高層建筑結(jié)構(gòu)分析與實(shí)例設(shè)計

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)分析與實(shí)例設(shè)計</p><p>　　摘要：本文結(jié)合筆者工作積累經(jīng)驗(yàn)，首先分析了當(dāng)今高層建筑常采用的四種結(jié)構(gòu)體系以及不同結(jié)構(gòu)體系使用的不同范圍，隨后結(jié)合工程實(shí)例來說明如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的選擇、布置、設(shè)計及抗震等級的確定、結(jié)構(gòu)豎向布置和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑、結(jié)構(gòu)體系分析、設(shè)計、轉(zhuǎn)換層、布置 </p><p

2、>　　中圖分類號： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　一、高層建筑結(jié)構(gòu)體系分析 </p><p>　　高層建筑的結(jié)構(gòu)體系與其自身的承載能力、抗震能力、造價高低等密切相關(guān)，不同的結(jié)構(gòu)體系適用于不同的層數(shù)和高度，所具的功能也不盡相同。以下就對常用的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析。 </p><p>　　1、剪力墻結(jié)構(gòu)：即利用建筑物墻體作為抵抗水平荷載

3、、承受豎向荷載的結(jié)構(gòu)體系。此結(jié)構(gòu)體系的整體性較好，剛度較大，在水平荷載作用下不但側(cè)向變形小，而且承載力也得到很好滿足。若高層建筑采用剪力墻結(jié)構(gòu)，則以彎曲變形為主，其整體位移曲線呈彎曲狀，層間位移會隨樓層的增高而加大。所以剪力墻結(jié)構(gòu)最大的不利就是剪力墻間距不能太大，平面布置不夠靈活。故剪力墻結(jié)構(gòu)在民用住宅及酒店旅館高層建筑中應(yīng)用較多，適宜于建造較高的高層建筑。 </p><p>　　2、框架結(jié)構(gòu)：即由梁和柱通過節(jié)點(diǎn)

4、構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)。常用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，可靈活布置建筑空間，且具有較大的室內(nèi)空間，故使用比較方便。但此結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，抗震性能較差，剛度較低，故建筑高度受到一定限制，主要用于不考慮抗震設(shè)防、層數(shù)不太多，且低于七十米的高層建筑中。 </p><p>　　3．框架—剪力墻結(jié)構(gòu)：即在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置部分剪力墻，使兩者相互結(jié)合揚(yáng)長避短，共同抵抗水平荷載。此結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)高于框架結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力，防震性能極高，當(dāng)發(fā)生地震

5、時，層間變形減小，對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（隔墻及外墻）的破壞也小，所以此結(jié)構(gòu)可用來建造層數(shù)較高的建筑，得到人們廣泛青睞。 </p><p>　　4．筒體結(jié)構(gòu)：即采用筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系。筒體是一種空間受力構(gòu)件，分空腹筒和實(shí)腹筒兩種類型?？崭雇彩怯擅芘胖痛叭沽夯蜷_孔鋼筋混凝土外墻構(gòu)成的空間受力構(gòu)件，實(shí)腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結(jié)構(gòu)單體。此結(jié)構(gòu)具有很好的整體性和抗側(cè)力性，且平面布置的靈活度和承重的能力也具有明顯

6、優(yōu)勢，被廣泛用于眾多高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)中。 </p><p>　　總之，不同的結(jié)構(gòu)體系具有不同的強(qiáng)度和剛度，適合的建筑高度和層數(shù)也不同。下面筆者就結(jié)合工程實(shí)例來說明結(jié)構(gòu)體系的選擇和布置以及轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計。 </p><p><b>　　二、 工程實(shí)例 </b></p><p>　　某高層工程擬建場地為緩坡地形，場地地層構(gòu)造及地形穩(wěn)定，屬

7、抗震有利地段，設(shè)六級抗震。此高層由商業(yè)裙樓及1幢高層塔樓組成。設(shè)地下２層，地上27層。其中地下室層高3.6m，布置設(shè)備用房及公共機(jī)動車泊位，設(shè)六級人防。地上1～3層為商業(yè)用房，層高4.6m；第4層為轉(zhuǎn)換層，層高5.8m；4層以上為住宅，層高設(shè)3m。27層為機(jī)房，室外地坪以上主體高度為82.8m，建筑總高度含機(jī)房93.4m。三、結(jié)構(gòu)體系的選擇、布置與設(shè)計。1、結(jié)構(gòu)體系的選擇，不但要根據(jù)上述各結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析，還要結(jié)合相關(guān)單位要求。該高層要求

8、住宅樓每層有10戶，每戶戶型及面積均不相同。為充分爭取有效建筑面積和靈活布置及考慮到建筑的用途、高度和抗震、承重能力，經(jīng)多方論證，采用大開間剪力墻結(jié)構(gòu)最宜。底部3層為商業(yè)用房，為滿足大空間建筑功能要求，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 </p><p>　　2、結(jié)構(gòu)平面布置。由上述分析知工程底部為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，體形復(fù)雜，不規(guī)則；4層轉(zhuǎn)換層以上為純剪力墻結(jié)構(gòu)。但由于相關(guān)單位要求住戶建筑面積和戶型不同，故住宅建筑布置不對

9、稱，所以剪力墻的布置必須經(jīng)過多次試算，直到達(dá)到“剪力墻布置分散、均勻，且盡量沿周邊布置，以增強(qiáng)抗扭效果“的目的；同時還要保證：質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過規(guī)定值，結(jié)構(gòu)偏心率較?。桓鲗幼畲笏轿灰婆c層間位移比值不大于偏差比值等，即所有條件均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求時，方可驗(yàn)證結(jié)構(gòu)平面布置規(guī)劃的合理性，才能進(jìn)入有效結(jié)構(gòu)設(shè)計中去。 3、結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)有清醒的認(rèn)識，有針對性的對結(jié)構(gòu)薄弱層、薄弱部位及由于建筑

10、設(shè)計方案可能帶來的抗風(fēng)抗震設(shè)計缺陷有宏觀的把握，然后借助于工程設(shè)計軟件進(jìn)行正確建模，采取多方案對比試算，最后制定完善的結(jié)構(gòu)方案。本文此處省去計算環(huán)節(jié)，經(jīng)計算認(rèn)為上述所選結(jié)構(gòu)方案為最佳結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計時需要重點(diǎn)解決的問題是：①減少轉(zhuǎn)換次數(shù)，縮短傳力途徑。②為保證結(jié)構(gòu)沿豎向剛度均勻變化，應(yīng)設(shè)法爭取盡可能多的上下貫通構(gòu)件。結(jié)合電梯井道、消防樓梯間及電梯廳，布置了一個中央核心筒；此外還要根據(jù)塔樓四角剪</p><p>　　

11、上述結(jié)合工程實(shí)例來說明如何進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇、布置、設(shè)計以及抗震等級的確定、結(jié)構(gòu)豎向布置和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，是筆者結(jié)合自身實(shí)踐發(fā)表的的一些個人拙見，期望對大家有借鑒作用，當(dāng)然對論述不當(dāng)之處還望多提寶貴意見。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]林東;淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報;2011年20期 </p