高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要措施論文

　　抗震性是對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)安全性的一個(gè)重要方面，在進(jìn)行建設(shè)之前的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)首先考慮到建筑主體在地震發(fā)生時(shí)的安全性，從而在最大程度上保障使用者的安全性。抗震性的設(shè)計(jì)中，主要是要應(yīng)對(duì)地震發(fā)生時(shí)的建筑物結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)具體就是指高層建筑物主體的每個(gè)構(gòu)件在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就通過(guò)計(jì)算來(lái)確立其自身承受的扭矩，從而為其本身設(shè)置合適的配筋；而主體樓層間的最大位移與其兩側(cè)的層間位移的平均數(shù)即使結(jié)構(gòu)主體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。而造成扭振效應(yīng)的原因主要分為以下幾個(gè)方面：由于許多高層建筑物存在著質(zhì)心與剛心不重合的現(xiàn)象，從而在地震來(lái)臨時(shí)，地面的運(yùn)動(dòng)引發(fā)建筑物的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。其次，建筑物本身的抗扭組件的損壞也可以造成建筑物的扭振效應(yīng)。這就要求在對(duì)高層建筑物的建設(shè)之前的設(shè)計(jì)工作在這些方面引起重視。

　　1控制扭振效應(yīng)的幾項(xiàng)原則

　　1.1單塔樓結(jié)構(gòu)

　　相對(duì)于單塔樓結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，若是無(wú)法滿(mǎn)足高規(guī)所規(guī)定的周期比的話，則表明該主體結(jié)構(gòu)剛度同質(zhì)量的分布不均勻、抗扭能力不夠，或者是二者之一。在這種情況下，就需要對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新計(jì)算與調(diào)整，一般可以分為以下步驟進(jìn)行：（1）首先檢查振型，以此來(lái)檢驗(yàn)平面內(nèi)各個(gè)構(gòu)件的均勻度，然后依據(jù)總體的剛度來(lái)對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生側(cè)振成分超過(guò)8成的純粹側(cè)振振型，此過(guò)程也可以稱(chēng)為減小偏心率。（2）在偏心率得到最大限度的調(diào)整下，可以通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)外圈的剛度比例，加強(qiáng)外圈的相對(duì)剛度來(lái)提高結(jié)構(gòu)的抗扭振能力，此過(guò)程可以看作是減小周期比，最終通過(guò)這兩個(gè)調(diào)整達(dá)到規(guī)范的要求。其中相對(duì)剛度是指如果主體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力度不夠且層間位移在規(guī)定范圍內(nèi)，就需要增加外圈剛度；如果抗側(cè)力度夠強(qiáng)但是位移角低于標(biāo)準(zhǔn)，就需要降低結(jié)構(gòu)內(nèi)圈剛度。當(dāng)此過(guò)程未進(jìn)行完，未調(diào)節(jié)好剛度與均勻性時(shí)，無(wú)論周期比的數(shù)值如何，都不會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生任何影響。周期比的目的就是控制結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度與抗扭剛度，使其在空間布局上趨向合理，以此達(dá)到抗扭振效應(yīng)。所以說(shuō)就算是結(jié)構(gòu)主體的抗側(cè)力度較強(qiáng)，只是在外觀上具有較好的觀賞性，不代表具有較強(qiáng)的抗扭性。控制周期比的兩個(gè)措施就是保持抗側(cè)力剛度的均勻分布和控制外圈的相對(duì)剛度。

　　1.2多塔樓結(jié)構(gòu)

　　對(duì)于多塔樓結(jié)構(gòu)的位移比運(yùn)算中要把整個(gè)多塔樓結(jié)構(gòu)看作是一個(gè)整體進(jìn)行驗(yàn)算，而周期比可以分為無(wú)連接、強(qiáng)連接和弱連接三種結(jié)構(gòu)。對(duì)于無(wú)連接與弱連接的，驗(yàn)算要看作是多個(gè)單體進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)于強(qiáng)連接則要當(dāng)作一個(gè)整體進(jìn)行驗(yàn)算。

　　2防范扭振效應(yīng)的幾項(xiàng)措施

　　2.1平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

　　在地震中，質(zhì)心與剛心的偏離以及平面的不對(duì)稱(chēng)、不規(guī)則性、扭轉(zhuǎn)剛度不強(qiáng)等因素都是造成高層建筑物受損嚴(yán)重的主要原因。但是高層建筑在設(shè)計(jì)中，很難達(dá)到質(zhì)心與剛心的重合要求，在平面結(jié)構(gòu)的規(guī)則和對(duì)稱(chēng)上的設(shè)計(jì)也具有一定的難度；其次，由于受到建設(shè)位置及場(chǎng)地的限制，在空間布局上也很難能夠按照規(guī)定與要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，高層建筑的抗震扭振效應(yīng)的控制措施主要要依靠調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上來(lái)，以此來(lái)達(dá)到抗震的要求。

　　2.2抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的使用

　　在抗側(cè)力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，盡量滿(mǎn)足抗側(cè)力構(gòu)件的對(duì)稱(chēng)性、平衡性與均勻分布，使其質(zhì)心要盡可能的與剛心靠近，因?yàn)殡x質(zhì)心越遠(yuǎn)，所需的抗扭剛度就越強(qiáng)，在建筑物的外圍要多多設(shè)計(jì)一些抗側(cè)力構(gòu)件的使用，以此在數(shù)量上能夠增強(qiáng)建筑主體的抗扭性。在設(shè)計(jì)中，要想提高建筑物的抗扭剛度，還可以通過(guò)加強(qiáng)原有抗側(cè)力構(gòu)件剛度的方法提高建筑物的抗扭強(qiáng)度：建筑物的外角處剪力墻盡力設(shè)計(jì)成L形剪力墻，并注意不要在墻上開(kāi)窗等設(shè)計(jì)；對(duì)距離質(zhì)心較遠(yuǎn)的剪力墻進(jìn)行加厚處理；提高剪力墻連梁的高度，在必要時(shí)，可以將窗戶(hù)開(kāi)洞以外的墻體都設(shè)計(jì)成為連梁，從而加強(qiáng)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度。

　　2.3裙房部位的剛心設(shè)計(jì)

　　在高層建筑設(shè)計(jì)中，裙房由于是平面不規(guī)則、分布不均勻，且質(zhì)量中心差距太大，位移點(diǎn)較大等造成剛度要大大低于主體結(jié)構(gòu)。所以在設(shè)計(jì)中可以在以下方面進(jìn)行彌補(bǔ)：一種是要在裙房的最大位移處設(shè)計(jì)適應(yīng)的剪力墻結(jié)構(gòu)；另外一種就是建筑物的地下室在裙房位置設(shè)置好隔離縫，目的就是將主體結(jié)構(gòu)的裙房單獨(dú)分離出來(lái)變成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，從而降低地震時(shí)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

　　2.4結(jié)構(gòu)平面不宜過(guò)長(zhǎng)

　　高層建筑在設(shè)計(jì)中，為了適應(yīng)使用的需求，往往需要借鑒多層磚混結(jié)構(gòu)的戶(hù)型設(shè)計(jì)，這就容易造成結(jié)構(gòu)平面的布局較為狹長(zhǎng)，從而造成抗側(cè)剛力的不足。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的小高層，最好的處理辦法就是將狹長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)平面分離為多個(gè)短平面，即在中間多設(shè)計(jì)幾個(gè)框架柱，如果條件不允許，可以在遠(yuǎn)端盡可能增加抗側(cè)力剛度。對(duì)于框架剪力墻的高層建筑，樓層層高相對(duì)較低，剪力墻大多設(shè)計(jì)在電梯與樓梯部位，這樣就容易造成分布的不均勻、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較大，如果削弱這些位置上的剪力墻，然后通過(guò)外圍增加剪力墻來(lái)提高抗側(cè)剛度，不僅會(huì)增加成本，也是對(duì)抗扭效應(yīng)影響不大的方法，因此，高層建筑在采用框架結(jié)構(gòu)時(shí)，最好不要設(shè)計(jì)成框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　高層建筑的設(shè)計(jì)中，特別是地震發(fā)生相對(duì)較為多的地方，可以通過(guò)以上措施來(lái)增強(qiáng)建筑物的抗扭剛度，但是在進(jìn)行調(diào)整時(shí)，一定要注意需要參考高規(guī)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，要因地制宜，對(duì)于不同條件下的高層建筑物，要采取合適的措施進(jìn)行調(diào)整與設(shè)計(jì)，從而保證高層建筑物的抗震性能，在地震發(fā)生時(shí)，能夠有效抵消地震造成的扭振效應(yīng)，建設(shè)出更為安全的居住空間。

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