探讨高层建筑初步结构设计要点.docx

探讨高层建筑初步结构设计要点摘要：近几年来高层建筑在我国特别是一些大城市如雨后春笋般出现不断增加。随着高层建筑快速发展的需求建筑的高度也日益增加导致设计难度不断增加。建筑功能及类型也变得越来越复杂同时结构体系也比以前多样化高层建筑的初步结构设计也逐渐成为工程师设计工作的重点和难点。本文通过对高层初步结构设计的影响因素及结构体系做了探讨。关键词：高层建筑初步结构设计影响因素0引言高层建筑是在人民生活需求与社会生产的需要而出现的是现代城市化、商业化和工业化的必然结果。随着科学技术水平不断提高出现的高强度轻质材料和建筑中机械化、电气化的实现因此提供给了高层建筑发展所需要的物质基础及技术条件。但随着高层建筑结构高度的增加和复杂程度不断变难也给高层建筑结构设计带来了更多新课题与更高水平的挑战。因此如何设计一个安全的、经济合理的、功能齐全及舒适美观的高层建筑既能符合人们精神生活的追求又能满足人们生产的需要这是建筑结构设计师们不得不面对及要解决的首要问题。因此本文简要的进行了对高层建筑的结构初步设计一些要点的探讨。一、高层建筑初步结构设计要考虑的因素1.水平荷载因素所有的建筑结构都要承受着垂直荷载及由风产生的水平荷载而本身又要具备抵抗地震作用的功能。一般的低层楼房通常只需要考虑以重力为代表的竖向荷载进行结构设计而由水平荷载产生的无论是内力还是位移都很小结构所受到影响也相对较小；但在高楼大厦这般建筑尽管初步结构设计要考虑垂直载荷的重要影响可是对高层建筑起着决定性作用的却是水平荷载。随着楼层数量的不断增加水平荷载越发成为控制结构设计的因素。因为一方面楼房本身重量及楼面产生的荷载对垂直构件所引起的轴力与弯矩的数值与建筑的高度成正比；而结构受水平荷载产生的倾覆力矩及在竖直的构件中所造成的轴力却与楼房高度的平方成正比；而另一方面对一指定高度楼房来自垂直荷载的风荷载及受地震作用其数值与结构的动态特性的不同而产生较大幅度的变化。某一高层结构中如果竖向荷载对竖构件中发生的轴向力为N水平荷载为q其中对结构产生的倾覆力矩为M建筑高度取H它们之间存在的关系式如下：竖直荷载N=WH水平倒三角荷载M=1/3qH2水平均布荷载M=1/2qH2其中W是作用在楼房每米高度上的竖向荷载（kN/m）2.轴向变形因素在竖向荷载大的高层建筑其柱不仅可以导致比较大的轴向变形也会造成连续梁弯矩受到很大的影响并最终减少中间支承连续梁负弯矩值加大跨中正弯矩值及末端轴承负弯矩值。此外还会对预制构件中的下料的长度造成影响因此在下料长度的调整过程中应根据计算轴向变形的值。3、侧移因素高层建筑和较低的或多层建筑有所不同在高层结构设计中结构侧移是一关键因素横向结构在设计时高层结构已经成为一个关键的因素。随着楼层数量的增加结构受水平荷载下的侧向变形快速增大同时和建筑物高度的4次成正比。目前高层建筑的高度在增加、高强度轻质材料的应用、新结构体系和新的建筑形式的出现侧向位移的快速增大所以在设计过程中不但要使结构有足够的强度同时也要有足够强的抗推刚度做到在水平荷载下结构侧移被控制在一定的限度不然将出现以下情况：（1）由于侧移产生的附加内力较大对竖向构件的侧向位移增大时会造成偏心加剧而产生的附加内力值大于一定数值时则将导致房屋侧塌。（2）让人感觉不适或造成恐慌。（3）造成填充墙及建筑装饰出现开裂或损坏现象造成电梯轨道受影响导致不能正常操作。（4）造成主体结构构件产生裂缝甚至受到损坏。4.刚度比刚度比是一个重要的指标进行控制垂直不规则结构。在《抗震规范》及《高规》提出有关软件提供有关刚度比三种计算方式分别是剪弯刚度、剪切刚度及地震力和对应的层间位移比。正确对三种计算刚度比的方法及适用范围这是刚度比计算的关键所在。二、高层建筑的结构体系1.框架结构体系在结构体系上早期大多数是采用框架结构。因为它对平面布置灵活且空间大可以满足多功能的需要所以成为了高层建筑主要的结构形式。但由于框架结构能产生的侧向刚度较小在一般节点连接的侧风或地震作用下将会有出现较大的变形。因此对这种结构形式在高度建设及层数结构形式上有了限制。2.剪力墙结构体系在建筑的更高层数的要求下并结合住房、公寓及酒店对单开间的需求就使到较高层数的剪力墙结构的出现。剪力墙结构的侧向刚度良好及平面布置规整根据功能要求建造一个自底向上的现浇钢筋混凝土剪力墙用它来抗侧风和地震所起到的作用是很不错的因此它允许建筑物出现的高度明显高于框架结构。但注意的是墙