高层建筑结构选型与

摘 要：本文根据建筑工程,对高层建筑结构选型分析,对结构体系方案比较、计算参数、对结构体系对建筑使用功能、结构体系对结构受力合理性影响进行分析,为高层建筑结构选型提供一定参考.

关 键 词：高层建筑结构选型结构体系

1工程概况

某高层建筑满足结构安全、经济合理要求,结合规划部门要求,最终方案定为28层综合楼,总建筑面积约25000m2,利用地区地形高差,主干道作为主入口,下部2层上部26层,层高3.2m,建筑高度89.6m,结构高度91.4m.建筑平面为规则对称井字型平面.

2结构体系方案比较

根据建筑抗震、功能、高度、经济性方面考虑,为满足建筑对功能要求,结构体系考虑采用框-筒结构体系和剪力墙结构体系进行比较.本结构采用框-筒结构.一定程度克服纯框架和纯剪力墙结构缺点,发挥各自优点.刚度较大,自重较轻,平面布置灵活.保证结构整体抗震性能,具有一定承载能力、刚度和延性.剪力墙结构体系侧向刚度大,强度高,空间整体性能好.建筑墙体较多,分布较均匀,承重结构和维护结构达到较高程度统一.

2.1结构平面布置

2.1.1框-筒结构体系

结构平面布置考虑有利于抵抗水平和竖向荷载,受力明确,传力直接,尽量均匀对称,减少扭转的影响,建筑平面力求简单规则,以减少震害.所以在结构平面布置规则对称同时也考虑刚度对称,在矩形中部设置楼电梯井筒体,根据建筑平面对称布置框架.在抗震设计时只需且必须对结构纵、横两个主轴方向进行抗震设计.梁和柱中线重合使传力直接,减小偏心过大而带来不利影响.框架柱截面高度和宽度均不小于300mm.避免形成短柱.在竖向非地震荷载作用下用调幅法来考虑框架梁塑性内力重分布.对现浇框架调幅系数取0.8-0.9；对装配整体式框架调幅系数取0.7-0.8.在框-筒结构中由框架和核心筒体共同受力.筒体中剪力墙可合并成总剪力墙抗弯刚度为各剪力墙抗弯刚度之和；所有框架可合并为总框架,抗弯刚度为各框架抗弯刚度之和.结构成为弯剪型悬臂梁.

2.1.2剪力墙结构体系

剪力墙结构有较好抗震性能,剪力墙结构造价主要影响因素实剪力墙数量及布置问题.剪力墙间距根据建筑平面布局确定,一般取为建筑开间或若干倍建筑开间.剪力墙间距过小,墙体材料强度得到充分发挥并导致较大地震反应.同时自重增大会增加基础工程投资.28层综合写字间办公楼,考虑有较大办公空间和会议室,剪力墙按大开间布置,充分发挥墙体承载能力,具有较好技术经济指标.

2.2结构竖向布置

结构竖向布置方面,该项目高宽比HB等于3符合抗震规范框-筒结构6度设防小于6,剪力墙结构小于6要求.在抗震设计中要求结构承载力和刚度宜自下而上逐渐减小,变化宜均匀、连续,不要突变.该工程平面在竖向上没有内收外挑情况,平面从底至顶基本一致.竖向刚度变化表现在分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级,从施工方便来说改变次数不宜太多；从结构受力角度来看改变次数太少,每次变化太大又容易产生刚度的突变.最后决定把断面减少与强度降低错开楼层,避免同层同时改变引起刚度突变.根据各楼层刚度变化符合高规对抗震设计高层建筑结构规定使其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度70%或其上相邻三层侧向刚度平均值80%规定.

3计算参数

设计基准期50年,使用年限50年,安全等级为一级,地基设计等级为甲级.本工程抗震设防烈度为6度,地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.05g,建筑抗震设防类别为丙类.由于本工程建筑场地为I类场地,按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施.该工程为高度建筑,其结构抗震等级剪力墙和框架柱均为.场地的特征周期Tg等于0.25s,水平地震影响系数最大值αmax等于0.04,放大系数β等于2.25.基本风压为0.40kN/m2,地面粗糙为D类,风压体形系数、风压高度变化系数及风振系数均按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001的规定采用,楼面活荷载标准值按荷载规范取值.

4结果分析

4.1结构体系对建筑使用功能影响分析

结构选型首先考虑结构型式对功能适应性.包括使用空间要求功能要求对结构选型影响.

框-筒结构体系核心筒由布置在电梯、楼梯间及设备管线井道四周钢筋混凝土墙组成.核心筒平面尺寸越大结构,抗侧刚度越大.核心筒越大怎么写作性用房面积就加大,建筑使用面积减小.对于框架部分高层结构框架柱截面较大,对建筑使用存在一定影响.可以形成较大使用空间,建筑平面布置灵活、造型活泼,易于满足多功能使用要求.

4.2结构体系对结构受力合理性影响分析

框-筒结构体系地震和风荷载作用下最大层间位移均出现在第16层,层间位移较为均匀.框架-核心筒结构,在水平荷载作用下侧向变形以弯曲变形为主,剪力变形为辅.侧移曲线接近于弯曲型杆件侧移曲线.框架-核心筒体系中框架和核心筒受到各层楼盖水平刚度约束,两者侧移趋于一致,构件上下层间侧移角严重不均匀情况得到改善,结构等强设计和满足变形要求成为比单一结构体系纯框架、纯剪力墙结构更具有优越性.

剪力墙结构体系由于刚度较大,侧移非常小.纯剪力墙结构,当房屋层数较少,墙体高宽比值小于1时在水平荷载下墙体以剪切变形为主,弯曲变形所占比重较小,墙体侧移曲线承剪切型.当房屋层数很多,墙体高宽比值大于4时墙体在水平荷载下侧移以弯曲变形为主,剪力变形退居次要地位,墙体侧移曲线接近弯曲型.

4.3结构体系对结构经济性影响分析

综合经济分析就是全面考察影响经济效益要素,系统地考虑结构方案经济性,不但考虑结构方案前期投资费用还要考虑其全寿命期费用；除以货币指标核算结构建造成本外还要从节省材料消耗和节约劳动力等各项指标来衡量,从可持续发展角度要特别考虑资源节约；某些生产性建筑早日投产交付可以较快地回收投资资金,得到较好经济效益.在结构方案比较时综合考虑一次性开发初始投资和建设速度间关系.高层建筑投资巨大,结构施工周期缩短使整个建筑更早取得经营收入,缩短贷款建设还贷时间,减少利息.因此即使结构方案一次投资费用较高也可能是经济方案.

5结论

综上所述框-筒结构和剪力墙结构体系对同一建筑结构设计比较可以得到：两种结构体系对于高层建筑来说各具特点.框-筒结构框架部分布置灵活多变,结构构件尺寸较大对使用有一定影响,不够美观；剪力墙整齐美观,但建筑功能固定不宜改变.剪力墙结构刚度较大,侧移相对较小,自重大,工期较长,造价相对较高；框-筒结构只要设计合理也拥有合适刚度,不会使侧移太大且自重较轻,工期较短,造价相对较低.两种结构体系在经济性,舒适性和适用性方面都是各具优势.采用结构体系在首先满足承受竖向荷载及抗震、抗风等基本要求,在结构受力性能、与建筑功能适应性、施工速度、综合经济效益等方面各自具有不同优缺点.