摘要:跟隨高層建筑的快速發展，如何才能提高高層建筑結構設計，文章作者根據自己多年來的工作經驗，就混凝土高層建筑結構設計進行了全面的分析，并提出了自己的看法。
　　關鍵詞:高層建筑，結構設計，問題分析
　　1重點提高結構重要部位的延性
　　為了達到使高層建筑在遭遇強烈地震時具有很強的抗倒塌能力,最理想的辦法是使結構中所有的構件都具有很高的延性。然而在實際工程中很難完全做到這一點,比較經濟的辦法是有選擇有重點的提高結構中重要構件或某些構件中關鍵部位的延性。
　　在結構豎向,對于剛度沿高度均勻分布的、體形較簡單的高層建筑,應著重提高底層構件的延性；對于大底盤高層建筑,應著重提高主樓與裙房頂面相銜接的樓層中構件的延性；對于不規則立面的高層建筑,應著重加強體形突變處樓層構件的延性；對框支結構,應著重提高底層或底部幾層框架的延性。
　　在結構平面位置上,應該著重提高房屋周邊轉角處、平面突變處以及復雜平面各翼相接處構件的延性；對偏心結構,應加大房屋周邊特別是剛度較弱一側構件的延性；對具有多道抗震防線抗側力構件,應著重提高第一道抗震防線構件的延性。
　　2關于框架柱截面大小的選擇
　　2.1對于框架柱來講,軸壓比越小,在往復水平荷載作用下其滯回曲線越豐滿,即其耗能能力越大、延性越好；相反對于短柱,即柱凈高與截面高度之比小于4的柱,在往復水平荷載作用下其滯回曲線呈較瘦的反S形,耗能能力降低、延性較差,呈剪切破壞。對高層建筑的底部柱而言,為了滿足軸壓比限值的要求,故將柱截面取得很大,隨之而來,由于層高的限制,就使得框架柱成為短柱。這就帶來一個問題,到底是柱截面大好還是柱截面小好?在實際工程設計中,常采用以下幾種措施:
　　（1）框架柱的截面首先要滿足規范軸壓比的要求,這對于保證結構的豎向承載力、底板的抗沖切承載力有很大的好處,對于形成的短柱則通過增加體積配箍率及沿柱身全高加密箍筋來提高延性。
　　（2）采用高強混凝土、鋼管混凝土柱或勁鋼混凝土柱。
　　（3）使柱的軸壓比滿足規范限制要求即可,不能使其過小。另外,對于底層框架柱來講,柱的抗彎剛度遠遠大于梁的抗彎剛度,梁板對柱的約束程度相對較小,因此底層柱很有可能是長柱并非短柱,所以采取上述措施,并符合強柱弱梁、強剪弱彎的原則后,底層框架柱在地震時是能夠做到不發生剪切破壞的。
　　2.2同一樓層中各柱要盡量等剛度,即截面差異不要太大。在柱截面選擇時,有的是根據柱負荷面積進行的,中柱截面最大、邊柱次之,而角柱最小,這樣在同一樓層特別是在建筑底部會出現長短柱共存的現象。
　　地震震害表明,長短柱共存時,很容易因構件剛度及受力大小懸殊而各個擊破,先后依次破壞。就結構平面布置而言,對板式建筑,盡量避免三排柱結構方案,因為這樣布置的結果使中柱的軸力大于或等于邊柱軸力的2倍或更多,若處于同一軸壓比水平,中柱截面很大,邊柱截面卻很小,從而剛度不匹配；要使剛度匹配,則要增加邊柱的截面及配筋,從而造成經濟上的浪費,另外由于中柱軸力過大,使得基礎底板厚度增加,造成更大的浪費。
　　2.3在框架體系或框筒體系中,角柱的受力要比其它柱差。這是因為:
　　（1）在雙向剛接框架中,角柱沿縱橫兩個方向都是單邊有梁,即在重力荷載作用下,角柱已處于雙向受彎狀態；
　　（2）在高層建筑中,水平荷載引起較大的傾覆力矩,框架整體彎曲時,使角柱所受的附加軸力最大；
　　（3）地震動的斜向或雙向輸入,使角柱雙向受彎或雙向受剪,由此引起的雙向偏心將與重力荷載作用下的雙向偏心疊加,使其雙向偏心值很大,角柱處于更加危險狀態；
　　（4）結構的質心與剛心不可能完全重合,在結構的扭轉振動過程中,角柱的相對側移最大,即扭轉也使角柱處于不利狀態,因此為了防止角柱的斜向壓彎及扭轉破壞,不能使柱截面太小,同時要特別注意箍筋的加密,增加箍筋對受壓區混凝土的約束作用。
　　3剪力墻設計中需要注意的幾個問題
　　3.1鋼筋混凝土抗震墻的延性和破壞形態與墻體的高寬比和超靜定次數密切相關。
　　3.1.1為了提高抗震墻的變形能力,避免發生剪切破壞,對于一道截面較長的抗震墻,應該利用洞口設置弱連梁,使墻體分為小開口墻、多肢墻或單肢墻,并使每個墻段的高寬比不小于2。所謂弱連梁,是指在地震作用下各層連梁的總約束彎矩不大于該墻段總地震彎矩的20%；連梁不能太強,以免水平地震作用下某個墻肢出現全截面受拉,這是比較危險的。但是,考慮到耗能,連梁又不能太弱,連梁弱到成為一般小梁時,墻肢就變成單肢墻,而單肢墻的延性很差,僅為多肢墻的一半,且單肢墻僅具有一道抗震防線,超靜定次數少,在地震作用下是很不利的。目前,有許多設計人員將結構中門洞連梁、窗洞連梁都改為截面高度極小的二力桿件,這對結構抗震是很不好的。
　　3.1.2在實際設計中,對連梁的剛度都要進行折減,這是因為剪力墻的剛度一般都很大,在水平力作用下,剪力墻中的連梁會因為很大的內力而超過截面允許值,可靠的辦法是讓這些連梁先屈服,要使連梁能形成塑性鉸而不發生脆性破壞,連梁首先就必須滿足強剪弱彎的要求,對連梁的剛度進行折減實際上就是降低其抗彎能力。
　　3.2規范規定,剪力墻在端部應設置暗柱、端柱等邊緣構件。這些邊緣構件的作用相當于磚混結構的約束柱,當結構的剛度較小,地震作用下層間位移和頂點位移較大時,邊緣構件所起的作用也就越大,此時暗柱的截面和配筋就應加大。如果剪力墻的總截面面積與樓層面積之比值較大時,且房屋高度較小、樓座面積較大時,墻端部的暗柱面積和配筋量就不需按規范要求設置那么多。1985年智利大地震時,有300多棟鋼筋混凝土剪力墻結構的破壞較輕,但它們的墻端并無較好的約束。這就是最好的證明。
　　4屋面高大女兒墻的設計方法
　　對于高層建筑,為了照顧立面效果,屋頂女兒墻往往做的很高,其荷載效應對主體結構的影響越來越明顯,這一點常常被設計者所忽略。
　　在設計上,女兒墻無法直接參與主體結構的分析,所以在計算時往往僅考慮女兒墻的自重,當女兒墻較低時,這種方法是符合精度要求的,不會影響結構的安全；但是,隨著女兒墻高度的增加,其地震荷載和風荷載效應也在增加,對主體結構的影響越來越大。因此,當女兒墻較高時,要仔細計算女兒墻所受水平荷載的情況。由于其側向剛度較小,女兒墻一般采用鋼筋混凝土材料,配筋計算可按支承于屋頂的懸臂板來考慮,且應配雙層鋼筋。

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