發布時間：2013-05-09所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 本文作者介紹了高層建筑的結構設計特點，提出了高層建筑結構設計時的靜力分析方法。
摘 要：本文作者介紹了高層建筑的結構設計特點，提出了高層建筑結構設計時的靜力分析方法。
關鍵詞：高層建筑；結構設計；探討
Abstract: The author describes the design features of the structure of the high-rise building, static analysis methods in the design of high-rise building structure.
Keywords: high-rise buildings; structural design; explore
中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
本文對高層建筑的結構設計特點、對高層建筑結構結構設計的詳細分析以及高層建筑結構設計時的靜力分析方法三個方面的內容進行了詳細的分析和探討。由于高層建筑結構的高速發展，這也對建筑結構的結構設計提出了更高的要求。結構設計工作者進行結構設計時，應不斷的設計出更為新穎的建筑結構形式和更為合理的力學模式，只有這樣，城市中的高層建筑結構才能繼續健康而又快速的發展。
1 高層建筑的結構設計特點
1.1 建筑結構設計的決定因素
水平荷載。在豎構件中因受到外力荷載而導致產生軸力和彎矩的樓面和樓房自重是隨著樓房高度的變化而變化的，并且兩者的關系是成正比例的；而在豎構件中產生軸力以及對建筑結構產生傾覆力矩的水平外力荷載是與樓房高度的平房成正比例關系變化的。一般情況下，在具有一定高度的建筑結構中，其豎向的荷載是一個固定的值，而其受到的地震作用導致的水平荷載和風荷載是不固定的，建筑結構動力特性的不同，它們也會隨之有不同幅度的變化。
1.2 建筑結構設計的控制指標
結構側移。結構側移是高層建筑結構設計中的主要因素之一，這點與低層的建筑結構是有所不同的。結構在受到水平荷載時而產生的結構側移是會隨著建筑結構的高度增加而增加的，這就導致了在水平外力荷載的作用下產生的結構側移能夠被控制在一定的范圍之內。
1.3 結構軸向變形也是設計時不能忽視的重要因素
當高層建筑結構受到很大強度的豎向荷載時，這是在其結構構件的柱內部就會引起很大的軸向變形，同時還會很大程度上影響連續梁彎矩的產生，從而增大了端支座負彎矩的值和跨中正彎矩的值，降低了連續梁中間支座的負彎矩值。另外，軸向變形對于預制構件中的下料的長度也是有一定的影響的，所以當需要對預制構件中的下料的長度進行調整和更改時，必須根據軸向變形的計算值進行調整。
2 對高層建筑結構結構設計的詳細分析
2.1 關于高層建筑結構基本假定的分析
簡體框架和剪力墻通過水平平樓板相互連接就構成了所謂的高層建筑的結構，所以要想在三維的空間內對高層建筑的結構進行完整并且準確的分析研究是具有一定的難度的。在每一種分析的方法中，都要引入很多種不同程度的假定的計算模型。以下介紹幾種在高層建筑結構設計中較為常見的基本假定：
2.1.1 剛性樓板假定
通常在對高層建筑結構進行結構設計的分析時，通常會存在這樣一種假定：即忽視建筑結構平面外的剛度而注重建筑結構平面內的剛度無限大。這種假定的好處是不僅僅簡化了結構設計的計算方法，而且還降低了結構位移的自由度，同時也更有利于在進行簡體結構的計算時使用空間薄壁桿件理論。一般情況下，剛性樓板假定在剪力墻體系和框架體系中都是能夠完全適用的，但是對于會可能會發生突變的豎向剛度結構就不一定適用了，會導致樓板結構產生較大的變形。如一些層數不多、樓板剛度不高、主要抗側立的結構構件的間距過大的情況，尤其是對結構頂部每層的位移、內力以及結構的底部的影響效果是最為顯著的，所以當進行結構設計時遇到這些問題時，應制定適當的調整措施。
2.1.2 計算圖形的假定方法
通常情況下，計算圖形的假定方法是對高層建筑結構進行三維空間分析時所采用的最主要的方法。二維協同的分析方法是并沒有考慮抗側力結構構件的公共節點在樓面外的位移這一因素的，另外，二維協同的分析方法也沒有重視抗側力結構構件平面外的扭轉剛度和剛度這兩個因素。當對精通桿單元的每一個節點進行三維空間分析時，會發現每一個節點都是只具有六個自由度的，而如果用符拉索夫薄壁桿理論對其進行分析時，則分析的就不夠完整，截面翹曲自由度這一因素就沒有被分析。
2.1.3 小變形假定
一般情況下，小變形假定也是在對高層建筑結構分析時被使用較多的一種基本的假定方法，結構設計人員對建筑結構進行分析時都是從幾何非線性方面對其分析的，也就是 P-△效應方面。通過分析，已經得到了這樣一個注意事項：當結構頂點的水平位移與建筑物的高度的比值是大于0.002時，P-△效應對結構的影響就是必須被高度重視的。
2.1.4 彈性假定
在高層建筑結構的分析方法行，彈性假定的計算方法也是使用較為廣泛的一種分析方法。當結構受到垂直荷載時，建筑結構處于彈性工作的時間就會比較久，則彈性假定與建筑結構的實際工作狀況就是比較吻合的。但是當建筑物受到強風火地震等不可抗的外力導致的災害時，建筑結構由于產生較大的位移就會出現裂縫，這是的工作狀態就是彈塑性的狀態，這時在對建筑結構分析時就需要采用彈塑性動力分析的方法，這樣才能真實的反映出建筑結構的工作狀態。
3 高層建筑結構設計時的靜力分析方法
3.1 簡體結構
等效連續化分析方法、等效離散化分析方法和三維空間分析方法是對簡體結構進行靜力分析時的三種方法，其中等效連續化分析方法和等效離散化分析方法是主要的兩種方法。①等效離散化的分析方法是把連續的墻體離散成為等效的構件，這種方法更有利于對桿系的結構進行分析，核心筒的構架分析法和平面構架子結構法構成了等效離散化這種分析方法。②等效連續化的分析方法是對結構中的離散的桿件進行連續的處理的方法。處理方法主要有以下兩種：一種是作物理和幾何上的連續處理，將離散的桿件等效成為正交異性彈性薄板，這種處理方法能夠的分析和應用彈性薄板；另一種則是對結構進行幾何分布上的連續化，這種處理方法更方便應用連續函數從而描述結構的內力。
3.2 剪力墻結構
剪力墻的變形狀態和受力情況都是由剪力墻的開洞情況所決定的，鑒于結構受力是具有很多種特征的，因此單片剪力墻就被分為聯肢墻、單肢墻、開洞墻、框支墻等多種類型的墻結構，剪力墻類型的不同就導致了結構截面上所受應力情況的不同，所以對剪力墻結構的
位移和內力進行分析時就必須采取正確的對應的分析方法。平面有限單元法是分析剪力墻結構的方法，這種方法的計算數據更為準確，同時這種方法也適用于計算不同類型的剪力墻結構，由于剪力墻結構所受的自由度很多，所以分析計算其所耗的機時也是很多的，現實中如遇到特殊開洞墻、框支墻的過渡層等所受應力的侵略較為的剪力墻結構時，應采用這種方法進行分析和計算。
3.3 框架---剪力墻結構
在對框架--剪力墻結構的位移和內力進行分析計算的眾多方法中，連梁連續化假定方法是最常使用的方法。通過調整框架和剪力墻的相等轉角和水平位移，就能夠建立外荷載與位移之間的微分方程，通過解答方程對其進行計算。由于計算時，考慮的因素以及選用的未知量都不是完全相同的，所以每種方法的解答方式也是不同的。對已經轉換成為等效壁式框架--剪力墻結構進行解答時，應該采用桿系結構矩陣位移的方法進行求解。
4 結束語
進入到新世紀以來，隨著我國的國民經濟水平的飛速的提升，我國的高層建筑行業也得到了十分迅速的發展，但是隨著高層建筑結構高度的逐漸增加，這也對建筑的結構設計提出了更高的要求。為了保證建筑物竣工后的使用安全以及延長建筑物的使用壽命，就必須總結國王的結構設計的經驗，概括建筑物在進行結構時的設計要點，并對結構設計時經常出現的問題加以分析和探討。
參考文獻:
[1]朱炳寅.建筑結構設計問答與分析[M].北京：建筑工業出版社，2009.
[2]孫玲玲.淺談房屋建筑結構設計要點[J].科技促進發展，2011.
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