高层建设结构设计特征及问题.docx

高层建设结构设计特征及问题我国经济的飞速发展与激烈化商业竞争促使了高层建筑的出现和发展。随着高层建筑规模的不断扩大建筑高度的不断增加其结构体系越来越多样化建筑功能及类型也越来越复杂这就给高层建筑结构设计提出了新的饥遇与挑战。1高层建筑结构设计的特点1．1水平荷栽成为决定因素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与楼房高度的两次方成正比高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值仅与建筑高度的一次方成正比。对某一定高度楼房来说它的竖向荷载大体上是定值但是其水平荷载却不是定值它随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。1．2结构延性是重要设计指标与底层建筑相比在地震作用下高层建筑的结构的变形会更大一些。为了避免高层建筑倒塌使其具有较强的变形能力特别需要在其构造设计上采取一定的措施来保证结构具有足够的延性。1．3轴向变形不容忽视在高层建筑中因为其竖向荷载很大所以它能够在柱中引起较大的轴向变形使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外它还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。1．4侧移成为控制指标与底层建筑不同结构侧移是高层建筑结构设计中的关键因素。水平荷载下结构的侧移变形随着建筑高度的增加而增大与建筑高度的四次方成正比。因此在水平荷载作用下应将结构的侧移控制在一定的限度范围内。2高层建筑的结构体系目前高层建筑的结构体系主要有三种：框架一剪力墙体系、剪力墙结构体系、筒体体系其优缺点见表1。3高层建筑结构设计中常见的问题3．1结构选型中常见的问题3．1．1结构的规则性问题与旧规范相比新规范在这方面增添了相当多的限制条件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”。因此结构设计工程师在设计上要严格遵守新规范的要求避免不必要的麻烦。3．1．2嵌固端的设置问题由于高层建筑一般都带有人防和地下室嵌固端有可能设置在人防顶板也可能设置在地下室顶板等位置。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问题比如：结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调、在结构整体计算时嵌固端的设置、嵌固端上下层抗震等级的一致性、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端楼板的设计等然而忽略其中任一方面都会对后期设计工作埋下安全隐患。3．1．3结构的超高问题随着建筑物高度的增加导致了很多影响因素的有些参数本身超出了现有规范的适宜范围发生了质变比如力学模型选取、材料性能、延性要求、荷载取值、安全指标等因此结构设计工程师在设计的过程对该项控制因素应该严格注意。3．2结构分析与计算中常见的问题3．2．1结构整体计算的软件选择目前比较通用的计算软件有ETABS、SAP、TBSA、TAT、SATWE等由于各种软件在计算模型上存在着一定的差异从而导致了计算结果存在或多或少的差异。因此结构工程师在设计工作中首要的工作就是依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件如果选择了不合适的计算软不但会}良费大量的时间和精力而且有可能使结构有不安全的隐患存在。3．2．2振型数目是否足够规定与旧规范相比在新规范中增加一个振型参与系数的概念而且还明确指出该参数的限值。结构的层数与振型数的多少有关因此在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断并决定是否要调整振型数目的取值。3．2．3考虑是否需要分开计算非结构构件的计算与设计对类型高层建筑进行计算分析时结构工程师必须要考虑是将结构人为地分开进行计算还是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算。如果多塔问刚度相差较大可能出现即使振型参与系数满足要求的情况但是这也有是地震力计算误差造成因此导致结构出现不安全的隐患。在高层建筑中会存在一些由于建筑功能或美观要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件比如高层建筑屋顶处的装饰构件等有因为高层建筑的风荷载和地震作用均较大因此结构设计工程师在设计的过程必须严格按照新规范要求对非结构构件的进行计算处理再进行设计。3．3连梁超筋问题连梁超筋是剪力墙结构设计中一种常见现象。计算剪力不满足剪压比要求从而导致了连梁超筋。连梁易超筋的部位某墙段中在大墙肢上的连梁易超筋由于墙肢截面高度大小悬殊不均匀所造成；平面中当墙段较长时其中部的连梁易超筋；一般剪力墙结构中在楼层总高度1／3处连梁易超筋。3．4轴压比的问题在钢筋t昆凝土高层建筑结构中通过增大柱的截面来控制柱的轴压比即使使用高强混凝土d土不能明显减小