高层建筑结构设计要点范文

前言：我们精心挑选了数篇优质高层建筑结构设计要点文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

【关键词】高层；建筑；结构；设计； 要点

但是就目前来说，在其结构设计中还具有一定的问题。下面本文分析高层建筑结构设计中存在的问题和对策，并探讨其改进措施。

1 高层建筑结构设计中存在的问题

1.1 高层建筑结构设计不合理，没有处理好高层建筑结构的均衡关系

在目前一些高层建筑结构设计中，过分地追求美观度和个性化，从而忽略了其设计的科学性和合理性。同时高层建筑的结构设计是多种多样的，框架结构体系、剪力墙结构体系、框架剪力墙结构体系、筒体结构体系等等，在选择过程中存在一定的不合理性。另外在高层建筑的整体结构设计中，要注重考虑水平载荷中的风荷载以及地震作用，做好抗震设防系统，以能够提高建筑安全性，但是在实际建筑结构设计中，还存在对这些问题不注重问题，考虑不全面问题，从而导致高层建筑存在一定的安全隐患。一个造型完美的高层建筑必须很好地均衡主体、裙房和顶部的尺度关系。高层建筑是城市形态的关键因素和重要景点，因此要规划好城市的结构中高层建筑的位置，以及高层建筑与城市街道的关系，保证高层建筑不能对街道行人和正常活动造成影响，也不能造成视觉上的影响。目前高层建筑在这一方面还具有一定的薄弱性，没有处理好高层建筑结构的均衡关系。

1.2 高层建筑结构设计对其受力情况和水平荷载的考虑不够完善

在高层建筑结构设计中，其高度不同，那么其受力情况也就不同，其水平荷载跟竖向荷载共同作用，是对高层建筑整体设计效果进行控制的主要因素。但是随着建筑高度的不断增加，其侧向位移增加的速度也越来越快，底部弯矩也随之加大，其侧向变形过度会导致其结构在横向荷载下，附加应力明显增加，从而引起了填充墙裂缝的出现；导致电梯轨道以及装修等服务设施，出现变形或者裂缝问题，严重危及了高层建筑结构的正常使用和耐久性。

2 高层建筑结构设计要点

2.1 高层建筑基础设计中注意事项

在高层楼宇根基策划中要关注的情况划分为三类：第一类，高层楼宇根基一定要持久耐用，由于高层楼宇根基在地下部分，地下水分含量高，根基大多处在比较潮湿的环境中，因此建筑高层楼宇的根基一定要使用持久耐用的材料，如增加根基中钢筋混凝土的钢筋结构；第二类，高层楼宇的根基要足够厚实，才能够确保承担住上层构造传递下来的重量，同时匀称的传递到高层楼宇的根基中；第三类，高层楼宇根基计划一定要进行整体的考虑，不能只想到建筑楼宇自身的高度以及对附近建筑物的作用，还要想到高层楼宇在承受冲击之后是不是形状能够不改变，符合科学、经济的建筑环境。

2.2 高层楼宇构造策划中的共振情况

共振形成的环境是，高层楼宇的自震时间以及出现地震位置的特性一致抑或相当，因此能够使用具有目的性的预测楼宇出现地震时的特点情况，之后加强高层楼宇的自震时间和楼宇所建筑地区地震特点之间的距离，来防止形成共振的可能性。

2.3 高层楼宇构造策划中的水平挪动情况

高层楼宇构造策划中水平挪动不能仅以达到高层楼宇建筑标准为基础，还要结合所建位置的地震周期等情况。如在高层楼宇构造低于地震策划时，因为抗震情况和构造刚度有关，是正比的关系，所以策划的构造刚度小，不过出现的挪动在允许的范畴内，构造周期长，抗震力不大，因此这种构造策划是不科学的。

2.4 选取适宜的设计简图

设计简图一定要确保有相关的高层楼宇结构技术，并且有对高层楼宇构造的设计方式，设计简图如果选取的不适合甚至对高层楼宇构造的安全产生不良影响，所以保证高层建筑构造稳定的关键是选取适宜的设计简图。还要留意的是设计简图存在错误是很正常的，不过差错一定要在高层施工构造策划准许的范畴内。

2.5 选取科学实用的构造方法

科学的高层楼宇策划一定凭借经济实用的构造方法，也就是说在高层楼宇构造策划中要选取实际可行的构造系统以及构造方式。针对构造系统，在同一个构造单位中最好不要使用不一样的构造系统结合在一起运用，构造系统一定要简单便利，受力确定。在对高层楼宇构造策划程序中，要全面的对各种会存在影响的要素进行解析，和有关部门商定，之后敲定详细的最科学的高层楼宇构造策划方案。高层建筑中，由于竖向负荷较大的原因，可能会引起在柱中较大程度上的变形，从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响，该影响包括两个方面：一方面是，会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值，另一方面是，减小连续梁中间支座的负弯矩值。

2.6 准确解析、核实设计结果

在高层楼宇构造策划程序中大多使用电脑，不过因为现在市场中存在的电脑软件类型繁多，不一样的电脑程序设计的结果也是不一样的，因此这就需要高层楼宇构造设计工作者要全面熟悉电脑的程序所适合使用的范畴，避免在借助电脑设计的过程中，因为程序自身的不足，软件中的设计方式不适合构造的实际设计状况因为电脑程序对项目施工构造策划产生不良影响。还有，要避免电脑协助设计构造策划中操作者的失误，在输入资料时一定要严谨仔细，并且操作者在后续作业中，对资料也要严格的进行审核，科学解析，做出最正确的判定。高层建筑和低层建筑的区别之一就是：在建筑结构方面，高层建筑的结构较柔和，同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后，在进入高层建筑塑性变形阶段的前提下，高层建筑仍可以具有较强的变形能力，也就是避免高层建筑的倒塌，需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施，达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。

2.7 高层建筑结构设计时尽量减轻自重

在同样的地基情况下，减轻自重更有利于加大楼层的高度，同时可以获得更高的经济效益。减轻自重在一定程度上可以减少地震的破坏性，是提高结构抗震能力的有效办法。如果高层建筑的质量很大，作用在结构上的地震剪力大，而且高层建筑重心高地震造成的倾覆力矩大，破坏性也就越强。因此，在高层建筑房屋中，结构构件在保证高强度材料的条件下，各种非结构构件和围护墙体都应当采用轻质材料以减轻房屋自重。这样有利于减小结构刚度和地震破坏强度，节省材料，降低成本，充分利用有限的土地面积创造更大的建筑面积。

2.8 使结构具有足够的抵抗侧向力和刚度的能力

高层建筑结构设计中，不仅要求整体结构能够承受足够的垂直负荷，而且必须使结构具有足够的抵抗侧向力和刚度的能力，不至于因受到侧向力时而发生超出允许范围的侧向偏移。如果侧向位移太大，会使楼层重心偏移，造成居民的惊慌，影响楼层内居民的正常学习、工作和休息。甚至还会是家居的墙体出现倾斜，装饰脱落或出现裂纹，整个楼层里的水气管道、电梯发生异常，框架结构破坏等。

3 结语

随着社会技术的不断发展和进步，高层建筑的设计理念和设计技术也在不断地更新，对其设计风格也进行了积极的探索和改变，这都将推动现代高层建筑的迅速发展。高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，是建造建筑物的基础工，结构设计的优劣对建筑物的安全性、经济性、实用性有着重要的意义。因此工程技术人员要结合专业知识、施工技术要求、地质情况、开发商设计要求等，合理设计建筑物高度和建筑结构。

参考文献：

第2篇

关键词：转换层；高层建筑；梁式；竖向；抗震

中图分类号：TU208文献标识码： A

一、转换层的功能与设计原则

（一）转换层的功能

1、建筑功能

利用转换层结构可以为高层建筑提供宽阔的室内空间和出入口。

2、结构功能

高层建筑利用转换层可以实现上下部结构的转换，上部的剪力墙结构更适合于民用住宅结构，而下部框架结构由于可以具有较大的内部空间，更适宜商用。通过转换层将两者有效的融合为一体，确保了高层建筑结构的多样化。

3、轴线及上下层柱网转换

利用转换层进行结构设计时，在其不改变上下结构形式的情况下，可以通过对轴线及上下层柱网的改变，实现下部柱距的扩大，以大柱网的形式满足下部大空间的需求。

4、错位布置

在进行上下结构转换时，可以对上部结构和下部结构的轴线和柱网轴线进行错位布置。

（二）设计原则

高层建筑由于自身重量较大，所以对其稳定性和抗震性具有较高的要求，但在进行转换层设置时，极易导致竖向刚度突变的发生，从而导致高层建筑结构的抗震性能受到较大的影响，所以在进行转换层设计时需要遵循利用直接落地的竖向构件、宜低不宜高、宜小不宜大的诸多原则。即在进行转换层设置时，由于竖向构件会对刚度和结构的抗震性能带来突变，所以需要选择直接落地的竖向构件来进行设置；在进行转换层设置时，尽量选择高层建筑竖向位置较低的地方；同时为了确保所设置的转换层结构型式能够具有更明确的传力路径，所以需要对转换层结构进行优化，这样对于结构设计和施工都会有一定的益处；在转换时需要对刚度进行适度的控制，不宜过大，这样不仅有利于建筑物的安全性，而且也会带来较好的经济性。

二、结构转换层的类型及设计方法论述

高层建筑结构转换层可以分为四种类型：梁式转换层、厚板式转换层、箱式转换层和桁架式转换层。

（一）梁式转换层

特点：梁式转换层分为托柱形式转换梁截面设计和托墙形式转换梁截面设计，这两者是按功能不同来进行划分的。

1、托柱形式转换梁截面设计

当转换梁承接的是上部的普通框架时，可以按照普通的截面设计进行配筋计算，因为这时的转换梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一样的，但是，当转换梁承受的是上部斜杆框架时，就应该按偏心受拉构件进行截面尺寸设计，因为，此时的转换面承受的是轴向拉力。

2、托墙形式转换梁截面设计

在转换梁的施工过程中，力学问题是一个关键问题，必须要予以重视，当转换梁承受上部的墙体是小墙体时，要采取普通梁的截面设计方法进行配筋计算，且纵向的钢筋也可以放置在转换梁的底部，像普通梁那样布置就可以了；当转换梁承受的是上部墙体且满跨不开洞时，转换梁应采取的截面设计方法是深梁截面设计方法，它的受力特点和破坏形态表现为深梁，不过此时的转换梁跨中较大范围的内力较大，所以其纵向的钢筋就不应该弯曲或者截断了；当转换梁承托上部墙体满跨或者不满跨时，但是剪力墙长度比较大时，应该采取的转换梁设计方法是深梁截面设计方法。

（二）箱型转换结构

当转换梁的截面较大时，可以在转换梁的梁顶和梁底同时设置一层楼板，遍布全层，使得整个楼层都构成“箱子”形式，也因此被称为“箱型转换层。

箱型转换结构也是高层建筑设计中较为常用的一种结构形式，在设计过程中主要要注意支撑体系的合理设置，这是保证建筑施工质量的重要前提，主要特点有：层高大、自重大、混凝土强度高、结构受力比较复杂、墙柱模板支设困难等，主要优点是转换层本身的整体性非常好，但是，它也有其缺点，就是它直接占用了整个楼层的面积，使得这个楼层不能再有其他用途，只能当做设备层使用，还有一个缺点就是上面所提出的自重大、造价高，这也是在实际应用当中很少使用的原因。

（三）厚板式转换层

这种厚板厚梁式转换结构主要优点是布置灵活，整体性比较好，当上、下柱网线错开比较多很难用梁来承托时就需要采取这种形式，做成厚板，厚板的厚度也可以根据上下的结构以及柱网尺寸而定，但是这种厚板式转换层的自重很大，地震作用大，耗费材料多，不仅耗费资金而且还容易发生震害，所以这种方法采用的也不是很多。

厚板式转换层可以采用T B SA 等的三维空间分析程序对整体进行内力分析，主要是转换板的不规则边界，这样一般会采用有效单元法进行内力分析，还可以采用复杂楼板有限元分析软件进行进一步计算，还可以对板进行在竖向压力荷载作用下的受弯和局部压力等的计算。

（四）桁架式转换层

桁架可以分为两种，一种是空腹桁架，另一种是实腹桁架，这种桁架式转换层主要是由梁式转换层结构转换而来的，与梁式转换层相比它的受力更加明确、整体性好、抗震能力强、框支柱柱顶弯矩和剪力更加小一点，这是它主要的优点，但是缺点也比较明显，施工难度大，更加复杂、节点设计难度大。可以对其进行整体结构的内力分析，当高层建筑的下部为大商场时，需要的空间必须要大，上部则是居住办公等的小空间，这时就可以采用桁架式转换层，特别是在需要设置管道时，更要采取这种方式，一般采用桁架式转换层时应该满层进行布置，而且上弦节点要与上部密柱中心对齐。桁架式转换层的重量比较小，所以也减小了下部框架的承重负荷。

三、带转换层的高层建筑结构设计要点

（一）转换层结构布置

据相关研究已经显示，在底部的转换层中，如果其位置越高，它的上下高度的突变就会越大，转换层的上下内力的传递途径，其突变也会加剧，落地的剪力墙以及其他墙体就容易出现裂缝现象，框支柱内力加大，使得转换层的上部其附近的一些墙体就会被破坏。所以说，转换层的位置如果过于高，就会对抗震产生不利的影响。按照相关的研究结果显示，转换构件能够运用箱形结构、斜撑、厚板、转换大梁等形式，在地震区对于一些转换厚板的使用经验是比较少的，可以在一些非地震区采用，在一些大空间的地下室中，因为其周围有着约束的作用，而地震的反应也低于上部的框支结构，所以，在 7 度到 8 度地区的地震设计的一些地下室就能够采用这种厚板转换层。

（二）转换层竖向布置

转换结构可以根据结构的传力以及建筑的功能需要，沿着层高的建筑方向灵活布置，也可以符合建筑功能要求的基础上，能够在楼层的局部来设置转换层，而且自身的空间可以作为一种技术设备层，也可以作为一种正常的使用层，但是前提是要保证转换层的刚度，这样来防止刚度的过分悬殊。

（三）转换层抗震设计

为了进一步的保证设计的准确性与安全性，规定在一些框支剪力墙其转换层的位置如果是设置在第三层以上，那么框支柱以及剪力墙其底部的抗震等级要提高一级，如果已经是特一级就不再需要提高，而对于底部的框架来说，如果其为密柱框架，其抗震等级就不用再提高。转换层其构件在水平地震作用下的内力要将其调整，如果是八度的抗震设计，就要对竖向地震的影响需要考虑。

（四）转换层楼板设计

转换层将框支剪力墙分成上下两部分，对于这两者来说，其受力情况是有一定差距的，在上部的楼层中，因为外荷载而产生的水平力，有自己的分配原则，它是根据剪力墙的刚度来进行的。在下部楼层中，框支柱的刚度与落地的剪力墙的刚度也是不同的，后者承担着水平剪力，也就是说，在转换层处荷载的分配不是很均匀。转换层其楼板具有比较重的任务，转换楼板其自身的变形大、受力大，应该要保持足够的刚度来完成对于自己任务的支撑。

参考文献

[1]李多龙. 高层建筑结构设计的基本流程分析[J]. 江西建材. 2013(06)

第3篇

关键字：高层建筑；结构设计；要点分析

1高层建筑结构设计的基本原则

1.1结构方案合理化原则。高层建筑结构方案的合理化是指高层建筑结构设计方案必须与结构体系和结构形式的要求保持一致，同时应满足经济性的要求，其中结构体系的具体要求为传力简单化、受力明确化。针对某些结构单元相同的高层建筑物，其结构体系应相同。1.2计算简图合理化原则。高层建筑结构设计的基础是计算简图，计算简图的合理性直接关乎高层建筑结构的安全，由此可见高层建筑结构设计必须坚持简图合理的原则。高层建筑结构构件及节点的简化可以有多种选择，但必须把计算结果的误差控制在合理的范围内，以免对建筑结构产生负面的影响，从而影响建筑结构的安全。1.3结果分析精准化原则。伴随着计算机技术的迅速发展，当前很多领域都开始应用计算机技术，并且发挥着至关重要的作用，而在建筑结构方案设计中，通过应用计算机技术能够对相关数据进行科学更加科学的分析，不仅能够有效的降低人工计算存在的失误，而且还能确保建筑结构方案的准确与合理。

2高层建筑结构设计特点

2.1水平荷载。建筑同时承受竖向荷载和地震及风产生的水平荷载，在多层建筑中，因水平荷载产生的内力和位移相对较小，对建筑建构设计的影响不大，主要是以重力为代表的竖向荷载着建筑结构的设计起控制作用。而在高层建筑中，很多时候是水平荷载对建筑结构设计起决定性作用，尽管竖向荷载对结构设计会产生重要的影响，但相对于水平荷载来说，影响相对较小。2.2轴向变形。对于多层建筑轴力项相对于弯矩项来说，对结构设计产生的影响不是很大，结构设计时可只考虑弯矩项而忽略轴力的影响。但是对高楼层建筑结构进行分析所要考虑的因素就不太一样了，需充分考虑到高层建筑的层数、高度对竖向构件轴力值的影响。随着高度的不断增加，竖向构件的轴力变形也会变得特别明显，当竖向构件轴向变形达到一定的程度，会使高层建筑的结构内力数值和分布产生变化。2.3建筑侧向位移。随着建筑楼层及高度的增加，在水平荷载的作用下产生的侧向位移也会不断的增大。高层建筑设计时，需要保证足够的结构强度，在应对风荷载及地震作用产生的内力作用时，才能有足够大的力量去抵御。为了能够将风荷载及地震作用下产生的侧移距离控制在一定的限度之内，就必须拥有足够的抗侧刚度能力，才能较好的保障结构安全及正常使用的舒适度。

3高层建筑结构设计存在的问题分析

3.1建筑短肢剪力墙设置存在问题。随着人们对住宅平面与空间的要求越来越高，高层住宅建筑中短肢剪力墙的运用越来越多。在一般情况下，建筑结构的短肢剪力墙是指墙肢的高度、厚度比例为5-8的墙体。短肢剪力墙与普通剪力墙相比承担较大轴力与剪力，抗震性能较差，从受力特性及构件的安全储备有别普通剪力墙，为安全起见，在高层住宅结构中短肢剪力墙布置不宜过多，不应采用全部为短肢剪力墙的结构，在某些情况下还要限制建筑高度。3.2抗震结构设计问题。高层建筑结构设计中很重要的内容是结构抗震设计。受高层建筑高度过高、荷载过大的影响，一旦出现了地震，就会诱发出各种不可估计的问题。现阶段我国建筑工程建设要求高层建筑最低要保证五十年的设计基准期，并对高层建筑的抗震设计进行了明确的规定。但是在实际结构设计中，存在设计人员对规范理解不透、概念设计模糊等问题。如果高层建筑结构设计人员没有充分认识到上述问题，就会给高层建筑留下安全隐患。3.3扭转问题。质量中心、刚度中心和几何中心是高层建筑结构设计中的“三心”，“三心合一”也是高层建筑结构设计过程中需要尽量达到的目标。但是在实际设计中存在“三心”偏离较大的问题。在三心偏离较大的情况下，受较大水平力的影响就会出现高层建筑扭转震动的问题，影响高层建筑的安全。

4高层建筑设计相关假定

4.1弹性假定。当建筑处于一般风力的、正常使用竖向荷载及低于设防烈度的地震的作用时，建筑结构构件一般处于弹性的工作阶段，这一假定与实际的工作情况存在的差异不大。但当遭遇强震作用或者强烈的台风天气时，建筑产生的位移会比较大，结构构件会转入弹塑性的工作阶段。在这个时候就应当按照弹塑性动力分析方法进行分析，而不能只按照弹性假定的方法计算，否则就不能将结构构件的真实工作状态反映出来，留下安全隐患。4.2小变形假定。小变形假定方法是除了弹性假定之外另一种比较常用的方法，但也有学者对几何非线性问题进行研究。除了弹性假定，小变形假定方法也常被采用。但有不少学者对几何非线性问题（P-Δ效应）做了一些研究。一般情况下，当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1/500时，P-Δ效应的影响就不能被忽视了。4.3刚性楼板假定。目前在我国对很多高层建筑结构进行分析时，都是将楼板的平面内刚度设定为无限大，而将楼板平面外的刚度予以忽略。在这种假定下，建筑结构体系的自由度在一定程度上减少，对计算方法进行了简化。此外通过这种假定，使得在使用薄壁杆件的理论在对筒体体系的结构进行计算时非常方便，但是一般情况下，因为受到计算方式以及其他因素的影响，使得这种假定通常比较适合对建筑的框架以及剪力墙体系的计算。4.4计算图形的假定。在高层建筑架构体系中，整体分析将采用的计算图形分为一维、二维协同分析和三维空间分析三种。其中，三维空间分析的普通杆单元，每一节点含有6个自由度，按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应该考虑截面翘曲，截面翘曲有7个自由度。

5高层建筑结构设计要点

5.1建筑的载荷设计。在高层建筑的建筑结构设计中，建筑的安全性以及稳定性是设计的重中之重，而建筑的荷载直接影响着建筑的安全以及稳定，因此在进行建设设计时一定要做好荷载的计算。相对于一般的建筑，高层建筑的荷载及其组合要复杂的多，相关的设计人员在进行建筑的荷载计算时需要考虑的内容也多得多。在进行高层建筑的荷载计算时，最主要的内容是以下两个方面：建筑的地震荷载以及风荷载。在实际的设计中，复杂的超限高层建筑还应当进行的风洞试验及振动台试验，以确保建筑的安全。5.2建筑抗震性能的设计。因为高层建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其对应力的承受能力也不一样，因此当地震时其产生的反应程度也不是一样的，因此对于高层建筑，在进行设计的时候必须要充分考虑抗震设计。而且抗震设计时，必须要对建筑所处的地形地质条件都进行充分的考虑，通常土地比较坚硬的其抗震强度会比较大，所以要尽量选择硬度比较大的土层，而避开那些土质疏松的地层，而对土层的变化进行有效的把握成为抗震设计中的一个困难点。5.3高层建筑结构的包络设计。包络设计是近年来比较常见的设计方式，可以有效解决工程项目结构设计中存在的各种问题。当前工程设计问题变化比较多，有许多因素都会影响到结构效应，各种问题盘根错节，使用目前已经掌握的只是或者软件很难对其进行准确的分析。学术科学和工程的不同点在于后者难以长时间等待。因此要通过优化结构设计的形式，利用最少的经济投入来获取最大的经济效益，并解决工程项目存在的问题。不同的工程条件可以用不同的网络设计原则来处理，在对待转换结构转换层或者连体结构时，也可以用网络设计，对构件进行分析验算，取不利值包络设计。

总之，高层建筑的复杂性不仅要求其设计人员必须具有较高的综合素质，而且还有掌握足够的理论知识以及相关的法律知识，而且在对其进行结构设计时也要对对建筑周围的环境进行综合的考虑，由此来提高设计的质量，同时降低建造的成本，促进高层建筑的健康发展。

作者:崔惠林 单位:保定市城乡建筑设计研究院

参考文献：

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[2]曹彬,李铭.高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J].中国建筑金属结构,2013,22:65.

[3]杨留学.论高层建筑结构设计的注意事项和要点分析[J].门窗,2012,08:225-226.

[4]王慧君,徐勇.高层建筑结构设计的要点探析[J].科技与企业,2014,06:171.

[5]杨俊.高层建筑结构设计中的要点分析[J].江西建材,2014,13:35-36.

[6]邹喜财.高层建筑结构设计的要点分析[J].建材与装饰,2016,12:123-124.

第4篇

【关键词】 高层建筑；结构设计；要点

引 文：当今社会，随着人们对居住空间的要求越来越高，同时对住宅的布局以及装饰也越来越高，使得目前的建筑形式向多元化发展，并且随着高层建筑的大量出现，满足了人们对居住大空间的要求，同时也使得城市用地紧张的情况得以解决，但是，随之而来的问题也出现了，因为高层建筑本身的特点决定着建筑结构的特殊性，比如结构复杂，建筑施工的工作量很大，施工的周期较长等，所以，如果在结构设计方面发生问题，不但会使得经济造成巨大的损失，而且也会危及人们的生命以及财产的安全，因此，我们要对高层建筑结构设计要点严格把握，并且对工程施工的各种相关因素全面考虑，详细的分析及把握影响建筑质量的潜在问题，从而采取有效的方法及措施进行防治。

1.高层建筑结构体系

1.1高层建筑的剪力墙体系。

在高层建筑中设计中结构体系中，其重要组成部分就是剪力墙，在高层建筑承受风荷载或高层建筑承受地震方面，剪力墙有着积极性的作用。因为其不仅对结构中水平构件所产生的竖向荷载能够承担，而且对外部因素所引起的振动作用也能够承担。

1.2高层建筑的框架―剪力墙体系。

高层建筑中常见的结构体系就是框架―剪力墙体系，垂直荷载的力量是框架所能承受的，而剪力墙所承受的则是水平剪力。剪力墙的设置不仅能够在很大程度上增强建筑的侧向刚度，使其水平位移变小，而且还能够使框架所受的力实现均匀分布。

1.3高层建筑的筒体体系。

高层建筑筒体结构体系由框架―剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来的。筒体结构体系是将剪力墙或密柱框架集中到建筑的内部和而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，目前在高层建筑中被广泛应用。

2.高层建筑结构设计要点分析

2.1选择合理的结构方案。

高层建筑的结构设计不仅要具有较高的经济性，更要满足使用性及合理性，因此在进行高层建筑结构设计时，首先就要选取一种既可行又满足较好经济性的结构形式及体系。其中要注意如下问题：首先在同一结构单元中，最好不要混合使用不同的结构体系，同时还要综合考虑使用要求、地理环境及施工条件等实际情况，还要协调好建筑电气及水暖等配套设施的设计，从而选择最优的建筑结构体系。

2.2选择合适的基础方案。

综合考虑高层建筑物的上层结构类型和地基的承受能力，对建筑物的结构设计。尽量充分利用地基的承受强度，建筑合理的高度，必要时要求进行地基变形的检验。根据当地的地质调查结果，对高层建筑结构基础设计。建筑设计人员在进行建筑地基基础设计的时候，必须要根据当地的设计规范标准，由于我国各个地方都会有自己地区规划制定的《地基基础设计规范》 ，各个地区制定的规范对建筑结构设计师在设计时有着非常重要的帮助。

2.3选用适当的计算方法及简图。

在高层建筑结构设计中，要注重相关计算方式的选择，从而保证强度等计算结果能够满足真实情况，从而更好的为结构设计提供依据。此外，由于建筑结构设计是在结构计算的基础上开展的，一旦计算方式不准确，导致计算结果有误，就会严重影响高层建筑的结构设计质量，更可能造成安全事故的发知，并带来巨大的损失，因此在高层建筑结构设计中，要注意相关计算方法的选择及计算简图的选取。同时，计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。

2.4正确分析计算结果。

计算机技术是在结构设计中普遍采用的技术，但是随着目前软件种类繁多，软件的不同往往也会导致计算结果的。所以，设计师要对程序的适用范围以及条件进行全面的了解才可。设计师在拿到计算结果时一定要对其认真分析，并且慎重的校核的原因是计算机在辅助设计时常常会因为结构实际情况与程序不相符合，或人工输入有误，或软件本身有缺陷从而导致计算结果错误，这就需要设计师以此做出合理判断。

2.5采取相应的构造措施。

“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则”是在进行高层建筑结构设计时需要牢记的，并且一定要注意构件的延性性能；对薄弱部位加强；对钢筋的锚固长度也要注意，更要注意的就是钢筋的执行段锚固长度；同时对温度应力的影响力等也要考虑。

2.6高层建筑结构抗震设计。

由于高层建筑的楼层数较高，特别是某些超高层建筑，如果遇到如地震等灾害时，其抗震能力得不到有效的保证，就使其变形及破坏力都会远远的大于其它类型的建筑，因此要综合多方面因素，全面的提升高层建筑的抗震能力。

首先要注重地基的选择及设计，高层建筑最好应建筑在土地较硬的地区，并远离河岸，同时还要注意，不要在断层或地陷等较易发生地震的地区建造，如果地基选择不合理很可能影响到其抗震能力。其交，在设计阶段还要注重建筑材料的选取，将钢筋与混凝土结合在一起的建筑形式主要是利用钢筋与混凝土具有相似的膨胀系数，在任务环境下都不会产生过大的应力，同时这两者之间的粘结性很好，特别是将钢筋表面预置肋条或在钢筋的端部弯起弯钩，可大大的提高钢筋与混凝土之间的拉力，可以更好的提高建筑的强度及抵抗外力的能力，从而更好的满足人们的使用要求。而在高层建筑的设计施工中会在框架结构中融入一定的剪力墙结构，从而更好的实现不同建筑的功能及相应的强度要求。

3.结束语

综上所述，我国城市化建设速度的不断加快，使得提高城市土地利用率的相关问题越来越被社会所重视，与此同时，各种形式的高层建筑拔地而起，从而为缓解了城市居民住房紧张问题，但是由于高层建筑本身的结构特点，决定着其相应的结构设计必须满足一定的强度及使用要求，这对建筑设计师来说是一项艰巨的任务。要想保证高层建筑施工质量，首先在结构设计阶段就要保证其设计方案完全符合国家的相关标准，并结合其实际用途，紧抓设计要点，并对较易发生的潜在问题的设计进行及时排除，确保施工方案得以顺利的展开，从而保证整体高层建筑的施工质量，为人们的正常使用提供较高质量的保障。

参考文献

[1]吉柏锋，瞿伟廉.下击暴流作用下高层建筑物表面风压分布特性[J].华中科技大学学报（自然科学版），2012（9）.

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[5] 雷宏刚. 我国高层建筑钢结构国产化的技术经济分析[J]. 太原理工大学学报. 1996（01）

第5篇

关键词：高层建筑 结构设计 要点 分析

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

我国经济的发展带动建筑业的快速腾飞，同时建筑技术也有了质的飞跃。高层建筑通过合理利用有限的土地面积，发展无限的空间并进行合理的利用，给城市用地紧张缓解城市人口压力带来了福音，并一跃成为建筑的主流导向，俨然已成为城市高度发展的标志。高层建筑结构建筑层数多、结构的复杂程度大、施工困难、管理复杂、工序繁多、建设周期长、质量难以保证等诸多的特殊性，给设计施工带来了许多不便。本文从高层建筑结构设计角度出发，针对高层建筑结构的特点和设计中存在的问题，分析总结了设计中的要点和应注意事项，提出了设计要点的控制措施，为相关结构设计人员提供借鉴和参考。

2 高层建筑结构设计特点分析

水平荷载、轴向变形、结构侧移和结构延性是目前高层建筑结构设计中需要非常重视的设计关键环节，下面进行一一分析和讨论：

1)水平荷载。之所以将水平荷载认定为高层建筑的决定因素，是因为水平荷载对高层建筑结构安全性的影响已经超过的竖向荷载对结构安全的影响。竖向荷载包括结构自重和作用在其上的使用荷载，它所产生的轴力和弯矩的大小，只与建筑高度的一次方成正比，与此同时，水平荷载对建筑结构产生的倾覆力矩、和由此引起的轴力，与建筑高度的两次方成正比。因此，随着高度的增加，很小的水平荷载作用就会引起较大的倾覆力矩和轴力，而且水平荷载主要是由风荷载和地震水平分力来产生，这些力的数值大小都是不确定性的，动态的。也就是说，水平荷载大小随着结构动力特点的不同幅度变化较大。因此，水平荷载已成为高层建筑安全性能的一个主要决定性因素之一。

2)轴向变形。轴向变形对结构的影响表现在连续梁支座的安全和预测构件的下料长度方面。在高层建筑结构中，竖向荷载较大，从而导致柱中的挠度较大，这会对连续梁的弯矩产生直接的影响，导致连续梁跨中正弯矩和端支座负弯矩增大。而中间支座附近的负弯矩减小，危及到连续梁的安全性能。预测构件的下料长度，也会受较大的轴向变形所影响，因而要求在计算下料长度时，要根据轴向变形的计算数值大小，进行下料长度的调整，否则会引起不安全后果。结构构件的剪力值大小也受到轴向变形的影响，在进行构件竖向变形比较后，得到的结果可能安全度不够。

3)结构侧向位移。高层建筑和低层建筑的几何变形相比，侧向位移是需要在结构设计中认真重视的关键所在。随着高度的不断增加，侧向位移的大小受水平荷载影响很明显，水平荷载越大，侧向位移越大，对结构的安全影响就越大。因此，规定一个安全的容许范围，设计计算要将侧向位移控制在此范围内，减少高层建筑结构的安全影响。

4)结构延性。延性是建筑结构的一项重要的设计指标，高层建筑结构与低层建筑结构相比，更具有柔韧性和延展性，建筑结构的整体变形相对更大一些。在风力、地震力的水平作用下，高层建筑结构先处于弹性状态，如果作用力的大小超过了弹性极限，那么结构就会进入塑性变形阶段，此时的变形无法恢复，如果继续破坏就会达到破坏阶段，为此要在塑性阶段保证结构具有持久性，也就是采取适当的措施，加大结构的延性，避免结构受损破坏。

3 高层建筑结构设计的要点分析控制

3.1 重视结构的高度

结构的总体高度受规范标准的影响，主要体现在抗震规范、高层混凝土技术规范中。新规范对高度、超高等进行了严格的划分，A级高度和B级高度，在高层建筑结构设计中，之前的一些处理方法和措施都有一定的改变，而且高度越高，结构安全影响因素越多，如果忽略这些问题，就会产生非常大的风险。实际工程中如果忽略此问题，施工图的审查过程将受到限制，造成重新设计，如果进行专家论证继而影响工期、造价等一连串的规划设计施工，给项目带来很大麻烦。高度达到一定的程度，建筑结构会发生质的变化，比如安全指标、力学模型选择、荷载、材料等

3.2 选择合理的结构体系

建筑结构体系有很多种，钢结构、钢筋混凝土结构是目前主流的结构形式，选取哪一种是结构设计人员要面临的抉择，不能随意选取。结构转换层和加强层的设置影响到结构体系的直接选取，在结构体系之间或者柱间距发生变化时，就需要设计转换层，直接的影响就是结构的刚度突变，影响到相邻的柱构件的受力情况，剪力增大导致很难实现转换层与体系连接处的强柱弱梁。因此，在需要转换层或者加强层的设计中，结构体系的刚度要低，避免刚度发生太大变化，根据我国的建材市场产品性能和品种，可以使用钢骨混结构、钢管混结构或者钢结构。

3.3 考虑结构的细节问题

结构的设计要重视保证结构的规则性、剪力墙和嵌固端的设置。平面规则的建筑结构给设计施工带来方便，而且规范要求建筑物不能采用不规则的方案，在平面规则性也做了严格的限值。为的就是避免在后期的施工图设计造成不必要的麻烦和不便。短肢剪力墙是设计中受到限制最多的，因此在设计中要避免出现短肢剪力墙，如果出现，要符合各种要求。嵌固端一般出现在地下室顶板处，人防的顶板位置。嵌固端的设计需要按照规范要求进行，例如，嵌固端上下层的刚度比值的选取、抗震等级一致的要求、嵌固端和抗震缝的相对位置要求，如不满足要求，会对工程产生严重影响。因此要重视嵌固端的设计。

3.4 考虑结构抗震

高层建筑结构极易出现三心不重合的情况，即产生结构的扭转效应。若受到地震的作用，会加剧结构的破坏，而且会影响到邻近建筑物的安全。结构抗震是设计中必不可少的环节，尤其是高层建筑。结构的应力集中，会影响对结构安全性能，常出现在凹凸的拐角处，要引起重视，避免出现这种情况，或者采取补救措施来减小这种应力集中现象。高层建筑结构在竖向极易出现刚度突变和薄弱层，因此在进行抗震设计时要注意防震缝的设置，是设计时容易忽视的问题。抗震设计规范提出的三大设防、两阶段设计，要引起设计人员的重视，具体可以参考抗震规范的要求进行。

4 结束语

高层建筑结构设计因建筑的高度变化越发复杂，而结构设计本身也是一项复杂的工作。因此，设计人员要针对高层建筑的结构特点和主要安全影响因素进行重点考虑，在严格按照规范要求的基础上进行合理的结构体系选择、高度的控制、细节的重视以及抗震的安全标准设计，同时要根据具体情况进行概念上的设计，由此作为出发点按部就班的设计，重视上述要点的设计，提高高层建筑在设计上的质量和安全性能。

参考文献：

第6篇

关键词：高层建筑；结构设计；要点分析

中图分类号：TU97文献标识码： A

前言

近年来，我国建筑行业快速发展，高层建筑以其空间优势得到了较好的发展，是标志着城市经济迅速发展的里程碑。然而由于高层建筑结构复杂，且施工量大等原因，要求工程设计人员在结构设计中应准确把握设计要点，确保高层建筑结构的安全性，以及投入使用的稳定性。

一、 高层建筑结构设计要点

（一）选用适当的计算简图：结构计算是在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。

（二）正确分析计算结果：在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时，由于结构实际情况与程序不相符合，或人工输入有误。或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果，因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析，慎重校核，做出合理判断。

（三）选择合理的结构方案

一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、电、水、暖等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时应进行多方案比较，择优选用，考虑各结构体系的合理性、适用性和经济性。

1、框架结构。框架结构一般用于多层及小高层结构，最大高度范围60.0m 以下(6 度设防)。框架结构的特点是，具有较大的室内空间，使用方便，但内凸的框架柱直接影响到房间的实际使用面积及家具布置。

2、框架剪力墙结构。剪力墙结构因其即能承担垂直荷载又能抵抗水平力作用，所以在高层建筑中得以广泛使用。剪力墙体系属刚性结构,其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度均比较高,有一定的延性，传力均匀、直接，抗倒塌能力强，整体性好,能见高度大于框架，是一种良好的结构体系。

3、框架-核心筒结构：以内部设置混凝土筒体，周圈设置框架，来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。（筒体其实是剪力墙的一种特殊形式）

4、筒中筒结构：以内部外部设置双重混凝土筒体，来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。 板柱-剪力墙结构：以混凝土柱和楼板（即无梁楼盖体系）组成的框架及剪力墙共同工作来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。

5、部分框支剪力墙结构：剪力墙结构的一种。其中部分剪力墙不落地，通过转换梁（也叫框支梁）把荷载传至框支柱（框架柱的一种特殊形式）。

（四）采取相应的构造措施：结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则”，注意构件的延性性能；加强薄弱部位；注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的执行段锚固长度；考虑温度应力的影响。此外，还要注意按对称、均匀、规整原则考虑平面和立面的布置；综合考虑抗震的多道防线；尽量避免薄弱层的出现；正常使用极限状态的验算都需要概念设计做指导。

（五）地基与基础设计

高层建筑结构中基础更是极其重要的一部分，在高层项目的整个工程造价中，基础占有很大一部分，结构设计师对地基与基础设计都特别重视，高层建筑设计不同于多层建筑。其基础设计应根据工程地质条件、上部结构类型与载荷分布、相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，先要对施工场地的地质情况和地下水水位进行了勘探，从而得出相关的数据，同时还要对高层上部结构的类型和施工条件、使用功能等进行综合的考虑，同时还要考虑到施工时对周围的建筑安全性的影响，这样才能有效的保证建筑物建成后发生倾斜或沉降。

（六）高层建筑结构平面及立面形式的选择

在结构设计时要选择合理的平面布局和结构形式，尽可能达到建筑物的三心合一，因此在设计时对平面和立面形式进行选择是十分关键的。作为高层建筑，更适宜规则、简单的对称形态。同时如果平面布置极不对称，有过多的内凹、外凸等复杂形式都会加大震害。因此在高层结构的设计中，要保证结构的抗震设计中，结构体系的选择、布置、构造措施比软件的计算结果都要精确，这样将保证结构具有良好的抗震性，从而保证结构的安全性。

（七）高层的连梁设计

在内力和位移计算时，其构件可采用弹性刚度，在处理连梁超筋或截面控制超过剪压比的首要方法是选好刚度折减系数。当连梁刚度折减后，部分楼层的连梁仍然不满足要求时，可采用内调幅，调幅不宜超过20%。

（八）提高结构重要部位的延性

结构延性是指结构吸收地震能量后的变形能力。结构延性设计是高层结构概念设计的一项重要内容。结构主要靠延性来抵抗地震作用产生的非弹性变形。在结构竖向，对于体形较简单的、刚度沿高度均匀分布的高层建筑，应着重提高底层构件的延性；对于大底盘高层建筑，应着重提高主楼与裙房顶面相衔接的楼层中构件的延性；对于不规则立面的高层建筑，应着重加强体形突变处楼层构件的延性。在结构平面位置上，应该着重提高房屋周边转角处、平面突变处和复杂平面各翼相接处构件的延性。

（九）充分考虑结构抗震性能

当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析成为抗震设计的必要组成部分。在需要抗震设防的高层建筑中，尽可能不采用纯框架体系，可以采用框架一剪力墙、剪力墙或筒体结构体系，要根据我国的具体条件进一步总结对高层建筑的刚度要求，以便能够更经济合理地布置剪力墙和筒体等抗侧力构件。

筒体体系：凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系称为筒体体系,包括筒体-框架、单筒体、多束筒、筒中筒等多种形式。筒体是一种空间受力结构，分为空腹筒和实腹筒两种类型。筒体体系具有很高的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗震、抗风能力很强，往往应用于大空间、大跨度或超高层建筑。

二、高层建筑结构方案设计中应注意的问题

（一）考虑受力性能

对于一个建筑物的最初的设计，设计师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而结构设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

（二）提倡概念设计

概念设计通常是指不经数值计算，特别是在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题时，结合整体结构体系以及分体系间的结构破坏机理、力学关系、试验现象以及工程经验等所获得的基本设计原则与设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置以及抗震细部措施的宏观控制。采用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。所得方案一般概念清晰、定性正确，防止后期设计阶段出现不必要的繁琐运算，具有经济可靠的优点。

结语

对于高层结构设计的要点要进行深入的分析研究，重视结构计算的准确性的同时，还应结合结构方案的具体实况，对结构方案做出科学合理的选择。工程设计人员应坚持具体情况具体分析，并不断开拓思路，汲取新的技术理念，融入到实际设计中，确保高层建筑结构设计的安全、实用与美观。

参考文献

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[2]王作荣.谈高层建筑结构设计的要点[J].企业科技与发展，2010，（16）.

[3]杨俊.高层建筑结构设计中的要点分析[J].江西建材，2014，（13）.

[4]方浩波.高层建筑结构设计中的要点及问题[J].中华建设，2012，（7）.

第7篇

【关键词】：建筑结构；设计；工程实例

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

在我国现代建筑科技高速发展的背景下，对于建筑结构设计提出了更为严格的要求与标准，一个优秀的结构设计方案不但要满足相关规范与技术标准的要求，而且要兼具经济性、合理性、可行性等特征

近年来，国内高层、超高层建筑工程数量不断增多，结构设计中也出现了一系列的弊端与问题，设计人员必须加强专业知识与理论的研究，在实践中不断总结和积累经验，从而才能有效促进建筑结构设计质量的全面提升。

1．现代建筑结构设计的要点分析

1.1轴向变形是必须考虑的，在高层建筑结构设计中，由于竖向荷载的数值较大，可能在柱中引起一定的轴向变形，对连续梁弯矩造成影响，导致连续梁中间支座处的负弯矩值明显减小，对于预制构件下料的长度也会产生影响，设计人员应根据轴向变形的实际计算值，合理调整下料长度。

1.2水平荷载的决定因素是不容忽视的，在现代建筑的结构设计过程中，建筑物自重、楼面使用荷载等将在竖构件中引起一定的轴力与弯矩数值，通常与建筑物高度的一次方成正比，而水平荷载对于建筑结构产生的倾覆力矩及在竖构件中引起的轴力，则是与建筑物高度的二次方成正比。因此，在建筑结构设计中，竖向荷载基本是定值，而风荷载、地震作用等水平荷载的数值则会随着建筑结构动力特性的不同，而出现较大幅度的变化，这是设计工作中必须进行周密分析与计算的。

1.3结构延性是设计工作的重要指标，相对于多层、小高层建筑而言，层数较高的建筑结构更柔一些，在相同的地震作用下变形也相对较大。为了保证高层建筑结构进入塑性变形阶段后，仍然具有较为理想的变形能力，避免建筑物倒塌，在结构设计中必须采取相应的工艺与技术措施，以保证建筑结构具有足够的延性。

1.4侧移成为设计工作的重要控制指标，与多层建筑不同，在高层建筑结构设计中侧移已经成为重要的控制指标，特别是随着建筑物高度的不断增加，相同水平荷载下建筑结构的侧移变形明显增大，所以，在水平荷载作用下的建筑结构侧移必须控制在一定的限度之内。

2．建筑结构设计工程实例

选取某高层住宅建筑工程项目为例，简要分析建筑结构设计的基本流程与注意事项。本工程位于某城市的中心繁华地段，地上20层，地下1层，建筑总高度78.3m，建筑总面积约为25万m2。本工程建筑结构的长宽比为3.8-7.4，高宽比为5.6-10.1。本工程项目所在地的地形较为平坦，表层以人工填土为主，以下部分为一般第四纪沉积土层，土层在水平与垂直方向的分布较为稳定。本建筑的结构安全等级为二级，抗震设防重要性为丙类，抗震设防烈度为9度，基本风压0.45kN/ m2。

2.1主体结构设计

本工程的主体结构采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，其中剪力墙的抗震等级为一级，框架的抗震等级为二级。结合建筑物的实际使用功能，在建筑中部布置剪力墙，将其作为主要的抗侧力构件，并且形成筒体，在筒体周围合理设置框架柱。由于受到本工程层高与使用功能的限制，地上部分的楼层主次梁沿Y向布置，以利于减小主梁的高度，增加使用净高，层楼板厚为110mm。本工程结构的嵌固端位于地下室顶板，充分考虑其承受与传递地震作用产生水平力的问题，将板厚设定为180mm，板配筋采取双层、双向满布的形式。

2.2基础设计

根据工程项目所在地的地质勘探及地基承载力的实际计算结果，设计人员决定采用梁板式筏形基础，X向基础梁的尺寸为900×1800，Y向基础梁的尺寸为1000×2000或1800×2000。由于受到筒体内电梯基坑、集水井局部下沉的影响，有可能导致主梁难以正常贯通，筒体部位的竖向荷载也相对较大，所以，筒体四周的板厚为1.5m，其余部位的板厚为1.0m。

在本工程的基础结构计算中，采用弹性地基梁板基础软件进行计算，要特别重视各类技术资料与数据的收集和整理，以确保计算结果的真实性与可靠性。

2.3框支层结构设计

2.3.1剪力墙设计

本工程结构设计中，核心筒落地剪力墙的厚度为40cm，核心筒以外，建筑四角分别布置L型剪力墙，厚度为70-90cm之间。为了有效改善混凝土的受压性能，增大结构延性，在设计工作中合理控制墙肢轴压比，其比例应控制在0.5以内。墙体水平与竖向分布筋不但要满足基本的计算要求，而且满足最小配筋率为0.3%的限值。底部加强区域的剪力墙设计中，应按照相关规范与技术要求设置相应的约束边缘构件，其纵筋配筋率应控制在≥1.2%，体积配箍率则要控制在≥1.4%。同时，在本工程长厚比＜5的短墙计算中，按照柱输入计算进行分析与比较。

2.3.2框支柱设计

本工程框支柱的抗震等级为二级，轴压比的限值为0.6。框支柱主要截面为1300×1300或1300×2300等形式，设计工作中的相关计算结果表明，全部框支柱的受力情况较为理想，轴压比为0.41-0.52，所以，箱形转换层下的框支柱变形控制效果较为理想。在本工程框支柱的剪力设计中，设计值按照柱实配纵筋进行计算，并且乘以放大系数1.1，剪压比应控制在0.15以内。柱内纵向钢筋的配筋率应＜1.2%，体积配箍率均＜1.5%，使得柱具有较为理想的延性，以符合“强剪弱弯”的设计要求。

2.3.3箱形转换层楼板设计

在本工程的结构设计中，箱形转换层的箱体总高度为245cm，上下层板厚均为25cm。结构设计工作中，对于箱体上下层板的内力分析与计算，采用专业的ANSYS有限元软件。设计工作中的各种分析结果显示，在不同的荷载工况条件下，箱体上层板的最大压应力控制在1.2MPa以内，箱体下层板的最大拉应力应控制在2.0MPa以内。在箱形转换层楼板设计中，楼板裂缝≤0.2mm，实配双层、双向通长钢筋。

3．结束语

综上所述，在建筑结构设计工作中，必须综合考虑各种影响因素与条件，对于设计中常见的效率与质量问题要尤为重视，在设计过程中应及时引入先进的设计理念与方法，使得建筑结构设计中更多的应用新工艺、新技术、新材料，进而有效提升建筑结构设计的整体品质，有利保障工程项目建设工作的顺利进行。

【参考文献】：

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【2】王国强，菜晓强，等.浅析对建筑房屋优化结构设计实行责任制度确保落实到位【J】.中华建设，2009，(12)：53-55.

【3】马臣杰，张良平，范重.浅析优化技术在深圳京基金融中心中的应用【J】.建筑结构，2009，(04)：56-58.

【4】卢亦焱，黄银，唐红.浅谈房屋加层外框架结构方案的优化设计【J】.哈尔滨工业大学学报，2009，(04)：11-13.

第8篇

【关键词】高层建筑结构设计要点

1、引言

如今，城市规模不断增大，人口不断增加，使得城市住房建设用地高度紧张，加之人民对生活质量的高标准的追求，新建高层建筑是城市发展的必然趋势。这就必然给结构工程师们对高层建筑的设计带来了许多新的课题和更高的挑战。如何设计出舒适、安全、经济、美观，同时又要符合人们精神生活要求的建筑。满足人们生产和生活的需求，是结构设计师们必须要面对和需要解决的首要问题。掌握高层建筑结构设计的要点，正确处理高层建筑设计过程中出现的问题，是每个结构设计师所必须具备的基本素质。

2、高层建筑结构设计特点分析

2.1相对于多层建筑而言，高层结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

2.2高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形， 从而会对连续梁弯矩产生影响， 造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响， 要求根据轴向变形计算值， 对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较， 会得出偏于不安全的结果。

2.3 与多层建筑不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着建筑高度、层数的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

2.4高层建筑自身重量和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，与建筑物高度成正比关系；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与建筑物高度的二次方成正比；此外，对某一定高度建筑物而言，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

3、关于高层建筑结构设计要点的探讨

3.1钢筋混凝土抗震墙的延性和破坏形态与墙体的高宽比和超静定次数密切相关。

为了提高抗震墙的变形能力, 避免发生剪切破坏, 对于较长的抗震墙, 应该利用洞口设置弱连梁, 使墙体分为小开口墙、多肢墙或单肢墙, 并使每个墙段的高宽比不小于3。所谓弱连梁, 是指在地震作用下各层连梁的总约束弯矩不大于该墙段总地震弯矩的20%; 连梁不能太强, 以免水平地震作用下某个墙肢出现全截面受拉,这是比较危险的。但是, 考虑到耗能, 连梁又不能太弱, 连梁弱到成为一般小梁时, 墙肢就变成单肢墙, 而单肢墙的延性很差, 仅为多肢墙的一半, 且单肢墙仅具有一道抗震防线, 超静定次数少, 在地震作用下是很不利的。

在实际设计中, 对连梁的刚度都要进行折减, 这是因为剪力墙的刚度一般都很大, 在水平力作用下, 剪力墙中的连梁会因为很大的内力而超过截面允许值, 可靠的办法是让这些连梁先屈服, 要使连梁能形成塑性铰而不发生脆性破坏, 连梁首先就必须满足强剪弱弯的要求, 对连梁的刚度进行折减实际上就是降低其抗弯能力。

规范规定, 剪力墙在端部应设置暗柱、端柱等边缘构件。这些边缘构件的作用相当于砖混结构的约束柱, 当结构的刚度较小, 地震作用下层间位移和顶点位移较大时, 边缘构件所起的作用也就越大,此时暗柱的截面和配筋就应加大。

3.2在一般情况下, 地下室外墙所承受的主要荷载为结构自重、地面活载、侧向土压力等。在已建成的高层建筑中, 地下室外墙的墙厚和配筋相差很大, 在结构可靠与经济之间选择一个合理的平衡, 是一个值得探讨的课题。地下室外墙的受力状况与上部结构类型及平面布置有很大关系。当上部结构为框架结构时, 上部填充砌体及±0.00 楼板对地下室外墙顶端的约束程度很小, 此时可假定墙体顶端为铰接。当上部结构为钢筋混凝土剪力墙结构时, 剪力墙及±0.00 楼板对地下室外墙顶部的约束程度很大, 此时可假定墙壁顶端为固接。基础的刚度一般远大于墙体刚度, 所以墙的下端一般视为固定端。在实际情况中, 考虑到边界条件不十分明确, 为安全起见, 可对同一边界采用两种不同的假设, 如按端部固定计算墙端弯矩, 按端部铰接计算墙跨中弯矩。一般来讲, 当上部结构为框架时, 地下室外墙的墙厚和配筋要大些; 当上部结构为剪力墙时, 由于正压应力的存在, 墙体厚度和配筋相对要小些。计算表明, 外墙壁配筋满足裂缝宽度要求后, 一般能同时满足承载力计算和构造要求; 而当外墙配筋满足承载力计算时, 却不一定满足最大裂缝宽度允许值要求。

3.3对高层建筑来说, 在抗震设计中, 房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。

对整个建筑进行抗倾覆稳定性验算, 使地震作用下的倾覆力矩与相应的重力荷载在基础与地基交界面上的合力作用点, 不应超出力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的1/4。

加大建筑物下部几层的宽度, 使其满足规范高宽比的限值, 从而保证上部结构的稳定。

使基础有足够的埋置深度。有些裙楼和高层主楼从地上到地下用变形缝彻底分开, 导致主楼基础埋深不够, 地震时会使建筑物发生滑移、整体倾斜甚至倾覆。

对于高宽比很大的高层建筑, 建议采用桩基础, 桩基础钢筋在承台内的锚固长度要足够大。因为桩是埋在土中的细长构件, 由于桩土摩擦力的存在, 桩的抗拔性能较好, 从而能很好地抵抗上部结构的倾覆。避免采用天然地基或复合地基上的浅基础。

3.4对于框架柱来讲, 轴压比越小, 在往复水平荷载作用下其滞回曲线越丰满, 其耗能能力越大、延性越好; 相反对于短柱, 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。对高层建筑的底部柱而言, 为了满足轴压比限值的要求,将柱截面取得很大, 但是由于层高的限制, 就使得框架柱成为短柱。在实际工程设计中, 常采用以下几种措施:

（1）框架柱的截面首先要满足规范轴压比的要求;

（2）采用高强混凝土、钢管混凝土柱;

（3）使柱的轴压比满足规范限值要求。所以采取上述措施, 并符合强柱弱梁、强剪弱弯的原则后, 底层框架柱在地震时是能做到不发生剪切破坏的。

同一楼层中各柱要尽量等刚度。地震震害表明, 长短柱共存时, 很容易因构件刚度及受力大小悬殊而各个击破, 先后依次破坏。

在框架体系或框筒体系中, 角柱的受力性能要比其它柱差。这是因为:

（1）在双向刚接框架中, 角柱沿纵横两个方向都是单边有梁, 即在重力荷载作用下, 角柱已处于双向受弯状态;

（2）在高层建筑中, 水平荷载引起较大的倾覆力矩, 框架整体弯曲时, 使角柱所受的附加轴力最大;

（3）结构的质心与刚心不可能完全重合, 在结构的扭转振动过程中, 角柱的相对侧移最大, 因此为了防止角柱的斜向压弯及扭转破坏, 不能使柱截面太小, 同时要特别注意箍筋的加密, 增加箍筋对受压区混凝土的约束作用。但是不必刻意将角柱的截面增大。

3.5要使高层建筑在遭遇强烈地震时具有很强的抗倒塌能力, 最理想的办法是使结构中所有的构件都具有很高的延性。然而在实际工程中很难完全做到这一点, 比较经济的办法是有选择有重点的提高结构中重要构件的延性。在结构竖向, 对于刚度沿高度均匀分布的、体形较简单的高层建筑, 应着重提高底层构件的延性; 对于大底盘高层建筑, 应着重提高主楼与裙房顶面相衔接的楼层中构件的延性; 对于不规则立面的高层建筑, 应着重加强体形突变处楼层构件的延性。在结构平面位置上, 应该着重提高房屋周边转角处、平面突变处以及复杂平面各翼相接处构件的延性; 对偏心结构, 应加大房屋周边特别是刚度较弱一侧构件的延性; 对具有多道抗震防线抗侧力构件, 应着重提高第一道抗震防线构件的延性。

要使结构能进入弹塑性状态, 并能通过结构的塑性变形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震, 就必须做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件”, 才能使结构在进入弹塑性状态后形成合理的延性较大的屈服机制。在强震作用下, 结构的内力是按照各构件的实际承载力进行分配的, 而构件实际承载力的大小和构件截面的实际配筋有关。值得注意的一个问题是, 在实际设计时, 对某些构件的配筋进行放大调整, 形成了强梁弱柱、强杆件弱节点的不利情况, 这样做的结果可以保证构件小震不坏, 但是因为没有形成延性结构就不能保证大震不倒。因此在设计工作中, 必须注意构件截面纵向钢筋的超配现象, 同时也要注意材料的超强问题。

参考文献：

第9篇

关键词：高层建筑； 结构设计； 要点

随着我国社会经济的不断发展，对建筑功能的多样化需求越来越高。再加上城市人口的不断增多、建筑用地日益紧张，高层建筑发展加快。随着结构设计新规范的提出，结构设计人员在工作中经常会遇到新问题，需不断探索与实践。

选择恰当的基础方案与结构方案

一方面，建筑的基础设计应充分考虑地质条件，对高层建筑的上部结构类型、负荷分布、施工条件以及对相邻建筑的影响等因素综合分析，并从中获得恰当的基础方案。在设计过程中，尽量发挥地基潜力，并做好地基的变形验算工作。在基础结构设计中，应出具详细的地质勘察报告，如果没有地质报告的建筑，应做好现场观察，并参考类似的建筑资料。一般情况下，同一个结构单元不能采用不同的类型。另一方面，一个合理化的结构设计，必须配备经济合理的结构方案，其中包括结构体系与结构形式等。结构体系中明确受力与传力情况，而地震区则遵循平面与竖向原则。总之，基础方案与结构方案作为高层建筑设计的重要内容，必须综合分析工程的各项设计要求、地理环境、材料供应以及施工条件等因素，做好电工、水暖、建筑等各专业的协调，并在此基础上完善结构选型，最终确定结构方案。

高层建筑结构的受力分析

对于高层建筑的最初设计方案，设计人员应充分考虑空间组合特点，而不是直接确定具体结构。建筑物的地面对整个建筑物空间的竖向与水平稳定性至关重要。由于高层建筑物主要由大且重的构件组成，结构设计需将自身重量传递到地面。由于结构的负载力始终向下作用在地表面，而高层建筑结构设计的基本要求就是明确建筑的向下作用力和地基承载力的关系。因此，在开始设计高层建筑结构方案时，必须对建筑的主要承重墙、承重柱的数量及分布进行总体规划。在高层建筑中，应确保竖向与水平的结构体系设计符合相同原理，但是随着建筑高度的增加，竖向结构体系变成设计的主要控制因素，主要由于：一是较大的垂直负载力对较大的桩体、墙体、井筒等提出了更高要求；二是高层建筑的侧向力产生了更多的倾覆力矩及剪切变形。与竖向负载力相比，侧向负载对高层建筑物的反映并不是以线性增加，而是随着建筑层数的增高而加大。因此，在高层建筑中，除了基本的抗剪力之外，还要考虑到抵抗变形和整体抗弯因素，同时认识到高层建筑的结构受力情况与低层建筑有所差异，在设计中区别对待。

提高建筑结构的关键部位延性

为了提高高层建筑的抗倒塌能力，应注重提高建筑构件的延性。但是在实际高层建筑工程中，很难完全确保延性的提升。当前最经济可行的方法就是提供建筑中关键构件的延性。在建筑的竖向结构中，如果高层建筑的底盘大，则应提高主楼和裙房顶面的衔接，以提升楼层构件延性；如果高层建筑的体形简单、刚度均匀分布，那么可重点加强建筑底层构件的延性；对于不规则的立面建筑，注重提高体形突变处的楼层构件延性。在结构的平面结构中，应注重提高建筑平面突出、转交位置，以及复杂平面的翼向连接处延性；对建筑的偏心结构来说，对于建筑拥有多道抗震防线的抗侧力构件，则要做好第一道抗震防线构件的延性处理，同时注重加强建筑周围，尤其在刚度较弱位置的构件延性。

位移的限值问题

在高层建筑结构设计的计算结果中，侧移是重要的衡量指标，可直接反映建筑结构的整体刚度，根据侧移的情况来看，可判断结构刚度的大小。结构刚度的过大或者过小，都需要设计人员重新考虑结构的选型。对于高层建筑来说，其顶点位移的限值不仅决定了数值大小，同时也与振动频率相关。一般情况下，人对建筑的振动频率大小较敏感，但是对振动幅度却很难感应到。因此，只要保证结构的摆动频率不影响人们的舒适度即可；同时应注意避免由于结构的变形过大而产生损坏，采取适当的位移，限值应保持在规定标准范围内，特殊情况下适当放松指标。

另外，由于计算方法、计算程序的不同，如果同一个结构采取不同的程序计算，那么层间位移的数值也会有所区别。其中主要原因可能是采用的软件差别，不同的软件对高层建筑的“层间位移”概念定义不同，有些是指楼层发生转动后的最大角点位移；有些是指建筑的型心位移；对于规则性的建筑来说，角点位移能更准确地反映出结构楼层位移状况，这也是结构设计人员应加强注意的问题。

计算简图和计算结果分析

一方面，高层建筑结构计算主要建立在简图计算的基础上。如果简图计算的不合理，则可能给结构安全造成威胁。因此，选择恰当的计算简图，是确保高层建筑结构安全的重要因素之一。计算简图需通过结构保障，计算简图的误差应控制在一定范围内；另一方面，加强对计算结果的科学分析。在当前高层建筑结构设计中，已经普遍应用计算机技术，但是相关计算软件还有待开发，不同软件会造成计算结果的差异。因此，设计人员在计算中还应发挥主导作用，全面掌握各种技术条件。在利用计算机进行辅助设计时，如果发现某一程序与结构的实际情况不相符，或者出现数据输入错误等问题，就需要设计人员及时分析并校核，作出合理判断，解决存在的问题，尽量减少误差。

高层建筑的抗震分析

在我国高层建筑的抗震分析与设计中，通常考三方面问题的影响作用：一是建筑物的高度问题，尤其对超高限建筑物，更要抱有谨慎态度；二是材料的选择与结构体系问题；三是轴压比和短柱的问题，往往为了控制高层建筑的轴压比，造成柱的截面过大，而此时柱的纵向钢筋确实构造配筋，影响了建筑的抗震力。

可见，高层建筑物除了承受基本的垂直荷载力之外，更重要的是承担侧向风荷载力与地震冲击力。实际上，高层建筑的结构抗侧力，随着楼层的不断增加而产生变化，所以在建筑的各层之间，极易出现薄弱层面，也就是侧面变形和应力的集中处，需要在结构设计中加强注意。在高层建筑的结构设计中，应尽量避免相邻层之间的刚度偏心距变化。例如，以我国当前的建筑抗震设计规范来看，对建筑物的抗震提出了三大标准、两阶段的设计方法。其中，第一阶段的设计，参考第一标准的地震参数，计算出高层建筑结构在弹性作用下，产生的地震效应和构件截面大小；第二阶段的设计，参考第三标准的地震参数，核算建筑结构的薄弱层，或者算薄弱层面的侧向位移与转觉

角，确保设计值小于规定值。

由上可见，随着我国社会经济生活的不断发展，高层建筑的发展也日新月异。因此，结构设计人员应不断学习并提高自身素质，充分掌握力学知识、力学规律及结构受力的变形规律等，并注重吸收其他建筑的震害教训与经验，加强对结构实验成果的深入研究，与工程实践相结合，精心做好出理念先进、技术先进、经济合理及安全可靠的高层建筑结构设计工作。

参考文献：

[1]张瑞红.高层框架结构设计中应注意的若干问题[J].长沙铁道学院学报（社会科学版）.2010（1）

[2]李东升.高层剪力墙结构设计新规定探讨[J].山西建筑.2011（1）

[3]孙佳琦.高层结构设计需要控制的六个比值及调整方法[J].考试周刊.2009（47）

[4]杜东升、王曙光、刘伟.高层建筑组合隔震的设计方法及应用[J].东南大学学报（自然科学版）.2010（5）

第10篇

关键词：超高层；复杂高层；建筑结构；设计要点

1超高层及复杂高层建筑结构设计的要求

（1）科学分析构造。在设计超高层及复杂高层建筑结构过程中，设计人员需要对建筑的整体构造进行合理设计，严格遵循实用性与稳定性的原则，对结构设计细节加以高度重视，加固设计部分应力符合集中的部位。同时设计人员需要综合分析外界的环境因素，如风向风力、温度变化等，以免建筑物出现形变和侧移等问题，确保构造的稳定性[1]。此外，设计人员需要准确把握建筑材料的性能，尤其是材料的形变能力和延展性，以便因材料质量问题而影响建筑构造的使用性能。（2）优选结构方案。结构方案的选择是超高层及复杂高层建筑建设的前提与基础，因此设计人员需要以工程实际情况为依据，科学确定结构方案，在确保结构安全稳定的基础上，协调好建筑成本投入及结构优化之间的关系。同时构建系统科学的评价方案，在评价体系中纳入相关的评价标准，如自然因素、施工工艺、工程材料和设计要求等，然后分析和对比超高层及复杂高层建筑的结构设计方案，优选出最佳方案，保证工程的有序实施。（3）完善计算简图。在结构设计环节，计算简图的目的就是为方案的选择提供数据支撑，达到结构精细化分析的目的。由于计算简图的完善与否直接关系到结构设计的科学合理，因此在实际工作中，设计人员应体现出计算简图的全面性与直观性特征，对结构简图的绘制误差进行科学控制，以便获得关键性的内容，真实准确反映出工程的结构信息，便于工程的顺利开展。

2超高层及复杂高层建筑结构设计的要点

超高层及复杂高层建筑结构设计的要点具体表现为以下几方面：（1）注重概念设计。在超高层及复杂高层建筑的结构设计中，需要高度注重概念设计，适当提高结构的均匀性、完整性、规则性，保证结构抗侧力与竖向的传力路径相对直接与清晰；同时在设计中适当融合节能和环保的理念，构建切实可行的耗能机制，关注材料与结构的利用率，保证结构受力的完整性。（2）加强抗震设计。抗震设计保证超高层及复杂高层建筑安全性的前提与基础，要想做好抗震设计应做好如下几点：①关注抗震结构设计的方法和质量。由于地震作用方向的随机性强，对地震荷载进行准确计算后，需要从构件与结构等方面出发，科学选用抗侧力结构体系，使刚心与形心相重合，提高结构安全性能[2]。②认真考虑抗震设防烈度。抗震设防烈度是建筑结构设计的重要内容，在烈度设计中应以建筑物最大承受强度大小为主，以此增强建筑物的安全性与经济性，有效减少建设误差，保证人们的生命财产安全。③科学选择建材。抗震设计材料应具备材质均匀、高强轻质等特点，并且构件连接应有良好的延性、连续性、整体性，这样才能有效消耗地震的能力，降低地震反应，减少因地震造成的损失。④加强构件强度。为了增强超高层及复杂高层建筑结构的抗变形能力和抗震性能，可以选择强度较大的结构，如钢结构、型钢混凝土结构、混凝土结构等。（3）合理选择结构抗侧力体系。要想保证建筑的安全性，必须要对结构抗侧力体系进行科学选择，但是在选择过程中需要注意几点：①在实际设计环节，应该高度重视相关结构抗侧力构件的联系，使其形成统一和完整的整体。②如果建筑结构中涉及诸多抗侧力结构体系，则需要对其进行认真分析，科学评判其贡献程度，对其效用进行详细考察[3]。③从建筑物实际高度出发，对所学的结构体系进行确定，如建筑物高度不超过100m，框架剪力墙、框架、剪力墙为最佳体系构成；高度保持在100~200m的范围内，剪力墙和框架核心筒为最佳体系构成；盖度在200~300m的范围内，框架核心筒和和框架核心筒伸臂为最佳体系构成；高度低于600m时，衔架、斜撑、组合体、筒中筒伸臂、巨型框架为最佳体系构成。

3结束语

在超高层及复杂高层建筑结构设计过程中，需要对其设计要点进行准确掌握，从施工过程、抗震设防烈度和结构方案等方面处罚，做到科学分析构造、优选结构方案、完善计算简图，并加强抗震设计，注重概念设计，合理选择结构抗侧力体系。这样才能提高材料的利用率，保证建筑结构的稳固性和安全性，增强建筑的整体质量和使用性能，达到良好的设计效果。

参考文献

[1]吴荣德，李国方.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].住宅与房地产，2015，28：40.

[2]胡先林.试论复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建材与装饰，2016，10：124~125.

第11篇

关键词：超限高层建筑防震设防结构设计

Abstract: the paper mainly with an engineering example, in view of some overrun highrise structure design key points are analyzed, and the main structure of the building from the selection, structure calculation and result, and seismic fortification, etc, this essay aims at strengthening high-rise structure design level and ensure the quality of the construction and security.

Keywords: overrun highrise shock resistance structure design

中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：

一．工程概况

某超限高层建筑，总建筑面积为4.797万。本工程地下3层，地上39层，地上通过抗震缝分为两栋楼，房屋高度120.18米，采用部分框支剪力墙结构体系，其中部分剪力墙在2层转换。地基基础设计等级甲级。混凝土结构的环境类别为一类及二a类，相应地，混凝土结构的裂缝控制等级为Ⅲ级（对一、二a类环境分别为wlim=0.3mm及0.2mm）。混凝土受弯构件的挠度限值按跨度由小到大依次为l/200、l/250。建筑场地类别Ⅱ类，抗震设防烈度Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.10 g。

二．建筑结构选型

（1）主楼高度（±0.00以上）120.13m，地面以上结构层为39层，其中出屋面3层，高度为8.8m。

（2）建筑规则为平面扭转不规则；平面凹凸不规则；布置不均匀；结构层第2层为转换层，竖向构件布置不连续； 其他不规则（局部穿层柱）。

（3）本工程为现浇钢筋混凝土结构，楼盖整体性好。

（4）结构类型：框架―剪力墙结构，属于复杂类型。

（5）超限类型：本工程高度超限；扭转不规则、凹凸不规则、构件间断（带转换结构）；

其他不规则（局部穿层柱）。

（6）抗震等级：本工程地上剪力墙抗震等级为一级，地下则同首层一样；地上框支框架抗震等级为特一级，地下二、三层则是逐层降低一级。

三．结构结果分析

（1）计算软件：PKPM系列结构分析软件SATWE模块，中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制。

（2）楼层自由度为3（刚性楼板）。

（3）周期调整系数：0.9。

（4）主楼结构总重： 5.72万吨（SATWE）。

（5）基底地震总剪力：32581 KN（X向）36421 KN（Y向）（SATWE）。

（6）扭转位移比：X向1.17 ；Y向1.28。

（7）转换层的上下刚度比：0.6027。

（8）最大轴压比：n=0.85。

（9）最大层位移角为1/1176，在17层（SATWE）。

（10）时程分析采用人1/1176工模拟的加速度时程曲线，选用了两组实测波和一组场地人工波进行弹性动力时程分析。弹性阶段的时程分析，构件内力，侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。

四．结果计算

（1）在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。

（2）墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求，转换层以上柱子轴压比小于［0.85］，框支柱轴压比小于［0.6］。

（3）按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δμ/h =1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.6.3条要求的1/800。

（4）塔楼满足（JGJ3-2002）关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729，不大于0.85的规定。

（5）塔楼满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。

（6）除转换层外，塔楼各层均满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%，并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定。

（7）塔楼满足（JGJ3-2002）第E.0.2条关于转换层上部结构与下部结构的等效侧向刚度不应大于 1.3 的规定。

（8）除转换层外，塔楼各层均满足（JGJ3-2002）第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80% 的规定。

（9）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.5条关于按时程曲线计算所得的结构底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的规定。

五．屈服判别法分析

按本工程在设防烈度地震作用下的抗震性能目标的要求，对其进行中震屈服判别分析，以判别结构在中震作用下的抗震性能。框支墙柱、框支梁在设防烈度地震作用下的抗震性能为中震弹性，标准层剪力墙的抗震性能为中震不屈服，连梁、框架梁的抗震性能为中震少量屈服，判别结果如下：

（1）框支墙柱、框支梁：个别构件需按中震弹性及小震计算结果进行包络设计,可满足中震弹性的抗震性能目标。

（2）底部加强区剪力墙：个别构件需按中震弹性计算结果进行设计,可满足中震抗剪弹性的抗震性能指标。

（3）标准层剪力墙: 个别剪力墙需按中震不屈服计算结果及小震计算结果进行包络设计，可满足中震不屈服的抗震性能目标。

（4）连梁、框架梁: 中部楼层部分连梁、框架梁出现屈服，通过实配钢筋并考虑放大，可满足少数连梁、框架梁屈服的抗震性能指标。

六．大震弹塑性分析

采用PERFORM-3D软件对结构进行弹塑性时程分析得到以下结论：

（1） 对结构输入峰值加速度为220gal的ELCentro波和安评波，进行双向地震作用的计算，结构竖立不倒，反应历程中最大层间位移角小于1/120，满足规范要求；

（2）连梁和框架梁出现弯曲塑性铰，梁端塑性铰在各个楼层分布较为均匀，计算结果显示柱未出现屈服，框支墙柱、框支梁在大震下未出现塑性铰或钢筋不发生屈服；

（3）层间位移角曲线不存在突变的情形；

（4） 综合以上，认为该结构能够满足“大震不倒”的设防目标和本工程罕遇地震作用下的抗震性能目标。

七．结构超限的抗震加强措施

（一） 超限情况

（1）房屋高度120.18米，超过《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.2规定的钢筋混凝土部分框支剪力墙结构房屋最大适用高度A级最大高度100米、B级120米的限值；

（2）本工程首层（二层楼面）设置梁式转换结构，属于竖向抗侧力构件不连续的竖向不规则结构；

（3）标准层在水平地震考虑质量偶然偏心作用下，结构楼层的扭转位移比大于1.2，属于扭转不规则的平面不规则结构；

（4）标准层楼板存在凹凸不规则，属于凹凸不规则的平面不规则结构。

（5）局部穿层柱，属于其它不规则类别。

（二）针对本工程超限情况，采取了以下措施：

（1）采用三个不同力学模型的空间分析程序SATWE、MIDAS GEN、ETABS进行分析计算，互相校核计算结果，确保总体计算结果吻合，确保局部构件的分析判断一致。

（2）采用SATWE软件进行了弹性时程分析，三条波基底剪力的平均值小于规范反应谱的相应值，说明规范反应谱的计算结果是偏于安全的。

（3）对结构在设防烈度地震作用下的分析结果表明，个别框支墙柱需按中震弹性及小震计算结果进行包络设计,可满足中震弹性的抗震性能目标。

（4）用PERFORM-3D进行了结构在大震作用下的弹塑性动力时程分析。

（5）采用ETABS软件对楼板的应力分析结果表明，地震作用下楼板的面内剪应力较小，楼板的剪力满足承载力验算条件，可以认为本工程楼板在常遇地震作用下处于弹性状态。

（6）针对结构薄弱部位采取比规范更严格的配筋构造。

第12篇

Keywords: high building; Structure system; Structure types; Seismic design

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：

一、高层建筑结构受力特点

从本质上看，高层建筑为竖向悬臂结构。水平荷载让结构发生弯矩，而垂直荷载让结构发生的轴向力与建筑物的高度基本上是线型关系。从受力的特性来讲，垂直荷载方向是固定的，只会随着建筑物的增高而产生梁的加大，但是水平荷载能够来源于每一个方向。当是均布荷载的时候，弯矩和建筑物高度所体现出的线型关系是二次方的变化；从侧移特性来讲，竖向荷载产生的侧移相对较小，水平荷载当是均布荷载的时候，侧移高度体现出的关系是四次方变化。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抵抗变形。

二、正确选择合理结构体系

由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。根据抗侧力结构的不同，钢筋混凝土结构可分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等几种结构体系，这些体系的受力特点、抵抗水平力的能力，特别是抗震性能等有所不同，因此具有不同的适用范围。

（一）框架结构体系 由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由梁联系起来,形成空间结构体系。框架结构的优点是建筑平面布置灵活。外墙采用非承重构件,可使立面设计灵活多变。但是框架结构本身刚度不大,抗侧力能力差,水平荷载作用下会产生较大的位移,地震荷载作用下较易破坏。不高于15层宜采用框架结构,可以达到比较好的经济平衡点。 （二）剪力墙结构体系 剪力墙结构体系是利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系。墙体同时作为维护及房间分隔构件。剪力墙间距一般为3―8m,现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好,刚度大,在水平荷载作用下侧向变形小,承载力要求容易满足,适于建造较高的高层建筑。而且其抗震性能良好,在历次的地震中,都表现了很好的抗震性能,震害较少发生,程度也很轻微。但是剪力墙结构间距不能太大,平面布置不灵活,而且不宜开过大的洞口,自重往往也较大,不是很能满足公共建筑的使用要求,而且其成本也较大。

（三）框架―剪力墙结构体系 框架―剪力墙结构体系由框架和剪力墙组成。剪力墙作为主要的水平荷载承受的构件,框架和剪力墙协同工作的体系。在框架一剪力墙结构中,由于剪力墙刚度大,剪力墙承担大部分水平力(有时可以达到80%~90%),是抗侧力的主体,整个结构的侧向刚度大大提高。框架则承受竖向荷载,提供较大的使用空间,同时承担少部分水平力。由于有了剪力墙,其体系比框架结构体系的刚度和承载力都大大提高了,在地震作用下层间变形减小,因而也就减小了非结构构件(隔墙和外墙)的损坏。这样无论在非地震区还是地震区,都可以用来建造较高的高层建筑。还可以把中间部分的剪力墙形成简体结构,布置在内部,外部柱子的布置就可以十分灵活；内筒采用滑模施工,的框架柱断面小、开间大、跨度大,很适合现在的建筑设计要求。

（四）筒中简结构体系 筒中筒结构体系由一个或多个简体为主抵抗水平力。通常简体结构基本形式有三种:实腹筒、框筒及桁架筒。筒体结构最主要的特点就是它的空间受力性能。不论哪一种简体,在水平力作用下都可看成固定于基础上的箱形悬壁构件,它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力,并具有良好的抗扭刚度。简中筒结构是一种抵抗较大水平力的有效结构体系,但是由于它需要密柱深梁,当采用钢筋混凝土结构时,可能延性不好,而且造价昂贵。 除了上述的几种结构体系外,还有其他一些结构体系,如薄壳、膜结构、网架等。随着时代的进步,会涌现出越来越多更好的结构体系。这就需要不断学习,从各方面考虑运用经济合理的手段到达目标。

三、选择结构类型注意要点

（一）结构的规则性 新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。 （二）结构的超高在抗震规范与高规中。对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此。必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。 （三）嵌固端的设置

由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

四、结构计算与分析

（一）结构整体计算的软件选择

目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件 。（二）是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。 该部分内容实际上在新老规范中都有提及，只是，在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。 （三）振型数目是否足够。 在新规范中增加一个振型参与系数的概念，并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中，并未提出振型参与系数的概念，或即使有该概念，该参数的限值也未必一定符合新规范的要求，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。 （四）多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。一段时间以来，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。

第13篇

关键字：高层建筑；结构设计；特点；要点

前言

为了追求利益最大化，建筑企业多数选择了设计高层建筑，以便在有限的面积内设计开发出最大的可用空间，为建筑企业创造经济效益。同时，人们对高层建筑的要求也是越来越高。因此，高层建筑的结构设计不仅要满足人们的需要，还要保证其设计的科学合理及安全性。如何设计出更好的高层建筑设计成为建筑行业亟待解决的重要问题。

1、高层建筑结构设计原则

1.1 选择合理的结构方案

在高层建筑的结构设计中，要选择经济合理的结构方案，从而保证结构设计的合理和安全。在结构设计方案的选择中，要注意对材料的要求、施工环境的综合考虑，同时要考虑地震区高层建筑设计的特点，要力图遵循平面和竖向规则，规避结构方案的不适性。在结构设计方案的选择中，要与建筑施工单位和基础设施供应方进行协商，从而选择合适的高层结构设计方案，充分发挥结构设计的效用。1.2 选择合适的基础方案

对建筑进行结构设计，要充分考虑建筑所在地的周边环境，要对工程的地质条件以及周围建筑的施工及特点做好调研，充分保证后续建筑过程与周边环境的和谐统一。建筑结构设计中要选择合适的基础方案，基础方案要体现结构设计的方方面面，要尽量显示建筑的全貌，同时要考虑建筑的经济成本和效益，最大限度发挥建筑周边条件的作用，保证建筑的正常实施。

1.3 选择合适的计算简图

高层建筑的结构设计要选择适当的设计简图，由此可以防止由于计算简图选择不当导致的建筑安全隐患的发生概率。建筑结构计算是以计算简图为基础的，所以结构设计中要特别注重计算简图选取问题，从而可以保证后续结构计算的准确和建筑设计的安全。当然，建筑实际结构与选取的计算简图之间允许存在合理的误差，但是要尽量把工程实际控制在计算简图精度要求范围内。

1.4 分析所得到的计算结果

当下，信息技术飞速发展，由此也带动了建筑结构设计对计算机软件的应用。由于不同计算机软件会产生不同的计算结果，所以要对不同结果进行分析处理。由此，建筑结构设计人员就要具备专业的建筑结构设计理念和知识，更要对计算机软件有充分详细的了解，便于对计算机计算结果进行客观分析。由于操作人员自身的问题或者计算机软件具有的自身误差，使得计算结果与实际情况出现一定的差异，这时就要求结构设计人员客观判断并予以纠正。

2、 高层建筑结构设计的特点

（1）结构延性是重要的设计指标

相对于低楼层而言，高楼层具有独特的特性，高楼层拥有更好的柔性，由此，高层楼房在遭受地震的时候更容易出现变形。所以在建造高层建筑的过程中，就要充分考虑如何保证高层建筑的延性，从而保证高层建筑进入塑性变形阶段之后仍然有较好的变形能力，防止坍塌现象的发生。由此就要在建筑结构设计阶段采取恰当的措施保证建筑结构的延性。

（2）水平载荷成为决定因素

高层建筑的设计和建造过程区别于低层建筑，不仅要考虑竖向载荷，同时要考虑水平载荷的影响。在建造高层楼房时，水平载荷的影响作用也非常重要。水平载荷之所以发挥如此重要的作用是因为在高层建筑设计中要充分考虑抗侧力，而水平载荷可以起到平衡作用。除此之外，对某高度的建筑来说，竖向载荷基本是一个定值，而作为水平载荷的风载荷和地震作用，则随着结构动力特性的不同而浮动。

（3）轴向变形不容忽视

在有外力作用的情况下，建筑结构会发生一定的位移，包括弯曲、轴向变形和剪切变形。对于低层建筑的结构，一般的结构构件轴向和剪切变形的影响相对小，由此不会涉及到轴向变形和剪切变形问题的考虑。但是高层建筑的轴力相对较大，由此产生的轴向变形就会比较显著，由此在建筑结构设计中就要把轴向变形考虑进去。

3、 高层建筑结构设计的要点

3.1 结构的超高问题

抗震规范中对建筑结构的总高度进行了严格限制，新规范中增设了B级高度，这与原来设定的A级高度在处理办法方面有很大的改变。所以在工程实践中，就要充分考虑建筑的超高问题及处理措施，在结构设计过程中要充分根据工程的实际进行抗震设计，防止建筑物结构过高导致的不安全因素。一旦在工程实际过程中忽视建筑物的超高问题，在工程后续施工过程中就会出现一系列的问题，这就会对工程工期和效益造成严重的损害。

3.2 短肢剪力墙设置问题

短肢剪力墙在规范中是这样定义的：墙肢截面高厚比为5-8的墙。实践表明，短肢剪力墙在高层建筑中的运用有更多的因素加以限制。因此，高层建筑结构设计过程中，就应当根据情况尽可能少的使用就要尽量避短肢剪力墙，从而减少由于短肢剪力墙的使用造成了不必要的麻烦，所以，在高层建筑的设计过程中，要特别注重工程的细节问题，从而提高工程建设的进度。

3.3 嵌固端的设置问题

高层建筑通常都有地下室和人防，由此嵌固端的设置位置可能在地下室顶板，也有可能在人防的顶板。在进行高层建筑结构设计的过程中，结构设计人员要特别注意嵌固端的设置问题，防止由于嵌固端设置所造成的问题。比如说嵌固端上下抗震等级的一致性问题和抗震缝设计与嵌固端位置的协调问题等等，由此可能造成结构设计的不合理，导致安全隐患的产生。

4、 结语

高层建筑是一种更为复杂的建筑模式，近年来，高层建筑发展迅速，然而建筑的结构设计效果并不理想，建筑安全问题发生的频率相对较高，由此在高层建筑结构设计过程中，建筑结构设计人员更应该根据建筑结构的特点，认真考察建筑具体实际，从而设计出合理的设计方案，保证建筑的安全性和稳定性，发挥建筑的效益，从而满足建筑使用群体的要求，同时为建筑业的更快更好发展做出贡献，使得建筑业可以有更长足的发展空间。

参考文献

[1]李红.关于高层建筑结构设计问题探析[J].民营科技，2013（3）

[2]宋金兰.浅谈高层建筑结构设计问题[J].中国新技术新产品，2012（10）

[3]张瀚.关于高层建筑结构设计问题探讨[J].中国新技术新产品，2012（23）

[4]王续晶.高层建筑结构设计问题探讨[J].价值工程，2011（9）

第14篇

关键词：高层建筑；结构设计；问题

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

1．高层建筑结构设计中应注意的问题

1.1高层建筑结构选型设计阶段

结构工程师在选型设计阶段应注意以下几个方面：

1)结构规则性方面。新旧规范在结构规则性方面的内容有了很大的变动，新规范在结构规则性方面增加了很多限制条件，比如平面规则性、嵌固端上下层刚度比等信息，并明确指出不得采取严重不规则的建筑设计方案。基于此，作为结构工程师必须遵守新规范中的限制条件，还应注意避免后期的施工图设计工作出现被动。

2）结构超高方面。现行的抗震规范和高规中，对结构总高度有着严格的限制，不仅把原有限制高度设为A级高度建筑，还增添了B级高度建筑。所有，就结构的此项控制因素必须严格注意，只要结构是B级甚至超过了B级高度建筑，则意味着设计方法与处理措施都会发生很大的变化。而在实际结构设计过程中，经常出现因结构类型变更而忽略了这一问题，导致施工图难以通过审查，要么重新设计要么开专家辩证会议，这些对工程的造价和工期等都有巨大的影响。

3)设置嵌固端方面。高层建筑通常都有两层或两层以上的人防和地下室，人防顶板和地下室顶板都有可能是嵌固端的设置点。而就这个问题，结构设计师通常疏忽了嵌固端设置而带来的一些需要注意的问题，比如，嵌固端的楼板设计问题，嵌固端上下层的刚度比限制、嵌固端上下层的抗震等级是否一致性，若忽略任意一方面的问题都将给后期工作带来安全隐患。

4）设置短肢剪力墙方面。在新规范内容中，短肢剪力墙定义为截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。结合实际经验和实验资料，给短肢剪力墙在高层建筑中的应用增添了很多限制，因此，短肢剪力墙比普通剪力墙的抗震等级要高一级，这样会使建筑成本提高，但短肢剪力墙在使用上有很大的便利，基于此，在高层建筑结构设计中，作为结构工程师对于短肢剪力墙结构体系也不能全部否定，应该有所比较的选择，看主要注重哪一方面，再来选择结构体系。

1.2高层建筑地基基础设计阶段

地基基础设计阶段成果的好坏直接对后期设计工作有着重大的影响，更是工程造价的决定性因素。所以在地基基础设计阶段，所出现问题将会更加严重甚至损失无法估量。由于我国地域辽阔，地质条件及其复杂，我国的相关地基基础设计标准难以符合每个地区的需要，应注意一些地方性的地基基础设计规范，搜罗多个地方的地基基础类型与设计处理手段。因此，在高层建筑地基基础设计阶段，一定要深入学习地方性的规范，从而避免给整个建筑结构设计以及后期设计工作造成重大影响。

1.3高层建筑结构计算和分析阶段

在高层建筑结构计算和分析阶段，只有准确高效的分析工程内力，并结合规范要求进行处理与设计，才能确保工程设计质量。作为结构工程师应注意以下几方面问题。

1)如何选择结构整体计算软件。当前结构整体计算软件通常有RRAT、TBSA、SAP、ETABS、SATWE等软件。然而，这些软件在模型的计算时存在一些差别，从而造成不同的计算软件对应的计算结果也不相同。因此，在选择计算软件对结构整体计算时，应结合结构类型及各计算软件的特点进行分析，选择切实可行的计算软件。

2)考虑地震力是否需要放大以及建筑隔墙给自振周期带来的影响。在新旧规范内容中，就地震力是否需要放大以及建筑隔墙给自振周期带来的影响都有提到，不同的是新规范结合了大量实际工程的测量周期，并对多种结构体系下的高层建筑结构的自振周期折减系数有了明确的指出。

3)考虑振型数目足够与否。在新规范内容，新增了振型参与系数这一新概念，并对其参数有了明确的限值。而在旧的规范内容中，并未提及振型参与系数这一概念，即使有这一概念，也没有就其参数设置限值，即使设置了也难以符合新规范的设计要求。基于此，在高层建筑结构计算和分析阶段，必须针对计算结果中这一参数的结果进行准确判断，并决定振型数目的取值是否需要调整。

4)考虑是否分开计算。多塔间地震周期相互干扰、近年来，我国涌现了很多底盘大、塔楼多的新型高层建筑类型。作为建筑结构工程师，必须分析是把结构作为整体并根据多塔类型计算，还是把结构人为的分开而计算。假如多塔之间的刚度相差很大，就容易导致即使振型参与系数达标，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大，从而给结构带来安全隐患。

5)考虑如何做好非结构构件的计算与设计。在高层建筑结构设计过程中，通常存在很多因为建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。针对这一部分内容，特别是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大。因此，必须严格根据新规范中增加的非结构构件的计算处理措施而进行设计。

2．高层建筑结构的设计特征

2．1水平荷载成为决定因素

在竖向构件中使用荷载引起弯矩和轴力的楼房自重和楼面，与楼房高度的一次方成正比例关系；而对结构产生倾覆力矩和在竖向构件中引起轴力的水平荷载，与楼房高度的2次方成正比例关系。在一定高度的楼房中，竖向荷载多为定值，但风荷载和地震作用的水平荷载，是伴随结构不同动力的特征进行不同幅度变化的。

2.2轴向变形不容忽视

竖向荷载很大的高层建筑，在柱中不仅能引起很大的轴向变形，还会对连续梁弯矩产生很大的影响，最终减少连续粱中间支座的负弯矩值，增大跨中正弯矩值和端支座负弯矩值。除此之外，预制构件中的下料的长度也会受其影响，所以要根据轴向变形的计算值，对下料长度进行调整。

2.3侧移成为控制指标

与较低的楼房有很大的不同之处，受楼房高度直线增加的影响，水平荷载下的结构的侧移也将会随其增大，造成在水平荷载作用下的结构侧移应被控制在一定范围之内。

3．结构延性是重要设计指标

与较低楼房相比较而言，高楼结构的柔和度会更好点，在地震作用下发生的变形也会较大点。为了确保结构具有较大的延性，在其进入塑性变形阶段之后，还具有很强的变形力，以防止倒塌，所以在其构造上要选用一些相对应的措施。

4．结构体系的合理性分析

规范特别强调了整体结构的科学性和合理性，规范中用于控制整体结构合理性的指标主要是周期比、位移比、刚度比、刚重比和剪重比等。

4．1周期比是控制结构扭转效应的重要指标。

限定周期比的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效更合理，使结构不至于出现过大的扭转，也就是说，限定周期比是使得结构承载布局合理。《高规》第4．3．5条对周期比的限值给出了规定，如果周期比不满足规范的要求，说明该结构的扭转效应明显，设计人员应增大结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度。

4.2层间位移比是控制结构平面不规则性的重要指标。

在《建筑抗震设计规范》和《高规》中均对位移比的限值作了明确的规定。需要指出的是规范中规定的位移比限值是按刚性板假定得出的，如在结构模型中设定的是弹性板，则必须在软件参数设置时选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”，以计算出正确的位移比。在得出的位移比值满足要求之后，去掉“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”的选择，按弹性楼板假定进行后续配筋计算。

4．3刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。

根据《抗震规范》和《高规》的要求，软件分别提供了地震剪力与地震层间位移比，剪切刚度和剪弯刚度的计算方法。正确认识这三种刚度比的计算方法和适用范围是刚度比计算的关键。地震剪力与地震层间位移比可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定。剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构。

5．结语

受高层建筑快速发展的影响，对高层建筑的材料、力学分析模型以及力学等方面的要求也日益增加。所以，新的结构形式和更为合理的力学模型，是现阶段高层建筑结构设计人员的主要目标，只有得到新型的建筑结构形式以及合理的力学模型，城市中的高层建筑才会发展得更好。

参考文献：

【1】刘大海，杨翠如等，高楼结构方案优选【M】陕西：陕西科学技术出版社，2008

【2】赵西安，高层结构设计【M】．中国建筑科学研究院结构研究所，2008

第15篇

关键词：高层建筑；结构设计方法；问题分析

中图分类号：TU97 文献标识码：A

1 高层建筑的结构特点

1.1 应重视轴向变形。在采用框架-剪力墙或是框架体系的高层建筑中，边柱的轴压应力是要小于中柱的轴压应力的，所以边柱的轴向压缩变形也是要更小的。房屋越高，这种轴向变形的差异值就会越大，这样就会导致连续梁中间支座沉陷，其负弯矩值就会很小，而相对的跨中正弯矩值以及端支座负弯矩值就会很大。在高层建筑中，竖向载荷通常较大，就会引起较大的轴向变形，连续梁中间支座的负弯矩就会变小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值就增大了。同时也会对预测构件的下料长度以及构件侧移和剪力产生一定的影响，所以必须充分的考虑到结构的轴向变形值。

1.2 结构延性是设计时重要参考参数。和楼层较低的结构相比，高层建筑的结构具有更好的柔和度，地震时所发生的变形也会更大。所以怎样才能保证结构具有更好的延性呢？当其进入塑性变形阶段后，结构不会坍塌，就必须要有很强的变形力，在构造上就应制定一些相对的措施。

1.3 水平荷载是决定性的因素。在多层以及低层的房屋结构中，通常都是以重力为代表的竖向荷载决定着结构设计。但是在高层建筑结构设计中，竖向荷载也会对结构设计产生影响，而起着决定性作用的还是水平荷载。主要原因是高层建筑的自重以及在竖向构件上使用的荷载所引起弯矩和轴力的数值，都只是与建筑高度的一次方成正比，然而因水平荷载所产生的倾覆力以及轴力，都是与楼房高度的平方成正比的；另外对一个高层建筑来说，竖向荷载基本上是固定的，而包括了地震作用和风荷载的水平荷载，却是随着结构动力特性的变化而变化的。

2 选择合理的高层建筑结构体系及分析

2.1 剪力墙结构。所谓的剪力墙结构体系就是指采用建筑物墙体作为抵抗水平荷载以及承受竖向荷载的体系。一般这种结构体系都是系于钢筋混凝土结构中的，这样水平的和竖向的荷载就全由墙体来承受了，剪力墙的开洞情况是影响其变形状态与受力特性的最重要的因素。一般情况下，根据其受力特性的差异，一般可将单片剪力墙分为单肢墙、联肢墙、框支墙、小开口整体墙以及特殊开洞墙等类型。一般我们采用平面有限单元法对剪力墙的结构进行计算，这种方法不但适用于多种类型的剪力墙的结构计算，同时其计算的准确度也更高。

2.2 框架结构体系。一般情况下，框架结构体系主要是用于钢筋混凝土结构和钢结构中，梁和柱通过节点组成了承载结构，框架所形成的建筑空间布置的十分灵活，并且还有很大的室内空间，使用起来更为方便。计算框架-剪力墙结构体系的位移和内力的方法有很多，而我们通常还是采用连梁连续化假定这种方法的。通过框架与剪力墙水平进行位移以及转角相等的位移协调，我们就可以建立相关的微分方程了。当然我们所采用的未知量以及考虑的因素都是差异的，解答的具体形式就也是有差异的了。而计算框架-剪力墙结构时，我们首先还是应将这种结构转化成等效的壁式框架结构，从而更好的利用杆系结构矩阵位移的方法进行求解。

2.3 筒体结构。通常我们可将单个筒体分为框筒、实腹筒以及桁筒。框筒就是框架通过减小肢距，从而形成的空间薄壁筒体；而实腹筒就是由平面剪力墙所形成的空间薄壁筒体；如果是由桁架组成的筒壁，那么就是桁筒了。对于筒体结构进行结构分析的方法一般有三大类：等效离散化方法、等效连续化方法以及三维空间分析，其中主要的等效离散化和等效连续化两种方法。等效离散化这种方法就是把连续的墙体离散成为等效的杆件，这样就能更好的采用适合杆系结构的方法进行分析了，核心筒的构架分析法以及平面构架子结构法构成了这种方法；而等效连续化这种方法就是把结构中的离散杆件进行等效的连续化处理的方法。主要有两种处理方法：首先应只在几何分布上对其连续化，这样能更好的使用连续函数描述它的应力，其次就是要在物理和几何上对其连续处理，将离散杆件看作是等效的正交异性弹性薄板，这样就能很好的应用分析弹性薄板的种种方法了。

3 高层建筑结构相关的问题分析

3.1 结构的规则性问题。我国的新版的结构设计规范与旧版的是有一定的差异的，最主要就是体现在新规范中增加了更多的限制条件。如果建筑结构的周期比和位移比超规范规定时，那么结构的抗侧刚度就是要大于结构的抗扭刚度的，结构就会有较大的扭转效应。对一些高层建筑结构来说，由于功能上的需求，下部基层的空间都是较大的，而上部又都是客房或是办公室，有很多的隔墙，这就导致了上下层的刚度有较大的差异，而在这个刚度发生变化下一层的位置处就应为薄弱层，并且要进行内力放大的处理。

3.2 结构的高度问题。在我国的《高层建筑混凝土结构技术规程》中明确的规定了，设计时必须要充分的考虑到适用性与经济性的原则，同时也明确了几种较为常见的结构体系最大的适用高度。而这个适用高度也是现阶段我国的科研水平、施工水平以及经济发展水平所能达到的，与整个土木工程行业中的规范体系是较为协调的。但是在实际的施工建设中，还是有很多高层建筑的高度超过了这个适用高度。在相关的各类规范中，对于结构高度的要求还是较为严格的，所以也经常出现因为结构变更而导致了施工图纸审查不合格，从而大大的增加了工程的施工工期，并且也浪费了很多的人力、物力和财力。

3.3 短肢剪力墙的设置问题。在我国新的《高层建筑混凝土结构设计规范》中，把对墙肢截面高度和厚度比为5：8的就定义为短肢剪力墙了，并且根据过往的实际的施工经验以及现阶段所进行的实验数据，在高层建筑结构设计中应用这种短肢剪力墙结构还是有很多的限制和要求的。因此，在进行高层建筑的结构设计时，应尽量的少采用甚至是不采用这种短肢剪力墙结构，避免为后续的设计工作带来不必要的麻烦，同时保证整个项目工程的施工质量。

通过以上的论述，我们对高层建筑的结构特点、选择合理的高层建筑的结构体系及分析以及高层建筑结构相关的问题分析三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。我国高层建筑的建设工作的发展是十分迅速，然而高层建筑结构设计的质量却并不十分理想。在高层建筑结构设计的过程中，设计师们往往更重视结构计算的准确性，同时却也忽略了结构方案的实际情况，所以最后选择的结构方法不一定是最合理的。在今后的发展过程中，我们要遵循高层建筑的设计原则和设计理念，选择最为经济合理的高层建筑结构体系，做好高层建筑的建设工作，同时也保证我国的高层建筑行业得到更健康的发展。

参考文献

[1]苏英.高层建筑结构设计中的几个问题[J].科技信息，2007.

[2]李淑彦.浅谈高层建筑结构设计要点[J].商品混凝土，2012.

[3]范小平.高层建筑结构设计中相关几个问题的应用分析[J].福建建材，2008.