建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

白生璇

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)體制的不斷改革，建筑行業(yè)也不斷地發(fā)展，建筑的方向也是逐漸向高層建筑邁進(jìn)，與高層建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)相結(jié)合，越來越多的運(yùn)用了剪力墻結(jié)構(gòu)。所以，為了更好的運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)建筑的時(shí)候必須要對配筋計(jì)算和結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)置的分析加以重視。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)；剪力墻

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的建筑行業(yè)近些年也不斷的發(fā)展，發(fā)展的規(guī)模越來越大，而且建筑物高層越來越多，高度越來越高。下面主要對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，具體的分析主要重點(diǎn)是施工的要點(diǎn)和剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 水平荷載的作用

首先說明，因?yàn)闃敲婧奢d以及建筑自身的重量在構(gòu)件上的彎矩、軸力，與建筑物的高的一次方是成正比的，同時(shí)，因?yàn)樗胶奢d對豎構(gòu)建的軸力以及水平荷載自身產(chǎn)生的力矩，與建筑物高的二次方是成正比；其次要說明的是，當(dāng)建筑物高度達(dá)到一定程度，豎方向的荷載就會(huì)維持基本不變，對于水平荷載，地震作用和風(fēng)荷載的值不是恒定不變的，會(huì)因?yàn)椴煌慕Y(jié)構(gòu)而產(chǎn)生很大程度的變化。

2.2 重視軸向變形

高層建筑物的豎向的荷載會(huì)給支撐柱產(chǎn)生一定的壓力，會(huì)引起軸向變形，而且也會(huì)改變連續(xù)梁的彎矩，從而制作的負(fù)彎矩也就會(huì)降低，也會(huì)對準(zhǔn)備安置構(gòu)建的長度產(chǎn)生影響；另外也會(huì)影響構(gòu)建側(cè)移和構(gòu)建剪力，如果這種和豎方向的變形相比，結(jié)果顯然是偏于不安全的。

2.3 側(cè)移和結(jié)構(gòu)延性

跟多層建筑相比，高層建筑對于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)側(cè)移非常重視，樓的層數(shù)越多，高度越高，相應(yīng)的水平荷載產(chǎn)生的構(gòu)建側(cè)移也就越大，所以，我們控制數(shù)值在一定的合格的范圍。如果產(chǎn)生地震，高層建筑的變形也就更大，所以，我們要做到保證建筑物在經(jīng)過了塑性變形之后沒有完全喪失變形能力，從而來防止發(fā)生倒塌，所以就應(yīng)該盡量對結(jié)構(gòu)的延性進(jìn)行提升。

3 高層建筑的結(jié)構(gòu)分析

3.1 彈性假定

高層建筑物經(jīng)常用到的方法其中就有彈性計(jì)算法。因?yàn)榻ㄖ锉旧硎盏搅孙L(fēng)力和垂直荷載的作用，就會(huì)使得結(jié)構(gòu)處于一種彈性工作狀態(tài)，實(shí)際情況基本與這種情況類似。一旦出現(xiàn)大風(fēng)或者出現(xiàn)大震就會(huì)導(dǎo)致高層建筑物位移量增大，有可能導(dǎo)致建筑物本身出現(xiàn)裂縫，處于一種彈塑性工作狀態(tài)，這種情況計(jì)算位移就不能運(yùn)用彈性計(jì)算法，不然誤差很大，這種情況，計(jì)算就需要運(yùn)用彈塑性動(dòng)力法，這樣的計(jì)算結(jié)果才更接近結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)。

3.2 小變形假定

一般的計(jì)算方法經(jīng)常采用這種假定，不過在計(jì)算的時(shí)候要考慮一下幾 何非線性問題的研究。很多人認(rèn)為，當(dāng)頂點(diǎn)水平為何與樓房本身的高度比例一旦大于1/500，就要重視兩者之間產(chǎn)生的影響。

3.3 剛性樓板假定

在進(jìn)行高層建筑物的分析計(jì)算中，一般不考慮平面外的剛度，一般情況都是對平面內(nèi)的樓板剛度假設(shè)很大。這種辦法能很大程度的對結(jié)構(gòu)位移自由度進(jìn)行降低，而且能夠讓計(jì)算方法簡單化，而且在計(jì)算筒體結(jié)構(gòu)的時(shí)候，方便使用空間薄壁桿件的方法。這種假定大多數(shù)的情況下都是成立的，不過豎向剛度如果有變化，就會(huì)使得抗側(cè)力構(gòu)建直接距離變大，樓板的剛度就會(huì)比較小，這樣影響樓板的變形就會(huì)增多。尤其是對建筑底部間的每一層和頂部的位移和內(nèi)里產(chǎn)生影響。

3.4 計(jì)算圖形的假定

（1）一維協(xié)同分析。用這種方法進(jìn)行分析，只需要考慮多種抗側(cè)力在同樣位移的變形協(xié)調(diào)。當(dāng)出現(xiàn)水平力作用，可以把水平方向上抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形成的水平結(jié)構(gòu)等價(jià)成結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)剛性樓板的設(shè)定，在同一個(gè)樓面上的多種抗側(cè)力組件的側(cè)移是相同的，就能夠得出一維協(xié)同方程式。當(dāng)出現(xiàn)扭矩的時(shí)候，建立基本方程要按照同樓層的抗側(cè)力組件轉(zhuǎn)交相同的情況。在手算分析中應(yīng)用這種分析方法最多。

（2）二維協(xié)同分析。二維協(xié)同分析方法和一維在抗側(cè)力平面結(jié)構(gòu)上是相同的，同時(shí)與建筑物內(nèi)部各個(gè)抗側(cè)力的變形協(xié)調(diào)相結(jié)合，考慮垂直和水平方向，統(tǒng)一計(jì)算水平力和扭矩。計(jì)算機(jī)的程序應(yīng)用多采用這種方法。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)分析

4.1 概述

剪力墻結(jié)構(gòu)剛度高，承載力高，用鋼量較少，位移較小，這個(gè)結(jié)構(gòu)的組成是墻肢和連梁，所以這種結(jié)構(gòu)一般在高層建筑結(jié)構(gòu)中廣泛使用。高層的賓館或者住宅樓，在各個(gè)居室一般有較多的分隔墻，所以就很廣泛應(yīng)用這種技術(shù)，應(yīng)用這種技術(shù)的好處是：成本較低，而且分隔墻和承重墻的連接較好。剪力墻結(jié)構(gòu)雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但是也不可避免的存在一些缺點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力強(qiáng)，剛度大，所以出現(xiàn)地震作用的時(shí)候效應(yīng)高，上層建筑的成本也就提升了；如果對使用混凝土量進(jìn)行增加，就會(huì)影響本工程的平面功能和重量等等。所以建筑物在使用這種結(jié)構(gòu)的時(shí)候，要考慮施工成本，注意建筑自身的抗側(cè)力。

4.2 剪力墻結(jié)構(gòu)布置

剪力墻結(jié)構(gòu)帶有風(fēng)荷載，豎向的作用以及水平的地震作用，這種作用主要是鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)承擔(dān)的，所以在布置剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅僅要滿足建筑物的要求，而且需要滿足設(shè)置的時(shí)候的自身要求，進(jìn)行軸線對稱設(shè)計(jì)。

布置的時(shí)候主要從下面幾個(gè)方面：

（1）對于短肢剪力墻的選擇。短肢剪力墻的優(yōu)勢是布局靈活，而且能夠降低架構(gòu)的重量，但是因?yàn)槎讨袅拐鹦员容^差，在出現(xiàn)地震作用的時(shí)候不能有效保護(hù)建筑的安全，所以選擇的時(shí)候要慎重。

（2）不存在獨(dú)立小墻肢。如果建筑構(gòu)件內(nèi)出現(xiàn)單獨(dú)的墻肢，施工難度就會(huì)提高，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，為了避免出現(xiàn)獨(dú)立墻肢，可以通過優(yōu)化剪力墻設(shè)置和減少洞口來進(jìn)行解決，而且這種方式會(huì)降低施工的難度。

4.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的參數(shù)控制和配筋

（1）結(jié)構(gòu)參數(shù)控制。為了更加科學(xué)的設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)，就要控制剪重比、位移比。周期比和剛度比等在一定的范圍內(nèi)。位移比指的是最大的彈性水平位移（或?qū)娱g位移）和這個(gè)樓層的彈性水位移（或?qū)娱g位移）平均值的比。反應(yīng)結(jié)構(gòu)平面規(guī)則的主要依據(jù)就是位移比的大小，側(cè)重控制的內(nèi)容是結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)與側(cè)向剛度之間的相對關(guān)系，而并非絕對的大小，它的目的是為了更合理更有效的布置結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件。

（2）墻身結(jié)構(gòu)計(jì)算。剪力墻結(jié)構(gòu)需要水平方向和豎向的鋼筋，這個(gè)用量值是確定的，重點(diǎn)驗(yàn)算的是斜面的抗剪承載力以及正面的抗彎承載力。在前三級(jí)的抗震情況下，鋼筋的配置需要控制在：橫向配筋率和豎向配筋率要大于0.25%；其他的配筋率也必須大于0.2%。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭兆偉.高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)分析 [J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2011.