高層建筑設(shè)計(jì)的過程中要注意的一些問題總結(jié)

來源：建科 瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-12-10 08:38:47

近20年隨著城市的高速發(fā)展，我國城市的高層建筑逐漸增多，成為城市的一道亮麗風(fēng)景。但是高層建筑不同于普通建筑形態(tài)，其設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，為了保證建筑的安全，高層建筑設(shè)計(jì)必須依據(jù)高層建筑設(shè)計(jì)的原則要求，保證建筑設(shè)計(jì)的合理性和安全性。下面對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的過程中要注意的一些問題做一個(gè)總結(jié)，希望對(duì)您有幫助。

一、基本問題：

1、應(yīng)當(dāng)注意防震縫的設(shè)計(jì)，必須留有足夠的寬度。

2、平面形狀或剛度不對(duì)稱，會(huì)使建筑物產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn)，震害嚴(yán)重。

3、凸出屋面的塔樓受高振型的影響，產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng)，破壞嚴(yán)重。

4、高層部分和低層部分之間的連接構(gòu)造不合理。

5、框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不夠而發(fā)生剪切破壞或柱頭壓碎。

6、由于沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大，是樓層變形過分集中而產(chǎn)生破壞。

7、地基的穩(wěn)定性問題要特別注意。

8、伸縮縫和沉降縫寬度過小，碰撞破壞很多。

9、不應(yīng)在建筑物端部設(shè)置樓梯間和樓板開大洞口，因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。

10、外縱墻門窗洞口過大，連梁尺寸太小，容易產(chǎn)生破壞。

11、中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消了部分剪力墻，產(chǎn)生剛度或承載力突變，形成結(jié)構(gòu)薄弱層。

二、宏觀控制：

高層抗震設(shè)計(jì)的基本原則：小震不壞，中震可修，大震不倒。

高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)房屋高度和高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)條件等因素考慮其適宜的結(jié)構(gòu)體系。

高層建筑的高寬比是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制。

三、沉降縫、伸縮縫和抗震縫要注意的問題：

高層建筑應(yīng)當(dāng)調(diào)整平面尺寸和結(jié)構(gòu)布置，采取構(gòu)造措施和施工措施，能不設(shè)縫就不設(shè)縫，能少設(shè)縫就少設(shè)縫，如果沒有采取措施或必須設(shè)縫時(shí)，則必須保證必要的縫寬以防止震害。

鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的溫度-收縮問題，一般由構(gòu)造措施來解決。

后澆帶可選擇在對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響較小的部位曲折通過，不要在一個(gè)平面內(nèi)，以免全部鋼筋都在同一平面內(nèi)搭接。一般可設(shè)置在梁和樓板的1/3處。

目前許多工程是采用調(diào)整各部分沉降差，在施工過程中留后澆段作為臨時(shí)沉降縫，等到沉降基本穩(wěn)定后再連為整體，不設(shè)永久性的沉降縫。

高層建筑的主樓和裙房的層數(shù)相差很遠(yuǎn)，在下列條件時(shí)可不留永久沉降縫：

1、采用端承樁，樁支承在基巖上。

2、地基條件好，沉降差小。

3、有較多的沉降觀測(cè)資料，沉降計(jì)算比較可靠。

后兩種情況下，可調(diào)壓力差，主樓和裙房部分才用不同的基礎(chǔ)，使其沉降接近。

調(diào)時(shí)間差，先施工主樓，待主樓基本建成，沉降基本穩(wěn)定，再建裙房。

抗震設(shè)計(jì)的高層建筑在下列情況下宜設(shè)防震縫：

1、平面長度和外伸長度尺寸超出了規(guī)程限值而又沒有采取加強(qiáng)措施時(shí);

2、各部分結(jié)構(gòu)剛度相差太遠(yuǎn)，采取不同材料和不同結(jié)構(gòu)體系時(shí);

3、各部分質(zhì)量相差很大時(shí);

4、各部分有較大錯(cuò)層時(shí)。

此外，各結(jié)構(gòu)單元之間設(shè)了伸縮縫和沉降縫時(shí)，其縫寬應(yīng)滿足防震縫寬度的要求。

防震縫應(yīng)在地面以上全高設(shè)置，當(dāng)不作為沉降縫時(shí)，基礎(chǔ)可以不設(shè)防震縫，但要加強(qiáng)構(gòu)造和連接。

高層建筑各部分之間凡是設(shè)縫的，就要分得徹底;凡是不設(shè)縫的，就要連接牢固。

《高層規(guī)程》規(guī)定：

1、框架結(jié)構(gòu)房屋，高度不超過15m的部分，可取70;超過15m的部分，6、7、8、9度相應(yīng)每增加高度5、4、3、2m，宜加寬20。

2、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)房屋可按第一項(xiàng)數(shù)值的70%采用，剪力墻結(jié)構(gòu)房屋可按第一項(xiàng)規(guī)定數(shù)值的50%采用，但二者均不宜小于70。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

結(jié)構(gòu)豎向布置

沿豎向剛度突變還由于下述兩個(gè)原因產(chǎn)生：

1.抗側(cè)力結(jié)構(gòu)(框架、剪力墻、筒體等)突然改變布置。

2.結(jié)構(gòu)的豎向體型突變。

當(dāng)小墻肢截面的高度小于等于墻厚的4倍時(shí)，應(yīng)按框架柱設(shè)計(jì)，箍筋按框架柱全長加密。

抗震設(shè)計(jì)的軸壓比控制：

特一級(jí)、一級(jí)(9度)為0.4;一級(jí)(7、8度)為0.5;二級(jí)為0.6。

抗震墻的翼墻長度小于其3倍厚度或端柱截面邊長小于2倍墻厚時(shí)，視為無翼墻和無端柱。

按照結(jié)構(gòu)延性系數(shù)的大小排序：鋼結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、配筋砌體結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的延性系數(shù)大，說明結(jié)構(gòu)抗震的變形能力大，結(jié)構(gòu)的耐震性能好。有條件時(shí)，建筑的主體結(jié)構(gòu)可采用延性系數(shù)較大的結(jié)構(gòu)材料。

地下室頂板應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，其樓板厚度不小于180，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜小于C30，并應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每個(gè)方向的配筋率不宜小于0.25%。

抗震框架柱配筋要注意的三個(gè)方面：

最小配箍率、最小體積配箍率、最小縱筋配筋率。

當(dāng)?shù)叵率易鰹樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用。

地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積除應(yīng)符合計(jì)算要求外，不應(yīng)少于地上一層對(duì)應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍。

短柱：柱凈高與截面寬度之比小于4的柱子。箍筋需全長加密。

剪跨比

柱剪跨比：柱子凈高與2倍柱子截面高度的比值。

梁剪跨比：剪跨與梁截面有效高度的比值。廣義剪跨比=M/Vh=a/h。剪跨比反映了截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對(duì)比值，在一定程度上也反映了截面上彎矩與剪力的相對(duì)比值。它對(duì)梁的斜截面受剪破壞形態(tài)和斜截面受剪承載力，有著極為重要的影響。

高寬比

6、7度抗震設(shè)防烈度的A級(jí)高度建筑，其高寬比限值分別為：框架4，框剪5，剪力墻6，筒體6。

抗震設(shè)計(jì)一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部的加強(qiáng)部位：墻肢總高度小于50m時(shí)取其總高度的1/6，大于50m時(shí)取 1/8，超過150m，取1/10。

裙房與主樓相連時(shí)，加強(qiáng)范圍也宜高出裙房至少一層。

對(duì)于框剪結(jié)構(gòu)或框筒結(jié)構(gòu)，采用模擬施工算法3是比較合理的，可以避免剪力墻軸力遠(yuǎn)大于實(shí)際的不合理情形。

振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)。振型個(gè)數(shù)至少取3，最好為3的倍數(shù)，當(dāng)然，振型個(gè)數(shù)也不能大于3倍質(zhì)點(diǎn)數(shù)。

當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，振型數(shù)應(yīng)不少于9。對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)振型個(gè)數(shù)應(yīng)大于12。

高規(guī)要求有效質(zhì)量系數(shù)不應(yīng)小于90%。

樓梯柱可視為短柱，箍筋需全長加密。

五、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的七個(gè)比值

1、軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對(duì)墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求。

2、剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性。

3、剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。

4、位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

5、周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，要求見高規(guī)。

6、剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見高規(guī)。

7、層間受剪承載力比：控制豎向不規(guī)則性，以免豎向樓層受剪承載力突變，形成薄弱層。

總之，在高層建筑設(shè)計(jì)的過程中，要保證高層建筑結(jié)構(gòu)安全、適用、耐用，其中最重要要考慮的問題就是安全、荷載與抗震能力，還有防火要求，這些在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)都必須要詳細(xì)考慮的問題，需要引起每個(gè)建筑設(shè)計(jì)相關(guān)人員的重視。