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高层住宅建筑结构设计的重点事项研究徐芳

发表时间：2021/5/12 来源：《基层建设》2021年第1期作者：徐芳

[导读] 摘要：现如今，随着建筑行业的快速发展，高层建筑在数量与规模上均有较大提升。

        吉林建筑大学设计研究院吉林省长春市
        摘要：现如今，随着建筑行业的快速发展，高层建筑在数量与规模上均有较大提升。高层建筑物越来越多，利用先进理念和设计方法，对基础结构进行优化，是保证建筑质量的关键。由于高层建筑层数多、自重大，对基础结构要求高，因此，需要在结构设计方面强化技术应用，严格按照最新设计方法和质量控制措施，规范建筑物地基、剪力墙和梁板等结构设计方案，提升设计能力。
        关键词：高层住宅建筑；结构设计；重点事项
        引言
        随着我国人口数量的急剧增多及可用土地面积的日益减少，使得了各大城市的高层住宅建筑越来越多，可以预见高层、超高层的住宅建筑将会成为我国未来建筑行业的发展趋势。对于高层住宅建筑而言，最为重要的是需要确保其相应的建设质量，从而为人们提供更加舒适、安全的居住环境。而要想确保其具有较高的建设质量，需将其结构设计工作做到最佳。这就需要对高层住宅建筑的结构设计进行优化，以期为高层住宅建筑工程建设具有更高质量打下基础。
        1高层住宅建筑结构设计特点
        在高层住宅建筑中，主要采用框架结构、剪力墙结构和框剪结构。其中，框架结构由杆件刚性连接构成，能够灵活进行空间布置。但梁柱截面较小，使得结构刚度小，侧移大，抵抗力较差，不适用于地震区。剪力墙结构则是首选结构形式，能够利用钢筋混凝土墙体对水平力、竖向力进行承载，利用剪力墙对墙体和楼板进行较好连接。该种结构刚度较大，具有较强抗震能力。框剪结构是利用大剪力墙对部分框架结构进行替代，利用楼板和连梁构成结构体系，使结构整体刚度得到提升，受水平荷载作用可以产生较高承载力。实际在高层住宅建筑结构设计中，需要考虑结构延性，确保结构进入塑性阶段依然维持较强变形能力，以免建筑发生坍塌问题。结构侧移需要控制在一定限度范围内，避免水平荷载作用下结构发生过大侧移变形。由于竖向荷载基本为确定数值，风荷载、地震作用等将有所变化，水平荷载变化幅度较大，设计时应确保引发的轴力、弯矩能够与楼房高度成正比，以免结构受到过大影响。而在竖向荷载过大时，结构柱将发生较大轴向变形，导致连续梁中间支座位置负弯矩变小，跨中正弯矩与端支座弯矩加大，影响结构安全性。此外，高层住宅建筑需要加强结构抗震设计，保证建筑做到小震不坏、大震不倒。
        2高层住宅建筑结构设计的重点
        2.1耐久性的优化设计
        之前的高层住宅建筑结构设计对于耐久性的重视程度不够，这样所建成的高层住宅建筑在完工之后，能以达到所规定的使用年限，进而导致用户的切身利益受到损害。之所以会出现这种现象，主要原因在于对高层住宅建筑进行结构设计时，对于建筑可能受到的外界因素的影响考虑不周，进而导致建筑结构因受环境因素的影响而导致其结构出现损坏，进而导致高层住宅建筑的使用年限大幅度缩减，这对于建筑行业的未来发展是十分不利的。因此，在实际的设计过程中，作为相关的结构设计人员，需要对结构设计的质量及耐久性进行全面考虑，对于外界的影响因素需采取有针对性的措施加以预防和控制。特别是对于混凝土结构的优化设计，不能片面的追求经济效益，需要分清主次，从而确保所设计的高层住宅建筑能够更加受到用户的青睐。
        2.2加强剪力墙的优化设计
        剪力墙是一种有效的抗侧力构建，剪力墙的结构体系，框架剪力墙结构体系，剪力墙是作为建筑物主要的承重结构单元，所以框架剪力墙的截面设计是高层建筑混凝土结构设计的主要部分。

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在地震地区的建筑物，剪刀墙除了能够充分保证有足够的承载力之外，还需要有足够的延性，这样才能有效的提高整个高层建筑结构的耗能能力，从而去改善高层住宅建筑结构的抗震能力。在剪力墙墙肢截面设计期间，当纵向横向剪力墙连接成整体共同工作时，其可以将纵向墙的一部分作为横向墙的翼缘用来考虑。同时还可以将横墙一部分来作为纵向墙翼缘来考虑，在框架剪力墙结构设计当中，剪力墙是会和梁柱连载一起的，设计人员会将所形成的带边框的剪力墙按照矩形截面或者是工字型截面进行相应的设计。在剪力墙中一般配置的都是竖向钢筋来进行抵抗弯矩，所配置水平混凝土钢筋来抵抗剪力墙配筋形式基本上同框架梁。在当前高层住宅建筑规范当中，相关要求明确表明要求墙肢截面高度比要在5-8，同时还需要用相关实验数据作为基础依据，从而去提高对墙段之间力度的比例控制，让其保证在规定的范围之内。因为剪力墙在高层住宅家建筑结构当中的应用受到相应的限制，所以在进行高层住宅建筑结构设计过程当中应该尽量的减少剪力墙在高层住宅建筑物结构设计当中的数量，在一定程度提高后期设计工作的效率等
        2.3结构抗震设计
        为满足结构抗震设计要求，还要对地震下结构位移展开分析，利用静力弹塑性分析方法确认结构设计能否达到要求。在结构优化中，还要从结构稳定性、承载力等各方面采取措施，促使结构性能得到增强。针对结构薄弱位置，还应采取措施进行巩固，促使结构抗震能力得到提高，为人员生命财产安全提供保障。实际在抗震设计中，一般需设置多道抗震防线，完成建筑抗侧力构件合理布置，保证结构受力均匀。在高层住宅建筑中，还应加强剪重比参数控制，以便对各楼层最小抗震剪力进行限制，使周期长短和结构安全得到保证。如果周期偏小，与规范限值存在一定差距，还要对竖向构件剪力进行增强，通过提高构件强度达到结构调整目标。通过合理的抗震设计，才能使建筑在地震作用下产生的破坏得到最大限度降低。采用SATWE软件进行结构分析计算，对地震作用下建筑左、右两塔的剪力和剪重比展开分析可以发现，在X方向上，左塔剪重比为1.88%，右塔剪重比为1.46%。在Y方向上，左塔剪重比为2.08%，右塔剪重比为1.61%。根据结果可知，左塔底部剪重比较大，能够满足规范要求，右塔剪重比略小于规范要求。结合结构受力、单元位移等分析结果，可以认为两部分结构整体刚度比合理，只需要对局部剪重比不达标的楼层进行调整即可满足抗震性能设计要求。实际在结构抗震设计中，考虑到转换层位置较高，剪力墙设计需要达到一级抗震要求，设计值达到基础值的1.6倍以上。在建筑上部结构刚度得到提升的情况下，还要使剪力得到增大，确保上、下部分得到有效协调。结合建筑实际情况，在建筑上部结构设计中，还应选用轻质隔墙材料，使结构自重得到减轻，促使刚度处于合理范围。针对转换层与相邻楼板位置，还应适当增加钢筋数量，使关键位置结构性能得到提高，促使结构抗扭力强度得到增强。
        结语
        综上所述，做好高层住宅建筑结构设计的优化意义重大。作为相关的设计人员，需要充分掌握高层住宅建筑结构设计优化的要点，并不断进行学习和深造，从而进一步提高自身的结构设计优化水平，从而指导高层住宅建筑结构设计工作的更好进行。可以预见的是，随着我国高层住宅建筑结构设计优化工作的不断提升，将会使得我国未来建筑行业具有更加广阔的发展空间和前景。
        参考文献
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