高層建筑結構設計特點精選(九篇)

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第1篇：高層建筑結構設計特點范文

關鍵詞：高層建筑；結構設計；結構體系；抗震分析

一、結構分析與設計特點

(一)水平載荷是決定因素

隨著樓房層數(shù)的增多，水平荷載愈益成為結構設計中的控制因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎構件中所引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面對某一高度樓房來說，豎向荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

(二)軸向變形不容忽視

通常在低層建筑結構分析中，只考慮彎矩項，因為軸力項影響很小，而剪切項一般可不考慮。但對于高層建筑結構，情況就不同了。由于層數(shù)多，高度大，軸力值很大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會使高層建筑結構的內力數(shù)值與分布產生顯著的改變。對連續(xù)梁彎矩的影響：采用框架體系和框一墻體系的高樓中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁的中間支座產生沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩增大。對構件剪力和側移的影響，與考慮豎向桿件軸向變形的剪力相比較，不考慮豎桿件軸向變形時，各構件水平剪力的平均誤差達30％以上，結構頂點側移減小一半以上。

(三)側移成為控制指標

與低層建筑不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵岡素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結構的側向變形迅速增大。設計高層結構時，不僅要求結構具有足夠的強度，能夠可靠地承受風荷載作用產生的內力；還要求具有足夠的抗側剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，保證良好的居住和工作條件。

(四)結構延性是重要設計指標

相對低層結構而言，高層結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使建筑在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌。特別需要在構造上采以恰當?shù)拇胧?，來保證結構具有足夠的延性。

二、高層家住結構體系結構

當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時，往往需要在建筑平面的適當位置設置較大的剪力墻來代替部分框架，便形成了框架一剪力墻體系。在承受水平力時，框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結構體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平荷載?？蚣塄D剪力墻體系的位移曲線呈彎剪型。

當受力主體結構全部由平面剪力墻構件組成時，即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中，單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結構其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度都比較高，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強，是一種良好的結構體系，能建高度大于框架或框架一剪力墻體系。

凡采用簡體為抗側力構件的結構體系統(tǒng)稱為筒體體系，包括單簡體、簡體―框架、筒中筒、多束筒等多種型式。筒體是一種空間受力構件，分實腹筒和空腹筒兩種類型。實腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結構單體，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構成的空間受力構件。筒體體系具有很大的剛度和強度，各構件受力比較合理，抗風、抗震能力很強，往往應用于大跨度、大空間或超高層建筑。

三、高層建筑結構分析與設計方法

高層建筑結構是由豎向抗側力構件(框架、剪力墻、筒體等)通過水平樓板連接構成的大型空間結構體系。要完全精確地按照三維空間結構進行分析是十分困難的。各種實用的分

析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。下面是常見的一些基本假定：彈性假定；小變形假定；剛性樓板假定；計圖形的假定。

對于框架一剪力墻體系來說，框架一剪力墻結構內力與位移計算的方法很多，大都采用連梁連續(xù)化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉角相等的位移協(xié)調條件，可以建立位移與

外荷載之間關系的微分方程來求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同，各種方法解答的具體形式亦不相同。框架一剪力墻的機算方法，通常是將結構轉化為等效壁式框架，采用桿系結構矩陣位移法求解。剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開洞墻、框支墻等種類型。不同類型的剪力墻，其截面應力分布也不同，計算內力與位移時需采用相應的計算方法。剪力墻結構的計算方法是平面有限單元法。筒體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類：等效連續(xù)化方法、等效離散化方法和三維空間分析。等效連續(xù)化方法是將結構中的離散桿件作等效連續(xù)化處理；等效離散化方法是將連續(xù)的墻體離散為等效的桿件，以便應用適合桿系結構的方法來分析；比等效連續(xù)化和等效離散化更為精確的計算模型是完全按三維空間結構來分析筒體結構體系．其中應用最廣的是空間桿一薄壁桿系矩陣位移法。

四、抗震分析與設計在高層建筑的應用

在罕遇地震作用下，抗震結構都會部分進入塑性狀態(tài)。為了滿足大震作用下結構的功能要求，有必要研究和計算結構的彈塑性變形能力。當前國內外抗震設計的發(fā)展趨勢，是根據對結構在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設計，結構彈塑性分析成為抗震設計的必要的組成部分。我國現(xiàn)行抗震規(guī)范(GB5001l一2001)要求高層建筑的抗震計算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反應譜理論計算地震作用。用彈性方法計算內力及位移。對于重要建筑或有特殊要求時，要用時程分析法補充計算，并進行罕遇地震作用下(大震)的變形驗算。

在我國高層建筑的抗震分析與設計中常見的問題有以下幾種：首先是高度問題，對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態(tài)度。因為在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化，隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。其次是材料選用和結構體系的問題，在高層建筑中。我國算150m以上的建筑，采用的三種主要結構體系(框一筒、筒中筒和框架一支撐)，這些也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外特別在地震區(qū)，是以鋼結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構占了90％。如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內外都還沒有經受較大地震作用的考驗。根據現(xiàn)在我國建筑鋼材的類型、品種和鋼結構的加工制造能力，建議 盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱)結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。第三是軸壓比與短柱問題，在鋼筋混凝土高層建筑結構中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。柱各的塑性變形能力小。則結構的延性就差，當遭遇地震時。耗散和吸收地震能量少，結構容易被破壞。第四，在某些烈度區(qū)采用了較低的抗震措施與構造措施，現(xiàn)在許多專家學者提出，現(xiàn)行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要，認為我國 “取用了可能是世界上最低的結構設計安全度”并主張“建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高”。有人主張在設防烈度下應該采用彈性設計，特別是高烈度區(qū)要有嚴格的抗震措 施與抗震構造措施來保證結構的安全。

五、結語

結構設計是一項集結構分析，數(shù)學優(yōu)化方法以及計算機技術于一體的綜合性技術工作，是一項對國家建設有重大意義的工作，同時，亦是一門實用性很強的工作。本文就高層建筑的結構設計的各個方面進行分析，一起有助于提高結構工程師在建筑空間中的設計能力，特別是在處理高層建筑方面的問題。

參考文獻：

1.趙衍增.試論高層建筑結構體系及其選型.城市建設，2010年第09期

2.虞偉軍.淺談復雜高層建筑結構的關鍵設計.科技與生活，2010年第18期

3.郭寶紅.論載荷因素在高層建筑結構設計中的影響及解決辦法.城市建設，2010年第10期

第2篇：高層建筑結構設計特點范文

【關鍵詞】高層建筑；結構設計；結構體系

0 前言

隨著我國經濟的快速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍，一棟棟拔地而起。建筑的高層化和多樣化發(fā)展，使得建筑結構設計方面的變化越來越多。面對建筑類型、功能、數(shù)量的不斷增加，高層建筑結構體系的多樣化，高層建筑結構設計迎來了新新的機遇與挑戰(zhàn)。作者通過實踐、總結，對高層建筑結構設計及結構體系，作出以下分析：

1 高層建筑結構設計的特點

1.1 決定因素是水平荷載

對某一定高度樓房來說，其豎向荷載基本上是定值，但是其水平荷載隨著結構動力特性的不同將有較大幅度變化，并不是定值。由于樓房自重和建筑樓面的使用荷載在豎構件中所引起的彎矩和軸力的數(shù)值，與建筑高度成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及由此在豎構件中引起的軸力，卻與樓房高度的平方成正比 [1]。

1.2 重要設計指標是結構延性

在地震作用下，高層建筑相比于低層建筑的結構變形會更大一些。因此，為了使高層建筑結構具有較強的變形能力，避免高層建筑倒塌，一定要在其結構設計時采取相應的措施，確保高層建筑的結構具有足夠的延性。

1.3 控制指標為側移

在高層建筑結構設計中，結構側移是關鍵的控制指標，這與低層建筑有很大的不同。由于在水平荷載作用下，高層建筑結構的側移變形與建筑高度的四次方成正比。建筑高度越高，其結構的側移變形將大大增加。因此，必須在水平荷載作用下，將高層建筑結構的側移控制在允許的限度范圍內。

1.4 不能忽視軸向變形

高層建筑的豎向荷載很大，其將會在柱中引起比較大的軸向變形，從而減小連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值，增大跨中正彎矩和端支座負彎矩值。此外，豎向荷載還會對預測構件的下料長度、構件剪力和側移等產生影響。

2 高層建筑的結構體系

現(xiàn)階段高層建筑常采用的結構體系主要有剪力墻結構體系、框架一剪力墻體系以及簡體體系三種，其優(yōu)缺點見表1[2]。

表1 結構體系優(yōu)缺點比較

結構體系 優(yōu)缺點

剪力墻結構體系 側向剛度比較優(yōu)良，平面布置也很規(guī)整，對側向風力和地震的抵抗能力較強，用此種結構可以建造高度遠大于框架結構的建筑。

框架―剪力墻體系 能夠很好地適應多功能的需要，平面布置靈活、空間大，但是框架結構側向剛度比較小，因此建造高度以及層數(shù)都受到一琮的限制。

筒體體系 筒體體系具有優(yōu)良的整體性和抗側力性能，因此該結構能夠滿足高層建筑更高層數(shù)的要求。

3 高層建筑結構設計實例分析

3.1工程概況

某高層住宅一期建筑總面積47838.33m2，建筑占地面積1426.33m2；建筑層數(shù)地上32層，地下1層；建筑總高度98.7m。建筑防火設計為一類。建筑耐火等級地上為一級，地下為一級，地下室防水為II級。

3.2 抗震等級

按《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）的規(guī)定劃分，場區(qū)屬中軟土類型，因本場地等效剪切波速Vse=156.2―178m/s，9.8m

3.3 設計荷載取值（可變荷載標準值）

①樓、地面主要使用荷載

根據《建筑結構荷載規(guī)范》GB5009―2001（2006年版）及業(yè)主提出樓面荷載要求，樓面屋面均布主要荷載標準值（KN/M2）按不同使用要求確定（表2）。

表2 樓面屋面均布主要荷載

序號 荷載類別 荷載標準值 分項系數(shù) 準永久值系數(shù)

1 不上人屋面 0.5 1.4 0

2 上人屋面 2.0 1.4 0.4

3 廚房、衛(wèi)生間 2.5 1.4 0.4

4 露臺 2.0 1.4 0.5

5 陽臺 2.5 1.4 0.5

6 樓梯 3.5 1.4 0.3

7 電房、發(fā)電機房 10.0 1.4 0.6

8 其他樓面 2.2 1.4 0.5

9 地下車庫 4.0 1.4 0.6

10 消防車道 35 1.4 0.6

②風荷載

根據《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009―2001（2006年版）基本風壓按50年重現(xiàn)期的風壓值為0.30KN/m2，地面粗糙度屬B類。

3.4 結構選型及地下室、伸縮縫設置

本工程為32層住宅；結構擬采用剪力墻結構形式。單層地下車庫長約（南北）128米，（東西）長約63米，設計考慮局部地下車庫做結構底板、整個地下車庫頂板及側壁均不設伸縮縫，采用沉降后澆帶及一般后澆帶工藝以解決混凝土收縮開裂問題。地下室每隔約30米設一道后澆帶。單層地下室水位比底板面低，不考慮抗浮。

3.5 基礎選型及設計等級

地基基礎設計，根據地質勘察資料，本工程基礎采用人工挖孔樁墩基礎，樁徑800、1000、1200、1400mm，樁端以中風化泥質粉砂巖、中風化礫巖為持力層，Φ800樁單承載力特征值取3900kN，Φ1000樁單承載力特征值取5600kN，Φ1200樁單承載力特征值取7100kN，Φ1400樁單承載力特征值取8700kN。基礎設計等級為甲級。

4 高層建筑結構設計中的參數(shù)

高層建筑結構設計中各參數(shù)的確定對于結構的合理性、安全性有很大的影響，因此要合理地確定各參數(shù)引。

4.1 軸壓比

為達到結構延展性的要求，要對結構的軸壓比進行控制。但在一些特殊情況下，也會出現(xiàn)軸壓比不滿足規(guī)范要求的狀況。此時，可以通過增加墻、柱的混凝土強度以及增加墻、柱橫面的面積的措施來對其進行調節(jié)。

4.2 剪重比

高層建筑各樓層必須控制最小水平地震剪力，要在確保安全的情況下增加其結構的周期長度。當剪重比不滿足規(guī)范要求時，可以采取增強縱向結構部件以及增強墻、柱的豎向構件的延展程度等措施來進行合理分配。

4.3 剛重比

高層建筑的剛重比要規(guī)范上限，這樣就使得重力荷載在水平位移作用下引起二階效應可以被忽略。當剛重比不滿足最小限制值時，可以采取增加或者減少橫豎向構件以及加強墻、柱等縱向建筑結構的剛度來進行整合。

4.4 層間位移角

為保證高層結構應該必備的合理剛度需求，要對建筑結構在合理使用中的水平位移進行限制。避免在施工或者使用過程中出現(xiàn)過大的位移，從而影響到整個建筑構件的完整性和安全性。

5 結論

目前，建筑向高層化和功能多樣化方向發(fā)展的趨勢越來越明顯。而高層建筑結構設計方面的變化越來越多，涌現(xiàn)出了許多新興的結構設計方案。面對建筑類型與功能越來越復雜、高層建筑的數(shù)量逐漸增多、高層建筑的結構體系越來越多樣化的新形勢，高層建筑結構設計也越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點。面對如此形勢，應該把高層建筑的結構設計放在首位加以研究。

參考文獻：

[1] 李邦耀.高層建筑結構設計分析[J].江西建材，2012，3：59―60.

第3篇：高層建筑結構設計特點范文

關鍵詞：高層建筑；結構體系；結構設計

Abstract: The development and progress of society, the improvement of people's living standard, continuously improve on the construction of housing and other requirements. In today's age of development of science and technology, expanding the scale of construction projects, construction industry make a spurt of progress of development, profound changes in the mode of production and organization construction, coupled with a large population, China vigorously promote high-rise buildings. Modern city planning and design of an increasing number of high-rise building. Aiming at the structure of high-rise buildings, summarizes some characteristics of its structure design, and puts forward the corresponding method of system and analysis of tall building structures.

Key words: high-rise building; structural system; structure design

中圖分類號：TU2

一、高層建筑結構設計特點

1．樓房的決定因素—水平荷載

在高層建筑中水平荷載是其建造的決定因素。樓房的樓面和自重使用荷載在豎構件中所引起的彎矩和軸力的數(shù)值，這與樓房高度成一次方正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比。

2．高層建筑的軸向變形

高層建筑的豎向荷載數(shù)值很大，因此立柱能夠在軸向引起較大的變形，能夠在柱中引起較大的軸向變形，這會影響連續(xù)的梁彎矩，減小連續(xù)梁中間的支座負彎矩值。反而增大了跨中的正灣矩和端支座的負彎矩值；同時影響了預制構件下料的長度。在預制構件下料是根據要求計算軸向變形對其長度進行相應的調整。

3．高層建筑中控制指標—側移

在高層建筑中結構側移是高樓結構設計成功的關鍵因素，這一點是與低層樓房不同的。隨著科學技術的不斷發(fā)展，對樓房的高度要求不斷增加，隨之水平方向載荷的結構中側移變形也不斷增加。由此可見高層結構中側移必須被控制在一定范圍內。

4.高層建筑張重要設計指標—結構延性

高層樓房與較低樓房相比，其結構比較柔些，地震作用之時變形較大些。在現(xiàn)代技術中高層建筑的結構呈現(xiàn)塑形變形，使其具有更強的變形能力，因此可以避免倒塌。在這種結構上再采取一些適當?shù)拇胧?，由此能夠保證其具有足夠的延性。

二、高層建筑的結構體系

1.框架－剪力墻體系

如果框架體系的剛度和強度在不能滿足使用要求時，這就需要在建筑平面的適當位置設置較大的剪力墻來代替部分框架，這就是框架－剪力墻體系。高層建筑墻體在承受水平方向的力時，剪力墻和框架使用足夠剛度的連梁和樓板組成相互協(xié)同工作的高層建筑結構體系?？蚣荏w系在這一體系中主要承受來自垂直方向的荷載，而水平方向的剪力主要由剪力墻承受。在這一結構體系中的位移曲線呈現(xiàn)彎剪型。在高層建筑中設置剪力墻，可以增大了建筑結構側向的剛度，而且使得建筑物水平方向的位移減小，與此同時框架結構承受水平方向的剪力有了顯著的降低，墻體的內力沿豎向呈現(xiàn)均勻分布的趨勢，所以框架－剪力墻體系運用的高層建筑要高于框架體系樓房建筑。

2.剪力墻體系

(a)平面的剪力墻構件成為全部受力主體結構時時，這種剪力墻即為剪力墻體系。在這種體系中，單片的剪力墻承受了其全部的水平力和垂直荷載。這種體系是屬于剛性結構的，它的位移去曲線呈現(xiàn)出彎曲型。同時這種體系的剛度和強度相當高，具有一低昂的延性，傳力直接而且均勻，抗倒塌的性能強，整體性好，被評為一種甚為良好的高層建筑結構體系。剪力墻體系的能建高度遠遠大于框架體系以及框架－剪力墻體系。

(b)短肢剪力墻結構

《高規(guī)》第7.1.8 條表明：高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構，即只能采用部分短肢剪力墻。對于部分短肢墻結構的定義，高規(guī)只明確這種類型結構中的一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50%，而對于短肢剪力墻較多的剪力墻結構并沒有給出一個具體量化指標?！斗课萁ㄖ拐鹪O計常見問題解答》（簡稱《抗震解答》）認為一般情況下，短肢剪力墻較多的剪力墻結構中，短肢剪力墻承受的傾覆力矩可占結構底部總傾覆力矩的40%~50%。同時認為，一般剪力墻結構中，如果存在少量的短肢剪力墻，則不必要遵守《高規(guī)》第7.1.8 條的規(guī)定。

3.筒體體系

簡體體系即為全部采用簡體作為抗測力構件的高層建筑結構系。其包括單筒體、、筒中筒、筒多束、筒體－框架等多種型式?？臻g受力構件即為簡體，可分為空腹筒和實腹筒兩種類型。空腹筒是由窗裙梁和密排柱或者是開孔的鋼筋混凝土建造的外墻構成受力構件，實腹筒是由曲面或平面墻建造成的三維豎向的結構單體。筒體體系的強度和剛度很大，各種構件的受力分布比較合理。其抗震、抗風能力也很強，往往應用于大空間、大跨度、超高層建筑中。

三、高層建筑結構分析

1.分析高層建筑結構中的基本假定

高層建筑的結構是由框架、簡體、剪力墻等豎向的抗側力構件圍成，然后水平樓板在其中連接構成的大型空間結構體系。在高層建筑結構分析完全按照三維空間的結構這是非常困難的。在實際建筑結構分析中，各種實用的結構分析法在對其進行計算模型是都引入了不同程度的見哈。以下是對一些常見的基本假定進行介紹：

（1）小變形的假定。在各種基本假定方法中小變形假定是應用最普遍的方法。但是有很多人對幾何非線性進行了一些研究。通常認為，當頂點水平的位移Δ 和建筑物的高度H 的比值大于1/500 時，對于P－Δ 效應產生的影響就不能再忽視了。

（2）彈性假定。這種假定方法是目前我國建筑工程在高層建筑結構的分析方法中均采用的計算方法。在一般風力和垂直荷載的作用下，高層結構通常在彈性工作的階段。這種假定方法基本上符合高層結構的實際工作狀況。在實際生活中建筑物遭受強臺風或者地震是建筑結構通常產生比較的位移，并出現(xiàn)裂縫，此時進入彈塑性的工作階段。如果仍然按照彈性方法來計算位移和內力時就不能反映建筑結構在現(xiàn)實中的工作狀態(tài)，針對這種情況對高層建筑設計時需要使用彈塑性的動力分析的方法。

（3）計算圖形的假定。計算圖形中的三維空間是整體分析高層建筑的結構體系中最主要的假定方法。在二維協(xié)同的分析方法沒有將樓面外公共節(jié)點的位移協(xié)調的抗測力構件考慮在內，而且，對具有空間工作的性能簡體建筑結構中抗測力構件的平面外扭轉剛度和強度忽略這是不妥當?shù)?。利用三維空間分析時，普通的桿單元中每一個節(jié)點共有6 個自由度，根據拉索夫的薄壁桿理論對桿端節(jié)點進行分析時必須考慮截面翹曲，因此自由度共有7 個。

（4）剛性樓板的假定。在眾多高層建筑的結構分析法中均采用對樓板自身的剛度設為無限大，而忽略平面外的剛度。這種假定方法對高層建筑結構的位移中的自由度減少了許多，并對計算方法進行了簡化。一般情況下，對剪力墻體系和框架體系使用剛性樓板假定這一假定理論是可以完全使用的。但是，對于高層建筑結構中豎向剛度中有突變的，樓板的剛度比較小，其主要是因為抗測力構件間的跨距過大或者是樓層的層數(shù)較少等，此時樓板變形對建筑結構影響比較大。

2.靜力分析方法

（1）框架－剪力墻體系結構框架－剪力墻體系結構的位移與內力的計算方法有很多，大部分方法采用連梁連續(xù)化的假定理論。由框架與剪力墻轉角相等或者水平位移的位移協(xié)調，設計師可以根據位移和外荷載之間的關系建立微分方程并求解。由于采用的考慮因素和未知量的不同，這些方法解答的具體形式也不盡不相同。框架－剪力墻體系的計算方法，一般是將建筑結構轉化成為等效的壁式框架，通過利用桿系結構的矩陣位移法得到解答。

（2）剪力墻結構

對于剪力墻上的開洞情況是分析剪力墻的變形狀態(tài)與受累特性主要的決定因素。根據受力特性不同可以將單片剪力墻分為小開口整體墻、單肢墻、聯(lián)肢墻、框支墻、特殊開洞墻等各種類型。由于剪力墻的類型不同，其截面分布著不同的應力，在計算內力與位移的關系是需要使用相對應的計算方法。平面的有限單元法師計算剪力墻結構有效的方法。這種方法比較精確，并且適用于各種剪力墻。但是這種方法耗費較大的機時，具有較多的自由度，因此這種方法只能應用于框支墻的過渡層、特殊開洞墻等分布復雜應力的情況。

（3）筒體結構

對簡體結構的分析方法可以根據計算模型不同的處理方法可以分為三類，即等效連續(xù)化方法、三維空間分析和等效離散化方法。本文中主要針對三維空間分析法進行討論。高層建筑結構中將離散桿件使用等效連續(xù)化處理這就是等效連續(xù)化的方法。等效連續(xù)化方法分為兩種：1)只作幾何分布中連續(xù)化，便于用連續(xù)函數(shù)對其內力進行描述；2）作物理和幾何中的連續(xù)處理，這種方法使離散桿件與正交異性的彈性薄板驚醒等效化，這樣便于對彈性薄板進行分析。將連續(xù)的墻體進行離散化并等效為桿件，這種方法叫做等效離散化。這種方法可以應用適合的桿系結構進行高層建筑結構分析。三維空間分析方法比等效離散法和等效連續(xù)法的精確度更高，這種方法在空間桿—薄壁干系矩陣位移法中應用最廣泛。三維空間分析法將高層建筑結構體系視做薄壁柱元、空間梁元和空間柱元組合，這就成為空間桿系結構。

四、結束語

隨著經濟發(fā)展，科技的進步，高層建筑更加快速發(fā)展，由此，高層建筑結構的材料、形式、力學分析模型等等這些都日益復雜而且多元化。在當今社會革新新的高層建筑，彰顯科學進步，不斷追求新奇的結構形式，并更加合理使用力學模型，這就是當代的土木工程設計師的方向和目標。

參考文獻：

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水工程滲漏實例分析[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社,

2000.150-159.

第4篇：高層建筑結構設計特點范文

【關鍵詞】高層建筑；設計；原則；指導作用。

Abstract：High-rise buildings in the city building in the current ratio gradually increases, high-rise buildings, general building, whether in design or in practice, more areas requiring attention, the article discusses the basic principles of high-level design of building structures, characteristics,and recurring problems of a certain role in guiding the discussion, the high-level design of building structures.

Key words： high-rise buildings; design; principle; guiding role.

中圖分類號：TU973 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

0.緒論

隨著社會生產力以及科學技術的逐步發(fā)展，我國大中型城市的城市化進程加快。作為城市化發(fā)展標志之一的高層建筑以其宏偉的高度及巨大的體量給人類一種強烈的視覺震撼。同時，隨著全國工業(yè)水平的不斷上升，各地城市人口劇增，為了滿足城市居民對住房的需求以及改善人們的居住環(huán)境，高層建筑的建造是必然的。在高層建筑百年的發(fā)展過程中，現(xiàn)代高層建筑已經不僅僅單純地為滿足其使用功能，建筑結構工程師在高層建筑設計中如何更好把握設計要點，直接影響到建筑整體結構的安全、美觀、經濟及合理性。

高層建筑結構設計原則

（1）選擇正確的計算簡圖：結構計算是在計算簡圖的基礎上開展的，計算簡圖選著不當會導致結構安全的事故頻繁發(fā)生，故選擇正確的計算簡圖是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應該有相應的構造措施來保證其在實際應用中的適用性。如實際結構的節(jié)點不可能是純粹的鉸結點或剛結點，但與計算簡圖的誤差必須在設計允許誤差范圍之內。

（2）選擇正確的基礎方案：基礎設計應根據實際工程地質條件，對上層結構類型和載荷分布，鄰近建筑物影響和施工條件等等多方面因素進行綜合分析，選擇經濟、合理的基礎方案，在設計時要最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時應該進行地基的變形驗算?；A設計應該出具詳盡的地質勘察報告，對某些缺少地質報告的建筑也應該進行現(xiàn)場查看以及參考鄰近建筑資料。一般情況下，同一結構單元不能用兩種不同的類型的基礎方案。

（3）正確選擇結構方案：一個正確的結構方案，總的來說就是一個切實可行的結構形式及結構體系。結構體系應做到受力明確，傳力簡單。在同一結構單元內不宜選著不同結構體系混用，位于地震區(qū)單元應充分考慮平面和豎向規(guī)則。具體說來就是必須對工程的設計、原材料供給、周邊地理環(huán)境、現(xiàn)有施工條件等具體情況進行綜合分析，并與建筑方、電、水、暖等供應商等方面充分協(xié)商，在此基礎上進行結構方案設計，確定正確的結構方案，必要時要進行多方案比較。

（4）正確分析計算結果： 現(xiàn)在結構設計中普遍采取計算機技術，但是由于目前計算軟件種類繁多，不同軟件又往往導致計算結果不盡相同。因此要求設計師應對計算軟件的適用條件進行全面的了解。在利用計算機進行輔助設計時，由于結構實際情況和設計程序不相符合，或者由于人工輸入錯誤 又或者軟件本身存在缺陷均會導致錯誤的計算結果，因此要求結構工程師在拿到計算機計算結果時應結合實際情況認真分析，做出正確判斷。

（5）采取正確的構造措施：做結構設計時始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉的原則”，同時注意構件的延性性能，增強薄弱部位受力性，注意鋼筋的錨固長度、力度，特別是鋼筋的執(zhí)行段錨固長度；充分考慮溫度應力的影響力。

高層建筑設計特點

高層建筑的設計特點集中體現(xiàn)在水平荷載、軸向變形、結構延性和側移等方面。其中由水平荷載對結構產生的傾覆力矩而引起的軸力和樓房高度的兩次方成正比，而在一些豎構件中，由樓房的自重及樓面使用荷載而產生的彎矩數(shù)值和軸力僅和樓房高度的一次方成正比，另外由于豎向荷載為確定值而水平荷載具有不確定性，所以，水平荷載在高層建筑中具有決定性作用 。

由于在水平荷載下的結構側移變形會伴隨著高層建筑樓層高度的增加而逐步增大，所以，結構側移是高層建筑設計的關鍵因素及控制指標。結構延性也是高層建筑設計的重要指標。為保證高層建筑足夠的結構延性，使之結構在進入塑性變形階段仍然有較強的變形能力而不至于自身倒塌，須在其結構上采取適當?shù)拇胧４送?，在高層建筑設計中同樣不能忽視高層建筑的軸向變形因素。

高層建筑結構體系

（1）框架-剪力墻體系。當單獨框架體系的強度及剛度不能滿足實際要求時，此時需要在建筑平面的適當位置增加較大的剪力墻來替代部分框架，這便形成了框架-剪力墻體系。在承受水平方向力時，框架及剪力墻通過有足夠大剛度的樓板及連梁組成協(xié)同工作的結構體系。在此體系中框架體系主要承受垂直荷載，而剪力墻主要承受水平剪力?？蚣?剪力墻體系的位移曲線一般呈彎剪型。剪力墻的增加， 增大了結構的側向剛度，使得建筑物的水平位移減小，同時框架承受來之水平方向剪力顯著降低并且內力沿豎向的分布也趨于均勻，所以框架-剪力墻體系的能建高度要大于單純框架體系。

（2）剪力墻體系。當受力的主體結構全部是由平面剪力墻構件組成時，就形成剪力墻體系。在剪力墻體系中，一片剪力墻就承受了全部的垂直荷載及水平力。 剪力墻體系屬于剛性結構，其位移曲線一般呈彎曲型。剪力墻體系的強度及剛度都比較高，且有一定的延性，傳力直接，整體性能好，抗震、抗倒塌能力強，是一種比較良好的結構體系，能建高度大于單一框架體系或著框架-剪力墻混合體系。

（3）簡體體系。凡是采用簡體為抗側力構件的結構體系都稱為簡體體系，包括了單簡體、簡體-框架、多束筒、筒中筒等多種表現(xiàn)型式。簡體實際上是一種空間受力構件，分為實腹筒及空腹筒兩種類型。其中實腹筒是由平面或曲面墻圍成的豎向三維結構單體，而空腹筒是由密排柱及窗裙梁或者開孔的鋼筋混泥土外墻組成的空間受力構件。簡體體系具有很大的剛度及強度，而且各構件受力比較合理，抗風、 抗震能力表現(xiàn)很強，往往應用在超大跨度、大空間或超高層建筑中。

4.高層建筑結構的相關問題分析

（1）結構超高問題：在抗震規(guī)范及新規(guī)范中，對建筑結構的總高度有著非常嚴格的限制，特別是新規(guī)范中針對超高問題，除了將以前的限制高度設定為A級高度以外還增加了B級高度，處理措施和設計方法也都有較大改變。在實際的工程設計中，頻頻出現(xiàn)由于結構類型變更而忽略該問題后導致施工圖審查時未能通過，需要重新進行設計或者開專家會議進行論證的情況，對工程的工期、造價

等整體規(guī)劃有著相當大影響。

（2）短肢剪力墻設置問題：在新規(guī)范中可以看到，對于墻肢截面高厚比為

5-8的墻體定義為短肢剪力墻，而且根據實驗數(shù)據及實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用也增加了比較的限制，所以，在高層建筑設計中，結構工程師應當減少采用或盡量不用短肢剪力墻，以避免關于設計方面不必要的麻煩。

（3）嵌固端設置問題：目前由于高層建筑一般都帶有二層或者二層以上的地下室空間和人防，嵌固端有可能會設置在地下室的頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這問題上，結構設計工程師通常忽視了由嵌固端設置帶來的一些需要注意的方面，比如：嵌固端樓板本身的設計、嵌固端上下層剛度比的上限、嵌固端上下層抗震層次的一致性、結構抗震縫設計與嵌固端位置的協(xié)調等問題，而忽略任何一個問題都有可能導致后期埋下安全隱患。

（4）結構規(guī)則性問題 ：新、舊規(guī)范在這方面規(guī)則出現(xiàn)了較大的差異，新規(guī)范在這方面增加了相當多的限制條件，而且，新規(guī)范增加強制性條文規(guī)定“建筑不應該采用嚴重不規(guī)范的設計方案?！?因此，結構工程師在對待新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴格注意，從以避免后期施工圖設計階段工作的被動。

5.小結

近年來，我國在高層建筑建設方面發(fā)展迅速。但但從設計質量方面來看，并不十分理想。在高層建筑結構設計中，結構工程師不能單單重視結構計算的準確性而忽略結構方案在具體設施時實際情況，應作出更加合理的結構方案選擇。 高層建筑結構設計人員應該根據具體情況進行具體的分析所掌握的知識對實際建筑設計中遇到了各種問題進行處理。

【參考文獻】

[1]于險峰.高層建筑結構設計特點及其體系[J].建筑技術，2009(24)：30-32．

[2]舉，段練.淺談現(xiàn)代高層建筑設計的相關問題[J].科技博覽，2007(10)：124-125．

第5篇：高層建筑結構設計特點范文

關鍵詞：高層建筑 結構 特點 設計 原則 要求

中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：

1高層建筑結構特征

高層建筑的結構體系作為抵抗來自垂直和水平方向荷載的傳力途徑，它主要是利用抗側力體系和相關的水平構件與豎向構件將荷載傳到基礎部分。

高層建筑的整體結構除了要承受來自于垂直方向上的荷載之外，還要承受著來自于水平方向上的荷載（由風力產生），同時它在抗震功能方面也有一定的標準。高層建筑與普通建筑相比，外界的地震和風對其所產生的影響要更為嚴重。建筑物的位移速度會隨著其高度的增加而逐漸加快，而且高層建筑的側移影響的不只是內部人員的舒適度，還會對建筑物的使用壽命造成影響，極易對結構和非結構構件造成破壞。所以在進行高層建筑的結構設計時，抗側力設計是其中的核心問題。

高層建筑結構體系按照建筑材料可以分為鋼、混凝土組合結構，鋼、混凝土混合結構，鋼結構。這其中鋼筋混凝土結構體系因為其成本低、耐火耐久等優(yōu)良的性能而廣泛應用于各類工程中，但是它本身仍舊存在一些如施工慢、自重大等缺點。而鋼結構體系除了具有施工方便、抗震性能好、強度高等優(yōu)點外，同時還有著例如防火性差、成本高等缺點。鋼、混凝土組合結構雖然繼承了二者的優(yōu)點，但是其節(jié)點部分的構造復雜，所以并不能被廣泛應用。同樣地，鋼、混凝土混合結構一樣結合了兩者的優(yōu)點，但是在兩種材料的連接方面仍舊存在技術問題。高層建筑結構體系按照結構形式可以分為框架、剪力墻結構，框架結構，剪力墻結構?？蚣芙Y構因為是利用柱、梁等結構來承重的，所以這種結構體系的側向位移相對較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結構因為是靠高層建筑的墻體來承重的，所以這種結構的整體性能相對較好，不易產生水平方向的變形，一般多應用于高層建筑，但是因為其在平面上的布置不夠靈活，所以很少在公共建筑設計中使用。而框架、剪力墻組合結構則是結合了兩者的優(yōu)點、改善了其中的缺點，所以被廣泛應用于高層建筑的結構設計中。

2.高層建筑結構設計要求

1) 剛度要求。高層建筑面臨著眾多的水平作用力影響，容易出現(xiàn)較大幅度的側向位移，設計人員在進行混凝土結構設計時，必須在保證其具有足夠強度的基礎上，同時使其具備合理的剛度及自振頻率，進而將樓層水平位移控制于允許范圍。

2) 側向力。目前，高層建筑的結構設計中，其結構內力與變形等問題，主要受到地震的水平作用力及外部環(huán)境中的風力等因素的影響，層數(shù)的不斷增多會帶動水平作用力的持續(xù)加大。所以，在設計混凝土結構時，必須要充分地將這些側向力的影響考慮在內。

3.高層建筑結構設計原則

（1）高層建筑結構設計的原則，首先一點就是要選擇出合理的結構計算簡圖，因為如果所選擇的計算簡圖不合理的話，那就有可能因為安全問題而出現(xiàn)事故。所以，選擇合理的計算簡圖是高層建筑結構設計的前提。除此之外，因為在建筑的結構節(jié)點除了餃節(jié)點和鋼節(jié)點外還有其他的節(jié)點，所以應選擇與計算簡圖相適應的構造方法，將兩者間的誤差控制在一定的范圍內，這樣才能保證高層建筑在安全上不會出問題。

（2）高層建筑結構設計原則的第二點就是要選用合適的基礎設計，即根據高層建筑所處位置的地質條件來選擇基礎設計。這一點的要求是要對高層建筑的結構類型、施工情況、荷載分布等問題進行綜合性的分析，然后以此為依據選擇出最合理的基礎設計方案?；A設計方案的選擇是以該處的地質勘查報告為依據的，它要求能夠在最大限度上發(fā)揮地基的潛力，相關的地基變形檢驗是必不可少的。

（3）高層建筑結構設計原則第三點就是要對結構方案進行合理的選擇，這一點要求結構設計方案要在滿足結構的體系與形式的同時，還要滿足高層建筑的經濟性要求。這需要對地理條件、施工條件、建材、供水、供暖以及供電等等問題進行綜合的分析，使各個方面都協(xié)調在一起，最終確定出最合理的結構設計方案。

4高層建筑結構設計難點

高層建筑在結構設計上主要的難點有三個：

（1）防風結構的設計。因為風振作用對高層建筑的影響較大，所以抗風問題在結構設計中是很重要的一部分。因為高度問題，高層建筑對風會造成阻隔和擾動，而風的動力效應在因此而改變后，會對高層建筑產生一個振動的作用力，而受此影響最大的就是高層建筑的動力荷載，風壓很有可能會損壞到高層建筑的主體結構，嚴重的可能會發(fā)生玻璃幕墻爆裂、墻體開裂等情況。

（2）難點是高層建筑的抗震結構設計。高層建筑在抗震結構方面向來最為薄弱，那是因為在地震發(fā)生時很難確定會產生哪些后果以及高層建筑本身的結構過于復雜，再加上相關的設計人員在設計過程中分析的不夠全面，所以經常會出現(xiàn)高層建筑抗震結構的設計在安全性和耐久性有所缺失等問題。

5高層建筑結構的優(yōu)化設計

（1）抗風結構優(yōu)化設計

在基礎設計上，要使用配比較高的砂石來保證地基的密實度，同時還要設置抗拔錨桿，以此來提高建筑基礎的抗拔強度。在減振系統(tǒng)設計上，要多利用耗能支撐、剪力墻、樓板等組成的耗能減振系統(tǒng)來減少風荷載對高層建筑的影響。對于風荷載與水平力的問題，要對高風壓區(qū)進行加固。這主要是從水平壓力、水平荷載內力等方面進行綜合考慮，來為高層建筑進行加固設計。

（2）抗震結構優(yōu)化設計

①提高結構設計的整體規(guī)則性，以此確保承載力體系分布的合理性。②改善地基的抗震設計，即在簡化建筑平面、提高地基的強度與高度的同時，將上部結構的重點和群樁設置在同一直線之上。③在剪力墻的設計方面，要提高高層建筑承重結構的抗側力，以此來滿足承載力的耗能與延續(xù)性，這樣可以有效地提高高層建筑的抗震能力。

6.結語

高層建筑結構設計上的問題并不只有上文所提到的這些，而解決的對策也同樣不只如此，它關系到的問題是多方面的，本文所提到的只是其中較為主要的問題。作為設計人員，在進行高層建筑的結構設計時，要時刻保持嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度來面對設計中的每一個細節(jié)，讓高層建筑的結構設計真正的兼?zhèn)浒踩?、合理性與科學性。

參考文獻：

[1] 孫 凱.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].價值工程，2011（06）.

第6篇：高層建筑結構設計特點范文

【關鍵詞】建筑工程；結構特點；設計措施

一、高層建筑結構體系的特點

地震時建筑物的破壞程度，主要取決于主體結構變形的大小，因此建筑結構的變形計算與控制在抗震設計中起著越來越重要的作用。目前，世界上多數(shù)國家的抗震規(guī)范都明確提出了控制結構變形的要求，有的還提出了基于位移的抗震設計方法，我國的抗震規(guī)范提出了抗震設防三個水準的要求，采用二階段設計方法來實現(xiàn)，即：在多遇地震作用下，建筑主體結構不受損壞，非結構構件沒有過重破壞，保證建筑的正常使用功能的彈性變形驗算；在罕遇地震作用下防止結構倒塌的彈塑性變形驗算。由于結構受到的地震作用與結構自身的重量及剛度有關，而結構的變形也與其剛度有關，所以，研究不同結構體系的剛度特征和變形特點，有助于我們選擇更加合理可靠的結構形式，更好地滿足抗震設計的要求。

一般的建筑結構，在整體上都可以視為一個嵌固在地基上的懸臂柱，但選用不同類型的結構抗側力體系，在水平荷載作用下結構具有不同的變形性質，通常采用的結構抗側力體系有：框架體系、框架一剪力墻、剪力墻體系及筒體體系等。

二、高層建筑的結構的基本構架

一是框架結構?？蚣芙Y構由梁、柱構件通過節(jié)點連接而成，平面布置靈活，容易形成大空間，全現(xiàn)澆時，房屋的整體性強，延性較好，施工方便，承受豎向荷載能力較強；缺點是側向剛度小，在水平荷載作用下側向變形大，承受水平地震作用的能力較弱，因而建造高度受到限制"其側移曲線表現(xiàn)為剪切型，層間位移下大上小，層間最大位移角出現(xiàn)在下部樓層。

二是剪力墻結構。承受建筑物豎向和水平荷載的主體結構全部為剪力墻時，即形成剪力墻結構體系"這種結構抗側移剛度大，空間整體性好，在水平荷載作用下側向變形小，側移曲線表現(xiàn)為彎曲型，層間位移下小上大，層間最大位移角出現(xiàn)在中上部樓層，地震時非結構構件破損小，高層建筑中當剪力墻的高寬比較大時，相當于一個以受彎為主的豎向懸臂構件，經合理設計，可控制剪力墻的最終破壞以受彎破壞為主，延性較好"其缺點是平面布置不靈活，不容易滿足公共建筑等使用大空間的要求，結構自重大，地震作用大，造價較高。

三是框架一剪力墻結構。如上所述，框架結構體系具有空間大！平面布置靈活！立面處理豐富等優(yōu)點，但側向剛度差，抵抗水平荷載能力低"剪力墻結構體系則相反，抗側力強度和剛度均很大，但平面布置欠靈活，不適應大空間的要求"因此把兩種結構體系結合起來，在同一結構單元中同時采用框架和剪力墻結構，共同承受豎向和水平荷載，如框架一剪力墻結構體系"在這種結構體系中框架和剪力墻共同承擔風荷載和水平地震力的作用，由于框架與剪力墻在水平荷載作用下的受力和變形性能各異，必須通過各層樓板或連梁使它們變形協(xié)調一致，達到框架與剪力墻的協(xié)同工作"當剪力墻單獨承受水平荷載時，其側移曲線為彎曲型，頂部側移增長迅速，層間相對位移上大下小，而框架結構側移曲線為剪切。底部側移增長迅速，層間相對位移下大上小"兩者通過各層樓板連在一起使側移一致，則側移曲線為介于彎曲型和剪切型之間的某一曲線一彎剪型"，在下部層間位移小的剪力墻對框架施加跟荷載方向相反的力，給框架支持；在上部則反過來，層間位移小的框架對剪力墻施加跟荷載方向相反的力，給剪力墻以支持，這種協(xié)同工作結果，使框架下部和剪力墻上部的層間相對位移均相應地減小，從而降低了整個結構體系的層間相對位移和頂端位移，提高了建筑物的側向剛度。

四是筒體結構體系。利用電梯井、樓梯間和管道井等四周的墻體圍成筒狀，便形成實腹筒體。實腹筒體具有很好的抗彎、抗剪和抗扭剛度，它可以單個或幾個筒體來抵抗整個結構單元的水平荷載，也可以和其它的結構體系共同組成抗側力結構體系，當圍成筒體的四周墻體在各層都開有規(guī)則布置的門窗洞時，便形成空腹筒體，又稱框架筒體，簡稱框筒，通常是利用建筑物的周邊布置密排柱，以及上、下層窗洞間的窗裙梁（深梁）所形成的密集空間網格組成的筒體，框筒結構承載水平荷載時的工作形態(tài)，從整體來看，跟實腹筒相似，但由于框筒的筒壁是網格式的結構，剪力滯后現(xiàn)象嚴重，分析內力時必須計及"當建筑物高度更高，剛度要求更大，并要求有較大的開敞空間時，可采用筒中筒結構"這種體系通常由建筑物周邊所圍成的外框筒，以及實腹筒的內核組成，內、外筒之間由平面內剛度很大的樓板連接，迫使外框筒和實腹內筒協(xié)同工作，形成一個比僅有外框筒時剛度更大的空間結構體系。

近些年來，建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，城市規(guī)劃設計中的高層建筑越來越廣泛。它以其高度強烈地影響著規(guī)劃、設計、構造和使用功能。就結構特性而言，高層建筑是必須著重考慮水平荷載和豎向荷載組合影響的建筑物。設計高層建筑時，它的結構除在上述荷載組合下的強度、剛度和穩(wěn)定性應予以保證外，還必須控制由風荷載（或地震水平作用）所產生的側向位移，防止由此產生的結構的和非結構性材料的破壞；控制由風荷載造成頂部樓層的加速度反應，以使用戶對擺動的感覺和不舒適感降到最低程度。這就需要設計師從一開始就應該以一個立體的概念設計為基礎。

三、高層建筑結構設計的三維層次

把房屋看成一個三維空間塊體分層次來分析，對于復雜的高層，例如多塔機構也可以把它分成幾塊，分別研究其傾覆、剛度、承載力等問題，然后組合起來。首先，在方案階段，可以把基本設計方案概念化，建立一個符合建筑空間三維形式的結構方案。在該階段分析總結構體系的荷載和抗力關系、高寬比與抗傾覆、承載力和剛度，并預估基本分體系的相互關系。由于整個結構必然是由一些平面單元組成，因此在初步設計階段。其二要擴展方案，把那些體現(xiàn)初步設計基本要求的、主要是二維的平面體系包括進來，進行基本水平和豎向分體系的總體設計，從而得到主要構件及其相互的關系。其三是施工圖設計階段，處理一維的構件設計，具體設計所有分體系的構件、連接和構造詳圖，對第二階段做出的粗略決定進行細化。

對于高層建筑結構，可以設想成為一個從地基升起的豎向懸壁構件，承受水平側向荷載和豎向重力荷載的作用。側向荷載是由風吹向建筑物引起的水平壓力和水平吸力，或者是由地震時地面晃動引起的水平慣性力。重力荷載則是建筑物自身的總重力荷載。這些側向荷載和重力荷載的組合，趨向于既可能將它推倒（受彎曲），又可能將它切斷（受剪切），還可能使它的地基發(fā)生過大的變形，使整個建筑物傾斜或滑移。對抗彎曲而言，結構體系要做到不使建筑物發(fā)生傾覆，其支撐體系的構件不致被壓碎、壓屈或拉斷，其彎曲側移不超過彈性可恢復極限；對抗剪切來說，結構體系要做到不使建筑物被剪斷，其剪切側移不超過彈性可恢復極限；對地基和基礎來說，結構體系的各支撐點之間不應發(fā)生過大的不均勻變形，地基和地下結構應能承受側向荷載引起的水平剪力，并不引起水平滑移。由于風力和水平地震作用力對于高層建筑是動荷載，使建筑結構抗彎曲和抗剪切時都處于運動狀態(tài)，就會導致建筑物中的人有震動的感覺，使人有不舒服感。如果建筑物晃動得太厲害，還會使非結構構件（如玻璃窗、隔墻、裝飾物等）斷裂，甚至危及屋外行人的安全。所以，高層建筑結構要避免過大的震動。

參考文獻：

[1]王敏等，組合剪力墻的抗震研究與發(fā)展[J]；地震工程與工程振動；2007年05期

[2]林樹枝，超限高層建筑抗震設計及抗震審查[J]；福建建筑；2005年Z1期

[3]施金平等，高層建筑中高位箱形轉換層結構的抗震設計[J]；工程抗震與加固改造；2005年06期

第7篇：高層建筑結構設計特點范文

關鍵詞 超限復雜高層；建筑結構設計

中圖分類號：TU972 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0150-01

超限復雜高層建筑結構非常復雜，需要采用科學有效的設計方法，才能夠實現(xiàn)設計的效果，確保設計的質量，下面針對于超限復雜高層建筑結構設計進行具體的分析。

1 超限復雜高層建筑結構設計概述

所謂超限復雜高層指的就是超限高層的復雜結構，其中剪力墻的結構設計、梁式轉換設計等，在結構上與超限高層有著明顯的區(qū)別，尤其是內在結構含有錯層、躍層、中空等復雜建筑構造。對這類建筑的結構設計中，要比正常的超限高層結構設計復雜的多，尤其是結構的受力平衡點極難確定，而且由于結構的復雜性，在設計中要根據實際需求來對每個結構的剪力墻做好設計工作，因為這涉及到超限復雜高層建筑的抗震能力。美觀也是建筑結構設計的重點因素，尤其是超限復雜高層建筑，對于這類建筑的設計外觀不會有著傳統(tǒng)建筑物的對稱外觀[1]。因此，在超限復雜高層建筑結構設計中，要將外觀設計充分的展現(xiàn)出獨有的特性，這樣才能表現(xiàn)出超限復雜高層建筑結構設計的特點。

2 超限復雜高層建筑結構設計的特點

2.1 錯層結構

錯層在我們日常生活中經常見到的一種樓房結構，由于建筑的各個功能區(qū)的層高要求不同，針對這一現(xiàn)象設立了錯層結構，不僅如此，有很多樓梯結構也存在躍層結構，都是按照功能區(qū)的高度不同而劃分的，而這也是超限復雜高層建筑結構設計中的一大特點。在超限復雜高層建筑結構設計中，在進行結構模型分析的過程中，按照裙房的設計不同，再結合功能區(qū)高度要求的不同，從而實現(xiàn)超限復雜高層建筑物結構設計錯層結構的良好設計[2]。

2.2 平面不規(guī)則

在對超限復雜高層建筑結構設計的過程中，由于存在的功能區(qū)域不同，因此平面結構設計也會存在不規(guī)則性，尤其是超限復雜高層建筑的剪力墻、鋼筋混凝土等結構的設計中，對側力構件、承重有著極大的作用，而對每個不同區(qū)域測量的抗震平衡點不同，就會導致各個結構出現(xiàn)不同的設計規(guī)則，這也是超限復雜高層建筑物結構設計的一大特性。

3 超限復雜高層建筑結構設計

3.1 抗風設計

風荷是建筑結構設計中應考慮的問題，尤其是超限復雜高層的建筑結構設計，因為高度的增加也使得受到風荷的影響越大，特別是在沿海地帶的超限復雜高層在結構設計的過程中應將風荷作為重點設計。超限復雜高層建筑結構的抗風設計是將風產生的動力效應結合風振系數(shù)，再轉變成建筑結構設計中的擬靜力進行計算，當然，在抗風設計中需要對擬靜力的計算結果通過模型風洞實驗、結構動力分析、計算校核等，以保證抗風設計的穩(wěn)定性和可靠性，否則，未對抗風設計進行校核的建筑物容易在風荷的影響下產生建筑墻體的開裂、玻璃墻體的破壞等，甚至會出現(xiàn)主體結構遭到破壞的現(xiàn)象，因此抗風設計在超限復雜高層建筑結構設計中占有重要的地位。在抗風設計中需要注意設計要點：由于超限復雜高層具有平面不規(guī)則性、樓梯高度較高、立面復雜等特征，在進行抗風校核時應采用風洞實驗來保證建筑結構的穩(wěn)定性和安全性；在超限復雜高層建筑之間距離較近時，應對相互之間產生的風力干擾的群體效應作出相應的判斷，并將其滲入到抗風設計中[3]。

3.2 抗震設計

抗震設計是建筑物結構設計中的重點設計，尤其是超限復雜高層建筑的結構設計，因為建筑較高的原因，使得承受震力結構本身就處在弱勢，因此對超限復雜高層結構中的抗震設計要比一般的建筑結構嚴格的多，主要在設計中應注意以下幾點：對超限復雜高層建筑結構設計的地理位置、地質地貌等周邊環(huán)節(jié)的調查分析，需要結合當?shù)氐那闆r對建筑進行抗震設計；建筑的整體結構設計，如界面大小、應變分布等，要有針對性的進行設計；對建筑結構設計方案進行抗震定量分析，為確保建筑結構抗震性能的優(yōu)越性，應保證建筑結構的變形彈性需要達到建筑的抗震要求；確定建筑結構的位移和構件變形之間的關系，并在設計的過程中通過測量測試的方式來確定構件的變形值，為建筑結構抗震設計提供依據。

3.3 剛度設計

剛度設計是對建筑整體結構有著固定的作用，尤其是對建筑結構荷載情況有著直接的影響。在超限復雜高層建筑結構設計中，經常會發(fā)現(xiàn)結構設計發(fā)生扭轉的現(xiàn)象，一旦建筑整體結構發(fā)生扭轉就會使建筑物的水平荷載發(fā)生變化，而對建筑物的穩(wěn)定性和安全性造成極其嚴重的影響，這種設計的發(fā)生主要是三個點不重合而引起的。所謂三個點指的就是建筑整體結構的重心點、建筑結構幾何形狀的中心點、建筑結構整體剛度的中心點等[4]。對超限高層建筑的剛度設計首先要將各個樓層中分布的水平作用力進行平均分布；將超限復雜高層建筑結構盡量采用規(guī)范的平面結構設計，如、矩形、正多邊形、方形以及圓形等，這樣可以有效的分布作用力，能避免或降低建筑結構發(fā)生扭轉的問題。當然，超限復雜高層建筑結構也很少存在簡單規(guī)范的平面設計，因此，對這類特殊的建筑結構剛度設計時，整體平面結構處于不規(guī)范的形態(tài)，要盡量將其凸現(xiàn)出的結構部分的寬度與厚度的比值確定在可控制的范圍內，這樣可以充分避免作用力分布不合理而導致建筑結構剛度設計出現(xiàn)問題造成的建筑扭轉現(xiàn)象。另外，在對超限復雜高層建筑結構設計時，要從整體結構設計出發(fā)，盡量采用對稱形態(tài)的結構設計，這樣可以提高建筑剛度設計的穩(wěn)定性和可靠性[5]。

4 結束語

在進行超限復雜高層建筑結構設計中，設計人員通過運用有效的設計方法，能夠實現(xiàn)設計水平的提高，確保建筑的質量，促進建筑設計工作的順利進行。

參考文獻

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[3]楊亞紅.馨雅如小區(qū)高層建筑超限工程設計概述[J].科技信息，2011（16）.

第8篇：高層建筑結構設計特點范文

關鍵字：高層建筑；結構設計；要點分析

1高層建筑結構設計的基本原則

1.1結構方案合理化原則。高層建筑結構方案的合理化是指高層建筑結構設計方案必須與結構體系和結構形式的要求保持一致，同時應滿足經濟性的要求，其中結構體系的具體要求為傳力簡單化、受力明確化。針對某些結構單元相同的高層建筑物，其結構體系應相同。1.2計算簡圖合理化原則。高層建筑結構設計的基礎是計算簡圖，計算簡圖的合理性直接關乎高層建筑結構的安全，由此可見高層建筑結構設計必須堅持簡圖合理的原則。高層建筑結構構件及節(jié)點的簡化可以有多種選擇，但必須把計算結果的誤差控制在合理的范圍內，以免對建筑結構產生負面的影響，從而影響建筑結構的安全。1.3結果分析精準化原則。伴隨著計算機技術的迅速發(fā)展，當前很多領域都開始應用計算機技術，并且發(fā)揮著至關重要的作用，而在建筑結構方案設計中，通過應用計算機技術能夠對相關數(shù)據進行科學更加科學的分析，不僅能夠有效的降低人工計算存在的失誤，而且還能確保建筑結構方案的準確與合理。

2高層建筑結構設計特點

2.1水平荷載。建筑同時承受豎向荷載和地震及風產生的水平荷載，在多層建筑中，因水平荷載產生的內力和位移相對較小，對建筑建構設計的影響不大，主要是以重力為代表的豎向荷載著建筑結構的設計起控制作用。而在高層建筑中，很多時候是水平荷載對建筑結構設計起決定性作用，盡管豎向荷載對結構設計會產生重要的影響，但相對于水平荷載來說，影響相對較小。2.2軸向變形。對于多層建筑軸力項相對于彎矩項來說，對結構設計產生的影響不是很大，結構設計時可只考慮彎矩項而忽略軸力的影響。但是對高樓層建筑結構進行分析所要考慮的因素就不太一樣了，需充分考慮到高層建筑的層數(shù)、高度對豎向構件軸力值的影響。隨著高度的不斷增加，豎向構件的軸力變形也會變得特別明顯，當豎向構件軸向變形達到一定的程度，會使高層建筑的結構內力數(shù)值和分布產生變化。2.3建筑側向位移。隨著建筑樓層及高度的增加，在水平荷載的作用下產生的側向位移也會不斷的增大。高層建筑設計時，需要保證足夠的結構強度，在應對風荷載及地震作用產生的內力作用時，才能有足夠大的力量去抵御。為了能夠將風荷載及地震作用下產生的側移距離控制在一定的限度之內，就必須擁有足夠的抗側剛度能力，才能較好的保障結構安全及正常使用的舒適度。

3高層建筑結構設計存在的問題分析

3.1建筑短肢剪力墻設置存在問題。隨著人們對住宅平面與空間的要求越來越高，高層住宅建筑中短肢剪力墻的運用越來越多。在一般情況下，建筑結構的短肢剪力墻是指墻肢的高度、厚度比例為5-8的墻體。短肢剪力墻與普通剪力墻相比承擔較大軸力與剪力，抗震性能較差，從受力特性及構件的安全儲備有別普通剪力墻，為安全起見，在高層住宅結構中短肢剪力墻布置不宜過多，不應采用全部為短肢剪力墻的結構，在某些情況下還要限制建筑高度。3.2抗震結構設計問題。高層建筑結構設計中很重要的內容是結構抗震設計。受高層建筑高度過高、荷載過大的影響，一旦出現(xiàn)了地震，就會誘發(fā)出各種不可估計的問題?，F(xiàn)階段我國建筑工程建設要求高層建筑最低要保證五十年的設計基準期，并對高層建筑的抗震設計進行了明確的規(guī)定。但是在實際結構設計中，存在設計人員對規(guī)范理解不透、概念設計模糊等問題。如果高層建筑結構設計人員沒有充分認識到上述問題，就會給高層建筑留下安全隱患。3.3扭轉問題。質量中心、剛度中心和幾何中心是高層建筑結構設計中的“三心”，“三心合一”也是高層建筑結構設計過程中需要盡量達到的目標。但是在實際設計中存在“三心”偏離較大的問題。在三心偏離較大的情況下，受較大水平力的影響就會出現(xiàn)高層建筑扭轉震動的問題，影響高層建筑的安全。

4高層建筑設計相關假定

4.1彈性假定。當建筑處于一般風力的、正常使用豎向荷載及低于設防烈度的地震的作用時，建筑結構構件一般處于彈性的工作階段，這一假定與實際的工作情況存在的差異不大。但當遭遇強震作用或者強烈的臺風天氣時，建筑產生的位移會比較大，結構構件會轉入彈塑性的工作階段。在這個時候就應當按照彈塑性動力分析方法進行分析，而不能只按照彈性假定的方法計算，否則就不能將結構構件的真實工作狀態(tài)反映出來，留下安全隱患。4.2小變形假定。小變形假定方法是除了彈性假定之外另一種比較常用的方法，但也有學者對幾何非線性問題進行研究。除了彈性假定，小變形假定方法也常被采用。但有不少學者對幾何非線性問題（P-Δ效應）做了一些研究。一般情況下，當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時，P-Δ效應的影響就不能被忽視了。4.3剛性樓板假定。目前在我國對很多高層建筑結構進行分析時，都是將樓板的平面內剛度設定為無限大，而將樓板平面外的剛度予以忽略。在這種假定下，建筑結構體系的自由度在一定程度上減少，對計算方法進行了簡化。此外通過這種假定，使得在使用薄壁桿件的理論在對筒體體系的結構進行計算時非常方便，但是一般情況下，因為受到計算方式以及其他因素的影響，使得這種假定通常比較適合對建筑的框架以及剪力墻體系的計算。4.4計算圖形的假定。在高層建筑架構體系中，整體分析將采用的計算圖形分為一維、二維協(xié)同分析和三維空間分析三種。其中，三維空間分析的普通桿單元，每一節(jié)點含有6個自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點還應該考慮截面翹曲，截面翹曲有7個自由度。

5高層建筑結構設計要點

5.1建筑的載荷設計。在高層建筑的建筑結構設計中，建筑的安全性以及穩(wěn)定性是設計的重中之重，而建筑的荷載直接影響著建筑的安全以及穩(wěn)定，因此在進行建設設計時一定要做好荷載的計算。相對于一般的建筑，高層建筑的荷載及其組合要復雜的多，相關的設計人員在進行建筑的荷載計算時需要考慮的內容也多得多。在進行高層建筑的荷載計算時，最主要的內容是以下兩個方面：建筑的地震荷載以及風荷載。在實際的設計中，復雜的超限高層建筑還應當進行的風洞試驗及振動臺試驗，以確保建筑的安全。5.2建筑抗震性能的設計。因為高層建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其對應力的承受能力也不一樣，因此當?shù)卣饡r其產生的反應程度也不是一樣的，因此對于高層建筑，在進行設計的時候必須要充分考慮抗震設計。而且抗震設計時，必須要對建筑所處的地形地質條件都進行充分的考慮，通常土地比較堅硬的其抗震強度會比較大，所以要盡量選擇硬度比較大的土層，而避開那些土質疏松的地層，而對土層的變化進行有效的把握成為抗震設計中的一個困難點。5.3高層建筑結構的包絡設計。包絡設計是近年來比較常見的設計方式，可以有效解決工程項目結構設計中存在的各種問題。當前工程設計問題變化比較多，有許多因素都會影響到結構效應，各種問題盤根錯節(jié)，使用目前已經掌握的只是或者軟件很難對其進行準確的分析。學術科學和工程的不同點在于后者難以長時間等待。因此要通過優(yōu)化結構設計的形式，利用最少的經濟投入來獲取最大的經濟效益，并解決工程項目存在的問題。不同的工程條件可以用不同的網絡設計原則來處理，在對待轉換結構轉換層或者連體結構時，也可以用網絡設計，對構件進行分析驗算，取不利值包絡設計。

總之，高層建筑的復雜性不僅要求其設計人員必須具有較高的綜合素質，而且還有掌握足夠的理論知識以及相關的法律知識，而且在對其進行結構設計時也要對對建筑周圍的環(huán)境進行綜合的考慮，由此來提高設計的質量，同時降低建造的成本，促進高層建筑的健康發(fā)展。

作者:崔惠林 單位:保定市城鄉(xiāng)建筑設計研究院

參考文獻：

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[5]楊俊.高層建筑結構設計中的要點分析[J].江西建材,2014,13:35-36.

[6]鄒喜財.高層建筑結構設計的要點分析[J].建材與裝飾,2016,12:123-124.

第9篇：高層建筑結構設計特點范文

關鍵詞：高層建筑，結構設計；問題；對策

隨著我國城市化建設步伐的加快，對高層建筑的需求也越來越大。在建筑行業(yè)中，建筑結構設計風格的多樣化給當代高層建筑結構設計帶來了許多新的問題。高層建筑結構設計是高層建筑項目實施的前提和基礎，只有做好建筑結構設計工作，才能更好地開展項目建筑。在高層建筑結構設計中，不僅要注重外觀，同時也要重視抗震、抗風設計，全面把控高層建筑結構設計，進而為現(xiàn)代社會發(fā)展設計出經濟且使用的建筑。

1 高層建筑結構設計存在的問題

1.1 抗風問題

隨著現(xiàn)代社會的進步與發(fā)展，高層建筑在這個快速發(fā)展的社會不斷被建成。高層建筑與其他房屋建筑不同的是它在高度較高，樓層多，而在高空中，受風力的影響，會對高層建筑結構產生威脅，一旦風力加大時，就有可能就會對高層建筑結構較為薄弱的部位產生破壞，進而威脅到我國社會的健康發(fā)展。

1.2 抗震問題

地震災害作為危害我國當前建筑結構的重要因素之一，地震對高層建筑的影響更為突出。就目前我國高層建筑結構設計拉拉面，抗震結構一直是高層結構設計過程中的難點，目前設計人員對突發(fā)災害的不了解，對地震的了解更是很少，再加上設計人員缺乏靈活性，在結構設計過程中大都是憑借經驗來進行設計，缺乏科學依據。另外，高層結構較為復雜，往往設計人員在對其進行抗震計算時結果不是很精確導致抗震結構設計并不完善，極易引發(fā)高層建筑在地震災害中的強烈破壞。

1.3 消防問題

當前社會發(fā)展形勢下，集餐飲、娛樂、寫字樓、酒店等多種功能與一體的高層建筑逐漸成為現(xiàn)代社會發(fā)展的主流，而在這些高層建筑中，一旦高層建筑發(fā)生火災時，人們逃生難度就會很大。然而就目前我國高層建筑結構設計工作來看，很多建筑在選取材料的不合理，沒有考慮其所用材料是否是易燃性。如果采用的材料不合理，在逃生疏散時難度比較大，火勢蔓延上快，給消防工作帶來很大難題。

1.4 設計人員問題

在高層建筑結構設計工作中，設計人員專業(yè)水平的高低直接影響到了高層建筑結構設計質量與效率。而就我國目前高層建筑設計工作來看，設計人員的專業(yè)水平還不夠，與西方國家相比還存在很大的差距。同時，我國現(xiàn)階段的高層建筑結構設計人員在抗風、抗震設計方面的經驗還不足，在實際工作中大都是以經驗來進行設計，高層建筑設計與房屋建筑結構設計乜有明顯的差異，進而使得高層建筑結構設計達不到理想的設計要求。

2 高層建筑結構設計存在問題的應對策略

高層建筑結構的主要特點就是高，在高層建筑中，其層數(shù)越高，結構剛度就越差，其受到風力和地震力的影響也就越強。嚴重時，可引起高層住宅的側位移，進而造成高層建筑倒塌或者其他安全事故。同時再加上地震的影響，對高層建筑的危害尤為突出，一旦高層建筑的抗震、抗風性能不佳，勢必會造成難以計量的經濟損失及人員傷亡。由此可見，抗風和抗震設計對于高層住宅結構是非常必要的。

2.1 做好高層建筑結構的抗風設計

風作為影響高層建筑穩(wěn)定性的一個重要因素，為了確保高層建筑穩(wěn)定，在高層建筑結構的設計中，就必須保證高層建筑結構的強度及剛度。通過提高高層建筑結構的強度及剛度來增強高層建筑的抗風性能。而在進行抗風設計工作室，必須要結合高層建筑結構自身特點，全面計算高層建筑結構的受風面積，合理計算風力對高層建筑的影響。其次，要選擇科學合理的高層住宅結構外形，以減少風對其的作用力，選擇圓形或正多邊形最佳。另外，在高層建筑結構設計過程中，對相應非承重構件可利用耗能構件，如樓板、剪力墻等來抵消風能對建筑的影響。高層建筑在風力作用下極有可能產生結構內力，水平方向的結構內力可能與風力疊加進而形成更大的水平作用力，對建筑物影響較大。所以相關設計過程中要控制水平力對建筑的影響程度，同時采用高性能混凝土進行施工，進一步減少結構內力的出現(xiàn)。

2.2 做好高層建筑結構抗震的設計

在高層建筑中，地震的危害是非常大的，為了保證高層建筑的抗震性能，在進行高層建筑結構設計時，首先，要科學、合理的利用地址勘探技術，對高層建筑建設場地進行綜合勘探，進而為高層建筑選擇合適的施工地點，避開不理的建筑場地。其次，地震災害直接損壞的就是基地結構，為此，在高層建筑結構設計中，要增強地基的穩(wěn)定性，在進行混凝土結構澆筑的時候要保證混凝土施工質量，增加混凝土結構的配筋，在相對較長的結構單元中，留出一定距離的混凝土后澆帶，以便于混凝土的自由收縮，提高其承受溫度的能力，確?；炷两Y構性能。

2.3 加大設計人員的的培養(yǎng)

在這個競爭日益激烈的社會環(huán)境下，人才有著決定性的作用，就我國高層建筑結構設計工作來看，要想保障高層建筑結構設計質量與效率，就必須加大專業(yè)設計人員的培養(yǎng)。首先，要加強現(xiàn)有設計人員的的教育，不斷提高他們的專業(yè)水平和專業(yè)技能；其次，要加強對外聯(lián)系，學習國外先進的設計方法及經驗，將其應用到我國高層建筑結構設計工作中，在不斷實踐過程中提高高層建筑結構設計質量，進而為我國現(xiàn)地社會設計出高質量、高性能的高層建筑。

3 結語

隨著我國現(xiàn)代社會經濟的發(fā)展，高層建筑在現(xiàn)在社會中越來越常見。在高層建筑不斷發(fā)展的同時，其安全問題也日益重要。而在高層建筑中，抗震、抗風、消防等問題對高層建筑的安全有著重大影響。為了確保高層建筑安全，在進行高層建筑結構設計時就必須重視建筑結構額抗風、抗震設計，做好消防設計，進而為我過現(xiàn)代社會設計出安全性高的建筑。

參考文獻

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