高層建筑結構設計計算探究

前言：本站為你精心整理了高層建筑結構設計計算探究范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

1.結構設計技術要點

（1）在建筑結構的設計中，應當要考慮水平荷載的作用。尤其是對于高層建筑結構來說，構件在豎向荷載作用下（如恒載、活載）會產生軸力和彎矩，其彎矩與高度是一次方關系，但對于在水平荷載作用下，豎向構件的軸力和彎矩則與高度是二次方關系。顯然對于高層結構來說，水平荷載作用下其對結構豎向構件的影響程度大于豎向荷載。另外，從結構效應角度分析，豎向荷載對結構構件的影響效應基本上是定值，但對于水平荷載，其對結構構件的影響確實非定值，與結構的動力特性有很多關系，不同的結構特性所產生的水平荷載效應會出現很大的不同，因此對于結構設計中，設計人員應對水平荷載效應進行嚴密的計算和分析。

（2）同時對于高層結構設計應考慮結構的延性問題。隨著建筑高度的增加，其對結構的柔性產生較大影響，建筑高度越大，結構越是顯得柔，越柔的結構就會使得結構產生較大的變形，越大的結構變形就會導致結構較快地進入塑性階段，最終導致結構出現倒塌問題。因此結構設計時應當確保結構具有足夠的延性，具體可通過對結構采取一定的工藝和技術措施從各方面來有效地增加結構的延性。另外，鑒于隨著高度增加，水平荷載會對結構產生較大的水平側移，因此應當考慮到嚴格控制建筑結構的側移變形，應把結構的側向位移控制的規范允許的范圍內。

2.工程實例分析

某高層住宅結構地上建筑層數為20層，同時有一層地下室，建筑高度為75m，長寬比為3.7~7.5，高寬比為5.5~10.0之間，建筑總面積達到25萬m2。本結構地處地勢平坦區域，地基表面的土層基本為人工填土，填土下面則為沉積土，水平和豎向兩個方面的土分別較為均勻，根據本地區的規范要求，本工程為6度抗震，場地類別為三類，基本風壓取為0.45kN/m2。

2.1主體結構設計分析

從結構概念設計出發，鑒于本結構高度為75m，通過方案比較分析，本結構類型采用現澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結構體系。對布置本結構的剪力墻時，充分考慮建筑使用功能要求，對剪力墻的布置位置以及豎向進行合理設計，而且剪力墻盡可能地布置在結構周邊位置，使得剪力墻有效地滿足抗側力要求同時有效地起到抗扭效果。同時剪力墻的布置可以形成筒體結構，在筒體周圍可以合理的布置框架柱。同時對本結構的樓層主次梁的布置是沿著Y方向，這是為了滿足使用功能的要求和樓高的限制，這樣有利于提高樓層的凈高，降低主梁的高度。本工程結構的嵌固端位于地下室的頂板，因此對于板厚選取時，應充分考慮板承載力以及嵌固的剛度要求，選取板厚為180mm，對板采取雙層雙向拉通配置。3.2基礎設計在進行基礎設計之前要充分了解地質勘察的結果，通過承載力的計算，本工程的基礎采用梁板式筏形基礎，基礎雙向同時配置有梁，X方向的梁尺寸為900×1800，Y方向梁的尺寸有兩種，分別為1000×2000或1800×2000，根據受力的不同，合理進行梁的布置。筒內電梯基坑和集水井會產生一定的沉降，這導致了在主梁的布置時，遇到沉降的部位難以進行貫通，筒體局部變形部位的豎向荷載相對較大，因此在設計基礎板厚時，考慮增加筒體四周的板厚，其值取為1.5m，而其他部位的板厚則取為1.0m。在本工程中是采用軟件進行基礎的計算的，計算時基礎采用的計算模型為彈性地基梁板，為了確保計算結構的精確度，應特別注意各種先進技術資料的收集和整理。

2.3框支層結構的設計

（1）框支柱的設計。鑒于控制框支柱的軸壓比為0.6，本工程所采用的框支柱截面形式有多種，為1300×1300或1300×2300等幾種紅形式。在設計中，通過相應的計算可知，全部的框支柱在受力方面都較為合理，沒有出現異常的情況，軸壓比均滿足低于0.6的要求，在0.41~0.52之間，因此，在設計中對于框支柱變形的控制情況較為理想。當進行框支柱的剪力設計時，剪壓比的大小不得超過0.15，跟根據配筋情況確定設計值，同時要乘以1.1的放大系數。柱內的縱向配筋率低于1.2%，而箍筋配筋率不得超過1.5%，這樣的配筋情況才能保證柱的延性效果。

（2）剪力墻的設計。在本工程的剪力墻結構設計中，應根據不同部位的情況，相應的設計剪力墻的厚度。本工程中，核心筒的落地剪力墻的厚度為40cm，而在其他部位，例如建筑四角，其采用的剪力墻的厚度為70~90cm，形狀為L形。在本工程中，通過分析，采用的墻肢軸壓比的數值為0.5以內，這樣可以有效的提高混凝土的受壓能力，整體上提高了結構的額延性。對墻體結構進行水平和豎向鋼筋的配置時，應滿足計算結果的要求，同時還應符合規范的要求，規范中規定鋼筋的最小配筋率不得低于0.3%。當對于底部加強區域的剪力墻進行設計時，有其相應的規范和技術要求。在剪力墻的周圍要布置好一定量的約束邊緣構件，這些構件的配筋率不得低于1.2%，同時箍筋的配筋率應大于1.4%。

（3）箱形轉換層樓板設計。在本工程中，存在箱形轉換層的設計。該層的總高度為244cm，樓層中的樓板厚度取值為25cm。在結構設計中，采用分析軟件進行轉換層內力和變形的計算。通過軟件的分析結果可知，在不同的荷載作用下，該轉換層上層樓板的最大壓力均低于1.2MPa，而下層樓板的最大壓力相對較大，為2.0MPa。規范規定，該轉化層的采用雙向進行配筋，鋼筋應貫通整個樓板，設計中，應保證樓板的裂縫在0.2mm以內。

3.結語

結構設計直接影響到結構的安全性，文章通過結合筆者實踐經驗，總結出結構設計中應當重點注意的幾點事項，同時結合工程實例來加以探討，提出了相應的設計策略，為同行提供參考借鑒。

作者：朱應紅單位：泰安市泰山燃氣集團有限公司