高层建筑结构设计方法要点解析

２ Ｑ ３ Ｑ ： Ｑ （ 工）
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｅ ｗ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
建 筑 技 术
高层建筑结构设计方法要点解析 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
姜 久 强
（ 中油辽 河工程有限公 司， 辽 宁 盘锦 １ ２ ４ ０ １ ０ ）
１ 高层建筑 的结构特点 １ ． １ 应 重视轴 向变形 。 在采用框架一 剪力 墙或是框架体 系的高层建筑 中 ， 边柱 的轴压 应力是要 小于 中柱的轴压应 力的 ， 所 以边 柱 的轴 向压缩变形也是要 更小 的。房 屋越高 ， 这 种轴 向变形 的差异值 就会越大 ， 这样 就会 导致连 续梁中间支座沉 陷 ， 其负弯矩值 就会 很小 ， 而相对 的跨 中正弯 矩值以及端 支座负 弯矩值就会很大 。在 高层建筑 中 ， 竖 向载荷 通 常较 大 ， 就会 引起 较大 的轴 向变形 ， 连续 梁 中间支座的负弯矩 就会变小 ， 跨 中正弯矩 值和端支座负弯矩值 就增大了。同时也会对 预测构 件 的下 料长 度 以及 构件 侧移 和剪力 产生一定 的影 响 ， 所 以必须充分 的考虑到结 构的轴 向变形值 。 １ ． ２结构延性 是设计 时重 要参考 参数 。 和楼层较低 的结 构相 比， 高层建 筑的结构具 有更好 的柔 和度 ， 地震时所发 生的变形也会 更大 。 所以怎样 才能保 证结构具有更好的延 性呢？ 当其进入 塑性变形 阶段后 ， 结构不会 坍塌， 就必 须要有 很强 的变形 力 ， 在 构造 上 就应制定一些相对 的措施 。 １ ． ３水平荷载是决定性 的因素。在多层 以及低层 的房屋结构 中 ， 通 常都是 以重 力为 代表 的竖 向荷载决定着结构设计 。 但是在高 层 建筑结构设计 中 ， 竖 向荷载也会对结 构设 计 产生影响 ， 而起着决定 性作用 的还 是水平 荷载。 主要原因是高层建筑的 自重以及在竖 向构件 上使用 的荷 载所 引起弯矩 和轴 力 的 数值 ，都只是与建筑 高度 的一次 方成正 比 ， 然而 因水平荷 载所 产生的倾覆力 以及轴力 ， 都是与楼房高 度的平方成正 比的 ； 另外对一 个高层 建筑 来说 ，竖 向荷 载基 本上是 固定 的 ，而包括 了地震 作用 和风荷 载 的水 平荷 载， 却 是 随着结 构动力 特性 的变化 而变化
摘 要： 现 对 高层建 筑的 结构 特点 、 选择合 理 的 高层建 筑的 结构 体 系及分 析 、 高层 建筑 结构相 关的 问题 分析 三个 方 面的 内容 进行 了详 细 的探析 ， 从 而详 细的论 述 了我 国 高层 建 筑的 结构设 计 工作 。 关键 词 ： 高层 建筑 ； 结构 设计 方 法； 问题 分析 中 图分类 号 ： Ｔ Ｕ ９ ７ 文献标 识码 ： Ａ
２ ． １剪力墙结构 。所谓 的剪力墙结 构体 系就是指 采用建 筑物 墙体作 为抵抗 水平 荷 载以及 承受竖 向荷载 的体 系。 一般这种结构
筑混凝 土结构技术 规程》 中明确 的规定 了 ， 设 计时必 须要 充分 的考虑 到适 用性 与经 济 性 的原则 ， 同时也 明确 了几种较 为常见 的结 构体系最大的适用高度。 而这个适用 高度也 是现阶段我 国的科研 水平 、 施 工水平 以及经
２ ． ２框架 结构体 系。 一般 情况下 ， 框架结 构体 系主 要是用 于钢 筋混凝 土结 构和 钢结 构中， 梁 和柱通过节点 组成 了承 载结构 ， 框 架所 形成的建筑空 间布 置的十分 灵活 ， 并且 还有很 大的室 内空 间 ，使用起来 更为方便 。 计算 框架一 剪力墙结 构体系 的位移 和内力 的 方法 有很多 ， 而我们通 常还 是采用连 梁连续 化假定 这种 方法的。 通过框架与剪力墙水平 进行位移 以及转角 相等 的位移 协调 ， 我们 就 可以建立相关的微分方程 了。当然 我们所采 用的未知量 以及考 虑的 因素都 是差异 的 ， 解 答的具体形式就也是有差异的 了。 而计算框 架一 剪力墙结 构时 ，我们首先 还是应将这 种 结构转化成 等效 的壁式框 架结构 ， 从而更 好 的利用杆系结构矩阵位移 的方法进行求解 。 ２ ＿ ３筒体 结构。通常我们可将单个 简体 分为框筒 、 实腹 筒以及桁筒 。框筒就是 框架 通过减小 肢距 ，从而形 成的空 间薄 壁筒体 ； 而 实腹筒 就是 由平 面剪力 墙所形 成 的空 间 薄 壁简体 ； 如果是 由桁 架组 成 的筒壁 ， 那 么 就是桁筒 了。 对于简体结构进行结构分析 的 方 法一般 有三 大类 ： 等效离 散化 方法 、 等效 连续 化方法 以及三 维空间分析 ， 其 中主要 的 等效 离散 化和等效 连续 化两种 方法。 等效离 散 化这种 方法 就是 把连续 的墙体 离散 成 为 等效的杆件 ， 这样就 能更好 的采用 适合杆 系 结构 的方法进行分 析了 ， 核心筒 的构架分 析 法以及平 面构架 子结构法构成 了这种 方法 ； 而等效 连续化 这种 方法 就是 把结构 中 的离 散杆件进行等效的连续化处理 的方法 。 主要 有两种处理方法 ： 首先应 只在 几何分布 上对 其连续化 ， 这样 能更好 的使 用连续 函数 描述 它 的应力 ， 其次 就是 要在物 理和几何上对 其 连续处理 ， 将离 散杆件看作 是等效 的正 交异 性 弹性 薄板 ， 这样就能很好 的应用分析 弹性 的。 薄板 的种种方法 了。 ２选择合 理 的高层建 筑结 构体 系及分 ３高层 建筑结构相关的问题分析
济发展水平所 能达到 的， 与整个 土木工 程行 业 中的规范体系是较为协调的 。 但是 在实际 的施工建设 中 ， 还 是有很多高 层建筑 的高度 超过 了这个 适用 高度 。在相 关 的各 类规 范 中，对于结构 高度 的要求 还是较 为严格 的，