高层建筑钢结构设计中的常见问题及其对策 - 滑模施工|筒仓滑模|滑模公司

当前位置：首页 - 新闻信息 - 高层建筑钢结构设计中的常见问题及其对策

	高层建筑钢结构设计中的常见问题及其对策

发布时间：2015.09.07 新闻来源： 浏览次数：

1 高度问题根据国内已有的《建筑抗震设计规范》中的相关规定，并结合新时期人们所提倡的经济和适用理念，划分了多种常见钢结构民用房屋的结构类型及其最大适用高度，如下表1 所示。

    规范在确定这一高度的具体数值时，兼顾考虑到了我国现今的经济发展状况、施工水平以及建筑科研水平等多个方面。由此可见，这些数据有很强的权威性，而且与我国现今的土木工程规范体系也并无冲突之处。但是事实却是，目前有许多的超高层建筑突破了现行规范所提出的限制高度。就拿已经建成的金茂大厦来说，它是由组合结构体系构成的，并且调查资料显示其高度已经达到了420 m 左右。除此之外，还有比较出名的中信广场，它采用了混凝土结构，而且其高度也设定在了322 m 左右[3]。这就要求设计者对超高限建筑物持有科学谨慎的态度，避免当地震或偶然荷载发生情况下，超高限建筑产生过大变形，影响结构的正常使用甚至发生破获，造成不可估量的损失。最近几年，各个地区的建筑物高度都朝着增加的趋势发展，而不少影响因素也会随之产生很大的变化，例如部分参数没有达到相关的规范中的规定，如安全指标以及材料性能。
    2 材料选用与结构体系问题
    通常情况下来讲，材料与结构体系是建筑功能中一项十分重要的内容，特别是对地处地震多发区的民用钢结构建筑，而这也是相关的设计人员十分关注的关键问题之一。在国内，当建筑超过150 m 时，通常会选择的结构体系有框-筒与筒中筒。以上两种体系结构实际上也是现阶段发达国家，如英国、美国等应用非常广泛的。然而对于西方国家来说，他们在地震区建设民用建筑时往往会将钢结构作为最主要的建筑材料，但是在我国国内则更多的倾向于钢筋混凝土结构及混合结构[4]。调查资料显示，我国地震区的民用建筑中使用钢筋混凝土结构及混合结构的比例占整体的91%。因为结构以钢筋混凝土核心筒为主，所以变形控制要将钢筋混凝土结构的位移限值作为基准。但是在其发生弯曲变形之后往往会出现非常明显的侧移，如果单纯的借助刚度较小的钢框架来降低侧移的幅度是远远不够的，因为钢框架不足以在结构发生较大的变形时有效的控制侧移。对此，需要借助混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，以此来形成加强层，这样一来就能够有效地达到规范侧移限值。
    3 轴压比与短柱问题
    现阶段基本上所有的钢筋混凝土高层建筑结构都会使柱的截面保持在较大的范围，以此来有效控制柱的轴压比。但是这样一来柱的纵向钢筋就没有构造配筋。尽管早已应用到了高强混凝土，然而还是要注意柱断面的尺寸，过小是不可取的[5]。对柱的轴压比进行限制的主要目的就是使柱子长时间维持一种大偏压状态下，这样就可以有效地减少或杜绝受拉钢筋很难屈服而引发的混凝土破裂现象了。当柱的塑性变形能力偏低时，其结构的延性也必然不会很好，而在这种情况下出现灾害时仅能耗散少量的地震能量，最终导致整个结构的破损。如果在结构中可以高质量地完成强柱弱梁的设计工作，同时还拥有较好的延性，那么柱子进入屈服的几率将会有效的降低，这时就可以适当的放松轴压比限值。钢结构中钢构件的合理使用，使这一设想成为可能。除此之外，不少高层建筑底几层柱的长细比尽管没有达到4，然而它并非完全为短柱。最近几年，人们都开始投入到了对现行抗震规范的研究中，并一致认为选择较高轴压比具有可行性的观点。但是实际上，虽然人们能够对轴压比限值进行不断的调整，但是在轴压比限值增大的情况下，柱断面依然很难发生比较突出的减小变化。由此可见，在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否确实具有可信性还需研究学者进行更加全面的分析研究。
    4 在某些烈度区采用较低的抗震措施与构造措施
    近些年来，国内广大学者都对建筑结构设计进行了深入的研究，并一致认为已有的建筑结构设计安全性已经无法再满足我国未来发展的需要了。与此同时，他们还认为我国目前的结构设计安全度是全球最低的，所以，在未来的发展里，我国的建筑结构设计的安全性必须要实现长期稳定的提高。不仅如此，在社会主义市场经济建设的今天，“小震不坏，中震可修，大震不倒”原则依然非常具有遵循价值。与其他国家相比，现阶段国内的抗震设防标准稍显偏低。因此，我们应该以50 a为设计使用年限，小震烈度对应的被超越概率为63.2%，重现期为50 a，中震烈度对应的被超越的概率为10%，重现期为475 a，大震对应的超越的概率为2%左右，重现期为2 000 a 左右[6]。在这过程中还要特别注意对抗震设防烈度的重要性，以及它与设计基本地震加速度间的联系。