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高层建筑结构设计特点范文1
中图分类号：TB
文献标识码： A
文章编号： 16723198（2013）13018401
改革开放快速发展的三十多年，也是我国经济发展的重要飞速发展期，在这一重要时期，随着人们生活水平的不断提高，住房用地也开始紧张起来。高层建筑的出现可以有效的缓解城市用地紧张的局面，对于提高人们居住环境与生活水平具有重要的意义与作用。同时，高层建筑的发展也是城市发展的标志，它是体现一个城市发展水平的重要指南针，因此，加强对高层建筑的结构设计特点进行分析与研究，对于我国社会发展具有重要的意义。
1 结构分析与设计特点
对于高层建筑的结构分析与设计特点进行研究分析对于其发展具有非常重要的意义与作用。我们首先要考虑其水平载荷能力。水平载荷能力对于高层建筑结构具有关键作用，它是高层建筑结构的中心。任何建筑物在建设的过程中都要考虑其垂直荷载及水平荷载能力，同时还要考虑其抵抗地震作用的能力。在一些较低的楼房中，一般都是以重力为代表进行竖向荷载控制着力结构设计的，水平荷载产生的内力和位移一般都较小，随着楼层的不断增加，水平荷载的作用就显得尤为关键与重要。这是与其楼身自重和楼面使用荷载的数值有关的，竖向荷载的风荷载和抗震作用，其数值会随着结构动力特性的不同而显示出较大幅度的变化与不同。其次是要考虑轴向变形。一般情况下，在进行较低楼层的建设中，只考虑其弯矩项，对剪切项一般不进行考虑，但是随着楼层的增加，轴力值就会显得更大，使高层建筑结构的内力数值与分布产生一定的变化。如果这种变形达到最大数值之后，会导致连续梁中间支座产生沉陷，对建筑的发展是具有不利作用的。再次是要考虑侧移因素。与低层建筑物不同，高层建筑中的结构侧移已经成为其设计中要考虑的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形会迅速增大，只有充分的考虑到侧移关系，才能够将高层建筑结构的侧移控制在合理的限度之内，有效的保证居住和工作环境。最后是结构延性的因素。要具有较强的变形能力，才能够避免倒塌，有效符合高层建筑的设计特点。
2 高层建筑的结构体系
高层建筑在结构与低层建筑相比，存在很大的不同。框架体系的强度与刚度对于高层建筑的结构要求是非常高的。当这种要求难以得到满足时，就需要通过框架——剪力墙体系来补充完善。在设计的过程中要考虑垂直荷载，垂直荷载是指建筑物垂直时需要承受的能力与重量，如果发生受力不均匀的情况，将会极大的影响高层建筑的整体水平。在考虑受力主体因素时，要能够很好的计算出垂直荷载的力，通过持续不断的力来计算机剪力墙体系，高层建筑由于自身重量的因素对剪力墙的强度和刚度要求都是比较高的，都得具有一定的延伸性，只有这样，在高层建筑发生晃动时，才能够更好的承受重量，这样形成的高层建筑抗倒塌能力就要强一些，具有这种剪力墙的高层建筑，其各构件受力比较合理，能够很好的抵御强风、地震，可以最大限度的减小损伤。新时期高层建筑结构主要以筒体为主，筒体体系主要包括单筒体、筒体——框架、筒中筒、多束筒等多种形式。
3 高层建筑结构的分析与设计方法
高层建筑结构主要是由竖向抗侧力构件通过一定的水平楼板进行连接，然后构成的大型空间结构体系。要想完全按照三维空间结构进行有效的分析一般是比较困难的，各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。对于框架——剪力墙体系来说，大都采用连梁连续化来设定的，可以通过建立位移与外荷载之间关系来确定其合理程度。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，在进行计算处理分析过程中，其表现也不相同，剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。筒体结构的分析方法主要有等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析法。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。
4 高层建筑的抗震分析与设计
在高层建筑遇到地震作用时，抗震结构都会部分进入到塑性状态，为了有效的满足大震作用下结构的功能要求，有必要进行研究和计算结构的弹塑性变形能力。根据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重新的设计与准备，使结构弹塑性分析成为抗震设计的必要组成部分。我国现行抗震要求高层建筑物必须要能够有效的抗震，要用时程分析法计算弹性方法，以有效的应对地震的冲击。在进行抗震分析与设计的过程中，要考虑高度因素，因为高度往往是决定其抗震能力的关键，还要考虑其建筑设计的结构问题。只有都考虑全面了，才可以有效的提高其抗震能力，使高层建筑能够可持续发展。
参考文献
[1] 侯建娟.建筑结构设计中的抗震设计[J].工程建设与设计，2009，（06）.
高层建筑结构设计特点范文2
关键词：高层建筑；建筑结构；剪力墙；设计；特点
高层建筑结构设计是高层建筑建设过程中非常重要的一步，所以设计人员应该根据高层建筑结构的特点，来进行设计，这样能够取得事半功倍的效果。剪力墙结构是高层建筑结构经常使用的一种结构，因为良好的性能，受到高层建筑人员的欢迎，但剪力墙在具体设计时也有很多需要注意的问题，为此，笔者就高层建筑结构设计特点以及剪力墙设计的相关问题进行探讨。
一、高层建筑结构设计特点
首先，高层建筑因其高度，水平荷载成为设计人员共同关心的问题，高度越高，对其水平荷载的能力要求越强，再加之，现代设计时在设计高层建筑时，会采用不同的方法，将建筑外观设计得美观，这就出现不同的造型，这要比单纯的建筑竖向增加有更高的水平荷载能力要求；其次，无论是哪种形式的高层建筑，在结构进行设计时，都要考虑轴向变形；再次，侧移是对高层建筑来说是非常重要的控制指标，要根据侧移要求，来对其进行设计；最后，高层建筑结构具有多少延性，这是关键的设计指标。
以上这些就是高层建筑结构设计的总体特点，要想完全满足上述这些要求，剪力墙结构是最佳的选择。虽然剪力墙在高层建筑结构设计中应用很广泛，但是应该注意在某些高层建筑中是不适合使用短肢剪力墙的，尤其是对抗震又特殊要求的高层建筑。
所谓短肢剪力墙结构主要特点就是截面厚度小于等于3米，而且各个墙肢的高度和厚度之间的比值，最大应该在4到8之间，如果这两者之间的比值不超过4，那么就在具体设计时，就按照框架柱的形式来设计
二、高层建筑剪力墙结构设计应该注意的问题
1、注意楼层剪重比
如果满足以下两个条件，其一，能够符合水平地震作用的要求；其二，剪力墙结构所承受的底部倾覆力矩小于等于30%，这里所说的剪力墙也主要是指短肢剪力墙，只要满足这两个条件，设计人员就尽可能的不使用短肢剪力墙，而是采用大开间剪力墙的形式，因为这中形式能够让高层建筑结构有合理的侧向高度，这样楼层剪重比也能够在规定的范围内。这样做不仅能够降低高层建筑结构自身的重要，好能够降低地震产生的危害，最为关键是，这样的结构能够节省很多的工程造价。
2、注意连梁超限
连梁超限是高层建筑中剪力墙结构乔注意的重要的问题，通常情况下，连梁超限应该超过2.5，否则剪力墙的剪力和弯矩都不会符合要求。我国的相关法规规定如果连梁的跨高比超过5，那么就可以将其视为框架梁来设计，也就是说，如果连梁的跨度超过5，那么，不允许出现连梁刚度折减的现象，但是有时连梁的跨高比在5到6之间，如果不进行刚度之间，也可以出现剪力和弯矩超限的现象，因为设计人员应该根据高层建筑的具体情况来决定是否刚度折减，不能只是单凭经验来决定。
3、注意楼层层间最大位移和层高之比
尤其是在多风或者多地震的地带，更要注意这个问题，在计算两者之间的比值时，可以通过内力位移的方法计算，这就方法是不需要将产生的侧移扣除的，虽然有时在计算楼层位移的时候，可以忽略偶然偏心的因素，但是必须要巷道想到的扭转变形，也就是高层建筑的楼层层间的最大位移与层高的比值应该符合一定的要求。
对于一般的高层建筑，重点是楼层间的剪切变形及扭转变形。剪切变形的控制是以竖向构件的多少来决定的，但竖向构件足够多（剪重比偏大）且布置不合理的话，则会造成扭转变形过大，同样不能满足层间位移的要求。因此，对于高层建筑应尽可能使扭转变形最小，而不能仅根据层间位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度。
三、高层建筑混凝土剪力墙的结构设计
1、建筑高度要求
根据资料和研究证明，随着楼层数及高度的增加，剪力墙结构的震害将会加剧，所以规范对于结构形式为剪力墙结构的建筑物的高度有着明确的限值要求。其中的建筑高度指的是从室外地面至檐口或者屋面板板面的高度，对于半地下室结构则从室内地面算起，而对于全地下室或者嵌固条件较好的半地下室则仍然应从其室外地面算起。对于那些带阁楼的坡屋顶则应算至山墙的半高处。
2、过渡层的设计
对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构，除此之外，由于在垂直均匀荷载的作用下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者者压剪的应力状态，而一旦有横向荷载作用时，过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力及其抗裂性能都将相应地降低。根据试验表明，在垂直和反复横向荷载的作用下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力大约会降低两到三成。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法，当其托梁的高跨比或者者垂直荷载较小时，就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力，从而降低结构抗震的安全可靠性。因此过渡层或者转换层应在每开间设置圈梁以及构造柱，以形成类框架体系，从而增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力，并大大增加其展延性以及耗能能力。
3、连梁设计
剪力墙的连梁是一件耗能构件，因此它的剪切破坏将对抗震不利，并会使结构的延性大大降低。在设计过程中就要注意对连梁进行强剪弱弯的验算，以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。所以切忌人为来加大连梁的纵筋，这样就有可能无法满足其强剪弱弯的要求，也不能单纯地认为加大箍筋就一定能保证其强剪弱弯的要求。因为当连梁不能满足其截面控制条件时，一味盲目地增加箍筋必然会导致连梁在其箍筋还未充分发挥作用时就发生剪切破坏。而连梁截面的抗剪计算中，对于那些跨高比大于2.5的连梁，应注意将其剪力设计值乘以增大系数。
四、结语
综上所述，可知高层建筑结构设计具有很多的共同特点，如果掌握这些共性，在具体的结构设计时就可以减少很多的麻烦，虽然很多的高层建筑结构都使用剪力墙结构，但是要根据建筑自身的特点来选择哪种类型的剪力墙，不能盲目使用。在设计时要注意需要计算的比值，只有计算清楚才能开展具体的设计。本文是笔者多年高层建筑剪力墙结构设计经验的总结，希望为剪力墙结构设计人员提供借鉴，为我国高层建筑结构设计水平的提高提供参考。■
参考文献
[1] 胡佐舜，柳善泉. 建筑剪力墙结构设计简析[J]. 科技创新与应用. 2013（22）
高层建筑结构设计特点范文3
关键字：高层建筑 ；结构设计 ；特点及结构分析
引言：随着社会经济的迅速发展，人民物质生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，高层住宅如雨后春笋一座座拔地而起。一个优秀的建筑结构设计往往是适用、安全、经济、美观便于施工的最佳结合。
1.高层建筑结构设计有以下特点
水平荷载成为决定因素。楼房的自重和楼面的使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯曲的数值，仅与楼房的高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的二次方成正比。
轴向变形不容忽视。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。
侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移成为高层结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内
结构延性事重要设计指标。相对于较低楼房而言，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.高层建筑结构分析
2.1高层建筑结构分析的基本假定
高层建筑结构是由竖向抗侧力构件（框架、剪力墙、筒体等）通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定：
2.1.1弹性假定。目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时，高层建筑结构往往会产生较大的位移，出现裂缝，进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的，应按弹塑性动力分析方法进行设计。
2.1.2小变形假定。小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题（P－Δ效应）进行了一些研究。一般认为，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效应的影响就不能忽视了。
2.1.3刚性楼板假定。许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。一般来说，对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是，对于竖向刚度有突变的结构，楼板刚度较小，主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况，楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
2.1.4计算图形的假定。高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种：
①一维协同分析。按一维协同分析时，只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。在水平力作用下，将结构体系简化为由平行水平力方向上的各榀抗侧力构件组成的平面结构。根据刚性楼板假定，同一楼面标高处各榀抗侧力构件的侧移相等，由此即可建立一维协同的基本方程。在扭矩作用下，则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。一维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。
②二维协同分析。二维协同分析虽然仍将单榀抗侧力构件视为平面结构，但考虑了同层楼板上各榀抗侧力构件在楼面内的变形协调。纵横两方向的抗侧力构件共同工作，同时计算；扭矩与水平力同时计算。在引入刚性楼板假定后，每层楼板有三个自由度u，v，θ（当考虑楼板翘曲是有四个自由度），楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。剪力楼板位移与其对应外力作用的平衡方程，用矩阵位移法求解。二维协同分析主要为中小微型计算机上的杆系结构分析程序所采用。
③三维空间分析。二维协同分析并没有考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调（竖向位移和转角的协调），而且，忽略抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度对具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥当的。
3.高层建筑结构设计应注意的问题
3.1地基与基础设计
地基基础是整个工程造价的决定性因素，该阶段设计过程的好坏将会直接影响到后期设计工作的进行，而且出现在这一阶段的问题,有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。所以，结构工程师一直是比较重视地基与基础的设计。但是，由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,在地基基础设计中界定一定的标准，实施一定的规范也是有难度的。现行的《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础做详细的描述和规定,因此,在国家标准之下还需建立能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确的地方标准，从而尽量避免因地基问题二造成的对整个结构设计或后期设计工作产生较大影响的问题出现。
3.2高层建筑结构受力性能
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是非常重要的，在一个建筑物方案设计之初，建筑师着重考虑的是它的空间组成特点，而并非是其详细的结构。因为建筑物的结构必须能将它本身的重量传至地面，况且结构的荷载总是向下作用于地面的，所以建筑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。鉴于以上原因，建筑设计师在建筑设计方案的起始阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布给出总体的规划和设想。
3.3提倡节约
目前，国家提倡的是建立节约型的发展社会，实行可持续发展战略。同样，在建筑工程中，我们也要遵循这一原则。按照我国规范标准建设的大楼还是能进入国际市场的，外国大企业在北京买按我国规范设计的大楼就是很好的证明。但是，从实际状况来看，由于一些原材料和技术方面的原因，目前我国规范中的构造要求,并非都比外国低，有的已经超过。鉴于目前客观形势的,国家经济实力增强和住宅制度改革现状等诸多方面的因素,我们可以将现行设计可靠度水平适当提高一点,这样投入也不大,但对国家总体和长远利益有利。
4.结语
高层建筑结构设计是个系统的，全面的工作。现如今，随着高度的增加，竖向结构体系成为设计的控制因素：一个是较大的竖向荷载要求有较大的柱、墙和井筒；另一个更重要的是，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多，高层建筑结构设计人员必须以精心设计来保证。因此，在设计过程和设计管理过程中，对此必须给予高度重视
参考文献：
高层建筑结构设计特点范文4
关键词：建筑;结构设计;抗震;高层
Abstract: The current high-rise buildings in our city construction scale is more and more big, and the change in architectural structure design is also more and more, a lot of new structure design at a rapid speed in our city construction. The structure design of high-rise building has become more and more difficult and key points of engineering structure design of high-rise building work. Design of building structure is a systematic, comprehensive work, the design problems of is varied, have a solid theoretical knowledge, flexible and innovative thinking and serious and responsible work attitude.
Key words: building; structure design; seismic; high-rise
中图分类号：TU318
引言：结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。用基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样细部等结构元素来构成建筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。
一、建筑结构设计的类型与基本内容
(一)建筑结构的类型。建筑物有各种不同的使用功能要求,因此有许多类型及分类方法。根据建筑物的用途,可以分为工业建筑与民用建筑。根据建筑物的层数,可以分为单层、多层、高层和超高层建筑。建筑物根据所使用的结构材料可以分为:木结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构和混合结构等。建筑物根据其结构形式,可以分为排架结构、框架结构、剪力墙结构、筒体结构和大路结构等。
(二)建筑结构设计的基本内容:
1、结构设计的程序
建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖气通风设计和电气设计等。每一部分的设计都应围绕设计的四个基本要求:即功能要求、美观要求、经济要求和环保要求。
建筑结构是一个建筑物发挥其使用功能的基础,结构设计是建筑物设计的一个重要组成部分,主要包括以下四个过程:方案设计结构分析构件设计绘施工图。
2.建筑物结构设计的要求
为保证建筑结构的可靠度达到设计要求,在设计中,必须遵循以下要求:
(1)计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算;
(2)结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合
(3)抗震设计:我国的抗震设防烈度为6至9度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。对应不同的抗震等级,有不同的计算和构造要求。
二 结构的设计过程
结构设计的阶段大体可以分为三个阶段，结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。
1 结构方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式（例如，砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式）。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
2 结构计算阶段的内容为：首先，荷载的计算。荷载包括外部荷载（例如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。其次，构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。再次，内力的计算，根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力及拉力等等。最后，构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制（比如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等）来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
3 施工图设计阶段的内容施工平面图是布置施工现场的依据，也是施工准备工作的一项重要依据，是实现文明施工，节约土地，减少临时设施费用的先决条件。施工平面图是按一定比例和图例，按照场地条件和需要的内容进行设计的。单体工程施工平面图的内容包括：建筑平面图上已建和拟建的地上和地下的一切建筑物、构筑物和管线的位置或尺寸；测量放线标桩、地形等高线和取舍土地点；移动式起重机的开行路线及垂直运输设施的位置；材料、加工半成品、构件和机具的堆场；生产、生活用临时设施（如搅拌站、高压泵站、钢筋棚、木工棚、仓库、办公室、供水管、供电线路、消防设施、安全设施、道路以及其他需搭建或建造的设施）；必要的图例、比例尺、方向及风向标记。
三 建筑结构设计的特点
1水平力是设计主要因素
一方面，因为高层建筑楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，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变化
2侧移成为控制指标
与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，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。
3抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
4轴向变形不容忽视
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，跨中正弯矩之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，会得出偏于不安垒的结果。
.5结构延性是重要设计指标。
相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，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
四 高层建筑结构设计的几个问题
1高层建筑结构受力性能
对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑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，而建筑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。
2 短肢剪力墙的设置问题：在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
3 侧向刚度不规则抗震问题。适当加大立面变化处楼层的板厚及配筋，并采用双层双向配筋，加强与立面变化楼层相交的竖向构件的配筋，如25层局部凸出圆弧结束，竖向构件截面变化则避开25层，并适当加强24～26层竖向构件配筋。
4共振问题
当建筑场地发生地震时，如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近，建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期，通过调整结构的层数，选择合适的结构类别和结构体系，扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别，避免共振的发生。
结束语：结构设计是建筑工程的重要组成部分,是建筑安全应用的基础。因此,设计人员要从一个个基本的构件算起,做到知其所以然,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训。只有这样才能做好建筑结构设计,促进建筑工程质量的不断提高。
参考文献
[1]梅洪元，付本臣．中国高层建筑创作理论发展研究[R]．高层建筑与智能建筑国际学术研讨会，2002.
高层建筑结构设计特点范文5
关键词：高层建筑 结构特点 基础结构设计
0. 引言
随着城市建设的不断加快，建筑业有了突飞猛进的发展，建筑用地也不断紧张， 给高层建筑的设计提出了更新更高的要求。尤其是高层建筑的结构设计越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点，给工程设计人员提出了更高的要求。下面就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行探讨。
1.高层建筑结构设计特点
1.1水平荷载成为决定因素。首先，数据显示楼房自重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仅与楼房高度的一次方成正比，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与楼房高度的两次方成正比。因此，水平荷载对高层建筑稳定性的影响作用是很大的
1.2轴向变形不可忽视。高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测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。
1.3侧移成为控制指标。与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（=qH4/8EI）。 另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
1.4结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言， 高层建筑结构更柔一些， 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。
1.5抗震设计要求更高。有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
2. 高层建筑结构设计基本原则
高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。 在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：
（l）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。
（2）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。
（3）对可能的薄弱部位要采取加强措施。
（4）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。
（5）宜具有多道抗震防线。
3. 高层建筑结构的基础设计基本要求
基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于高层建筑层数多、上部结构荷载很大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：
（1） 高层建筑的基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降戒倾斜，满足建筑物正常使用要求。还应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，确保施工安全。
（2）基础设计应根据上部结构和地质状况进行，宜考虑地基、基础与上部结构相互作用的影响。需要降低地下水位的，应在施工时采取有效措施，避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等正常使用和安全。同时还应注意降水的时间要求，以免停止降水后，水位过早上升，使建筑物发生上浮等问题。
（3）高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。宜采用筏形基础，必要时可采用箱形基础。当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。
（4）高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。
（5）在地震区，高层建筑宜避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失稳而破坏，或者产生过量下沉或倾斜。
4. 基础的埋深问题
高层建筑的基础应该要有一定的埋深，埋置深度可以从室外地坪一直算到基础底面，对于独立的高层建筑而言，基础埋深比较容易确定，但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的，当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础（防水底板不宜太薄）时，高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起，此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计，地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候，高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。高层建筑通常设地下室来满足埋深要求，主要有以下几点优势：
1.提高地基承载力。当高层建筑采用天然地基时，地基承载力可进行修正。随着基础埋深的增加，修正后的地基承载力随之增大，从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。
2.有利于高层建筑上部结构的整体稳定。高层建筑地下室外墙一般采用钢筋硷墙，地下室顶板厚不宜小于160mm，地下室具有较大的层间刚度，同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。
此外在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求：
1.天然地基或复合地基，可取房屋高度的1/15；
2.桩基础，可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。
当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性要求及本规程第12.1.6条规定的前提下，基础埋深可不受本条第1、2两款的限制。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。
5. 总结
近些年来，我国的高层建筑发展十分迅速，建筑造型新颖独特，建筑物的高度与规模不断增加。在高层建筑结构设计中，地基是大楼的基础，设计者应根据实际情况，作出合理的结构方案选择。并能根据具体情况进行具体分析采取适当的措施解决实际问题。才能不断地完善和发展高层建筑。
参考文献：
高层建筑结构设计特点范文6
关键词：高层建筑;结构设计;受力分析
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
1,高层建筑结构设计特点
1.1 水平荷载成为决定因素
一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾班力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地质作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2 轴向变形不容忽视
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,跨中正弯矩之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。
1.3 侧移成为控制指标
与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。着楼房高度的增加,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。
1.4 结构延性是皿要设计指标
相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地展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,特别偷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 离层建筑结构分析
2.,1弹性假定
目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地展或强台风作用时,高层建筑结构往往会产生较大的位移,出现裂缝,进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。
2. 2 小变形假定
小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题《P一Δ效应)进行了一些研究。一般认为,当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1／500时,尸一乙效应的影响就不能忽视了。
2. 3 刚性楼板假定
许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度,简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
2.4 计算图形的假定
高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:
（1）一维协同分析。按一维协同分析时,只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。在水平力作用下,将结构体系简化为由平行水平力方向上的各福抗侧力构件组成的平面结构。根据刚性楼板假定,同一楼面标高处各棍抗侧力构件的侧移相等,由此即可建立一维协同的基本方程。在扭矩作用下,则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。一维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。
(2) 二维协同分析。二维协同分析虽然仍将单福抗侧力构件视为平面结构,但考虑了同层楼板上各棍抗侧力构件在楼面内的变形协调。纵横两方向的抗侧力构件共同工作,同时计戴扭矩与水平力同时计算。在引入刚性楼板假定后,每层楼板有三个自由度u,v,e(当考虑楼板翘曲是有四个自由度),楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。剪力楼板位移与其对应外力作用的平衡方程,用矩阵位移法求解。二维协同分析主要为中小微型计算机上的杆系结构分析程序所采用。
(3) 三维空间分析。二维协同分析并没有考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调（竖向位移和转角的协调),而且,忽略抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度对具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥当的。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7 个自由度。
3 剪力墙设计中的基本概念
(1 ) 剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4 或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
(2) 剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地展作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽t 将剪力墙设计成延性弯曲型。
(3) 实际工程中剪力墙分为整体培和联肢培:整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙培肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布皿在墙肢两端;为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏培肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。
联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多,墙肢单独作用显著,连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。
壁式框架:当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢,构件形成两端带有刚域的变截面杆件,在内力作用下许多墙肢将出现反弯点,墙已类似框架的受力特点,因此计算和构造应按近似框架结构考虑。
综上所述,设计剪力墙时,应根据各型墙体的特点,不同的受力特征,墙体内力分布状态并结合其破坏形态,合理地考虑设计配筋和构造措施。
(4) 墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析,求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值；即①剪力墙之间的间距；②门窗洞口之间的冀缘宽度;③墙肤总高度的1/ 10;④剪力墙厚度加两侧班墙厚度各6倍的长度。
（5) 为了保证墙体的稳定性及便于施工,使墙有较好的承载力和地展作用下耗散能力,规范要求一二级抗展墙时墙的厚度应≥160mm,底部加强区宜≥200mm,三四级抗双等级时应≥140mm,竖向钢筋应尽量配置于约束边缘。
4 剪力墙的边缘构造
（1）结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力培差;计算分析表明增加墙肢截面两端的冀缘能显著提高墙的延性;因此在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性,还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。从1989年出版的规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、冀墙(柱)、转角墙(柱),也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。
(2) 对规范的不同理解往往产生了五花八门的设计。有人将每一轴线的墙理解为一片墙仅在端墙设暗柱,有人将凡是拐角或洞口边都设暗柱,而即使是公开发表出版的权威参考书或设计手册对暗柱（翼端柱)的截面取值也出现了以下三种不同尺寸,因此造成配筋的差别很大,甚至相同的资料由于出版的时间不同,对规范的理解也有所不同。
(3) 从2002年开始实施的建筑结构规范,根据结构类型及受力状况,对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘,按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。
5 剪力墙结构的厚度和配筋问题
（1)墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止混凝土出现裂缝,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加,特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。
(2 )墙的竖向钢筋主要起抗弯作用,目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋;但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布皿在墙端部边缘区并保证钢筋间距≤300m m,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗展不利。
