高层建筑结构设计注意事项

高层建筑结构设计注意事项
一、基本问题：
1.应当注意防震缝的设计，必须留有足够的宽度。
2.平面形状或刚度不对称，会使建筑物产生显著的扭转，震害严重。
3.凸出屋面的塔楼受高振型的影响，产生显著的鞭梢效应，破坏严重。
4.高层部分和低层部分之间的连接构造不合理。
5.框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不够而发生剪切破坏或柱头压碎。
6.由于沿竖向楼层质量与刚度变化太大，是楼层变形过分集中而产生破坏。
7.地基的稳定性问题要特别注意。
8.伸缩缝和沉降缝宽度过小，碰撞破坏很多。
9.不应在建筑物端部设置楼梯间和楼板开大洞口，因刚度不均匀而产生扭转。
10.外纵墙门窗洞口过大，连梁尺寸太小，容易产生破坏。
11.中间部分楼层柱子截面和材料改变或取消了部分剪力墙，产生刚度或承载力突变，形成结构薄弱层。

二、宏观控制：
高层抗震设计的基本原则：小震不坏，中震可修，大震不倒。
高层建筑结构应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素考虑其适宜的结构体系。
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。

三、沉降缝、伸缩缝和抗震缝要注意的问题：
高层建筑应当调整平面尺寸和结构布置，采取构造措施和施工措施，能不设缝就不设缝，能少设缝就少设缝，如果没有采取措施或必须设缝时，则必须保证必要的缝宽以防止震害。
钢筋混凝土高层建筑结构的温度-收缩问题，一般由构造措施来解决。
后浇带可选择在对结构受力影响较小的部位曲折通过，不要在一个平面内，以免全部钢筋都在同一平面内搭接。一般可设置在梁和楼板的1/3处。
目前许多工程是采用调整各部分沉降差，在施工过程中留后浇段作为临时沉降缝，等到沉降基本稳定后再连为整体，不设永久性的沉降缝。

高层建筑的主楼和裙房的层数相差很远，在下列条件时可不留永久沉降缝：
1.采用端承桩，桩支承在基岩上。2.地基条件好，沉降差小。3.有较多的沉降观测资料，沉降计算比较可靠。
后两种情况下，可调压力差，主楼和裙房部分才用不同的基础，使其沉降接近。
调时间差，先施工主楼，待主楼基本建成，沉降基本稳定，再建裙房。

抗震设计的高层建筑在下列情况下宜设防震缝：
1.平面长度和外伸长度尺寸超出了规程限值而又没有采取加强措施时；
2.各部分结构刚度相差太远，采取不同材料和不同结构体系时；
3.各部分质量相差很大时；
4.各部分有较大错层时。
此外，各结构单元之间设了伸缩缝和沉降缝时，其缝宽应满足防震缝宽度的要求。
防震缝应在地面以上全高设置，当不作为沉降缝时，基础可以不设防震缝，但要加强构造和连接。

高层建筑各部分之间凡是设缝的，就要分得彻底；凡是不设缝的，就要连接牢固。
《高层规程》规定：
1.框架结构房屋，高度不超过15m的部分，可取70；超过15m的部分，6、7、8、9度相应每增加高度5、4、3、2m，宜加宽20。
2.框架-剪力墙结构房屋可按第一项数值的70%采用，剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的50%采用，但二者均不宜小于70。

四、结构设计：
结构竖向布置
沿竖向刚度突变还由于下述两个原因产生：
1.抗侧力结构（框架、剪力墙、筒体等）突然改变布置。
2.结构的竖向体型突变。

当小墙肢截面的高度小于等于墙厚的4倍时，应按框架柱设计，箍筋按框架柱全长加密。
抗震设计的轴压比控制：
特一级、一级（9度）为0.4；一级（7、8度）为0.5；二级为0.6。
抗震墙的翼墙长度小于其3倍厚度或端柱截面边长小于2倍墙厚时，视为无翼墙和无端柱。
按照结构延性系数的大小排序：钢结构、钢管混凝土结构、型钢混凝土结构、钢筋混凝土结构、配筋砌体结构、砌体结构。结构的延性系数大，说明结构抗震的变形能力大，结构的耐震性能好。有条件时，建筑的主体结构可采用延性系数较大的结构材料。

地下室顶板应采用现浇梁板结构，其楼板厚度不小于180，混凝土强度等级不宜小于C30，并应采用双层双向配筋，且每个方向的配筋率不宜小于0.25%。

抗震框架柱配筋要注意的三个方面：
最小配箍率、最小体积配箍率、最小纵筋配筋率。
当地下室做为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用。
地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。
短柱：柱净高与截面宽度之比小于4的柱子。箍筋需全长加密。
剪跨比
柱剪跨比：柱子净高与2倍柱子截面高度的比值。
梁剪跨比：剪跨与梁截面有效高度的比值。广义剪跨比=M/Vh=a/h。剪跨比反映了截面上正应力和剪应力的相对比值，在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。它对梁的斜截面受剪破坏形态和斜截面受剪承载力，有着极为重要的影响。

高宽比
6、7度抗震设防烈度的A级高度建筑，其高宽比限值分别为：框架4，框剪5，剪力墙6，筒体6。
抗震设计一般剪力墙结构底部的加强部位：墙肢总高度小于50m时取其总高度的1/6，大于50m时取 1/8，超过150m，取1/10。
裙房与主楼相连时，加强范围也宜高出裙房至少一层。
对于框剪结构或框筒结构，采用模拟施工算法3是比较合理的，可以避免剪力墙轴力远大于实际的不合理情形。
振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。振型个数至少取3，最好为3的倍数，当然，振型个数也不能大于3倍质点数。
当考虑扭转耦联计算时，振型数应不少于9。对于多塔结构振型个数应大于12。
高规要求有效质量系数不应小于90%。
楼梯柱可视为短柱，箍筋需全长加密。
五、高层结构设计需要控制的七个比值
1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.7和6.4.6。
2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。
3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，见抗规3.4.2。
4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。见抗规3.4.2。
5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规
6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规。
7、层间受剪承载力比：控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层，见抗规3.4.2，高规4.4.3；对于形成的薄弱层应按高规5.1.14予以加强。