高層框架設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題

王喆

【摘 要】隨著現(xiàn)代社會(huì)建筑的快速發(fā)展，做好高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是現(xiàn)代建筑行業(yè)探討的熱門話題。因此解決在建筑過(guò)程中常見的問(wèn)題十分重要，本文結(jié)合高層建筑框架設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；分析

社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展帶動(dòng)建筑功能的多樣化日益發(fā)展，隨著建設(shè)用地日趨緊張和城市規(guī)劃的需要，使得城市建筑物日益走向高層發(fā)展，與此同時(shí)高層建筑結(jié)構(gòu)體系也越來(lái)越復(fù)雜化，因此設(shè)計(jì)人員要依靠自己掌握的知識(shí)對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)。

1.框架柱截面大小的選擇

就框架柱而言，軸壓比越小在往復(fù)水平上荷載下的滯回曲線也會(huì)越豐滿，耗能能力的越大其延性就愈好。而對(duì)于柱凈高與截面高度的比值小于4的短柱，在往復(fù)水平荷載作用下其滯回曲線呈較瘦的反S形，耗能能力降低、延性較差，呈剪切破壞。

高層建筑的底部柱，由于對(duì)軸壓比值有要求，因此往往會(huì)將柱截面取得很大，但是由于受到層高的限制就使得框架柱成為了短柱。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要確定截柱面的大小要注意以下幾點(diǎn)：

（1）框架柱的截面首先必須滿足規(guī)范軸壓比的需要，從而為結(jié)構(gòu)的豎向承載力和底板的抗沖切承載力提供保障。而對(duì)于形成的短柱，則可以通過(guò)增加體積配箍率或是沿著柱身增加箍筋達(dá)到提高延性的效果；（2）柱的軸壓比必須滿足規(guī)范限制，軸壓比過(guò)大則結(jié)構(gòu)的延性無(wú)法得到保證，過(guò)小又會(huì)造成結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差。在同一樓層內(nèi)的各個(gè)柱的截面差異要盡可能小，保證每個(gè)柱的剛度相等。在實(shí)際的高層建筑中，有些是根據(jù)柱負(fù)荷面積來(lái)選擇柱截面大小的，中柱截面較大角柱截面較小，導(dǎo)致在同一樓層特別是建筑底部會(huì)長(zhǎng)短柱都存在的現(xiàn)象。一旦遭遇地震，很容易因構(gòu)建剛度和受力大小的不同而遭到破壞。因而在高層建筑中，應(yīng)該盡量的三排柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

2.高層建筑框架結(jié)構(gòu)靜力分析方法

2.1框架結(jié)構(gòu)

具有較好的抗震設(shè)計(jì)、開間尺度大、室內(nèi)空間設(shè)計(jì)靈活、投入費(fèi)用低是框架結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)，但是框架結(jié)構(gòu)柱截面的厚度比隔墻的厚度要大，如果設(shè)計(jì)與分隔不當(dāng)會(huì)影響設(shè)計(jì)效果。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)

利用建筑物的墻體作為豎向承重以及抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，被叫做剪力墻結(jié)構(gòu)，隨著建筑技術(shù)的不斷提高，剪力墻結(jié)構(gòu)的住宅可依據(jù)具體要求設(shè)計(jì)成大開間建筑，大開間建筑的室內(nèi)一般沒有承重的橫、縱墻，這樣就可根據(jù)業(yè)主的個(gè)人喜好對(duì)室內(nèi)進(jìn)行分隔，并且隨著審美等意識(shí)的變化，還可以對(duì)室內(nèi)進(jìn)行重新布置，剪力墻結(jié)構(gòu)最突出的特點(diǎn)是具有很好的抗震性和整體性，剛度與承載力都較大，因此剪力墻結(jié)構(gòu)也比較適合高層建筑。

2.3框架剪力墻結(jié)構(gòu)

在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置一定數(shù)量的剪力墻就形成了框架剪力墻結(jié)構(gòu)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，鋼筋混凝土墻板的剛度與空間整體性都很好，房間內(nèi)不外露梁、柱楞角，非常便于室內(nèi)的裝修布置，框架剪力墻結(jié)構(gòu)目前是小高層住宅中應(yīng)用較多的主體結(jié)構(gòu)型式之一，它能將框架與剪力墻兩種具有不同抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)諧調(diào)一致，共同發(fā)揮作用。

2.4短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢截面的高度是厚度五到八倍的剪力墻結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻的眾多性能都與框架剪力墻結(jié)構(gòu)類似，但是在剛度與內(nèi)力上比框架結(jié)構(gòu)分配的更為科學(xué)，采用短肢剪力墻設(shè)計(jì)可以在結(jié)構(gòu)的側(cè)移、剛度都得到滿足的前提下，使室內(nèi)空間更為周正，但是在高層建筑結(jié)構(gòu)中，有相關(guān)建筑法規(guī)明確規(guī)定不能全部使用短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)，只可部分采用短肢剪力墻，部分采用一般剪力墻，以抵抗水平力的作用。

3.框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法

現(xiàn)在，在沒有優(yōu)秀的分析軟件的前提下，主要是利用高層住宅結(jié)構(gòu)分析軟件，通過(guò)人工分析法來(lái)調(diào)節(jié)，通過(guò)概念設(shè)計(jì)對(duì)各種構(gòu)造類型進(jìn)行選擇和布局并比對(duì)各種構(gòu)造的所具有的優(yōu)越性，以此來(lái)獲得最為合理，優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)概念設(shè)計(jì)措施設(shè)計(jì)方案，雖然需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間，看起來(lái)時(shí)間成本計(jì)較大，但是此種方法獲得的設(shè)計(jì)方案一般都較為精準(zhǔn)，并能節(jié)約大量的設(shè)計(jì)費(fèi)用，概念設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員有較高的工作素質(zhì)，因?yàn)楦拍钤O(shè)計(jì)主要是憑借設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)方案，因?yàn)槊總€(gè)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)習(xí)慣和已存思想意識(shí)的不同，針對(duì)同一方案，可能會(huì)設(shè)計(jì)出很多不一樣的構(gòu)造，即便是確定了結(jié)構(gòu)布置的高層住宅，就算在相同的負(fù)載狀態(tài)下，也有很多不一樣的分析措施，分析過(guò)程中設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、荷載的取值也不是唯一的，高層住宅細(xì)部的處理更是不盡相同，以上問(wèn)題目前都是電腦不能合理應(yīng)對(duì)的，都需要憑借設(shè)計(jì)人員自身的分析、判斷，然后再結(jié)合項(xiàng)目的具體情況來(lái)實(shí)施。

4.高層住宅中短肢剪力墻框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在高層住宅建筑中，雖然經(jīng)常應(yīng)用的普通框架結(jié)構(gòu)，在受力與計(jì)算上具有自身的長(zhǎng)處，但是普通框架結(jié)構(gòu)中梁柱外露，并且柱子截面也較大，使室內(nèi)設(shè)計(jì)與使用難以達(dá)到理想狀態(tài)，而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，墻肢和梁柱都可以被隱蔽不外露，使得結(jié)構(gòu)布置變得多種多樣，即靈活又美觀，并且墻肢的數(shù)量與長(zhǎng)度可以根據(jù)抗側(cè)力的具體需求而改變，在高層住宅建筑中，與常用的剪力墻結(jié)構(gòu)相比，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)還具備更多長(zhǎng)處：第一，更好的利用和發(fā)揮墻肢的承載能力，盡量減少普通剪力墻結(jié)構(gòu)中為構(gòu)造配筋的相關(guān)費(fèi)用；第二，結(jié)構(gòu)自身的重力要一定程度的進(jìn)行減輕，使主體結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的投入費(fèi)用得到有效的降低，在地基承載力較低的地區(qū)其經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)表現(xiàn)的更為明顯。第三，短肢剪力墻可彌補(bǔ)普通剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大的缺點(diǎn)，在一定程度上地震的反應(yīng)相對(duì)較??；第四，短肢剪力墻可保證墻體具有足夠的延性；第五，可在保證結(jié)構(gòu)整體剛度的同時(shí)，降低連梁的自身剛度，避免連梁的剪切破壞。

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平進(jìn)一步提高，人們對(duì)住宅的美觀、功能、實(shí)用性提出了更為具體的要求，人們希望住宅建筑在使用上能有更好的靈活性，能設(shè)計(jì)出更符合自身意愿的空間構(gòu)造，因此鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到小高層住宅建筑設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的詳細(xì)分析與熟練掌握，相信在未來(lái)定能設(shè)計(jì)建造出更多更好的住宅建筑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]安海峰.論高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].中小企業(yè)管理與科技，2010，（11）.%A.

[2]劉偉瓊.關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，（03）%A.

[3]蘇英.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），2007，（16）.

[4]高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2003.

[5]楊春玲.框支短肢剪力墻中斜柱式和梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的受力性能與彈塑性分析[D].重慶大學(xué)，2007.