1、<p>　　高層建筑結構設計技術分析</p><p>　　摘要：由于人口的增多，工業(yè)用地的增加，高層建筑在現代城市中越來越多，但是其結構的復雜性一直是人們的設計難點。本文從分析高層建筑結構設計要點與難點著手，從合理布局和優(yōu)化抗風、抗震及消防結構設計方案方面探討解決高層建筑結構設計的措施。 </p><p>　　關鍵詞：高層建筑；結構設計；技術 </p><p&

2、gt;　　中圖分類號： TU97文獻標識碼： A </p><p>　　隨著我國城市人口越來越多，對居住問題的要求也越來越高。近年來我國傾向于修建高層結構建筑，但是在高層建筑結構設計過程中，在抗風結構、抗震結構、消防設計、扭轉問題等方面存在著比較棘手的問題。下面筆者將圍繞對這些問題的敘述和探討解決方式來展開分析。 </p><p>　　一、高層建筑定義及特點 </p><

3、;p>　　超過一定高度和層數的多層建筑為高層建筑，其高度和層數，各國規(guī)定不一，且多無絕對、嚴格的標準。在美國，24.6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑；在英國，把不小于24.3m的建筑視為高層建筑。而中國自2005年起規(guī)定超過10層的住宅建筑和超過24m高的公共建筑及綜合性建筑為高層建筑。 </p><p>　　高層建筑具有節(jié)約用地及縮短公用設施和市政管網的開發(fā)周期，從而減少

4、市政投資、加快城市建設等特點，可以帶來顯著的社會效益和經濟效益。當高層建筑的層數和高度增加到一定程度時，它的功能適用性、技術合理性和經濟可行性都發(fā)生質的變化。但同時，高層建筑在設計、技術上尚有許多新的問題需要加以考慮和解決，下面就高層建筑結構設計方面進行探討。 </p><p>　　二、高層建筑結構設計的特點 </p><p>　　高層建筑結構與多層建筑結構有著很多的不同特點,高層建筑物同

5、時承載著垂直荷載和水平荷載,垂直荷載就是由建筑物高度引起的;水平荷載就是由建筑物外界的風力所引起的。當然,高層建筑物的抗震效果一定是要高于低層建筑物的。而由于低層建筑物的樓層比較低,所以產生的垂直荷載也非常小;由于多層的平面要較高層小的很多,所以多層的水平荷載也是非常的微乎其微。影響高層建筑物荷載的主要因素大多數是外界的風力和地區(qū)的地震等自然因素。高層建筑物的位移也是不可忽略的,建筑物的位移快慢與建筑物的高層是成正比的,建筑物的高度越高

6、,位移就會越快,而位移快了不僅會對建筑物的使用情況產生了影響,還會對使用者在使用當中的舒適度造成影響,更嚴重的會對建筑結構產生一定的影響,從而對使用者的安全也會造成一定的影響。因此在高層建筑物中一定要控制建筑物的位移程度,要控制在不影響建筑物的安全性、使用性等的范圍內,更好的設計出優(yōu)秀的建筑結構設計方案。 </p><p>　　三、高層建筑物建筑結構設計的基本原則 </p><p><

7、;b>　　合理進行方案設計 </b></p><p>　　怎樣才算是合理的結構設計方案呢,要從建筑結構體系和建筑結構形式上滿足高層建筑的結構設計,而且還要做到在盡量節(jié)省資金的前提下做到最合理的設計。傳力簡單和受力明確體現了建筑結構體系的基本要求,在結構單元相同的時候,必須要選擇相同的建筑結構體系。而且在選擇合理化的建筑結構方案時,更應該注意建筑施工的材料、建筑施工的條件、建筑工程設計的需求以及建

8、筑的地理位置條件等進行綜合性的分析。 </p><p><b>　　合理進行基礎設計 </b></p><p>　　每個建筑物結構的地理位置、地質地貌、相鄰建筑物的影響等都是不同的,必須綜合的分析,進而設計出最合理的基礎設計。不僅這樣,基礎設計的好與壞對建筑物荷載以及建筑物上部的結構類型都有重要的影響,尤其是高層建筑物更需要考慮到建筑物荷載的分布情況。臨近建筑物的影響

9、也是不可忽視的,比如:臨近建筑物存在著對該高層建筑物擋光、地基等影響的因素,這些都是不可忽視的。綜合所有影響因素分析設計出更具合理化的基礎設計方案,使建筑物在實用、美觀、安全等性能上發(fā)揮更大的空間。 </p><p>　　合理進行計算簡圖設計 </p><p>　　建筑結構設計的安全性是建立在對數據正確計算的基礎上的,而提到計算就引出了計算簡圖,如果計算簡圖的計算不合理,那么將會對建筑物造

10、成相當嚴重的安全隱患。為了能進一步保證計算簡圖對建筑結構設計以及建筑物以后使用中的安全性,我們應該在實踐中采取相應的構造措施。如,在實際的建筑機構設計中,會存在結構節(jié)點,應該盡量的降低計算誤差,將建筑結構計算簡圖盡可能的控制在規(guī)定的范圍之內,以進一步提高計算簡圖的精確性,也為整個建筑結構設計的安全性奠定了良好基礎。 </p><p>　　四、高層建筑結構的分析方法和計算原則 </p><p&g

11、t;　　從理論上講，多高層建筑結構并非理想彈塑性體，應根據不同材料的結構、不同的受力形式和受力階段，采用相應的計算分析方法。一般包括線彈性分析方法?？紤]塑性內力重分布的分析方法。非線性(幾何非線性、材料非線性)分析方法等；對于體形復雜、結構布置復雜的高層建筑結構，模型試驗分析也是一種重要的結構分析方法。 </p><p>　　目前國內規(guī)范體系是采用彈性小變形(線彈性)方法計算結構的作用效應(內力和位移)和截面承載

12、力設計，對比較柔軟的結構，通過近似方法考慮重力二階效應的不利影響。對復雜的不規(guī)則結構或重要的結構(如甲類建筑、9度抗震設防的乙類建筑和框架結構)，驗算其在罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性變形，作為二階段設計的要求。因此，一般情況下，高層建筑結構的內力與位移仍按線彈性方法計算，框架梁及連梁等構件可考慮局部塑性變形引起的內力重分布。 </p><p>　　線彈性分析方法是最基本的結構分析方法，也是最成熟的方法，可用于所有

13、高層建筑結構體系的計算分析。理論分析、試驗研究和工程實踐表明，在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下，線彈性分析結果可以滿足工程精度要求，保證結構安全。 </p><p>　　五、平面結構空間協同工作模型 </p><p>　　該計算模型是20世紀80年代以前國內高層建筑結構最常用的結構分析模型，主要為適應當時計算機容量小、速度低，而高層建筑結構層數多、桿件多和計算量大的情況。 </

14、p><p>　　六、剪力墻平面有限元分析模型 </p><p>　　剪力墻某些局部受力狀況非常復雜。剪力墻是平面結構，又往往被門窗洞口劃分成框支墻或帶連梁的肢墻，其實際受力狀態(tài)與上述各種計算模型有不同程度的差異。特別是在不規(guī)則開洞的墻體和框支剪力洞口附近的墻體，如果直接采用上述三維空間分析模型的分析結果難以反映這些局部墻體的真實受力情況。所采用的最簡單的單元是普通的三角形單元和普通矩形單元，這

15、些單元每一個節(jié)點有兩個獨立自由度 由于單元簡單，易于程序的編制，早期應用較多。但是普通三角形和矩形單元的精度較低，分析時往往需要采用相當多的單元數量，即要很多的未知量才能得到必要的精度；而且還難以反映洞邊的應力集中現象。實際上，工程中則采用高精度單元。 </p><p>　　高層建筑結構是復雜的空間結構，比較合理的分析方法是采用三維空間結構計算模型，樓板按彈性考慮。但這樣會增加計算工作量和設計費用，所以一般情況下

16、可采用樓板在自身平面內為無限剛性的假定。如結構平面和立面簡單，規(guī)則，可采用協同工作方法計算。 </p><p>　　目前，高層建筑按三維空間結構計算，主要有兩種計算模型：空間桿----薄壁桿件模型、空間桿----元模型.相對而言，空間桿、墻元模型比空間桿----薄壁桿件模型更符合實際結構，計算結果也更精確一些，建模時對各種剪力墻更容易處理一些，但計算速度較慢.計算機硬盤和內存空間要求較大. </p>

17、<p>　　對于復雜高層建筑結構，應至少采用兩個不同力學模型的三維空間結構分析軟件進行整體內力和位移計算，以保證分析結果符合實際情況.對程序計算結果應進行分析和判別，不能盲目地使用程序計算結果。 </p><p>　　總而言之，高層建筑對設計結構的要求更高，他在技術的使用上，更是與整個工程的質量息息相關，所以施工方在施工的時候一定要注意技術的更新，多借鑒成功的經驗，筑造讓人們放心的工程。 </p