前言

　　有市場就必然有競爭，建筑行業(yè)也不例外。隨著生活水平的不斷提高，人們在對民用建筑的也要求越來越高，如何設(shè)計出舒適、安全、環(huán)保的高層住宅，以滿足消費者的需，是設(shè)計師們當(dāng)前要面對解決的首要問題。筆者結(jié)合自己的設(shè)計經(jīng)驗，對高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常出現(xiàn)的問題進(jìn)行了總結(jié)。

　　1.高層建筑結(jié)構(gòu)體系介紹

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)前大部分高層建筑采用的結(jié)構(gòu)體系，它包括框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等，其中框架剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)在實際當(dāng)中應(yīng)用較多。

　　1.1剪力墻結(jié)構(gòu)

　　剪力墻結(jié)構(gòu)(Shearwall Structure)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架

　　結(jié)構(gòu)中的梁柱，能夠承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并可以有效地控制結(jié)構(gòu)的水平力，用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)。

　　一般采用平面布置形式，并且剪力墻應(yīng)雙向或多向布置，原因是剪力墻受豎向和水平方向荷載的共同作用。另外，該結(jié)構(gòu)體系全部由剪力墻組成，那么它的剛度要比框架剪力墻結(jié)構(gòu)更好，適用于 40 層以下的的高層民用建筑。還有，該結(jié)構(gòu)的高寬比應(yīng)不大于 6，高度上還要考慮抗震的要求。

　　1.2 框架剪力墻結(jié)構(gòu)

　　框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻組合而成的一種結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系的受力特點是，剪力墻承受水平荷載，而框架承受豎向荷載，兩者合理分工，共同受力。在設(shè)計中，剪力墻要均勻布置在建筑物的

　　周邊、電梯間、平面形狀變化較大和豎向荷載較大的部位。此外，該結(jié)構(gòu)以框架結(jié)構(gòu)為主，剪力墻為輔助體系，所以此結(jié)構(gòu)體系通常用于25 層以下的建筑，最高也不要大于 30 層。

　　1.3 框架結(jié)構(gòu)

　　框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。采用結(jié)構(gòu)的房屋墻體不承重，僅起到圍護(hù)和分隔作用，一般用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、空心磚或多孔磚、浮石、蛭石、陶粒等輕質(zhì)板材等材料砌筑或裝配而成。

　　2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制參數(shù)選取

　　高層建筑設(shè)計中各種控制參數(shù)的選取將會直接影響到整個結(jié)構(gòu)的安全性、合理性等。因此，合理地選取各個控制參數(shù)，不僅有助于提高結(jié)構(gòu)整體的控制效率，還有助于使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加安全、經(jīng)濟(jì)、合理。

　　2.1 軸壓比：為保證結(jié)構(gòu)的延性要求，要限制結(jié)構(gòu)的軸壓比。通常采

　　用增大強或柱的截面或提高該層強、柱混凝土強度的辦法，來調(diào)整軸壓比以滿足規(guī)范的要求。

　　2.2 剪重比：通過限制各個樓層的最小水平地震剪力來確保較長周

　　期的結(jié)構(gòu)安全。通過增強豎向構(gòu)件如墻、柱等的剛度，可以增大剪重比，解決偏小甚至與規(guī)范值相差較大的問題。

　　2.3 剛重比：這個的規(guī)范上限用于判斷重力荷載在水平作用位移效應(yīng)引起的二階效應(yīng)是否可以忽略不計。如果不滿足規(guī)范的下限要求，就通過調(diào)整來增強墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度來調(diào)整。

　　2.4 層間位移角：這個參數(shù)用來限制結(jié)構(gòu)在正常使用的條件下的水平位移，以確保高層結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的剛度，避免過大的位移影響到結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。在不滿足規(guī)范要求的情況下，就只能采用調(diào)整豎向構(gòu)件，增加豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。

　　2.5

　　層間位移比：此參數(shù)限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，以避免貴大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生教的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。若不滿足規(guī)范的要求，則改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心和質(zhì)心的偏心距來達(dá)到規(guī)范要求。

　　2.6 周期比：該參數(shù)限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，不能太弱，結(jié)構(gòu)具有必要的抗扭剛度可以減少扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。一般是調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，以達(dá)到規(guī)范的要求。

　　2.7剛度比：為了限制結(jié)構(gòu)的豎向布置的不規(guī)范性，避免結(jié)構(gòu)剛度

　　沿豎向突變，形成薄弱層，影響結(jié)構(gòu)的安全性而設(shè)置此參數(shù)。

　　如果不滿足規(guī)范的要求，就采用適當(dāng)加強本層墻、柱和梁的剛度，過適當(dāng)削弱上部相關(guān)樓層的墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的方法來調(diào)整。

　　3.框架計算簡圖的處理對于無地下室的基礎(chǔ)埋深較深的框架結(jié)構(gòu)，可以在0.00m附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁，以增強底層的整體性。因為基礎(chǔ)連系梁的設(shè)計只是構(gòu)造設(shè)計，根本不能平衡底部柱腳的彎矩，更不能作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分，因此基礎(chǔ)頂面至一層樓蓋頂面的高度顯然不能作為底層的計算高度 H。那么正確的設(shè)計應(yīng)該是：基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度取做柱的H，也就是吧基礎(chǔ)連系梁以下的部分當(dāng)成一層，而把實際建筑的一層當(dāng)做第二層計算，層高取連系梁頂層至一層樓面的高度。那么在計算簡圖時，底層柱的配筋應(yīng)取基礎(chǔ)連系梁頂面和基礎(chǔ)頂面兩個中內(nèi)力較大的值進(jìn)行計算。而對于帶有地下室的框架結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是如何合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置。但是在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中都沒有明確提出具體位置，這就需要我們根據(jù)工程的實際情況來確定了。對于箱型基礎(chǔ)或設(shè)計能夠滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的地下室結(jié)構(gòu)，可以將室頂作為框架上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置。在使用 PKPM軟件進(jìn)行設(shè)計時，樓層總數(shù)一欄僅輸入地下室以上的實際層數(shù)即可，樓層的實際層高就是層高 H。這樣的設(shè)計，在進(jìn)行地震作用時和實際情況較為接近。但是如果地下結(jié)構(gòu)采用的時筏板基礎(chǔ)，嵌固位置最好選取基礎(chǔ)頂面，因為豎向荷載的計算只計算底層的柱底處。電算時，總的層數(shù)是所有的樓層數(shù)，包括地下室，如地上 6 層，地下 2 層，那么總的層數(shù)取 8 層。這樣的計算簡圖，地震作用相對保守，結(jié)構(gòu)設(shè)計也相對安全。

　　4.結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的選取

　　4.1 地震力的振型組合系數(shù)

　　高層建筑的設(shè)計中，如果不考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)計算，那么地震力的振型組合數(shù)至少要取 3，當(dāng)振型系數(shù)大于 3 時，要取 3 的倍數(shù)，但不要大于建筑的層數(shù)。SATWE 軟件可以方便地計算出某種振型的參與質(zhì)量與總質(zhì)量的比值，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》提到這個比值在 90%比較合適。

　　4.2 框架結(jié)構(gòu)的活荷載的最不利布置、組合

　　是否進(jìn)行活荷載的最不利布置、組合對計算結(jié)果的影響很大，尤其是在活荷載較大的時候。軟件給定的梁設(shè)計彎矩放大系數(shù)，不一定可以反映出工程的實際應(yīng)力分布，使用它可能造成結(jié)構(gòu)不安全或太保守。在PKPM 軟件中不能區(qū)分荷載規(guī)范，很難實現(xiàn)《荷載規(guī)范》中區(qū)分荷載種類和樓面荷載折減系數(shù)的要求。處理方法是按樓面活荷載類型考慮，取相應(yīng)的折減系數(shù)，這里還要考慮區(qū)分不同的構(gòu)件進(jìn)行分布計算，在荷載輸入時將樓面活荷載折減。

　　結(jié)論

　　筆者根據(jù)多年的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實踐經(jīng)驗，介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)體系，同時根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范，介紹了一些在設(shè)計中常用的控制參數(shù)，如軸壓比、位移比、剛度比等的使用以及具體的調(diào)

　　整方法。然后以框架結(jié)構(gòu)為例，大致說明了再電算中的計算參數(shù)的選

　　擇，并重點介紹了振型組合系數(shù)等的選擇。本文還指出了在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中一些應(yīng)該注意的問題，可供相關(guān)人員參考，希望可以提高設(shè)計的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性。

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