高層建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計論文
1高層建筑結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)概念創(chuàng)新設(shè)計概述
結(jié)構(gòu)概念創(chuàng)新設(shè)計主要是指在明確結(jié)構(gòu)性能與地震作用的基礎(chǔ)上，遵循工程設(shè)計的基本原則與基礎(chǔ)理論，并結(jié)合實踐經(jīng)驗，在規(guī)范規(guī)程的指導(dǎo)下，制定結(jié)構(gòu)總體方案，從而確定材料使用、構(gòu)建布置、結(jié)構(gòu)體系的一種方法。在實際工作過程中，工程有設(shè)計人員在通過大量計算后，發(fā)現(xiàn)最初制定的結(jié)構(gòu)體系難以與設(shè)計計算需求相符，最終只能臨時將總體體系方案完全更改，導(dǎo)致大量人力、物力、財力的浪費。就異形復(fù)雜高層而言，在因其結(jié)構(gòu)體形具有一定缺陷，在結(jié)構(gòu)建模及計算分析過程中，極有可能出現(xiàn)因局部改變，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)均需更改的情況，為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，這就要求設(shè)計人員能夠?qū)Y(jié)構(gòu)體系準(zhǔn)確定位，明確設(shè)計方向。高層建筑結(jié)構(gòu)可分為很多種，其中包括帶加強層結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、錯層結(jié)構(gòu)等，均屬于比較復(fù)雜的高層。高層因受到各方面限制，其體形嚴(yán)重不規(guī)則，在抗震設(shè)計上的難度較大�？傮w而言，在高層設(shè)計中，需要注重四個方面：①水平荷載。異形高層平面豎向存在缺陷，會有明顯的地震水平震害效應(yīng)，扭轉(zhuǎn)、偏心最主要來源就是地震水平力。②側(cè)移變形。異形高層會有明顯的變形扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對側(cè)移變形參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與控制后，便可抑制變形的發(fā)生。③軸向水平變形。水平軸向作用力會使異形高層轉(zhuǎn)換梁變形加劇，如果考慮不夠全面，構(gòu)件便易處于不安全狀態(tài)。④結(jié)構(gòu)延伸設(shè)計。結(jié)構(gòu)延伸設(shè)計在抗震結(jié)構(gòu)中，處于核心地位，必須重視。
2高層建筑結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)概念創(chuàng)新設(shè)計方法
2.1基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計
在設(shè)計過程中，必須優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先，結(jié)構(gòu)水平力、豎向力傳力途徑要具備名確、簡單等特征，這樣便于把握結(jié)構(gòu)計算模型情況，可及時把控抗震性能中的.薄弱環(huán)節(jié)。其次，要考慮到當(dāng)蘇與結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的均勻性，便于優(yōu)化豎向構(gòu)件布置，另外還需重視抵抗扭轉(zhuǎn)振動與抗扭轉(zhuǎn)剛度能力。最后，要遵循強柱弱梁的原則，確保柱的受彎能力比梁高。
2.2調(diào)整結(jié)構(gòu)布置方案
在結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作中，最重要的就是調(diào)整剪力墻長度。局部墻肢長短會對某區(qū)域內(nèi)的抗側(cè)力造成很大影響，在布置剪力墻的過程中，必須考慮到對墻體壓軸比是否與規(guī)范限定要求相符，同時還需保證建筑立面效果，優(yōu)化調(diào)節(jié)周期。合理布置結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件，有利于為抵抗側(cè)向水平力的設(shè)置提供條件，不過若剪力墻集中過渡，便會使結(jié)構(gòu)自重增加。
2.3樓蓋的設(shè)計
在整體房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，樓蓋的設(shè)計至關(guān)重要，從力學(xué)簡化模型角度而言，可將樓蓋視為水平隔板，它需要具備一定平面剛度，便于連接豎向抗側(cè)構(gòu)件，各個構(gòu)建可以通過協(xié)同變形，對地震力作用進(jìn)行承載。通過優(yōu)化樓蓋設(shè)計，可以使樓板協(xié)調(diào)能力增強。
2.4框梁高的設(shè)計
邊框梁在結(jié)構(gòu)形成中做出了重要貢獻(xiàn)，它對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)可以起到抑制作用，使結(jié)構(gòu)處于正常狀態(tài)�？蛄杭哟罅酥螅山鉀Q因抗剪不足所誘發(fā)的問題。在設(shè)計過程中，要遵循強柱弱梁的原則，值得注意的是，若單純?yōu)榱伺c梁截面相互配合，將邊框柱截面增大，則會對建筑使用功能造成很大影響，同時也難以調(diào)整傾覆力矩�？蛑Я河兄鴱�(fù)雜的受力模式，在安全儲備齊全的狀態(tài)下，盡量減少不良效應(yīng)的發(fā)生。在結(jié)構(gòu)中，連梁屬于耗能構(gòu)件，若配置太強，則很難取得理想耗能效果，嚴(yán)重情況下，甚至?xí)䦟?gòu)件剛度構(gòu)成威脅。將耗能構(gòu)件弱化后，可以達(dá)到控制造價的目的，同時會使結(jié)構(gòu)安全性增加。
2.5框架柱的設(shè)計
框架柱是設(shè)計過程中最為重要的環(huán)節(jié)，在設(shè)計的同時，必須考慮到設(shè)計模型與實際要求相符。因角柱部位受荷面積相對較小，其軸壓比也較小，受到地震荷載與風(fēng)荷載水平力后，側(cè)向力與抗扭轉(zhuǎn)力非常重要。將角柱截面加大后，可以使箍筋、角柱鋼筋配筋率大大提升，同時使角柱抗變形能力得以優(yōu)化。要想確保結(jié)構(gòu)的安全性與整體性，必須嚴(yán)格控制框支柱壓軸比，便于增強框支柱的抗壓倒性。
2.6抗震設(shè)計
抗震設(shè)計包含多方面的內(nèi)容，它存在于整個結(jié)構(gòu)周期之中，包括選取結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則、布置結(jié)構(gòu)體系、明確具體構(gòu)件、維護(hù)結(jié)構(gòu)、把握結(jié)構(gòu)質(zhì)量等，便于保證預(yù)期性能目標(biāo)的實現(xiàn)。在抗震設(shè)計中，需要考慮到抗震的性能水平、性能目標(biāo)與目標(biāo)選用三個方面。
�。�1）性能水平：超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震水平主要從以下幾方面判定：①受到地震作用后，結(jié)構(gòu)依舊保持完好，未受到任何損傷，通常無需采取修復(fù)措施。②受到地震作用后，結(jié)構(gòu)基本完好，有少量次要構(gòu)件出現(xiàn)了較小的裂縫，通常無需修復(fù)，能夠繼續(xù)使用。③受到地震作用后，結(jié)構(gòu)重要部位與薄弱構(gòu)件保持完好，其余部位出現(xiàn)裂縫，不過采取修復(fù)措施后，能夠使用。④受到地震作用后，結(jié)構(gòu)重要部位與薄弱構(gòu)件被輕微損壞，有裂縫形成，非重要部位出現(xiàn)了不同程度損壞，也有裂縫形成，經(jīng)修復(fù)后且采取特殊措施后，才可使用。⑤受到地震作用后，大部分構(gòu)建被損壞，有明顯裂縫產(chǎn)生，對人們正常出入造成影響，通過修復(fù)加固后，能夠使用；⑥受到地震作用后，建筑結(jié)構(gòu)明顯被損壞，部分結(jié)構(gòu)甚至嚴(yán)重?fù)p壞，會對人們造成一定傷害，不過不會危及到他們的生命。
（2）性能目標(biāo)：任何超限高層建筑結(jié)構(gòu)，均可以投資者經(jīng)濟(jì)能力、房屋高度、抗震設(shè)防等因素為依據(jù)，對抗震性能目標(biāo)進(jìn)行選擇。
3結(jié)語
在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員要綜合考慮到多方面的問題。本文首先對高層建筑結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)概念創(chuàng)新設(shè)計的含義進(jìn)行了簡單的介紹，然后具體分析了高層建筑的設(shè)計方法，有利于為日后此種建筑類型的設(shè)計提供依據(jù)。
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