简析建筑结构高宽比

简析建筑结构高宽比摘要：高宽比是结构抗侧刚度，整体稳定，抗倾覆能力，承载能力和经济合理的宏观控制指标，以最小投影宽度，等效宽度等合理指标控制高宽比，对高层建筑突破高度比限值后采取相应的措施。关键词：高宽比限值高宽比计算抗侧刚度最小投影宽度等效宽度1 前言房屋的高宽比是指房屋的总高度与总宽度（最小宽度）的最大比值，在建筑、结构设计中，有些设计人员往往把握不好高宽比的取值，以及规范、规程中高宽比限值的实际意义，特别是高层建筑，超过规范、规程的高宽比限值的建筑，不知道如何着手，因此，我们有必要弄清房屋高宽比的计算方法，以及规范、规程中有关高宽比限值的实际意义，探讨高层建筑中超过高宽比限值的建筑在设计中的产生问题解决方法。我国现行的结构设计规范建筑抗震设计规范GB50011-2001（2008版）中，并无高宽比限值，而高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32002对高层建筑规定：A级高度钢筋混凝土高层建筑的高宽比不宜超过规范中表4231表中规定数值，B级高度钢筋混凝土高层建筑的高度比不宜超过规范中表4232表中数值，均没有把高宽比作为一项限制指标，是“适用的最大高宽比”，即当高宽比超过这个规定值时，规程中的内容不一定完全适用，需经设计人员采取一定的措施，通过计算、构造来满足有关要求，以保安全。2 高宽比与结构的抗侧刚度，整体稳定，抗倾覆能力的关系建筑应具有充分的刚度，在高层建筑设计中，侧向刚度为主要考虑的因素，这是因为必须限制水平位移，防止产生二阶P效应使建筑失稳，另外必须控制位移在一个相当小的范围内，使结构处于弹性状态，对于混凝土结构需要限制裂缝不超过允许范围，保证填充墙、等非结构构件的完好，避免产生明显的损伤，还有结构必须具有充分的刚性，用以防止动力运动较大时对居住者产生不舒适感，避免柔性状态工作以致使建筑过于敏感。抗侧刚度的主要控制参数，我国有关规范均采用控制层间位移角来实现，即层间最大位移与层高之比=Qi，实际上，高层建筑的侧向刚度控制，就是通过对其层间位移角加以控制而实现的，而层间位移的控制就是对构件的截面大小、刚度大小、抗侧构件的设置，如平面的设置（框架跨数、剪力墙间距）等，竖向的设置（高度、层数、层高），这样就关联到了整个建筑的高宽比这样一个宏观控制的相对指标。结构的稳定设计，主要是控制和验算结构在风或地震作用下，重力荷载产生的P效应对结构性能降低的影响，以及由此引起的结构失稳。通过计算分析，影响P效应及结构失稳的主要参数是结构的刚重比，所谓刚重比就是结构的侧向刚度与重力荷载之比，刚重比是一个与水平力大小无关的一个参数，仅与结构自身的几何形状，结构自重，有关的参数，而结构的侧向刚度是与结构自身抗侧构件的设置等有关的参数（如前所述），因此，结构的稳定设计是与建筑的高宽比紧密相关的，在控制结构稳定的同时，也就必然要考虑结构高宽比。在结构稳定满足规范要求的同时，结构的高宽比取值也是在一个合理的范围。在实际计算中，一般钢筋混凝土结构，通常不需考虑P效应（满足Ejd2.7H2Di20/hi（i=1、2,h）有时当结构设计水平荷载较小时，结构刚度虽然较低，但结构计算位移仍能满足限值要求，但刚重比并不一定满足要求，因此，对刚重比控制是与水平力大小无关的。2.1 整体倾覆与高宽比的关系建筑抗震设计规范GB50011-2001高层建筑混凝土结构技术堆积JGJ3-2002对高层建筑高宽比大于4的高层建筑。基础底石不应出现抗筋区，对于高宽比不大于4的建筑零动区面积不大于基础底面积的15%对高层建筑，尤其是高宽比大于4的高层建筑，整体抗倾覆提出了更严格要求。倾覆力矩Mov=Vo（H+C）抗倾覆力矩3 高宽比的计算高宽比的计算应遵守以下的要求：3.1 一般情况下，按所考虑的方向的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平台很小的局部结构，一般不作为计算宽度。3.2 对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时，宜取裙房以上部分的房屋高度和宽度计算高宽比。3.3 对于难以采用最小投影宽度计算高度比的情况，应根据工程实际确定合理的计算方法。时于ji口x壬莎可触计算高宽加不应以b计算高宽比4而应以等效宽IE来计算高宽比4 结语根据上述分析，房屋高宽比是一个对结构刚度、整体稳定，抗倾覆能力，承载能力和经济合理性的宏观控制指数。对结构在侧向位移、结构稳定，抗倾覆能力，承载能力等能满足相应要求下，而高宽比的规定，不是一个必须要满足的条件，也不是判别结构规划与否并作为超限高层建筑抗震专项审查的一个指标，而实际上，许多工程是超过这一规定的，如上海金茂大厦88层高420米，高宽比达7.6，深圳地王大厦高宽比为8.8，均超过“高规”的规定值，笔者原设计的荆州市广电大楼32层，高度超100米，高宽比达到7.8，为超限高层，经省建设厅专家论证，通过了超限审查，我们在结构设计中，根据超限高层建筑工程抗震设防审查内容的要求。在房屋高度、高宽比和体型规则性等三个方面，仅高宽比超过“高规”的规定值，而在房屋、高度、规划性，均不超限，在抗震措施采取比规范更严格要求，比本地区提高一个级别作为设防裂度，并进行精确的抗倾覆计算，采取二种不同模型的软件进行结构计算，并进行弹塑性时程分析，取得了较好的效果。