導(dǎo)語：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水準(zhǔn)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1我國建筑結(jié)構(gòu)的特點

我國改革開放之后，由于綜合國力的不斷提高，房地產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，建筑業(yè)已成為社會支柱產(chǎn)業(yè)之一。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加之土地資源寶貴，所以高層建筑更是有如雨后春筍般迅速發(fā)展，數(shù)量劇增。而目前的工程設(shè)計領(lǐng)域中，設(shè)計人員忙于應(yīng)付大量的具體工作，往往不夠重視結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性問題，導(dǎo)致同一工程由不同的人設(shè)計其土建造價可能差別很大，造成不必要的浪費。這對于經(jīng)濟(jì)實力并不發(fā)達(dá)、尚處于第三世界發(fā)展中國家的中國來說是一個亟待解決的問題。通常在低層建筑結(jié)構(gòu)分析中，只考慮彎矩項，因為軸力項影響很小，而剪切項一般可不考慮。但對于高層建筑結(jié)構(gòu)，情況就不同了。由于層數(shù)多，高度大，軸力值很大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會使高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值與分布產(chǎn)生顯著的改變。軸向變形的影響在高層建筑結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)當(dāng)考慮，但是，結(jié)構(gòu)所受的豎向荷載并不是在結(jié)構(gòu)完成之后一次施加的。特別是，占豎向荷載絕大部分的結(jié)構(gòu)自重是在施工過程中逐層施加的，軸向壓縮變形已在施工過程中分階段完成，并在各樓層標(biāo)高處找平，實際上并不完全類似于以上分析的情況。所以，在考慮軸向變形時，要考慮旋工過程中分層施加豎向荷載這一因素，不能簡單的按一次加載考慮，否則會出現(xiàn)一些不合理的計算結(jié)果，如鄰近剪力墻和簡體的上層框架柱，在豎向荷載作用下出現(xiàn)拉力：上層框架梁出現(xiàn)過大彎矩和剪力等。另外，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大。與低層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移己成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大。結(jié)構(gòu)頂點側(cè)移與建筑高度H的四次方成正比。設(shè)計高層結(jié)構(gòu)時，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，能夠可靠地承受風(fēng)荷載作用產(chǎn)生的內(nèi)力：還要求具有足夠的抗側(cè)剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，保證良好的居住和工作條件。這是因為高樓的使用功能和安全，與結(jié)構(gòu)側(cè)移的大小密切相關(guān)：

a，使用人員的正常工作與生活。當(dāng)高樓在陣風(fēng)作用下發(fā)生振動的頻率f為一定值時，結(jié)構(gòu)風(fēng)振加速度alim與結(jié)構(gòu)側(cè)移幅值A(chǔ)成正比。因而控制側(cè)移幅值的大小成為保證高樓良好的居住和工作條件的關(guān)鍵因素。高層建筑物在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生震動，過大的震動加速度將使高樓內(nèi)居住的人們感覺不舒服，甚至不能忍受，規(guī)范要求控％lJlO風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)頂點加速度最大值，結(jié)構(gòu)風(fēng)振加速度和建筑物的剛度成正比。

b．過大的側(cè)向變形會使隔墻、圍護(hù)墻以及它們的高級飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，此外，也會使電梯因軌道變形而不能正常運行。

c．高樓的重心位置較高，過大的側(cè)向變形將使結(jié)構(gòu)因P一△效應(yīng)而產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，甚至因側(cè)移與應(yīng)力的惡性循環(huán)導(dǎo)致建筑物倒塌。延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，在承載能力不降低或基本不降低的情況下，具有足夠塑性變形能力的一種性能，一般用延性比來表示。對于受彎構(gòu)件來說，隨著荷載增加，首先受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫，表現(xiàn)出非彈性變形。然后受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)高度減小，受壓區(qū)混凝土壓碎，構(gòu)件最終破壞。從受拉鋼筋屈服到壓區(qū)混凝土壓碎，是構(gòu)件的破壞過程。在這過程中，構(gòu)件的承載能力沒有多大變化，但其變形的大小卻決定了破壞的性質(zhì)。是鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的曲線，屈服變形，極限變形。提高延性可以增加結(jié)構(gòu)抗震潛力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗倒塌能力。高層建筑相對低層結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計更柔一些，如果遇到地震，震動作用下的建筑結(jié)構(gòu)變形更大一些。為了做好防震設(shè)計，避免倒塌，建筑在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，特別需要在構(gòu)造上采以適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，確保建筑設(shè)計具有很好的延性。

2提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的措施

概念設(shè)計是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計思想的關(guān)鍵，個結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一般認(rèn)為，概念設(shè)計做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)概念將隨他的年齡與實踐的增長而越來越豐富，設(shè)計成果也越來越創(chuàng)新、完善。強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計的重要，主要還岡為現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計理淪與計算理論存在許多缺陷或不可計算性，比如對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設(shè)計卻是慕于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計方法，這一矛盾使計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補這類計算理論的缺陷，或者實現(xiàn)對實際存在的大量無法計算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的。目前，部分已建建筑在其四角設(shè)置巨型鋼管柱，從而極大地增強(qiáng)了角柱的強(qiáng)度和抗變形能力。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)討中，柱軸壓比的限值已成為困擾結(jié)構(gòu)工程師的實際問題，隨著建筑高度的增加，結(jié)構(gòu)下部柱截面也越來越大，而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋，即使采用高強(qiáng)混凝土，柱截面也不會明顯降低。實際上，柱的軸壓比大小，直接反映了柱的塑性變形能力，而構(gòu)件的變形能力會極大地影響結(jié)構(gòu)的延性?；炷粱纠碚撝赋觯夯炷繕?gòu)件的曲率延性，即彎曲變形能力主要取決于截面的相對受壓區(qū)高度和受壓區(qū)邊緣混凝土的極限變形能力。相對受壓區(qū)高度主要取決于軸壓比、配筋等，混凝土的極限變形能力主要取決r箍筋的約束程度，即箍筋的形式和配箍特征值。

因此，為了增大柱在地震作用下的變形能力，控制柱的軸壓比和改善配箍具有同樣的意義，因而采用密排螺旋箍筋柱或鋼管混凝土均可以提高柱軸壓比的限值。材料利用率越高，該結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作程度也越高，尤其對我閣這樣一個發(fā)展中國家，結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的即是花最少的錢，做最好的建筑，這就要求設(shè)計時對結(jié)構(gòu)材料的充分利用，這從梁類構(gòu)件的演變可以看出。矩形截面梁是最普通的受彎構(gòu)件，它的材料利用率很低，原因有二：一方面是靠近中和軸的材料應(yīng)力水平低，另一方面是梁的彎矩沿梁長一般是變化的，這樣對等截面梁來說，大部分區(qū)段，即使是拉、壓邊緣，其應(yīng)力水平均較低。針對梁的這種受力特點，用結(jié)構(gòu)概念分析，主要是因為梁截面存在應(yīng)變梯度，只有當(dāng)構(gòu)件是軸心受力時，材料利用率才可能增大，于是就出現(xiàn)了平面桁架，平面桁架可以理解成“掏空”的梁一將粱中多余材料去除，既經(jīng)濟(jì)，又降低自重；故桁架的上弦相應(yīng)于梁的受壓邊，下弦相應(yīng)于受拉鋼筋。規(guī)則桁架中腹桿的受力與梁中主拉、壓應(yīng)力方向一致，根據(jù)上述分析，還可以將桁架的外形設(shè)計為與彎矩圖相似的形狀，從而使桁架的弦桿受力均勻。由于桁架中大量存在壓桿，壓桿的強(qiáng)度往往由其穩(wěn)定性決定，而不是由桿件截面材料強(qiáng)度決定，因此，在平面桁架的沒計過程中，應(yīng)設(shè)法降低壓桿的長細(xì)比。

3高層建筑結(jié)構(gòu)的選型設(shè)計

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)選型階段要抓好下面三點：其一是要注重結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。由于新、舊規(guī)范在這一方面出現(xiàn)了比較大的變化，新規(guī)范在此增加了比較多的限制因素。比如平面規(guī)則性方面的信息、嵌固端上、下層之間剛度比方面的信息等。與此同時，新規(guī)范采取了強(qiáng)制性規(guī)定，要求建筑物不能采用嚴(yán)重不規(guī)則之設(shè)計方案。所以，工程技術(shù)人員在明確新規(guī)范的限制條件中一定要加以注意，從而避免出現(xiàn)后期施工圖設(shè)計階段之被動。其二是要注重結(jié)構(gòu)的超高性。新規(guī)范在應(yīng)對超高問題上，除了把原先的限制高度設(shè)置為A級高度之外，同時還應(yīng)增加B級高度之建筑。所以，～定要對高層建筑結(jié)構(gòu)中的這一項控制因素加以注意，假如結(jié)構(gòu)為B級高度建筑，或者已經(jīng)超過了B級之高度，那么其設(shè)計方法與處理方法都將出現(xiàn)一個相當(dāng)大的變化。在具體的工程設(shè)計之中，出現(xiàn)過因為結(jié)構(gòu)類型之變更而忽略這一問題的情況，從而造成施工圖在審查時未能通過，一定要重新作出設(shè)計，或者需要召開專家會議加以論證，這對于工程的工期與造價等總體規(guī)劃存在著相當(dāng)大的影響。其三是要注重嵌固端設(shè)置。因為高層建筑普遍帶有二層或者二層以上的地下室與人防工程，嵌固端極有可能被設(shè)置于地下室的頂板上，同時也有可能被設(shè)置于人防頂板等處。所以，在這一問題上因為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員常常會忽視因嵌固端設(shè)置而導(dǎo)致的～系列問題。比如，要重視對嵌固端樓板之設(shè)計、加強(qiáng)對嵌固端上下層剛度比之限制、在進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體運算時做好嵌固端設(shè)置等。假如忽視了其中的任何一方面，均有可能對后期設(shè)計工作造成大量安全隱患。而國外部分設(shè)計行業(yè)協(xié)會對建筑設(shè)計市場管理比較嚴(yán)格，對設(shè)計費用、設(shè)計周期都有合理的控制水平，這樣各個建筑設(shè)計單位也就有合理的安排來進(jìn)行項目設(shè)計，對項目中有可能產(chǎn)生的各種結(jié)構(gòu)問題綜合考慮，才能設(shè)計出更好的工程。結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)，要想提高設(shè)計綜合水準(zhǔn)需要各個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，科學(xué)、合理的設(shè)計態(tài)度是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用也是做好結(jié)構(gòu)設(shè)計不可或缺的因素。