论建筑结构设计的计算与注意事项

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摘要：本文主要建筑结构设计的发展方向、计算与分析、注意事项进行了论述。

关键词：结构设计，计算，分析，注意事项

Abstract: in this paper the development direction of the structure design, calculation and analysis, the points for attention are discussed in this paper.

Keywords: structure design, calculation, analysis, the matters needing attention

中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号：

1 建筑结构设计的发展方向

(1)总体设计趋势比较大。总体设计讲的是合理运用可行性方案。合理的选择构件的组成材料以及微小部构成问题，以达到建筑的安全性。总体设计是基于安全理论因素而确定的，是结构设计发展的―个大的方向。

(2)使用科学的的计算理论。建筑的结构设计，需要非常多的计算。结构设计的计算有空间受力计算，非弹性变形计算等，这些计算都非常繁琐而写细致，引入先进的科学计算理论和方法已经势在必行。不仅可以节约成本，也能推动结构设计的有效进行。

(3)建筑材料的变革。建筑材料至于结构设计，一个实际运用的东西。另一个是理论层面的。这个路线不仅会带来建筑上的变革，另―个方面也会带来结构设计的变革，是最明显的―个发展方向。

(4)审美理念的变革。审美是影响结构设计的一个因素，在新的时期，审美将更多的影响结构设计的发展方向。由于物质水平的段提高，以及民众的精神水平也会这提高，那么结构设计的审美方面也会随之发展。审美是人的天性，结构设计在将来一定会遵循审美的理念进行设计。

2 结构计算与分析

随着科学技术的发展，目前高层建筑的结构分析基本上都采用计算机软件进行，但计算机软件并不能完全代替设计人员的设计概念。电算前后，设计人员必须对软件的计算原理及适用范围有一个清晰的认识。在结构计算与分析阶段，如何准确、高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。

2．1 结构整体计算的软件选择

目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等。但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或多或少的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时，必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。

2．2周期折减系数

在高层结构中设置了非结构的砌体填充墙，在结构计算时应考虑其对主体结构的影响。周期的折减应考虑到门窗洞口的设置对周期的影响，不同的结构类型和填充墙的多少也决定了周期折减系数的取值，而不能一概而论。

2．3振型数目是否足够

阵型数的多少与结构的层数有关，对振型的取值都有较为明确的规定。因此，在计算分析阶段，根据规范要求对计算结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。

2．4多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算

一段时间以来，大底盘、多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大，就有可能出现即使振型参与系数满足要求，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大，从而使结构出现不安全的隐患。

《广东省补充规定》(DBJ／T15―46―2005)中明确规定，大底盘多塔楼结构宜按实际情况建模，必要时，可作适当简化后进行整体计算，以考虑大底盘与塔楼的相互影响；同时，各塔楼宜分开再进行单独计算，比较多塔与单塔的计算结果，确认合理的计算结果作为设计依据。当多塔塔楼之间相距较远时，宜在裙房处设缝断开，将主体结构设计为单塔楼结构。

2．5非结构构件的计算与设计

在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照规范中的非结构构件的计算处理措施进行设计。

3 高层建筑的结构设计注意事项

（1）协调合理的平面以及竖向布置。在高层建筑结构布置过程中，平面布置简单规则，尽可能的对称，使结构的刚度与质量中心重合，平面的长度不宜过长，突出部分应当适当的减小，平面凹角部分必须有加强设计。对于竖向布置，应尽可能的做到结构刚度的连贯性，避免侧向刚度与承载力的突变造成薄弱层。由于高层建筑的结构上部通常为截面缩小的突出构造，容易造成刚度突变应当采取一定的设计加过措施。高层建筑物的高宽比一般控制在5-6 以下，对于对抗震设防烈度等级较高的高层建筑设计，高宽比更应严格控制。

（2）高层建筑结构受力荷载计算必须准确。对于高层建筑物设计中，荷载计算主要是指竖向荷载以及水平荷载的计算。在结构设计竖向荷载计算时可以采取满布活荷载的方式计算结构内力，如果结构的竖向活荷载比较大，必须分析活荷载的不利位置单独计算。水平荷载的计算主要包括地震荷载与风荷载，由于水平荷载对高层建筑物产生的倾覆力矩及其产生的竖向轴力与高度的平方成正比，而且由于高层建筑物的水平荷载例如风荷载等的具有随机性，其荷载大小随结构特性的不同变化程度较大，因此在设计参数选取时必须综合分析。

（3）严格控制各项设计指标。高层建筑设计需要综合考虑分析的设计指标主要包括侧移变形与位移比、结构延性以及剪重比与单位面积重度。由于高层建筑物较高，水平荷载作用下的侧移变形较大，必须对侧移变形严格控制。位移比对于评价结构平面是否规则具有重要的作用，根据相关规范说明，对于偶然偏心影响的地震作用下，A 级高层建筑位移比需要小于1.5，B 级高层建筑物位移比需要小于1.4。对结构延性的控制，则主要是应对地震等灾害发生时，为了提高高层建筑物塑性变形时期的变形能力，以避免倒塌破坏的发生。剪重比主要是体现高层建筑结构对地震反的应程度的指标，单位面积重度则是分析结构构件截面设计是否合理，同时也是高层建筑荷载计算的参数之一，高层建筑物的单位面积重度一般控制在15-18kN/ m2 左右。

（4）合理的基础形式及埋深设计。高层建筑物的基础形式需要结合建筑物的规模以及地质条件确定，而且需要确保足够的埋置深度。高层建筑大多采用桩基础，桩基础又分为桩柱基础、桩梁基础、桩墙基础、桩筏基础以及桩箱基础。高层建筑形状规则而且高度不是较高的情况下通常采用小群桩的桩柱基础以及桩梁基础，对于形状不规则而且地基条件相对较差时，一般采用桩筏或桩箱基础。对于桩基础设计，必须合理的选择持力层以及桩长设计，同时确保桩基满足水平荷载的要求。

4 结语

高层建筑结构设计作为一项系统复杂的工作，直接关系到高层建筑的结构主体安全，因此，在高层建筑结构设计中，必须综合考虑各项设计原则，合理地进行受力分析以及参数选取，以确保高层建筑物的结构设计安全，消除各种设计安全隐患。