1結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)分析

1.1分析三種重要的體系

1.1.1剪力墻體系

剪力墻結(jié)構(gòu)是利用建筑的內(nèi)、外墻做成剪力墻以承受垂直和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。剪力墻的變形狀態(tài)和受力特性同剪力墻的開洞情況聯(lián)系密切，其中依據(jù)軋受力特性的不同，單片剪力墻可以分為特殊開洞墻和單肢墻。類型不同的剪力墻，對應(yīng)的也會有不同的截面應(yīng)力分布，所以，在對位移和內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，也應(yīng)該對不同的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行使用，將平面有限元法應(yīng)用到剪力墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算中。此種方法能夠比較準(zhǔn)確地完成計(jì)算，能夠應(yīng)用到各類剪力墻之間，然而，也有一定的弊端存在于這種方法中，其有著較多的自由度。所以，在具體的應(yīng)用時(shí)，較為普遍地應(yīng)用了開洞墻這一類型。

1.1.2筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)分為框架—核心筒、筒中筒等結(jié)構(gòu)體系，其中框架—核心筒受力特點(diǎn)為框架主要承受豎向荷載，筒體主要承受水平荷載，變性特點(diǎn)類似于框架剪力墻，但抗側(cè)剛度較大。依據(jù)不同的計(jì)算機(jī)模型處理手段，有三種類型的分析方法：主要為離散化方法、三維空間分析和連續(xù)化方法，其中三維空間方法的精確性會更高。

1.1.3框架—剪力墻體系

框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，是由若干個(gè)框架和剪力墻共同作為豎向承重結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)體系。此種結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力等計(jì)算方法盡管種類較多，然而，連梁連續(xù)化假定方法會經(jīng)常被使用，在對位移協(xié)調(diào)條件進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)該按照框架水平位移和剪力墻轉(zhuǎn)角進(jìn)行設(shè)計(jì)，將外荷載和位移的關(guān)系用微分方程建立起來。然而，應(yīng)該考慮需求和因素未知量會存在的差異，所以，也會有著不同形式的解答方式。

1.2具體的設(shè)計(jì)與分析

1.2.1合理地確定水平荷載

每一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)都應(yīng)該一同承受風(fēng)產(chǎn)生的水平荷載和垂直荷載，對于抵抗地震的能力也應(yīng)該具備。高層建筑中，盡管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會較大程度上受到豎向荷載的影響，然而，水平荷載卻占據(jù)著重大的比重。隨著不斷增多的高層建筑層數(shù)，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水平荷載成為了其中一個(gè)重要的影響因素。首先，由于樓面使用荷載和樓房自重在豎構(gòu)件中發(fā)揮的功能，對應(yīng)水平荷載會將一定的傾覆作用施加到結(jié)構(gòu)中，并且豎構(gòu)件中就會出現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)的作用力；其次，就高層建筑結(jié)構(gòu)而言，地震作用和豎向荷載，也會跟著建筑結(jié)構(gòu)的動力情況而出現(xiàn)較大的改變。

1.2.2合理地確定側(cè)控

同低層建筑不同，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)側(cè)移已經(jīng)成為了其中一個(gè)非常重要的影響因素。隨著不斷增加的樓層數(shù)量，結(jié)構(gòu)側(cè)移在水平荷載側(cè)向變形下會逐漸增大。在高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)中，不但規(guī)定結(jié)構(gòu)要有一定的強(qiáng)度，對于荷載作用帶來的內(nèi)力能夠有效的予以承受，同時(shí)，還應(yīng)該確保具備一定的抗側(cè)剛度，確保在某一限度內(nèi)控制結(jié)構(gòu)在水平荷載作用出現(xiàn)的側(cè)移情況。

1.2.3在設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)延性為重要的技術(shù)指標(biāo)

對比低層建筑結(jié)構(gòu)能夠發(fā)現(xiàn)，高層建筑物會更加柔和，在地震的影響下，會增大其變形情況，為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)向著塑性變形階段進(jìn)入之后，仍然有很大的變形能力，進(jìn)而防止建筑垮塌，設(shè)計(jì)人員因此應(yīng)該將恰當(dāng)?shù)拇胧��?yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，進(jìn)而確保有足夠的延性存在高層建筑結(jié)構(gòu)中。

2某工程結(jié)構(gòu)選型分析

2.1工程概況

本論述以某工程為例進(jìn)行了探究，該高層位于蘭州市安寧區(qū)，抗震設(shè)防烈度8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.20g，設(shè)計(jì)地震分組：第三組，共24層，主要建筑功能為綜合類辦公，主要層高4.5m、3.9m，主要跨距9m×9m，結(jié)構(gòu)主體高度94.50m，規(guī)則對稱的井子型平面為主要的建筑平面。底層結(jié)構(gòu)平面布置見圖1所示。

2.2結(jié)構(gòu)布置

考慮建筑使用功能，結(jié)構(gòu)選型為框架—核心筒結(jié)構(gòu)體系，框架抗震等級一級，剪力墻抗震等級一級。在布置結(jié)構(gòu)平面時(shí)對于利于抵抗豎向和水平的荷載要進(jìn)行考慮，剪力墻主要布置在核心筒，傳力直接，受力明確，墻體布置對稱均勻，同時(shí)考慮到扭轉(zhuǎn)影響，在不影響建筑功能的前提下，在建筑平面四角適當(dāng)布置雙向抗側(cè)力剪力墻，將扭轉(zhuǎn)的影響降低下來。建筑平面布置規(guī)則簡單，降低地震影響，考慮到剛度對稱，將電梯井筒體設(shè)置在核心筒內(nèi)部，再按照建筑平面將框架對稱布置出來。結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置時(shí)，盡量將柱和梁重心重合，確保能夠直接傳力，梁柱中心線不能重合時(shí)，在計(jì)算中考慮偏心對梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受力和構(gòu)造的不利影響，對于偏心距大于該方向柱寬的1／4時(shí)，采取增設(shè)梁的水平加腋等措施，降低因?yàn)槠�心較大而產(chǎn)生的不利影響。通常剪力墻在抗震中會比較理想地體現(xiàn)其抗側(cè)力性，然而，也需要科學(xué)的設(shè)計(jì)。在設(shè)置剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該遵循這樣的原則：沿兩個(gè)主軸方向或其他方向雙向布置，兩個(gè)方向的側(cè)向剛度大體相一致；剪力墻自下到上連續(xù)布置，避面剛度突變，門窗洞口上下對齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁；避免墻肢寬度相差懸殊的洞口設(shè)置；底部加強(qiáng)部位不采用上下洞口不對齊的錯(cuò)洞墻，全高均不采用洞口局部重疊的疊合錯(cuò)洞墻；同時(shí)，對于單片剪力墻，墻長不超過8m。樓梯間、抗側(cè)力電梯間的剪力墻、房屋頂層的配筋對于加強(qiáng)部位的要求應(yīng)該予以滿足。剪力墻的布置問題和剪力墻的數(shù)量為造價(jià)的主要影響因素，按照建筑平面布局情況來確定剪力墻的間距，通長為若干倍建筑開間和建筑進(jìn)深，有著過小的剪力墻間距，這樣能夠有效地展現(xiàn)出墻體材料的強(qiáng)度功能，并且有較大的抗地震反應(yīng)會出現(xiàn)在其中。此外，24層的綜合公樓為該建筑結(jié)構(gòu)的主要特征，考慮到有較大會議室和辦公空間需求，在布置剪力墻、框架柱是應(yīng)該依據(jù)大開間的原則進(jìn)行布置，進(jìn)而能夠?qū)⒓袅�墻、框架柱的承載能力充分地展現(xiàn)出來，因此，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在其中都會非常的優(yōu)越。

2.3結(jié)構(gòu)布置結(jié)果分析

本工程上部結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部編制的“多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件”SATWE進(jìn)行內(nèi)力和變形計(jì)算，通過電算輸出結(jié)果分析可知：

（1）結(jié)構(gòu)第一扭轉(zhuǎn)振型周期Tt和第一平動振型周期T1的比值小于0.9，滿足規(guī)范要求；

（2）最大層間位移角小于1/1000，在考慮±5%樓層質(zhì)量偶然偏心的單向地震作用下，結(jié)構(gòu)樓層最大層間位移和平均層間位移值的比值小于1.2，屬扭轉(zhuǎn)規(guī)則的結(jié)構(gòu)；

（3）樓層側(cè)向剛度均不小于上部樓層的0.7倍及其上相鄰三個(gè)樓層剛度平均值的80%；樓層受剪承載力大于相鄰上一層的80％，屬豎向規(guī)則的結(jié)構(gòu)；

（4）結(jié)構(gòu)承載力和變形計(jì)算結(jié)果，滿足要求，基本無超筋超限的情況。通過以上電算結(jié)果分析，說明結(jié)構(gòu)體系選擇合理，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面選擇合適。

3結(jié)束語

現(xiàn)階段，分析我國高層建筑結(jié)構(gòu)的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不管是在國外和國內(nèi)，都受到了廣大研究人員的高度重視，然而，在理論方法和研究的過程中，還有很多方面需要不斷地進(jìn)行完善。在高層建筑建設(shè)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)選型是非常重要的組成部分，其具備多個(gè)復(fù)雜性，綜合性也較強(qiáng)，并且有很多的不確定性因素存在于其中，所以，應(yīng)該將很多智能型優(yōu)化方法運(yùn)用起來進(jìn)行研究。同時(shí)，一些施工人員在工作中應(yīng)該努力總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，將更加美觀適用的建筑結(jié)構(gòu)提供出來，滿足人們不斷增長的物質(zhì)需求，積極地發(fā)揮出高層建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。