高层框架设计中若干问题

王喆

【摘 要】随着现代社会建筑的快速发展，做好高层建筑的结构设计是现代建筑行业探讨的热门话题。因此解决在建筑过程中常见的问题十分重要，本文结合高层建筑框架设计中的若干问题进行阐述。

【关键词】高层建筑；结构设计；分析

社会经济迅速发展带动建筑功能的多样化日益发展，随着建设用地日趋紧张和城市规划的需要，使得城市建筑物日益走向高层发展，与此同时高层建筑结构体系也越来越复杂化，因此设计人员要依靠自己掌握的知识对高层建筑进行设计合理的结构。

1.框架柱截面大小的选择

就框架柱而言，轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满，耗能能力的越大其延性就愈好。而对于柱净高与截面高度的比值小于4的短柱，在往复水平荷载作用下其滞回曲线呈较瘦的反S形，耗能能力降低、延性较差，呈剪切破坏。

高层建筑的底部柱，由于对轴压比值有要求，因此往往会将柱截面取得很大，但是由于受到层高的限制就使得框架柱成为了短柱。在实际的结构设计时，要确定截柱面的大小要注意以下几点：

（1）框架柱的截面首先必须满足规范轴压比的需要，从而为结构的竖向承载力和底板的抗冲切承载力提供保障。而对于形成的短柱，则可以通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性的效果；（2）柱的轴压比必须满足规范限制，轴压比过大则结构的延性无法得到保证，过小又会造成结构的经济技术指标较差。在同一楼层内的各个柱的截面差异要尽可能小，保证每个柱的刚度相等。在实际的高层建筑中，有些是根据柱负荷面积来选择柱截面大小的，中柱截面较大角柱截面较小，导致在同一楼层特别是建筑底部会长短柱都存在的现象。一旦遭遇地震，很容易因构建刚度和受力大小的不同而遭到破坏。因而在高层建筑中，应该尽量的三排柱结构设计方案。

2.高层建筑框架结构静力分析方法

2.1框架结构

具有较好的抗震设计、开间尺度大、室内空间设计灵活、投入费用低是框架结构的最大特点，但是框架结构柱截面的厚度比隔墙的厚度要大，如果设计与分隔不当会影响设计效果。

2.2剪力墙结构

利用建筑物的墙体作为竖向承重以及抵抗侧力的结构，被叫做剪力墙结构，随着建筑技术的不断提高，剪力墙结构的住宅可依据具体要求设计成大开间建筑，大开间建筑的室内一般没有承重的横、纵墙，这样就可根据业主的个人喜好对室内进行分隔，并且随着审美等意识的变化，还可以对室内进行重新布置，剪力墙结构最突出的特点是具有很好的抗震性和整体性，刚度与承载力都较大，因此剪力墙结构也比较适合高层建筑。

2.3框架剪力墙结构

在框架结构中设置一定数量的剪力墙就形成了框架剪力墙结构，框架剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，钢筋混凝土墙板的刚度与空间整体性都很好，房间内不外露梁、柱楞角，非常便于室内的装修布置，框架剪力墙结构目前是小高层住宅中应用较多的主体结构型式之一，它能将框架与剪力墙两种具有不同抗侧力的结构谐调一致，共同发挥作用。

2.4短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构是指墙肢截面的高度是厚度五到八倍的剪力墙结构，短肢剪力墙的众多性能都与框架剪力墙结构类似，但是在刚度与内力上比框架结构分配的更为科学，采用短肢剪力墙设计可以在结构的侧移、刚度都得到满足的前提下，使室内空间更为周正，但是在高层建筑结构中，有相关建筑法规明确规定不能全部使用短肢剪力墙的结构，只可部分采用短肢剪力墙，部分采用一般剪力墙，以抵抗水平力的作用。

3.框架结构优化设计的方法

现在，在没有优秀的分析软件的前提下，主要是利用高层住宅结构分析软件，通过人工分析法来调节，通过概念设计对各种构造类型进行选择和布局并比对各种构造的所具有的优越性，以此来获得最为合理，优化的设计方案，通过概念设计措施设计方案，虽然需要经过较长的时间，看起来时间成本计较大，但是此种方法获得的设计方案一般都较为精准，并能节约大量的设计费用，概念设计要求设计人员有较高的工作素质，因为概念设计主要是凭借设计人员的经验来设计方案，因为每个设计人员的设计习惯和已存思想意识的不同，针对同一方案，可能会设计出很多不一样的构造，即便是确定了结构布置的高层住宅，就算在相同的负载状态下，也有很多不一样的分析措施，分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的，高层住宅细部的处理更是不尽相同，以上问题目前都是电脑不能合理应对的，都需要凭借设计人员自身的分析、判断，然后再结合项目的具体情况来实施。

4.高层住宅中短肢剪力墙框架结构的应用

在高层住宅建筑中，虽然经常应用的普通框架结构，在受力与计算上具有自身的长处，但是普通框架结构中梁柱外露，并且柱子截面也较大，使室内设计与使用难以达到理想状态，而短肢剪力墙结构，墙肢和梁柱都可以被隐蔽不外露，使得结构布置变得多种多样，即灵活又美观，并且墙肢的数量与长度可以根据抗侧力的具体需求而改变，在高层住宅建筑中，与常用的剪力墙结构相比，短肢剪力墙结构还具备更多长处：第一，更好的利用和发挥墙肢的承载能力，尽量减少普通剪力墙结构中为构造配筋的相关费用；第二，结构自身的重力要一定程度的进行减轻，使主体结构与基础的投入费用得到有效的降低，在地基承载力较低的地区其经济效益就会表现的更为明显。第三，短肢剪力墙可弥补普通剪力墙结构抗侧刚度大的缺点，在一定程度上地震的反应相对较小；第四，短肢剪力墙可保证墙体具有足够的延性；第五，可在保证结构整体刚度的同时，降低连梁的自身刚度，避免连梁的剪切破坏。

5.结束语

随着我国经济的发展，人民生活水平进一步提高，人们对住宅的美观、功能、实用性提出了更为具体的要求，人们希望住宅建筑在使用上能有更好的灵活性，能设计出更符合自身意愿的空间构造，因此钢筋混凝土框架结构被越来越广泛的应用到小高层住宅建筑设计中，通过对钢筋混凝土框架结构设计要点的详细分析与熟练掌握，相信在未来定能设计建造出更多更好的住宅建筑。

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