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

1我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

我國(guó)改革開(kāi)放之后，由于綜合國(guó)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(huì)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(jì)領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)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(wèn)題，導(dǎo)致同一工程由不同的人設(shè)計(jì)其土建造價(jià)可能差別很大，造成不必要的浪費(fèi)。這對(duì)于經(jīng)濟(jì)實(shí)力并不發(fā)達(dá)、尚處于第三世界發(fā)展中國(guó)家的中國(guó)來(lái)說(shuō)是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。通常在低層建筑結(jié)構(gòu)分析中，只考慮彎矩項(xiàng)，因?yàn)檩S力項(xiàng)影響很小，而剪切項(xiàng)一般可不考慮。但對(duì)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(huì)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(guò)程中逐層施加的，軸向壓縮變形已在施工過(guò)程中分階段完成，并在各樓層標(biāo)高處找平，實(shí)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(shí)，要考慮旋工過(guò)程中分層施加豎向荷載這一因素，不能簡(jiǎn)單的按一次加載考慮，否則會(huì)出現(xiàn)一些不合理的計(jì)算結(jié)果，如鄰近剪力墻和簡(jiǎn)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(guò)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(jì)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(diǎn)側(cè)移與建筑高度H的四次方成正比。設(shè)計(jì)高層結(jié)構(gòu)時(shí)，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?yàn)楦邩堑氖褂霉δ芎桶踩c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(dòng)的頻率f為一定值時(shí)，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(dòng)，過(guò)大的震動(dòng)加速度將使高樓內(nèi)居住的人們感覺(jué)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(diǎn)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(guò)大的側(cè)向變形會(huì)使隔墻、圍護(hù)墻以及它們的高級(jí)飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，此外，也會(huì)使電梯因軌道變形而不能正常運(yùn)行。

c．高樓的重心位置較高，過(guò)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(lái)表示。對(duì)于受彎構(gòu)件來(lái)說(shuō)，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(guò)程。在這過(guò)程中，構(gòu)件的承載能力沒(méi)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(duì)低層結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更柔一些，如果遇到地震，震動(dòng)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(jì)，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(jì)，確保建筑設(shè)計(jì)具有很好的延性。

2提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的措施

概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，個(gè)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(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識(shí)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(jì)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(shí)踐的增長(zhǎng)而越來(lái)越豐富，設(shè)計(jì)成果也越來(lái)越創(chuàng)新、完善。強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要，主要還岡為現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理淪與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性，比如對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)卻是慕于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，這一矛盾使計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補(bǔ)這類計(jì)算理論的缺陷，或者實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大量無(wú)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來(lái)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)際問(wèn)題，隨著建筑高度的增加，結(jié)構(gòu)下部柱截面也越來(lái)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(huì)明顯降低。實(shí)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(huì)極大地影響結(jié)構(gòu)的延性。混凝土基本理論指出：混凝士構(gòu)件的曲率延性，即彎曲變形能力主要取決于截面的相對(duì)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(duì)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(duì)我閣這樣一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的即是花最少的錢(qián)，做最好的建筑，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)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(zhǎng)一般是變化的，這樣對(duì)等截面梁來(lái)說(shuō)，大部分區(qū)段，即使是拉、壓邊緣，其應(yīng)力水平均較低。針對(duì)梁的這種受力特點(diǎn)，用結(jié)構(gòu)概念分析，主要是因?yàn)榱航孛娲嬖趹?yīng)變梯度，只有當(dāng)構(gòu)件是軸心受力時(shí)，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(jì)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(méi)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)設(shè)法降低壓桿的長(zhǎng)細(xì)比。

3高層建筑結(jié)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)選型階段要抓好下面三點(diǎn)：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(shí)，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(jì)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(jì)階段之被動(dòng)。其二是要注重結(jié)構(gòu)的超高性。新規(guī)范在應(yīng)對(duì)超高問(wèn)題上，除了把原先的限制高度設(shè)置為A級(jí)高度之外，同時(shí)還應(yīng)增加B級(jí)高度之建筑。所以，～定要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)中的這一項(xiàng)控制因素加以注意，假如結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑，或者已經(jīng)超過(guò)了B級(jí)之高度，那么其設(shè)計(jì)方法與處理方法都將出現(xiàn)一個(gè)相當(dāng)大的變化。在具體的工程設(shè)計(jì)之中，出現(xiàn)過(guò)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)類型之變更而忽略這一問(wèn)題的情況，從而造成施工圖在審查時(shí)未能通過(guò)，一定要重新作出設(shè)計(jì)，或者需要召開(kāi)專家會(huì)議加以論證，這對(duì)于工程的工期與造價(jià)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?yàn)楦邔咏ㄖ毡閹в卸踊蛘叨右陨系牡叵率遗c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(shí)也有可能被設(shè)置于人防頂板等處。所以，在這一問(wèn)題上因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員常常會(huì)忽視因嵌固端設(shè)置而導(dǎo)致的～系列問(wèn)題。比如，要重視對(duì)嵌固端樓板之設(shè)計(jì)、加強(qiáng)對(duì)嵌固端上下層剛度比之限制、在進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體運(yùn)算時(shí)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(duì)后期設(shè)計(jì)工作造成大量安全隱患。而國(guó)外部分設(shè)計(jì)行業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)建筑設(shè)計(jì)市場(chǎng)管理比較嚴(yán)格，對(duì)設(shè)計(jì)費(fèi)用、設(shè)計(jì)周期都有合理的控制水平，這樣各個(gè)建筑設(shè)計(jì)單位也就有合理的安排來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，對(duì)項(xiàng)目中有可能產(chǎn)生的各種結(jié)構(gòu)問(wèn)題綜合考慮，才能設(shè)計(jì)出更好的工程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)，要想提高設(shè)計(jì)綜合水準(zhǔn)需要各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)態(tài)度是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)不可或缺的因素。