導(dǎo)語：如何才能寫好一篇超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：超高層；復(fù)雜高層；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計要點

1超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

（1）科學(xué)分析構(gòu)造。在設(shè)計超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)過程中，設(shè)計人員需要對建筑的整體構(gòu)造進行合理設(shè)計，嚴格遵循實用性與穩(wěn)定性的原則，對結(jié)構(gòu)設(shè)計細節(jié)加以高度重視，加固設(shè)計部分應(yīng)力符合集中的部位。同時設(shè)計人員需要綜合分析外界的環(huán)境因素，如風(fēng)向風(fēng)力、溫度變化等，以免建筑物出現(xiàn)形變和側(cè)移等問題，確保構(gòu)造的穩(wěn)定性[1]。此外，設(shè)計人員需要準確把握建筑材料的性能，尤其是材料的形變能力和延展性，以便因材料質(zhì)量問題而影響建筑構(gòu)造的使用性能。（2）優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案。結(jié)構(gòu)方案的選擇是超高層及復(fù)雜高層建筑建設(shè)的前提與基礎(chǔ)，因此設(shè)計人員需要以工程實際情況為依據(jù)，科學(xué)確定結(jié)構(gòu)方案，在確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)好建筑成本投入及結(jié)構(gòu)優(yōu)化之間的關(guān)系。同時構(gòu)建系統(tǒng)科學(xué)的評價方案，在評價體系中納入相關(guān)的評價標準，如自然因素、施工工藝、工程材料和設(shè)計要求等，然后分析和對比超高層及復(fù)雜高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，優(yōu)選出最佳方案，保證工程的有序?qū)嵤?。?）完善計算簡圖。在結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，計算簡圖的目的就是為方案的選擇提供數(shù)據(jù)支撐，達到結(jié)構(gòu)精細化分析的目的。由于計算簡圖的完善與否直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)合理，因此在實際工作中，設(shè)計人員應(yīng)體現(xiàn)出計算簡圖的全面性與直觀性特征，對結(jié)構(gòu)簡圖的繪制誤差進行科學(xué)控制，以便獲得關(guān)鍵性的內(nèi)容，真實準確反映出工程的結(jié)構(gòu)信息，便于工程的順利開展。

2超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點

超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點具體表現(xiàn)為以下幾方面：（1）注重概念設(shè)計。在超高層及復(fù)雜高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要高度注重概念設(shè)計，適當提高結(jié)構(gòu)的均勻性、完整性、規(guī)則性，保證結(jié)構(gòu)抗側(cè)力與豎向的傳力路徑相對直接與清晰；同時在設(shè)計中適當融合節(jié)能和環(huán)保的理念，構(gòu)建切實可行的耗能機制，關(guān)注材料與結(jié)構(gòu)的利用率，保證結(jié)構(gòu)受力的完整性。（2）加強抗震設(shè)計?？拐鹪O(shè)計保證超高層及復(fù)雜高層建筑安全性的前提與基礎(chǔ)，要想做好抗震設(shè)計應(yīng)做好如下幾點：①關(guān)注抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和質(zhì)量。由于地震作用方向的隨機性強，對地震荷載進行準確計算后，需要從構(gòu)件與結(jié)構(gòu)等方面出發(fā)，科學(xué)選用抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，使剛心與形心相重合，提高結(jié)構(gòu)安全性能[2]。②認真考慮抗震設(shè)防烈度?？拐鹪O(shè)防烈度是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容，在烈度設(shè)計中應(yīng)以建筑物最大承受強度大小為主，以此增強建筑物的安全性與經(jīng)濟性，有效減少建設(shè)誤差，保證人們的生命財產(chǎn)安全。③科學(xué)選擇建材?？拐鹪O(shè)計材料應(yīng)具備材質(zhì)均勻、高強輕質(zhì)等特點，并且構(gòu)件連接應(yīng)有良好的延性、連續(xù)性、整體性，這樣才能有效消耗地震的能力，降低地震反應(yīng)，減少因地震造成的損失。④加強構(gòu)件強度。為了增強超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的抗變形能力和抗震性能，可以選擇強度較大的結(jié)構(gòu)，如鋼結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等。（3）合理選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。要想保證建筑的安全性，必須要對結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系進行科學(xué)選擇，但是在選擇過程中需要注意幾點：①在實際設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)該高度重視相關(guān)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的聯(lián)系，使其形成統(tǒng)一和完整的整體。②如果建筑結(jié)構(gòu)中涉及諸多抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，則需要對其進行認真分析，科學(xué)評判其貢獻程度，對其效用進行詳細考察[3]。③從建筑物實際高度出發(fā)，對所學(xué)的結(jié)構(gòu)體系進行確定，如建筑物高度不超過100m，框架剪力墻、框架、剪力墻為最佳體系構(gòu)成；高度保持在100~200m的范圍內(nèi)，剪力墻和框架核心筒為最佳體系構(gòu)成；蓋度在200~300m的范圍內(nèi)，框架核心筒和和框架核心筒伸臂為最佳體系構(gòu)成；高度低于600m時，銜架、斜撐、組合體、筒中筒伸臂、巨型框架為最佳體系構(gòu)成。

3結(jié)束語

在超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要對其設(shè)計要點進行準確掌握，從施工過程、抗震設(shè)防烈度和結(jié)構(gòu)方案等方面處罰，做到科學(xué)分析構(gòu)造、優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案、完善計算簡圖，并加強抗震設(shè)計，注重概念設(shè)計，合理選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。這樣才能提高材料的利用率，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，增強建筑的整體質(zhì)量和使用性能，達到良好的設(shè)計效果。

參考文獻

[1]吳榮德，李國方.復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析[J].住宅與房地產(chǎn)，2015，28：40.

[2]胡先林.試論復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點[J].建材與裝飾，2016，10：124~125.

篇2

關(guān)鍵詞：高層；超高層；結(jié)構(gòu)設(shè)計；風(fēng)載荷

0、引言

隨著城市化進程的加快，高層和超高層建筑數(shù)量不斷增加，在滿足城市發(fā)展需要的同時，也在一定程度上對建筑結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求。由于建筑結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到高層建筑的整體性能及使用功能，因此在設(shè)計過程中必須對之予以重視。在實際的設(shè)計過程中必須通過多種技術(shù)手段，從多個途徑突出混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工的整體效果。

1、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要控制因素

建筑載荷的選取是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要工作，對于大多數(shù)高層建筑而言，可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計載荷規(guī)范中的相關(guān)要求予以確定。其次則需要對其他的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計影響因素進行分析，確定對應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計措施。

1.1 風(fēng)載荷

對于復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，由于其高層容易受到風(fēng)載荷的影響，尤其是一些超高層建筑，其主要控制的因素就是風(fēng)載荷。例如，臺北的101大樓設(shè)計過程中，不但參考了當?shù)氐南嚓P(guān)設(shè)計規(guī)范，而且還委托加拿大相關(guān)設(shè)計公司進行了相關(guān)的風(fēng)洞試驗，以提高該建筑的抗風(fēng)載能力。在試驗過程中，設(shè)計了一個以1：500為比例的模型在半徑為600m的風(fēng)場環(huán)境中進行試驗，驗證建筑在不同風(fēng)況下的受力情況。

1.2 地震力

對于地震力的預(yù)測，當前的技術(shù)條件存在一定的限制，難以對之進行準確預(yù)算。即使對地震有深入研究的日本，以無法準確的預(yù)算地震的發(fā)生時間、地點。所以，高層建筑設(shè)計過程中尤其要注意抗地震力的設(shè)計。同時，還需要考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應(yīng)。

1.3 地基基礎(chǔ)

對于復(fù)雜高層建筑與超高層建筑，地基基礎(chǔ)發(fā)揮了十分重要的作用。在實際的施工過程中藥根據(jù)不同的地基形態(tài)采取穩(wěn)定性強的地基結(jié)構(gòu)。例如，對于深厚的軟地基，高層建筑地基必須選擇使用樁筏基礎(chǔ)或者樁箱基礎(chǔ)。同時，可以根據(jù)實際的地質(zhì)情況采取對應(yīng)的基礎(chǔ)措施：使用深度不大的年輕巖基，通過將現(xiàn)澆混凝土樁基深入巖層中的方式為建筑提供基礎(chǔ)支撐；對于深度較大的巖層，例如在地面100m以下，可以利用巖層上層常見的層狀沖積土，使用框格式的地下連續(xù)墻為建筑提供基礎(chǔ)支撐；對于地下基層條件較好的地層，可以采用筏形基礎(chǔ)即可。在地基設(shè)計過程中，應(yīng)該根據(jù)不同的地質(zhì)情況選擇對應(yīng)的組合式基礎(chǔ)方案，最終確定一個技術(shù)經(jīng)濟性最高的方案。

1.4 建筑功能使用需求

所有的建筑都是以滿足其使用功能需要而建設(shè)的，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須以此條件為基礎(chǔ)，這是一個不能忽視的問題。在設(shè)計過程中，需要考慮到建筑的藝術(shù)性、使用功能需要以及經(jīng)濟性等多個方面的要求。同時，在設(shè)計時還必須保證所設(shè)計的結(jié)構(gòu)能夠在既有施工技術(shù)條件下實現(xiàn)，而且保證當前的建筑材料必須達到設(shè)計使用需求，這是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要控制的一個重要因素。

3、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計策略

3.1 合理減小框架中的柱距與梁距

（1） 減小柱距

建筑框架是將梁、柱通過剛性連接的方式組合而成的剛性體系，整個結(jié)構(gòu)體系的抗推剛度受梁、柱截面與數(shù)量的直接影響，通過減小柱距能夠有效的提高整個結(jié)構(gòu)體系的剛度。

（2） 減小粱距

通過增加框架中梁的數(shù)量，不但可以減小框架在載荷作用下的總變形，而且還可以增加柱子在軸力作用下形成的力偶，使得其能夠更好的抵抗結(jié)構(gòu)體系的總力矩。

3.2 充分發(fā)揮梁柱的組合效果

通過簡單的減小柱距、梁距，雖然能夠在一定程度上達到提高框架體系抗推剛度的目的，但是不能從根本上改善框架的整體效能。這時結(jié)合增加梁、柱數(shù)量的方式，不但能有效增加框架的整體抗推剛度，而且還能夠提高框架的抗風(fēng)載荷能力。

3.3 采用彎一剪雙重結(jié)構(gòu)體系

彎一剪雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，就是指通過采用彎曲型與剪切型兩種不同變形性質(zhì)的構(gòu)件形成一個完整的結(jié)構(gòu)體系。兩種不同類型的構(gòu)建通過在各個不同樓板中聯(lián)系起來進行協(xié)同工作，明顯減小了整個建筑結(jié)構(gòu)的頂點位移與下部各樓層的層間位移。

（1） 框一墻體系

在水平力的作用下，單獨的框架整體變形是典型的剪切變形，其上部層間側(cè)移相對較小，而下部的層間側(cè)移則較大。而單獨的剪力墻則是彎曲型變形，其層間側(cè)移為上部大、下部小。在采用框一剪雙重體系之后，可以將各樓層樓板聯(lián)系起來，使得框架與剪力墻能夠協(xié)同承受載荷，從而確保了框架與剪力墻變形的一致性，提高了結(jié)構(gòu)的抗載荷能力了。

（2） 框一撐體系

合理設(shè)計的框架一支撐體系同樣可以收到與框一墻體系相當?shù)男Ч醋罱K達到減小結(jié)構(gòu)頂點側(cè)移與最大層間位移的目的。

（3） 筒中筒體系

筒中筒體系的構(gòu)建原理與上述兩種結(jié)構(gòu)體系類似，但是其起到的結(jié)構(gòu)增強效果更好。

3.4 合理設(shè)置剛臂

對于建筑平面是方形布置的高樓，當采用芯筒一框架體系時，因為大部分的側(cè)向力是由芯筒來承擔的，這使得整棟建筑的側(cè)移曲線基本上是由芯筒的變形直接控制的。在水平載荷的作用下，芯筒以彎曲變形為主。同時，由于芯筒的平面尺寸還受到建筑的豎向服務(wù)性設(shè)施面積影響，直接造成了芯筒的高度與寬度比值較大的問題。為了達到減小建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移的目的，可以在高層建筑中每相隔十來層布置一個設(shè)備層，在其中添加桁架，形成剛臂。這樣將能夠使得芯筒與的框架柱連接為一體，使得結(jié)構(gòu)的外柱也可以參與到結(jié)構(gòu)的整體抗彎體系中，有效的一直了芯筒各個水平截面，尤其是頂部截面的傾斜，有效減少了建筑各個島層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。

結(jié)語

復(fù)雜高層與超高層建筑設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是影響綜合性極強的工作，尤其是在滿足建筑使用功能需求的同時，還要滿足高層建筑的建設(shè)環(huán)境需要，通過全盤考慮的方式采取嚴格的設(shè)計措施和設(shè)計途徑，基于建筑混凝土整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的多項要求，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。除此之外，還必須重視施工過程中的材料選擇控制，例如鋼筋的合理配置等。另外，還必須考慮施工現(xiàn)場的運輸條件以及養(yǎng)護作業(yè)技術(shù)水平等，確保施工條件能夠有效的支撐起建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系，使得建筑結(jié)構(gòu)體系達到對應(yīng)的要求。

參考文獻

篇3

您好，根據(jù)作者的專業(yè)，這篇論文我把電氣內(nèi)容放在前邊，結(jié)構(gòu)內(nèi)容放后邊了

關(guān)鍵詞：高層；鋼結(jié)構(gòu)建筑；消防；電氣；結(jié)構(gòu)；設(shè)計要點

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

前言：高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的電氣消防設(shè)計水平和結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全、可靠，直接關(guān)系到高層建筑物和民用建筑建筑物的安全使用性能，建筑行業(yè)在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和消防電氣設(shè)計中應(yīng)該根據(jù)國家標準和規(guī)范，做好建筑工程的消防電源及配電設(shè)計、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的設(shè)計工作,通過優(yōu)化建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計和消防電氣設(shè)計不僅可以有效避免安全隱患的出現(xiàn),防止重大安全事故的發(fā)生保障人員的人生安全。

一、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑消防電氣設(shè)計的特點

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)本身在高溫下容易失去承載力，室內(nèi)裝修的材料也是可燃的，加上存在人員及貨物過于密集、樓層過多的問題，高層建筑存在著嚴重的安全隱患。高層鋼結(jié)構(gòu)建筑容易發(fā)生的“煙囪模式”是由于豎井內(nèi)電氣管線多、管道敷設(shè)彎曲、電梯間通風(fēng)設(shè)備多等多種原因造成的。煙囪模式在遇到明火的時候，會加快火勢的增大和蔓延。經(jīng)過對許多火災(zāi)事故和現(xiàn)場的分析，相關(guān)部門發(fā)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生十五分鐘之后，火勢會不斷加大并以極快的速度蔓延，煙霧的擴散程度也會迅速加快。所以，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)撲救十分困難，假如發(fā)生火災(zāi)，就會對人民的身體健康和財產(chǎn)安全造成極大的損害。

二、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防電氣設(shè)計要點

1、供配電設(shè)計

高層建筑的防火規(guī)范必須按《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95執(zhí)行。國家標準《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009規(guī)定了供電負荷等級和供電要求。一級負荷應(yīng)由獨立的雙重電源供電，當一電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)同時受到損壞。許多高層鋼結(jié)構(gòu)的建筑為一類高層建筑，所以它的供電負荷等級也應(yīng)該是一級。一類高層鋼結(jié)構(gòu)的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、火災(zāi)自動報警、漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、應(yīng)急照明、疏散指示標志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等消防電氣的負荷應(yīng)該是一級負荷別重要的負荷供電。

2、火災(zāi)事故照明和疏散指示照明

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的樓梯間、前室、配電室、消防控制室、消防水泵房、防煙排煙機房、供消防用電的蓄電池室、自備發(fā)電機房、電話總機房以及發(fā)生火災(zāi)時仍需堅持工作的其它房間、人員密集的場所、公共建筑內(nèi)的疏散走道和居住建筑內(nèi)走道長度超過20m的內(nèi)走道應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。疏散用的應(yīng)急照明，其地面最低照度不應(yīng)低于0.5Lx，疏散照明最少持續(xù)供電時間為30min。

3、先進可靠的火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)報警系統(tǒng)按《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-98的要求執(zhí)行，將火災(zāi)報警系統(tǒng)分為三種基本形式：區(qū)域報警系統(tǒng)，集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)的保護對象應(yīng)根據(jù)其使用性質(zhì)、火災(zāi)危險性、疏散和撲救難度等分為特級、一級和二級。鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)基本上采用控制中心報警系統(tǒng)?？刂浦行膱缶到y(tǒng)中至少應(yīng)設(shè)置一臺集中火災(zāi)報警控制器、一臺專用消防聯(lián)動控制設(shè)備和兩臺及以上區(qū)域火災(zāi)報警控制器；或至少設(shè)置一臺火災(zāi)報警控制器、一臺消防聯(lián)動控制設(shè)備和兩臺及以上區(qū)域顯示器，應(yīng)能集中顯示火災(zāi)報警部位信號和聯(lián)動控制狀態(tài)信號，系統(tǒng)中設(shè)置的集中火災(zāi)報警控制器或火災(zāi)報警控制器和消防聯(lián)動控制設(shè)備在消防控制室內(nèi)的布置應(yīng)滿足規(guī)范要求，宜用于特級和一級保護對象。

4、火災(zāi)漏電探測報警系統(tǒng)

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集，根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-98的要求需設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)?；馂?zāi)漏電探測報警系統(tǒng)主要探測線路的漏電電流、過電流等信號，發(fā)出聲光信號報警，準確報出故障線路地址，監(jiān)視故障點的變化，并儲存各種故障和操作試驗信號不應(yīng)少于12個月?；馂?zāi)漏電的探測模塊安裝在供配電的每一個回路的空氣開關(guān)下端，探測每一路需要檢測回路的漏電電流、過電流情況。每一個探測回路只發(fā)出聲光信號報警，準確報出故障線路地址，監(jiān)視故障點的變化，不切斷回路的電源?；馂?zāi)漏電探測報警系統(tǒng)的主機安裝在消防控制中心的墻上，給值班人員提供準確的報警信號和故障點位置。

5、做好建筑物的防雷與接地

高層建筑的火災(zāi)中，由雷擊造成的原因占一定的比例。所以建筑設(shè)計時必須計安全可靠的防雷和接地裝置 ，防止直擊雷、側(cè)擊雷的直接破壞和雷電波的浸入造成的破壞。鋼材是良好的導(dǎo)電體，鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑像一個導(dǎo)電的鐵籠子，所以更要做好建筑物的防雷和接地，還應(yīng)及時與結(jié)構(gòu)等專業(yè)溝通，合理確定位置，使其滿足規(guī)范要求，減少和預(yù)防由于雷擊造成的安全事故。

三、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要安全可靠

鋼結(jié)構(gòu)要做到安全合理、符合電氣專業(yè)相關(guān)要求、節(jié)點構(gòu)造方便可靠，并為構(gòu)件生產(chǎn)、運輸、安裝提供保障。 結(jié)構(gòu)方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計生產(chǎn)盡可能縮短制造、安裝時間，節(jié)約勞動工日；鋼結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，保證整個結(jié)構(gòu)安全可靠，符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)便于運輸、便于維護。而且還要注意鋼結(jié)構(gòu)使用價值和觀賞價值兼?zhèn)洹?/p>

2、鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計要實用、安全

鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計要發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，滿足電氣消防設(shè)計規(guī)范，建筑鋼結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)力求規(guī)則、對稱，而且避免鋼結(jié)構(gòu)帶來的建筑平、立面單調(diào)呆板；注意設(shè)計深度，保證達到有關(guān)的規(guī)定要求；注意解決鋼結(jié)構(gòu)建筑建筑防腐蝕、防火、防震問題。做好鋼結(jié)構(gòu)防銹、防腐處理，使結(jié)構(gòu)布置符合規(guī)則性要求，提高防震能力，保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的實用安全性統(tǒng)一。

四、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)要點

1、判斷鋼結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中的適用性

在進行鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計、選用結(jié)構(gòu)設(shè)計方案之前，要充分考察建筑項目建設(shè)是否適合用鋼結(jié)構(gòu) 。鋼結(jié)構(gòu)通常用于大跨度、高層、荷載、體型復(fù)雜或有較大振動、密封性要求高、吊車起重量大、要求能便于安裝拆卸的結(jié)構(gòu)。為了避免不必要的經(jīng)濟損失，要認真考察鋼結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中的適用性。

2、確定結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

“概念設(shè)計”這一理念應(yīng)貫穿于在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體過程中，運用概念設(shè)計可以在早期迅速、有效地進行構(gòu)思、比較與選擇，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。國內(nèi)常見的鋼結(jié)構(gòu)類型主要有：框架、塔桅索膜、網(wǎng)架、平面架、輕鋼等。在鋼結(jié)構(gòu)選型環(huán)節(jié)，要注意依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中主體系與分體系之間試驗現(xiàn)象、破壞機理、工程經(jīng)驗、力學(xué)關(guān)系與震害等因素的綜合深入分析，從而全面性整體性的選擇最為科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)，并且注意合理布置細節(jié)。

3、分析結(jié)構(gòu)、預(yù)估截面

建筑設(shè)計在確定鋼結(jié)構(gòu)選型和布置后要注意對鋼結(jié)構(gòu)進行分析，以便鋼結(jié)構(gòu)于在實際設(shè)計中的合理應(yīng)用，例如利用線彈性分析鋼結(jié)構(gòu)。另外還需對構(gòu)件截面作初步估算，包括梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。設(shè)計時應(yīng)及時與電氣等專業(yè)溝通，使設(shè)計更加優(yōu)化，這些也是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。

結(jié)語：綜上所述，在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防電氣設(shè)計以及結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，深入了解其消防電氣的設(shè)計特點以及結(jié)構(gòu)設(shè)計特點是關(guān)鍵，做好電氣和結(jié)構(gòu)兩個專業(yè)間的相互配合工作，這既是現(xiàn)代化高層建筑物得到安全保障的體現(xiàn)，也是建筑火災(zāi)得到有效控制的體現(xiàn)，極大地保障了人們的生命財產(chǎn)安全。并且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展的同時，促進人們不斷在建筑電氣消防技術(shù)中引入了很多新型的現(xiàn)代化設(shè)備，不斷的完善結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，進而大幅度地提升了超高層建筑物的安全穩(wěn)定功能，使其更加符合現(xiàn)代化超高層建筑設(shè)計的新要求。

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篇4

關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計

Abstract: to a tall building for, and to adapt the building structure system, structure and arrangement of the conceptual design is not absolute but reasonable structure design should be the only. Based on many years of work experience, and structure design of a high-rising structure is analyzed, in order to offer reference for the same.

Keywords: tall building; Structure design

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：

一、超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

超高層的結(jié)構(gòu)體系選擇與低層、多層的建筑相比，超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得十分重要。不同的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇可以對建筑的樓層數(shù)目、平面布置、施工技術(shù)要求、各種管道的布置及投資多少等產(chǎn)生最為直接的影響。超高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要具有以下幾個特點：

1 水平力是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素。有研究證明，樓房的自重與樓面的載荷在豎向放人構(gòu)件中所產(chǎn)生的彎矩與軸力大小僅僅是與樓房的高度一次方形成正比，但是水平載荷對與建筑所產(chǎn)生的傾覆力矩以及軸力的大小則是與樓房的高度二次方形成正比。因此在超高層的建筑設(shè)計中，水平力是設(shè)計主要因素。

2 軸向變形是不可忽視的。當樓層十分高時，由于樓房的自重而產(chǎn)生的軸向壓應(yīng)力會導(dǎo)致樓房的中柱產(chǎn)生出較大軸向變形，會直接導(dǎo)致連續(xù)梁的中間支座處負彎矩值直接減小，從而導(dǎo)致跨中正彎矩值與端支座的負彎矩值增大。

3 側(cè)移做為控制指標。超高層的建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移隨著高度增加會迅速的增大(側(cè)移量和樓層之間高度四次方是正比關(guān)系)，所以結(jié)構(gòu)側(cè)移是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素。

4 抗震設(shè)計的要求更高。超高層的建筑抗震設(shè)計必須要做到“三水準”要求，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

二、工程概況

某大廈由一棟30層寫字樓、一棟2層商業(yè)附樓和4層地下室組成，總建筑面積90149m2，屋面結(jié)構(gòu)高度18280m、停機坪結(jié)構(gòu)高度19320m。

三、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 結(jié)構(gòu)選型

本工程采用鋼筋混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu)，雖然其結(jié)構(gòu)承載能力和抗變形能力比筒中筒結(jié)構(gòu)差，但避免了結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的轉(zhuǎn)換，滿足了建筑立面效果和使用要求。為解決建筑首層層高120m、結(jié)構(gòu)高度超限及減小柱截面等問題，下部若干層采用鋼管混凝土組合柱，樓蓋采用現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土梁板體系。

承載力和水平位移計算時，基本風(fēng)壓均按重現(xiàn)期為100年的0．90kN／m3取值，(廣東省實施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JG13―2002補充規(guī)定DBJ/Tl5―46―2005尚未頒布)。由于結(jié)構(gòu)側(cè)向位移不滿足限值要求，在第3O層利用建筑避難層，設(shè)置了鋼筋混凝土桁架的結(jié)構(gòu)加強層，結(jié)構(gòu)加強層是一把雙刃劍，雖然可提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度，也使得結(jié)構(gòu)豎向剛度突變，所以結(jié)構(gòu)加強層及相鄰層按《高規(guī)》要求進行了加強處理。

2 超限措施

本工程結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則、剛度和承載力分布均勻，豎向體型也規(guī)則和均勻、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)貫通(如圖1)，除結(jié)構(gòu)高度超過適用限值外，其它指標通過調(diào)整后均達到未超限。

圖1 結(jié)構(gòu)布置平面圖

由于結(jié)構(gòu)高度超限、而且首層層高12.0m，超限應(yīng)對措施把首層及下部若干層的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件作為加強的重點：l～15層框架柱采用鋼管混凝土組合柱、1～2層核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱、首層抗震等級提高一級。鋼管混凝土柱有著卓越的承載能力和變形能力，但其防腐和防火材料不僅造價較高還有時效性，需考慮今后的維修保養(yǎng)，鋼管混凝土疊合柱及鋼管混凝土組合柱可彌補這方面的缺陷。核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱，以解決由于首層層高較大，使得剪力墻端部應(yīng)力集中的問題，并提高剪力墻的承載能力和抗變形能力。

四、鋼管混凝土組合柱的梁柱節(jié)點

在工程中往往僅在框架柱中采用鋼管混凝土，而框架梁則采用普通鋼筋混凝土，鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點成為工程中難點之一。目前常用的連接節(jié)點有：鋼牛腿法、雙梁法、環(huán)梁法、鋼管開大洞后補強法及純鋼筋混凝土節(jié)點法等，本工程采用在鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點，為連接節(jié)點的設(shè)計提供多一種選擇。

1 鋼管開小孔的連接節(jié)點構(gòu)造(如圖2)。鋼管上開穿鋼筋小孔的連

接節(jié)點做法要點如下：

圖2鋼筋穿鋼管立面圖

① 鋼管開小孔：小孔直徑D=鋼筋直徑+10mm，小孔水平間距：3×D，小孔垂直間距=2×D；

②鋼管水平加強環(huán)：梁頂面和梁底面各設(shè)置一道，環(huán)板寬度：鋼管混凝土柱時，取0.10倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時，取65~100mm；環(huán)板厚度=0.5t且≥16mm(t為鋼管壁厚)；

③鋼管豎向短加勁肋：緊貼水平加強環(huán)，肋寬=環(huán)板寬一15mm，肋厚=環(huán)厚，長度為200mm，布置在梁開孔部位的兩側(cè)和中間；

④梁鋼筋盡量采用直徑較大的HRB400級鋼筋，以減少鋼管開孔數(shù)量。在鋼管混凝土疊合柱時，部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過。

2 鋼管開小孔連接節(jié)點的優(yōu)點

①鋼管開小孔后對鋼管截面削弱不大，梁鋼筋穿過小孔后剩余的縫隙很小，鋼管對管芯混凝土的約束力基本沒減少，不影響鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力；②梁鋼筋直接穿過鋼管后，梁可以可靠的傳遞內(nèi)力，梁長范圍內(nèi)的剛度保持不變，結(jié)構(gòu)受力分析與實際相同。(鋼牛腿法和鋼管開大洞后補強法，在梁端范圍內(nèi)有相當長度的型鋼，使得梁剛度急劇變化)；③在設(shè)置水平加強環(huán)和豎向短加勁肋補強后，鋼管在節(jié)點區(qū)是連續(xù)的，節(jié)點的剛性不受影響，滿足“強節(jié)點弱構(gòu)件”的要求；④ 現(xiàn)場施工較方便，即使圓弧形梁鋼筋也可順利穿過；⑤節(jié)點補強所用材料比鋼牛腿法和鋼管開大洞法減少很多，造價較低。

五、剪力墻平面外對梁端嵌固作用的分析

對于框架一核心筒結(jié)構(gòu)，部分框架粱要支撐在剪力墻平面外方向，剪力墻平面外對梁端嵌固作用究竟如何，其研究文獻較少，設(shè)計標準和規(guī)范也沒有涉及。影響剪力墻平面外對梁端嵌固作用的主要因素：墻平面外對粱端嵌固作用的有效長度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。目前常用的計算分析軟件雖然具有墻元平面外剛度分析功能，但未考慮墻平面外對梁端嵌固作用的有效長度，當遇到墻肢很長或筒體墻肢空間剛度很大情況時，計算分析軟件會高估了墻平面外對梁端的嵌固作用，使得梁端負彎矩計算值要大于實際值，本工程應(yīng)對措施如下：

1 采用梁端增加水平腋方法，用以直接增加墻平面外對梁端嵌固作用有效長度；

2 采用增加墻邊框梁方法(如圖3)，用以增加墻平面外對梁端嵌固的局部剛度。墻邊框梁截面寬度應(yīng)不小于0．4倍梁縱筋錨固長度，墻邊框梁截面高度應(yīng)大于樓面梁截面高度，為保證梁端剪力通過墻邊框梁均勻傳遞到墻上，墻邊框梁寬出墻厚處用斜角過渡；

3 為保證梁正截面設(shè)計更加符合實際受力情況，梁端計算彎矩可以采用“調(diào)幅再調(diào)幅”方法，即分析計算時設(shè)定梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù)后，配筋時再局部手算調(diào)幅?！罢{(diào)幅再調(diào)幅”時，應(yīng)考慮構(gòu)件的剛度、內(nèi)力重分布的充分性、裂縫的開展及變形滿足使用要求。

圖3墻邊框梁的設(shè)置

六、核心筒外墻的連梁設(shè)計

核心筒外墻的連粱縱筋計算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對連粱超筋有專門的處理措施，而且研究文獻也少，但計算模型的選取也是重要因素之就一。

《高規(guī)》規(guī)定，跨高比小于5時按連梁考慮，即連梁屬于深彎粱和深粱的范疇，其正截面承載力計算時，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截面假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計算，其計算偏差當然是很大了。

按“強墻弱梁”和“強剪弱彎”原則進行連梁設(shè)計時，雖然《高規(guī)》對連梁設(shè)計有具體要求，但這個“弱”要到什么程度，還是取決于設(shè)計者的理解和經(jīng)驗。

本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進行設(shè)計，除連梁均配置了交叉暗撐外，對非底部加強部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進行了加強處理，以滿足“多道抗震防線’和“強墻弱梁”的要求。

七、結(jié)束語

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關(guān)鍵字：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；要點分析

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

1.1結(jié)構(gòu)方案合理化原則。高層建筑結(jié)構(gòu)方案的合理化是指高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須與結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式的要求保持一致，同時應(yīng)滿足經(jīng)濟性的要求，其中結(jié)構(gòu)體系的具體要求為傳力簡單化、受力明確化。針對某些結(jié)構(gòu)單元相同的高層建筑物，其結(jié)構(gòu)體系應(yīng)相同。1.2計算簡圖合理化原則。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)是計算簡圖，計算簡圖的合理性直接關(guān)乎高層建筑結(jié)構(gòu)的安全，由此可見高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須堅持簡圖合理的原則。高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及節(jié)點的簡化可以有多種選擇，但必須把計算結(jié)果的誤差控制在合理的范圍內(nèi)，以免對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負面的影響，從而影響建筑結(jié)構(gòu)的安全。1.3結(jié)果分析精準化原則。伴隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，當前很多領(lǐng)域都開始應(yīng)用計算機技術(shù)，并且發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而在建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計中，通過應(yīng)用計算機技術(shù)能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)進行科學(xué)更加科學(xué)的分析，不僅能夠有效的降低人工計算存在的失誤，而且還能確保建筑結(jié)構(gòu)方案的準確與合理。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

2.1水平荷載。建筑同時承受豎向荷載和地震及風(fēng)產(chǎn)生的水平荷載，在多層建筑中，因水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移相對較小，對建筑建構(gòu)設(shè)計的影響不大，主要是以重力為代表的豎向荷載著建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計起控制作用。而在高層建筑中，很多時候是水平荷載對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計起決定性作用，盡管豎向荷載對結(jié)構(gòu)設(shè)計會產(chǎn)生重要的影響，但相對于水平荷載來說，影響相對較小。2.2軸向變形。對于多層建筑軸力項相對于彎矩項來說，對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生的影響不是很大，結(jié)構(gòu)設(shè)計時可只考慮彎矩項而忽略軸力的影響。但是對高樓層建筑結(jié)構(gòu)進行分析所要考慮的因素就不太一樣了，需充分考慮到高層建筑的層數(shù)、高度對豎向構(gòu)件軸力值的影響。隨著高度的不斷增加，豎向構(gòu)件的軸力變形也會變得特別明顯，當豎向構(gòu)件軸向變形達到一定的程度，會使高層建筑的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值和分布產(chǎn)生變化。2.3建筑側(cè)向位移。隨著建筑樓層及高度的增加，在水平荷載的作用下產(chǎn)生的側(cè)向位移也會不斷的增大。高層建筑設(shè)計時，需要保證足夠的結(jié)構(gòu)強度，在應(yīng)對風(fēng)荷載及地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力作用時，才能有足夠大的力量去抵御。為了能夠?qū)L(fēng)荷載及地震作用下產(chǎn)生的側(cè)移距離控制在一定的限度之內(nèi)，就必須擁有足夠的抗側(cè)剛度能力，才能較好的保障結(jié)構(gòu)安全及正常使用的舒適度。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題分析

3.1建筑短肢剪力墻設(shè)置存在問題。隨著人們對住宅平面與空間的要求越來越高，高層住宅建筑中短肢剪力墻的運用越來越多。在一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)的短肢剪力墻是指墻肢的高度、厚度比例為5-8的墻體。短肢剪力墻與普通剪力墻相比承擔較大軸力與剪力，抗震性能較差，從受力特性及構(gòu)件的安全儲備有別普通剪力墻，為安全起見，在高層住宅結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻布置不宜過多，不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)，在某些情況下還要限制建筑高度。3.2抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中很重要的內(nèi)容是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。受高層建筑高度過高、荷載過大的影響，一旦出現(xiàn)了地震，就會誘發(fā)出各種不可估計的問題?，F(xiàn)階段我國建筑工程建設(shè)要求高層建筑最低要保證五十年的設(shè)計基準期，并對高層建筑的抗震設(shè)計進行了明確的規(guī)定。但是在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中，存在設(shè)計人員對規(guī)范理解不透、概念設(shè)計模糊等問題。如果高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員沒有充分認識到上述問題，就會給高層建筑留下安全隱患。3.3扭轉(zhuǎn)問題。質(zhì)量中心、剛度中心和幾何中心是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的“三心”，“三心合一”也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要盡量達到的目標。但是在實際設(shè)計中存在“三心”偏離較大的問題。在三心偏離較大的情況下，受較大水平力的影響就會出現(xiàn)高層建筑扭轉(zhuǎn)震動的問題，影響高層建筑的安全。

4高層建筑設(shè)計相關(guān)假定

4.1彈性假定。當建筑處于一般風(fēng)力的、正常使用豎向荷載及低于設(shè)防烈度的地震的作用時，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般處于彈性的工作階段，這一假定與實際的工作情況存在的差異不大。但當遭遇強震作用或者強烈的臺風(fēng)天氣時，建筑產(chǎn)生的位移會比較大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件會轉(zhuǎn)入彈塑性的工作階段。在這個時候就應(yīng)當按照彈塑性動力分析方法進行分析，而不能只按照彈性假定的方法計算，否則就不能將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的真實工作狀態(tài)反映出來，留下安全隱患。4.2小變形假定。小變形假定方法是除了彈性假定之外另一種比較常用的方法，但也有學(xué)者對幾何非線性問題進行研究。除了彈性假定，小變形假定方法也常被采用。但有不少學(xué)者對幾何非線性問題（P-Δ效應(yīng)）做了一些研究。一般情況下，當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時，P-Δ效應(yīng)的影響就不能被忽視了。4.3剛性樓板假定。目前在我國對很多高層建筑結(jié)構(gòu)進行分析時，都是將樓板的平面內(nèi)剛度設(shè)定為無限大，而將樓板平面外的剛度予以忽略。在這種假定下，建筑結(jié)構(gòu)體系的自由度在一定程度上減少，對計算方法進行了簡化。此外通過這種假定，使得在使用薄壁桿件的理論在對筒體體系的結(jié)構(gòu)進行計算時非常方便，但是一般情況下，因為受到計算方式以及其他因素的影響，使得這種假定通常比較適合對建筑的框架以及剪力墻體系的計算。4.4計算圖形的假定。在高層建筑架構(gòu)體系中，整體分析將采用的計算圖形分為一維、二維協(xié)同分析和三維空間分析三種。其中，三維空間分析的普通桿單元，每一節(jié)點含有6個自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點還應(yīng)該考慮截面翹曲，截面翹曲有7個自由度。

5高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

5.1建筑的載荷設(shè)計。在高層建筑的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑的安全性以及穩(wěn)定性是設(shè)計的重中之重，而建筑的荷載直接影響著建筑的安全以及穩(wěn)定，因此在進行建設(shè)設(shè)計時一定要做好荷載的計算。相對于一般的建筑，高層建筑的荷載及其組合要復(fù)雜的多，相關(guān)的設(shè)計人員在進行建筑的荷載計算時需要考慮的內(nèi)容也多得多。在進行高層建筑的荷載計算時，最主要的內(nèi)容是以下兩個方面：建筑的地震荷載以及風(fēng)荷載。在實際的設(shè)計中，復(fù)雜的超限高層建筑還應(yīng)當進行的風(fēng)洞試驗及振動臺試驗，以確保建筑的安全。5.2建筑抗震性能的設(shè)計。因為高層建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其對應(yīng)力的承受能力也不一樣，因此當?shù)卣饡r其產(chǎn)生的反應(yīng)程度也不是一樣的，因此對于高層建筑，在進行設(shè)計的時候必須要充分考慮抗震設(shè)計。而且抗震設(shè)計時，必須要對建筑所處的地形地質(zhì)條件都進行充分的考慮，通常土地比較堅硬的其抗震強度會比較大，所以要盡量選擇硬度比較大的土層，而避開那些土質(zhì)疏松的地層，而對土層的變化進行有效的把握成為抗震設(shè)計中的一個困難點。5.3高層建筑結(jié)構(gòu)的包絡(luò)設(shè)計。包絡(luò)設(shè)計是近年來比較常見的設(shè)計方式，可以有效解決工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的各種問題。當前工程設(shè)計問題變化比較多，有許多因素都會影響到結(jié)構(gòu)效應(yīng)，各種問題盤根錯節(jié)，使用目前已經(jīng)掌握的只是或者軟件很難對其進行準確的分析。學(xué)術(shù)科學(xué)和工程的不同點在于后者難以長時間等待。因此要通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的形式，利用最少的經(jīng)濟投入來獲取最大的經(jīng)濟效益，并解決工程項目存在的問題。不同的工程條件可以用不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則來處理，在對待轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層或者連體結(jié)構(gòu)時，也可以用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，對構(gòu)件進行分析驗算，取不利值包絡(luò)設(shè)計。

總之，高層建筑的復(fù)雜性不僅要求其設(shè)計人員必須具有較高的綜合素質(zhì)，而且還有掌握足夠的理論知識以及相關(guān)的法律知識，而且在對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時也要對對建筑周圍的環(huán)境進行綜合的考慮，由此來提高設(shè)計的質(zhì)量，同時降低建造的成本，促進高層建筑的健康發(fā)展。

作者:崔惠林 單位:保定市城鄉(xiāng)建筑設(shè)計研究院

參考文獻：

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[6]鄒喜財.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析[J].建材與裝飾,2016,12:123-124.

篇6

關(guān)鍵詞：超高層；設(shè)計；方法

高層建筑英語稱摩天樓（skyscraper），德語稱凌云廈（wolkenkra-tzer），她們以不同的意味來描述高樓大廈的含義。古今中外都有憧憬高處的想法。從高處向下看，精神爽快，視界開闊。就建筑發(fā)展而言，摩天樓是時代的里程碑，是打破傳統(tǒng)高度限界實現(xiàn)人類往高處發(fā)展的宏愿的途徑，她成為本世紀中最令人眼花繚亂的建筑特有現(xiàn)象。

本文結(jié)合公司做的兩個高層實際項目，從幾個方面論述超高層設(shè)計的要點和總結(jié)實踐中的一些經(jīng)驗。

廣州天河城廣場 深圳萬象城

廣晟國際：360米（在建寫字樓項目） 東山領(lǐng)匯廣場：128.7米（在建商住樓項目）

項目簡介

廣晟國際大廈：位于廣州珠江大道西和金穗路交界處的珠江新城B1-6地塊，位于廣州新中軸線兩側(cè)，占地面積7907平方米，總建筑面積近16萬平方米，是一座仍然在建的寫字樓項目。該項目總投資約20億元人民幣，于2007年12月28日奠基動工，并計劃于2010年年中完成結(jié)構(gòu)封頂，2011年3月正式交付使用。建成后其高度將達到360米，其中地下6層、地上59層，為廣州第三高樓。

東山領(lǐng)匯廣場：地鐵1號線與5號線的交匯點“楊箕站”上蓋，樓高128.7米，為一綜合性超高層商住項目。項目占地1萬多平方米，總建筑面積約5.6萬平方米，將分別建有280多套精品住宅和約2萬平方米的商業(yè)。今年年中正式推出市場，商業(yè)也將于年內(nèi)啟動招商工作。

城市環(huán)境與超高層建筑的規(guī)劃布局

廣晟國際位于廣州新中軸線旁，可能是由于此區(qū)域位置比較重要，造成了地價高昂。發(fā)展商購入的地塊面積相當有限。總平面中類圓形的建筑基底也許是一個最好的解決方案。圓形基底的兩側(cè)留有兩條地下車庫出入口車道，再加一定的綠化廣場。整個平面的布局十分緊湊。360米的建筑高度，在此區(qū)域中其實是和諧的構(gòu)成部分。因為廣州新中軸線中的末端廣州電視塔高度達到600米，在同區(qū)域的廣州西塔高度有432米，本案后面的廣州煙草大廈（見實拍圖片）也有309米的高度。所以整個中軸線兩旁的超高層建筑，是廣州市規(guī)劃局的精心安排，為的是營造中軸線的雄偉氣勢。只是美中不足的是本案與廣州煙草大廈似乎挨得太近了點。下次做規(guī)劃方案的時候其實可以把問題處理得更好。

東山領(lǐng)匯廣場位于廣州市中山一路，整個地塊分為東西兩個區(qū)。超高層的塔樓和裙樓以及地下車庫主要集中在右手邊的東區(qū)。西區(qū)布置了一些配套用房和地鐵出入口以及西區(qū)的地下車庫。中間部分到時會建設(shè)一條規(guī)劃路。東區(qū)的布置還是相當合理的，北面預(yù)留一定的集散廣場空間。西面的密度相對較低，規(guī)劃路開通以后西面將作為日后的主要入口和集散、景觀空間。這種布局方式對于人流動線組織、城市空間的過渡還是相對協(xié)調(diào)的。

整體造型設(shè)計

廣晟國際大廈造型主要以新古典風(fēng)格為主，造型簡潔大氣。三段式，樓頂層層退臺的慣用造型手法用得恰到好處。超高層外形設(shè)計一般在垂直高度上不會有太多的變化，中端保持平直，這樣可以增加建筑物的高度感。從片區(qū)整體景觀分析，在本案的對面也有一農(nóng)業(yè)銀行大廈和中國海關(guān)大樓為新古典設(shè)計風(fēng)格。雖然周邊還有其他相鄰的建筑是現(xiàn)代主義的玻璃幕墻、鋼結(jié)構(gòu)建筑，但這并不影響整體的和諧感覺。就好像著名帝國大廈和她周邊建筑的和諧共存一樣。

東山領(lǐng)匯廣場立面造型可以分為兩部分，上部的住宅造型還是比較規(guī)整的，下部商業(yè)部分主要以構(gòu)成的變化手法烘托出商業(yè)氣氛。上部的住宅造型雖說比較規(guī)整，但是細部變化還是有的，只是沒有整體大體量的外形變化。以筆者幾年來淺薄的住宅工程經(jīng)驗來說，其實住宅部分的變化真的不需要太多。很多時候住宅樓的腳手架還沒拆，樓已經(jīng)賣完了。住宅買家關(guān)心的是住宅的戶型，實用率，地段以及周邊的配套為主。建筑的造型只是看一個大的感覺。豐富的造型，有時候可能是建筑師或業(yè)主的一種美學(xué)的追求。但是如果要犧牲買家的使用效果來完成這種追求，筆者認為是不太可取的。畢竟買家才是真正的長期使用者。而商業(yè)的造型豐富一點，渲染氣氛，吸引途人入內(nèi)購物，是正確的。

平面設(shè)計

廣晟國際大廈采用了圓形的平面布局方式，這種布局方式有以下的優(yōu)點：她以最少的外墻長度得到較大的面積，比同面積方形平面外墻長度減少10%；在體積相等時，圓柱體體積比正方體體形建筑外墻面積減少8%左右。她是一種節(jié)能型平面。圓形平面空間構(gòu)成時，其走廊面積可減至最短，平面使用效率高，較為經(jīng)濟；圓形平面及圓柱體的受力性能比其他平面形式好，所受風(fēng)力比類似矩形或方形平面約少30%，此外，圓筒形建筑形體簡潔而優(yōu)美，具有強烈的標志感和誘目性。

東山領(lǐng)匯廣場住宅標準層平面以南塔、北塔兩個塔樓組成，兩塔平面形式基本相同。但關(guān)鍵點是北塔末端戶型比南塔要小，這個主要原因是因為北面臨近中山一路主干道和內(nèi)環(huán)路，景觀和環(huán)境條件不太理想，所以在容積率固定的情況下，將主要的戶型安排在了南面。還有一點是中間有四個戶型采用旋轉(zhuǎn)45度的擺法，這樣就可以爭取到三個戶型有西南的朝向。畢竟在住宅設(shè)計中，朝向和景觀是十分重要的，這個直接會影響到住宅的銷售情況。

交通運輸設(shè)計

由于地塊大小非常有限，而且超高層辦公樓的車輛停放需求又非常的大，廣晟國際大廈地下車庫共有地下六層。這個深度的地下車庫在國內(nèi)還是比較少見的。但其實從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度來說，地下室深入地面，還是比較有利的。坡道形式采用螺旋式坡道。布局簡潔，交通路線明確。在本案中是一個合理的選擇。

在東山領(lǐng)匯的建筑設(shè)計中，東西兩個區(qū)都是有地下室的。其中大部分的車輛停放都分布在西區(qū)地下室，而東區(qū)由于地下一層和二層都和地鐵連接，商業(yè)價值比較大。業(yè)主將負一二層開發(fā)為地下商業(yè)空間，只在負三層停放車輛。值得一提的是，東區(qū)負三層的車庫由于面積的限制，是沒有汽車坡道的。車輛進出只靠中部的兩部車載電梯。在規(guī)范中，不超過50輛車的地下車庫，是允許這樣操作的。但是這種情況，筆者還是第一次碰到。

由于樓層較高，廣晟國際大廈采用多區(qū)電梯系統(tǒng)，樓內(nèi)豎向交通分成幾區(qū)，各區(qū)由不同容量與速度的電梯服務(wù)。每十層或十幾層左右分作一區(qū)。首層至六層共有30臺電梯，七層到十七層共有26臺電梯，十八層到二十六層共有22臺電梯，二十七層到三十六層共有18臺電梯，三十七層到四十四層共有14臺電梯，四十五層到六十層共有10臺電梯，與標準層的面積一樣，層層遞減。這樣可符合底層人多面積大，電梯多，高層人少面積小，電梯相對少的運輸優(yōu)化配置。而且高層區(qū)電梯速度比中低區(qū)的為快。

按照規(guī)范規(guī)定，以電梯為主要垂直交通的高層公共建筑和12層及12層以上的高層住宅，每棟樓設(shè)置電梯的臺數(shù)不應(yīng)少于2臺；由之前東山領(lǐng)匯廣場的標準層平面圖可看出，兩棟塔樓按了規(guī)范最經(jīng)濟的標準做了2臺電梯。因為住宅的人數(shù)遠沒有寫字樓那么多，所以電梯也就沒有分區(qū)了。其實住宅電梯的數(shù)量滿足規(guī)范最低標準以后，就沒有其他的硬性規(guī)定了。最要是看樓盤的檔次要求和業(yè)主的意愿了。

避難層設(shè)計

廣晟國際大廈避難層結(jié)合了設(shè)備層設(shè)計，在10層留出了1250.7平方米作為避難區(qū)，其余作為消防水箱設(shè)備間，在27層留出了1488.3平方米作為避難區(qū)，其余作為設(shè)備間，在44層留出了1251.8平方米作為避難區(qū)，其余作為設(shè)備間，而28層則單獨作為設(shè)備間，在避難區(qū)不放置任何東西，在以上各層設(shè)一排通風(fēng)百葉，以實現(xiàn)自然通風(fēng)。

東山領(lǐng)匯廣場的避難間分別設(shè)置在六層和二十一層，其中六層是裙樓頂層的綠化架空層，作為避難間問題不大，難點是在二十一層住宅層。這個區(qū)域的估計售價在3萬元/平米左右。業(yè)主只想在每一塔中只抽調(diào)一個戶型作為避難間，因為兩塔都多一間避難間的話。他們會大概少賺800萬。但對于設(shè)計而言，在這么小的空間內(nèi)，要完成避難的功能，還要與上下的樓梯錯開或斷開，還是有點難度的。但是最后還是克服了，業(yè)主還是比較滿意的。

結(jié)構(gòu)設(shè)計

廣晟國際大廈采用的是框筒――框架+筒體結(jié)構(gòu)體系。而且是內(nèi)筒外框架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不布置體系的優(yōu)點是：在超高層寫字樓的設(shè)計中，電梯和管井必不可少，電梯井和管井本身往往就是一個很好的筒體。她通過樓面梁板與四周柱子相連，即形成了內(nèi)筒外框架結(jié)構(gòu)。其建筑平面利用系數(shù)較高，建筑平面分隔比較靈活，景觀視野開闊，中央核心筒結(jié)合電梯、廁所、設(shè)備管井布置。且隨著電梯數(shù)量減少，上部樓層適當減小核心筒，進一步擴大有效建筑使用面積。

而東山領(lǐng)匯廣場則采用框剪+轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。在同一豎直線上。塔樓為住宅空間，下部作為商業(yè)廣場。上部開間較小，采用框架――剪力墻結(jié)構(gòu)。下部商業(yè)需要大空間要用大跨度框架結(jié)構(gòu)。所以在六層設(shè)置了轉(zhuǎn)換層，在上部樓層剪力墻結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換層改變?yōu)榭蚣艿耐瑫r，其下部樓層柱網(wǎng)軸線與上部樓層柱網(wǎng)軸線錯開，形成上下結(jié)構(gòu)不對齊的結(jié)構(gòu)方式，在此過程中，還出現(xiàn)了斜梁轉(zhuǎn)換等復(fù)雜情況，由于建筑形體比較復(fù)雜，還要做超限審查，但最后還是通過了。

結(jié)語

隨著中心城區(qū)的不斷開發(fā)，和土地稀缺資源的不可再生性。在中國未來的發(fā)展中，超高層建筑將擔任越來越重要的角色。對于建筑設(shè)計師來說，這是機遇同時又是挑戰(zhàn)，掌握超高層建筑設(shè)計方法的要領(lǐng)，在日后的設(shè)計生涯中大有裨益。希望讀者可以閱讀本文淺薄的經(jīng)驗總結(jié)后，對超高層建筑設(shè)計有所收獲。

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1、高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點以及相關(guān)設(shè)計要點

1．1重力荷載迅速增大，控制建筑物的水平位移成為主要矛盾

由于高層建筑相對于其他類型的建筑具有不同的特性，使得其建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計也具有自身的一些特點。首先，高層建筑在高度上具有其他建筑所不可比擬的特性。因此，隨著建筑物的高度不斷上升，其重力荷載也呈直線上升的趨勢，作用在豎向構(gòu)件柱以及墻上的軸壓力也隨之增加。在這樣的條件下對于基礎(chǔ)的承載力也就提出了更高的要求。與此同時，控制建筑物的水平位移也成為了主要矛盾，這種情況主要是由兩方面原因所造成的。一方面，高層建筑的高度較高，使得風(fēng)作用效應(yīng)加大;而風(fēng)力的加大也就使得合力作用點的位置變高，從而使其對于建筑物產(chǎn)生的作用效應(yīng)也就變得更大。另一方面，高層建筑的高度過高使得其自身的重心位置也相應(yīng)的被升高，建筑的結(jié)構(gòu)自重也相應(yīng)的加大，此時在地震作用下就將導(dǎo)致薄弱部位加速破壞。

1．2豎向構(gòu)件產(chǎn)生的縮短變形差對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響增大

受力變形、干縮變形以及徐變變形都是豎向構(gòu)件總壓縮量的構(gòu)成部分。通常情況下，受力變形都會在瞬時間完成，并且變形量能夠根據(jù)胡克定律進行大致的測量。而干縮變形所需要的時間則相對較長，通過相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，在一般條件下干縮變形量大致占總壓縮量的三分之一左右。而耗時最長的就是徐變變形量，線性徐變能夠通過公式進行相應(yīng)的計算。而受到構(gòu)件的總壓縮量隨著高度的不斷上升而增大的影響，使得在高層建筑中豎向構(gòu)件產(chǎn)生的縮短變形差對于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響也逐漸變大。

1．3傾覆力矩增大，整體穩(wěn)定性要求提高

高層建筑由于在建設(shè)的過程中，高度不斷上升使得側(cè)向風(fēng)力引起的傾覆力矩也會不斷增加，隨之而來的是抗傾覆力的要求也隨之升高。許多具體的工程施工中都會采用增加基礎(chǔ)埋深以及加大基礎(chǔ)寬度或者是采取抗拔樁基等手段來達到保證整體穩(wěn)定性的需求，來強化整體的穩(wěn)定性。

1．4防火防災(zāi)的重要性顯現(xiàn)，建筑物的重要性等級升高

與此同時，在進行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)當著重考慮防火防災(zāi)的功效，凸顯出防火放防災(zāi)的重要作用。這是由于高層建筑的一些建筑材料雖然具有耐熱的特性，但是耐火的功效卻不甚理想，一旦放生火災(zāi)的話極易造成重大的損失。并且由于高層建筑與地面之間的空間距離較大，高層中的人們很難找到有效的逃生途徑也容易造成大的人員傷亡。此外，在出現(xiàn)地震等坍塌性事故時，需要較長的疏散時間，但高層建筑大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在長時間的疏散過程中極易發(fā)生其他的安全事故。與此同時，高層建筑的投資一般都比較巨大，并且在所屬區(qū)域一般都應(yīng)是當做代表性建筑來建造的。所以高層建筑無論是在經(jīng)濟上，還是在文化乃至政治上都具有較強的影響。為此，在進行高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計時務(wù)必要強化結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性，強化建筑的整體性能質(zhì)量。

1．5控制風(fēng)振加速度符合人體舒適度要求

一般情況下，風(fēng)力的作用效果都會隨著高度的升高而不斷加強，在高層建筑中風(fēng)力的作用效果尤為明顯。但是風(fēng)振作用過于顯著會影響到人們的舒適度，不利于人們的工作和生活，因此如何處理好風(fēng)振及速度與人體舒適度之間的平衡成為了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要問題。為此，必須控制好頂層的最大加速度，使其滿足規(guī)定的限值。此外還要掌控好由風(fēng)振帶來的扭轉(zhuǎn)加速度，通常情況下不應(yīng)該超過標定的限值。與此同時，鑒于高層建筑的高度較大，使得垂直于圍護結(jié)構(gòu)表面上的風(fēng)載標準也迅速增大，所以圍護結(jié)構(gòu)必須進行抗風(fēng)設(shè)計。

2、高層建筑設(shè)計理念的實踐應(yīng)用

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關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

引言

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的日益深入，建筑行業(yè)的發(fā)展也在蒸蒸日上，在數(shù)量上越來越多的情況下，如何控制好質(zhì)量的問題成為建筑行業(yè)甚為關(guān)注的問題。作為高層建筑施工中的重點工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計對整個建筑質(zhì)量有著直接性的影響。如何控制好其設(shè)計質(zhì)量、其主要內(nèi)容和涉及到的要點有哪些，下文筆者將結(jié)合自己多年來對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗對這些問題做相關(guān)探討。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

（一）、高層建筑與城市社會的發(fā)展息息相關(guān)

近年來，隨著我國城市化建設(shè)進程以及人口的持續(xù)增長導(dǎo)致城市的人口數(shù)量上升的非?？?。城市居住、辦公等用地日益緊張，為了盡可能的減少城市土地的不必要浪費、更加充分的發(fā)揮出城市土地的利用率、最大程度緩解城市住房緊張等問題，高層建筑的需求增長十分迅速。而且建筑的高度、復(fù)雜性以及建設(shè)速度也都在不斷的上升。

（二）、高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性

現(xiàn)如今，建筑的體形及其平立面的空間設(shè)置愈趨復(fù)雜、建筑難度以及成本投入日益增大。這就要求建筑物的結(jié)構(gòu)性能要更加優(yōu)良，同時對建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式適應(yīng)性方面也要求的更加嚴格。為了適應(yīng)現(xiàn)如今社會愈趨多元化的發(fā)展趨勢，高層建筑的設(shè)計方案也向著多樣化復(fù)雜化的方向不斷發(fā)展。很多的高層建筑為了在最大程度上增大凈空高度，致使很多建筑本身以及施工過程當中出現(xiàn)了很多的問題以及矛盾。因此，提高對建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式的要求勢在必行。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

（一）、軸向變形不容忽視

高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；還會對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調(diào)整；另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響。

（二）、側(cè)移成為控制指標

與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素．隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。

（三）、水平荷載成為決定性因素

建筑物自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑物高度成線性關(guān)系；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與建筑物高度的二次方成正比。

（四）、結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標

相對于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧?，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要問題

（一）、建設(shè)的高度問題

目前我國對于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)開始向超高層方向發(fā)展，對于高層建筑的高度，我國的根據(jù)當前我國的經(jīng)濟發(fā)展水平和施工技術(shù)水平進行了全面的規(guī)定，但在實際設(shè)計中出現(xiàn)許多超高度的情況。國家并不提倡超過高度限制的高層建筑，因為在高度不斷升高的情況下，對建筑整體的抗震性能會帶來一定的影響，一旦發(fā)生地震，對超高層建筑具有較大的危害性。特別是在建筑不斷升高的情況下，建筑會有更多的質(zhì)變發(fā)生，使建筑本身各項性能受到較大的影響，不利于建筑的安全性。

（二）、扭轉(zhuǎn)的問題

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建筑結(jié)構(gòu)的三心（幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心）要盡可能的匯集在一點上。所謂的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)問題，就是結(jié)構(gòu)設(shè)計時三心沒有做到合一，使水平荷載下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。為了避免建筑發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該選擇的合理的形式及平面布局，盡量做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑的質(zhì)量分布是其扭轉(zhuǎn)作用大小的決定性因素。建筑的平面應(yīng)該盡量設(shè)計成方形、矩形、圓形或正多邊形等簡單的平面形式。很多情況下高層建筑由于各種因素干擾，不可能全部采用相對簡單的平面形式，當需要采用較為復(fù)雜的平面形式時，需要控制好凸出部分的厚度與寬度比值，保證其在允許范圍內(nèi)。

（三）、水平荷載問題

垂直荷載、風(fēng)力產(chǎn)生的水平荷載、地震抵抗力等都是在建筑工程施工的過程中能夠影響到建筑質(zhì)量的因素。水平荷載是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要控制因素，其對建筑質(zhì)量發(fā)揮著決定性的作用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要分析水平荷載的方向和大小，預(yù)防、控制水平荷載可能會導(dǎo)致的高層建筑結(jié)構(gòu)問題，加強對建筑結(jié)構(gòu)的強化效果，從而減少水平荷載導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)問題。

（四）、抗震及連梁問題

在進行高層建筑抗震設(shè)計的過程之中，一般情況下，高層建筑不使用單純的框架結(jié)構(gòu)體系，而是會選取框架一剪力墻、剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)等來實現(xiàn)對自身結(jié)構(gòu)的加固，提高其抗震性能。這以上方法可以有效地提高對地震的抵抗效果，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性。在框架－剪力墻結(jié)構(gòu)中，設(shè)計人員可以降低連梁的剛度，折減剛度系數(shù)。如果在折減之后，建筑結(jié)構(gòu)仍然無法滿足設(shè)計的需要和設(shè)計要求，設(shè)計人員可以適當內(nèi)調(diào)幅連梁，然而在實際調(diào)幅的過程中，還要保證調(diào)幅力度應(yīng)低于20個百分點。

（五）、結(jié)構(gòu)的剛度問題

在對高層建筑剛度設(shè)計時，由于設(shè)計人員理念的不同，所以在設(shè)計上也存在一定的差異，這就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中存在著較大的經(jīng)濟指標差異。高層建筑的抗震性能受其抗側(cè)移剛度影響較大，在土地較好巖基埋深較淺的地區(qū)，基礎(chǔ)多以樁基為主，這樣整體建筑的持力層就會落在微化的巖層當中，地基具有較好的穩(wěn)定性和強度，這種情況下在對抗需剛度進行設(shè)計時就可以稍微低一些，其控制標準可以以結(jié)構(gòu)極限變形能力為主。在進行結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計時，確保其在符合變形限值的情況下，結(jié)構(gòu)剛度盡可能設(shè)計得要小，這樣對于抗震性和減少共振的發(fā)生具有極其重要的作用。

（六）、結(jié)構(gòu)總體布置問題

高層建筑結(jié)構(gòu)的總體布置主要包括對高層建筑的高度、平面、立面和體型等方面進行選擇，確?？傮w布置能夠完全滿足建筑、施工和結(jié)構(gòu)的具體要求。同時還要對建筑使用功能進行充分的考慮，確保各項服務(wù)設(shè)施、開間、進深、層數(shù)、層高以及平面關(guān)系和體型等都能夠滿足使用功能的需求。對于使用過程中的便利性、經(jīng)濟和美學(xué)需求也要進行考慮。另外還要確保后期的維護費用具有較好的經(jīng)濟性。在選擇先進的施工技術(shù)，提高工業(yè)化程序，有效地實現(xiàn)對工程造價的控制。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與其他工程存在著很大的不同，所以需要將結(jié)構(gòu)體系進行確定，確定了結(jié)構(gòu)體系后，則需要將總體布置與建筑設(shè)計有效地進行結(jié)合，確保高層建筑的造型和傳力路線具有合理性。

結(jié)束語

因為高層建筑的結(jié)構(gòu)體系將會對建筑物本身的抗震能力產(chǎn)生直接的影響，因此在進行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候一定要注意以下幾點要求。第一，所選擇的建筑結(jié)構(gòu)模型一定要具備一定的承載能力、剛度以及必要的變形能力。最大程度上避免因為建筑結(jié)構(gòu)局部的破壞致使整個建筑結(jié)構(gòu)的坍塌。第二，建筑結(jié)構(gòu)的豎向布置以及水平布置要將承載能力進行合理的分布，避免因為建筑結(jié)構(gòu)局部位置的突變和扭轉(zhuǎn)形成建筑的薄弱部位，這里最好要設(shè)計多道的抗震防線。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點問題對策

中圖分類號：TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有；

1、水平力是設(shè)計主要因素

在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。

2、側(cè)移成為控制指標

與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。

3、抗震設(shè)計要求更高

有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

4、軸向變形不容忽視

高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調(diào)整；另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會得出偏于不安壘的結(jié)果。

5、結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標

相對于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧?，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中常見的問題及其對策分析

1、高度問題

按我國現(xiàn)行5高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程6 ( JGJ3-2002) 規(guī)定, 綜合考慮經(jīng)濟與適用的原則, 給出了各種常見結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度, 詳見表1。

表1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高樓的最大適用高度( m )

這個高度是在我國目前建筑科研水平、經(jīng)濟發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下, 較為穩(wěn)妥的, 也是與目前整個土木工程規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的?？蓪嶋H上, 已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過了這個限制, 如: 采用組合結(jié)構(gòu)體系的金茂大廈, 高達4201 15 m ( 建筑高度); 采用混凝土結(jié)構(gòu)體系的中信廣場, 也高達322 m ( 建筑高度)。對于超高限建筑物, 應(yīng)當采取科學(xué)謹慎的態(tài)度。因為在地震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加, 許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變, 即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍, 如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。

2、材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題

在地震多發(fā)區(qū), 采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理是工程技術(shù)人員非常重視的問題。我國150 m 以上的建筑, 采用了三種主要結(jié)構(gòu)體系: 框一筒、筒中筒和框架一支撐。這些也是其他國家高層建筑經(jīng)常采用的主要結(jié)構(gòu)體系。但國外在地震區(qū), 多是以鋼結(jié)構(gòu)為主, 而在我國, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu), 在國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受較大地震作用的考驗?；旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受80%以上的地震作用剪力, 有的高達90% 以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主, 變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側(cè)移較大, 靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移, 不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔, 而且效果不大, 有時不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu),形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。此外, 在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時, 需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變, 常常會使與加強層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大, 且加強層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強柱弱梁。此在需要設(shè)置加強層及轉(zhuǎn)換層時, 要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式, 盡量降低其本身剛度, 以減少不利影響。

在高層建筑中, 根據(jù)現(xiàn)在我國建筑鋼材的類型、品種和鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力, 建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱) 結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu), 以減小柱斷面尺寸,并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過一定高度后, 為減小風(fēng)振,鋼骨(鋼管) 混凝土通常作為首選。采用格構(gòu)式的型鋼時,震害嚴重, 采用實腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的, 則震害要減少許多。

3、軸壓比與短柱問題

在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中, 往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大, 而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強混凝土, 柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài), 防止受拉鋼筋未達屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小, 則結(jié)構(gòu)的延性就差, 當遭遇地震時, 耗散和吸收地震能量少, 結(jié)構(gòu)容易被破壞。但是在結(jié)構(gòu)中若能保證強柱弱梁設(shè)計, 且梁具有良好延性, 則柱子進入屈服的可能性就大大減少,此時可放松軸壓比限值。另外, 許多高層建筑底幾層柱的長細比雖然小于4, 但并不一定是短柱。因為確定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比, 只有剪跨比小于2 的柱才是短柱。

有專家學(xué)者提出現(xiàn)行抗震規(guī)范應(yīng)采用較高軸壓比。但是即使能調(diào)整軸壓比限值, 柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。

4、在某些烈度區(qū)采用較低的抗震措施與構(gòu)造措施

現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出, 現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度己不能適應(yīng)國情的需要, 認為我國“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度”并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。此外, 對于“小震不壞, 中震可修, 大震不倒”這個抗震設(shè)計原則, 在新形勢下也有重新審核的必要。我國現(xiàn)行抗震設(shè)防標準比較低, 當取50年為分析年限時, 小震烈度對應(yīng)的被超越概率為631 2%, 重現(xiàn)期為50年, 中震烈度對應(yīng)的被超越的概率為10%, 重現(xiàn)期為475年, 大震對應(yīng)的超越的概率為2%左右,同時規(guī)定抗震設(shè)防烈度與設(shè)計基本地震加速度的對應(yīng)關(guān)系。

設(shè)防標準低的根本原因在于國家財力物力有限。我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計除了設(shè)防烈度較低外, 具體抗震計算方法和構(gòu)造規(guī)定的安全度也不如國外; 在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上, 與外國相比, 也有異同, 其中的8度區(qū), 我國就明顯不如外國嚴格。隨著社會財富的增長, 結(jié)構(gòu)失效帶來的損失愈來愈大,加之結(jié)構(gòu)造價在整個投資中的比例下降, 因而結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計, 特別是高烈度區(qū)要有嚴格的抗震措施與抗震構(gòu)造措施來保證結(jié)構(gòu)的安全。

篇10

【關(guān)鍵詞】高層建筑；設(shè)計；結(jié)構(gòu)；抗震；抗側(cè)力構(gòu)件

前言

隨著我國各類城市圈、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、金融市場商務(wù)區(qū)、生態(tài)文化旅游區(qū)、百鎮(zhèn)千村示范工程等社會經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略全面實施，區(qū)域協(xié)調(diào)、城鄉(xiāng)一體、合理布局的城鎮(zhèn)化建設(shè)規(guī)模不斷擴大，工程建設(shè)項目逐年倍增，一大批高層建筑，尤其是建筑功能的廣泛性、結(jié)構(gòu)類型的多樣性且體型復(fù)雜高層建筑顯著增多。表現(xiàn)在各個領(lǐng)域，這種新的建筑設(shè)計理念、新的結(jié)構(gòu)體系、新的施工方法等運用于大型公共建筑、上萬到幾十萬、甚至于百萬平方米高層住宅樓群的施工實踐，為從事復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)施工管理技術(shù)人員、工程建設(shè)行業(yè)質(zhì)量監(jiān)督管理人員提出新的目標、新的要求。

一、復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目標

高層建筑愈來愈多，高層建筑基于性態(tài)的抗震設(shè)計必然顯得尤為重要，傳統(tǒng)的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標顯然是不夠水準的，設(shè)計上必須有所突破，筆者認為還要從以下兩個評價水準進行考察：

1、正常使用水準評價。對于重現(xiàn)期大約為 50a 的地震，建筑物只能出現(xiàn)的損傷應(yīng)該可以忽略，結(jié)構(gòu)在設(shè)計時要求結(jié)構(gòu)的反應(yīng)狀態(tài)基本處于彈性反應(yīng)狀態(tài)。

2、倒塌水準評價。對于重現(xiàn)期與 2 500 a 的地震水準非常接近的地震，要對最大地震振動有所預(yù)計，并設(shè)計為真正遇襲的條件能有效防止倒塌，并能證實以下幾點：（1）對于結(jié)構(gòu)中所有的延性構(gòu)件，其非彈性變形需求必須都比其變形能力要低；（2）對于具有非延性破壞模式的結(jié)構(gòu)部件，其中對力的需求應(yīng)大于等于其名義上的強度；（3）對于超高建筑物，又或者是復(fù)雜建筑物在設(shè)計上，對于起控制作用的構(gòu)件還必須要證實其受到中等地震的振動作用，仍能保持彈性。

二、復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要點問題分析

1、重視概念設(shè)計。大量實踐經(jīng)驗告訴我們，對于復(fù)雜超高結(jié)構(gòu)設(shè)計上，應(yīng)重視其結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，具體的應(yīng)重視以下幾個環(huán)節(jié)：（1）應(yīng)該盡量提升建筑結(jié)構(gòu)的均勻性和規(guī)則性；（2）要確保結(jié)構(gòu)有清晰且直接的傳力途徑，特別是結(jié)構(gòu)豎向和抗側(cè)力傳力途徑；（3）設(shè)計上，要保證結(jié)構(gòu)的整體性要在較高的水平；（4）設(shè)計要滲透節(jié)能減排的意識，建立較為合理的耗能機制；（5）應(yīng)從提高結(jié)構(gòu)和建筑構(gòu)件材料的利用效率入手，確保形成整個結(jié)構(gòu)的受力整體性。這一過程的實現(xiàn)，離不開結(jié)構(gòu)工程師和建造師之間良好的溝通和交流，只有溝通才能盡可能地實現(xiàn)建筑和結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。

2、科學(xué)、合理地選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。理論研究和實踐證明，選擇合理的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系，能夠有效保證高層及復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)的安全性。在選擇上應(yīng)注意以下幾個主要的因素：（1）結(jié)合建筑的實際高度選擇合適的結(jié)構(gòu)體系。（2）在建筑的設(shè)計上，應(yīng)盡可能地確保結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件相互聯(lián)結(jié)、組合為一個整體。（3）對于建筑中采用了多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的具體實際情況時，應(yīng)綜合分析每種結(jié)構(gòu)體系在建筑設(shè)計中的效用，對各自的貢獻度有合理的估計和評判。

三、抗震設(shè)計問題分析

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，越來越多美觀實用、造型新穎的高層建筑不斷涌現(xiàn)。這些建筑在充分滿足人們的使用空間，并給城市帶來靚麗風(fēng)景的同時，也給結(jié)構(gòu)分析特別是起主要作用的抗震性能分析帶來了許多難題。為適應(yīng)建筑物的獨特造型和復(fù)雜空間布置，這些高層建筑的結(jié)構(gòu)形式通常較為新穎和多變，常用的結(jié)構(gòu)分析方法和分析軟件往往對其不能適用，因此需要進行專門的研究和探索。隨著結(jié)構(gòu)計算機分析技術(shù)的快速發(fā)展，通用有限元軟件越來越成熟，它們?yōu)榇笮蛷?fù)雜工程的抗震分析提供了有利的條件，也大大促進了復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。在滿足建筑的功能性的基礎(chǔ)上，抗震設(shè)計是高層和超高層建筑的設(shè)計重點，這是確保建筑安全性最為關(guān)鍵的一環(huán)，應(yīng)重點從以下幾點著手：

1、在高層建筑的抗震方案設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)的材料選擇也非常重要。

2、促進地震發(fā)生時能量的輸入能有效地減少。實踐證實，應(yīng)做好以下幾個方面：一是，在對建筑構(gòu)件的承載力進行驗收的同時應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值實施有效的控制。二是，具體的高層建筑工程項目設(shè)計時，我們應(yīng)該采用積極的、基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對設(shè)計方案進行定量的分析，確保結(jié)構(gòu)的變形彈性可以滿足地震的預(yù)期要求。三是，應(yīng)綜合分析建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移兩者之間精確的關(guān)系，有效地確定構(gòu)件的變形值。四是，結(jié)合建筑物的實際如建筑界面的應(yīng)變分布及其大小來對建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求進行有針對性的設(shè)計。五是，選擇堅固的場地，實施建筑施工，亦是有效減少地震發(fā)生作用時能量的輸入的另一個方面。

3、大量理論研究和實踐表明，對于一個具體的高層建筑而言，如果其承載能力不是很大，但是其具有的延性較高，那么當?shù)卣鸢l(fā)生時，它也是不容易出現(xiàn)倒塌事故的，這是因為延性構(gòu)件可以將地震帶來的能量充分地吸收，如此一來，建筑物能夠經(jīng)受住的結(jié)構(gòu)變形將非常大。大量工程實踐證實，在很多情況下延性結(jié)構(gòu)的運用的效果是非常明顯的，借助該結(jié)構(gòu)能夠消耗掉地震的能量，從而使得地震反應(yīng)得以有效的減輕，促使地震給高層建筑帶來的破壞被有效地減弱，避免重大損失的發(fā)生。

4、設(shè)計的質(zhì)量和方法決定著抗震效果的高低，因此，高層建筑抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)必須得到足夠的重視。從國內(nèi)外高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計上來看，主要有如下 3 種：“框――筒”、“筒中筒”和“框架――支撐體系”。

四、結(jié)語

隨著高層建筑和超高層建筑越來越多，其復(fù)雜性也在不斷地增加，這給建筑的安全和建設(shè)的經(jīng)濟性在設(shè)計上提出了較高的要求，從理論研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計的實踐經(jīng)驗來看，要想保證復(fù)雜高層和超高層建筑的安全性，我們還有很多的工作要做，而且要保證較高的準確性和合理性。

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