层建筑的荷载问题是结构设计中的重要部分高层建筑的荷载问题是结构设计中的重要部分,其好坏对建筑物结构稳定性有直接影响对建筑物结构稳定性有直接影响。因此,要加强竖向荷载和横向荷载的问题的研究横向荷载的问题的研究。对竖向荷载,建筑物高度的确定是保证建筑稳定性的关键保证建筑稳定性的关键;对于横向荷载,应尽可能控制倾覆力矩的出现矩的出现,防止建筑物结构的破坏。2.2建筑的基础方案在高层建筑结构基础设计中在高层建筑结构基础设计中,不仅要重视高层建筑的地质条件质条件、荷载分布情况及施工场地条件等问题。同时,还要考虑地基的基础问题虑地基的基础问题,因此在结构设计过程中,需要充分了掌握项目的地质勘察报告及其相关技术参数项目的地质勘察报告及其相关技术参数,为研究高层建筑的地基基础方案提高可靠数据地基基础方案提高可靠数据。2.3短肢剪力墙的设置根据相关规范及标准表面根据相关规范及标准表面,在剪力墙设置中墙截面高度与厚度之比55~8间为短肢剪力墙间为短肢剪力墙,必须严格结合项目情况,来设置短肢剪力墙设置短肢剪力墙。根据短肢墙的标准设置,尽可能在局部地区错开区错开,设置合理的壁厚,尽量避免不均匀的现象,用于高层建筑施工的方便和保证短肢结构稳定性剪力墙厚度应在22m~33m范围围,对剪力墙和长墙或柱组合部分。2.4抗震结构设计地震作用力影响地震作用力影响,对高层建筑来讲是十分关键,因此在高层建筑结构设计工作中抗震问题需引起重视层建筑结构设计工作中抗震问题需引起重视。由于建筑的高度度,使得对建筑的结构设计要有高要求,要加强建筑结构构件的优化设计的优化设计,使每个构件的结构能够在地震中发挥其作用。在高层建筑抗震结构设计中在高层建筑抗震结构设计中,基础的选择和设计工作是十分关键关键,设计好坏直接影响整体结构的质量。
3高层建筑结构设计中的具体问题
3.1挑梁裂缝问题在高层建筑中为了满足建筑功能会存在多种结构类型在高层建筑中为了满足建筑功能会存在多种结构类型。通常通常,在一些街道的办公楼、旅馆等空间较大的建筑物,主要采用底层框架剪力墙砌体结构类型来为满足经济价值的需求会设置出众多的小空间会设置出众多的小空间,因此,在上部结构主要采用多层砌体结构结构,并在下部主体采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构剪力墙结构。然而而,在高层建筑设计中,设计师一味重视立面效果,在两层以上设置的墙上设置的墙,墙上挂在梁、悬臂梁导致压力增大,容易产生裂缝缝,从而影响整体的稳定和高层建筑的质量。33.2结构计算与分析问题在建筑结构设计工作中在建筑结构设计工作中,精确的结构计算和分析是项目设计质量好坏的关键影响因素设计质量好坏的关键影响因素。(1)考虑建筑隔墙等对自振周期的影响考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。在新的规范中,增加了一个模态参与系数的概念增加了一个模态参与系数的概念,并定义了参数的限制。因为在旧的标准设计为在旧的标准设计,没有提出振型参与系数的概念,因此,必须对相位来判断和决定是否值的计算和分析结果计算结果的参数参数,调整模式的取值。(2)计算软件的选择计算软件的选择。在对建筑整体结构计算和分析过程中需要根据项目实际情况来合理选择计算软件程中需要根据项目实际情况来合理选择计算软件,并从不同计算软件中选出最科学最合理最精确的结果计算软件中选出最科学最合理最精确的结果。33.3嵌固端的设计问题在高层建筑结构设计中嵌固端的设计十分重要在高层建筑结构设计中嵌固端的设计十分重要。当前在嵌固端的设计中主要存在嵌固端的设计中主要存在:(1)嵌固端位置选择不合理嵌固端位置选择不合理。如果在高层建筑的地下室在高层建筑的地下室,高层嵌固端没有设置在刚度大的地下室顶板室顶板,而是设置在地下室上带夹层顶板上,从而留下了一些安全隐患安全隐患;(2)当嵌固端设置在局部错层的地下室顶板时当嵌固端设置在局部错层的地下室顶板时。设计师不了解标准的固定端不能打开计师不了解标准的固定端不能打开,并具有很大的实际意义的入口的入口,有可能是交错地下室屋顶的固定端没有合理理解,存在安全隐患在安全隐患。33.4轴压比与短柱的问题由于高层建筑的整体结构具有塑性特点由于高层建筑的整体结构具有塑性特点,假如柱的塑性变形能力较小变形能力较小,那么整体结构的延性就差,在遇到地震等情况时时,就无法有效的缓解地震作用力,进而导致建筑物的整体质量受到影响量受到影响。因此,高层建筑结构,为了控制柱轴压比,会选择较大的择较大的,且纵向钢柱一般是用这种方式,即使它不是高强度混凝土柱截面尺寸控制在一个较小的尺寸混凝土柱截面尺寸控制在一个较小的尺寸。此外,对于短柱,不能根据柱的长度来确定不能根据柱的长度来确定,但应根据剪跨比小于2来确定短柱柱,概念清晰,更有利于控制轴压比。
4高层建筑结构设计注意事项
4.1合理选择高层建筑结构设计方案加强选择科学合理的结构设计方案加强选择科学合理的结构设计方案,对于高层建筑的整体质量有着关键的影响体质量有着关键的影响:(1)施工单位应认真考虑实际情况和项目建设地点的程度的结构和高层建筑工程的规模和基本条件件,对施工现场进行详细的调查和测量,然后选择最科学合理的结构设计的结构设计。(2)设计过程张要严格按照相关的建筑标准和规定进行定进行,只有这样才可以有效避免制定高层建筑结构设计方案不合理的现象案不合理的现象。44.2转换层的结构布置设计在框架-剪力墙结构中剪力墙结构中,一层最好不转换层的侧孔在梁的附近附近,它不在柱上被设置在任何孔。这是为了避免剪力墙的剪力墙的增加而增加剪力墙的增加而增加,并引起应力集中现象,使转换层的墙体结构被破坏结构被破坏。如果必须设置门,最好设置在墙中间门,这可以使每个结构的一部分是力平衡使每个结构的一部分是力平衡。44.3结构的抗震设计在抗震设计过程中在抗震设计过程中,高位转换不利于建筑结构受力的稳定性定性。计算结果表明,在水平地震作用下的倾覆力矩分布曲线线,转折在转换层,第四层是剪力墙,剪力墙框架结构,由第四层增加的速度剪切下的倾覆力矩壁分布层增加的速度剪切下的倾覆力矩壁分布,和支撑框架倾覆弯矩增加少矩增加少。因此,为了保证抗震设计的稳定性,框架—剪力墙底部的抗震等级必须满足相关规定底部的抗震等级必须满足相关规定。44.4重视工程资料收集整理工作建筑结构设计的关键依据在于工程勘察资料的精确建筑结构设计的关键依据在于工程勘察资料的精确,因此此,我们要加强重视工程资料的整理和收集。通常有专人负责相关工程文件的收集责相关工程文件的收集、整理和存储;同时,制定出相应的借用用、检查制度。在项目竣工后,按照项目档案管理制度,提交有关档案的专业管理部门或机构有关档案的专业管理部门或机构,不得自行销毁。
5结语
总之,在进行建筑结构设计时,我们一定要根据项目的实际情况和当地的抗震等级进行合理设计际情况和当地的抗震等级进行合理设计,进而保障高层建筑在满足基本的建筑设计要求和抗震性能要求下在满足基本的建筑设计要求和抗震性能要求下,使得经济效益和功能作用最大化益和功能作用最大化。
参考文献:
中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:
前言
我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑上海金茂大厦88层,高420.5米;如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米。目前我国的高层建筑在城市化建筑中的比例也越来越大。随着对高层建筑使用功能要求的日益严格,高层建筑的高度不断增加,建筑类型与功能越来越复杂,高层建筑的结构体系也是越来越多样化,高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势,作为设计人员必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能设计出高质量、高品质的高层建筑。
一、高层建筑结构设计的特点
1、结构延性是重要设计指标。相对于低矮的建筑物,高度较大的建筑物结构更柔一些,在风力、地震、沉降等自然力的作用下会产生更大的变形。为了使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免损毁倒塌,在结构上采取合适的措施,使高层建筑具有一定的结构延性是一个不容忽视的问题。
2、水平载荷成为决定因素。在低矮建筑结构设计中,一般都是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计,但是在高层建筑中,尽管竖向载荷的影响仍旧巨大,但是起决定作用的是水平载荷。这是因为建筑物的自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,只是与楼房高度的一次方成正比;但是水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比。
3、侧移变形不容忽视。与底层建筑不同,高层建筑的水平荷载数值往往很大,并且这种水平载荷会随着建筑物高度的增加迅速变大,所有在设计中不仅要求建筑物结构具有足够的强度,还需要具有足够的抗推刚度,使建筑物在水平荷载下产生的侧移被控制在某一范围之内。
4、抗震设计要求更高。抗震设计时现代高层建筑设计中必须要考虑的因素,对于高层建筑抗震设防结构的设计,除了要考虑正常情况下的竖向荷载、水平载荷以及风荷载外,良好的抗震性能也是不容忽视的,高层建筑抗震设计的要求要做到小震不坏、大震不倒。
二、 高层建筑结构设计的方法
1、 选择合适的基础方案。在设计中,基础设计应综合考虑工程施工的地质条件,建筑结构类型与载荷分布,周围建筑物影响及施工条件等多种因素,选择既经济又合理的方案,设计时应充分发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。基础设计应根据详尽的地质勘察报告进行设计。在设计时应注意,对于同一结构单元,应尽量避免使用两种不同的类型。
2、计算简图的选用应该适当。结构计算式在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生,所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。
3、 选择合理的结构方案。通常情况下,一个合理的设计应该是一个经济的结构方案,结构体系与结构形式的选择应该切实可行。结构体系的设计应使受力明确,传力简捷。同一结构单元应该使用一致的结构体系。综合来看,在工程设计时必须设计要求、材料选用、地质条件等情况进行综合考虑,并与其他保障行业充分协商,在此基础上进行结构选型,择优选用,确定结构方案。
4、计算结果统一分析。在现在建筑结构设计中,计算机技术已经得到普遍采用,但是由于市场上软件种类很多,标准不统一,不同软件计算的结果往往会不同。所以结构设计人员应了解使用的程序的适用范围、使用条件等。并且在使用不同的程序或软件时应该注意统一标准,对不同的结果认真分析,慎重校核,做出合理判断。
5、采取相应的构造措施。在进行结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”,特别要注意构件的延性性能;对薄弱部位进行加强;注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的执行段锚固长度;并且还应考虑温度应力的影响力。
三、 高层建筑结构的相关问题分析
1、建筑的超高问题:在抗震规范和相关规范中,对结构的总高度有着严格的限制,尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度,增加了B级高度,处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中,出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工图审查时未予通过,必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2、短肢剪力墙的设置问题:在新规范中,对墙肢截面高厚比为5~8的墙定义为短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验,对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
3、嵌固端的设置问题:由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
4、结构的规则性问题:新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
四、结语
总之,高层建筑结构的设计是一项复杂的工作,需要工程技术人员正确理解规范,合理应用计算软件,应重视高层建筑结构的设计的每个环节,重视结构计算的准确性,还应该考虑方案的实际情况,作出合理的结构方案选择,运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题,把握工程设计要点,针对其中不足的地方,采取相应处理方法进行必要的调整完善,才能设计出高质量、高品质的工程。