高层建筑结构设计的主要措施论文

高层建筑结构设计的主要措施论文

　　抗震性是对建筑物结构安全性的一个重要方面，在进行建设之前的设计工作中，应当首先考虑到建筑主体在地震发生时的安全性，从而在最大程度上保障使用者的安全性。抗震性的设计中，主要是要应对地震发生时的建筑物结构的扭转振动效应，扭转振动效应具体就是指高层建筑物主体的每个构件在进行设计的时候就通过计算来确立其自身承受的扭矩，从而为其本身设置合适的配筋；而主体楼层间的最大位移与其两侧的层间位移的平均数即使结构主体的扭转效应。而造成扭振效应的原因主要分为以下几个方面：由于许多高层建筑物存在着质心与刚心不重合的现象，从而在地震来临时，地面的运动引发建筑物的扭转振动。其次，建筑物本身的抗扭组件的损坏也可以造成建筑物的扭振效应。这就要求在对高层建筑物的建设之前的设计工作在这些方面引起重视。

　　1控制扭振效应的几项原则

　　1.1单塔楼结构

　　相对于单塔楼结构来说，若是无法满足高规所规定的周期比的话，则表明该主体结构刚度同质量的分布不均匀、抗扭能力不够，或者是二者之一。在这种情况下，就需要对主体结构进行重新计算与调整，一般可以分为以下步骤进行：（1）首先检查振型，以此来检验平面内各个构件的均匀度，然后依据总体的刚度来对各个构件进行调节，直至结构能够产生侧振成分超过8成的纯粹侧振振型，此过程也可以称为减小偏心率。（2）在偏心率得到最大限度的调整下，可以通过调整结构内外圈的刚度比例，加强外圈的相对刚度来提高结构的抗扭振能力，此过程可以看作是减小周期比，最终通过这两个调整达到规范的要求。其中相对刚度是指如果主体结构的抗侧力度不够且层间位移在规定范围内，就需要增加外圈刚度；如果抗侧力度够强但是位移角低于标准，就需要降低结构内圈刚度。当此过程未进行完，未调节好刚度与均匀性时，无论周期比的数值如何，都不会对建筑物产生任何影响。周期比的目的就是控制结构的抗侧刚度与抗扭刚度，使其在空间布局上趋向合理，以此达到抗扭振效应。所以说就算是结构主体的抗侧力度较强，只是在外观上具有较好的观赏性，不代表具有较强的抗扭性。控制周期比的两个措施就是保持抗侧力刚度的均匀分布和控制外圈的相对刚度。

　　1.2多塔楼结构

　　对于多塔楼结构的位移比运算中要把整个多塔楼结构看作是一个整体进行验算，而周期比可以分为无连接、强连接和弱连接三种结构。对于无连接与弱连接的，验算要看作是多个单体进行验算，对于强连接则要当作一个整体进行验算。

　　2防范扭振效应的几项措施

　　2.1平面扭转效应

　　在地震中，质心与刚心的偏离以及平面的不对称、不规则性、扭转刚度不强等因素都是造成高层建筑物受损严重的主要原因。但是高层建筑在设计中，很难达到质心与刚心的重合要求，在平面结构的规则和对称上的设计也具有一定的难度；其次，由于受到建设位置及场地的限制，在空间布局上也很难能够按照规定与要求进行设计。因此，高层建筑的抗震扭振效应的控制措施主要要依靠调整抗侧力结构的设计上来，以此来达到抗震的要求。

　　2.2抗侧力结构的使用

　　在抗侧力机构的设计中，尽量满足抗侧力构件的对称性、平衡性与均匀分布，使其质心要尽可能的与刚心靠近，因为离质心越远，所需的抗扭刚度就越强，在建筑物的外围要多多设计一些抗侧力构件的使用，以此在数量上能够增强建筑主体的抗扭性。在设计中，要想提高建筑物的抗扭刚度，还可以通过加强原有抗侧力构件刚度的方法提高建筑物的抗扭强度：建筑物的外角处剪力墙尽力设计成L形剪力墙，并注意不要在墙上开窗等设计；对距离质心较远的剪力墙进行加厚处理；提高剪力墙连梁的高度，在必要时，可以将窗户开洞以外的墙体都设计成为连梁，从而加强抗侧力结构的刚度。

　　2.3裙房部位的刚心设计

　　在高层建筑设计中，裙房由于是平面不规则、分布不均匀，且质量中心差距太大，位移点较大等造成刚度要大大低于主体结构。所以在设计中可以在以下方面进行弥补：一种是要在裙房的最大位移处设计适应的剪力墙结构；另外一种就是建筑物的地下室在裙房位置设置好隔离缝，目的就是将主体结构的裙房单独分离出来变成一个独立的系统，从而降低地震时的扭转效应。

　　2.4结构平面不宜过长

　　高层建筑在设计中，为了适应使用的需求，往往需要借鉴多层砖混结构的户型设计，这就容易造成结构平面的布局较为狭长，从而造成抗侧刚力的不足。对于框架结构的小高层，最好的处理办法就是将狭长的结构平面分离为多个短平面，即在中间多设计几个框架柱，如果条件不允许，可以在远端尽可能增加抗侧力刚度。对于框架剪力墙的高层建筑，楼层层高相对较低，剪力墙大多设计在电梯与楼梯部位，这样就容易造成分布的不均匀、扭转效应较大，如果削弱这些位置上的剪力墙，然后通过外围增加剪力墙来提高抗侧刚度，不仅会增加成本，也是对抗扭效应影响不大的方法，因此，高层建筑在采用框架结构时，最好不要设计成框架剪力墙结构。

　　3结束语

　　高层建筑的设计中，特别是地震发生相对较为多的地方，可以通过以上措施来增强建筑物的抗扭刚度，但是在进行调整时，一定要注意需要参考高规的相对标准进行调整，要因地制宜，对于不同条件下的高层建筑物，要采取合适的措施进行调整与设计，从而保证高层建筑物的抗震性能，在地震发生时，能够有效抵消地震造成的扭振效应，建设出更为安全的居住空间。

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