高层结构设计全文(5篇)
第1篇：高层结构设计范文
关键词：高层建筑；转换层；结构设计；施工
1高层建筑施工存在的问题
第一，在对转换层支撑工作进行实施中容易受到多种阻碍。转换层在施工井过程中往往具备以下几种特点，施工空间尺寸大、重量高、结构相对复杂和繁琐，这就对转换层的支撑工作开展带来了较高的难度，支撑工作在开展的过程中，需要建立一个较为复杂的支撑体系，以确保支撑工作开获得一个良好的开展，但是这种支撑体系的建立相对来说难度较大，常常在建立的过程中出现一系列的意外因素，导致支撑体系无法得到一个有效的监理，影响转换层施工的开展。并且如果在支撑体系的构建过程中，采用传统的混凝土浇筑方法进行浇筑，那么就必须要从转换层一直到底层地面都进行支撑，甚至需要与地下室所应用厚板达到相同的厚度，对于材料需要进行极大的应用，增加整个工程的施工成本，影响施工单位和建筑单位的经济利益获取。第二，在转换层施工中，其复杂和繁琐的支撑体系所带来的重量和转换层自身的重量都需要转移给转换层的下部进行承担，使得转换层的下部容易出现较为严重的问题，对转换层的质量产生影响［1］。在将所有的重量转移到转换层的下部承受后，转换层下部的模板就会受到重量的影响，出现一定的问题，对整个转换层施工产生较为不利的影响，所以在要想提高转换层施工的质量，对于减少转换层下部结构的承重尤为重要，是极为关键的所在之一，一定要在混凝土浇筑的过程中对其进行改善，已达到一个较为合理的标准。第三，在转换层施工的过程中还常常会出现温度裂缝的现象，这主要事由于转换层在施工的过程中具备大体积混凝土施工特性，尤其是在厚板式转换层施工的过程中尤为能够得到体现，所以施工人员应该要对温度裂缝现象的出现给予较高的重视，在施工过程中要采取一定的措施对进行避免，防止温度裂缝现象的出现。第四，在转换层施工中钢筋安装的正确性和骨架的稳定性难以得到有效的保障也是转换层施工常见的问题之一。转换层结构中的钢筋项目在施工的过程中与转换层的施工特点较为相似，施工工程量交大，导致在施工过程中需要较高工艺才能够有效的进行施工，这就对钢筋安装的正确性带来了较高程度的阻碍，所以在施工过程中工作人员要采取有效的措施对钢筋的正确性进行保障，确保骨架和钢筋能够得到一个较为合理的、准确的安装。
2高层施工中问题的应对措施
2.1结合下部结构的特征
当前，要想对高层建筑中常见的转换层施工问题进行有效的解决，首先，施工人员就必须要在施工过程中对转换层下部结构的特征进行充分的、彻底的考虑和研究，结合转换层下部结构的特征对支撑体系进行建立，使得支撑体系既能够对转换层施工给予较高程度的支持，还可以不对转换层下部结构产生一个较为严重影响。在常规的高层建筑施工过程中，主要是通过竖向受力构件来对重量进行传递和承载，而转换层工程在施工的过程中，其对重量的传递和承载工作与常规的高层建筑施工是相同的，都是通过竖向受力的方式将重量传递给基础，虽然这种承重方式的支撑体系建立能够有效的对施工工程的起到帮助，但是也会带来一定程度的不良影响，需要对施工材料进行大量的消耗，而且转换层下部的楼板在承受的过程中也会出现较为严重的问题。所以在实际的转换层工程施工的过程中，要根据下部结构的特点来对支撑体系进行建立和完善，要采用悬空支撑体系的方式，来减少支撑体系对下部结构所产生的影响，灵活的对支撑体系的建立方式进行选择，尽可能的减少上部承载力对下部楼板或者是梁等构件产生的不良影响，并且不论是采用那种支撑体系，都需要对下部结构的承受能力进行一个精确的计算，确保下部结构在受力的过程中不会出现坍塌现象，杜绝安全事故的发生。
2.2分层浇筑混凝土
采用分层浇筑混凝土的方法，对支撑体系的建立提供一定程度的帮助。在支撑体系的建立过程中，可以利用先浇筑一部分构件的方式，来对转换层的重量进行承担，对支撑体系进行卸荷，是一种极为有效的手段，但是在应用分层浇筑混凝土的方式对支撑体系进行卸荷时，一定要注意在进行二次叠浇法的应用时，要对叠合构架的受力状况进行详细的，充分的分析，对受力数据进行合理的估算，只有这样才能够有效的保障构件在之后的施工过程中可以得到一个良好的应用，避免出现损坏的现象，对于构件在施工完成之后的正常应用也能够提供较高的保障，避免出现问题。同时，由于转换层的体积相对来说较，在转换层中的混凝土进行浇筑时，还必须选用一些适合大体积项目的混凝土浇筑技术，如低水化热的矿渣或者是火山灰硅酸盐水泥等，通过采取养护措施来对混凝土内部和表面的温差进行降低，使得两者可以较为接近，提升混凝土的质量。兵器在对支撑体系进行拆除的过程中，也要给予较高的重视，在确保混凝土的质量达到相应的标准之后在进行拆除，对于拆除顺序也要进行一个科学的、合理的制定，要按照所制定的计划依次进行拆除，不能够随意的进行拆除，避免出现问题。
2.3钢筋和骨架的安装
对支撑体系中钢筋和骨架的安装进行保障。在转换层施工中钢筋翻详是较为重要的一项工作，对钢筋的正确安装有着极为重要的工作，而在施工过程中，要想对钢筋翻详工作进行良好的完善，就必须要严格的遵照相关的设计图纸和文件进行施工，要对当前施工过程中所依据的相关规定进行充分的学习和领悟，并在施工过程中进行遵守，在翻详时还要对钢筋的穿插避让关系进行合理的考虑，确保不会出现穿插混乱的现象，对于钢筋的尺寸和绑扎次序也要进行详细的研究，为钢筋安装的正确性提供一个较高的保障。同时，如果在施工过程中发现转换梁高度或者是转换板的厚度相对于正常的施工要较大时，应该要采取一定的措施，来对钢筋骨架的稳定性进行保障，要详细的进行测量。
3总结
综上所述，本文通过对当前高层建筑中转换层项目施工中存在的问题进行分析和探索，对如何有效的解决其中所存在的问题，提供了一系列的策略以供广大的相关工作者进行参考和借鉴，希望可以起到一定程度的帮助。
参考文献
第2篇：高层结构设计范文
关键词：高层混凝土建筑；抗震结构；设计；探究
1引言
我国处于亚欧板块和太平洋板块的交接地点，属于地震多发国家。地震灾害对人民的生活和建筑会造成巨大的灾害，尤其是城市中，人口相对密集，高层混凝土建筑较多，一旦因地震导致建筑物倒塌会造成恶劣的生命和财产损失。因此，相关工作者在进行高层混凝土建筑结构设计时，必须充分考虑建筑整体的抗震性能，通过科学合理的分析和研究，设计出有效提升建筑物抗震性能的结构。
2发生地震时高层建筑的破坏特点
2.1地基破坏特点
地震发生时，会对高层混凝土建筑的地基造成重大破坏。如果本身高层混凝土建筑所处的地基相对属于承载力较差的土层上，地震会造成土体产生液化，从而导致建筑物整体下沉，建筑结构的上部会出现不同程度的倾斜。严重情况下，甚至会出现建筑物下沉不均匀，导致整体建筑物受力不平衡，出现裂缝甚至坍塌的情况。
2.2刚度破坏特点
当高层混凝土建筑的主体结构相对呈现不对称的形状时，例如Y形、L形。当发生地震时，在地震力的作用下，建筑物本身极容易发生扭转，带来巨大的地震破坏。因此，在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，应考虑建筑的平面形状要相对简单，规则且对称，在刚度和承载力方面分布均匀，减少不规则的平面设计和布置。必要时，针对较为复杂或者平立面不规则较突出的高程混凝土建筑，应考虑增加防震缝的设计。
2.3构件的破坏特点
有些高层混凝土建筑，采用了框架剪力墙结构。当发生地震时，建筑物内的柱所受到的破坏程度，要远远大于板和梁所受到的破坏程度。同时，产生交叉性裂缝的地方经常会出现在剪力墙的窗台下部。
2.4结构体系破坏特点
建筑物不同的结构特点，在发生地震时，所产生的结构破坏情况不一样。剪力墙结构的优点是刚度能行号，承载力较高，但是结构自身重要较大，且空间布置灵活度较差，无法满足较大空间的需求；而框架结构相对布置灵活，可以满足空间上的需求，但是相对承载力较弱，抗震性能较差。往往在进行高层混凝土建筑抗震设计时，采用框架剪力墙结构，框架和剪力墙分工合作，可大大提高建筑物本身的承载力和抗震性能。
3高层混凝土建筑抗震结构设计分析
相比于普通建筑结构设计，抗震结构的抗震性能更好，在遇到较严重的地震时，不会发生严重的建筑损坏和崩塌的情况出现。因此，在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，需要综合考虑各种因素的影响，充分利用现代化的科学技术，确保建筑物在承受地震里影响时，安全稳定。
3.1设计建筑主体结构的基础
建筑质量的好坏，与建筑工程的基础工程密不可分。万丈高楼起平地，如果地基的承载力不符合建筑工程的要求，一旦发生地震，即便是混凝土建筑的结构再牢固，也会出现损坏甚至崩塌的风险。在进行高层混凝土建筑结构设计时，首先要对建筑物所在地的地质情况进行勘察，采用科学的处理方法对地基进行加固处理，确保有足够的承载力保障建筑物的安全。目前，在高层混凝土建筑行业应用范围较为广泛的是底框结构，但这种结构存在的弱点时刚度分布不均匀，容易出现上重下轻的情况，这对建筑物的整体架构的安全与稳定带来较大的风险，一旦发生高烈度地震，可能会造成房屋开裂甚至坍塌。因此，相关设计人员，需要通过合理的措施，确保底框结构的刚度分布均与，达到提升抗震性能的目的。
3.2结构设计
结构合理是建筑物设计的核心，决定了高层建筑抗震性能是否良好。因此，在进行结构设计时，应遵循以下设计要点：（1）平面结构设计：对于建筑的平面结构，简单的结构设计让地震力的传递更加明确，在进行设计计算分析时，结果更贴近于实际，结构的抗震性能也更有保障。一般情况下，高层建筑的平面结构以方形、矩形和圆形做好。由于异性结构容易收到地震作用，发生较大的侧移，所以尽量不要选择异形结构，例如L形、十字形等。（2）竖向结构设计：对于在进行高层建筑的竖向结构设计时，应重视竖向结构的均匀性。如果出现结构布置不均匀，导致结构出现刚度和强度突变，引起构件变形，会降低建筑物的抗震性能。常采用的竖向结构立面形状有矩形、梯形或者三角形。（3）结构对称性设计：在进行高层建筑结构设计时，为避免建筑出现扭转效应，尽量选择对称结构。非对称的结构由于质量偏心的问题，很容易收到地震作用的影响，产生扭转震动，从而导致建筑收到破坏，抗震性能下降。
3.3多道抗震防线的设计
现阶段，多个延性分体系组成了高层混凝土建筑的抗震结构，这些延性构件之间，存在一定协调连接关系。由于地震发生时，常常伴有大大小小数十次的余震，如果在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，只设计了一道抗震防线，如果其在余震中产生了破坏，高层主体结构也会相对应的产生较严重的破坏，后果不堪设想。因此，相关设计人员在对结构构件抗震设防体系设计时，应谨慎认真处理，为了提升主体结构的屈服持续时间，加强其延性和抗侧移能，在设计时应遵循以下原则：（1）处于同一平面的主要构件处于屈服状态；（2）剩余抗侧力部件处于弹性过程状态。如果在设计过程中，出现某构件的抗侧移值较大，而导致其他结构构件的强度不够的情况时，应加强构建的抗侧移能力，或者提升个别部件的配筋率。
3.4使用多种抗震计算方法
通过正确的计算相关抗震结构的位移情况，采用定量的方式，对高层混凝土建筑抗震方案进行设计，可以保障设计出来的抗震结构，在产生变形时，可以控制在可控范围内，确保建筑物的抗震性能符合抗震要求。在进行计算建筑物主要结构的承载力时，需要根据以下数据，结合位移与结构之间的变形关系，最终确定主要结构的变形情况：（1）在地震力作用下，层间位移角的数值；（2）在地震力作用下，延性位移的数值；此外，为了降低在发生地震时，高层混凝土建筑的破坏程度，在输入地震能力时，应尽可能采用最低数值。
3.5抗震加固设计
3.5.1选用螺旋复合箍筋
为了提升柱子的抗冲剪能力，加强短柱的抗震性能，可以选用螺旋复合箍筋对柱子进行抗震加固处理。
3.5.2选用分体柱
通常情况下，高层混凝土建筑的短柱的抗剪能力，要弱于其抗弯性能。这造成了当地震发生时，建筑物收到地震力的作用，短柱还没有展现其抗弯性能，就已经因为承受的剪切力高于其承受能力，而产生破坏，最终导致高层混凝土建筑产生损坏。因此，在进行相关结构设计时，必须采取有效的措施确保短柱的抗剪与抗弯性能向匹配，常采用的设计方式为分体柱。通过对柱子进行竖向设缝之后分成分体柱，然后在针对相对应的分体柱进行配筋布置，从而达到减小其抗弯性能，使得短柱变为长柱，最终达到提高抗震性能的目的。
4结语
综上所述，高层混凝土建筑结构的安全和稳定，关系着城市居民的自身安全。通过对其抗震结构的优化设计，可以大大的提升人民的生活质量，减少地震发生时所造成的损失。相关的设计人员应加强对抗震结构的学习和了解，通过严谨的计算和科学的合理的分析，设计出符合抗震要求的高层混凝土建筑结构。
参考文献
[1]吕记斌.高层混凝土建筑抗震结构设计研究[J].建筑•建材•装饰，2017（18）.
[2]许亮.高层混凝土建筑抗震结构设计分析探究[J].工程技术：全文版，2017（2）：5.
[3]臧洁.高层混凝土建筑抗震结构设计研究[J].城市建设理论研究：电子版，2015（10）.
第3篇：高层结构设计范文
［关键词］高层建筑；混凝土；结构设计
1高层建筑混凝土结构设计的特点与要点
1.1高层建筑混凝土结构设计的特点
与多层不同，高层的建筑高度更大，层数更多，高层的抗震设计、构件承载力以及抗侧力构件设计，这些都是与多层不同。在高层的结构设计中，设计人员要具备非常丰富的经验，并且保持清晰的概念。对宏观以及微观的全面把控，让结构设计的思路更加合理[1]。结构侧向力：多层的水平地震以及风荷载作用更小一些，所以不是主要进行控制的荷载。而高层的结构设计中，侧向水平力就会因为高度增加有明显的增大。结构延性：高层高度的增加，需要极强的结构延性，对地震的作用进行抵抗以及消耗。这样高层的结构就会在地震情况下也有不错的变形能力[2]。可以为人员的逃生提供更多的机会。结构刚度：结构高度增大，层数增加，就会导致本身的质量增大，结构受到的水平作用力就会变大，侧向位移与受到的水平作用力是线性关系，因此高层的结构设计中，竖向构件要把保持合理的位置以及数量，让结构具备更加科学的抗侧力刚度，降低侧向位移并满足极限状态下的使用要求。
1.2高层建筑混凝土结构设计的要点
首先是高层的结构设计需要重视概念的设计。由于以往的培养方式，让结构工程师对总体的方案关注不够，考虑的仅仅是细节的问题，结构设计就是规范以及计算，进行强度以及变形计算，但是对概念设计是有所忽视的。结构设计中概念设计的地位还是非常关键的，对后续的结构设计以及造价控制都是有直接的影响。因此设计人员需要重视概念设计，从总体的角度展开结构设计，对结构设计进行宏观上的方向把控，并明确自己的设计目标，确定好理想的承载力、延性以及刚度的目标，从而进行方案的部署。对整体的指标进行计算，完成整个结构设计。其次是高层的结构设计要注重刚柔结合。结构设计并不仅仅是追求整体的刚度来提升对地震的抵抗作用，这样就会造成极大的资源浪费，对结构也会造成非常大的伤害。良好的结构设计需要考虑到结构的承载力以及刚度，对风荷载以及地震力进行抵抗，在多遇地震的情况下，结构是在弹性工作下，第一防线屈服以后，结构还是有不错的变形能力以及延性，对地震作用进行消耗，结合实际的需求，设置多道防线。
2高层建筑混凝土结构设计的注意事项
2.1高层建筑的基础设计
高层的结构层数比较多，荷载也比较大，在结构设计中要高度重视基础的设计。高层的基础选型，要结合地质条件，因地制宜选取合适的基础形式。高层剪力墙的上部荷载是比较大的，多数是选择桩基础以及筏板基础。基础的设计不仅要考虑到承载力的问题，地基沉降也是要进行验算的关键环节，要选择地质情况比较好的土层，来作为基础的持力层，选择一些刚度好的基础，减少对建筑沉降量，让工程要求得到基本的满足。因为高层受到一定的水平荷载，容易出现结构倾覆，因此基础的埋深要达到要求，不能过浅，这是很多设计人员非常容易忽视的问题，会造成非常严重的后果。
2.2选择合适的结构嵌固端
嵌固端位置的选择，对结构指标以及内里配筋会有直接的影响，因此结构设计以及计算中，要结合土体的实际约束以及上下层的刚度，对嵌固端的实际位置进行确定，让计算模型更加符合现实的情况。
2.3优化整体结构的方案布置
对整体结构的布置进行优化，对抗侧力构件的尺寸、平面位置进行合理的布置，并防止出现结构偏心以及扭转的现象，最大程度上让构件承载力以及抗震延性得到充分的发挥，不要出现一些构件的承载力接近极限的状态，一些构件则是没有将自身的承载力发挥出来的现象。剪力墙布置要注意采取周边、对称的原则，竖向连续，防止出现刚度以及承载力突变。
2.4把握好整体结构延性设计
需要将结构耗能的能力进行充分的发挥，防止出现结构瞬时以及脆性的破坏，在遇到地震以及极强风荷载的情况下，高层的高度原因，需要结构具备极强的抗侧强度以及延性，对水平荷载抵抗抵消。允许结构的一些构件出现塑性铰，可以对地震的能量进行不断的消耗。防止一些重要的构件被破坏，造成不良的后果。在结构设计中，要把握好一些关键构件的延性设计，比如传递水平力的构件以及抗侧力构件，要注意结构延性的整体设计，在地震下可以让结构保持安全，并减少造价。
2.5其他注意事项
结构传力的路径，需要尽可能简单和直接，要避免结构连续倒塌。同时结构的刚心和质心接近，避免结构在地震力以及风荷载的冲击下扭曲、结构竖向的抗侧力构件，要保持连续性，防止刚度出现突变，造成薄弱层。
3结论
总之，高层建筑已经是国内建筑业如今的主流，高层与多层建筑是截然不同的，在结构设计方面有着更加复杂的要求，诸多的方法以及技术是需要进行改进的，不断有新技术以及新材料出现并被应用到建筑领域，高层的结构设计也是会达到更高的层面上，设计人员一定要加强自身的专业能力。
参考文献
[1]冯亮秋.混凝土斜腹桁架转换体系在大跨度高层建筑结构设计中的应用[J].建筑科学，2018，34（11）：146-149.
第4篇：高层结构设计范文
1高层混凝土建筑的结构特点
高层混凝土建筑的定义是建筑高于28m，并且层数大于10层的混凝土建筑。高层混凝土结构属于竖向的悬臂结构。高层混凝土建筑结构受到的水平载荷和垂直载荷的影响，并产生弯矩和轴向力，建筑的高度跟轴向力呈线性关系。高层混凝土建筑的层数与水平位移，跟弯矩是呈上升曲线的关系，且轴向力与高度的比例关系是正比例。
2高层混凝土建筑抗震结构设计的优化
2.1结构尺寸的优化。
在结构几何形状和材料都规定好的条件下，计算出满足各种条件下的最优构件截面，其实就是对结构构件尺寸进行设计，使其造价最低化。2.2结构体系的优化。结构体系的优化先从结构概念设计开始，使结构平面布置满足对称、规则，立面和竖向规则，侧向刚度均匀变化。与此同时，通过定量的分析和计算对关系到体系整体性能的设计参数进行优化。
2.3结构功能的优化。
建筑的使用功能如何对结构和造价的影响较大，取决于工程建设完成后使用者对本项目有着怎样的使用功能要求，在能够满足用户整体功能要求的条件下对结构功能方面进行设计优化。
2.4结构体系选择的优化。
对于高层建筑来说，可以选择的结构形式有很多，例如框架结构、剪力墙结构等。由于对结构的要求很多，结构的选型也十分复杂，需要综合各方面的因素进行确定，并且需要结构、建筑、经济上各方面的协调平衡，才能对结构体系进行优化选择。
2.5基于最优设防烈度的抗震结构优化设计。
在确定了结构类型、布局和材料后，抗震结构还需要确定抗震设防水平，先进行设防水平选择在进行结构尺寸优化，这就是基于最优设防烈度的抗震结构优化设计。
3高层混凝土建筑抗震结构设计的方法
3.1改进结构设计方案。
高层混凝土建筑抗震结构设计方案需要满足我国现行的建筑工程抗震方面的标准和规范，主体结构需要能抵御空间的变形，并且在结构进行延伸变化时可以进行恢复，以抵消在高层混凝土建筑结构变形时所产生的不利形变，保证高层混凝土建筑的稳定性。在评价地震作用对高层混泥土结构所产生的影响时，需要进行科学合理的分析，考虑各结构部分，最大限度的控制高层混泥土各部分的受力情况，使建筑的抗震性能得到提升，需要特别注意的是高层混凝土的竖向结构受力，使高层混凝土建筑可以满足相关的刚度设计要求，受力更加平衡，保证高层混凝土建筑结构抗震性能和稳定性符合要求。此外，还需要考虑高层混凝土建筑位置的地质情况，在设计抗震结构时考虑防震，对于高层混凝土建筑的关键部分的施工应十分注意，尽可能的降低高层混凝土建筑所承受的重力，使其建筑受力均匀，符合重力的变化规律，避免高层混凝土建筑产生过多的水平力和竖向力的不均匀，从整体上提高对高层混凝土建筑的抗震性能。
3.2科学选定建设位置。
高层混凝土建筑的选址也十分重要，对建筑的抗震性能有着很大的影响，应综合分析项目区域的地质灾害情况。所以在高层混凝土建筑的选址上应做到科学合理，对于高层混凝土建筑周围的环境及地质情况也要考虑其中。选取的原则是：高层混凝土建筑应避免临近电厂、变电站等区域，减少周围环境对建筑的不良影响；高层混凝土建筑还需要远离丘陵和山坡，因为这些区域的抗震能力较低，不利于抗震设计。
3.3高层混凝土建筑结构参数设计合理。
应用模拟软件对高层混凝土建筑发生地震时的受力情况进行模拟，来选择科学的结构参数，分析结构的受力特点。通过对高层混凝土建筑的质量检测、施工工艺、地质等情况的充分掌握，在对高层混凝土建筑进行抗震结构设计，充分的了解抗震结构设计要点，对抗震设计进行合理优化，在影响高层混凝土建筑抗震结构设计的主要部分需要进行说明，这对于提高高层混凝土建筑的抗震结构设计是十分有帮助的。此外，对于高层混凝土的抗震结构设计还应建立数据库，这样可以方面设计人员对以往工程设计资料的查找，在高层混凝土建筑结构受力研究时可以参照以往相似工程，对于力学模型的建立也是十分有用的。高层混凝土建筑结构参数包括扭转角度和震动周期等，众多的结构设计参数在高层混凝土建筑抗震结构设计时都需要互相协调和仔细分析，以保证参数的科学合理。
3.4控制扭转效应。
地震会对建筑产生水平力、竖向力和扭转力，这种各方向力的综合作用下，会对建筑物产生严重破坏，造成建筑物的损坏。地震的发生具有突然性和随机性，因此地震的发生难以预测并且需要面对很多未知因素的影响，所以在高层混凝土建筑结构抗震设计时，不能仅对水平力和竖向力进行防护，还需要对扭转力作用进行考虑，对抗震结构的位移进行要求，并测定最大和最小位移结构的刚度，保证混凝土建筑的整体位移具有一致性，对于高层混凝土建筑抗震结构设计中的每一部分都符合要求，对建筑的整体抗震性能进行分析，如发现隐患应及时的改正，尽可能的保证高层混凝土建筑的抗震性能。
结束语
第5篇：高层结构设计范文
关键词:高层建筑;抗震结构;设计
随着我国城镇人口的持续性增多、城市规划的进一步拓展,在一定程度上促使我国高层建筑得到了迅速的发展。可是,受到地震等各种自然灾害频频出现的影响,人们的正常生活及生命财产受到了巨大的威胁,为此,高层建筑设计中,做好抗震结构设计有着十分重要的意义。
1高层建筑抗震结构设计原则
一是整体性原则。大家都知道,高层建筑的楼盖对于其结构的整体性占据着不可或缺的位置,楼盖就类似于一个横向的水平隔板,将惯性力聚集起来,并向各个竖向抗侧力的子结构传递,尤其是当这些子结构的布置不均匀或过于复杂时,楼盖则可以很好地将这些抗侧力子结构组织起来,然后进行协同合作,来承受地震的作用;二是简单性原则。高层建筑结构设计的简单性主要是指在地震的作用下,要具有极其明确清晰的直接传力方式,在相关的规范中对于结构体系也是有着明确的要求,即结构体系要有明确的计算简图以及合理的地震作用传递途径,换句话说就是,只有高层建筑结构的设计足够简单,才能够分析出结构的计算模型、内力以及位移,从而促使高层建筑结构抗震性能得到真实性的可靠预测。
2高层建筑抗震结构设计方法介绍
2.1正确挑选施工场地
对于高层建筑而言,挑选正确的施工场地是非常重要的。需遵循场地的种类对建筑的地震力进行相应计算,同时需对场地做出系统性浅析,将地震的危害度进行了解,按照相关规范做好建筑地基的处理,通过对地震强度、场地土层实际厚度、断裂地质的历史等因素的分析确定地震的断裂情况,这样便能够确定建筑物要避让的距离,从而成功地避开对施工不利的地段,若没办法成功避开这些地段,那么就要选择适合的抗震措施来加入到建筑抗震结构设计内容当中。高层建筑抗震结构设计过程中,需在性质一致的地基中进行同一结构单元的设置,尽可能地选择相同的结构形式。当地基中包含液化土、新近填土、土层严重不均匀等问题存在的情况下,需采取相应的措施来进一步强化地基的整体性和刚性,这样才能够促使高层建筑的稳定性得到基础的保证。譬如,底层框架结构因其实用性是非常显著的,为此得到了大范围的投入使用,可是,此结构的上层刚度非常大,下层刚度比较小,其上下属性存在明显的差异性,在地震发生的情况下,整个建筑的抗扭曲性能是非常低的,极易导致建筑的倒塌、断裂。所以,在抗震区域要尽可能地不用此种结构,或者将其上下层刚度性质做出调整,这样才能够确保其抗震性能得到基本的保证。
2.2减少地震时的能量输入
高层建筑抗震结构设计过程中,可选择基于位移的结构抗震法实施定量性分析,这样才能够确保建筑结构的变形性能达到预期地震作用下地形的变形需求。我们需在对建筑结构的承载性能进行验算的基础上,对建筑结构在地震作用下的层间位移角限值、位移延性比进行科学合理性的掌控。按照建筑构件的实际变形与建筑结构位移间的联系,将构件的变形值加以最终的确定。通过建筑截面的应变情况确定建筑构件的构造需求。针对高层建筑若是在比较坚硬的场地进行施工的话,那么就能够将地震发生时的能力输入降到最低的程度,将地震给高层建筑造成的影响减少到最小。
2.3隔震与消能减震设计
在当前的高层建筑抗震结构设计中,通常运用的是以往的抗震结构体系即延性结构体系。这种抗震结构体系是对建筑结构刚度进行的系统性掌控,在有地震发生的时候,会使得整个建筑构件处在一种非弹性状态下,这样会使得其延性得到进一步增加,对地震发生时能量的消耗起到一定的辅助作用,将地震效应产生的影响降到最低,可有效避免建筑物倒塌的发生。除此之外,可采取相应的隔震措施,将高层建筑的动力特性进行科学的更改,这样能降低地震作用于建筑物的力,并且可利用高延性结构将地震效应降到最低。
2.4充分重视抗震结构设计
高层建筑结构设计过程中,我们在提升建筑抗震性能的同时,需兼顾到建筑整体结构的抗震性能情况。一般情况下,高层建筑会选用框、筒框架、支撑结构体系。当前,我国的钢材生产数量非常大,钢结构加工制造水平得到了明显升高,所以,在高层建筑中可最大限度上以钢骨混凝土结构、钢结构、钢管混凝土结构为主,这样能够使得柱断面尺寸大大缩减,对于建筑结构抗震性能的改善是非常有利的。
2.5减小高层建筑结构自重
若是在相同的地基承载能力条件下,减轻高层建筑结构的自身重量,就可以使其在不增加地基以及造价的情况下,增加高层建筑的层数,研究显示,由于高层建筑的高度很高,所以其重心也相应较高,然而建筑的重量越大,受地震作用的倾覆力矩的效应也就越大,所以,在高层建筑的抗震结构设计中,我们要尽量采用轻质材料来填充高层建筑物的填充墙及隔墙,以减轻建筑的自重。
2.6设置多道抗震防线
我们提倡采用由两个与两个以上同时延性较好的分体系组成的一个抗震结构体系,这是由于在发生地震时通常都会带有余震,倘若只有一道抗震防线,那么就很难防止由于某一结构损伤而导致整个结构坍塌的情况发生,所以,在构建高层建筑抗震结构体系时,我们首先要有最大可能数量的内外部冗余度;其次还要建立一套分布完整的屈服体系;最后,该体系的主要耗能构件一定要有较高的延性和充足的刚度,以确保建筑物在遭遇地震灾害时,其强烈的地震作用对其的危害,这样在第一道防线崩溃的状况下,抵挡后续地震波的冲击还有第二道防线和第三道防线。
3高层建筑结构抗震设计的前景分析
从目前的形势来看,今后若干年,中国仍将是世界上修建高层建筑最多的国家,这也将会给高层建筑抗震设计带来新的难题,一是对于影响高层建筑抗震结构设计效果的关键因素就是建筑材料的选用,提高每一项建筑材料的抗震指标可以很好地提高高层建筑的整体抗震性能,因此,科研人员需要加强对于新型复合高性能的建筑材料的研发,以促进抗震技术的发展,进而满足高层建筑抗震结构设计的需求;二是对于不同抗震能力的需求,要采取相应的抗震措施,甚至是对于同一个高层建筑的不同部位和楼层以及对于性能的要求不相同时,都要选用不同标准的构件;三是计算机模拟抗震试验都得到广泛应用,将制作好的模型或结构构件放在模拟地震振动台上,在台面输入某一确定性的地震记录,就能够较好地反映该次确定性地震作用的效果,计算机模拟环境可以拟真抗震效果,进而帮助改进各因素,从而做到有效抗震,另外,高层建筑结构的抗震设计的计算方法也会有新的转变。即从线性分析向非线性分析的转变,从确定性分析向非确定性分析的转变,从振型分解反应分析向时程分析法的转变。
4结语
高质量的高层建筑抗震结构设计是在达到建筑设计与结构设计的密切配合的前提下加以完成的,高层建筑的抗震结构设计是整个建筑工程的关键环节,因此,设计人员一定要综合多方面的因素进行分析,同时,还要结合新型的高性能材料以及抗震结构理念,提高对高层建筑抗震结构的设计水平,进而促进我国高层建筑的抗震结构设计技术的发展。
参考文献
[1]于险峰．高层建筑结构抗震设计[J]．中国新技术新产品,2010(1):171．
[2]祝英杰,谷伟.结构抗震设计[M].北京:北京大学出版社,2009.
