時(shí)間：2022-06-23 03:30:20
導(dǎo)語：在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；相關(guān)問題；
中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
引言：由于開發(fā)商對(duì)于建筑物的地震破壞原因和破壞程度沒有足夠的了解,導(dǎo)致建筑物在抗震設(shè)計(jì)方面存在十分大的困難。所以,我們不僅要追求建筑物的造型美觀,還有考慮建筑物的抗震設(shè)計(jì)。要為人們營(yíng)造一個(gè)安全舒適的生活環(huán)境。針對(duì)地震問題我們要在房屋結(jié)構(gòu)找突破點(diǎn)。只有設(shè)計(jì)出抗震、牢固的建筑結(jié)構(gòu),才能保障人類的人身安全。
一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)因素分析
建筑物按建筑結(jié)構(gòu)分類可分為：砌體結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。建筑物結(jié)構(gòu)形式的確定，與其抗震能力是密切相關(guān)的。相關(guān)的科學(xué)研究表明，在遭遇相同等級(jí)的地震災(zāi)害后，采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑物受損壞的程度明顯要低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物。日本也是一個(gè)多地震的國(guó)家，其鋼結(jié)構(gòu)的房屋建筑占全國(guó)建筑的半數(shù)以上，也是其在遭遇地震后人員傷亡較少的主要原因之一。目前，我國(guó)的建筑抗震系數(shù)系統(tǒng)依舊是不完善的，不能確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確、有效地應(yīng)用。歷次地震災(zāi)害表明，影響抗震系數(shù)的因素是很多的，比如其抗震的等級(jí)、建筑物的類別、場(chǎng)地類別、建筑物總高度等。為了促進(jìn)其實(shí)際工作的需要，應(yīng)對(duì)各種相關(guān)因素和相關(guān)參數(shù)展開一系列的優(yōu)化分析，得到一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。房屋建筑的抗震性能與許多因素有關(guān)系，比如其建筑的體型設(shè)計(jì)。汶川地震震害表明 , 許多平面形狀復(fù)雜 , 例如平面上的較大外凸和凹陷、不對(duì)稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡(jiǎn)單規(guī)則、傳力途徑明確的建筑在地震中都未出現(xiàn)較重的破壞；有的甚至保持完好。上述情況表明，很多損害嚴(yán)重的建筑物的設(shè)計(jì)方案不是很合理，如果能夠選擇一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案，震后損失可能會(huì)減小很多。
二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
在我國(guó),對(duì)于建筑物抗震設(shè)計(jì)的要求是采取“三水準(zhǔn)設(shè)防、兩階段設(shè)計(jì)”的標(biāo)準(zhǔn)。在這種標(biāo)準(zhǔn)的影響下,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了柔性設(shè)計(jì)、剛性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)和延性設(shè)計(jì)四個(gè)階段。但是由于地震產(chǎn)生了很多不確定因素,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)存在非常大的偶然性和復(fù)雜性,甚至還有計(jì)算模擬與實(shí)際情況的不符的情況出現(xiàn),導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果誤差很大。所以,我們不僅要考慮建筑物良好的概念設(shè)計(jì),還要提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。具備完善的建筑結(jié)構(gòu)體系。一個(gè)良好的建筑體系,對(duì)于建筑業(yè)是十分有必要的。在實(shí)際的建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí),要注重依賴建筑結(jié)構(gòu)體系的協(xié)同工作,從而使建筑物中的每個(gè)構(gòu)件都能夠共同工作。所以,這就需要建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在允許受力的情況下不僅能夠具有良好的耐久性,還要能夠在高壓,強(qiáng)力的作用下共同工作。在砌體結(jié)構(gòu)的建筑中避免建筑結(jié)構(gòu)單純的依靠建筑結(jié)構(gòu)自身剛度來承受載荷。充分提高建筑物材料利用率的協(xié)同工作。從建筑物抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明,材料的利用率越高,結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作能力也就越高。
三、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的主要問題
1、建筑結(jié)構(gòu)體系的合理選擇。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最主要的一方面就是結(jié)構(gòu)體系的選擇,它的合理選擇決定著建筑物的安全性。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)體系的合理選擇應(yīng)注意以下兩個(gè)方面的設(shè)計(jì):(l)體系應(yīng)具有合理的地震傳遞途徑和明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在這個(gè)過程當(dāng)中,房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的布置,應(yīng)使得更多的受力在主梁上,并且使垂直重力以最短的路徑傳遞到主受力部位;豎向構(gòu)件的布置,要讓豎向構(gòu)件的壓應(yīng)力接近均勻(2)建筑體系應(yīng)具有合理的強(qiáng)度。一個(gè)良好的建筑物必須要有合理的強(qiáng)度進(jìn)行支撐,一些建筑的薄弱部位要由合理的強(qiáng)度防止:在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,要保證節(jié)點(diǎn)不受破壞,要使梁、柱端的塑性盡可能的分散;對(duì)于容易出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié),必須提高薄弱部位的抗震能力。
2、抗震場(chǎng)地的選擇?？拐饒?chǎng)地的選擇直接影響建筑物的抗震設(shè)計(jì)工作,應(yīng)選擇有利的抗震場(chǎng)地,要避開對(duì)建筑抗震不利的地段。地震對(duì)于地面的危害是十分巨大的。地震造成的地裂和地表錯(cuò)動(dòng),直接使得房屋倒塌,結(jié)構(gòu)損壞。所以,選擇抗震場(chǎng)地不能選擇易液化土地、軟弱場(chǎng)地、狀態(tài)明顯不均勻等場(chǎng)地;如果不能避免不理的場(chǎng)地,可以采用適當(dāng)?shù)目拐鸫胧┻M(jìn)行加強(qiáng)強(qiáng)度:對(duì)于地震時(shí)有可能存在的地裂或者滑坡的場(chǎng)地,必須采取科學(xué)合理的措施進(jìn)行穩(wěn)定;如果地基需要建立在最近填土和土層十分不均勻或者軟弱粘性土層時(shí),必須采用樁基、地基加固和加強(qiáng)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理措施。
建筑工程選址應(yīng)注意的問題：四川汶川地震的震害情況表明，那些建在斷裂帶上和斷裂帶沿線的建筑物都完全倒塌，破壞極其嚴(yán)重。因此，建筑物建設(shè)地點(diǎn)的確定是極其重要的，它是決定建筑物抗震性能的前提條件，只有正確的選址方案，才能保證建筑物滿足建筑抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，保證其安全性、可靠性。選擇建筑場(chǎng)地時(shí)應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際需要和工程地質(zhì)、地震活動(dòng)情況等相關(guān)資料，選擇對(duì)建筑物抗震有利的地段，避開對(duì)抗震不利的地段，嚴(yán)禁在地震斷裂帶及斷裂帶沿線附近建造甲、乙、丙類建筑物。應(yīng)避開地震時(shí)可能發(fā)生山體滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等次生災(zāi)害地段。汶川地震發(fā)生時(shí)，北川老縣城發(fā)生規(guī)模較大的山體滑坡，王家?guī)r山體在地震作用下瞬間崩塌，崩塌的山體傾瀉而下瞬間摧毀山下及周邊的建筑物，北川老縣城的 5個(gè)街區(qū)的大部分建筑物被厚厚的土體掩埋，造成大量人員傷亡。這樣的結(jié)果不是靠提高抗震設(shè)防等級(jí)、提高建筑物的抗震性能和措施所能避免的。所以避開此類危險(xiǎn)地段，才能避免因選址不當(dāng)所造成的嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
3、重視建筑平面布置的規(guī)則性。在建筑平面布置方面,應(yīng)盡可能的采用抗震概念設(shè)計(jì)原則,不能使用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。有關(guān)資料表明,對(duì)于一些樓板布局不夠規(guī)范時(shí),要采取相應(yīng)的樓板計(jì)算模型;對(duì)于平面不規(guī)則、立體不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),必須采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。結(jié)構(gòu)的規(guī)則性具體分為三個(gè)部分:第一是建筑主體必須具備良好的抗壓能力,側(cè)力結(jié)構(gòu)不能變形,要盡可能的均勻;第二是建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置,建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置要注重同一側(cè)的強(qiáng)度要均勻;第三是建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置要與周圍的結(jié)構(gòu)具有相同的剛度,必須保障良好的抗扭剛度?？傊?重視建筑平面布置的規(guī)則性對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)十分重要。
建筑物平面設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題：建筑物的平面布置規(guī)則與否、是否對(duì)稱和具有良好的整體性，也是影響建筑物抗震性能的重要因素之一。例如酒店、公寓、商場(chǎng)、住宅、體育館等不同建筑物的使用功能不同，其平面布置也千變?nèi)f化，其柱距、開間、進(jìn)深、隔墻的布置、樓梯的位置、電梯井的布置等也有很大差別，如果柱子、墻體等布置不對(duì)稱、不規(guī)則，使得平面剛度急劇變化，遭遇地震后，將發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)破壞。因此，建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使柱子和抗震墻（剪力墻）等抗側(cè)力構(gòu)件均勻、對(duì)稱布置，剛度較大的樓梯間、電梯井應(yīng)盡可能居中布置，不要布置在建筑物的轉(zhuǎn)角處。要盡可能作到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻、對(duì)稱協(xié)調(diào)，避免突變，防止在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
4、建筑物豎向設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題
建筑物的豎向布置設(shè)計(jì)也將對(duì)其抗震性能產(chǎn)生巨大的影響。近些年來，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，商場(chǎng)、寫字樓等高層、超高層建筑越來越多，其要求底層或下面幾層大開間、大空間，這就形成了建筑物下面幾層柱子和抗震墻（剪力墻）較少，層間質(zhì)量和抗側(cè)剛度沿建筑物高度分布不均勻，在抗側(cè)剛度較差的樓層形成了對(duì)抗震極為不利的薄弱層，在地震作用下，引起較為嚴(yán)重的破壞。汶川地震中，有許多底層框架—抗震墻砌體房屋底層柱子直接破壞，建筑物由原來的 4 層直接變?yōu)?3層。主要原因就是，沿著建筑物高度方向，質(zhì)量和抗側(cè)剛度發(fā)生突變，底層柱子較少，抗側(cè)剛度較小，地震作用下，底層柱子直接壞掉。所以，建筑物的豎向布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能使其沿豎向的抗側(cè)剛度分布比較均勻，抗震墻（剪力墻）并使其能沿豎向貫通到建筑底部，不宜中斷或不到底，盡量避免某一樓層抗側(cè)剛度過小，以避免在地震作用下，因薄弱層的存在引起建筑物的倒塌。
四、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是在不斷的實(shí)例驗(yàn)證中逐漸分析,日益總結(jié)歸納出來的。在目前的房屋建設(shè)當(dāng)中,抗震設(shè)計(jì)是十分有必要的。所以,建筑抗震設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該引起十分重視。為了設(shè)計(jì)出高抗震性的建筑物,在我看來需要注意以三點(diǎn):第一,科學(xué)合理的建筑布局是不可缺少的,于此同時(shí)還有保證各個(gè)主要受力物體處在同一平面,在地震來臨時(shí)要能禁得住壓力。在墻段沒有發(fā)揮作用之前,需要依照“強(qiáng)墻弱梁”的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施加強(qiáng)建筑物的承受力,防止地震強(qiáng)大的破壞力。第二,要按照不同的抗震等級(jí),對(duì)梁、柱以及墻的節(jié)點(diǎn)使用相對(duì)應(yīng)的抗震措施,確保建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為了保障鋼筋混凝土在地震作用下不受破壞,要科學(xué)合理的添加合適的化學(xué)試劑,加強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度與剛度,還有注意構(gòu)造配筋的要求,尤其是要加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施。第三,必須設(shè)置多層抗震防線,一個(gè)良好的抗震體系對(duì)于地震的壓力是十分重要的?？拐痼w系就如果人類身體的三道防線,不同等級(jí)的地震采取不同的防線。第一層不行,還有多層防線保護(hù)。這樣的保護(hù)體系對(duì)于防震將是十分有效的。
五、結(jié)語
通過多年對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的研究，我國(guó)已經(jīng)逐漸形成了自己的一套較為先進(jìn)的、有效的抗震設(shè)計(jì)方法并日趨成熟，但是也有很多不足之處，需要我們?cè)趯?shí)踐中加以完善?？傊_保建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)能高效完成，應(yīng)在遵循相關(guān)建筑抗震規(guī)范要求的原則上，進(jìn)行科學(xué)的、合理的設(shè)計(jì)，確保建筑物具有穩(wěn)定的、可靠的抗震性能，達(dá)到建筑物小震不壞、中震可修、大震不倒的標(biāo)準(zhǔn)。我們有理由相信，隨著相關(guān)技術(shù)人員抗震設(shè)計(jì)水平的不斷提高，我國(guó)的建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)也會(huì)邁上更高的臺(tái)階。
參考文獻(xiàn):
[l]倪廣林.對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的若干思考田.山西建筑,2010.
[關(guān)鍵詞]工程結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)防；標(biāo)準(zhǔn)；問題 文章編號(hào)：2095-4085（2015）11-0039-02
我國(guó)先后經(jīng)歷過比較嚴(yán)重的唐山大地震、汶川地震，地震災(zāi)害所帶來的損失十分嚴(yán)重。要想解決和減少地震所帶來的傷害就需要對(duì)各種建筑設(shè)施進(jìn)行防震設(shè)計(jì)和施工建設(shè)，從而間接減少帶來的地震危害。
1抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
1.1國(guó)外抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
不同國(guó)家由于自身的經(jīng)濟(jì)條件、地震危害程度、社會(huì)因素、政治因素等方面存在差異，使得在設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)上也存在很大的差異性。本文主要介紹美國(guó)、日本以及歐盟在抗震方面設(shè)立的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，希望為我國(guó)抗震設(shè)計(jì)提供一定的經(jīng)驗(yàn)借鑒。
（1）美國(guó)抗震規(guī)范。美國(guó)抗震規(guī)范由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、政治體制的影響抗震規(guī)定也具有多種模板，主要包括抗震技術(shù)指南、地方規(guī)范、專業(yè)結(jié)構(gòu)規(guī)范以及國(guó)家規(guī)范等幾種類別。美國(guó)聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局規(guī)定“保證結(jié)構(gòu)在合理超越概率和地震的作用下絕對(duì)安全并且不存在損傷”，并且規(guī)定了設(shè)防目標(biāo)以及兩級(jí)抗震設(shè)防水準(zhǔn)。
（2）日本建筑法則。日本建筑法則對(duì)抗震設(shè)防設(shè)立了兩個(gè)等級(jí)，第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是在中等強(qiáng)度地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)要保證不遭受任何程度的破壞，確保建筑、生命、財(cái)產(chǎn)的安全；第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是指在強(qiáng)震作用下，建筑物不會(huì)發(fā)生倒塌或者出現(xiàn)危及人身安全的事故。
（3）歐盟規(guī)范。歐盟制定了兩級(jí)防震設(shè)防要求：不倒塌和限制破壞要求。地震作用期限為50年，保證建筑在50年的多次地震作用下，結(jié)構(gòu)不會(huì)存在局部破壞或倒塌。
1.2我國(guó)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)沒有做出明確規(guī)定，只是指出在震級(jí)8級(jí)以下不用設(shè)防，9級(jí)及以上的話可以采取降低建筑高度和改善建筑平面來減少地震帶來的傷害。80年代以后提出了富有時(shí)代特色的“小震不壞；中震可修；大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)，但是設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)仍舊存在很多的缺點(diǎn)和問題，主要包括：
（1）設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置過于死板，僅僅通過地震危險(xiǎn)性進(jìn)行等級(jí)劃分，并沒有實(shí)際考察設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)對(duì)震區(qū)建筑物震害、人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失等方面的具體影響，不能夠保證未來發(fā)生地震建筑結(jié)構(gòu)的安全性。
（2）對(duì)于發(fā)生的大震還是小震，全國(guó)上下都借助統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行區(qū)分，沒有考慮不同城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、建筑水平、人口密集程度等方面的所存在的差異性，容易導(dǎo)致抗震救災(zāi)物質(zhì)的浪費(fèi)，而對(duì)于一些人口密集的震區(qū)還有可能存在安全隱患。
（3）當(dāng)前的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)考慮的問題都過于片面，只是考慮建筑結(jié)構(gòu)在地震時(shí)不要出現(xiàn)損壞或者是倒塌，并且確保人身安全，但是沒有考慮要保證整座城市能夠在震后繼續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。
1.3工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
工程設(shè)防的傳統(tǒng)思想其實(shí)就是利用最低的造價(jià)建設(shè)滿足實(shí)用和安全性能的工程，通過不斷的探索，人們轉(zhuǎn)變了對(duì)工程建筑安全的定義，引入了針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全性的概念。將建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度R0外部荷載力的變化產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行比值計(jì)算得出R值，如果結(jié)構(gòu)的比值大于1則表明結(jié)構(gòu)安全局，如果小于1則表示結(jié)構(gòu)存在安全隱患。我國(guó)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)原則可以用以下公式表示：
E=收益-可能存在-定的損失=最大
其中的收益指的是建筑結(jié)構(gòu)在建設(shè)完成之后所獲取的全部直接以及間接的精神成果；生產(chǎn)投資則可能是利用貨幣衡量，再加上建筑結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生的各方面影響，通過人數(shù)傷亡數(shù)據(jù)以及對(duì)人們?nèi)粘Ｉ顒?dòng)作的影響，很難由其公式得出。費(fèi)用一般是一種概念性總稱，它主要包括有裝修費(fèi)、施工費(fèi)用以及材料費(fèi)等，可以發(fā)現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工時(shí)，工程造價(jià)和修復(fù)費(fèi)用本身就是看似毫無關(guān)聯(lián)的，所以要想對(duì)在減少工程造價(jià)的同時(shí)又不會(huì)引起維修費(fèi)用的提升，可以通過優(yōu)化初始造價(jià)和修復(fù)費(fèi)用之間的配比，找出兩者之間的一個(gè)平衡點(diǎn)。
2工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)問題
區(qū)地震發(fā)生的特點(diǎn)對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行防震設(shè)防處理十分必要。
（1）抗震設(shè)防的原則。設(shè)防原則有以下幾大類別：杜絕和減少人員的傷亡；盡量減少財(cái)產(chǎn)的損失；采取相關(guān)措施減少人員傷亡；容許工程結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時(shí)出現(xiàn)小程度的損壞；工程設(shè)施在地震發(fā)生時(shí)確保安全性，并且保證不會(huì)向外界排放有毒物質(zhì)和不會(huì)導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重程度的次生災(zāi)害。
（2）抗震設(shè)防的目標(biāo)。工程結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)防時(shí)具有非常明確的目標(biāo)：小震不壞；中震可修；大震不倒。我國(guó)也在1989年的相關(guān)設(shè)防規(guī)范文件中采用了這種思想。不過在設(shè)防目標(biāo)上仍舊存在幾個(gè)方面的問題。首先對(duì)大、小震的不倒還是不壞缺乏明確定義，其次只是單純考慮設(shè)防目標(biāo)并沒有考慮工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最后沒有根據(jù)地區(qū)的不同，規(guī)定設(shè)防目標(biāo)。
（3）抗震設(shè)防的環(huán)境。一般來講設(shè)防環(huán)境并不是一種主觀量，它是取決于人們對(duì)地震危險(xiǎn)性的評(píng)估結(jié)果和地震的評(píng)估方法，更多的是來自于一種客觀評(píng)估。設(shè)防環(huán)境是確定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)防目標(biāo)的重要依據(jù)，它的準(zhǔn)確性評(píng)估對(duì)于工程結(jié)構(gòu)設(shè)防具有非常重要的意義。
（4）抗震設(shè)防的參數(shù)借鑒。在進(jìn)行工程設(shè)防時(shí)，需要借助一定的物理參數(shù)進(jìn)行，國(guó)內(nèi)外使用最多的參數(shù)有地震動(dòng)參數(shù)以及烈度參數(shù)兩種。不過這幾年來越來越多的國(guó)家傾向于使用地震動(dòng)參數(shù)，因?yàn)殡S著科技的不斷進(jìn)步，烈度參數(shù)所暴露出的弊端也越來越多，不能夠滿足人們的設(shè)防需要。
（5）抗震設(shè)防的等級(jí)。同一類建筑在同一個(gè)地區(qū)由于受到當(dāng)?shù)夭煌巍⒔?jīng)濟(jì)、文化等方面的影響，再加上震后的影響程度，在考慮設(shè)防等級(jí)的時(shí)候就會(huì)存在很大差異。重要性的工程結(jié)構(gòu)一般需要較高的設(shè)防等級(jí)，相對(duì)來講一些普通的工程結(jié)構(gòu)就不需要設(shè)立很高的設(shè)防等級(jí)。
關(guān)鍵詞：高層建筑 ；剪力墻 ；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
引言
隨著建筑高層化的發(fā)展，對(duì)剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。對(duì)于從事高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師來說，只有對(duì)框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和技術(shù)要點(diǎn)全面把握，并能夠吸收當(dāng)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些成功經(jīng)驗(yàn)，并把結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、合理性與結(jié)構(gòu)抗震的安全性等諸多因素加以統(tǒng)籌考慮，才能很好的與建筑師配合并設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。
一、框架、剪力墻的受力特點(diǎn)
1 框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)
柱子是承重的關(guān)鍵，柱子上方架著橫梁，橫梁上面鋪設(shè)樓板?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的建筑物往往有粗大的柱子，這樣才能夠能夠保證柱子有足夠的強(qiáng)度支撐建筑物的重量。框架結(jié)構(gòu)的這一受力特點(diǎn)導(dǎo)致采用框架結(jié)構(gòu)的建筑物對(duì)橫向受力的抵抗力不足，尤其是如果遇到地震，樓層間甚至可能出現(xiàn)移動(dòng)。
2 剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)
剪力墻結(jié)構(gòu)是利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的墻體作為主要承重結(jié)構(gòu)，比如建筑外墻，這些墻體有著抗震，抗側(cè)剛度大，結(jié)構(gòu)的整體性好的特點(diǎn)。尤其是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土，負(fù)載高，水平荷載大，抵抗水平力的作用明顯。
3 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)
框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是由梁柱搭建框架，再在部分框架間布置剪力墻，框架間填充加氣混凝土輕型墻體，讓剪力墻和框架一起承重，增加建筑物的承重能力。利用框架結(jié)構(gòu)的靈活多變的特點(diǎn)劃分建筑空間，利用水平荷載能力強(qiáng)的剪力墻抵抗水平方向的受力?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)把框架和剪力墻的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，相互彌補(bǔ)了對(duì)方的弱點(diǎn)。
二、設(shè)計(jì)計(jì)算中的幾個(gè)問題
1 剪力墻的布置
原則上，布置剪力墻應(yīng)該盡量保證對(duì)稱、均勻、分散。剪力墻應(yīng)該沿著房屋的方向，縱橫布置，以外墻、電梯、樓梯、拐角劑周邊等處為宜。在分布上盡量滿足對(duì)稱原則，這樣的分布可以盡量使建筑物的剛度中心和質(zhì)量中心接近。增加抵抗扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力臂，最大化的加強(qiáng)建筑物的整體強(qiáng)度，提高抗扭轉(zhuǎn)能力。在縱向方向布置的剪力墻應(yīng)該從地基一直到房頂，保證墻體剛度。每片剪力墻的尺寸不要太長(zhǎng)，最好不超過8m，盡量分散成多片，增加一片剪力墻就等于增加了一個(gè)抵抗水平力的結(jié)構(gòu)。尤其是具有一定轉(zhuǎn)折的剪力墻擁有更加優(yōu)秀的抗側(cè)力效果，比如L形、十字、圓形等形狀。
2 剪力墻的厚度
框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中，對(duì)于帶有邊框的剪力墻厚度有一定的規(guī)范。如果該建筑處于震區(qū)，或者要考慮到抗震設(shè)計(jì)，那么剪力墻的高度大于等于建筑物層高的1/16，底部的剪力墻加強(qiáng)部位厚度應(yīng)該大于等于200mm，無論是第一級(jí)還是第二級(jí)剪力墻都應(yīng)該滿足這個(gè)規(guī)范。如果不考慮抗震設(shè)計(jì)，那么剪力墻的高度應(yīng)該大于等于建筑物層高的1/20，且厚度大于等于160mm。而邊框的梁最合適的寬度就等于剪力墻的厚度，邊框梁的高以剪力墻的2倍為宜。
3 重視屋面小塔樓的不利影響
現(xiàn)在的高層建筑物，在屋頂處常會(huì)設(shè)計(jì)小塔樓、電梯間、等突出屋頂?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)。由于塔樓結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比建筑物主體小很多，一旦發(fā)生地震，在鞭梢效應(yīng)的影響下，小塔樓會(huì)產(chǎn)生水平位移。就算建筑物主體并未受到損壞，塔樓也可能會(huì)因?yàn)楸奚倚?yīng)的作用遭到破會(huì)。目前，大部分高層建筑物在設(shè)計(jì)的時(shí)候都將塔樓和建筑物主體分離設(shè)計(jì)，在抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候也是分別進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算高層建筑物頂部小塔樓的地震作用非常重要，現(xiàn)在主流的計(jì)算方法是底部剪力法，計(jì)算頂部塔樓受到的地震作用需要考慮增大系數(shù)。由于底部剪力法計(jì)算比較復(fù)雜，為了簡(jiǎn)化計(jì)算方法，我們可以將小塔樓看做一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)，在地面計(jì)算小塔樓受到的地震作用，將得到的結(jié)果乘以增大系數(shù)就可以得到小塔樓在屋頂受到的地震作用了。由于設(shè)計(jì)建筑主體的時(shí)候一般都忽略塔樓對(duì)建筑主體的地震作用，僅僅計(jì)算和塔樓連接的部位。這樣的算法還是存在缺陷，如果遇上強(qiáng)震，塔樓在鞭梢效應(yīng)的影響下，必定會(huì)對(duì)建筑物主體產(chǎn)生不良作用。
4 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能時(shí)，必須符合相關(guān)規(guī)程。在水平力作用下，框架剪力墻結(jié)構(gòu)底層的框架部分所承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩有一個(gè)比值(以下簡(jiǎn)稱力矩比值)，根據(jù)這個(gè)比值的不同，要采取不同的設(shè)計(jì)：當(dāng)力矩比值小于lO％時(shí)，按剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中的框架部分應(yīng)按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)力矩比值大于10％時(shí)，按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，力矩比值在5O％至80％之間的，可以適當(dāng)?shù)脑黾涌蚣芗袅Φ淖畲蟾叨??？蚣芎图袅Φ牟糠謶?yīng)該按照各自的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)抗震等級(jí)及軸壓比。當(dāng)力矩比值大于80％時(shí)，框架剪力墻的最大高度必須按照框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在抗震等級(jí)及軸壓比的設(shè)計(jì)上也和前一種情況有所不同，框架部分按照框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，剪力墻按照框架剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
三、高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)
1 提高剪力墻的抗震能力
(1)提高剪力墻的抗震能力需要加強(qiáng)對(duì)傾斜方向裂縫的控制，我們可以利用邊框剪力墻來實(shí)現(xiàn)這一目的。將梁柱設(shè)計(jì)在剪力墻的邊上，增加擁有傾斜方向承載力的邊框結(jié)構(gòu)，這些邊框能夠阻攔傾斜的裂縫。如果剪力墻產(chǎn)生裂縫，邊框結(jié)構(gòu)可以減低附加剪應(yīng)力，阻止裂縫衍伸到其他部位。
(2)合理的肢墻面積。
如果剪力墻縱向設(shè)計(jì)有洞口，那么這片剪力墻就變成了聯(lián)肢墻，聯(lián)肢墻的中間受到橫梁的約束。聯(lián)肢墻有雙肢墻和多肢墻兩種情況，雙肢墻上只有一列洞口，多肢墻上有多列洞口。
這樣的設(shè)計(jì)降低了剪力墻的剛度，增強(qiáng)抗震能力。即使出現(xiàn)裂縫也往往是在洞口或橫梁部位，降低了對(duì)墻體的傷害。
2 改善框架的抗震能力
(1)強(qiáng)化角柱。要增強(qiáng)抗震能力就應(yīng)該強(qiáng)化框架的角柱，提高抗剪應(yīng)能力。作為框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，角柱起到連接梁和柱子的作用只有強(qiáng)化了角柱才能從整體加強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)。
(2)增強(qiáng)框架的抗震能力需要提高整體框架對(duì)推力的抗性，降低橫向的位移，尤其要注意減少樓層之間的移動(dòng)。可以在框架內(nèi)分散布置用鋼筋混凝土澆筑的剪力墻。由于這樣的設(shè)計(jì)沒有良好的延展性，我們可以設(shè)計(jì)一些有延展性的墻體，降低剛度。比如在剪力墻的墻體上合理的增加開口，形成耗能結(jié)構(gòu)，有效的將震能釋放。
(3)在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)贅余構(gòu)件可以有效的抵消地震部分的能量。設(shè)計(jì)贅余構(gòu)件時(shí)可以使用鋼筋做骨架的混凝土作為支撐構(gòu)件，發(fā)生地震時(shí)，震能會(huì)首先影響這些構(gòu)件，當(dāng)這些構(gòu)件被破壞之后，建筑物的整體結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定的改變，同時(shí)改變了自振頻率，避免和形成共振。
3 改善整體抗震能力
( 1)如果在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的梁端和柱端安裝“塑性鉸”，可以在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中形成耗能結(jié)構(gòu)。由于塑性鉸能夠承受、傳遞一定的彎矩，地震發(fā)生時(shí)，即使縱向鋼筋發(fā)生屈服也不會(huì)瞬間破壞結(jié)構(gòu)，而是在塑性鉸的作用下承載。水平的構(gòu)件會(huì)先于縱向構(gòu)件發(fā)生屈服，
避免建筑物發(fā)生垮塌。
( 2)依照建筑物的實(shí)際情況，在框架剪力墻整體結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力之間尋求平衡。由于地震發(fā)生時(shí)，建筑物會(huì)的自振周期容易和地震產(chǎn)生共振，如果使用了過多的剪力墻就會(huì)減小自振周期，增加建筑物的剛度。那么，加大自振周期就可以有效減少地震作用。在設(shè)計(jì)的時(shí)候布置數(shù)量合理的剪力墻，適當(dāng)?shù)氖褂枚讨珘頊p少剪力墻的面積，既可以減輕建筑物的整體重量，有能夠有效的防御地震的影響。
( 3)由于框架和剪力墻的材料，制造工藝不相同，兩者的結(jié)構(gòu)也不一樣，他們存在著剛度、彈性和延展性等多種差異。有可能導(dǎo)致框架剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)件之前無法有效的合作，構(gòu)件之前缺乏協(xié)調(diào)，降低了建筑物的抗震能力。只有在考慮協(xié)調(diào)性的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算和設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)的剛度、彈性和延展性之間做好平衡才能夠最大程度抵抗地震力。
四.結(jié)語
盡管在高層建筑中框架剪力墻已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并且也取得了前所未有的高度和成就，但是該結(jié)構(gòu)復(fù)雜的受力特性使得在抗震性能上還有很大的改進(jìn)空間。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)構(gòu)造時(shí)，嚴(yán)格遵循本文提到的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，特別是抗震概念要求，在轉(zhuǎn)換層附近適當(dāng)提高其構(gòu)造等級(jí)要求，增強(qiáng)整體抗震能力，使得框架剪力墻結(jié)構(gòu)更好地應(yīng)用到高層建筑中。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 文偉 剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析 [期刊論文] 《城市建設(shè)》 -2010年35期
[2] 劉仲臣 剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析 [期刊論文] 《城市建設(shè)理論研究（電子版）》 -2012年1期
關(guān)鍵詞：高層酒店框架―核心筒結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
0 引言
伴隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高層建筑需求愈來愈大，結(jié)構(gòu)形式也趨向多樣化發(fā)展。其中，框架一核心筒結(jié)構(gòu)體系由于整體性好、剛度大、側(cè)向變形小、抗震性能好，而得到廣泛應(yīng)用。論文結(jié)合徐州市青年路117號(hào)高層酒店的設(shè)計(jì)案例從建筑設(shè)計(jì)的角度介紹了其框架一核心筒結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)，并在優(yōu)缺點(diǎn)的分析下進(jìn)行了抗震結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。
1 項(xiàng)目概況與結(jié)構(gòu)選型
項(xiàng)目位于徐州市CBD和火車站、汽車站中間，是一棟集商業(yè)、酒店為一體的高層建筑。大樓總建筑面積為24000平方米，共25層，其中地下一層，層高5.0米，地上一層5.0米，二至四層層高為4.5米，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.0米，地面以上高78.5米。建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面呈類矩形形式，是種根據(jù)建筑造型設(shè)計(jì)而變形的四邊形。面積約為1430平方米。大廈4層以下與裙房相連組成健身場(chǎng)所、康樂設(shè)施、餐飲娛樂等靈活空間，4層以上為酒店用房。
工程抗震設(shè)防類別為乙類，建筑場(chǎng)地類別為II類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年。
根據(jù)建筑使用功能、內(nèi)部設(shè)施要求和建筑立面特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu)體系。體系包含了由兩種不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，即框架結(jié)構(gòu)和由剪力墻組成的核心筒結(jié)構(gòu)。由于剪力墻的抗側(cè)剛度比框架的抗側(cè)剛度大很多，故整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力大為加強(qiáng)。此外，采用框架結(jié)構(gòu)能滿足建筑設(shè)計(jì)中大小空間不同的需求，可以將電梯間、樓梯間及設(shè)備用房等小空間設(shè)置于貫通建筑物通高的兩個(gè)核心筒內(nèi)，框架柱則設(shè)置在周邊區(qū)域，可以靈活分割空間(圖1)。
圖1標(biāo)準(zhǔn)層、一層平面結(jié)構(gòu)示意圖
Fig. 1The standard layer and the first layer plane structure diagram
2 抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析
2.1 高層建筑抗震設(shè)計(jì)原則
為了達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目標(biāo)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下基本原則：①結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能，遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱(墻)”的原則。②盡可能設(shè)置多道抗震防線。③對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，采取措施提高其抗震能力。
2.2 設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)分析
在高層建筑抗震設(shè)計(jì)原則指導(dǎo)下，結(jié)合高層建筑的受力特點(diǎn)，下文從建筑方案設(shè)計(jì)角度對(duì)徐州市青年路117號(hào)高層酒店的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)分析。
2.2.1 優(yōu)點(diǎn)分析
①多道防線的設(shè)置。
地震往往伴隨多次余震，如果建筑抗震設(shè)計(jì)只有一道防線，很有可能在遭遇余震的時(shí)候形成倒塌。故高層酒店的設(shè)計(jì)選取框架一核心筒結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了第一道防線和第二道防線的設(shè)置：第一道防線為核心筒；第二道防線為外框架。同時(shí)，設(shè)計(jì)有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，作為第三道防線。即設(shè)計(jì)通過加強(qiáng)主要耗能構(gòu)件的延性和剛度，保證結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，從而提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。
②裙房與建筑主體之間抗震縫的設(shè)置。
117號(hào)高層酒店東段24層，西段4層，東西端之間防震縫的寬度為150厘米。建筑平面通過防震縫的設(shè)置，將建筑劃分為“規(guī)則”的平面部分，降低了抗震設(shè)計(jì)的難度，并提高了抗震設(shè)計(jì)的可靠度。
2.2.2 缺點(diǎn)分析
①此酒店建筑屬于高層建筑，由此引發(fā)由高度產(chǎn)生的短柱問題。
②建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。在獨(dú)特的扭轉(zhuǎn)造型下，框架一核心筒結(jié)構(gòu)的連梁、剪力墻的底部加強(qiáng)區(qū)和結(jié)構(gòu)剛度突變區(qū)域都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。
3 結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施
3.1 提高短柱的抗震性能
高層建筑底層柱的柱截面隨著建筑物高度的增加而增大，便形成延性很差短柱，在地震發(fā)生很容易發(fā)生剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌，故提高混凝土短柱的抗震性能十分必要?？梢圆扇∪缦麓胧?/p>
①提高短柱的受壓承載力來改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能，最直接的方法是提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，或者采用鋼骨和鋼管混凝土柱。
②采用鋼管混凝土柱以提高其的承載力。此類柱的柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上，可以在消除短柱的同時(shí)可提高柱子的抗震性能。
③采用分體柱。由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下其抗彎強(qiáng)度往往不能完全發(fā)揮作用，因此人為地削弱短柱的抗彎強(qiáng)度，使抗彎強(qiáng)度相應(yīng)于或略低于抗剪強(qiáng)度，有利于提高柱子的抗震性能。
3.2 加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)，提高抗震性能
3.2.1 加強(qiáng)層的設(shè)置
因?yàn)榭蚣芤缓诵耐步Y(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度不能滿足設(shè)計(jì)要求，所以117號(hào)高層酒店設(shè)計(jì)選取13層作為加強(qiáng)層。在具體的建筑設(shè)計(jì)中，13層本是作為轉(zhuǎn)換層、避難層而存在的，現(xiàn)在可將該樓層的核心筒與框架之間設(shè)置剛度較大的水平伸臂構(gòu)件或沿該層的框架設(shè)置剛度較大的周邊環(huán)帶作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的加強(qiáng)層而存在。
加強(qiáng)層的設(shè)置可使周邊框架柱有效地發(fā)揮作用，增強(qiáng)整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度。在風(fēng)荷載作用下，設(shè)置加強(qiáng)層是一種減少結(jié)構(gòu)水平位移的有效方法。但在地震作用下，加強(qiáng)層的位置往往轉(zhuǎn)化為薄弱層，故設(shè)計(jì)進(jìn)一步采用“有限剛度”加強(qiáng)層，“有限剛度”加強(qiáng)層彌補(bǔ)整體剛度之不足的同時(shí)可以適當(dāng)控制加強(qiáng)層的剛度，減少結(jié)構(gòu)剛度突變和內(nèi)力的劇增。
3.2.2 加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的抗震性能
以框架一核心筒結(jié)構(gòu)的底部加強(qiáng)區(qū)為例：
采取措施加強(qiáng)底部簡(jiǎn)體剪力墻的抗彎承載能力，方案設(shè)計(jì)針對(duì)薄弱部位采取比規(guī)范更嚴(yán)格的配筋構(gòu)造，從而提高剪力墻的抗彎承載能力，保證其抗剪承載能力處理好連梁和墻肢的關(guān)系，達(dá)到“強(qiáng)剪弱彎”的抗震構(gòu)造要求。
4 結(jié)論
高層建筑的造型和功能日趨多樣化。高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其需要重視抗震設(shè)計(jì)，本文結(jié)合徐州市青年路117號(hào)高層酒店設(shè)計(jì)探討了框架―核心筒結(jié)構(gòu)在高層建筑中的抗震設(shè)計(jì)，提出了改善結(jié)構(gòu)抗震性能的加強(qiáng)措施。
參考文獻(xiàn)：
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⑵王學(xué)文.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 中華民居，2010，9：19
⑶洪婷婷.淺析框架一核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題. 結(jié)構(gòu)工程師，2010，26（4）：15-20
【關(guān)鍵詞】高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；施工
1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來說，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ軐?duì)空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮反常規(guī)設(shè)計(jì)方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中，規(guī)范對(duì)轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應(yīng)方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；當(dāng)梁上托柱時(shí)，尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面寬度。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6；非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。從該設(shè)計(jì)規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。
1.1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
實(shí)際工程中應(yīng)用的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有多種形式，主要原理就是利用下部的轉(zhuǎn)換大梁來支托上部結(jié)構(gòu)。
1.2 梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力機(jī)理分析
梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力途徑為墻—梁—柱（墻）的形式，傳力直接，便于分析計(jì)算。轉(zhuǎn)換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉(zhuǎn)換大梁的相對(duì)剛度和轉(zhuǎn)換大梁與下部支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度影響。為弄清轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)與上部墻體共同工作的性能，對(duì)轉(zhuǎn)換梁承托層數(shù)對(duì)其內(nèi)力的影響用有限元程序進(jìn)行了分析，從分析結(jié)果中我們知道，對(duì)一般結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換大梁，上部墻體考慮三層與考慮 4 層、5 層內(nèi)力的設(shè)計(jì)控制內(nèi)力差異不大于 5%，故在分析計(jì)算時(shí)可只考慮計(jì)算 3 層。從計(jì)算分析不論轉(zhuǎn)換大梁上部墻體的形式如何，只要墻體有一定長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)換大梁中的彎矩就會(huì)比不考慮上部墻體作用要小，同時(shí)轉(zhuǎn)換大梁也會(huì)有一段范圍出現(xiàn)受拉區(qū)。
2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 結(jié)構(gòu)豎向布置
高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門規(guī)定。對(duì)該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于 1，不應(yīng)大于 1.3。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)把握的原則歸納起來，就是要強(qiáng)化下部，弱化上部?？梢圆捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N：1）與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。
2）加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為 600mm，其余部分的厚度取為 400mm。
3）底部剪力墻盡量不開洞或開小洞，以免剛度削弱太大。
4）提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用 C50 混凝土。
5）適當(dāng)減少轉(zhuǎn)換層上部剪力墻數(shù)目，控制剪力墻厚度，并可在某些較長(zhǎng)剪力墻中部開結(jié)構(gòu)洞，以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對(duì)控制剛度比有利，還可減輕建筑物重量，減小框支梁承受的荷載；增大結(jié)構(gòu)自振周期，減小地震作用力。工程綜合采用上述幾種方法后，轉(zhuǎn)換層上下剛度比在 X 方向?yàn)?0.725，在 Y 方向?yàn)?0.813，滿足規(guī)范要求，效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求，但畢竟工程仍屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層及其下各層為結(jié)構(gòu)薄弱層，因而應(yīng)將該兩層的地震剪力乘以 1.15 的增大系數(shù)。
2.2 結(jié)構(gòu)平面布局
工程底部為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，體型簡(jiǎn)單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對(duì)稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過 2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求?？梢姽こ唐矫娌季忠?guī)則合理，抗扭效果良好。
3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造
由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜?？蛑е髁撼惺芷渖喜考袅Φ淖饔猛?，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。
3.1 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求
轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù)1.2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí)，可采用型鋼構(gòu)件來加強(qiáng)。
轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計(jì)時(shí)為0.3%，轉(zhuǎn)換梁中主筋不宜有接頭，轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應(yīng)有50%沿梁全長(zhǎng)貫通，下部主筋應(yīng)全部貫通伸入柱內(nèi)。
3.2 框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求
框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計(jì)算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋；剪力調(diào)整——框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于10根時(shí)，當(dāng)框支層為1～2層時(shí)，每層每根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%；當(dāng)框支層。為3層及3層以上時(shí)，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%；框支柱的數(shù)目多于10根時(shí)，當(dāng)框支層為1～2層時(shí)，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的20%；當(dāng)框支層為3層及3層以上時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%；框支柱剪力調(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。
框支柱全部縱向鋼筋配筋率，抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)不小于1.2%，二級(jí)時(shí)不小于1.0%，三級(jí)時(shí)不小于0.9%，四級(jí)及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不小于0.8%?？v向鋼筋間距抗震設(shè)計(jì)時(shí)不大于200mm，且不小于80mm，全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4%。
3.3 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法
目前國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法。主要有：應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法。對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得到的結(jié)果是應(yīng)力及其分布規(guī)律，為能直接應(yīng)用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應(yīng)力大小及其分布規(guī)律進(jìn)行截面的配筋計(jì)算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔(dān)鋼筋達(dá)到其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
4 結(jié)語
通過高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐，體會(huì)如下：根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)布置，正確選擇各分部的抗震等級(jí)，構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)的概念，對(duì)主要構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]期刊論文.帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-沿海企業(yè)與科技 11/1（11）
【關(guān)鍵詞】多層建筑框架，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，問題，措施
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、前言
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，多層建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)比較基礎(chǔ)，也是較為重要和常見的一種結(jié)構(gòu)形式。實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，當(dāng)然其中不可避免將遇到各式各樣的問題，這些都值得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行探討、分析和研究。
二、常見問題和相應(yīng)措施
多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常見同時(shí)也是最關(guān)鍵的問題，如下所述：
1.基礎(chǔ)系梁的設(shè)置問題
當(dāng)基礎(chǔ)埋置深度較深時(shí)，可用基礎(chǔ)系梁減少底層柱的計(jì)算長(zhǎng)度。系梁宜按一層框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)系梁以下的柱應(yīng)當(dāng)按短柱處理。如果工程條件符合相關(guān)規(guī)定，應(yīng)當(dāng)設(shè)基礎(chǔ)系梁。為滿足抗震要求，可以沿著兩個(gè)主軸方向設(shè)構(gòu)造基礎(chǔ)系梁。對(duì)于構(gòu)造基礎(chǔ)系梁縱向受力鋼筋，可以按照連接柱的最大軸力設(shè)定值的10%，按拉力或者壓力進(jìn)行計(jì)算。如果是構(gòu)造配筋，應(yīng)當(dāng)滿足最小配筋率。
如果基礎(chǔ)系梁上作用有來自填充墻或樓梯柱等的荷載，應(yīng)該和所連接柱子的最大軸力設(shè)定值的10%進(jìn)行疊加計(jì)算?；A(chǔ)系梁截面也應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)卦黾樱?jì)算出來的配筋，應(yīng)當(dāng)充分滿足受力要求以及構(gòu)造配筋要求。對(duì)于構(gòu)造基礎(chǔ)系梁頂標(biāo)高，它一般都和基礎(chǔ)頂標(biāo)高保持一致。為了使基礎(chǔ)系梁計(jì)算跨度減少，可以采取把基礎(chǔ)梁下和獨(dú)立基礎(chǔ)臺(tái)階或者錐形斜坡間的那些空隙部分，用素混凝土澆筑，直到和基礎(chǔ)頂面保持平齊，然后再進(jìn)行基礎(chǔ)系梁的澆筑。
當(dāng)用基礎(chǔ)系梁平衡柱底彎矩時(shí)，其截面尺寸和配筋，需要按照框架梁來設(shè)計(jì)。拉梁正彎矩鋼筋，應(yīng)當(dāng)全部都拉通，而負(fù)彎矩鋼筋則至少應(yīng)該在二分之一跨拉通，基礎(chǔ)系梁的縱筋在框架柱內(nèi)的錨固、箍筋的加密及其余抗震構(gòu)造要求，應(yīng)當(dāng)和上部框架梁保持一致，而且此時(shí)拉梁應(yīng)當(dāng)設(shè)在基礎(chǔ)頂部。
總之，不設(shè)基礎(chǔ)系梁時(shí)，填充墻可用素混凝土條形基礎(chǔ)。設(shè)基礎(chǔ)拉梁時(shí)，可以設(shè)在框架柱間，不在框架柱間的墻體基礎(chǔ)則可以使用素混凝土基礎(chǔ)。
2.對(duì)框架結(jié)構(gòu)薄弱層的判定和處理
所謂薄弱層，就是強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的彈塑性位移的那些部位，它們承載力需要滿足抗震承載力要求，在地震烈度不小于7度的地區(qū)才會(huì)發(fā)生。
有三種方式可判斷薄弱層，分別是個(gè)人指定、計(jì)算判定以及強(qiáng)制認(rèn)定。在PKPM的SATWE軟件里，可以根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定或是技術(shù)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，直接指定薄弱層，此為個(gè)人指定。軟件計(jì)算時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度出現(xiàn)不規(guī)則現(xiàn)象，某層的抗側(cè)移剛度比相鄰上一層的70%小，或比其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%小，或是樓層承載力發(fā)生突變，軟件將自動(dòng)指定該層為薄弱層，此為計(jì)算判定。當(dāng)結(jié)構(gòu)存在轉(zhuǎn)換層，也就是豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，不管該層剛度或樓層承載力如何，該層都將被強(qiáng)制認(rèn)為薄弱層，此為強(qiáng)制認(rèn)定。
薄弱層不利于抗震，建筑中原則上應(yīng)當(dāng)避免薄弱層的存在，最基本的辦法是加大該層的抗側(cè)移剛度，也就是加大這層的柱截面或者梁截面。在條件允許下，可通過改變?cè)搶拥膶痈呋蚴菧p少基礎(chǔ)埋置的深度來實(shí)現(xiàn)。
如果薄弱層無法避免，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和出圖時(shí)需要嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定，針對(duì)具體情況，采取相應(yīng)的措施，除了對(duì)薄弱層地震剪力乘以1.15倍的放大系數(shù)外，還應(yīng)當(dāng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)。應(yīng)當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)也進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算。不符合要求的話，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置。
3.樓板開大洞結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問題
樓板開洞的結(jié)構(gòu)比較普通，如果開洞面積大于該層樓面面積的30%，就屬于平面不規(guī)則，計(jì)算時(shí)必須進(jìn)行處理。以PKPM軟件為例，TAT和SATWE分別采用了兩種方式處理。TAT軟件中，無樓板的節(jié)點(diǎn)被定義為彈性節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)。即梁柱交點(diǎn)，不受剛性樓板假定的限制，其平動(dòng)自由度獨(dú)立。SATWE軟件中，所有樓板被定義為彈性膜，軟件真實(shí)計(jì)算樓板的平面內(nèi)剛度，對(duì)樓板的片面外剛度則忽略處理。當(dāng)某層洞口面積為樓層面積的30%以上時(shí)，應(yīng)當(dāng)把全樓所有樓板都定義為彈性膜，或者也可以不考慮樓板的剛度，把該層洞口邊緣節(jié)點(diǎn)定義為彈性節(jié)點(diǎn)，當(dāng)屋面是鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架時(shí)，應(yīng)當(dāng)輸入板厚，將其定義為彈性膜，真實(shí)計(jì)算樓板的平面內(nèi)剛度，這樣和實(shí)際比較相符。
對(duì)彈性節(jié)點(diǎn)或彈性膜進(jìn)行正確定義后，后續(xù)計(jì)算中應(yīng)嚴(yán)格按照總剛計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算，要不然，側(cè)剛度計(jì)算法仍會(huì)按照剛性樓板，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和配筋進(jìn)行計(jì)算。此點(diǎn)，需要特別注意。
4.框架梁柱偏心問題
實(shí)踐工程中，出于建筑專業(yè)需要，外墻和柱邊需保持平齊，就容易出現(xiàn)框架梁柱偏心問題，可供選擇的措施有2個(gè)：要么設(shè)挑耳，要么與柱偏心。選擇前者，可保證框架梁和框架柱中心保持對(duì)齊，有利于梁和柱受力，但容易導(dǎo)致填充墻的構(gòu)造柱下部和上部縱筋難以錨固。若選擇后者，地震作用下容易引起梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)受剪面積嚴(yán)重不足，柱易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。所以，針對(duì)外框架梁，建議采用設(shè)挑耳解決外填充墻偏心。
5.短柱問題
框架結(jié)構(gòu)中的所謂短柱，其柱凈高與柱截面高度比不大于4，或者剪跨比不大于2。地震作用容易導(dǎo)致短柱的脆性破壞。短柱的受剪承載力和變形能力，嚴(yán)重不足，容易引發(fā)建筑物嚴(yán)重破壞，設(shè)計(jì)時(shí)需要盡可能避免短柱。
短柱的形成成因主要有兩個(gè)：一是樓梯間的半休息平臺(tái)或者結(jié)構(gòu)局部錯(cuò)層，導(dǎo)致兩個(gè)框架梁間的框架柱凈高比較?。欢翘畛鋲Φ脑O(shè)置不正確，造成某層的框架柱的兩側(cè)中一部分沒有填充墻，另部分有填充墻，而沒有填充墻的那側(cè)，柱凈高與柱截面之比通常不大于4，從而形成短柱。
可以通過增加柱的抗剪承載力、改善變形能力，來處理短柱。通常情況下，使用復(fù)合箍筋，箍筋沿全高加密，可以保證短柱的縱向鋼筋形成對(duì)稱布置。
6.使用平法圖集時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的問題
應(yīng)用圖集時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問題。
一是框架柱，若用剖面列表法來表示配筋，應(yīng)當(dāng)注意每一層的樓面標(biāo)高以下的箍筋加密區(qū)的長(zhǎng)度，必須是框架梁高和規(guī)范要求的箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度之和，規(guī)范要求的加密區(qū)長(zhǎng)度在1/6柱凈高、柱截面高度、500mm三個(gè)數(shù)值中取較大值。由于PKPM軟件出圖的時(shí)候，加密區(qū)長(zhǎng)度并沒有把梁高包含在內(nèi)，容易造成施工錯(cuò)誤，導(dǎo)致箍筋加密區(qū)的高度不夠。
二是一層建筑地面，在澆筑主體結(jié)構(gòu)澆筑結(jié)束之后才開始施工，若一層地面是剛性地面，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，柱箍筋應(yīng)當(dāng)在剛性地面上下各500mm范圍內(nèi)進(jìn)行加密，而這一點(diǎn)容易被忽視，設(shè)計(jì)圖紙中最好對(duì)此有明確交待。
三是當(dāng)梁截面過于小，或者承載力比較大的時(shí)候，框架梁如果需要設(shè)置三排縱筋的話，建議可以對(duì)梁截面或是縱筋直徑進(jìn)行調(diào)整，改為兩排。如果沒有采取此種措施，那么對(duì)于第三排縱筋的外伸長(zhǎng)度，應(yīng)當(dāng)做出明確交待。
三、結(jié)束語
以上幾條都是在進(jìn)行多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中較常遇到的基本問題，實(shí)踐工作中當(dāng)然會(huì)遇到更多的問題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析，根據(jù)相關(guān)規(guī)范采取適當(dāng)解決措施。在進(jìn)行多層建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先判斷此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問題，并提前采取措施，所有的計(jì)算結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)認(rèn)真分析、準(zhǔn)確判斷，然后才能應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目中。
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關(guān)鍵詞：PKPM軟件；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；運(yùn)用
一、PKPM軟件概述
PKPM是目前國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛的一種計(jì)算軟件，它主要是針對(duì)各類地上建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，包括建筑、結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)、設(shè)備、概預(yù)算五個(gè)方面的內(nèi)容。應(yīng)用范圍全面，功能強(qiáng)大，自動(dòng)化程度高，是眾多建筑設(shè)計(jì)軟件中最權(quán)威的設(shè)計(jì)軟件之一。其中尤以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件最受設(shè)計(jì)人員的青睞，成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不可或缺的重要工具。[1]PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件還包括許多應(yīng)用軟件，最常用的有PK、PMCAD、TAT、SATWE和JCCAD等。
通過使用PKPM軟件，可以提高計(jì)算速度，使設(shè)計(jì)周期大為縮短，但是該軟件在實(shí)際應(yīng)用過程中，有大量的參數(shù)是系統(tǒng)默認(rèn)值，并不一定能滿足每一個(gè)工程的實(shí)際情況，因此必須注意結(jié)合相關(guān)規(guī)范對(duì)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行調(diào)整才能使計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確，更加符合結(jié)構(gòu)物的實(shí)際受力特性。
二、PKPM軟件建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題
（一）功能還有待完善
PKPM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的功能十分強(qiáng)大，但也不是萬能的，比如軟件目前還不能處理板上布置磚墻線荷載、局部面荷載或集中荷載的問題。[2]PKPM的自動(dòng)化程度相當(dāng)高，但平面配筋圖運(yùn)行自動(dòng)配筋后，所繪出的圖紙配筋密密麻麻，相互重疊，非常零亂，這給設(shè)計(jì)人員人工調(diào)筋帶來很大麻煩，而且鋼筋修改后，配筋表中的鋼筋不能隨之改變，這也給設(shè)計(jì)人員帶來很大的工作量，因此PKPM在功能上還有待進(jìn)一步完善。
（二）模型還不夠智能化
結(jié)構(gòu)模型中所有的構(gòu)件均在此項(xiàng)操作中輸入，輸入的數(shù)據(jù)（參數(shù)、截面尺寸、荷載等）尤其是控制總信息等原始數(shù)據(jù)必須正確合理，既要符合有關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，又要結(jié)合正確的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。應(yīng)當(dāng)注意的是：凡是結(jié)構(gòu)布置形式及構(gòu)件尺寸和荷載不同的結(jié)構(gòu)層均應(yīng)描述為不同的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層，對(duì)于上下層柱變截面情況用構(gòu)件相對(duì)于節(jié)點(diǎn)的偏心描述，注意在節(jié)點(diǎn)過密的時(shí)候墻體及梁布置的連續(xù)性。在布置過兩個(gè)或更多的標(biāo)準(zhǔn)層后，不能使用圖案編輯菜單對(duì)某一層或某一部分拖動(dòng)或平移[3]，因?yàn)樗械墓?jié)點(diǎn)位置都是用相對(duì)于原點(diǎn)的位置描述的，拖動(dòng)或平移會(huì)造成上下層節(jié)點(diǎn)錯(cuò)位。全樓的組裝必須是自下而上的標(biāo)準(zhǔn)層組裝，不能把后一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層組裝于前一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層之前。填充墻不能作為墻體輸入，只能按梁輸入，在梁上輸入附加荷載值。
（三）人機(jī)交互界面舒適性有待提高
軟件界面的舒適性對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來說較為重要，它有利于提高設(shè)計(jì)人員工作效率。PKPM軟件界面總體布局相對(duì)較合理，按鈕布置也比較清晰，但是從舒適性上看還有所欠缺。由上可見，人機(jī)界面設(shè)計(jì)是一門綜合性非常強(qiáng)的學(xué)科，它不僅借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，還要依托于心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、語言學(xué)、通信技術(shù)及戲劇、音樂、美術(shù)等多方面的理論和方法，才能達(dá)到用戶滿意的界面。因此，PKPM軟件的界面開發(fā)還有待于進(jìn)一步改進(jìn)，從而更好地滿足我們用戶的審美需求，當(dāng)然，PKPM軟件每年進(jìn)行修訂，新的軟件界面在這方面已經(jīng)有了較大的改善。
（四）超出了規(guī)定的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)
（1）以建筑抗震為例，一些抗震設(shè)防烈度為7度的地區(qū)所建磚混建筑物相繼出現(xiàn)7層帶半地下室磚混住宅。半地下室、全地下室的判別應(yīng)該根據(jù)房屋埋深和嵌固情況確定計(jì)算簡(jiǎn)圖。嚴(yán)格地講，按"抗規(guī)"的規(guī)定，帶半地下室住宅房屋的高度和層數(shù)應(yīng)從地下室地面算起，也就是說7層帶半地下室建筑的實(shí)際層數(shù)應(yīng)為8層。[4]這樣的建筑無論是高度還是層數(shù)都超越了規(guī)范的規(guī)定。
（2）底層框架磚房超規(guī)范設(shè)計(jì)問題。底層框架磚房除存在上述高度和層數(shù)超規(guī)范問題以外，還存在底層框架本身的設(shè)計(jì)超規(guī)范問題。"抗規(guī)"中提到的底層框架是指底層為框架-抗震墻承重結(jié)構(gòu)，且宜采用鋼筋混凝土抗震墻，但抗震烈度為6度和7度地區(qū)可采用普通磚抗震墻，但其構(gòu)造措施必須滿足"抗規(guī)"中的有關(guān)規(guī)定。[5]有些工程雖采用普通磚抗震墻但不滿足"抗規(guī)"要求，使得底層框架抗震能力不足。
三、PKPM軟件的正確使用
設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，正確地選擇相應(yīng)有受力學(xué)模型的分析軟件，對(duì)于一些大中型重要工程應(yīng)采用兩種不同理論模型軟件進(jìn)行比較，選擇更合理的計(jì)算結(jié)果。熟練掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，了解軟件開發(fā)背景及使用前提。增強(qiáng)對(duì)軟件計(jì)算結(jié)果正確性判斷，通過對(duì)軟件輸出結(jié)果（彎矩包絡(luò)圖、剪力包絡(luò)圖、荷載傳遞情況等）進(jìn)行分析，可保證計(jì)算結(jié)果的合理、正確。
總而言之，計(jì)算機(jī)畢竟是人操作的機(jī)器，而軟件也不過是人給予計(jì)算機(jī)的大腦，所以我們一定首先以人為本，正確使用PKPM軟件，取其利而去其弊地應(yīng)用它，讓它在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分地為我們所用，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足安全適用，經(jīng)濟(jì)合理的原則的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出更完美的作品。
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［論文摘要］文章分析高層建筑結(jié)構(gòu)的六個(gè)特點(diǎn)，并介紹目前國(guó)內(nèi)高層建筑的四大結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。
我國(guó)改革開放以來，建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，近十幾年我國(guó)已建成高層建筑萬棟，建筑面積達(dá)到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場(chǎng)80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國(guó)際商會(huì)中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進(jìn)程加速發(fā)展，全國(guó)各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設(shè)計(jì)人員，必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長(zhǎng)短和投資造價(jià)的高低等。其主要特點(diǎn)有：
（一）水平力是設(shè)計(jì)主要因素
在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對(duì)一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力性的不同而有較大的變化。
（二）側(cè)移成為控指標(biāo)
與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會(huì)產(chǎn)生以下情況：
1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時(shí)，偏心加劇，當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致房屋側(cè)塌。
2.使居住人員感到不適或驚慌。
3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機(jī)電設(shè)備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運(yùn)行。
4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。
（三）抗震設(shè)計(jì)要求更高
有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要
高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。
地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。
（五）軸向變形不容忽視
采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種軸向變形的差異將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。
（六）概念設(shè)計(jì)與理論計(jì)算同樣重要
抗震設(shè)計(jì)可以分為計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算是在一定的假想條件下進(jìn)行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復(fù)雜性和不確定性，地基土影響的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致理論分析計(jì)算和實(shí)際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后，會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件局部開裂甚至破壞，這時(shí)結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計(jì)算原理去進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，在設(shè)計(jì)中把握好高層建筑的概念設(shè)計(jì)也是很重要的。
二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強(qiáng)構(gòu)造連接。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。
（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍
目前國(guó)內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。
1.框架結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來，即形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。
框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計(jì)算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。
框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴(yán)重。
框架結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟(jì)的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應(yīng)用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學(xué)校及多層工業(yè)廠房和倉庫中。
2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設(shè)置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個(gè)房屋的抗剪強(qiáng)度和剛度，墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分格構(gòu)件。剪力墻結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應(yīng)墻體較多、房間面積不太大的特點(diǎn)，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。
剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會(huì)議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設(shè)施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會(huì)產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館。
4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長(zhǎng)和抗震設(shè)防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系，往往不能滿足要求。這時(shí)可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強(qiáng)梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個(gè)或多個(gè)筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有：
（1）框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。
（2）筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個(gè)筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積?。ㄒ话悴淮笥趬w面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個(gè)多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風(fēng)和抗震性能。目前國(guó)內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場(chǎng)大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。
（3）成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設(shè)置多個(gè)剪力墻薄壁筒體，每個(gè)筒體都比較小，這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復(fù)雜的建筑中。
（4）巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)巨柱（通常由電梯井或大面積實(shí)體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個(gè)樓層設(shè)一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級(jí)巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級(jí)結(jié)構(gòu)，它只是將樓面荷載傳遞到第一級(jí)框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。
除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)形式，也可應(yīng)用，如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等，不過目前應(yīng)用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。
［參考文獻(xiàn)］
［1］GB50011－2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.
［2］GB50010－2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.
【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；存在問題；應(yīng)對(duì)措施
前言
由于土地資源的利用越來越緊張，為了緩解這種情況，高層建筑成為城市建設(shè)的重點(diǎn)，并且具有各種各樣的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高層建筑方案層出不窮。在這個(gè)過程中，既出現(xiàn)了優(yōu)秀的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為以后的高層建筑設(shè)計(jì)提供了參考，同時(shí)也有一些不符合建筑原理的設(shè)計(jì)方案，造成了人、物、財(cái)三個(gè)方面的損失。所以在當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜的情勢(shì)下，我們有必要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行深入地研究，以提高我國(guó)城市發(fā)展的進(jìn)度和質(zhì)量。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析
目前，高層建筑的結(jié)構(gòu)材料主要是鋼筋混凝土和鋼材這兩種。鋼筋混凝土材料的原材料豐富，制作成本低，并且在使用時(shí)效上、耐火性上以及承重能力上都有很好的效果，如果能夠使用在合理的、科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案上，可以提高建筑物的抗震能力，但不足的是，鋼筋混凝土材料本身質(zhì)量過大，而且構(gòu)件斷面也很大，這對(duì)運(yùn)輸和施工增加了困難。相比較鋼筋混凝土材料而言，鋼材的材質(zhì)很輕，也具有很好的韌性和強(qiáng)度，施工工藝比較簡(jiǎn)單，抗震性較好，但鋼材的制作成本很高，而且耐火性很差，如果在對(duì)防火工程有要求的建筑物上使用，還要涂上大量的防火涂料，這樣一來，工程造價(jià)會(huì)大幅度增長(zhǎng)，并且嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。當(dāng)今，在發(fā)達(dá)國(guó)家，大多數(shù)的高層建筑是鋼結(jié)構(gòu)的，而我國(guó)只有少部分高層建筑是鋼結(jié)構(gòu)的。綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)，把兩者在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中組合起來才會(huì)取到更好的效果。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中存在的主要問題
高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮的因素有很多，往往很多設(shè)計(jì)師會(huì)忽略掉一些因素，結(jié)果導(dǎo)致方案在現(xiàn)實(shí)中無法進(jìn)行施工或是在使用過程中建筑物的功能不能滿足居民的要求，具體主要的問題有：沒有考慮到地震和超大強(qiáng)風(fēng)的情況，導(dǎo)致在這種情況下高層建筑產(chǎn)生水平側(cè)向力；高和寬的比例沒有拿捏準(zhǔn)確，導(dǎo)致建筑物不夠穩(wěn)定；沒有注重薄弱環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致建筑物在體型、剛度及其立面的質(zhì)量等方面出現(xiàn)問題；變形縫的設(shè)置不夠合理，變形節(jié)點(diǎn)處的構(gòu)造沒有處理好，沒有考慮到因溫度、風(fēng)力以及基礎(chǔ)沉降等方面對(duì)建筑物造成影響的可能性；沒有考慮到在基礎(chǔ)比較深、重量比較大等比較特殊的地質(zhì)條件下的設(shè)計(jì)和施工問題等等。
在上述的主要問題的基礎(chǔ)上，我們可以總結(jié)出，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要綜合考慮抗震和抗風(fēng)、消防以及扭轉(zhuǎn)四個(gè)方面的結(jié)構(gòu)問題。
（1）抗震結(jié)構(gòu)：抗震結(jié)構(gòu)一直是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因?yàn)楦邔咏ㄖ慕Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在加上有的設(shè)計(jì)人員不能靈活地利用設(shè)計(jì)原理，抗震結(jié)果的計(jì)算不夠準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不夠完善，使高層建筑在使用中的抗震效果不是很好。
（2）抗風(fēng)結(jié)構(gòu)：高層建筑由于高度太高，很容易改變風(fēng)在建筑表層的流動(dòng)性以及空氣的動(dòng)力效應(yīng)，使高層建筑的薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生震動(dòng)，破壞高層建筑的外部造型以及穩(wěn)定性。為了提高高層建筑的穩(wěn)定性，我們有必要完善高層建筑物的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。
（3）消防設(shè)計(jì)：對(duì)于人群集中的高層建筑，消防設(shè)計(jì)是一個(gè)重點(diǎn)，并且我國(guó)相關(guān)的建筑規(guī)章制度中明確提出，高層建筑必須要有科學(xué)的消防設(shè)計(jì)。但消防設(shè)計(jì)中遇到的難點(diǎn)有：使用的材料具有較高的易燃性、排煙比較難、居住人口較多、不易疏散等。
（4）扭轉(zhuǎn)問題：在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，要達(dá)到三心合一的要求，即建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中心、幾何形心和剛度中心要盡量重合。因?yàn)槿绻臎]有合一，會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，嚴(yán)重破壞建筑結(jié)構(gòu)。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)對(duì)措施
3.1 不斷完善抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案
要想完善高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須從以下幾個(gè)方面入手：一是合理設(shè)置抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連續(xù)性；二是提高剪力墻的性能，因?yàn)榧袅Φ男阅荜P(guān)乎到建筑物在地震的情況下能否較好地減輕地震對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的損害；三是加大樁基礎(chǔ)的埋置深度，以加固建筑物的基礎(chǔ)；四是簡(jiǎn)化建筑物的結(jié)構(gòu)，保持對(duì)稱，除此之外，還可以對(duì)建筑物進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，提高整體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，加強(qiáng)抗震效果。
3.2 不斷完善抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案
完善抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案可以從加固基礎(chǔ)和減小風(fēng)力的影響這兩個(gè)方面進(jìn)行，要想做到前者，就要加大樁基礎(chǔ)的埋置深度，而達(dá)到后者的做法是增設(shè)耗能結(jié)構(gòu)，這樣一來可以減小風(fēng)力效應(yīng)對(duì)建筑物的損壞。除此之外，還要加大高層建筑的抗風(fēng)能力和結(jié)構(gòu)承載力。
3.3 不斷完善消防設(shè)計(jì)
對(duì)于高層建筑物來說，消防設(shè)計(jì)是非常重要的。消防設(shè)計(jì)的水平不僅決定了高層建筑的使用性能，還牽扯到群眾的生命安全問題，所以在這個(gè)問題上，我們必須嚴(yán)肅對(duì)待，盡量做到最好。在消防設(shè)計(jì)上，我們首先要關(guān)注消防結(jié)構(gòu)的距離，要按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格地控制。為了提高建筑物的防火性能，我們可以適當(dāng)?shù)丶哟竽突鸷头阑鸩牧系氖褂昧?，盡可能地降低易燃材料的使用量。另外，疏散系統(tǒng)也是完善消防設(shè)計(jì)的一個(gè)途徑，因?yàn)楹芏嘟ㄖ际且驗(yàn)槭枭⑾到y(tǒng)不夠完善最終造成悲劇的。疏散系統(tǒng)的最好設(shè)計(jì)是讓其呈垂直狀態(tài)，這樣一來，就可以保證疏散的效率。除此之外，還可以適當(dāng)?shù)靥砑颖茈y層、耐火區(qū)等具有特殊防火功能的區(qū)域，全面提高高層建筑的消防能力。同時(shí)，還可以在高層建筑中設(shè)置獨(dú)立的隔離結(jié)構(gòu)，是為了在火勢(shì)較大的情況下，為無法逃生的人員提供隔離區(qū)域，控制火勢(shì)的蔓延，以爭(zhēng)取救援的時(shí)間。
3.4 合理的進(jìn)行平面布局
三心合一是高層建筑的結(jié)構(gòu)要求之一，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的提出是為了避免高層建筑因發(fā)生扭轉(zhuǎn)問題對(duì)建筑整體造成損害，所以在設(shè)計(jì)過程中要謹(jǐn)遵這個(gè)要求，具體做法是在高層建筑中盡可能地選用比較規(guī)則、分布比較均衡和簡(jiǎn)單的平面圖形，比如矩形、正方形、正多邊形、圓形等，要極力避免使用十字形、T型、L型等比較復(fù)雜的平面圖形。如果出現(xiàn)特殊情況，要根據(jù)現(xiàn)有的相關(guān)規(guī)范對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，但仍要保持一個(gè)結(jié)構(gòu)原則，那就是“保持對(duì)稱”，因?yàn)橐坏┯心硞€(gè)結(jié)構(gòu)過于突出，會(huì)影響到其他結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
4 結(jié)語
雖然近年來，我國(guó)高層建筑的發(fā)展速度很快，但在質(zhì)量上來說，其情勢(shì)不容樂觀。所以，迫在眉睫的是提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平，不管是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還是消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或是基礎(chǔ)的加固，設(shè)計(jì)人員都要綜合考慮到各種因素，并切實(shí)掌握現(xiàn)實(shí)情況，及時(shí)掌握國(guó)內(nèi)外高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最新動(dòng)態(tài)，做到能夠靈活利用設(shè)計(jì)知識(shí)，不斷地在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案，使高層建筑安全舒適。
參考文獻(xiàn)：
[1]鐘國(guó)華.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及某工程結(jié)構(gòu)選型探討[D].重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.