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高层建筑结构概念范文1
0 前言
近些年来，建筑业有了突飞猛进的发展，城市建设的发展中，高层建筑越来越广泛地应用，在不断的结构设计研究与实践中，人们积累了大量的实践经验。计算机技术的迅猛发展，为结构设计提供了快速、准确的设计计算工具。然而有很多设计还存在诸多缺陷，主要原因就是在总体方案和构造措施上未采用正确的构思，即未进行概念设计所致。所谓概念设计就是运用人的思维和判断力，在设计前期从宏观上决定结构设计的基本问题。一般指不经数值计算，是从结构概念入手，依据整体结构体系与结构子体系之间的力学关系、相对刚度关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体角度来确定建筑结构的总体布置和结构措施。
一概念设计的意义
由于结构方案设计阶段，是不需要借助于计算机来实现的，这就需要我们综合运用其掌握的结构概念，能做到结构功能与外部条件一致，充分展现先进的设计，发挥结构的功能并取得与经济性的协调。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效的对结构体系进行构思、比较与选择。所得设计方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
二 做好概念设计因思考的问题
1 结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防, 选择合理的结构类型。
2 分析结构破坏的机制和过程, 以加强结构的关键部位和薄弱环节。
3 分析竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点及传递途径。
4 注意非结构构件对主体结构抗震产生的有力和不利影响, 协调布置, 并保证与主体结构连接构造的可靠性。
5 承载力和刚度在平面内及沿高度尽量均匀分布,避免突变和应力集中, 有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌, 使地震作用能在各子结构之间重分布, 充分发挥整个结构耗散地震能量的作用。
6 抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构, 并具有多道防线。
7 预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围。
8 掌握各类结构材料的特性及其受温度变化的影响。
三 结构体系设计
1 结构形式与特点
高层建筑对内部空间的要求，因其使用性质和功能不同，建筑平面布置也就随之变化。小空间平面布置方案仅适用于住宅及旅馆；办公室要求大小空间兼有；餐厅、商场、展览厅等，则要求有能灵活分隔的大空间；舞厅，宴会厅和报告厅等，又要求内部为无柱大空间。随着结构技术的发展， 一些较新颖结构体系的运用，如悬挑、悬挂、巨型等结构，为满足各种使用功能要求创造了有利的条件。
悬挑结构：体型独特，外观新颖，在建筑艺术上有特色，加之外柱截面很小，四周开敞，很受建筑师的欢迎。其特点是围绕核心筒在各个方面作出悬挑，由核心承受所有的荷载，围绕核心筒可以创造出没有任何垂直支撑的平面形式，这使室内空间的使用更加方便、灵活。但这种结构类型建筑体型上大下小，形成了上层质量大、刚度大，而下层质量小、刚度小的不合理分布，因而上部楼层产生很大的水平作用使底部中央筒体受力很大，使用时要慎重对待。
悬挂结构：是指采用吊杆将高楼各层楼盖分段悬挂在主构架上所构成的结构体系。主框架与矩形框架相类似，承担全部侧向和竖向荷载，并将它直接传至基础。除主框架落地外，其余部分均从上面吊挂， 可以不落地。
矩型结构：一般有矩形框架结构和矩形桁架结构。矩形框架结构由楼、电梯井组成大尺寸箱形截面矩形柱，有时也可以是大截面实体柱，每隔若干层设置一道1-2层楼高的矩形梁。它们组成刚度极大的矩形框架，是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结构。上下层矩形框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构，其荷载直接传递到一级结构上，其自身承受的荷载较小，构件截面较小，增加了建筑结构布置的灵活性和有效使用面积。紧靠上层矩形梁的楼层，甚至可以不设柱，形成较大空间，以满足建筑需要。矩形桁架结构以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架，主要承受水平和竖向荷载。楼层竖向荷载通过楼盖、梁和柱传递到桁架的主要杆件上。因此，矩形结构亦被称为“超级框架结构”。
2 结构平面设计原则
在水平荷载作用下结构侧移已成为高层建筑设计中的关键控制因素，如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师追求的重大目标。建筑平面的形状宜选用风压较小的形式，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响，还必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载。在地震作用下，建筑平面要力求简单规则，风荷载作用下则可适当放宽。因为结构整体弯曲变形所引起的侧移与结构体系抵抗倾覆力矩的有效宽度的三次方成反比例关系，所以不宜建造宽度很小的建筑物。一般应将结构的高宽比H /B控制在5-6以下, 当设防烈度在8度以上时，H /B限制应更严格一些。另外，建筑平面的长宽比也不宜过大，一般宜小于6，以避免两端相距太远，振动不同步，产生扭转等复杂的振动，而使结构受到损害。在规则平面中，如果结构平面刚度不对称，仍然会产生扭转。所以，对任何平面形式的高层建筑来说，其抗侧力结构的布置原则都是尽量使平面的质量中心接近于抗侧力结构的刚度中心。因此，简洁、规整、均匀对称的平面设计，对于合理布置抗侧力结构是有利的。由于质量分布很难做到均匀对称，在结构布置时，除要求各向对称外，还最好能具有较大的抗扭刚度，在满足建筑功能的条件下，把抗测力构件从中心布置和分散布置，改为沿建筑周边或四个角上布置，就大大提高结构的抗扭能力。
3 选择合理结构布置, 协调建筑与结构的关系
高层建筑结构体系确定之后，结构布置的合理与否很大程度影响着建筑的使用，结构的经济性和施工的合理性，特别是地震区会影响结构的抗震性能，结构布置不当，常常造成薄弱环节，引起震害。在高层建筑的设计中，结构布置一般应考虑以下几点：
（1）高层建筑控制位移是主要矛盾，除应从平面体型和立面变化等面考虑提高结构的总体刚度以减少结构的位移。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以最有效的方式共同作用；加强基础的整体性，以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响，同时应注意加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。此外增强结构整体宽度也可减少侧向位移，在其它条件不变时，变形与宽度的三次方成正比。因此，宜对建筑物的高宽比加以限制，体型扁而重的建筑是不合适的，宜采用刚度较大的平面形状，如方形、接近方形的矩形、圆形、Y形和#形等塔式建筑，即把使用要求及建筑体型多样化和结构的要求有机地结合起来，又可形成侧向稳定的体系。
（2）在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响，如扭转和应力集中效应，建筑平面形状宜规正，避免过大的外伸或内收，沿高度的层间刚度和层间屈服强度的分部要均匀，主要抗侧力竖向构件，其截面尺寸、砼强度等级和配筋量的改变不宜集中在同一楼层内，应纠正“增加构件强度总是有利无害”的非抗震设计概念，在设计和施工中不宜盲目改变砼强度等级和钢筋等级以及配筋量。简单地说就是使结构各部分刚度对称均匀，各结构单元的平面形状应力求简单规则，立面体型应避免伸出和收进，避免结构垂直方向刚度突变等。平面的长宽比不宜过大，以避免两端相距太远，振动不同步，应使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯间时不宜设在平面凹角部位或端部角区，它对结构刚度的对称性有显著的影响。
（3）应满足建筑功能要求，做到经济合理，便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外，还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。
高层建筑结构概念范文2
关键字：高层建筑；结构设计；概念设计
Abstract: The industry of high-rise buildings in China with the development of city and area restrictions and vigorous development, in addition to building community increased,form and structure design of main building has become increasingly diversified, enrichment, in which, the structuredesign of high-rise building brought more problems to the engineering designer, is briefly described design features of structure design of high-rise building structure firstly,architectural design of high-rise buildings and high-rise buildings of the problem, introduces the concept of high-rise building structure design.
Keywords: high-rise building; structure design; conceptual design
中图分类号：TU972文献标识码：A文章编号：
我国经济市场的快速发展决定了城市建筑多功能化的趋向，人口数量的急剧增长和建筑用地日趋紧张决定了高层建筑列入城市发展规划的必然趋势，进而促进了相关产业的不断壮大和发展。除此以外，科技技术的进步也为高层建筑提供了更为轻质的高强度材料，设计计算理论方面的发展也为高层建筑结构设计带来了更为夯实的理论基础，而计算机技术的普及应用与建筑结构设计分析相结合，更为高层建筑的发展提供了必要的技术支持。
一、高层建筑的建筑设计状况概述
近些年来，随着我国社会经济的快速发展，市场对于高层建筑的需求也越来越高，伴随着这种社会需求形式，高层建筑在各地如雨后春笋般涌现，这为建筑行业的发展提供了良好地机遇，于此同时，高层建筑的特点为占地面积较小，建筑面积大，建筑造型较为独特，具有高集约性的特点。这些特点能够充分满足城市建筑日益紧张的用地局面，能够占用更少的用地，进而有效节约城市用地，同时能够有着良好地采光，日照以及通风效果。这些优点使得高层建筑在现代化城市中得到了快速的发展。然而随着高层建筑高度的快速增加，如何有效进行建筑的防火防灾，已经成为了城市建筑一个不可避免的难题。正是这些特点，使得高层建筑在现代化大都市中得到了迅速的发展，但是，随着建筑高度的增加，建筑的防火、防灾、热岛效应等已成为人们急待解决的难题。
二、当下高层建筑的结构设计特点
高层建筑的结构设计与多层或底层建筑的设计相比，结构的设计项目比其他工程项目的内容要重要一些，由于建筑结构设计与建筑的平面布置、立体构型、建筑高度、施工技术的标准、水电管道的布设、工程竣工时间的耗费以及工程造价投资等方面有着十分密切的关系，下面，笔者就对高层建筑的结构设计特征进行详细介绍。
2.1水平力是结构设计的重要因素
多层或底层的建筑结构设计中，通常都是将以重力代表的竖向荷载来对整体的房屋结构设计进行控制，而高层建筑的结构设计中，竖向荷载所起到的控制因素占比不大。由于高层建筑的自重和楼面使用所产生的荷载在竖向构件中所产生的弯矩及轴力的数值与建筑高度的一次方呈正比关系；而该荷载在水平构件中所产生的倾覆力矩以及在竖向构件中引起的轴力则与建筑高度的二次方呈正比；从另一个角度来说，若建筑高度到达一定程度时，其竖向荷载的数值为定值，而水平荷载则因为受到各种环境因素的影响，其数值会因为结构动力性的不同而产生较大的变化。
2.2侧移是结构控制的重要指标
结构侧移在多层和底层建筑的结构设计中并没有受到重视，而高层建筑的结构设计中，结构侧移扮演着十分重要的角色，水平荷载结构的侧向形变与建筑高度的四次方成正比，因此其数值会随着建筑高度的增加而增加。除此以外，高层建筑的高强度轻质材料的应用、侧向位移的速增、新型结构设计和建筑形式都会随着建筑高度的突破而一一出现，这样一来，高层建筑的结构设计不仅在强度标准上有所提升，同时结构的抗推刚度也要随之增强，只有这样才能保证在该结构设计下建筑由于水平荷载而产生的侧移量被控制在一定范围内，若超过限定范围，则会出现以下现象：1.附加内力的增强会在侧向位移增大时加剧偏心现象，而附加内力超过了限定大小数值时，就会导致房屋恻塌；2.填充墙或室内装饰产生裂缝或损坏，导致建筑物的机电设备管道受到冲击，会造成电梯轨道变形而停止运行；3.建筑主体结构构件产生裂缝，甚至出现损坏；4.给建筑使用者带来心理上的不适合压力。
2.3对建筑的抗震性能要求更高
风荷载和竖向荷载是高层建筑正常使用时所涉及的基础抗震性能设计的内容之一，具备抗震设防的高层建筑结构设计，除了要考虑到以上正常使用的荷载以外，还要保证建筑结构具备良好的抗震性能，大震不倒、小震不坏是高层建筑抗震性能的表现。
2.4轴向变形重视的加强
现代高层建筑常见的设计结构中，框架体系的应用较为普遍，而在这种建筑结构中，框架的中柱轴压应力会比边柱的轴压应力要大，也就是说中柱的轴向压缩变形会比边柱轴向压缩变形要大。建筑高度越大，中柱和边柱轴向形变的差异就会越大，当超过限定范围时，会导致连续梁中间支座下陷，从而导致连续梁中间支座位置的负弯矩值减小，端支座负弯矩值和跨中正弯矩值变大。
三、高层建筑结构设计中存在的问题
3.1高层建筑结构受力性能设计问题
无论是多层、底层建筑还是高层建筑，在对水平和竖向的结构系统进行设计时，所涉及到的基本原理都一样的，设计思想方面的唯一差异就是，在建筑高度有所增加的状态下，结构设计应该提高对竖向结构体系的重视，原因有两点：1.侧向荷载与竖向荷载相比，其侧向力所产生的倾覆力矩会大很多；2.在垂直荷载比较大的情况下，应该保证结构设计中加入墙、柱或井筒等承受力较大的空间构建。
3.2高层建筑结构扭转问题
刚度中心、结构中心和几何形心是建筑结构的主要内容，统称为结构三心。高层建筑的设计原则之一是要做到三心合一，也就是建筑三心的点尽可能集中在一个点上。所谓结构扭转现象就是指建筑的整体结构设计没有达到这一要求标准，进而使得建筑在水平荷载的作用之下发生结构扭转振动的现象。
四、高层建筑结构概念设计思想
4.1选择有利的抗震场地
应尽量选择有利的地段，避开对建筑抗震不利的地段，实在无法避开时，应尽量使建筑物场地选择建在基岩或薄土层上，或具有较大“平均剪切波速”的坚硬场地土上，从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。
4.2确保结构的整体性
结构的整体性是保证结构各部件在地震作用下协调工作的必要条件。不开洞或者是开洞较小的现浇钢筋混凝土结构楼盖和钢混凝土组合楼盖具有整体性好、平面内刚度大的优点，增加结构的整体性，有助于结构的协同工作。因此优先选用现浇楼板，且尽量要少开洞或不不开洞。
4.3减轻结构自重，控制结构刚度
地震作用的大小与建筑自重成一定比例，自重越轻，地震效应也就越小，因此附属结构要尽量选用轻质材料。同时结构刚度在满足位移的基础上宜小不宜大。增大结构构件截面，提高了结构刚度和抗力大小，但同时也会招来更大的地震力。因此，不可盲目增大结构的刚
度，而要对其加以控制。
五、结束语
综上所述，高层建筑的结构设计作为一个长期、复杂且往复循环的一个建筑发展过程，其间，负责建筑设计的工程师不仅要按早建筑业内的规范来进行设计规划，更要在设计的过程中结合建筑区域的地质地况来进行结构设计，运用多种设计方案和设计思想，通过对比分析出最佳的设计图纸，从而保证高层建筑结构设计的质量和效率。
参考文献:
[1]天水市建筑勘察设计院 陈龙;浅谈建筑结构设计中的概念设计[N];天水日报;2008年
[2]刘洁;建筑结构概念设计[J];河南广播电视大学学报;2006年03期
高层建筑结构概念范文3
关键词: 高层建筑；结构设计；抗震概念；应用
中图分类号：TU97文献标识码： A
0引言；近年来，由于人类对于自然环境的不断破坏，各类自然灾害发生的较为频繁。高层建筑结构设计中抗震概念设计是对建筑抗震设计的宏观控制，合理的运用抗震概念和原则是建筑结构抗震设计的必要前提，在高层建筑工程一开始从建筑的场地选择、平立面形式、结构布置以及延性等方面进行考虑，从根本上消除高层建筑中抗震的薄弱环节，再通过计算与结构措施，能够保证设计出的高层建筑具有良好的抗震能力，显著的提高高层建筑的抗震可靠度。
一．高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义
高层建筑结构设计中应该非常重视抗震概念设计，因为高层建筑结构非常复杂，当发生地震时具有动力不确定性特点，人们对地震时对结构认识的局限性，再加上材料性能和施工安装的变易性、模拟地震波的模糊性等因素，导致计算结果和实际之间具有很大的差异。简单的依赖数值计算获得结构并不能有效的解决高层建筑的实际抗震问题，尤其是地质特征的差异性原因，导致许多国家甚至是地区指定的抗震规范都有明显的差异。高层建筑结构抗震概念设计在依据数值计算的基础上，还增加了实践经验元素，并且结构概念设计甚至比分析计算更重要，使得这一抗震设计理念能够满足区域差别下从事高层建筑结构设计的实际需求。强调高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性，其目的是为了引起高层建筑结构工程是在进行建筑结构设计时，特别重视相应的结构规程以及抗震概念设计中的相关规定，从而摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区，要求结构工程师严格的按照结构设计计算原则，再结合地区的抗震规范，以此保证高层建筑结构的抗震性能。
二．影响建筑物抗震效果的因素
2.1 建筑结构建造过程中所使用的材料和施工过程在实际抗震设计时，抗震 效果与建筑结构的材料具有十分密切的关系。但在许多时候工作人员往往意识不到这一点。建筑材料的质量的好坏与建筑物所受到的地震作用力有直接的关系，质量好的材料所受到的地震作用力就小，则质量差的则所受到的力就大。因此一些轻型材料的应用，对于提高建筑物的抗震性能具有非常好的效果，不仅施工材料对于抗震性能有所影响，施工过程中的每一个具体环节都会对抗震效果有所影响，所以在高层建筑施工中，要控制好施工的质量，做好相应的监管工作，从而保证高层建筑的施工质量，使建筑的抗震效果有所保证。
2.2 建筑物自身的结构设计
结构设计的好坏直接关乎建筑物的质量，同时也是对抗震效果具有关键性的影响因素，所以在实际建筑物结构设计中，保证抗震效果是非常必要的。目前在建筑物抗震结构设计时通常以在震不坏、大震不倒为目标，因此在建筑设计时，无论是点式还是板式建筑，其合理的结构设计都是十分重要的，这对提高建筑物的抗震效果将起到积极的作用。另外建筑物在平面结构布置时，其尽量做到质心和刚心的重合，因为在建筑物平面布置时一般都较为复杂，一旦发生地震如果质心和刚心不一致时则会导致地震的作用力加剧，从而形成较大的破坏性，所以为了有效的提高地城的抗震能力，则需要做到质心与刚心的重合。
2.3 建筑物所处地质环境情况
建筑物所处位置的地质情况对建筑抵抗各种自然灾害发生时的破坏性具有非常重要的意义。通常在地震发生时，如果建筑物位于岩石地带、山体附近、容易产生滑坡的地质情况下时，则一旦发生地震所造成的破坏是十分巨大的。所以为了有效的增强建筑的抗震性能，可以在进行建筑位置选择时即做好详细的勘测工作，尽量避开容易在地震中由于导致地表发生变化的不利地段，选择有利的地点进行建筑物建造。
三.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用
3.1抗震概念设计应该重视高层建筑的结构规律。在高层建筑的抗震概念设 计应用中，应该对高层建筑的体型设计进行科学的修正，保证在质量、刚度、对称、规则上分布均匀，保证设计的整体性，避免局部出现刚度过大的问题。高层建筑的结构布局对抗震概念设计具有十分重要的作用，简单、对称的建筑在地震中的应力分析和实际反映很容易做到，并且能够达到相一致，但是在凹凸的立面与错层设计的高层建筑中，当地震发生时将会产生复杂的地震效应，很难做到对高层建筑抗震效果的最佳分析。因此，高层建筑的抗震概念设计应该重视结构的规律性。
3.2抗震概念设计在结构体系上的应用。高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键，抗震概念设计在结构体系上的应用依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系，通过概念近似手算确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。抗震结构方案选择的合理性，直接影响建筑抗震概念设计的经济性与安全性。合理的选择建筑结构体系，应该注意以下三个方面: 其一，选择建筑结构体系时，应该对因为部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力，应该坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能，这一原则的重要性在许多建筑物地震后的实际状况中都得到了很好的印证; 其二，选择建筑结构体系时，不仅仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线，还应该有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图，这些都应该和不间断的抗震分析相符合; 其三，其中延性是建筑结构中的重要特性之一，结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平，提高结构构件的延性水平，是提高高层建筑抗震设计概念在建筑结构设计应用中的重点问题，通过采用竖向和水平向混凝土构件，能够增强对砌体结构的约束，当配筋砌体在地震中即使产生裂缝也不会倒塌或者散落，保证高层建筑早地震中不至于丧失对重力荷载的承载能力。
3.3抗震概念设计在结构构件上的应用。高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑，因此，抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度，并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构，因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线，这样在地震作用下，即使一部分构件先被破坏，剩余的构件依然具备支撑的作用，形成独立的抗震结构，承受地震力与竖向荷载。因此，合理的预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置，适当的调整构件的强弱关系，形成多道抗震防线，实现对高层建筑结构体系的合理控制，这是结构抗震耗能的一种有效措施，是建筑抗震结构概念设计的重要内容。
四．结束语
总而言之;随着高层建筑的不断兴起，其抗震结构设计成为人们关注的焦点，目前技术的进步，使高层建筑结构的抗震设计技术和方法越来越先进，越来越完善。但社会需求的不断提升，也需要设计人员不断强化自身的专业技能，同时还要做好对建筑环境及地质的分析和研究工作，从而根据实际情况来选择适合的抗震结构，从而增强高层建筑结构的抗震能力，避免在地震发生时造成严重的伤亡和损失。
参考文献
高层建筑结构概念范文4
关键词：概念设计高层建筑结构设计优化设计
1工程概况
某工程项目用地共计11.25hm2，总建筑面积约为72万m2，拟建成包括高档公寓、SOHO公寓、普通住宅、商业、写字楼等多种功能的大型商业综合体，整个综合体共分为A、B、C、D、E5个建筑组群。本工程为其中的B区，建筑面积1O万m2，地下部分为两层地下室，平时主要用于商业、设备用房及车库，地下二层战时为核5级人防地下室；地上部分裙房2～4层，两栋住宅塔楼均为40层。
工程结构设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级。抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。风荷载按lOOa重现期的风压值计算，基本风压wo=O.60kN/m2，地面粗糙类别采用B类，由于塔楼高宽比4.34＞4.0，风荷载体形系数采用1.4。
2基础及地下室设计
2.1 工程地质及水文地质情况
根据勘察报告，场区地貌属山前坡洪积平原。场地内岩土分层自上而下描述如下：第1层：杂填土，第2层：细砂，第3层：粉质粘土，第4层：强风化云母片岩，第5层：中风化云母片岩，该层未穿透。场区内无不良地质现象，无液化土层，区域稳定性较好，适宜工程建设。
场区地下水位标高0.85～3.43m(黄海高程)。地下水类型为第四系松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。抗浮设计水位标高建议值为4.00m2，相对于±0.00为-0.25m。
2.2 基础类型
根据勘察报告，并考虑抗浮要求，裙房部分的基础采用筏板基础，以第3层粉质粘土层( fak =280 kPa )或第4层强风化云母片岩层( fak =3OO kPa )为基础持力层。筏板厚度为0.6m框架柱位置根据抗冲切需要设置相应尺寸的柱墩。
塔楼基础考虑过两种方案，一是天然筏板基础，二是大直径人工挖孔桩基础。通过从结构造价、施工方便等方面综合比较，最后采用了传力直接的大直径人工挖孔桩+墙下承台梁+防水板基础。挖孔桩桩长约13m，桩径1000～1600，扩底1800―2900，桩端持力层为第5层中风化云母片岩，桩端极限端阻力标准值pr q =6000 kPa 。
2.3 地下室抗浮设计
地下室抗浮设计水位为-0.25m，需要进行抗浮设计。设计上采用抗拔锚杆（Φ150)进行抗浮，锚杆进入强风化岩不小于lOm，长度不小于14m，单根锚杆抗拔承载力特征值为360kN。
2.4 地下室结构超长及主裙楼差异沉降
地下室平面尺寸为206x137m，大大超过规范要求。但考虑到设缝对建筑结构的不利影响，设计时通过采取适当的结构措施(采用微膨胀混凝土、设置后浇带、加强配筋等)、建筑措施(纯地下室顶板及墙加强保温措施)及施工措施(分段施工、加强养护、采用添加剂等)，在地下室范围内不设变形缝而设置收缩后浇带。另外，为解决主裙楼之间的差异沉降问题，在主裙楼之间还设置了沉降后浇带。收缩后浇带要求在混凝土浇筑两个月后可进行封闭，沉降后浇带则需根据沉降观测的结果进行分析后再选择合适时机进行封闭。
3上部结构方案
工程地下室部分不设伸缩缝和沉降缝，整个工程连为一体，地下室顶板设计为上部结构的嵌固部位。上部结构通过设置2道抗震缝将结构分为完全独立的3个部分，其中左上角和右下角均为40层的2个塔楼，左下部分为2层的框架结构。
两栋塔楼均为剪力墙结构体系，结构高度119.9m，为A级高度的钢筋混凝土高层建筑。塔楼平面外包尺寸为27.8x31.7m，高宽比H/B=4.34，长宽L/B=1.14，均满足规范的有关要求。
结构方案阶段，首先根据概念设计的原则进行剪力墙的平面布置，尽量控制剪力墙的墙肢长度满足普通剪力墙的要求，并尽量布置带有翼缘的剪力墙，以提高整个建筑物的抗震性能。二是充分利用中间交通核心形成的剪力墙内筒的抗侧力作用，尽量减小剪力墙的数量和尺寸。再根据结构的规则性和整体性原则，对整体计算分析的结果从周期比、位移比、刚度比和层间受剪承载力之比、刚重比以及层间位移角等方面进行综合分析和判断，在经过多轮结构优化后，确定了塔楼的结构方案。其中，塔楼的剪力墙厚度从底部的400厚到300到250再到上部的200厚均匀变化；混凝土强度等级也从底部的C50到C40，最后过渡到C30，并且剪力墙厚度的变化与混凝土强度等级的变化均错开数层。优化后的标准层结构平面布置详见图1。
图1标准层结构平面图
根据本工程的特点和结构平面布置图，还采取了一些构造加强措施：正常楼层板厚为h=l10，地下一层楼板由于人防采用400厚，±0.00楼板作为整个工程的嵌固端厚度h=180，裙房屋面层楼板厚度加厚为h=130，塔楼屋面层楼板厚度采用h=150；内筒左右两侧及电梯间由于楼板开大洞，板厚均加强为h=150，以传递水平力。
4结构整体计算分析
4.1 振型分解反应谱法
结构整体计算分析时采用了2个不同的计算软件，先采用SATWE进行整体计算，再采用Etabs中文版进行验证。地震作用计算首先采用考虑扭转偶联振动影响的振型分解反应谱法，塔楼的部分计算结果如表1。结果表明，两种软件的计算差别不大，各项指标均满足规范的有关要求。
表1塔楼的部分计算结果
项目SATWEETABS
周期，ST13.153.03
最大层间位移角，Y向1/22731/3195
4.2 弹性时程分析补充计算
本工程结构高度大于100m，抗震设防烈度为7度，需进行多遇地震下的弹性时程补充分析计算。选用1条人工波RHITG035以及2条实际地震记录TAF-2TH2TG035，采用SATWE进行弹性动力时程分析，输入地震加速度的最大值为35cm/s2。
结果表明：每条时程曲线计算所得结构底部剪力均大于振型分解反应谱法结果的65/%，三条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值大于振型分解反应谱法结果的80%，选波有效。时程分析法计算所得剪力平均值在大部分楼层小于振型分解反应谱法计算结果，在顶部个别楼层出现了大于振型分解反应谱法的现象。针对这个问题在SATWE中采用了地震力放大系数的方法进行解决，这部分楼层配筋计算据此进行。
5结语
高层建筑结构概念范文5
【关键词】高层钢结构；抗震；概念设计
0.引言
作为建筑领域的新兴力量，我国多高层钢结构建筑行业发展迅速。混凝土结构的房屋受压较好，但抗拉能力极弱，二者强度差距达10倍，当地震来临时，房屋在地震波循环荷载作用下，极易发生整体垮塌。而钢结构具有良好的延展性，可以将地震波的能耗抵消掉。由于钢材基本上属各向同性材料，抗拉、抗压、抗剪强度均很高，而且具有良好的延展性，特别是钢结构凭着自己特有的高延展性减轻了地震反应，所以钢结构可以看作比较理想的弹塑性结构，通过结构的塑性变形吸收和消耗地震输入能量，从而具有较高的抵抗强烈地震的能力，同时钢结构相对于其他结构自重轻，这也大大减轻了地震作用的影响。
1.高层钢结构建筑抗震性能化设计目标
在高层钢结构建筑抗震性能化的设计过程中，任何高层钢结构建筑结构抗震性能设计的相关目标都有两个：一是地震发生时，不会因为高层建筑物的钢结构遭到结构破坏而影响建筑内人员的逃生；二是在地震发生时，不致因高层建筑物的钢结构遭到结构破坏而使建筑产生的损失更大。
为了满足总体目标的规则和要求，高层建筑的结构抗震设计的相关功能目标必须包括以下两点：一是高层建筑物的某些部位的结构构件以及高层建筑物的子结构及结构整体在有地震发生后的某一段的时间内不能够产生整体坍塌状况，从而以保证高层建筑内的工作人员和居住人员有足够的时间逃生；二是建筑物的某些部位的结构构件以及高层建筑物的整体结构在发生地震下不能产生严重的影响，能够继续使用，不会迅速地变形或产生倒塌现象，从而在震后建筑物的结构功能能够最大程度上尽快得到恢复，从而相对程度上减少高层建筑在发生地震时直接和间接的经济损失和人员伤亡。
2.高层钢结构抗震概念设计的一般原则
概念设计一般指不通过数值计算，只根据结构体系震害、力学关系、结构破坏机理、试验现象与工程经验，对一些比较复杂、难以做出精确、理性的分析或规范中难以规定的工程问题，而获得的基本设计构思。抗震概念设计根据抗震设计的复杂性，避免了无必要的繁琐计算，为抗震计算创造便于计算的模型，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况，从宏观上实现了合理抗震。目前国内有一些高层钢结构设计软件，但对抗震计算的可靠性仍值得商榷，应先由概念设计对高层建筑设计进行总体把握。
在实际结构设计中，高层钢结构抗震概念设计一般原则包括：
2.1建筑的体形要简单，平立面布置宜规则
体形简单和规则的建筑，受力性能明确，设计时容易分析结构在地震作用下的实际反映及其内力分布，构件细部构造也容易处理；反之，刚度和强度的突变，引起的应力集中或变形集中，容易形成薄弱环节，造成严重后果。
2.2建筑的质量和刚度变化要均匀
建筑的刚度和质量分布不对称，容易在水平地震作用下发生扭转震动，设计时对质量和刚度分布不连续的情况应加以限制，采取必要的构造措施。
2.3选择合理的抗震结构体系，设置多道抗震防线
当设计既抗风又抗震的高层建筑时，希望设计成在风荷载和规范规定的地震作用下是刚性的结构体系，但当地震作用非常大时，又可通过控制其屈服而变成有延性的结构。可将大型竖向和水平构件联结成巨型框架，竖向构件既可单独抵抗横向剪力，在地震作用下，与水平构件又可组成整体结构，而竖向独立构件与整体结构的振动周期是明显不同的。
2.4增加抗弯结构体系的有效宽度
稳固高层建筑物的一个办法是把重量向边缘转移，在高度一定的情况下，限制建筑物的高宽比，国外70年代及以前建造的高层钢结构，高宽比较大的，如纽约世界贸易中心双塔为6.6，其它建筑很少超过此值。
2.5设计结构分体系应使其构件以最有效的方式相互作用
大量研究表明，偏心支撑具有弹性阶段刚度接近于延性框架的特点，是一种良好的抗震结构，其原理是强柱，强支撑和弱消能梁段，即在大震时消能梁段屈服形成塑性铰，且具有稳定的滞回性能，即使消能梁段进入应变硬化阶段，支撑斜杆、柱和其余梁段仍能保持弹性。
2.6每层楼盖应足以起水平隔板作用
我国抗震规范推荐钢结构的楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或非组合楼板，对超过12层的钢结构，必要时可设置水平支撑，总的来说，就是要保证楼盖的整体性。
2.7设置粘弹性阻尼器
粘弹性阻尼器是一种十分有效的减振耗能构件，它可以有效的减小结构构件的地震设计内力和结构横风向的风振加速度。
2.8埋入式和外包混凝土式柱脚具有较好的抗震能力，地震区应优先采用
地震区设计锚栓时，应充分考虑地震剪力，增强锚栓的抗震强度，我国钢结构中外露式柱脚应用普遍，而埋入式或外包混凝土这种柱脚在罕遇地震下的抗震性能值得我们注意。
2.9材料使用
高层建筑钢结构的钢材，宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢，以及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢，有可靠根据，可采用其他牌号的钢材；抗震结构钢材的强屈比不应小于1.2；应有明显的屈服台阶；伸长率应大于20%；应有良好的可焊性。对承受沿板厚方向的拉力作用的焊接构件，当板厚度超过限值时，应检验其z向性能。
2.10降低地震作用效应
在建筑物顶部装一个“大型调节减震器”，地震时在惯性作用下通过上了油的金属片向相反方向倾斜，从而对建筑物的振动产生阻尼作用，减少建筑物的位移。此方法也可用于对建筑抗风不足予以弥补。
3.结束语
目前，高层钢结构的抗震概念设计已经越来越得到结构设计界的重视。由于各个地区之间的经济水平、地质地貌、设计水平及设计软件普及等都存在较大差异，所以，在复杂的设计条件下，概念设计应该是保证结构抗震安全性的关键手段，也将是建筑抗震设计的首要步骤。
【参考文献】
[1]张煜，蔡焕琴.概念设计优化高层钢结构抗震[J].工业建筑，2006（增刊）.
[2]丁志耀.多高层钢结构住宅抗震性能探究[J].华东科技（学术版），2012（4）.
高层建筑结构概念范文6
关键词：抗震概念设计；高层建筑；结构设计
1高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义
概念设计的应用范围广泛，包含了极多的结构设计，从中可以知道概念设计的作用越来越重要概念设计的重要性主要有以下几点：（1）如今的计算理论及结构设计理论有待完善，存在着各种各样的缺陷以及不可计算性所以，概念设计的应用则不仅解决了计算理论的缺点，还解决了在结构设计中实际存在的那些大量无法计算的问题，更加合理的完成了建筑的结构设计。（2）结构设计过程需要进行大量的数学计算，需要借助计算机来完成而在方案的初级设计阶段不能使用计算机来辅助计算因此，需要熟练掌握结构概念的结构工程师根据自己的合理计算和准确的判断来筛选高效低造价的结构设计方案。（3）对于结构设计的工程中存在的大量繁琐的计算，往往需要借助计算机完成构设计人员也过分依赖计算机，这样会降低工作人员对设计数的敏感性，对于计算中存在的数据错误和运算方法不合理问题不能辨别和纠正，从而使结构设计存在诸多问题，并给建筑结构留下很多安全隐患由以上分析可知，概念结构设计对建筑结构设计有相当重要的影响，其地位是不可取代的。
2高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则
2.1结构的整体性
在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性起到十分重要的作用，其相当于水平隔板，不仅要求聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力的子结构，还要求这些子结构具有较强的抗震能力，能够抵抗地震作用，尤其是当竖向抗侧力子结构的分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。
2.2结构的简单性
结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行分析，准确的分析出高层建筑抗震的薄弱环节，然后采取相应的措施，避免薄弱环节的出现。
2.3结构的刚度
结构的刚度和抗震能力水平在地震作用下是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，结构的刚度不仅仅应该控制结构的变形，还应该尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击，如果结构发生较大的变形，将会产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，降低高层建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念设计中，应该重视结构的刚度设计。
3抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用
3.1地基基础与建筑场地的合理选择
在建筑结构抗震设计之前需要对建筑场地进行选址，在工程选址过程中应尽可能选在抗震性能相对较好的建筑场地，尽量避免抗震性能较低的场地，若无法避免，那么应做好相应的预防措施，以免遭受地震的居民受到危害。而对于建筑地基基础的选择，要保证建筑地基基础选择的科学性，首先应对建筑所在地的地质状况进行全面勘察，应尽可能选择土质坚实的场地，这样对建筑结构防震抗震有一定的帮助。若地质条件不允许，则应结合当地建筑结构场地实际情况，因地制宜选择建筑地基结构，一般情况下建筑地基结构可分为刚性结构与柔性结构两种，对于建筑场地相对较为坚硬的土质，应选择柔性结构，反之则应该选择刚性结构，以此来降低地震灾害给建筑物以及人们带来的危害。
3.2建筑物结构、外形与尺寸的设计
对于建筑物而言，影响建筑抗震性能的主要因素有建筑物结构、建筑外形以及建筑各结构的尺寸等等，所以抗震设计人员在设计过程中要充分考虑影响建筑抗震性能的因素，对建筑结构、尺寸以及外形等因素进行综合考量，从而做出合理性安排。在建筑平面设计中首先要考虑建筑的防震性能，在设计过程中要有意识的提高建筑防震性能，尽可能选择易于进行防震设计的建筑设计方案。据相关调查研究得知，不规则建筑物与普通建筑物的抗震性能相比，其抗震性校对较低，因此在不规则建筑物结构设计中，为了防止地震的过度危害，应采取一定的防护措施。
3.3科学处理建筑主体结构与非承重结构构件的关系
建筑主体结构与非承重结构构件有着密切关系，如何科学处理建筑主体结构与非承重结构构件的关系是现今建筑概念设计中尤为关注的话题。科学处理两者之间的关系尤为必要，因为保证建筑主体结构与非承重结构构件的关系，可以有效降低用户在地震灾害中的损害，具有一定的防震减震效果。在地震灾害中对于已经破坏的非承重结构构件应及时更改设计，避免其影响整个建筑主体结构的安全性能。在建筑抗震概念设计中要充分考虑两方面因素，一方面需要考虑非承重结构构件遭受地震灾害后可能对建筑主体结构造成的影响。
3.4选择适合建筑特征的抗震结构体系
每个建筑物都有其独特之处，对于不同建筑物其所选择的建筑抗震结构体系也有所区别。通常情况下建筑抗震结构可以大致分为两类，一类是材料类结构，另一类则是结构形式类结构。建筑抗震结构体系选择是建筑概念设计的重要内容，建筑所处环境不同在抗震设计也有一定的差异性，在建筑抗震结构体系选择过程中，应根据建筑实际特性选择建筑所需的抗震结构，这是一个较为细致复杂的工作，设计人员要充分利用自身所掌握的知识以及经验对抗震结构体系进行有效分析，对建筑抗震设计中所要运用的材料、抗震结构体系以及抗震技术等进行综合考量，确保建筑抗震结构体系选择的合理性与科学性。
3.5对材料质量进行严格把关，确保抗震施工质量
建筑抗震性能如何在很大程度上取决于抗震材料，由此可见抗震材料选择在建筑概念设计中的重要性。从某种角度上来讲，建筑概念设计对建筑抗震施工质量具有一定的保障作用。完善的概念设计能够正确引导建筑抗震设计，避免抗震施工走入误区，对抗震施工的各项工序具有指导性意义。在材料选择及使用中要对材料质量进行严格把关，充分考虑材料的抗震性能是否符合国家标准，选择优质合格的抗震材料，达到抗震的最终目的。
4结语
综上所述，抗震概念设计作为高层建筑结构设计中的一个重要组成部分，通过合理的抗震概念设计，能够有效的提高高层建筑的抗震可靠性。因此，相关设计人员应该熟练的掌握和运用抗震概念设计，全面的考虑各项因素，从而建造出更多精品高层建筑工程，为社会造福。
参考文献：
[1]华颖.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民居，2013（06）
