建筑結構設計的特點

白生璇

摘 要：隨著經濟的發展，我國經濟體制的不斷改革，建筑行業也不斷地發展，建筑的方向也是逐漸向高層建筑邁進，與高層建筑的設計特點相結合，越來越多的運用了剪力墻結構。所以，為了更好的運用剪力墻結構，在設計建筑的時候必須要對配筋計算和結構參數的設置的分析加以重視。

關鍵詞：高層建筑；結構設計特點；剪力墻

1 前言

隨著我國經濟的不斷發展，我國的建筑行業近些年也不斷的發展，發展的規模越來越大，而且建筑物高層越來越多，高度越來越高。下面主要對高層建筑結構設計特點進行分析，具體的分析主要重點是施工的要點和剪力墻的結構設計。

2 高層建筑結構設計特點

2.1 水平荷載的作用

首先說明，因為樓面荷載以及建筑自身的重量在構件上的彎矩、軸力，與建筑物的高的一次方是成正比的，同時，因為水平荷載對豎構建的軸力以及水平荷載自身產生的力矩，與建筑物高的二次方是成正比；其次要說明的是，當建筑物高度達到一定程度，豎方向的荷載就會維持基本不變，對于水平荷載，地震作用和風荷載的值不是恒定不變的，會因為不同的結構而產生很大程度的變化。

2.2 重視軸向變形

高層建筑物的豎向的荷載會給支撐柱產生一定的壓力，會引起軸向變形，而且也會改變連續梁的彎矩，從而制作的負彎矩也就會降低，也會對準備安置構建的長度產生影響；另外也會影響構建側移和構建剪力，如果這種和豎方向的變形相比，結果顯然是偏于不安全的。

2.3 側移和結構延性

跟多層建筑相比，高層建筑對于設計結構中的結構側移非常重視，樓的層數越多，高度越高，相應的水平荷載產生的構建側移也就越大，所以，我們控制數值在一定的合格的范圍。如果產生地震，高層建筑的變形也就更大，所以，我們要做到保證建筑物在經過了塑性變形之后沒有完全喪失變形能力，從而來防止發生倒塌，所以就應該盡量對結構的延性進行提升。

3 高層建筑的結構分析

3.1 彈性假定

高層建筑物經常用到的方法其中就有彈性計算法。因為建筑物本身收到了風力和垂直荷載的作用，就會使得結構處于一種彈性工作狀態，實際情況基本與這種情況類似。一旦出現大風或者出現大震就會導致高層建筑物位移量增大，有可能導致建筑物本身出現裂縫，處于一種彈塑性工作狀態，這種情況計算位移就不能運用彈性計算法，不然誤差很大，這種情況，計算就需要運用彈塑性動力法，這樣的計算結果才更接近結構的真實狀態。

3.2 小變形假定

一般的計算方法經常采用這種假定，不過在計算的時候要考慮一下幾 何非線性問題的研究。很多人認為，當頂點水平為何與樓房本身的高度比例一旦大于1/500，就要重視兩者之間產生的影響。

3.3 剛性樓板假定

在進行高層建筑物的分析計算中，一般不考慮平面外的剛度，一般情況都是對平面內的樓板剛度假設很大。這種辦法能很大程度的對結構位移自由度進行降低，而且能夠讓計算方法簡單化，而且在計算筒體結構的時候，方便使用空間薄壁桿件的方法。這種假定大多數的情況下都是成立的，不過豎向剛度如果有變化，就會使得抗側力構建直接距離變大，樓板的剛度就會比較小，這樣影響樓板的變形就會增多。尤其是對建筑底部間的每一層和頂部的位移和內里產生影響。

3.4 計算圖形的假定

（1）一維協同分析。用這種方法進行分析，只需要考慮多種抗側力在同樣位移的變形協調。當出現水平力作用，可以把水平方向上抗側力結構形成的水平結構等價成結構體系。根據剛性樓板的設定，在同一個樓面上的多種抗側力組件的側移是相同的，就能夠得出一維協同方程式。當出現扭矩的時候，建立基本方程要按照同樓層的抗側力組件轉交相同的情況。在手算分析中應用這種分析方法最多。

（2）二維協同分析。二維協同分析方法和一維在抗側力平面結構上是相同的，同時與建筑物內部各個抗側力的變形協調相結合，考慮垂直和水平方向，統一計算水平力和扭矩。計算機的程序應用多采用這種方法。

4 剪力墻結構分析

4.1 概述

剪力墻結構剛度高，承載力高，用鋼量較少，位移較小，這個結構的組成是墻肢和連梁，所以這種結構一般在高層建筑結構中廣泛使用。高層的賓館或者住宅樓，在各個居室一般有較多的分隔墻，所以就很廣泛應用這種技術，應用這種技術的好處是：成本較低，而且分隔墻和承重墻的連接較好。剪力墻結構雖然優點很多，但是也不可避免的存在一些缺點，這種結構的抗側力強，剛度大，所以出現地震作用的時候效應高，上層建筑的成本也就提升了；如果對使用混凝土量進行增加，就會影響本工程的平面功能和重量等等。所以建筑物在使用這種結構的時候，要考慮施工成本，注意建筑自身的抗側力。

4.2 剪力墻結構布置

剪力墻結構帶有風荷載，豎向的作用以及水平的地震作用，這種作用主要是鋼筋混凝土的結構承擔的，所以在布置剪力墻結構時，不僅僅要滿足建筑物的要求，而且需要滿足設置的時候的自身要求，進行軸線對稱設計。

布置的時候主要從下面幾個方面：

（1）對于短肢剪力墻的選擇。短肢剪力墻的優勢是布局靈活，而且能夠降低架構的重量，但是因為短肢剪力墻抗震性比較差，在出現地震作用的時候不能有效保護建筑的安全，所以選擇的時候要慎重。

（2）不存在獨立小墻肢。如果建筑構件內出現單獨的墻肢，施工難度就會提高，在設計結構的時候，為了避免出現獨立墻肢，可以通過優化剪力墻設置和減少洞口來進行解決，而且這種方式會降低施工的難度。

4.3 剪力墻結構的參數控制和配筋

（1）結構參數控制。為了更加科學的設計剪力墻結構，就要控制剪重比、位移比。周期比和剛度比等在一定的范圍內。位移比指的是最大的彈性水平位移（或層間位移）和這個樓層的彈性水位移（或層間位移）平均值的比。反應結構平面規則的主要依據就是位移比的大小，側重控制的內容是結構扭轉與側向剛度之間的相對關系，而并非絕對的大小，它的目的是為了更合理更有效的布置結構抗側力構件。

（2）墻身結構計算。剪力墻結構需要水平方向和豎向的鋼筋，這個用量值是確定的，重點驗算的是斜面的抗剪承載力以及正面的抗彎承載力。在前三級的抗震情況下，鋼筋的配置需要控制在：橫向配筋率和豎向配筋率要大于0.25%；其他的配筋率也必須大于0.2%。

參考文獻：

[1] 郭兆偉.高層框架剪力墻結構抗震設計的技術要點分析 [J].建材技術與應用，2011.