高层住宅建筑结构设计优化(2)

三、高层住宅建筑结构优化设计措施

1、高层建筑结构设计是一项复杂的工程，前期必须加强结构概念设计，使得整体方案经济、合理、可行，具体要求高层建筑要有适宜的高度、高宽比。不同的结构形式采用合理的结构高度能够很好的控制工程的造价；高层建筑的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。只有结构体系、结构布置合理，才有可能在同样的荷载作用下达到最大的抗力功效。

2、高层建筑结构平面形状、竖向体型宜规则、均匀。高层建筑混凝土结构技术规程规定：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。结构平面布置中竖向构件必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确， 传力直接，均匀对称， 减少扭转影响。所以在布置结构构件时， 应使结构均匀分布， 令荷载合力作用线通过结构刚度中心， 以减少扭转影响。结构刚度不对称产生扭转时， 单单通过增加刚度效果不一定明显，力求均匀对称才是关键，有时通过减小对应侧的刚度使得刚度分布均匀可能效果更好。在满足规范规定轴压比的要求下，合理的结构布置能够大大的降低结构成本且能取得更大的地震抗力。

3、限制结构的抗扭刚度不能太弱。高层建筑混凝土结构技术规程规定: 结构扭转为主的第一自振周期 Tt与平动为主的第一自振周期 T1之比， A级高度高层建筑不应大于 0.9。当两者接近时，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应明显增大。扭转耦联振动的主方向，可通过计算振型方向因子来判断， 在两个平动和一个转动构成的三个方向因子中，当转动方向周期比大于0.5时， 则该振型可认为是扭转为主的振型。当不满足以上要求时，宜增大结构的抗扭刚度。如在满足层间位移比的情况下，减小某些 (中部 ) 竖向构件刚度， 增大平动周期， 加大端部竖向构件抗扭刚度，减小扭转周期。

4、不规则楼板的加强处理。在居住建筑中由于平面使用功能的需要， 常出现不规则楼板，不规则楼板受地震作用复杂，往往是震害严重的地方，且不规则楼板对整体抗震性能也有影响，所以必须采取加强措施。以往处理方法是在缺口设梁，这样影响建筑的美观。现在设计中改设暗梁，梁适当加宽。楼板的承载力潜力较大，计算时可按一般梁计算，通过梁板的整体作用提高抗震性能。

5、高层建筑的基础形式应整体性好，能满足地基承载力和地基基础规范容许变形的要求，并能调节地基不均匀沉降。高层住宅建筑常采用平板式筏基和梁板式筏基。对比平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基与梁板式筏基相比较具有节约钢材、混凝土， 施工工期短等优点。住宅建筑一般开间小，即剪力墙间距小，剪力墙可简化为深梁，刚度大，完全可以起到梁板式筏基中基础梁的作用。采用中国建筑科学研究院编制的 JCCAD软件，用有限元法对不同基础形式进行基础计算，发现平板式筏基和梁板式筏基的板厚及配筋相差无几，但梁板式筏基却有基础梁，材料及施工费用大大增加。当采用梁板式筏基时有的基础梁的刚度达不到它所应起到的刚度作用。从综合经济效益分析， 对于采用剪力墙结构形式的高层住宅平板式筏基比梁板式筏基更经济合理。

综述，建筑构设计的首要任务是满足建筑功能的需求，实现建筑物适用、 安全、美观、经济的目标。实现安全与经济的最佳结合，也是衡量一个结构设计人员专业水平和能力的主要标准。结构工程优化设计的关键是对整体方案的把握，只有通过合理的抗震概念设计，采取合理的结构形式和结构布置，才能做出真正的经济的结构设计

参考文献：

[ 1 ]王燕， 王维. 浅谈高层建筑结构分析与设计 [ J] . 山西建筑， 2008 ( 05) .

[ 2 ]张晓芬. 浅析高层建筑结构设计中存在的问题 [ J] . 科技情报开发与经济. 2007 ( 34) .

[ 3 ]高新艳， 杜秀丽. 钢筋混凝土结构优化设计 [ J] . 山西建筑， 2007 ( 8) .

[ 3 ]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010

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