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時間：2023-08-11 17:18:35
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
中圖分類號：TU208文獻標識碼： A
一、轉(zhuǎn)換層的功能與設(shè)計原則
（一）轉(zhuǎn)換層的功能
1、建筑功能
利用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可以為高層建筑提供寬闊的室內(nèi)空間和出入口。
2、結(jié)構(gòu)功能
高層建筑利用轉(zhuǎn)換層可以實現(xiàn)上下部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，上部的剪力墻結(jié)構(gòu)更適合于民用住宅結(jié)構(gòu)，而下部框架結(jié)構(gòu)由于可以具有較大的內(nèi)部空間，更適宜商用。通過轉(zhuǎn)換層將兩者有效的融合為一體，確保了高層建筑結(jié)構(gòu)的多樣化。
3、軸線及上下層柱網(wǎng)轉(zhuǎn)換
利用轉(zhuǎn)換層進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在其不改變上下結(jié)構(gòu)形式的情況下，可以通過對軸線及上下層柱網(wǎng)的改變，實現(xiàn)下部柱距的擴大，以大柱網(wǎng)的形式滿足下部大空間的需求。
4、錯位布置
在進行上下結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換時，可以對上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的軸線和柱網(wǎng)軸線進行錯位布置。
（二）設(shè)計原則
高層建筑由于自身重量較大，所以對其穩(wěn)定性和抗震性具有較高的要求，但在進行轉(zhuǎn)換層設(shè)置時，極易導致豎向剛度突變的發(fā)生，從而導致高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能受到較大的影響，所以在進行轉(zhuǎn)換層設(shè)計時需要遵循利用直接落地的豎向構(gòu)件、宜低不宜高、宜小不宜大的諸多原則。即在進行轉(zhuǎn)換層設(shè)置時，由于豎向構(gòu)件會對剛度和結(jié)構(gòu)的抗震性能帶來突變，所以需要選擇直接落地的豎向構(gòu)件來進行設(shè)置；在進行轉(zhuǎn)換層設(shè)置時，盡量選擇高層建筑豎向位置較低的地方；同時為了確保所設(shè)置的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式能夠具有更明確的傳力路徑，所以需要對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，這樣對于結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工都會有一定的益處；在轉(zhuǎn)換時需要對剛度進行適度的控制，不宜過大，這樣不僅有利于建筑物的安全性，而且也會帶來較好的經(jīng)濟性。
二、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的類型及設(shè)計方法論述
高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層可以分為四種類型：梁式轉(zhuǎn)換層、厚板式轉(zhuǎn)換層、箱式轉(zhuǎn)換層和桁架式轉(zhuǎn)換層。
（一）梁式轉(zhuǎn)換層
特點：梁式轉(zhuǎn)換層分為托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計和托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計，這兩者是按功能不同來進行劃分的。
1、托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計
當轉(zhuǎn)換梁承接的是上部的普通框架時，可以按照普通的截面設(shè)計進行配筋計算，因為這時的轉(zhuǎn)換梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一樣的，但是，當轉(zhuǎn)換梁承受的是上部斜桿框架時，就應(yīng)該按偏心受拉構(gòu)件進行截面尺寸設(shè)計，因為，此時的轉(zhuǎn)換面承受的是軸向拉力。
2、托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計
在轉(zhuǎn)換梁的施工過程中，力學問題是一個關(guān)鍵問題，必須要予以重視，當轉(zhuǎn)換梁承受上部的墻體是小墻體時，要采取普通梁的截面設(shè)計方法進行配筋計算，且縱向的鋼筋也可以放置在轉(zhuǎn)換梁的底部，像普通梁那樣布置就可以了；當轉(zhuǎn)換梁承受的是上部墻體且滿跨不開洞時，轉(zhuǎn)換梁應(yīng)采取的截面設(shè)計方法是深梁截面設(shè)計方法，它的受力特點和破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，不過此時的轉(zhuǎn)換梁跨中較大范圍的內(nèi)力較大，所以其縱向的鋼筋就不應(yīng)該彎曲或者截斷了；當轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨或者不滿跨時，但是剪力墻長度比較大時，應(yīng)該采取的轉(zhuǎn)換梁設(shè)計方法是深梁截面設(shè)計方法。
（二）箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)
當轉(zhuǎn)換梁的截面較大時，可以在轉(zhuǎn)換梁的梁頂和梁底同時設(shè)置一層樓板，遍布全層，使得整個樓層都構(gòu)成“箱子”形式，也因此被稱為“箱型轉(zhuǎn)換層。
箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)也是高層建筑設(shè)計中較為常用的一種結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計過程中主要要注意支撐體系的合理設(shè)置，這是保證建筑施工質(zhì)量的重要前提，主要特點有：層高大、自重大、混凝土強度高、結(jié)構(gòu)受力比較復雜、墻柱模板支設(shè)困難等，主要優(yōu)點是轉(zhuǎn)換層本身的整體性非常好，但是，它也有其缺點，就是它直接占用了整個樓層的面積，使得這個樓層不能再有其他用途，只能當做設(shè)備層使用，還有一個缺點就是上面所提出的自重大、造價高，這也是在實際應(yīng)用當中很少使用的原因。
（三）厚板式轉(zhuǎn)換層
這種厚板厚梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點是布置靈活，整體性比較好，當上、下柱網(wǎng)線錯開比較多很難用梁來承托時就需要采取這種形式，做成厚板，厚板的厚度也可以根據(jù)上下的結(jié)構(gòu)以及柱網(wǎng)尺寸而定，但是這種厚板式轉(zhuǎn)換層的自重很大，地震作用大，耗費材料多，不僅耗費資金而且還容易發(fā)生震害，所以這種方法采用的也不是很多。
厚板式轉(zhuǎn)換層可以采用T B SA 等的三維空間分析程序?qū)φw進行內(nèi)力分析，主要是轉(zhuǎn)換板的不規(guī)則邊界，這樣一般會采用有效單元法進行內(nèi)力分析，還可以采用復雜樓板有限元分析軟件進行進一步計算，還可以對板進行在豎向壓力荷載作用下的受彎和局部壓力等的計算。
（四）桁架式轉(zhuǎn)換層
桁架可以分為兩種，一種是空腹桁架，另一種是實腹桁架，這種桁架式轉(zhuǎn)換層主要是由梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換而來的，與梁式轉(zhuǎn)換層相比它的受力更加明確、整體性好、抗震能力強、框支柱柱頂彎矩和剪力更加小一點，這是它主要的優(yōu)點，但是缺點也比較明顯，施工難度大，更加復雜、節(jié)點設(shè)計難度大?？梢詫ζ溥M行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，當高層建筑的下部為大商場時，需要的空間必須要大，上部則是居住辦公等的小空間，這時就可以采用桁架式轉(zhuǎn)換層，特別是在需要設(shè)置管道時，更要采取這種方式，一般采用桁架式轉(zhuǎn)換層時應(yīng)該滿層進行布置，而且上弦節(jié)點要與上部密柱中心對齊。桁架式轉(zhuǎn)換層的重量比較小，所以也減小了下部框架的承重負荷。
三、帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
（一）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置
據(jù)相關(guān)研究已經(jīng)顯示，在底部的轉(zhuǎn)換層中，如果其位置越高，它的上下高度的突變就會越大，轉(zhuǎn)換層的上下內(nèi)力的傳遞途徑，其突變也會加劇，落地的剪力墻以及其他墻體就容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，框支柱內(nèi)力加大，使得轉(zhuǎn)換層的上部其附近的一些墻體就會被破壞。所以說，轉(zhuǎn)換層的位置如果過于高，就會對抗震產(chǎn)生不利的影響。按照相關(guān)的研究結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)換構(gòu)件能夠運用箱形結(jié)構(gòu)、斜撐、厚板、轉(zhuǎn)換大梁等形式，在地震區(qū)對于一些轉(zhuǎn)換厚板的使用經(jīng)驗是比較少的，可以在一些非地震區(qū)采用，在一些大空間的地下室中，因為其周圍有著約束的作用，而地震的反應(yīng)也低于上部的框支結(jié)構(gòu)，所以，在 7 度到 8 度地區(qū)的地震設(shè)計的一些地下室就能夠采用這種厚板轉(zhuǎn)換層。
（二）轉(zhuǎn)換層豎向布置
轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的傳力以及建筑的功能需要，沿著層高的建筑方向靈活布置，也可以符合建筑功能要求的基礎(chǔ)上，能夠在樓層的局部來設(shè)置轉(zhuǎn)換層，而且自身的空間可以作為一種技術(shù)設(shè)備層，也可以作為一種正常的使用層，但是前提是要保證轉(zhuǎn)換層的剛度，這樣來防止剛度的過分懸殊。
（三）轉(zhuǎn)換層抗震設(shè)計
為了進一步的保證設(shè)計的準確性與安全性，規(guī)定在一些框支剪力墻其轉(zhuǎn)換層的位置如果是設(shè)置在第三層以上，那么框支柱以及剪力墻其底部的抗震等級要提高一級，如果已經(jīng)是特一級就不再需要提高，而對于底部的框架來說，如果其為密柱框架，其抗震等級就不用再提高。轉(zhuǎn)換層其構(gòu)件在水平地震作用下的內(nèi)力要將其調(diào)整，如果是八度的抗震設(shè)計，就要對豎向地震的影響需要考慮。
（四）轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計
轉(zhuǎn)換層將框支剪力墻分成上下兩部分，對于這兩者來說，其受力情況是有一定差距的，在上部的樓層中，因為外荷載而產(chǎn)生的水平力，有自己的分配原則，它是根據(jù)剪力墻的剛度來進行的。在下部樓層中，框支柱的剛度與落地的剪力墻的剛度也是不同的，后者承擔著水平剪力，也就是說，在轉(zhuǎn)換層處荷載的分配不是很均勻。轉(zhuǎn)換層其樓板具有比較重的任務(wù)，轉(zhuǎn)換樓板其自身的變形大、受力大，應(yīng)該要保持足夠的剛度來完成對于自己任務(wù)的支撐。
參考文獻
中圖分類號：TU208 文獻標識碼： A
前言
高層建筑的出現(xiàn)是科技發(fā)展、社會進步、建筑行業(yè)提升的重要標志，當前，國家和城市發(fā)展越迅速，高層建筑的數(shù)量和層次就越高，很多大城市已經(jīng)開始了超高層建筑的設(shè)計和施工，并已經(jīng)逐漸成為一種社會和行業(yè)發(fā)展的趨勢。在這樣的趨勢下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作就顯得尤為重要，在設(shè)計工作中要通過科學的手段、統(tǒng)籌的方法和高超的技巧將設(shè)計的合理性、安全性和需要的廣泛性和差異性有效地統(tǒng)合在一起，滿足從行業(yè)到社會，從個人到集體，從需要到發(fā)展等各方面的需要。當前，各界為建筑行業(yè)提出了做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要了解高層建筑結(jié)構(gòu)的特點，注意設(shè)計中的要點，重點對高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和受力性能進行關(guān)注，在堅持安全、質(zhì)量和經(jīng)濟的原則下，提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。
一、高層建筑的結(jié)構(gòu)特點
1、重視對待軸向變形。高層建筑中，由于豎向負荷較大的原因，可能會引起在柱中較大程度上的變形，從而對連續(xù)梁、彎矩產(chǎn)生比較大的影響，該影響包括兩個方面：一方面是，會增大端支座負彎矩的數(shù)值或者是增大跨中正彎矩的數(shù)值，另一方面是，減小連續(xù)梁中間支座的負彎矩值。除了這兩方面的影響外，還會影響預測構(gòu)件的側(cè)移和剪力，以及影響構(gòu)件的下料長度，對于對構(gòu)件的側(cè)移和剪力的影響，將其和構(gòu)件豎向變形相比較，就會得出較為不安全的結(jié)果；對于對預測構(gòu)件下料長度的影響，可以采取根據(jù)計算軸向變形數(shù)值，然后針對性的對下料長度進行調(diào)整分配。
2、重要的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計指標是結(jié)構(gòu)延性。高層建筑和低層建筑的區(qū)別之一就是：在建筑結(jié)構(gòu)方面，高層建筑的結(jié)構(gòu)較柔和，同時也就保障在地震作用下高層建筑的變形更大。為了避免高層建筑在遭受較大沖擊后，在進人高層建筑塑性變形階段的前提下，高層建筑仍可以具有較強的變形能力，也就是避免高層建筑的倒塌，需要在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時采取恰當合理的措施，達到保障高層建筑結(jié)構(gòu)具有應(yīng)對較大沖擊的延性。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的決定性因素是水平荷載。一方面，對于大多數(shù)的高層建筑樓房來說，豎向荷載基本上是定值，而水平荷載，比如地震作用和風負載，荷載值隨著高層建筑結(jié)構(gòu)動力特性的不同而發(fā)生較大程度上的浮動變化；另一方面是，由于高層建筑樓房自身的重量和樓面引起的彎矩和軸力的數(shù)值，與建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩和引起的軸力與建筑物高度的二次方成正比。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點
1、高層建筑的構(gòu)造措施
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要重點對剪力、壓力、柱體等相關(guān)結(jié)構(gòu)和特性進行強化，同時要加強彎力矩的防護，提高拉力的大小，提升構(gòu)造梁的性能，要注意對薄弱部位的加強，特別重點考慮的構(gòu)造要點有：延性、溫度應(yīng)力、薄弱層厚度，鋼筋錨固長度，抗震結(jié)構(gòu)層次等主要環(huán)節(jié)，要達到高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理化，就必須做好上述構(gòu)造方面的設(shè)計。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)的計算簡圖
計算簡圖是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和高層建筑結(jié)構(gòu)計算時的中要基礎(chǔ)，因此，需要選擇適宜的高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖。在計算簡圖中要對高層建筑結(jié)構(gòu)的剛節(jié)點和鉸節(jié)點進行重點把握，同時要控制計算簡圖的誤差，使其限定在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的允許范圍中。在高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的應(yīng)以中要對構(gòu)造的重點防護措施進行強化，這樣有利于控制高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)的方案
結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟性、科學性和合理性是整個高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，要采用高層建筑結(jié)構(gòu)的合理形式和經(jīng)濟形式，這樣可以使高層建筑結(jié)構(gòu)得主要性能和要求達到相應(yīng)的設(shè)計。在方案中要注意豎向和水平向的規(guī)則，同時，要注意在同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)不能應(yīng)用同樣結(jié)構(gòu)體系和方式，以避免高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題。
4、高層建筑的基礎(chǔ)方案
在高層建筑結(jié)構(gòu)進行基礎(chǔ)設(shè)計師要重點考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載分布、高層建筑工程的地質(zhì)條件、高層建筑的施工條件。設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時要重點考慮到對地基潛力的挖掘，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段要對工程地質(zhì)勘查報告的內(nèi)容和技術(shù)參數(shù)進行重點了解，以便形成具有科學性和合理性的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案。
四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則性
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求，應(yīng)采用規(guī)則的設(shè)計方案，不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該具備多道抗震防線；具有合理的承載力和剛度分布的結(jié)構(gòu)水平和豎向布置，避免因扭轉(zhuǎn)和突變效應(yīng)造成局部薄弱部位。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的平面規(guī)則布置
高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置需要能抵抗豎向和水平荷載，對稱均勻，明確受力，傳力直接，減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下，建筑的平面要簡單規(guī)則，在風力作用下可以適當放寬要求。建筑的抗震設(shè)防要求建筑的平面形狀宜對稱、簡單、規(guī)則，才能達到減震的目的。
五、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的防范和處理
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題
在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們需要建筑的三心盡可能匯于一點，即三心合一。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的扭轉(zhuǎn)問題就是指建筑的三心在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中未達到統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動的效應(yīng)。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)的受力性能
對于高層建筑物最初的方案設(shè)計，建筑師考慮更多的是應(yīng)該是它的受力性能，而不是詳細地確定它的具體結(jié)構(gòu)。沉降縫兩側(cè)單元層數(shù)不同時，由于高層的影響，低層的傾斜往往很大，因此沉降縫寬度可按高層單元的縫寬要求來確定。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的其它問題
一是，剪力墻的墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應(yīng)采取在墻與梁相交處設(shè)置扶壁柱或暗柱，或在墻內(nèi)設(shè)置型鋼等至少一種措施，減小梁端部彎距對墻的不利影響。二是，對各抗震等級框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求，同時增加了最小面積配箍率的要求。三是，嚴格要求各抗震等級剪力墻在各種情況下的厚度與層高。四是，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。
六、結(jié)束語
綜合全文，近些年我國的高層建筑建設(shè)行業(yè)迅速發(fā)展，而高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑建設(shè)行業(yè)的關(guān)鍵因素，高層建筑建設(shè)行業(yè)的進一步發(fā)展，使得對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的要求越來越高。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量好壞直接影響到整個高層建筑是否具有安全性，直接影響到高層建筑建設(shè)行業(yè)是否達到可持續(xù)發(fā)展。本文從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則人手，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點進行詳細的概述，進而引出高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該注意的問題，并對這些問題進行簡單的概括。
[參考文獻]
Abstract: with the development of land resources, the growing tension, high-rise building more and more as the choice in the urban construction and development of a kind of form of construction, and the design of the building structure changes more and more, building type and function more and more complex, high-rise building structure design also has become more and more high building structure engineering design work of the difficult points and key. So the article through the structure design of a high-rise building, and discusses the design put forward that should be paid attention in the main points, for everyone to discuss and study.
Keywords: high building; Structure design; Design choice; points
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號
前言
高層建筑是社會經(jīng)濟發(fā)展和科技進步的產(chǎn)物。隨著大城市的發(fā)展，城市用地緊張，市區(qū)地價日益高漲，促使近代高層建筑的出現(xiàn)，電梯的發(fā)明更使高層建筑越建越高。宏偉的高層建筑是經(jīng)濟實力的象征，具有重要的宣傳效應(yīng)，在日益激烈的商業(yè)競爭中，更扮演了重要的角色。
一、 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇分析
高層建筑結(jié)構(gòu)是否合理、經(jīng)濟的關(guān)鍵就是高層建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的選擇是否合理，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系有框架、剪力墻、框架－剪力墻、框架－核心筒、筒中筒等。對結(jié)構(gòu)選型來說，沒有普遍使用的選擇標準，往往是隨著建筑的環(huán)境、功能要求有所變化，每一選擇都有其優(yōu)劣這就需要結(jié)構(gòu)工程師認真地對比和考慮。例如：框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，構(gòu)件類型少，設(shè)計和施工都較簡單，但其抗側(cè)剛度小，當建筑較高時，梁柱截面大，影響室內(nèi)使用空間；剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好，抗側(cè)剛度大，側(cè)移小，但其平面布置不靈活，一般適用住宅及旅館；而框架－剪力墻結(jié)構(gòu)則綜合了框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，并可以設(shè)計成雙重抗側(cè)力體系，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中要注意的就是剪力墻的布置要均勻，剛心與質(zhì)心重合或相近，且剪力墻數(shù)量不宜過多，滿足規(guī)范的側(cè)移限值即好。框架－核心筒的受力性能與框架－剪力墻相同，由于外框架間距大，使得建筑空間大而靈活，采光好，是高層公共建筑和辦公用房的理想選擇，在高度較高時，還可以加伸臂減小側(cè)移。筒中筒結(jié)構(gòu)由于柱距小近年已較少應(yīng)用。
二、 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
2.1水平荷載成為決定因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房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，以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。
2.2 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，會得出偏于不安全的結(jié)果。
2.3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)。
2.4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)計的基本原則
3.1以承載力、剛度、延性為主導目標，實施多道防線、剛?cè)峤Y(jié)合的結(jié)構(gòu)形式。即應(yīng)具有一定大的剛度和承載力來抵御風荷載和小震，隨著第一道防線破壞，結(jié)構(gòu)變?nèi)岷笕杂凶銐虼蟮膹椝苄宰冃文芰脱有院哪苣芰淼钟磥砜赡茉庥龅暮庇龃笳稹?/p>
3.2 在對結(jié)構(gòu)進行分析計算時，應(yīng)該運用最簡單、最直接、概念最清楚的計算方法，將結(jié)構(gòu)的受力與傳力途徑設(shè)計成簡單、直接、明確。盡可能避免出現(xiàn)以抗扭為主導的關(guān)鍵性傳力構(gòu)件。
3.3 盡可能使結(jié)構(gòu)平面布置的正交抗側(cè)力剛度中心(簡稱剛心)和建筑物表面力(風力)作用中心或質(zhì)量重心(質(zhì)心)靠近或重合，以避免或減小在風荷載或地震作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
3.4建筑物豎向布置的抗側(cè)力剛度構(gòu)件也最好設(shè)計成均勻、連續(xù)，避免出現(xiàn)軟弱層和上下層間的剪切剛度、彎曲剛度和軸壓剛度的突變。
3.5 應(yīng)重視上部結(jié)構(gòu)與其支承結(jié)構(gòu)整體共同作用的機理，即傳力與受力結(jié)構(gòu)兩者之間的共同作用；例如，在高層建筑的箱基和筏基的底板設(shè)計中，計算軟件無法進行上部結(jié)構(gòu)－地下室－地基基礎(chǔ)的相互作用分析，計算出來的底板內(nèi)力遠遠大于底板實際受到的內(nèi)力。
四 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計方法要求
4.1屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年，不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》征求意見稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題?，F(xiàn)在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。
4.2屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時說過不包括屋脊點垂度?，F(xiàn)在了解到，美國是計算的。他們作框架分析，一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形?，F(xiàn)在打算做個規(guī)定，剛架側(cè)移后，當山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。
4.3鋼柱換砼柱
少數(shù)單位設(shè)計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應(yīng)當指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關(guān)。建筑結(jié)構(gòu)是一門科學，如果不按科學辦事，是要吃苦頭的。今后國家要執(zhí)行建筑法，實行強制性條款，違反其中一項，出了工程事故，是要受罰的。
五 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的要點
在高層建筑的抗震設(shè)計中，概念設(shè)計的思想也得到延伸，所以結(jié)構(gòu)工程師必須對結(jié)構(gòu)地震破壞機理有深刻的認識，對地震試驗研究成果有一定的理解，這樣才能從概念上作出判斷，并采取措施。我國的抗震設(shè)防目標是“小震不壞，中震可修，大震不倒”?？拐鸾Y(jié)構(gòu)構(gòu)件必須有足夠大的承載能力，足夠的剛度、延性和耗能能力，以達到抗震設(shè)防目標。在同一地震作用下，剛度小的結(jié)構(gòu)變形大，剛度大的結(jié)構(gòu)變形小，所以，對同種材料而言，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)比設(shè)置了剪力墻的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)震害嚴重。另外，建筑的體型和結(jié)構(gòu)總體布置也是在抗震設(shè)計值得特別重視的，平面形狀上宜簡單、對稱、避免過多的外伸、內(nèi)凹、避免細腰形和角部重疊平面；電梯、樓梯的布置盡量避免布置在端角和凹凸處；避免錯層布置等。建筑立面也應(yīng)是規(guī)則、均勻、從上到下外形變化不大，沒有過多的外挑內(nèi)收，避免突變。還有一點就是建筑的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與建筑主體結(jié)構(gòu)必須存在可靠連接，使其在地震時不脫落，以免發(fā)生倒塌傷人。
六 結(jié)論
隨著高層建筑進一步的發(fā)展，滿足高層建筑的形式，材料，力學分析模型都將日趨復雜多元，為了滿足市場的要求，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師必須嚴格執(zhí)行設(shè)計標準，根據(jù)工程實地情況選擇合理的結(jié)構(gòu)方式，注意高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點和要點，為后期的施工打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻
[1]肖峻．高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計[J]．中化建設(shè)，2008，（12）．
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
1 引言
我國經(jīng)濟的發(fā)展帶動建筑業(yè)的快速騰飛，同時建筑技術(shù)也有了質(zhì)的飛躍。高層建筑通過合理利用有限的土地面積，發(fā)展無限的空間并進行合理的利用，給城市用地緊張緩解城市人口壓力帶來了福音，并一躍成為建筑的主流導向，儼然已成為城市高度發(fā)展的標志。高層建筑結(jié)構(gòu)建筑層數(shù)多、結(jié)構(gòu)的復雜程度大、施工困難、管理復雜、工序繁多、建設(shè)周期長、質(zhì)量難以保證等諸多的特殊性，給設(shè)計施工帶來了許多不便。本文從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計角度出發(fā)，針對高層建筑結(jié)構(gòu)的特點和設(shè)計中存在的問題，分析總結(jié)了設(shè)計中的要點和應(yīng)注意事項，提出了設(shè)計要點的控制措施，為相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提供借鑒和參考。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點分析
水平荷載、軸向變形、結(jié)構(gòu)側(cè)移和結(jié)構(gòu)延性是目前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要非常重視的設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下面進行一一分析和討論：
1)水平荷載。之所以將水平荷載認定為高層建筑的決定因素，是因為水平荷載對高層建筑結(jié)構(gòu)安全性的影響已經(jīng)超過的豎向荷載對結(jié)構(gòu)安全的影響。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重和作用在其上的使用荷載，它所產(chǎn)生的軸力和彎矩的大小，只與建筑高度的一次方成正比，與此同時，水平荷載對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、和由此引起的軸力，與建筑高度的兩次方成正比。因此，隨著高度的增加，很小的水平荷載作用就會引起較大的傾覆力矩和軸力，而且水平荷載主要是由風荷載和地震水平分力來產(chǎn)生，這些力的數(shù)值大小都是不確定性的，動態(tài)的。也就是說，水平荷載大小隨著結(jié)構(gòu)動力特點的不同幅度變化較大。因此，水平荷載已成為高層建筑安全性能的一個主要決定性因素之一。
2)軸向變形。軸向變形對結(jié)構(gòu)的影響表現(xiàn)在連續(xù)梁支座的安全和預測構(gòu)件的下料長度方面。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，豎向荷載較大，從而導致柱中的撓度較大，這會對連續(xù)梁的彎矩產(chǎn)生直接的影響，導致連續(xù)梁跨中正彎矩和端支座負彎矩增大。而中間支座附近的負彎矩減小，危及到連續(xù)梁的安全性能。預測構(gòu)件的下料長度，也會受較大的軸向變形所影響，因而要求在計算下料長度時，要根據(jù)軸向變形的計算數(shù)值大小，進行下料長度的調(diào)整，否則會引起不安全后果。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剪力值大小也受到軸向變形的影響，在進行構(gòu)件豎向變形比較后，得到的結(jié)果可能安全度不夠。
3)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。高層建筑和低層建筑的幾何變形相比，側(cè)向位移是需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中認真重視的關(guān)鍵所在。隨著高度的不斷增加，側(cè)向位移的大小受水平荷載影響很明顯，水平荷載越大，側(cè)向位移越大，對結(jié)構(gòu)的安全影響就越大。因此，規(guī)定一個安全的容許范圍，設(shè)計計算要將側(cè)向位移控制在此范圍內(nèi)，減少高層建筑結(jié)構(gòu)的安全影響。
4)結(jié)構(gòu)延性。延性是建筑結(jié)構(gòu)的一項重要的設(shè)計指標，高層建筑結(jié)構(gòu)與低層建筑結(jié)構(gòu)相比，更具有柔韌性和延展性，建筑結(jié)構(gòu)的整體變形相對更大一些。在風力、地震力的水平作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)先處于彈性狀態(tài)，如果作用力的大小超過了彈性極限，那么結(jié)構(gòu)就會進入塑性變形階段，此時的變形無法恢復，如果繼續(xù)破壞就會達到破壞階段，為此要在塑性階段保證結(jié)構(gòu)具有持久性，也就是采取適當?shù)拇胧?，加大結(jié)構(gòu)的延性，避免結(jié)構(gòu)受損破壞。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析控制
3.1 重視結(jié)構(gòu)的高度
結(jié)構(gòu)的總體高度受規(guī)范標準的影響，主要體現(xiàn)在抗震規(guī)范、高層混凝土技術(shù)規(guī)范中。新規(guī)范對高度、超高等進行了嚴格的劃分，A級高度和B級高度，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，之前的一些處理方法和措施都有一定的改變，而且高度越高，結(jié)構(gòu)安全影響因素越多，如果忽略這些問題，就會產(chǎn)生非常大的風險。實際工程中如果忽略此問題，施工圖的審查過程將受到限制，造成重新設(shè)計，如果進行專家論證繼而影響工期、造價等一連串的規(guī)劃設(shè)計施工，給項目帶來很大麻煩。高度達到一定的程度，建筑結(jié)構(gòu)會發(fā)生質(zhì)的變化，比如安全指標、力學模型選擇、荷載、材料等
3.2 選擇合理的結(jié)構(gòu)體系
建筑結(jié)構(gòu)體系有很多種，鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前主流的結(jié)構(gòu)形式，選取哪一種是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要面臨的抉擇，不能隨意選取。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和加強層的設(shè)置影響到結(jié)構(gòu)體系的直接選取，在結(jié)構(gòu)體系之間或者柱間距發(fā)生變化時，就需要設(shè)計轉(zhuǎn)換層，直接的影響就是結(jié)構(gòu)的剛度突變，影響到相鄰的柱構(gòu)件的受力情況，剪力增大導致很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層與體系連接處的強柱弱梁。因此，在需要轉(zhuǎn)換層或者加強層的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)體系的剛度要低，避免剛度發(fā)生太大變化，根據(jù)我國的建材市場產(chǎn)品性能和品種，可以使用鋼骨混結(jié)構(gòu)、鋼管混結(jié)構(gòu)或者鋼結(jié)構(gòu)。
3.3 考慮結(jié)構(gòu)的細節(jié)問題
結(jié)構(gòu)的設(shè)計要重視保證結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、剪力墻和嵌固端的設(shè)置。平面規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)給設(shè)計施工帶來方便，而且規(guī)范要求建筑物不能采用不規(guī)則的方案，在平面規(guī)則性也做了嚴格的限值。為的就是避免在后期的施工圖設(shè)計造成不必要的麻煩和不便。短肢剪力墻是設(shè)計中受到限制最多的，因此在設(shè)計中要避免出現(xiàn)短肢剪力墻，如果出現(xiàn)，要符合各種要求。嵌固端一般出現(xiàn)在地下室頂板處，人防的頂板位置。嵌固端的設(shè)計需要按照規(guī)范要求進行，例如，嵌固端上下層的剛度比值的選取、抗震等級一致的要求、嵌固端和抗震縫的相對位置要求，如不滿足要求，會對工程產(chǎn)生嚴重影響。因此要重視嵌固端的設(shè)計。
3.4 考慮結(jié)構(gòu)抗震
高層建筑結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)三心不重合的情況，即產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。若受到地震的作用，會加劇結(jié)構(gòu)的破壞，而且會影響到鄰近建筑物的安全。結(jié)構(gòu)抗震是設(shè)計中必不可少的環(huán)節(jié)，尤其是高層建筑。結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中，會影響對結(jié)構(gòu)安全性能，常出現(xiàn)在凹凸的拐角處，要引起重視，避免出現(xiàn)這種情況，或者采取補救措施來減小這種應(yīng)力集中現(xiàn)象。高層建筑結(jié)構(gòu)在豎向極易出現(xiàn)剛度突變和薄弱層，因此在進行抗震設(shè)計時要注意防震縫的設(shè)置，是設(shè)計時容易忽視的問題?？拐鹪O(shè)計規(guī)范提出的三大設(shè)防、兩階段設(shè)計，要引起設(shè)計人員的重視，具體可以參考抗震規(guī)范的要求進行。
4 結(jié)束語
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計因建筑的高度變化越發(fā)復雜，而結(jié)構(gòu)設(shè)計本身也是一項復雜的工作。因此，設(shè)計人員要針對高層建筑的結(jié)構(gòu)特點和主要安全影響因素進行重點考慮，在嚴格按照規(guī)范要求的基礎(chǔ)上進行合理的結(jié)構(gòu)體系選擇、高度的控制、細節(jié)的重視以及抗震的安全標準設(shè)計，同時要根據(jù)具體情況進行概念上的設(shè)計，由此作為出發(fā)點按部就班的設(shè)計，重視上述要點的設(shè)計，提高高層建筑在設(shè)計上的質(zhì)量和安全性能。
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
1、水平作用是決定因素
首先，因為結(jié)構(gòu)自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力及彎矩的數(shù)值，僅僅和建筑高度的一次方成正比，但是水平作用對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩和在豎向構(gòu)件中引起的軸力，與建筑高度的兩次方成正比；另外，對一些一定高度的建筑來說，豎向荷載基本上是固定值，但作為水平作用的地震作用和風荷載卻是不確定的。
2、側(cè)移是控制指標
和多層建筑不同，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)側(cè)移是關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的不斷增長，水平作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形也隨之迅速增加，結(jié)構(gòu)頂點側(cè)移與建筑高度的四次方成正比。所以結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移必須要控制在一定限度之內(nèi)。
3、結(jié)構(gòu)延性成為重要設(shè)計指標
延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，在承載能力不降低或基本不降低的情況下，具有足夠塑性變形能力的一種性能，一般用延性比來表示。受彎構(gòu)件會隨著荷載的增加，首先受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫，出現(xiàn)非彈性變形。然后受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)高度降低，受壓區(qū)混凝土被壓碎，最后導致構(gòu)件被破壞。
4、軸向變形也不容輕視
在高層建筑中，豎向荷載數(shù)值會較大，會在柱中引起很大的軸向變形，從而導致對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生一系列的影響，使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值變小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值變大，對預制構(gòu)件的下料長度也會產(chǎn)生影響，這就要求依據(jù)軸向變形計算值，對下料的長短做出相應(yīng)調(diào)整；另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移也會產(chǎn)生影響。不考慮構(gòu)件豎向變形與考慮構(gòu)件豎向變形相比較，計算結(jié)果會偏于不安全。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題
1、設(shè)計人員基礎(chǔ)知識薄弱
在部分小型設(shè)計公司，有一些設(shè)計人員根本不了解施工工藝流程，離開設(shè)計圖庫和計算機作業(yè)根本不能設(shè)計和畫圖，缺乏施工現(xiàn)場設(shè)計代表的經(jīng)驗，不能以專業(yè)知識及經(jīng)驗指導施工技術(shù)難題。類似于這樣一些純粹紙上談兵的建筑圖紙，充斥著低成本小型建筑項目市場，比如說拆遷項目返建等，最終導致建筑使用壽命縮短等大量技術(shù)隱患問題。
2、結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計不足，標準及規(guī)范推廣應(yīng)用落后。
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，普遍存在結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計不充分的情況。由于我國的地震帶分布不一，部分省市對于結(jié)構(gòu)抗震的要求較為忽視，導致結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)。比起日本和美國等在結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計領(lǐng)域成果突出的國家，我國的抗震概念設(shè)計標準及規(guī)范的應(yīng)用推廣相對較為落后。
3、建筑物超高問題
隨著建筑物高度的不斷加大，在抗震性能和建筑質(zhì)量方面都面臨著更嚴峻的問題。出于高層建筑抗震性能的較高需要，規(guī)范對建筑物的高度作出了嚴格的規(guī)定，超高建筑在設(shè)計方面要確保滿足抗震的要求。在目前的高層建筑市場中，仍然存在著建筑超高但沒采取更嚴格的措施的問題。
4、短肢剪力墻的設(shè)置
短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻。近年興起的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，雖然有利于住宅建筑布置，也可減輕結(jié)構(gòu)自重，但在高層住宅中，剪力墻肢不宜太短，因為短肢剪力墻的抗震性能較差，地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗不多，為安全起見，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1、地基與基礎(chǔ)設(shè)計
地基與基礎(chǔ)設(shè)計已經(jīng)得到結(jié)構(gòu)工程師的重視，這不僅由于該階段設(shè)計過程合理與否將直接影響到后期設(shè)計工作的進行，也是整個項目成本的決定性因素。因此，這個階段，存在的問題可能會很嚴重，也甚至會造成不可估量的損失。高層建筑應(yīng)根據(jù)整體布局來選可滿足承載力和變形的要求、并可以調(diào)整不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。高層建筑宜設(shè)置地下室以減小地基的附加應(yīng)力和沉降量， 有利于滿足天然地基的承載力和上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。此外，基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)注意本地的規(guī)范的重要性。
2、建筑結(jié)構(gòu)受力性能
對于最初的建筑設(shè)計，建筑師考慮更多的是建筑的空間組合，而不是詳細地確定其具體的結(jié)構(gòu)。建筑物底面建筑空間的形式在水平方向和垂直方向的穩(wěn)定性是非常重要的，因為一些建筑物是由又大又重的組合物來組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于基礎(chǔ)面的，而在建筑設(shè)計中的一個基本要求是要理清所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，因此在建筑設(shè)計階段，就有必要對主要承重柱和承重墻的數(shù)量和分布做出整體構(gòu)想。
3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題
建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心，建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一，這是是結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中沒有做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉(zhuǎn)破壞，要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉(zhuǎn)效果的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于街景與建筑空間的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規(guī)則T形、L形、十字形等比較復雜的平面形式時，應(yīng)將突出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時，在結(jié)構(gòu)設(shè)計布局時，最大可能使建筑狀態(tài)的結(jié)構(gòu)是對稱的。
4、建筑高度、高寬超限問題
現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規(guī)范限值，甚至個別建筑高度和高寬比均超出規(guī)范限值。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于建筑的高度、長寬比和尺寸的復雜程度超過現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的高層建筑，應(yīng)按超限高層建筑進行設(shè)計。同時，另一點不容忽視的問題是，建筑適用高度除與結(jié)構(gòu)體系類型及抗震設(shè)防烈度有關(guān)外，還與場地類別與結(jié)構(gòu)是否規(guī)則等因素有關(guān)，當位于Ⅳ類場地或結(jié)構(gòu)平面與豎向布置不規(guī)則時，其最大適用高度應(yīng)適當降低。
5、抗震設(shè)計要求更高
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震設(shè)防要求，需要正確計算正常使用時的豎向荷載和風荷載，應(yīng)當具有良好的抗震性能。
6、概念設(shè)計和理論計算具有同等重要性
抗震設(shè)計有兩部分：計算設(shè)計、概念設(shè)計。雖然分析手段在不斷提高，分析的原則在不斷完善，但由于抗震設(shè)計計算是在一定的假想條件下進行，而地震作用具有很大的復雜性和不確定性，同時地基土影響和結(jié)構(gòu)體系本身都極復雜，因此理論分析計算很有可能會和實際情況相差甚遠。特別是結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段后，構(gòu)件局部可能會開裂甚至破壞，此時就很難用常規(guī)的計算原理去分析結(jié)構(gòu)。而高層建筑的概念設(shè)計，諸多實踐證明，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有著重要的意義。
結(jié)束語
高層建筑在現(xiàn)代經(jīng)濟體系中已經(jīng)如此發(fā)達，結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)人員追求更加合理的力學模型和更新穎的建筑物結(jié)構(gòu)形式，在這一個方向上經(jīng)過高素質(zhì)高知識結(jié)構(gòu)的專業(yè)化人才不斷探索，我們可以期待，高層建筑在城市中的應(yīng)用將變得空前廣闊。
參考文獻
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
高層建筑目前在我們的城市建設(shè)當中所占的比例是越來越大，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的變化也越來越多，很多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案以迅猛的速度呈現(xiàn)在我們的城市建設(shè)中。高層建筑得到了前所未有的發(fā)展，應(yīng)用于建筑工程中的材料、形式、力學分析模式也越來越復雜，結(jié)構(gòu)體系更是多種多樣，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也成為了工程設(shè)計師所面臨的一項重大課題。因此，為了能夠滿足建筑的功能需求，在對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計之前，對其中所涉及的要點進行探討和分析是必不可少的，只有在充分掌握設(shè)計要點的基礎(chǔ)上，才能夠設(shè)計出符合建筑功能要求的整體結(jié)構(gòu)。
1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是指在滿足安全、適用、耐久、經(jīng)濟和施工可行的要求下，按有關(guān)設(shè)計標準的規(guī)定，對建筑結(jié)構(gòu)進行總體布置、技術(shù)經(jīng)濟分析、計算、構(gòu)造和制圖工作，并尋求優(yōu)化的過程。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點主要可以分為以下幾個方面：
1) 水平荷載是決定因素。水平荷載對高層建筑結(jié)構(gòu)具有重要的作用，也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中所主要考慮的因素。在高層建筑中，由于豎向荷載所引起的軸力與建筑高度的一次方成正比，而水平荷載所引起的傾覆力矩及豎向構(gòu)件的軸力與建筑高度的二次方成正比。由此可見，隨著高層建筑高度的不斷增加，這個值也會隨之逐漸增大，對建筑結(jié)構(gòu)的影響也必然會越來越大。
2) 結(jié)構(gòu)延性成為重要設(shè)計指標。延性主要是在高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中采用的，結(jié)構(gòu)延性主要是指材料的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或構(gòu)件的某個截面從屈服開始至達到最大承載能力或達到以后而承載力還沒有顯著下降期間的變形能力。隨著荷載的不斷增加，受彎構(gòu)件受拉位置的混凝土就會出現(xiàn)裂縫的情況，嚴重的還有可能導致構(gòu)件被破壞。
3) 軸向變形也同樣很重要。軸向變形在結(jié)構(gòu)設(shè)計中也是不容忽視的。高層建筑中所涉及到的豎向荷載值往往都比較大，很容易引起柱中的軸向變形，從而對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生一定程度的影響，同時還會影響到預制構(gòu)件的下料長度。因此，建筑設(shè)計師一定要對此給予高度的重視。
2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
設(shè)計師如果想要對建筑的結(jié)構(gòu)進行科學合理的設(shè)計，就必須全面了解其體系的構(gòu)成。就我國目前高層建筑的結(jié)構(gòu)體系來看，主要包括以下幾個方面:
1) 剪力墻體系。剪力墻主要是指承受風荷載或地震作用所產(chǎn)生的水平剪力的墻體。而剪力墻體系主要是受力主體結(jié)構(gòu)全部都是由平面剪力墻的構(gòu)件組成的一種體系。其不僅能夠承擔結(jié)構(gòu)中水平構(gòu)件所產(chǎn)生的豎向荷載，而且還能夠承擔外部因素所引起的振動作用，比如地震作用以及風力等。剪力墻本身具有較高的強度和剛度，同時具有一定的延性，是一種不錯的結(jié)構(gòu)體系。
2) 框架—剪力墻體系。由于剪力墻本身具有較好的強度和剛度，因此，在框架體系的強度和剛度達不到建筑使用需求的時候，往往會采取安裝剪力墻的方法來代替部分框架，二者所形成的體系就是框架—剪力墻體系。其中，框架所承受的主要是垂直荷載的力量，剪力墻所承受的是水平剪力。剪力墻的設(shè)置不僅能夠在很大程度上增強建筑的側(cè)向剛度，使其水平位移變小，而且還能夠使框架所受的力實現(xiàn)均勻分布。
3) 筒體體系。筒體結(jié)構(gòu)體系由框架—剪力墻結(jié)構(gòu)與全剪力墻結(jié)構(gòu)綜合演變和發(fā)展而來的。筒體結(jié)構(gòu)體系是將剪力墻或密柱框架集中到建筑的內(nèi)部和而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，目前在高層建筑中被廣泛應(yīng)用。
4） 嵌固端的設(shè)置：由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計算時嵌的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設(shè)計工作的大量修改或埋下安全隱患。
5) 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性：新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規(guī)范采用強制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。”因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設(shè)計階段工作的被動。
3 高層建筑的結(jié)構(gòu)分析
3.1 高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本假定
在進行高層建筑結(jié)構(gòu)分析基本假定的時候，結(jié)構(gòu)分析人員通過采用彈性假定的方法來進行。目前，彈性的計算方法已經(jīng)成為了工程上最為實用的結(jié)構(gòu)分析方法。通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)在垂直荷載和風力的影響下，會處于一個彈性工作階段，在這種條件下，這種彈性假定是基本符合現(xiàn)實情況的。但是如果遭受到地震和強臺風作用的時候，建筑就會根據(jù)實際情況產(chǎn)生不同程度的位移，進入到彈塑性的工作階段。此時工作人員如果按照彈性方法對內(nèi)力和位移情況進行計算，那么其結(jié)果必然不能夠充分反映結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，因此，必須要采用彈塑性動力的分析方法進行分析。此外，剛性樓板假定也是高層建筑結(jié)構(gòu)分析基本假定的內(nèi)容之一。
我國目前有很多隨著當今建筑結(jié)構(gòu)的不斷改革和創(chuàng)新，剪力墻成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不可缺少的重要形式。因為剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比較大、側(cè)移能力較小、良好的抗震效果相對而言比較良好。剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑的設(shè)計中應(yīng)用越來越普遍，人們對剪力墻結(jié)構(gòu)的要求隨之越高。在原來的剪力墻基礎(chǔ)上，我們可以結(jié)合框架結(jié)構(gòu)優(yōu)點和弊端，從而設(shè)計出一套靈活的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，提高當前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平，具體問題具體分析，最大程度上提高和優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。
3.2 高層建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法
剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)一般都是由它的開洞情況造成的。一般剪力墻中，它的墻肢截面高度都是厚度的8 倍。短肢剪力墻的截面高度是厚度的6.5 倍左右。剪力墻結(jié)構(gòu)的計算方法可以利用平面有限單元法。此方法具有精準性和高效性，適用于多種多樣的剪力墻。它的一些弊端也是顯而易見的，比如特殊開洞墻、框支墻的過渡層的設(shè)計情況相當復雜，容易出差錯等。
剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應(yīng)力分布也不同，計算內(nèi)力與位移時需采用相應(yīng)的計算方法。
剪力墻結(jié)構(gòu)的機算方法是平面有限單元法。此法較為精確，而且對各類剪力墻都能適用。但因其自由度較多，機時耗費較大，目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應(yīng)力分布復雜的情況。
4 建筑結(jié)構(gòu)工程特征
合理利用土地資源、空間和節(jié)約施工成本以及保證施工的質(zhì)量，是高層建筑施工過程中的主要目的。所以具備良好的空間工作性能成為高層建筑設(shè)計的必然要求，我們可以利用剪力墻結(jié)構(gòu)的雙向布置，設(shè)計出完整的結(jié)構(gòu)空間。結(jié)構(gòu)體系的主要作用是提高建筑物抗震性能，完善設(shè)計的結(jié)構(gòu)，從而保證剪力墻在應(yīng)用過程中的最佳質(zhì)量。
1、引言
如今，城市規(guī)模不斷增大，人口不斷增加，使得城市住房建設(shè)用地高度緊張，加之人民對生活質(zhì)量的高標準的追求，新建高層建筑是城市發(fā)展的必然趨勢。這就必然給結(jié)構(gòu)工程師們對高層建筑的設(shè)計帶來了許多新的課題和更高的挑戰(zhàn)。如何設(shè)計出舒適、安全、經(jīng)濟、美觀，同時又要符合人們精神生活要求的建筑。滿足人們生產(chǎn)和生活的需求，是結(jié)構(gòu)設(shè)計師們必須要面對和需要解決的首要問題。掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，正確處理高層建筑設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，是每個結(jié)構(gòu)設(shè)計師所必須具備的基本素質(zhì)。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點分析
2.1相對于多層建筑而言，高層結(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。
2.2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， 會得出偏于不安全的結(jié)果。
2.3 與多層建筑不同，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。隨著建筑高度、層數(shù)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)。
2.4高層建筑自身重量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，與建筑物高度成正比關(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；此外，對某一定高度建筑物而言，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。
3、關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點的探討
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)。
為了提高抗震墻的變形能力, 避免發(fā)生剪切破壞, 對于較長的抗震墻, 應(yīng)該利用洞口設(shè)置弱連梁, 使墻體分為小開口墻、多肢墻或單肢墻, 并使每個墻段的高寬比不小于3。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, 以免水平地震作用下某個墻肢出現(xiàn)全截面受拉,這是比較危險的。但是, 考慮到耗能, 連梁又不能太弱, 連梁弱到成為一般小梁時, 墻肢就變成單肢墻, 而單肢墻的延性很差, 僅為多肢墻的一半, 且單肢墻僅具有一道抗震防線, 超靜定次數(shù)少, 在地震作用下是很不利的。
在實際設(shè)計中, 對連梁的剛度都要進行折減, 這是因為剪力墻的剛度一般都很大, 在水平力作用下, 剪力墻中的連梁會因為很大的內(nèi)力而超過截面允許值, 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剪弱彎的要求, 對連梁的剛度進行折減實際上就是降低其抗彎能力。
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)件的作用相當于磚混結(jié)構(gòu)的約束柱, 當結(jié)構(gòu)的剛度較小, 地震作用下層間位移和頂點位移較大時, 邊緣構(gòu)件所起的作用也就越大,此時暗柱的截面和配筋就應(yīng)加大。
3.2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。在已建成的高層建筑中, 地下室外墻的墻厚和配筋相差很大, 在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟之間選擇一個合理的平衡, 是一個值得探討的課題。地下室外墻的受力狀況與上部結(jié)構(gòu)類型及平面布置有很大關(guān)系。當上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)時, 上部填充砌體及±0.00 樓板對地下室外墻頂端的約束程度很小, 此時可假定墻體頂端為鉸接。當上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)時, 剪力墻及±0.00 樓板對地下室外墻頂部的約束程度很大, 此時可假定墻壁頂端為固接?；A(chǔ)的剛度一般遠大于墻體剛度, 所以墻的下端一般視為固定端。在實際情況中, 考慮到邊界條件不十分明確, 為安全起見, 可對同一邊界采用兩種不同的假設(shè), 如按端部固定計算墻端彎矩, 按端部鉸接計算墻跨中彎矩。一般來講, 當上部結(jié)構(gòu)為框架時, 地下室外墻的墻厚和配筋要大些; 當上部結(jié)構(gòu)為剪力墻時, 由于正壓應(yīng)力的存在, 墻體厚度和配筋相對要小些。計算表明, 外墻壁配筋滿足裂縫寬度要求后, 一般能同時滿足承載力計算和構(gòu)造要求; 而當外墻配筋滿足承載力計算時, 卻不一定滿足最大裂縫寬度允許值要求。
3.3對高層建筑來說, 在抗震設(shè)計中, 房屋的高寬比是一個需慎重考慮的問題。
對整個建筑進行抗傾覆穩(wěn)定性驗算, 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, 不應(yīng)超出力矩作用方向抗傾覆構(gòu)件基礎(chǔ)邊長的1/4。
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, 從而保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
使基礎(chǔ)有足夠的埋置深度。有些裙樓和高層主樓從地上到地下用變形縫徹底分開, 導致主樓基礎(chǔ)埋深不夠, 地震時會使建筑物發(fā)生滑移、整體傾斜甚至傾覆。
對于高寬比很大的高層建筑, 建議采用樁基礎(chǔ), 樁基礎(chǔ)鋼筋在承臺內(nèi)的錨固長度要足夠大。因為樁是埋在土中的細長構(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。避免采用天然地基或復合地基上的淺基礎(chǔ)。
3.4對于框架柱來講, 軸壓比越小, 在往復水平荷載作用下其滯回曲線越豐滿, 其耗能能力越大、延性越好; 相反對于短柱, 在往復水平荷載作用下其滯回曲線呈較瘦的反S 形, 耗能能力降低、延性較差,呈剪切破壞。對高層建筑的底部柱而言, 為了滿足軸壓比限值的要求,將柱截面取得很大, 但是由于層高的限制, 就使得框架柱成為短柱。在實際工程設(shè)計中, 常采用以下幾種措施:
（1）框架柱的截面首先要滿足規(guī)范軸壓比的要求;
（2）采用高強混凝土、鋼管混凝土柱;
（3）使柱的軸壓比滿足規(guī)范限值要求。所以采取上述措施, 并符合強柱弱梁、強剪弱彎的原則后, 底層框架柱在地震時是能做到不發(fā)生剪切破壞的。
同一樓層中各柱要盡量等剛度。地震震害表明, 長短柱共存時, 很容易因構(gòu)件剛度及受力大小懸殊而各個擊破, 先后依次破壞。
在框架體系或框筒體系中, 角柱的受力性能要比其它柱差。這是因為:
（1）在雙向剛接框架中, 角柱沿縱橫兩個方向都是單邊有梁, 即在重力荷載作用下, 角柱已處于雙向受彎狀態(tài);
（2）在高層建筑中, 水平荷載引起較大的傾覆力矩, 框架整體彎曲時, 使角柱所受的附加軸力最大;
（3）結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與剛心不可能完全重合, 在結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動過程中, 角柱的相對側(cè)移最大, 因此為了防止角柱的斜向壓彎及扭轉(zhuǎn)破壞, 不能使柱截面太小, 同時要特別注意箍筋的加密, 增加箍筋對受壓區(qū)混凝土的約束作用。但是不必刻意將角柱的截面增大。
3.5要使高層建筑在遭遇強烈地震時具有很強的抗倒塌能力, 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。然而在實際工程中很難完全做到這一點, 比較經(jīng)濟的辦法是有選擇有重點的提高結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件的延性。在結(jié)構(gòu)豎向, 對于剛度沿高度均勻分布的、體形較簡單的高層建筑, 應(yīng)著重提高底層構(gòu)件的延性; 對于大底盤高層建筑, 應(yīng)著重提高主樓與裙房頂面相銜接的樓層中構(gòu)件的延性; 對于不規(guī)則立面的高層建筑, 應(yīng)著重加強體形突變處樓層構(gòu)件的延性。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、平面突變處以及復雜平面各翼相接處構(gòu)件的延性; 對偏心結(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。
要使結(jié)構(gòu)能進入彈塑性狀態(tài), 并能通過結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震, 就必須做到“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱桿件”, 才能使結(jié)構(gòu)在進入彈塑性狀態(tài)后形成合理的延性較大的屈服機制。在強震作用下, 結(jié)構(gòu)的內(nèi)力是按照各構(gòu)件的實際承載力進行分配的, 而構(gòu)件實際承載力的大小和構(gòu)件截面的實際配筋有關(guān)。值得注意的一個問題是, 在實際設(shè)計時, 對某些構(gòu)件的配筋進行放大調(diào)整, 形成了強梁弱柱、強桿件弱節(jié)點的不利情況, 這樣做的結(jié)果可以保證構(gòu)件小震不壞, 但是因為沒有形成延性結(jié)構(gòu)就不能保證大震不倒。因此在設(shè)計工作中, 必須注意構(gòu)件截面縱向鋼筋的超配現(xiàn)象, 同時也要注意材料的超強問題。
引言
隨著我國國民經(jīng)濟不斷發(fā)展和人民生活的迅速提高，業(yè)主及建筑師的創(chuàng)新藝術(shù)使得鋼筋混凝土高層建筑發(fā)展被廣泛應(yīng)用。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計給工程設(shè)計人員提出了更高的要求，下面就結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要點進行探討。
1 結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程
結(jié)構(gòu)設(shè)計一般分為三個階段，結(jié)構(gòu)方案．計算和施工圖設(shè)計階段。方案階段包括：根據(jù)建筑的重要性，建筑所在地的抗震設(shè)防烈度，工程地質(zhì)勘查報告，建筑場地的類別及建筑的高度和層數(shù)來初步確定建筑的結(jié)構(gòu)形式( 例如。磚混結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，框剪結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)，混合結(jié)構(gòu)等等以及由這些結(jié)構(gòu)來組合而成的結(jié)構(gòu)形式)。確定了結(jié)構(gòu)的形式之后就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點和要求來布置結(jié)構(gòu)的承霞體系和受力構(gòu)件。
結(jié)構(gòu)計算階段包括：首先，荷載的計算。荷載包括外部荷載(例如，風荷載，雪荷載．施工荷載，地下水的荷載，地震荷載，人防荷載等等)和內(nèi)部荷載(例如．結(jié)構(gòu)的自黿荷載，使用荷載．裝修荷載等等) 上述荷載的計算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)等來進行不同工況下的組合計算。其次，構(gòu)件的試算。根據(jù)計算出的荷載值，構(gòu)造措施要求，使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構(gòu)件的截面。再次，內(nèi)力的計算，根據(jù)確定的構(gòu)件截面和荷載值來進行內(nèi)力的計算，包括彎矩，剪力。扭矩軸心壓力及拉力等等。最后．構(gòu)件的計算。根據(jù)計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及規(guī)范對構(gòu)件的要求和限制(比如，軸壓比．剪跨比，跨高比，裂縫和撓度等等) 來復核結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否符合規(guī)范規(guī)定和要求。如不滿足要求則要調(diào)整構(gòu)件的截面或布置直到滿足要求為止。
施工圖設(shè)計階段包括，根據(jù)結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果來用結(jié)構(gòu)語言表達在圖紙上。首先要符合結(jié)構(gòu)計算的要求，同時還要符合規(guī)范中的構(gòu)造要求，最后還要考慮施工的可操作性。這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對規(guī)范要很好的理解和把握。另外還要對施工的工藝和流程有一定的了解。這樣設(shè)計出的結(jié)構(gòu)，才會是合理的結(jié)構(gòu)。
2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
2.1 框架結(jié)構(gòu)體系
從結(jié)構(gòu)體系上看，早期多采用框架結(jié)構(gòu)。由于它平面布置靈活，空間大，能適應(yīng)較多功能的需要，因此成為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。但是，框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，在一般節(jié)點連接情況下，當承受側(cè)向的風力或地震作用時，將會有較大的變形。因此，限制了這種結(jié)構(gòu)形式的建造高度和層數(shù)。
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系
為了滿足更高層數(shù)的要求，結(jié)合住宅、公寓和賓館對單開間的需求，出現(xiàn)了較高層數(shù)的剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的側(cè)向剛度和規(guī)整的平面布置，按照功能要求，設(shè)置自下而上的現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻，對抵抗側(cè)向風力和地震作用是十分有利的，因此，它允許建造的高度遠遠高于框架結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的不足之處在于，平面布置的靈活性較差，使用上也受到一定限制。因此，它的適用范圍較小，僅適用于住宅、公寓和賓館等建筑。目前全國各地的大量高層住宅建筑，絕大多數(shù)均采用剪力墻結(jié)構(gòu)。
2.3 框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系
建筑功能要求有較大的靈活性，但同時又能滿足風和地震作用的考驗，取框架和剪力墻結(jié)構(gòu)兩者之長，形成框架―剪力墻結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)具有布置靈活的優(yōu)點，而剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的抗側(cè)力能力，結(jié)合后的結(jié)構(gòu)體系可滿足一般建筑功能要求，在適當位置設(shè)置一定數(shù)量的剪力墻，既是建筑布置需要，又是結(jié)構(gòu)抗側(cè)力需要。因此，框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系的適用范圍和適應(yīng)的高度較寬，是一種較好的結(jié)構(gòu)體系，已廣泛應(yīng)用。
2.4 筒體結(jié)構(gòu)
筒體結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的新體系，它的出現(xiàn)滿足了高層建筑更高層數(shù)的要求，包括單簡體、簡體―框架、筒中筒、多束筒等多種形式。筒體結(jié)構(gòu)具有很好的整體性和抗側(cè)力性能，在平面布置和滿足功能要求方面也有明顯的優(yōu)勢，為眾多高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)所采用。
3 抗震分析與設(shè)計在高層建筑的應(yīng)用
在罕遇地震作用下，抗震結(jié)構(gòu)都會部分進入塑性狀態(tài)。為了滿足大震作用下結(jié)構(gòu)的功能要求，有必要研究和計算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形能力。當前國內(nèi)外抗震設(shè)計的發(fā)展趨勢，是根據(jù)對結(jié)構(gòu)在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設(shè)計，結(jié)構(gòu)彈塑性分析成為抗震設(shè)計的必要的組成部分。我國現(xiàn)行抗震規(guī)范GB 50011―2001要求高層建筑的抗震計算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反應(yīng)譜理論計算地震作用。用彈性方法計算內(nèi)力及位移。對于重要建筑或有特殊要求時，要用時程分析法補充計算，并進行罕遇地震作用下(大震)的變形驗算。
4 高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法
4.1 基于常微分方程求解器的分析方法
對高層建筑結(jié)構(gòu)分析，現(xiàn)在國內(nèi)外學者已經(jīng)開發(fā)研制了相當有效的常微分方程求解器(ordinary deferential equation solver)，功能很強，尤其自適應(yīng)求解，可以滿足用戶預先對解答精度所指定的誤差限。我國清華大學包世華教授和袁駟教授在高層建筑結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)用此方法，解決了高層建筑結(jié)構(gòu)考慮樓板變形時靜力計算、動力計算和穩(wěn)定計算。這些問題若完全用離散化方法求解，其計算量都極其巨大，用微分方程求解器法求解，因其方程組數(shù)目少，顯示出極大的優(yōu)越性，在高層建筑結(jié)構(gòu)分析中成功地運用此方法，具有獨到之處。
4.2 基于有限條法和樣條函數(shù)法的分析方法
在高層建筑中，經(jīng)常會遇到幾何形狀和物理特性沿高度方向比較規(guī)則的情況，這樣的結(jié)構(gòu)體系采用有限條法很有效。有限條法只需沿著某些方向采用簡單多項式，其他方向則為連續(xù)、可微且事先滿足條端邊界條件的級數(shù)。在采用有限條法時，合理地選擇結(jié)構(gòu)計算模型，等效連續(xù)體的物理常數(shù)和條元的位移函數(shù)是提高精度、簡化計算的三個關(guān)鍵。樣條函數(shù)是分段多項式的一種，與一般有限單元法相比，它的位移模式曲線擬合度好、連續(xù)性及通用性強，系數(shù)矩陣稀疏、計算量小，且具有緊湊、收斂、完備和穩(wěn)定等方面特征。因此，計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好，不失為一種較好的方法，在高層建筑中得到了應(yīng)用。
4.3 基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法
有限元，特別是雜交元和非協(xié)調(diào)元的發(fā)展，促進了分區(qū)廣義變分原理的研究。清華大學龍馭球教授在分區(qū)混合廣義變分原理基礎(chǔ)上提出了分區(qū)混合有限元法。它將彈性體分成勢能區(qū)和余能區(qū)，勢能區(qū)采用位移單元，以節(jié)點位移為基本未知量；余能區(qū)采用應(yīng)力單元，以應(yīng)力函數(shù)作為基本未知量，而區(qū)交界面通過引入附加的能量項在積分意義下滿足位移和力的連續(xù)條件，從而保證了收斂性，最后通過取總能量泛函為駐值建立分區(qū)混合有限元法基本方程。
4.4 基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法
結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計是把數(shù)學上最優(yōu)化理論結(jié)合計算機技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的一種新型設(shè)計方法。它的出現(xiàn)，使設(shè)計者能從被動的分析、檢驗而進入主動“設(shè)計”。因而對于一定的空間要求，高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)以最小重量產(chǎn)生最大剛度，框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的最優(yōu)數(shù)量和最優(yōu)布置是優(yōu)化設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的一個課題。
5 結(jié)語
總之，由于目前我國高層建筑發(fā)展迅速；機構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常遇到各種問題，需要我們設(shè)計人員積累經(jīng)驗，利用正確概念進行設(shè)計。而創(chuàng)新是結(jié)構(gòu)工程師對設(shè)計、業(yè)主和社會的最大貢獻。所以，結(jié)構(gòu)工程師必須在每一個工程項目的設(shè)計中都能做到不斷地探求自然法則，不懈地追求相對的最佳最優(yōu)，要通過反思比較，在經(jīng)驗積累中不斷提高自己的判斷力和創(chuàng)新力。
參考文獻：
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[2]王全鳳．高層建筑結(jié)構(gòu)力學分析的進展[J]．力學與實踐，1994，16(2)
Abstract: office design theory based on analysis of the particularity of the design of office buildings. Expounded the basic principles of the office building design, architectural design, structural design, the important principles and design methods. Summed up the office structure design concept, to meet the evolving needs of the community.
Keywords: high-rise buildings; office; structural design
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：
引言
高層辦公綜合樓建筑的主體結(jié)構(gòu)體系只有多樣性，迄今為止主要有：框架、框粱剪力墻、剪力墻、筒體、筒中筒、束筒、筒框(筒體稀柱框架結(jié)構(gòu)的簡稱)、帶支撐或帶剛臂(剛性加強層的簡稱)的筒框、巨形支撐等等；一幢高層建筑的主體結(jié)構(gòu)可以由其中的某一個體系單獨構(gòu)成，也可以由其中的某一個總至三個體系按不同比例組合而成?，F(xiàn)將深入探討關(guān)于辦公樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，為同行提供參考借鑒。
高層結(jié)構(gòu)的均勻?qū)ΨQ布置
對于實際工程中理想的絕對均勻?qū)ΨQ的高層建筑結(jié)構(gòu)幾乎是不存在的，但是結(jié)構(gòu)的均勻?qū)ΨQ有利于結(jié)構(gòu)的抗震抗風，有利于結(jié)構(gòu)在重力荷載下正常工作，它是一個好的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要標志。
（1）結(jié)構(gòu)的對稱性。結(jié)構(gòu)的對稱性內(nèi)含于建筑之中，它主要指的是高層建筑中抗側(cè)力的上體結(jié)構(gòu)的對稱。對稱的建筑如平向?qū)ΨQ的筒體框架結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等，一般比較容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的利稱性。對于不對稱的建筑如平面形狀復雜的L型、T型等高層建筑，樓電梯間偏于平面一側(cè)或一角的高層建筑等，內(nèi)含結(jié)構(gòu)的基本對稱仍是有可能實現(xiàn)的，這主要取決于結(jié)構(gòu)工程師結(jié)合建筑平面的功能和需要進行合理的結(jié)構(gòu)布。如筒體、剪力墻的合理布置，可以設(shè)法調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛心與建筑物質(zhì)心、平面的形心盡量接近，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基本對成。
對于結(jié)構(gòu)的較大不對稱，將引起結(jié)構(gòu)在水平側(cè)力作用下產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，不利于結(jié)構(gòu)抗側(cè)力，不利于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件如填充墻的正常工作，同時要招致結(jié)構(gòu)耗材、成本的較大增加。所以高層建筑的主體結(jié)構(gòu)對稱性十分重要，要注意不可能條件下盡量予以滿足，這點在建筑平而布置中尤需特別加以注意。
（2）結(jié)構(gòu)的均勻性。從工程實踐表明，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的均勻性書要體現(xiàn)在以下四個方面：高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)兩個主軸方向的剛度比較接近、變形特性比較相近：這是因為實際的高層建筑結(jié)構(gòu)都是三維空間的，實際的地震荷載、風荷載具有任意的方向性；高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)兩個主軸方向的剛度比較均勻，就能具有比較良好的抗震抗風性能。高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)沿豎向斷面、構(gòu)成變化比較均勻、不要突變。這里主要是指主體結(jié)構(gòu)的層剪切剛度不要突變。這種均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)可以避免因薄弱層的破壞而引起的結(jié)構(gòu)整體破壞，尤以強震區(qū)的高層建筑結(jié)構(gòu)需特別注意。
另外高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平而布置，應(yīng)注意同一主軸方向各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度盡量均勻，應(yīng)避免在主體結(jié)構(gòu)的布置中設(shè)置某一、二片剛度特別大而延性較差的結(jié)構(gòu)，如長窄的實體剪力墻。此時，即使結(jié)構(gòu)仍滿足對稱性和剛度的要求、但由于個別結(jié)構(gòu)剛度巨大，地震發(fā)生時，將首先吸收極大的能量，應(yīng)力特別集中，而容易首先招致破壞，從而引起整體結(jié)構(gòu)的破壞。同一主軸方向的各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度均勻，水平荷載作用下應(yīng)力分布將比較均勻，有利于結(jié)構(gòu)抗震延件的實現(xiàn)。
（3）高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置還應(yīng)注意中央核心與周邊結(jié)構(gòu)的剛度協(xié)調(diào)均勻，保證主體結(jié)構(gòu)具有較好的抗扭剛度，以避免高層建筑物在地震或風的扭矩作用下產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形而引起結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。這是因為實際的建筑平面變化無窮，特別是相鄰未來建筑的影響，即使自身對稱的建筑，風荷載仍會產(chǎn)生較大的扭矩，有時將超出設(shè)計控制的范圍。
（4）對于豎向構(gòu)件的布置。應(yīng)盡量使豎向構(gòu)件在垂直荷載作用下的壓應(yīng)力水平接近均勻，以避免豎向構(gòu)件之間壓應(yīng)力的二次轉(zhuǎn)移。這點同樣可以應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)汁，要注意使基礎(chǔ)反力水平接近、剛度均勻。當然豎向構(gòu)件在垂直荷載下壓應(yīng)力水平(即軸壓比：豎向構(gòu)件組合設(shè)計壓應(yīng)力與該構(gòu)件截面混凝土設(shè)計強度之比)絕對的一致是不可能的，但是豎向構(gòu)件在垂直荷載下壓應(yīng)力水平就已經(jīng)有較大差異的高層結(jié)構(gòu)顯然是不合理的。因為壓應(yīng)力的二次轉(zhuǎn)移是以樓屋蓋梁板變形協(xié)調(diào)傳遞為代價的，勢必要使樓屋蓋梁板產(chǎn)生一定的附加二次內(nèi)應(yīng)力從而增加其用鋼量和斷面，造成材料的浪費和造價的增加。同時要指出的是，垂直荷載下豎向構(gòu)件壓應(yīng)力水平的調(diào)整協(xié)調(diào)十分復雜，它取決于整體結(jié)構(gòu)的實際施工構(gòu)成過程，實際的垂直荷載作用的時間、混凝土材料的徐變、收縮特性等，影響十分復雜，設(shè)計時很難事先予以準確的控制；因此到目前為止，尚無較好的軟件來實現(xiàn)這個復雜過程的準確計算反映。這反過來又極易給結(jié)構(gòu)造成內(nèi)在的隱患。所以對于垂直荷載下豎向構(gòu)件壓應(yīng)力水平接近均勻是最合理優(yōu)化的結(jié)構(gòu)選擇；實際的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該也是不難能夠?qū)崿F(xiàn)它的。
高層辦公綜合建筑結(jié)構(gòu)的復雜性
3.1主體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換
對于下部商業(yè)空間、上部住宅公寓的綜合樓，下部商業(yè)空間通常希望采用比較規(guī)則的大柱網(wǎng)框架體系，上部住宅公寓為避免室內(nèi)出現(xiàn)較大的柱子利于防火、防盜、隔音，改善使用條件，又通常希望采用大開間的剪力墻體系。這二種體系的結(jié)合，必然要產(chǎn)生左體結(jié)構(gòu)由上部剪力墻結(jié)構(gòu)到下部筒體框架或框架剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。
對于上部酒店客房下部大堂、商務(wù)、會議、健身、商業(yè)等的綜合樓，下部建筑空間，通常希望采用規(guī)則的大柱網(wǎng)框架體系，上部酒店客房通常希望小柱網(wǎng)、薄壁柱，以減小房間內(nèi)柱子尺寸，便利于客房室內(nèi)布置，提高客房的使用標準，客房內(nèi)也通常希望避免布置梁格，可提高室內(nèi)凈高，避免吊頂、改善室內(nèi)空間。這二種體系的結(jié)合，必然要產(chǎn)生主體結(jié)構(gòu)中上部小柱網(wǎng)、薄壁柱到下部大柱網(wǎng)的轉(zhuǎn)換。從國內(nèi)外這種主體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換已有大量成功的工程實例，事實證明，這些必要的轉(zhuǎn)換不僅具備建筑的合理性也具備結(jié)構(gòu)的可行性，關(guān)鍵在于建筑師、結(jié)構(gòu)工程師密切的配合和精心的設(shè)計。
3.2結(jié)構(gòu)空間的滲透
由于建筑造型和建筑功能的需要，某些高層辦公樓、高層酒店建筑中，有時需要設(shè)置幾層高、甚至通高的共享空間，有時需要局部設(shè)有幾層通高的綠化空間，相應(yīng)部分的樓蓋被抽空，通常高層建筑結(jié)構(gòu)中基本常用的設(shè)計假定——剛性樓蓋假定難以實現(xiàn)，甚至使部分結(jié)構(gòu)形成長、短柱，結(jié)構(gòu)受力比較復雜。
辦公樓結(jié)構(gòu)節(jié)點形式
對于辦公樓采取現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)情況時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般適宜設(shè)汁成剛性連續(xù)節(jié)點，即節(jié)點具有轉(zhuǎn)功的約束，此時施工簡便，結(jié)構(gòu)整休性好；同時結(jié)構(gòu)各部分構(gòu)件受力較均勻，有利于充分發(fā)揮所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗側(cè)力作用從而提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。對于鋼結(jié)構(gòu)或鋼很凝土組合結(jié)構(gòu)，則其水平構(gòu)件、文撐構(gòu)件與柱、墻之間的連接一般適宜設(shè)計成鉸節(jié)點，即節(jié)點僅能傳遞剪力，具有平動約束，而無轉(zhuǎn)動約束。此時的節(jié)點一般由梁腹板與柱節(jié)點外伸連接板螺栓連接或焊接構(gòu)成，施工快捷簡便，節(jié)省工地勞動力，這在勞動力昂貴的西方發(fā)達國家尤其適用：此時梁可按簡支設(shè)計，支撐可按軸心受力構(gòu)體設(shè)計，受力十分明確。但是相對來說，此時結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度相比連續(xù)節(jié)點的結(jié)構(gòu)整體剛度要有所減弱，而且需要有專門的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系如支撐、抗彎框架等來構(gòu)成結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度，以保證結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力工作以及結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
結(jié)語
高層辦公綜合樓建筑結(jié)構(gòu)的多樣性發(fā)展，為建筑師、結(jié)構(gòu)工程師對高層建筑結(jié)構(gòu)體系、材料、構(gòu)造的優(yōu)化選擇提供了可能。建筑師從事高層辦公綜合樓建筑設(shè)計時，思路要開闊、概念要清楚，選取適合具體工程命題的結(jié)構(gòu)體系、形式、材料、構(gòu)造的選擇并不具有唯一性，而是可以從多種選擇中作出抉擇。結(jié)構(gòu)工程師從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，同樣應(yīng)該理解、支持和幫助建筑師針對不同的建筑功能作出切合實際的合理的結(jié)構(gòu)體系、形式、材料、構(gòu)造的選擇。
參考文獻：
Abstract: the paper mainly with an engineering example, in view of some overrun highrise structure design key points are analyzed, and the main structure of the building from the selection, structure calculation and result, and seismic fortification, etc, this essay aims at strengthening high-rise structure design level and ensure the quality of the construction and security.
Keywords: overrun highrise shock resistance structure design
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A 文章編號：
一．工程概況
某超限高層建筑，總建筑面積為4.797萬。本工程地下3層，地上39層，地上通過抗震縫分為兩棟樓，房屋高度120.18米，采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其中部分剪力墻在2層轉(zhuǎn)換。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級甲級?；炷两Y(jié)構(gòu)的環(huán)境類別為一類及二a類，相應(yīng)地，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制等級為Ⅲ級（對一、二a類環(huán)境分別為wlim=0.3mm及0.2mm）?；炷潦軓潣?gòu)件的撓度限值按跨度由小到大依次為l/200、l/250。建筑場地類別Ⅱ類，抗震設(shè)防烈度Ⅶ度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10 g。
二．建筑結(jié)構(gòu)選型
（1）主樓高度（±0.00以上）120.13m，地面以上結(jié)構(gòu)層為39層，其中出屋面3層，高度為8.8m。
（2）建筑規(guī)則為平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；平面凹凸不規(guī)則；布置不均勻；結(jié)構(gòu)層第2層為轉(zhuǎn)換層，豎向構(gòu)件布置不連續(xù)； 其他不規(guī)則（局部穿層柱）。
（3）本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓蓋整體性好。
（4）結(jié)構(gòu)類型：框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，屬于復雜類型。
（5）超限類型：本工程高度超限；扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、構(gòu)件間斷（帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)）；
其他不規(guī)則（局部穿層柱）。
（6）抗震等級：本工程地上剪力墻抗震等級為一級，地下則同首層一樣；地上框支框架抗震等級為特一級，地下二、三層則是逐層降低一級。
三．結(jié)構(gòu)結(jié)果分析
（1）計算軟件：PKPM系列結(jié)構(gòu)分析軟件SATWE模塊，中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制。
（2）樓層自由度為3（剛性樓板）。
（3）周期調(diào)整系數(shù)：0.9。
（4）主樓結(jié)構(gòu)總重： 5.72萬噸（SATWE）。
（5）基底地震總剪力：32581 KN（X向）36421 KN（Y向）（SATWE）。
（6）扭轉(zhuǎn)位移比：X向1.17 ；Y向1.28。
（7）轉(zhuǎn)換層的上下剛度比：0.6027。
（8）最大軸壓比：n=0.85。
（9）最大層位移角為1/1176，在17層（SATWE）。
（10）時程分析采用人1/1176工模擬的加速度時程曲線，選用了兩組實測波和一組場地人工波進行彈性動力時程分析。彈性階段的時程分析，構(gòu)件內(nèi)力，側(cè)向位移小于采用振型分解反應(yīng)譜法的構(gòu)件內(nèi)力和側(cè)向位移。
四．結(jié)果計算
（1）在風荷載及地震作用下各構(gòu)件的強度和變形均滿足有關(guān)規(guī)范的要求。
（2）墻、柱的軸壓比均符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《高規(guī)》的要求，轉(zhuǎn)換層以上柱子軸壓比小于［0.85］，框支柱軸壓比小于［0.6］。
（3）按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比Δμ/h =1/941滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）第4.6.3條要求的1/800。
（4）塔樓滿足（JGJ3-2002）關(guān)于復雜高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比最大值為0.729，不大于0.85的規(guī)定。
（5）塔樓滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關(guān)于復雜高層建筑各樓層的最大層間位移不應(yīng)大于該樓層兩端層間位移平均值的1.4倍的規(guī)定。
（6）除轉(zhuǎn)換層外，塔樓各層均滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關(guān)于各樓層的側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70%，并不小于其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%的規(guī)定。
（7）塔樓滿足（JGJ3-2002）第E.0.2條關(guān)于轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度不應(yīng)大于 1.3 的規(guī)定。
（8）除轉(zhuǎn)換層外，塔樓各層均滿足（JGJ3-2002）第4.4.3條關(guān)于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80% 的規(guī)定。
（9）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.5條關(guān)于按時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的規(guī)定。
五．屈服判別法分析
按本工程在設(shè)防烈度地震作用下的抗震性能目標的要求，對其進行中震屈服判別分析，以判別結(jié)構(gòu)在中震作用下的抗震性能?？蛑χ?、框支梁在設(shè)防烈度地震作用下的抗震性能為中震彈性，標準層剪力墻的抗震性能為中震不屈服，連梁、框架梁的抗震性能為中震少量屈服，判別結(jié)果如下：
（1）框支墻柱、框支梁：個別構(gòu)件需按中震彈性及小震計算結(jié)果進行包絡(luò)設(shè)計,可滿足中震彈性的抗震性能目標。
（2）底部加強區(qū)剪力墻：個別構(gòu)件需按中震彈性計算結(jié)果進行設(shè)計,可滿足中震抗剪彈性的抗震性能指標。
（3）標準層剪力墻: 個別剪力墻需按中震不屈服計算結(jié)果及小震計算結(jié)果進行包絡(luò)設(shè)計，可滿足中震不屈服的抗震性能目標。
（4）連梁、框架梁: 中部樓層部分連梁、框架梁出現(xiàn)屈服，通過實配鋼筋并考慮放大，可滿足少數(shù)連梁、框架梁屈服的抗震性能指標。
六．大震彈塑性分析
采用PERFORM-3D軟件對結(jié)構(gòu)進行彈塑性時程分析得到以下結(jié)論：
（1） 對結(jié)構(gòu)輸入峰值加速度為220gal的ELCentro波和安評波，進行雙向地震作用的計算，結(jié)構(gòu)豎立不倒，反應(yīng)歷程中最大層間位移角小于1/120，滿足規(guī)范要求；
（2）連梁和框架梁出現(xiàn)彎曲塑性鉸，梁端塑性鉸在各個樓層分布較為均勻，計算結(jié)果顯示柱未出現(xiàn)屈服，框支墻柱、框支梁在大震下未出現(xiàn)塑性鉸或鋼筋不發(fā)生屈服；
（3）層間位移角曲線不存在突變的情形；
（4） 綜合以上，認為該結(jié)構(gòu)能夠滿足“大震不倒”的設(shè)防目標和本工程罕遇地震作用下的抗震性能目標。
七．結(jié)構(gòu)超限的抗震加強措施
（一） 超限情況
（1）房屋高度120.18米，超過《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.2.2規(guī)定的鋼筋混凝土部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)房屋最大適用高度A級最大高度100米、B級120米的限值；
（2）本工程首層（二層樓面）設(shè)置梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，屬于豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)的豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)；
（3）標準層在水平地震考慮質(zhì)量偶然偏心作用下，結(jié)構(gòu)樓層的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)；
（4）標準層樓板存在凹凸不規(guī)則，屬于凹凸不規(guī)則的平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
（5）局部穿層柱，屬于其它不規(guī)則類別。
（二）針對本工程超限情況，采取了以下措施：
（1）采用三個不同力學模型的空間分析程序SATWE、MIDAS GEN、ETABS進行分析計算，互相校核計算結(jié)果，確?？傮w計算結(jié)果吻合，確保局部構(gòu)件的分析判斷一致。
（2）采用SATWE軟件進行了彈性時程分析，三條波基底剪力的平均值小于規(guī)范反應(yīng)譜的相應(yīng)值，說明規(guī)范反應(yīng)譜的計算結(jié)果是偏于安全的。
（3）對結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度地震作用下的分析結(jié)果表明，個別框支墻柱需按中震彈性及小震計算結(jié)果進行包絡(luò)設(shè)計,可滿足中震彈性的抗震性能目標。
（4）用PERFORM-3D進行了結(jié)構(gòu)在大震作用下的彈塑性動力時程分析。
（5）采用ETABS軟件對樓板的應(yīng)力分析結(jié)果表明，地震作用下樓板的面內(nèi)剪應(yīng)力較小，樓板的剪力滿足承載力驗算條件，可以認為本工程樓板在常遇地震作用下處于彈性狀態(tài)。
