高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精品(七篇)

序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Abstract: for the high-rise buildings set convert layer, be reasonable choice conversion layers forms, in the structure is decorated, through to the main component in the design to strengthen, so as to increase the safety of the structure. This article from the conversion layers of the concept of structure, this paper introduces the main structures conversion layers and design principles, mainly discussed the conversion layers structure design in the problem that should notice.

Keywords: high building; Conversion layers; Structure design

中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外高層建筑發(fā)展迅速,其建筑向著體型復(fù)雜,功能各樣的綜合性方向發(fā)展。較常見(jiàn)的形式：下部為大開(kāi)問(wèn)的商業(yè)場(chǎng)所，希望有較大的自由的靈活的空間，以便滿足公共使用需求。上部為小開(kāi)間的民用住宅，較多的墻體分隔空間，從而滿足住宅戶型的需要。為了滿足建筑要求就必須在上下不同結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層。于是帶轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)孕育而生,并在近年來(lái)得到較為廣泛的應(yīng)用。

一、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概念

建筑物樓層的上部與下部因平面使用功能不同，該樓層上部與下部需采用不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型，為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)布置，就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)計(jì)水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，即轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。

二、轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式

1.梁式轉(zhuǎn)換層

梁式轉(zhuǎn)換層的傳力直接、明確，傳力途徑清楚?？缍容^大且承托層數(shù)較多時(shí)，采用較大的截面高度為1. 6~4. 0 m?？缍容^小及承托層數(shù)少時(shí)，采用0. 9~1. 4 m較小的截面高度。施工方便且構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，轉(zhuǎn)換梁受力性能好，結(jié)構(gòu)計(jì)算也相對(duì)容易。目前，在高層建筑中實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常用的結(jié)構(gòu)形式是粱式轉(zhuǎn)換。

2.桁架式轉(zhuǎn)換層

桁架式轉(zhuǎn)換層傳力明確、傳力途徑清楚。其節(jié)間可采用輕質(zhì)建筑材料填充，有利于減輕結(jié)構(gòu)自重，同時(shí)抗側(cè)力剛度比轉(zhuǎn)換梁小，地震反應(yīng)要比梁式轉(zhuǎn)換的高層建筑小得多。但構(gòu)造和施工復(fù)雜，且轉(zhuǎn)換桁架使充分利用該轉(zhuǎn)換層空間成為可能.，為開(kāi)洞與設(shè)置管道具備了很大靈活性的位置和大小的條件。也從施工工程中得知，轉(zhuǎn)換桁架其混凝土用量比、鋼材的采用比轉(zhuǎn)換梁節(jié)約成本些。

3,板式轉(zhuǎn)換層

板式轉(zhuǎn)換層傳力不清楚，受力復(fù)雜，相鄰上、下層受很大作用力。從抗剪和抗沖切角度考慮，容易在地震作用下反應(yīng)強(qiáng)烈。一般板厚度有在2. 至2. 8 米區(qū)間，且結(jié)構(gòu)計(jì)算困難。施工中，上部結(jié)構(gòu)布置不便，造成混凝土用量大。也由于本身受力很大，增大了下部垂直構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)要求，故板必須三向配筋。

三、轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)原則

1.轉(zhuǎn)換層的豎向布置

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處?kù)`活布置；也可根據(jù)建筑功能的要求，在樓層局部布置轉(zhuǎn)換層，且自身的這個(gè)空間既可作為正常使用樓層，也可作技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過(guò)于懸殊。對(duì)大底盤(pán)多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。對(duì)部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過(guò)第5層，8度區(qū)不宜超過(guò)第3層。轉(zhuǎn)換層位置超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)作專(zhuān)門(mén)研究并采取有效措施。

2.轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置

研究得出，底部轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變?cè)酱?，轉(zhuǎn)換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變就越加劇；此外，轉(zhuǎn)換層位置越高，落地剪力墻或簡(jiǎn)體易出現(xiàn)受彎裂縫，從而使框支柱的內(nèi)力增大，轉(zhuǎn)換層上部附近的墻體易于破壞?？傊?，轉(zhuǎn)換層位置越高對(duì)抗震越不利。

底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，因此，必須設(shè)置安全可靠的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。按現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果，轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用轉(zhuǎn)換大梁、斜撐、箱形結(jié)構(gòu)以及厚板等形式。由于轉(zhuǎn)換厚板在地震區(qū)使用經(jīng)驗(yàn)較少，可在非地震區(qū)和6度抗震設(shè)計(jì)時(shí)采用，對(duì)于大空間地下室，因周?chē)屑s束作用，地震反應(yīng)小于地面以上的框支結(jié)構(gòu)，故7，8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)的地下室可采用厚板轉(zhuǎn)換層。

3.轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計(jì)

為保證設(shè)計(jì)的安全性，規(guī)定部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層以上時(shí)，其框支柱、剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級(jí)宜按高規(guī)規(guī)定提高一級(jí)采用，提高其抗震構(gòu)造措施，而對(duì)于底部帶轉(zhuǎn)換層的框架一核心簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和為密柱框架的簡(jiǎn)中簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)不必提高。對(duì)轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用的計(jì)算內(nèi)力需調(diào)整增大；8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響。

四、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

1.與建筑專(zhuān)業(yè)的相配合

為了滿足建筑的需要，因此高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式的選擇必須與建筑相互配合。一是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式的選擇應(yīng)與建筑外觀相結(jié)合，如巨型框架、拱式轉(zhuǎn)換等型式不僅具有良好的受力性能，而且能滿足該類(lèi)型建筑外觀的要求；二是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)必須服從于建筑功能的實(shí)現(xiàn)，實(shí)際工程中常常將設(shè)備層兼作轉(zhuǎn)換層，此時(shí)轉(zhuǎn)換層中要有足夠的空間讓設(shè)備管道通過(guò)，當(dāng)洞口尺寸超出開(kāi)孔梁允許范圍時(shí)，宜用實(shí)腹或空腹桁架代替梁式轉(zhuǎn)換。

2.宜低位轉(zhuǎn)換,盡量避免高位轉(zhuǎn)換

設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑屬?gòu)?fù)雜的高層建筑,其結(jié)構(gòu)豎向剛度存在一定程度的突變,且轉(zhuǎn)換層上下附近的剛度、變位和內(nèi)力都會(huì)發(fā)生突變,易形成薄弱層,對(duì)抗震不利。所以,設(shè)置轉(zhuǎn)換層應(yīng)堅(jiān)持轉(zhuǎn)換層位置宜低不宜高的觀點(diǎn)。盡量降低轉(zhuǎn)換層的層位,尤其抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),宜避免高位轉(zhuǎn)換,三層以下為宜,一般不超過(guò)六層。

3.上下軸網(wǎng)力求部分對(duì)齊不錯(cuò)位

如果結(jié)構(gòu)上部、下部的軸網(wǎng)全部錯(cuò)位,則轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可能只得采用厚板式,厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是所有轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中缺點(diǎn)最多的一種形式。不僅受力不好,設(shè)計(jì)難度高,施工困難,而且極不經(jīng)濟(jì)。為避免采用厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu),盡可能采用梁板式或其他形式的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu),其必要條件就是上下軸網(wǎng)部分對(duì)齊,軸網(wǎng)對(duì)齊的比例越高,轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就越簡(jiǎn)單容易,結(jié)構(gòu)受力更明確,經(jīng)濟(jì)效果更好,這方面有賴(lài)于結(jié)構(gòu)與建筑方案的密切配合和協(xié)調(diào)。

4.框支柱、剪力墻的合理布置

設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑,不論采用何種結(jié)構(gòu)體系,都必須保證部分剪力墻直接落地;轉(zhuǎn)換層下面的框支柱的柱距疏密均勻,框支柱與剪力墻(通常是核心筒)的距離位不宜太大(控制在12m以下)。轉(zhuǎn)換層以上的剪力墻應(yīng)采用大開(kāi)間布置。強(qiáng)化下部,保證下部大空間結(jié)構(gòu)有足夠的剛度、強(qiáng)度、延性和抗震能力。轉(zhuǎn)換層的平面須比軸規(guī)則,保證轉(zhuǎn)換大梁的剛度和出平面外的穩(wěn)定性。

5.轉(zhuǎn)換大梁的設(shè)置

由于短肢剪力墻與框架柱的對(duì)應(yīng)關(guān)系,相應(yīng)短肢墻下的轉(zhuǎn)換梁實(shí)際僅承受了位于框架柱以外的短肢墻引起的內(nèi)力,大部分內(nèi)力已直接傳給了框架柱,僅兩端突出框架柱外的短肢墻引起的剪力相對(duì)較大。因此,須采取在轉(zhuǎn)換梁兩端加腋的辦法,以抵抗其剪力,這樣不僅達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,亦使轉(zhuǎn)換層的有效空間得到保證。

6.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度的合理選擇

在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度合理值的問(wèn)題。當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度過(guò)大時(shí)，一方面引起地震反應(yīng)和結(jié)構(gòu)豎向剛度的突然增大，使轉(zhuǎn)換層上下層處于更加不利的受力狀態(tài)，另一方面材料用量增加，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性不合理。當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度過(guò)小時(shí)，上部框支部分的豎向構(gòu)件與其它豎向構(gòu)件之間可能出現(xiàn)較大的沉降差，從而在上部結(jié)構(gòu)中與該部分豎向構(gòu)件相連的水平構(gòu)件中產(chǎn)生明顯的次應(yīng)力，導(dǎo)致其配筋增加。

五、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代高層建筑經(jīng)常是集吃、住、辦公、娛樂(lè)、購(gòu)物、停車(chē)為一體的綜合建筑，轉(zhuǎn)換層的普遍運(yùn)用，在對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)須根據(jù)工程本身特點(diǎn)和驗(yàn)算中受力狀態(tài)的不明確等因素，選擇科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，確保方案設(shè)計(jì)的全面性、科學(xué)性，減少施工的風(fēng)險(xiǎn)和難度。從而不但可節(jié)約建設(shè)投資、減少能源消耗、達(dá)到建筑面積的最高利用率，而且為人們提供更方便、省時(shí)的生活環(huán)境和工作條件，適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)高效率、快節(jié)奏的生活。

參考文獻(xiàn)：

[1] 沈蒲生．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[2] 吳秀水，王翠坤．建筑結(jié)構(gòu)層剛度中心的計(jì)算[J]．建筑科學(xué)，2006.

篇(2)

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)體系。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1、水平荷載度是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素

高層建筑的樓面使用荷載以及自身的重量在豎向的構(gòu)件中引起的彎矩和軸力的數(shù)值，是與高層建筑物本身的高度成正比的。但是高層建筑物的水平荷載對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的傾覆力矩，和由于此在豎向的構(gòu)建中所引起的軸力，和高層建筑物的高度二次方是成正比的關(guān)系。另外，對(duì)于一定高度的建筑物來(lái)說(shuō)，豎向的荷載基本是一個(gè)固定的數(shù)值，但是其水平荷載的地震和風(fēng)荷載的作用，數(shù)值卻是隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而會(huì)產(chǎn)生一定幅度的變化。

2、軸向的變形情況不能忽略

在高層建筑的過(guò)程中，豎向荷載的數(shù)值通常都是很大的，并且能夠在柱中引起較大程度的軸向變形，從而就會(huì)影響連續(xù)梁彎矩，就會(huì)產(chǎn)生連續(xù)梁中間支座位置的負(fù)彎矩值減小的后果，同時(shí)又會(huì)使得端支座的負(fù)彎矩值和跨中正彎矩值增加，同時(shí)還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)建的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生一定的影響，折舊要求要根據(jù)軸向的變形計(jì)算值，對(duì)應(yīng)該下料的長(zhǎng)度做出相應(yīng)的調(diào)整。另外，還會(huì)影響構(gòu)建的側(cè)移和剪力，而與構(gòu)件的豎向變形相比較考慮，就會(huì)得出較為不安全的結(jié)果。

3、結(jié)構(gòu)側(cè)移成為關(guān)鍵因素

與多層建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)側(cè)移已經(jīng)成為了主要的控制指標(biāo)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性的因素。隨著樓房層數(shù)、高度的逐漸增加，水平的荷載結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形就會(huì)得到迅速的增大，因此，在水平荷載的作用下，結(jié)構(gòu)側(cè)移應(yīng)該被控制在一定的限度范圍之內(nèi)。

4、結(jié)構(gòu)延性是高層建筑的重要設(shè)計(jì)指標(biāo)

與較低樓房的建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則更柔一些，如果在地震中，其變形需要更大一些。因此為了能夠使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后還能夠保持具有強(qiáng)勁的變形能力，避免高層檢出出現(xiàn)倒塌的情況，就需要在構(gòu)造上采取特別的且適當(dāng)?shù)拇胧?，以保證高層建筑的結(jié)構(gòu)能夠具有足夠的延性。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系

高層建筑結(jié)構(gòu)從出現(xiàn)發(fā)展到現(xiàn)在，隨著不同結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，建筑形式相繼呈現(xiàn)出不同的表現(xiàn)狀態(tài)。從結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看待高層建筑的話，桿狀是高層建筑結(jié)構(gòu)形式的基本特點(diǎn)，相比起豎向荷載，水平荷載成為了高層建筑結(jié)構(gòu)的控制因素，高層建筑結(jié)構(gòu)的底部在水平荷載的壓力下，其彎矩和剪力都表現(xiàn)為最大，這就要求高層建筑結(jié)構(gòu)要有很強(qiáng)的抗側(cè)移和抗傾覆能力，設(shè)計(jì)的基本概念也就因此而成為對(duì)建筑形體、剛度、延性還有結(jié)構(gòu)體系的合理正確的要求。高層建筑選擇結(jié)構(gòu)體系的決定因素通常是建筑物自身的高度和空間，不同的結(jié)構(gòu)體系因?yàn)閯偠?、?qiáng)度、結(jié)構(gòu)樣式都不盡相同，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)所適合的高度和空間也會(huì)不同。

高層建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件包括板、梁、柱、框架、衍架、網(wǎng)架、拱、殼體、墻，還有索，板的高度大于厚度，承受的是垂直于板面的荷載，梁是截面小于跨度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，柱是線性構(gòu)件，框架既能承受豎向荷載，同時(shí)也能承受水平荷載，衍架是具有三角形區(qū)格的平面或者是空間的承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，網(wǎng)架是通過(guò)節(jié)點(diǎn)按照一定的網(wǎng)格形式連接多根桿件而形成的空間結(jié)構(gòu)，拱式平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件，殼體是曲面形的構(gòu)件，墻是豎向構(gòu)件，承受的是平行于墻面方向的荷載，索是以柔性受拉鋼索形成的構(gòu)件。

高層建筑結(jié)構(gòu)體系有鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和一種混合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)包括框架結(jié)構(gòu)體系，也就是鋼性連接的柱梁體系，但是這種結(jié)構(gòu)體系的有效性只限于中層建筑結(jié)構(gòu)，框架剪力衍架結(jié)構(gòu)體系，既有框架，又有剪力衍架的一種結(jié)構(gòu)體系，框筒和成束筒，框筒是一種筒體結(jié)構(gòu)，在很大程度上增加了建筑物的抗顛覆能力，成束筒是將單獨(dú)的筒體捆綁在一起，這種結(jié)構(gòu)體系不僅減小了筒體的剪力滯后效應(yīng)，還大大加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的側(cè)向荷載能力，對(duì)角支撐筒體就是在外框筒結(jié)構(gòu)上增加交叉斜支撐形成的結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)體系有效性很強(qiáng)，可以增加窗洞面積，由三位空間衍架組成的結(jié)構(gòu)體系叫空間衍架結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)部對(duì)角支撐衍架實(shí)際上也是一種空間衍架結(jié)構(gòu)。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)包括框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框筒、筒中筒、成束筒結(jié)構(gòu)體系、內(nèi)填支撐筒、巨型柱―核心墻這幾種結(jié)構(gòu)體系，而混合結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)組合結(jié)構(gòu)，是鋼材和鋼筋混凝土組合而形成的混合結(jié)構(gòu)體系，到現(xiàn)在為止，已經(jīng)有三種結(jié)構(gòu)體系得到了很好的發(fā)展，第一種是在一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中涉及核心筒，第二種是將型和混凝土的組合構(gòu)件運(yùn)用到外筒體的密柱深梁中，第三種是混合豎向體系，就是建筑物的上部采用鋼結(jié)構(gòu)，中下部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

1、要倡導(dǎo)節(jié)約

我國(guó)當(dāng)前還屬于是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家，而倡導(dǎo)節(jié)約也一直是建筑設(shè)計(jì)中不變的基本理念。而目前我國(guó)規(guī)范中對(duì)于高層建筑的構(gòu)造要求也與國(guó)外相差無(wú)幾，而我國(guó)的很多高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)符合了國(guó)際市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，但是也并不是代表我國(guó)的高層建筑結(jié)構(gòu)的安全度就值得信賴(lài)了，同時(shí)還應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行規(guī)范。但是在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，還要做到節(jié)約，盡可能的降低消耗，降低建筑成本。根據(jù)客觀形勢(shì)的變化要求，我國(guó)可以將高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度的水平適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行提高，這樣在原有的基礎(chǔ)上，并不會(huì)造成較大的或者是更多的投入，但是卻適宜我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)和總體性的發(fā)展。

2、注重建筑物的受力性能

對(duì)于一個(gè)高層建筑的最初的設(shè)計(jì)方案而言，建筑師更多的則是考慮建筑的空間組成的特點(diǎn)，并不是能夠具體或是詳細(xì)的明確建筑的結(jié)構(gòu)。而高層建筑的地面對(duì)其空間形式的水平方向穩(wěn)定和豎向穩(wěn)定都是十分重要的。而由于建筑物主要是由一些重且大的構(gòu)件所組成的，因此建筑物的結(jié)構(gòu)就必須要能夠?qū)⑵渥陨淼闹亓總鬟_(dá)至地面，建筑結(jié)構(gòu)的荷載則總是向下作用于地面，然而建筑物的設(shè)計(jì)的一個(gè)最為基本的要求就是要搞清楚，建筑物所選擇的體系中向下的作用力和地基面的承載力之間的相互關(guān)系，因此在建筑的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行的階段，就一定要對(duì)主要的承重墻和承重柱的分布和數(shù)量進(jìn)行總體的設(shè)想和設(shè)計(jì)。

3、提倡使用概念的設(shè)計(jì)

所謂的概念設(shè)計(jì)則主要是指不經(jīng)過(guò)數(shù)值的計(jì)算，尤其是在一些很難做出精確性的分析，或者是在規(guī)范的過(guò)程中很難規(guī)定的問(wèn)題，就要依據(jù)建筑物整體的結(jié)構(gòu)體系和分體系之間的工程經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)現(xiàn)象、震害、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理和力學(xué)關(guān)系所獲得的基本的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則。從整體的角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震細(xì)部措施和總體布置進(jìn)行空管的控制。而對(duì)于概念性近似估算方法的引用，可以在簡(jiǎn)述方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行迅速且有效的對(duì)結(jié)構(gòu)的體系進(jìn)行比較、構(gòu)思，并做出最終的選擇，相比較于手算而言則更加容易。所得到方案也往往是定性正確且概念清晰的，這也能夠避免在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段的后期出新一些不必要的繁瑣、復(fù)雜的運(yùn)算，往往具有較好的、叫可靠的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，概念的設(shè)計(jì)也是對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析所輸出數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行判斷的主要依據(jù)。經(jīng)過(guò)近十幾年來(lái)我國(guó)高層建筑建設(shè)的迅速發(fā)展，高層建筑的建造數(shù)量和建造速度在世界的建筑史上都是很少有的。但是從我國(guó)高層建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量方面來(lái)看，卻并不容樂(lè)觀，大多數(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了追趕時(shí)尚、追趕潮流，因此在高層建筑的實(shí)際設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該要做出更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃。

四、小結(jié)

經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，我國(guó)的高層建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，但是在發(fā)展的過(guò)程中，我們還是應(yīng)該遵循高層建筑的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)理念，選擇最有效的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，建設(shè)好我國(guó)的高層建筑，令其更加符合甚至是超越國(guó)際市場(chǎng)上的標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)的高層建筑業(yè)謀得更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 任旭，《高層建筑連體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討》，《工業(yè)建筑》，2006（36）

[2] 趙華，《高層建筑結(jié)構(gòu)選型的復(fù)雜性研究》，《山西建筑》，2008（34）

篇(3)

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指標(biāo)

隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，城市人口逐漸增多，可利用的土地資源越來(lái)越少，勢(shì)必會(huì)使建筑往高空延伸，高層建筑逐漸成為衡量一個(gè)城市發(fā)展的軟指標(biāo)，因此，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。結(jié)構(gòu)工程師在高層設(shè)計(jì)中如何把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，直接影響到整體結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性及合理性。

1 概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)一般指對(duì)難以作出精確理性分析或規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題，不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，而是依據(jù)簡(jiǎn)化力學(xué)模型、分析結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理以及日常工程實(shí)際所積累的經(jīng)驗(yàn)，從整體角度來(lái)確定結(jié)構(gòu)的總體布置和對(duì)抗震細(xì)部的宏觀控制。其主要內(nèi)容如下：

1.1 結(jié)構(gòu)規(guī)則性

結(jié)構(gòu)的平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng)，使得建筑物質(zhì)量分布均勻和結(jié)構(gòu)剛度協(xié)調(diào)，平面規(guī)則的結(jié)構(gòu)受力明確、傳力簡(jiǎn)潔，具有良好的整體性。實(shí)際上，由于建筑外形及使用上的要求，要做到平面規(guī)則是比較困難的。對(duì)此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)模型要有宏觀的把握，進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)使剛心與質(zhì)心盡量重合，減小因偏心而引起的扭轉(zhuǎn)。

結(jié)構(gòu)豎向布置應(yīng)使體型規(guī)則、均勻，結(jié)構(gòu)的剛度及承載力和傳力途徑?jīng)]有太大的變化，避免有較大的外挑或內(nèi)收，避免側(cè)向剛度和承載力的突變面形成薄弱層。

1.2 結(jié)構(gòu)延性

結(jié)構(gòu)延性是指結(jié)構(gòu)吸收地震能量后的變形能力。結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)是高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)主要靠延性來(lái)抵抗地震作用產(chǎn)生的非彈性變形。延性后的結(jié)構(gòu)吸收地震能量后，出現(xiàn)塑性鉸，從而引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布，以繼續(xù)抵抗地震的作用。這就要求結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件” 的設(shè)計(jì)原則?？刂曝Q向構(gòu)件的軸壓比對(duì)結(jié)構(gòu)的延性至關(guān)重要，軸壓比的大小反映出結(jié)構(gòu)延性的好壞。軸壓比越小，結(jié)構(gòu)的延性越好，但會(huì)增加建筑成本。把軸壓比控制在一個(gè)合理的范隔內(nèi)，既能保證結(jié)構(gòu)的延性，也能節(jié)約成本。

2 結(jié)構(gòu)選型

高層結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等。

2.1 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是梁和柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的承載結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)由于其平面布置的靈活性，使得建筑獲得較大的使用空間，能滿足較多的功能要求。但是框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較小，在風(fēng)荷載或水平地震荷載作用下，結(jié)構(gòu)的整移和層間位移都較大。隨著建筑高度的增加，框架結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和安全性均存在不合理的問(wèn)題，因此在使用層數(shù)上受到了限制。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻承受全部的垂直荷載和水平力。剪力墻結(jié)構(gòu)相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)而言，具有良好的側(cè)向剛度和規(guī)整的平面布置，空間整體性好，水平位移和層間位移小，有一定延性，傳力直接、均勻，對(duì)抵抗水平荷載作用十分有利。但剪力墻體系的平面布置靈活性差，使用上受到很大的限制，適用范圍小。

2.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)

當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗側(cè)剛度滿足不了要求時(shí)，往往需要在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾靡恍┘袅?，通過(guò)剪力墻和框架柱共同抵抗水平荷載的作用，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的延性。

2.4 筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)主要包括單筒體-框架、筒中筒、多束筒等形式，能滿足更多層數(shù)的要求，常見(jiàn)用于超高層結(jié)構(gòu)中。筒體結(jié)構(gòu)具有很大的剛度和強(qiáng)度，受力合理，在平面布置及滿足功能使用上有明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著建筑往更多層數(shù)方向發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

3 埋深及嵌固端

高層建筑基礎(chǔ)要求具有一定的埋置深度.其目的是為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，減弱震害。確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，應(yīng)綜合考慮建筑物的高度、體型、地基土以及設(shè)防烈度等因素?；A(chǔ)埋深一般從室外地坪算至基礎(chǔ)底面或承臺(tái)底面?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 3―2002)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《高規(guī) )規(guī)定基礎(chǔ)埋深需滿足以下2條規(guī)定：（1）天然地基或復(fù)合地基可取房屋高度的1／15；（2）樁基礎(chǔ)可取房屋高度的l/l8。

正確選定結(jié)構(gòu)嵌固端是結(jié)構(gòu)計(jì)算模式中的一個(gè)重要假定，它關(guān)系到結(jié)構(gòu)某些構(gòu)件內(nèi)力分配的正確性、影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移的真實(shí)性以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性：當(dāng)高層建筑設(shè)有地下室時(shí)，若地下室全埋于土中，地基土對(duì)地下室有明顯的約束作用，則可將地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌同端；若地下室半埋于土中或是開(kāi)敞式地下室，則需計(jì)算地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度是否大于或等于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。當(dāng)滿足此條件時(shí)，則可將地下室頂板作為嵌固端。當(dāng)高層建筑不設(shè)有地下室時(shí)，可將基礎(chǔ)面作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，還須在縱橫2個(gè)方向設(shè)基礎(chǔ)粱加以連接。

4 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

在結(jié)構(gòu)整體性能設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)以下主要設(shè)計(jì)指標(biāo)加以控制。

4.1 位移比

位移比是判斷結(jié)構(gòu)平面是否規(guī)則的重要依據(jù)?！陡咭?guī)》規(guī)定：在考慮偶然偏心影響地震作用下，A級(jí)高度高層建筑的位移比不宜大于1.2，不應(yīng)大于1.5；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)、復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)的位移比不宜大于1.2，不應(yīng)大于1.4。

4.2 周期比

周期比為以結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期T1與以平動(dòng)為主的第一自振周期T1 之比。限制周期比是為了控制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置，減弱內(nèi)筒的剛度，增加結(jié)構(gòu)周圈構(gòu)件的剛度等措施來(lái)增加結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。《高規(guī)》規(guī)定：A級(jí)高度高層建筑的周期比不應(yīng)大于0.9；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)、復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)的位移比不應(yīng)大于0.85。

4.3 剛度比

剛度比指結(jié)構(gòu)豎向不同樓層的側(cè)向剛度的比值，調(diào)整該值主要為了控制高層結(jié)構(gòu)的豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層?！陡咭?guī)》規(guī)定：高層建筑結(jié)構(gòu)其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70％或其上相鄰3層側(cè)向剛度平均值的80％。

4.4 剛重比

剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比。它是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的重要指標(biāo)，是影響重力二階效應(yīng)的主要參數(shù) 通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)剛重比進(jìn)行控制，可使高層建筑滿足穩(wěn)定性要求。

4.5 軸壓比

軸壓比指針對(duì)柱(墻)考慮地震作用組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積的比值。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一，是保證豎向構(gòu)件具有良好延性和耗能能力的主要指標(biāo)。

篇(4)

關(guān)鍵詞:混凝土；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.提高結(jié)構(gòu)重要部位的延性,防止截面鋼筋超配

1).要使高層建筑在遭遇強(qiáng)烈地震時(shí)具有很強(qiáng)的抗倒塌能力,最理想的辦法是使結(jié)構(gòu)中所有的構(gòu)件都具有很高的延性。然而在實(shí)際工程中很難完全做到這一點(diǎn),比較經(jīng)濟(jì)的辦法是有選擇有重點(diǎn)的提高結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件或某些構(gòu)件中關(guān)鍵部位的延性。在結(jié)構(gòu)平面位置上,應(yīng)該著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處以及復(fù)雜平面各翼相接處構(gòu)件的延性;對(duì)偏心結(jié)構(gòu),應(yīng)加大房屋周邊特別是剛度較弱一側(cè)構(gòu)件的延性;對(duì)具有多道抗震防線抗側(cè)力構(gòu)件,應(yīng)著重提高第一道抗震防線構(gòu)件的延性。

2).使結(jié)構(gòu)能進(jìn)入彈塑性狀態(tài),并能通過(guò)結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震,從而達(dá)到“中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標(biāo),就必須做到“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”,才能使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入彈塑性狀態(tài)后形成合理的延性較大的屈服機(jī)制。因此在設(shè)計(jì)工作中,必須注意構(gòu)件截面縱向鋼筋的超配現(xiàn)象,同時(shí)也要注意材料的超強(qiáng)問(wèn)題。

2注意高大建筑的整體穩(wěn)定性

對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō),在抗震設(shè)計(jì)中,房屋的高寬比是一個(gè)需慎重考慮的問(wèn)題。近年來(lái)出現(xiàn)了許多板式高層住宅,其立面高度很大而房屋進(jìn)深尺寸有限,即高寬比超過(guò)了規(guī)范限值，也就是說(shuō)建筑愈瘦高,在地震作用下的側(cè)移就愈大,地震引起的傾覆作用就愈嚴(yán)重,巨大的傾覆力矩在柱中和基礎(chǔ)中引起的拉力和壓力比較難處理。結(jié)合幾年來(lái)的工程實(shí)踐,有以下幾點(diǎn)體會(huì):

1).對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算,使地震作用下的傾覆力矩與相應(yīng)的重力荷載在基礎(chǔ)與地基交界面上的合力作用點(diǎn),不應(yīng)超出力矩作用方向抗傾覆構(gòu)件基礎(chǔ)邊長(zhǎng)的1/4。

2).加大建筑物下部幾層的寬度,使其滿足規(guī)范高寬比的限值,但盡可能避免形成大底盤(pán)建筑。必要時(shí)通過(guò)設(shè)置類(lèi)似扶壁的鋼筋混凝土構(gòu)件,來(lái)增加基礎(chǔ)底板的懸挑寬度,達(dá)到擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的效果,從而保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3).使基礎(chǔ)有足夠的埋置深度。在部分設(shè)計(jì)圖紙上,發(fā)現(xiàn)裙樓和高層主樓從地上到地下用變形縫徹底分開(kāi),導(dǎo)致主樓基礎(chǔ)埋深不夠或者根本沒(méi)有埋深,地震時(shí)會(huì)使建筑物發(fā)生滑移、整體傾斜甚至傾覆，這個(gè)問(wèn)題必須引起注意。

4).對(duì)于高寬比很大的高層建筑,建議盡可能采用深基礎(chǔ),即采用配有鋼筋的樁基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)鋼筋在承臺(tái)內(nèi)的錨固長(zhǎng)度要足夠大。因?yàn)闃妒锹裨谕林械募?xì)長(zhǎng)構(gòu)件,由于樁土摩擦力的存在,樁的抗拔性能較好,從而能很好地抵抗上部結(jié)構(gòu)的傾覆。

3.剪力墻設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

3.1鋼筋混凝土抗震墻的延性和破壞形態(tài)與墻體的高寬比和超靜定次數(shù)密切相關(guān)。

1)為了提高抗震墻的變形能力,避免發(fā)生剪切破壞,對(duì)于一道截面較長(zhǎng)的抗震墻,應(yīng)該利用洞口設(shè)置弱連梁,使墻體分為小開(kāi)口墻、多肢墻或單肢墻,并使每個(gè)墻段的高寬比不小于2。所謂弱連梁,是指在地震作用下各層連梁的總約束彎矩不大于該墻段總地震彎矩的20%;連梁不能太強(qiáng),以免水平地震作用下某個(gè)墻肢出現(xiàn)全截面受拉,這是比較危險(xiǎn)的。

2)在實(shí)際設(shè)計(jì)中,對(duì)連梁的剛度都要進(jìn)行折減,這是因?yàn)榧袅Φ膭偠纫话愣己艽?在水平力作用下,剪力墻中的連梁會(huì)因?yàn)楹艽蟮膬?nèi)力而超過(guò)截面允許值,可靠的辦法是讓這些連梁先屈服,要使連梁能形成塑性鉸而不發(fā)生脆性破壞,連梁首先就必須滿足強(qiáng)剪弱彎的要求,對(duì)連梁的剛度進(jìn)行折減實(shí)際上就是降低其抗彎能力。

3.2規(guī)范規(guī)定,剪力墻在端部應(yīng)設(shè)置暗柱、端柱等邊緣構(gòu)件。

這些邊緣構(gòu)件的作用相當(dāng)于磚混結(jié)構(gòu)的約束柱,當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛度較小,地震作用下層間位移和頂點(diǎn)位移較大時(shí),邊緣構(gòu)件所起的作用也就越大,此時(shí)暗柱的截面和配筋就應(yīng)加大。如果剪力墻的總截面面積與樓層面積之比值較大時(shí),且房屋高度較小、樓座面積較大時(shí),墻端部的暗柱面積和配筋量就不需按規(guī)范要求設(shè)置那么多。1985年智利大地震時(shí),有300多棟鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的破壞較輕,但它們的墻端并無(wú)較好的約束，這就是最好的證明。

3.3在鋼筋混凝土全墻結(jié)構(gòu)中,采用大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)好,還是采用小開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)好,這一直是一個(gè)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)問(wèn)題。大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)較多:

1)墻體數(shù)量少,相應(yīng)的混凝土用量少,墻體的約束構(gòu)件少,結(jié)構(gòu)自重輕;

2)相對(duì)小開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu),其抗推剛度小,自振周期長(zhǎng),水平地震作用小;

3)墻體的配筋率適當(dāng),結(jié)構(gòu)的延性增加,地震時(shí)能充分發(fā)揮墻體約束構(gòu)件的作用;

4)使用空間大,建筑布置靈活。缺點(diǎn)是:1)樓板跨度大,鋼筋用量大;2)要求設(shè)置高效輕質(zhì)的隔墻,造價(jià)高。

4.屋面高大女兒墻的設(shè)計(jì)方法

對(duì)于高層建筑,為了照顧立面效果,屋頂女兒墻往往做的很高,其荷載效應(yīng)對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響越來(lái)越明顯,這一點(diǎn)常常被設(shè)計(jì)者所忽略。在設(shè)計(jì)上,女兒墻無(wú)法直接參與主體結(jié)構(gòu)的分析,所以在計(jì)算時(shí)往往僅考慮女兒墻的自重,當(dāng)女兒墻較低時(shí),這種方法是符合精度要求的,不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安全;但是,隨著女兒墻高度的增加,其地震荷載和風(fēng)荷載效應(yīng)也在增加,對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響越來(lái)越大。因此,當(dāng)女兒墻較高時(shí),要仔細(xì)計(jì)算女兒墻所受水平荷載的情況。

5.地下室外墻的設(shè)計(jì)方法

在一般情況下,地下室外墻所承受的主要荷載為結(jié)構(gòu)自重、地面活載、側(cè)向土壓力等。在我國(guó)已建成的高層建筑中,地下室外墻的墻厚和配筋相差很大,墻厚在200mm～700mm之間,配筋在565mm2～4909mm2之間,可見(jiàn)在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間選擇一個(gè)合理的平衡,始終是一個(gè)值得探討的課題。地下室外墻的受力狀況與上部結(jié)構(gòu)類(lèi)型及平面布置有很大關(guān)系。在實(shí)際情況中,考慮到邊界條件不十分明確,為安全起見(jiàn),可對(duì)同一邊界采用兩種不同的假設(shè),如按端部固定計(jì)算墻端彎矩,按端部鉸接計(jì)算墻跨中彎矩。

6.超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的溫度變形和混凝土干縮變形

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定,在室內(nèi)條件下現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為55m,現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為45m;在露天條件下,結(jié)構(gòu)伸縮縫的間距還要小,這樣規(guī)定的目的就是解決兩個(gè)方面的問(wèn)題:

1)現(xiàn)澆混凝土在凝固硬化時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力,以致在結(jié)構(gòu)中形成干縮裂縫,結(jié)構(gòu)越長(zhǎng),干縮的影響越大。

2)結(jié)構(gòu)在使用期間必然要經(jīng)過(guò)春夏秋冬季節(jié)的變化,大氣溫度的變化會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱脹冷縮,從而在結(jié)構(gòu)中造成溫度裂縫,同樣,結(jié)構(gòu)越長(zhǎng),溫度的影響越大。但是,在實(shí)際工程中超長(zhǎng)建筑物常常出現(xiàn)。如果按規(guī)定去設(shè)伸縮縫,就會(huì)出現(xiàn)雙墻、雙柱、雙梁,給建筑物的立面處理、防水構(gòu)造帶來(lái)很大的困難。

篇(5)

關(guān)鍵詞：高層 建筑 轉(zhuǎn)換層 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

正文：

一、高層轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的重要性

從高層建筑的整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，轉(zhuǎn)換層是十分重要的部分，如果轉(zhuǎn)換層處理不好，會(huì)直接影響到上層的建設(shè)，所以我們必須保證各個(gè)施工部分都能夠做到科學(xué)合理，滿足施工要求，這樣不僅能夠滿足人們的居住要求，還能夠使建筑企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。要想做好轉(zhuǎn)換層，就必須對(duì)其中的各個(gè)部分嚴(yán)格限制。高層建筑中轉(zhuǎn)換層的存在，非常容易造成建筑物在豎向?qū)用娴膭偠韧蛔?，而不利于建筑?duì)震害進(jìn)行抵抗，所以，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮這一問(wèn)題，做好對(duì)于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布設(shè)，盡量將豎向的構(gòu)件適當(dāng)?shù)臏p少，以降低轉(zhuǎn)換層的剛度突變頻率，且盡量將轉(zhuǎn)換層設(shè)置于較低的樓層位置，剛度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)控制于較小的范圍。設(shè)計(jì)人員要充分考慮樓層的結(jié)構(gòu)受力狀況，根據(jù)其受力傳遞的途徑，選擇受力結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)男问阶鳛槠滢D(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)，以保證設(shè)計(jì)人員對(duì)于結(jié)構(gòu)的分析及質(zhì)量的控制。

二、高層建筑轉(zhuǎn)換層的功能

從高層建筑功能來(lái)看，上部需要很多的墻體以分隔空間，進(jìn)而不斷滿足住戶需求；下部則需要寬廣的使用空間，少墻體、大柱網(wǎng)，從而更好的滿足建筑物使用要求。根據(jù)這種建筑形式，在建筑布置中，就會(huì)出現(xiàn)和常規(guī)豎向布置相反的“下小上大”的現(xiàn)象，即：下部柱網(wǎng)稀少，上部墻體稠密的現(xiàn)象。針對(duì)這種情況，為了保障建筑要求，必須在上下結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)置，轉(zhuǎn)換層作為當(dāng)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要方式，轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)是整個(gè)工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。隨著高層建筑平面逐漸多樣化，在設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全的綜合成果。

三、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置

在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置中，由于底部轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、上部豎向構(gòu)件不能直接連通落地，從而就需要可靠安全的轉(zhuǎn)換層構(gòu)件。根據(jù)目前的研究結(jié)果以及工程經(jīng)驗(yàn)，在高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)中，可以使用的轉(zhuǎn)換構(gòu)件有：析架、斜撐、空腹性析架、轉(zhuǎn)換式大梁、厚板以及箱形結(jié)構(gòu)等形式。由于地震區(qū)轉(zhuǎn)換厚板使用檢驗(yàn)不足，經(jīng)常被6度以及非地震區(qū)使用；對(duì)于空間較大的范圍或者地下室，受約束作用影響，地面上部的框支結(jié)構(gòu)大于地震反應(yīng)，所以7度或者8度的地震設(shè)計(jì)時(shí)也可以采用厚板進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)。

由于框支柱和落地式剪力墻對(duì)防止轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)在地震中倒塌具有重要作用，故在筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，筒體上下必須根據(jù)剛度要求適當(dāng)增加墻厚。同時(shí)，框支剪力墻必須擁有足夠的剪力墻，進(jìn)行上下貫通，在長(zhǎng)矩形框支剪力墻非結(jié)構(gòu)中，落地剪力墻必須根據(jù)施工要求，按照原有規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者采用落地柱周邊不能有錯(cuò)層的規(guī)定。這不僅是對(duì)轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)的保障，也是對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格要求，在盡量減小內(nèi)力突變的同時(shí)，控制好剛度突變，縮短轉(zhuǎn)換層架構(gòu)傳遞。

2.高層建筑轉(zhuǎn)換層構(gòu)件設(shè)計(jì)要求

（1）框支柱

為了保障高層建筑轉(zhuǎn)換層框支柱擁有良好的延性，必須對(duì)軸壓進(jìn)行嚴(yán)格的控制。當(dāng)框支柱抗震級(jí)別為特一級(jí)時(shí)，軸壓比必須小于0.6；對(duì)于截面尺寸較大形成的短柱，必須低于0.55。由于配箍率和截面尺寸具有緊密的聯(lián)系，從而導(dǎo)致框支柱配箍率比普通框架柱大很多。在工程建設(shè)中，由于個(gè)別框支柱必須作為剪力墻進(jìn)行使用，所以約束性邊緣構(gòu)件特征值必須在0.2以上，也就是2.64%的配箍率。在整個(gè)工程建設(shè)中，框支柱作為重要的構(gòu)件，為了保障安全系數(shù)，柱端彎矩和剪力必須乘以對(duì)應(yīng)的增大系數(shù)，讓每層框支柱剪力之和始終為基底的30%。在程序計(jì)算中，由于樓板假定剛度較大，所以水平剪力一般根據(jù)構(gòu)件剛度進(jìn)行分配。

（2）框支梁

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，框支梁尺寸只受剪壓比控制，寬度通常在400毫米之上，高度大于跨度計(jì)算的1/6。由于框支梁受力情況復(fù)雜，不僅是保障抗震系數(shù)的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是上下層荷載重要的傳輸通道，它是整個(gè)高層建筑工程復(fù)雜重要的受力結(jié)構(gòu)；所以在設(shè)計(jì)中必須預(yù)留充足的安全儲(chǔ)備，對(duì)于抗震等級(jí)為特一級(jí)的框支梁，配筋率必須在0.6以上。在滿足計(jì)算要求的前提下，一般用偏心受拉的方式，配置足夠的腰筋，并且配筋率始終在0.8%以上。

3.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中，由于高位轉(zhuǎn)換具體情況，從而對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)受力極為不利。根據(jù)相關(guān)計(jì)算結(jié)果表明：在水平性地震作用中，由于傾覆性力矩以轉(zhuǎn)折形式在轉(zhuǎn)換層呈現(xiàn)，下部以剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，落地剪力墻在傾覆力矩下遞較快的同時(shí)，讓傾覆力矩以轉(zhuǎn)折的形式呈現(xiàn)。當(dāng)整個(gè)高層建筑位置較高時(shí)，傳力途徑和剪力分配就會(huì)產(chǎn)生極大的變化，由于落地式剪力墻極容易出現(xiàn)裂縫，在上部墻體內(nèi)力較大的過(guò)程中，下部支撐極容易屈服，進(jìn)而出現(xiàn)薄弱層。為了保障整個(gè)工程設(shè)計(jì)的合理性、安全性，框支轉(zhuǎn)換層設(shè)置必須在3層之上，剪力墻、框支柱抗震等級(jí)必須增強(qiáng)一級(jí)，除了特一級(jí)、密柱框架、核心筒結(jié)構(gòu)不需提高。

目前，我國(guó)底部轉(zhuǎn)換層在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是仍然沒(méi)有大地震考驗(yàn)；由于轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)不能貫通下部樓層，所以轉(zhuǎn)換層通常為薄弱樓層，當(dāng)框架剪力乘以1.15時(shí)，就可以增大系數(shù)。但是在這過(guò)程中，需要注意的是：樓層設(shè)計(jì)剛度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，該樓層仍然是薄弱層。對(duì)于轉(zhuǎn)換層構(gòu)件設(shè)計(jì)中，必須調(diào)整水平地震內(nèi)力；對(duì)于8度的抗震設(shè)計(jì)，必須考慮地震作用影響，使用“動(dòng)力時(shí)程”或者“反應(yīng)譜”方法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，或者將轉(zhuǎn)換構(gòu)件在重力荷載的標(biāo)準(zhǔn)下，讓內(nèi)力和增大系數(shù)的1.1相乘。另外，由于內(nèi)力增大系數(shù)較高，對(duì)于處在第三層或者三層以上的轉(zhuǎn)換層極為不利，同時(shí)內(nèi)力幅度增大。針對(duì)這類(lèi)特殊現(xiàn)象，高層建筑轉(zhuǎn)換層作為受力極為復(fù)雜的，但是對(duì)抗震不利的結(jié)構(gòu)，當(dāng)防烈抗震度達(dá)到0.4g時(shí)，必須停止使用。在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)中，根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型、防烈度、房屋高度以及構(gòu)件類(lèi)型，使用對(duì)應(yīng)的抗震等級(jí)對(duì)其進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算，或者采用構(gòu)造措施進(jìn)行設(shè)計(jì)、處理。

4.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層剛度比

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層剛度比設(shè)計(jì)作為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，為了避免安全隱患，必須認(rèn)真對(duì)待。在轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比計(jì)算中，必須綜合各個(gè)構(gòu)件彎曲、剪切以及軸向變形對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響。當(dāng)高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)置在三層或者三層以上時(shí)，側(cè)向剛度不能低于樓層側(cè)向剛度的60%。為了避免轉(zhuǎn)換層下部剛度過(guò)大、側(cè)向剛度過(guò)小造成的不良影響，對(duì)于三層或者三層以上的轉(zhuǎn)換層，必須將60%規(guī)定為工程下限值。

在柱距框筒結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)中，必須保持上下剪切剛度始終不變。對(duì)于普通情況，由于下部截面較小，層高比上層高，所以很難滿足施工要求。針對(duì)這種情況，必須使用鋼管混凝土柱或者鋼骨混凝土柱，有效調(diào)整延性、剛度以及截面面積，進(jìn)而達(dá)到建筑工程要求。在這過(guò)程中，需要特別注意的是：轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)連接，當(dāng)上部為混凝土?xí)r，必須鋼骨混凝土柱及時(shí)錨入下部轉(zhuǎn)換層。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前人們對(duì)建筑物的使用功能提出了更多的要求，所以建筑施工單位應(yīng)該做好高層建筑的轉(zhuǎn)換層施工。每個(gè)工程項(xiàng)目都有各自的特點(diǎn)，所以在轉(zhuǎn)換層施工的時(shí)候必須根據(jù)施工工程需要制定出合理的施工方案，在施工中認(rèn)真負(fù)責(zé)，能夠利用好各項(xiàng)施工設(shè)備，節(jié)約施工成本，保證施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[2]關(guān)度豪.試述如何做好高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程,2010(18).

篇(6)

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；框架結(jié)構(gòu)

0.前言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)不斷改革，作為社會(huì)構(gòu)成主元素之一的建筑業(yè)也面臨新的挑戰(zhàn)。建筑設(shè)計(jì)作為建筑行業(yè)的主導(dǎo)，策劃、設(shè)計(jì)貫穿每個(gè)建筑體的形成。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又是當(dāng)中重點(diǎn)，因此，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究是很有必要的。

世界各國(guó)對(duì)高層建筑的高度和層數(shù)界限的規(guī)定并不一致?！陡邔咏ㄖ阑鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，超過(guò)10層的住宅建筑和超過(guò)24米高的其他民用建筑為高層建筑。美國(guó)的高層建筑是指3O～40層以及更高的建筑。日本規(guī)定住宅超過(guò)2O層。旅館、辦公樓超過(guò)30層者為超高層建筑。國(guó)際高層建筑會(huì)議將高層建筑分為4類(lèi)：第l類(lèi)為9～16層（最高5O米），第2類(lèi)為l7―25層（最高75米），第3類(lèi)為26―40層（最高100米），第4類(lèi)為4O層以上（高于100米）?，F(xiàn)代高層建筑是隨著城市的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的，在土地資源日益緊張的今天，高層建筑有利于節(jié)約用地、解決住房緊張、減少市政基礎(chǔ)設(shè)施和美化城市空間環(huán)境?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)了整個(gè)建筑時(shí)代的新紀(jì)元。

1.設(shè)計(jì)要點(diǎn)

當(dāng)高層建筑的層數(shù)和高度增加到一定程度時(shí)，它的功能適用性、技術(shù)合理性和經(jīng)濟(jì)可行性都將發(fā)生質(zhì)的變化。與多層建筑相比，高層建筑的受力特點(diǎn)一是要考慮柱（墻）軸向變形及截面剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響，二是水平力（風(fēng)及地震作用）所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移常為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素?，F(xiàn)就結(jié)構(gòu)方面的要求做探討：

（1）考慮高層建筑遇到巨大風(fēng)力和地震力時(shí)所產(chǎn)生的水平側(cè)向力；

（2）嚴(yán)格控制高層建筑體型的高寬比例，以保證其穩(wěn)定性；

（3）使建筑平面、體型、立面的質(zhì)量和剛度盡量保持對(duì)稱(chēng)和勻稱(chēng)，使整體結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)；

（4）妥善處理因風(fēng)力、地震、溫度變化和基礎(chǔ)沉降帶來(lái)的變形節(jié)點(diǎn)構(gòu)造；

（5）考慮在重量大、基礎(chǔ)深的地質(zhì)條件下如何保證安全可靠的設(shè)計(jì)技術(shù)和施工條件問(wèn)題。高層建筑結(jié)構(gòu)的基本單元有框架、剪力墻、核心筒和框簡(jiǎn)，可以組成許多結(jié)構(gòu)承重體系，常用的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)，以及用于超高層的其他結(jié)構(gòu)體系形式。為了使結(jié)構(gòu)物在水平力作用下具有足夠的承載能力、剛度和延性，高層建筑的體型應(yīng)是簡(jiǎn)單規(guī)則的，結(jié)構(gòu)布置也應(yīng)力求較規(guī)則，建筑物的高寬比和基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足一定的要求，樓、屋蓋在水平面內(nèi)的剛度也應(yīng)予保證?，F(xiàn)以框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

2、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2.1 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

①沿梁全長(zhǎng)頂面和底面應(yīng)至少各配置兩根縱向鋼筋，直徑不應(yīng)小于12ram?？v向受拉鋼筋的最小配筋百分率P （%）不應(yīng)小于0.2和45帆中的較大值?？蚣芰汗拷钆浣顦?gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：應(yīng)沿梁全長(zhǎng)設(shè)置箍筋；縱向受拉鋼；截面高度大于800mm的梁，其箍筋直徑不宜小于8mm；其余截面高度的梁不應(yīng)小于6mm。在受力鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)，箍筋直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋最大直徑的0.25倍。

②框架柱中全部縱向鋼筋最小配筋百分率不應(yīng)小于0.6% 。且柱截面每一側(cè)縱向鋼筋的配筋百分率不應(yīng)小于0.2%。當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)大于C60時(shí)，全部縱向鋼筋的最小配筋百分率應(yīng)增加O.1%。當(dāng)采用HRB400，RRB400級(jí)鋼筋時(shí)，全部縱向鋼筋的最小百分率可減tbO.1% 。縱向鋼筋的凈距不應(yīng)小于50ram，間距不應(yīng)大于350mm，全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%。

③節(jié)點(diǎn)內(nèi)箍筋配置應(yīng)符合柱中箍筋的有關(guān)規(guī)定，但箍筋間距不宜大于250mm。對(duì)四邊有梁與之相連的節(jié)點(diǎn)?？蓛H沿節(jié)點(diǎn)周邊設(shè)置矩形箍筋。

④受力鋼筋的連接接頭宜設(shè)置在構(gòu)件受力較小部位；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，宜避開(kāi)梁端和柱端箍筋加密區(qū)范圍。鋼筋連接可采用機(jī)械連接、綁扎搭接或焊接。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，受拉鋼筋綁扎搭接的搭接長(zhǎng)度，應(yīng)根據(jù)位于同一連接區(qū)段內(nèi)搭接鋼筋截面面積的百分率按下式計(jì)算，且不應(yīng)小于300ram。

2.2設(shè)計(jì)步驟

①根據(jù)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置。

②選取恰當(dāng)?shù)钠矫婵蚣茏鳛橛?jì)算單元，并由此得到計(jì)算簡(jiǎn)圖，注意計(jì)算簡(jiǎn)圖為平面剛架。

③計(jì)算該剛架上所作用的恒載、活載、風(fēng)荷載和地震作用。

④用分層法或彎矩分配法對(duì)框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算；框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力組合以及框架梁、柱和框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。

⑤用反彎點(diǎn)法或D值法對(duì)框架在水平荷載作用下的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行變形驗(yàn)算。

⑥對(duì)控制截面的內(nèi)力值按荷載效應(yīng)組合方式進(jìn)行組合。

⑦用在混凝土結(jié)構(gòu)基本理論中所學(xué)的知識(shí)，并結(jié)合框架梁柱節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行截面配筋設(shè)計(jì)。

2.3 內(nèi)力計(jì)算

1.分層法

分層法計(jì)算原則是“分層――計(jì)算――整和（up疊加）”，主要技術(shù)步驟：

（1）計(jì)算梁柱的線剛度及相對(duì)線剛度；

（2）將框架計(jì)算簡(jiǎn)圖分層（分層后的各柱遠(yuǎn)端為固定支座），

并對(duì)除底層柱外的其他各層柱的線剛度乘0.9折減系數(shù)；

（3）用彎矩分配法計(jì)算各層單元的桿端彎矩；

（4）疊加各層的桿端彎矩，注意梁的彎矩值保持不變，柱的彎

矩值為各層單元的柱端彎矩的代數(shù)和，疊加后若結(jié)點(diǎn)彎矩不平衡，

可再進(jìn)行一次彎矩分配；

（5）按靜力平衡條件計(jì)算出框架的剪力和軸力，并繪出內(nèi)力圖。

2.反彎點(diǎn)法和D值法

外，可由柱的剪力和彎矩來(lái)計(jì)算梁的彎矩、剪力軸力以及柱的軸力。這部分應(yīng)用的是結(jié)構(gòu)力學(xué)中的截面法，即計(jì)算那部分的內(nèi)力，將該部分隔離出來(lái)單獨(dú)分析，分別考慮該部分中水平向和豎向力的平衡及力矩平衡。

（1）梁端彎矩的計(jì)算：

（2）梁端剪力的計(jì)算：

（3）柱的軸力計(jì)算由節(jié)點(diǎn)左右梁端剪力之和得到

3.框架截面設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)通常分為縱、橫兩個(gè)方向，按平面結(jié)構(gòu)計(jì)算，因此必須事先確定各片剪力墻的有效翼緣寬度，然后還應(yīng)確定水平力在各片剪力墻間的分配，為此必須要確定抗側(cè)剛度中心的位置?？箓?cè)剛度中心就是把各片剪力墻的抗側(cè)剛度看作為“假想面積” 的“假想形心”，水平力合力點(diǎn)通過(guò)該中心，樓蓋只產(chǎn)生平移而無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)，不通過(guò)時(shí)將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。當(dāng)樓層產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，各片剪力墻上水平力的分配要適當(dāng)調(diào)整。主要考慮設(shè)計(jì)框架柱與基本構(gòu)件中偏心或軸力受力柱的不同之處，框架梁與基本構(gòu)件中梁的不同之處，以及梁柱剛接部位的特殊要求，比如，配筋計(jì)算時(shí)內(nèi)力的調(diào)整，配筋量的限制及其他的一些構(gòu)造要求等。

篇(7)

摘要：厚板轉(zhuǎn)換層是高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式之一。本文首先闡述了厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算方法，進(jìn)而論述了厚板的內(nèi)力分析，最后闡述了厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，以供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑　厚板轉(zhuǎn)換層　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、前言

厚板轉(zhuǎn)換層是高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式之一。利用厚板作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件，可使板下柱網(wǎng)靈活布置，板上結(jié)構(gòu)形式任意。通過(guò)板式轉(zhuǎn)換層，可實(shí)現(xiàn)不同樓層間不同功能、任意平面的組合，給建筑師提供了開(kāi)闊的想象空間，為開(kāi)發(fā)商提供了更多的開(kāi)發(fā)戶型。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換板厚度最薄、配筋最省、采用非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)解決了厚板施工普遍存在的裂縫問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益顯著。在此，本文就高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行討論，以期為同類(lèi)工程提供參考。

2、厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算方法

帶厚板轉(zhuǎn)換層的高層建筑可采用三維空間分析程序(如TBSA，SATWE，TAT等)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，除應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)整體的位移，變形，抗傾覆，周期等要求外，尚應(yīng)滿足(JGJ3―2002)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定：“轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的要求?！?/p>

2.1根據(jù)(JGJ3―2002)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定：“抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換層不宜設(shè)置在底盤(pán)屋面的上層塔樓內(nèi)，否則應(yīng)采取有效的抗震措施；將層2以上、轉(zhuǎn)換層以下內(nèi)外筒體的抗震等級(jí)提高一級(jí)，即按抗震等級(jí)二級(jí)設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)換層以上框架、剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)仍取三級(jí)?！?/p>

2.2一般，由于轉(zhuǎn)換層上、下層的剛度相差十分懸殊，為了控制控制轉(zhuǎn)換層上下層剛度比不至于超過(guò)規(guī)范限值(規(guī)范要求

3、厚板的內(nèi)力分析

3.1由于轉(zhuǎn)換板邊界形狀不規(guī)則，荷載分布和支撐條件較為復(fù)雜，目前，對(duì)厚板的內(nèi)力分析主要有以下三種方式：1)等效交叉梁的分析，即把轉(zhuǎn)換板分成雙向交叉梁，而上部柱網(wǎng)落在厚板的交叉梁處，參與結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算。該計(jì)算方法可對(duì)厚板的受力情況進(jìn)行了簡(jiǎn)化，但交叉梁的截面大小的取值對(duì)內(nèi)力分析的影響暫無(wú)法考慮，易致使分析誤差較大。2)剛性板的簡(jiǎn)化計(jì)算，即假設(shè)厚板平面外的剛度無(wú)限大，不產(chǎn)生變形，按剛性層對(duì)轉(zhuǎn)換層及其上、下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。該計(jì)算方法過(guò)于理論化，對(duì)建筑的整體多力分析不明確。3)組合單元的分析方法，即對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體有限元分析，該計(jì)算結(jié)果最精確，但該法對(duì)于計(jì)算機(jī)的要求非常高，而且計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，不便于實(shí)際工程的應(yīng)用。因此，一般，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，把厚板劃分為規(guī)則的交叉梁系，先用等效交叉梁系代換厚板進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體分析，再采用板單元、三維實(shí)體單元對(duì)厚板進(jìn)行局部應(yīng)力的有限元分析。

3.2在整體計(jì)算時(shí)，采用PKPM軟件中的SATWE進(jìn)行計(jì)算。

3.3一般，隨著板厚的增加，轉(zhuǎn)換層以及轉(zhuǎn)換層的上、下層的地震作用力增加，當(dāng)板厚為1400mm(1／5柱距)時(shí)，厚板中應(yīng)力變化不大，當(dāng)板厚大于或小于這個(gè)板厚時(shí)，地震變化明顯，即可得出：板厚太薄或太厚對(duì)建筑物整體的抗震反應(yīng)均是不利的。因此，一般情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)換層上托15層以下時(shí)，厚板的厚度可取1／5-1／7的柱距：當(dāng)轉(zhuǎn)換層上托15-20層時(shí)，板的厚度可取1／4～1／6的柱距：當(dāng)轉(zhuǎn)換層上托20層以上時(shí)，板的厚度可取1／3～1／5的柱距；當(dāng)抗震烈度較低或非抗震時(shí)，板厚還可適當(dāng)減??；當(dāng)轉(zhuǎn)換位置往上移時(shí)，板厚也可以適當(dāng)減薄。

3.4厚板轉(zhuǎn)換時(shí)板厚的取值，規(guī)范沒(méi)有直接給出具體的公式，但是規(guī)定厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計(jì)算確定，由于抗沖切計(jì)算的板厚一般較薄，可在此基礎(chǔ)上先估算厚板的厚度，再按具體工程中板厚取值的結(jié)論，與建議對(duì)厚板板厚進(jìn)行整體計(jì)算。

3.5厚板應(yīng)滿足抗彎、抗剪、抗沖切的要求，抗沖切計(jì)算除應(yīng)考慮框支柱對(duì)厚板的沖切外，還應(yīng)考慮厚板上的剪力墻對(duì)厚板的沖切?？蛑е鶎?duì)厚板的沖切應(yīng)考慮梁箍筋的作用：厚板上的剪力墻對(duì)厚板的沖切通常只考慮混凝土的作用，由板的厚度控制。

4、厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求

4.1由于結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層厚度一般較大，即轉(zhuǎn)換厚板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C30，且應(yīng)采用水化熱小的水泥，并添加15％左右的粉煤灰以減少施工時(shí)混凝土的水化熱，同時(shí)還可以適當(dāng)添加適量的膨脹劑或膨脹纖維，以解決混凝土收縮開(kāi)裂問(wèn)題：另外，為增加板的抗裂能力，可在厚板的中部設(shè)上、下兩層直徑14@260雙向鋼筋網(wǎng)片，板周邊暗梁按框支梁構(gòu)造加強(qiáng)，暗梁兩側(cè)設(shè)直徑14@260腰筋，以加強(qiáng)板邊緣抗扭能力，防止板端頭出現(xiàn)水平及豎向劈裂。

4.2轉(zhuǎn)換層厚板上、下部的剪力墻，柱的縱向鋼筋均應(yīng)在轉(zhuǎn)換厚板內(nèi)可靠錨固。相鄰層樓板應(yīng)適當(dāng)加厚至150mm，相鄰的樓板配筋均應(yīng)相應(yīng)地加強(qiáng)，以加強(qiáng)其抵抗破壞、協(xié)調(diào)變形的能力。

4.3厚板受彎縱向鋼筋可沿轉(zhuǎn)換板上、下部雙層雙向布置，配筋量以厚板局部有限元分析結(jié)果為校核依據(jù)，即每層每向縱向鋼筋的總配筋率不宜小于0.6％：轉(zhuǎn)換板內(nèi)暗梁抗剪箍筋的面積配筋率不宜小于0.45％：加強(qiáng)部位墻體暗柱及框支柱縱筋配筋率不宜小于1.5％。

4.4根據(jù)(GB50010―2002)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求，厚板在上部集中力和支坐反力作用下應(yīng)進(jìn)行局部承壓和抗沖切承載力驗(yàn)算，并配置必須的抗沖切鋼筋或彎起鋼筋。

4.5嚴(yán)格控制框支柱軸壓比4％：實(shí)際設(shè)計(jì)中框支柱軸壓比均

4.6嚴(yán)格控制剪力墻軸壓比

4.7結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層上部剪力墻位置加設(shè)暗梁，并加設(shè)吊筋，以提高板的抗沖切承載力，減少混凝土的收縮變形和溫度應(yīng)力效應(yīng)，增強(qiáng)板柱節(jié)點(diǎn)的連接性能。實(shí)際設(shè)計(jì)中，暗梁寬度一般取柱寬度(800M000mm)，暗梁主筋為相應(yīng)柱上板帶上下層非預(yù)應(yīng)力筋，暗梁箍筋為4-6肢Ф12或Ф14，在靠近支座范圍內(nèi)的箍筋間距均加密。

4.8嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)最大位移比≤1.4，以合理增加結(jié)構(gòu)抗扭剛度。

4.9轉(zhuǎn)換層下部框架梁的應(yīng)力較大，應(yīng)適當(dāng)加大其截面，增大其剛度，并加強(qiáng)配筋。

4.10加強(qiáng)框支柱及其與轉(zhuǎn)換層厚板的連接非常重要，建議框支柱承擔(dān)的剪力大于基底剪力的30％。

4.11樓板開(kāi)洞處應(yīng)設(shè)邊梁(或暗梁)，角部也可設(shè)斜筋等加強(qiáng)措施。

4.12厚板轉(zhuǎn)換層下一層框支柱均設(shè)置柱帽，剪力墻設(shè)置類(lèi)似于柱帽的牛腿，以提高其對(duì)厚板的嵌固作用，及提高其抗沖切能力。