高层建筑结构设计原理有哪些

  概念设计是展现先进设计思想的关键 ,一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计 ,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为概念设计做得好的结构工程师 ,随着他的不懈追求 , 其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富 ,设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是 ,随着社会分工的细化 ,大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计 ,缺乏创新 ,更不愿 (不敢 )创新 ,有的甚至拒*新技术、新工艺的采纳 (害怕承担创新的责任 )。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的* ,对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。随着年龄的增长 ,导致他们在大学学的那些孤立的概念都被逐渐忘却 ,更谈不上设计成果的不断创新。强调概念设计的重要 ,主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性 ,比如对混凝土结构设计 ,内力计算是基于弹性理论的计算方法 ,而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法 ,这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远 ,为了弥补这类计算理论的缺陷 ,或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计 ,都需要*的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点 ,往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解 ,结构工程师只有加强结构概念的培养 ,才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。概念设计之所以重要 ,还在于在方案设计阶段 ,初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念 ,选择效果较好、造价较低的结构方案 ,为此 ,需要工程师不断地丰富自己的结构概念 ,深入、深刻了解各类结构的性能 ,并能有意识地、灵活地运用它们。

2.基本问题

2.1 应当注意防震缝的设计，必须留有足够的宽度。

2.2 平面形状或刚度不对称，会使建筑物产生显著的扭转，震害严重。

2.3 凸出屋面的塔楼受高振型的影响，产生显著的鞭梢效应，破坏严重。

2.4 高层部分和低层部分之间的连接构造不合理。

2.5 框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不够而发生剪切破坏或柱头压碎。

2.6 由于沿竖向楼层质量与刚度变化太大，是楼层变形过分集中而产生破坏。

2.7 地基的稳定性问题要特别注意。

2.8 伸缩缝和沉降缝宽度过小，碰撞破坏很多。

2.9 不应在建筑物端部设置楼梯间和楼板开大洞口，因刚度不均匀而产生扭转。

2.10 外纵墙门窗洞口过大，连梁尺寸太小，容易产生破坏。

2.11 中间部分楼层柱子截面和材料改变或取消了部分剪力墙，产生刚度或承载力突变，形成结构薄弱层。

3. 设缝原则

    高层建筑应当调整平面尺寸和结构布置，采取构造措施和施工措施，能不设缝就不设缝，能少设缝就少设缝，如果没有采取措施或必须设缝时，则必须保证必要的缝宽以防止震害。钢筋混凝土高层建筑结构的温度-收缩问题，一般由构造措施来解决。后浇带可选择在对结构受力影响较小的部位曲折通过，不要在一个平面内，以免全部钢筋都在同一平面内搭接。一般可设置在梁和楼板的1/3 处。

    目前许多工程是采用调整各部分沉降差，在施工过程中留后浇段作为临时沉降缝，等到沉降基本稳定后再连为整体，不设永远性的沉降缝。高层建筑的主楼和裙房的层数相差很远，在下列条件时可不留永远沉降缝：

3.1 采用端承桩，桩支承在基岩上。

3.2 地基条件好，沉降差小。

3.3 有较多的沉降观测资料，沉降计算比较可靠。

    后两种情况下，可调压力差，主楼和裙房部分才用不同的基础，使其沉降接近。调时间差，先施工主楼，待主楼基本建成，沉降基本稳定，再建裙房。抗震设计的高层建筑在下列情况下宜设防震缝：

3.4 平面长度和外伸长度尺寸超出了规程限值而又没有采取加强措施时；

3.5 各部分结构刚度相差太远，采取不同材料和不同结构体系时；

4.4 各部分质量相差很大时；

3.6 各部分有较大错层时。

    此外，各结构单元之间设了伸缩缝和沉降缝时，其缝宽应满足防震缝宽度的要求。

    防震缝应在地面以上全高设置，当不作为沉降缝时，基础可以不设防震缝，但要加强构造和连接。

    高层建筑各部分之间凡是设缝的，就要分得彻底；凡是不设缝的，就要连接牢固。

《高层规程》规定：

    框架结构房屋，高度不超过15m 的部分，可取70；超过15m 的部分，6、7、8、9 度相应每增加高度5、4、3、2m，宜加宽20。

    框架-剪力墙结构房屋可按第1项数值的70%采用，剪力墙结构房屋可按第1项规定数值的50%采用，但二者均不宜小于70。