高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)體系；抗震分析

一、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的控制因素。一方面，因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(gòu)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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)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(duì)某一高度樓房來(lái)說(shuō)，豎向荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值隨結(jié)構(gòu)動(dòng)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(jié)構(gòu)分析中，只考慮彎矩項(xiàng)，因?yàn)檩S力項(xiàng)影響很小，而剪切項(xiàng)一般可不考慮。但對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，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(huì)使高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值與分布產(chǎn)生顯著的改變。對(duì)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(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種差異軸向變形將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁的中間支座產(chǎn)生沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩增大。對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)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(shí)，各構(gòu)件水平剪力的平均誤差達(dá)30％以上，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移減小一半以上。

(三)側(cè)移成為控制指標(biāo)

與低層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵岡素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大。設(shè)計(jì)高層結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，能夠可靠地承受風(fēng)荷載作用產(chǎn)生的內(nèi)力；還要求具有足夠的抗側(cè)剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，保證良好的居住和工作條件。

(四)結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)

相對(duì)低層結(jié)構(gòu)而言，高層結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使建筑在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌。特別需要在構(gòu)造上采以恰當(dāng)?shù)拇胧瑏?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

二、高層家住結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)

當(dāng)框架體系的強(qiáng)度和剛度不能滿足要求時(shí)，往往需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來(lái)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(shí)，框架和剪力墻通過(guò)有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)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。框架―剪力墻體系的位移曲線呈彎剪型。

當(dāng)受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時(shí)，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(jié)構(gòu)其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強(qiáng)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(qiáng)，是一種良好的結(jié)構(gòu)體系，能建高度大于框架或框架一剪力墻體系。

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

三、高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法

高層建筑結(jié)構(gòu)是由豎向抗側(cè)力構(gòu)件(框架、剪力墻、筒體等)通過(guò)水平樓板連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系。要完全精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析是十分困難的。各種實(shí)用的分

析方法都需要對(duì)計(jì)算模型引入不同程度的簡(jiǎn)化。下面是常見(jiàn)的一些基本假定：彈性假定；小變形假定；剛性樓板假定；計(jì)圖形的假定。

對(duì)于框架一剪力墻體系來(lái)說(shuō)，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)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(zhuǎn)角相等的位移協(xié)調(diào)條件，可以建立位移與

外荷載之間關(guān)系的微分方程來(lái)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?？蚣芤患袅Φ臋C(jī)算方法，通常是將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為等效壁式框架，采用桿系結(jié)構(gòu)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(kāi)洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開(kāi)口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開(kāi)洞墻、框支墻等種類型。不同類型的剪力墻，其截面應(yīng)力分布也不同，計(jì)算內(nèi)力與位移時(shí)需采用相應(yīng)的計(jì)算方法。剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法是平面有限單元法。筒體結(jié)構(gòu)的分析方法按照對(duì)計(jì)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(jié)構(gòu)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(yīng)用適合桿系結(jié)構(gòu)的方法來(lái)分析；比等效連續(xù)化和等效離散化更為精確的計(jì)算模型是完全按三維空間結(jié)構(gòu)來(lái)分析筒體結(jié)構(gòu)體系．其中應(yīng)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(shè)計(jì)在高層建筑的應(yīng)用

在罕遇地震作用下，抗震結(jié)構(gòu)都會(huì)部分進(jìn)入塑性狀態(tài)。為了滿足大震作用下結(jié)構(gòu)的功能要求，有必要研究和計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形能力。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，是根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)彈塑性分析成為抗震設(shè)計(jì)的必要的組成部分。我國(guó)現(xiàn)行抗震規(guī)范(GB5001l一2001)要求高層建筑的抗震計(jì)算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反應(yīng)譜理論計(jì)算地震作用。用彈性方法計(jì)算內(nèi)力及位移。對(duì)于重要建筑或有特殊要求時(shí)，要用時(shí)程分析法補(bǔ)充計(jì)算，并進(jìn)行罕遇地震作用下(大震)的變形驗(yàn)算。

在我國(guó)高層建筑的抗震分析與設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題有以下幾種：首先是高度問(wèn)題，對(duì)于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。因?yàn)樵诘卣鹆ψ饔孟拢呦藿ㄖ锏淖冃纹茐男詰B(tài)會(huì)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(zhì)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(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。其次是材料選用和結(jié)構(gòu)體系的問(wèn)題，在高層建筑中。我國(guó)算150m以上的建筑，采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系(框一筒、筒中筒和框架一支撐)，這些也是其他國(guó)家高層建筑采用的主要體系。但國(guó)外特別在地震區(qū)，是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90％。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有經(jīng)受較大地震作用的考驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)在我國(guó)建筑鋼材的類型、品種和鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力，建議 盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱)結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。第三是軸壓比與短柱問(wèn)題，在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)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(gòu)造配筋。柱各的塑性變形能力小。則結(jié)構(gòu)的延性就差，當(dāng)遭遇地震時(shí)。耗散和吸收地震能量少，結(jié)構(gòu)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(gòu)造措施，現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度已不能適應(yīng)國(guó)情的需要，認(rèn)為我國(guó) “取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度”并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。有人主張?jiān)谠O(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計(jì)，特別是高烈度區(qū)要有嚴(yán)格的抗震措 施與抗震構(gòu)造措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全。

五、結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)集結(jié)構(gòu)分析，數(shù)學(xué)優(yōu)化方法以及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)工作，是一項(xiàng)對(duì)國(guó)家建設(shè)有重大意義的工作，同時(shí)，亦是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的工作。本文就高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面進(jìn)行分析，一起有助于提高結(jié)構(gòu)工程師在建筑空間中的設(shè)計(jì)能力，特別是在處理高層建筑方面的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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2.虞偉軍.淺談復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計(jì).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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的影響及解決辦法.城市建設(shè)，2010年第10期

第2篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)體系

0 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的變化越來(lái)越多。面對(duì)建筑類型、功能、數(shù)量的不斷增加，高層建筑結(jié)構(gòu)體系的多樣化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)迎來(lái)了新新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。作者通過(guò)實(shí)踐、總結(jié)，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)體系，作出以下分析：

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.1 決定因素是水平荷載

對(duì)某一定高度樓房來(lái)說(shuō)，其豎向荷載基本上是定值，但是其水平荷載隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)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(gòu)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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎構(gòu)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(shè)計(jì)指標(biāo)是結(jié)構(gòu)延性

在地震作用下，高層建筑相比于低層建筑的結(jié)構(gòu)變形會(huì)更大一些。因此，為了使高層建筑結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的變形能力，避免高層建筑倒塌，一定要在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)的措施，確保高層建筑的結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

1.3 控制指標(biāo)為側(cè)移

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)側(cè)移是關(guān)鍵的控制指標(biāo)，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(jié)構(gòu)的側(cè)移變形與建筑高度的四次方成正比。建筑高度越高，其結(jié)構(gòu)的側(cè)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(jié)構(gòu)的側(cè)移控制在允許的限度范圍內(nèi)。

1.4 不能忽視軸向變形

高層建筑的豎向荷載很大，其將會(huì)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(fù)彎矩值，增大跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值。此外，豎向荷載還會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)構(gòu)件的下料長(zhǎng)度、構(gòu)件剪力和側(cè)移等產(chǎn)生影響。

2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

現(xiàn)階段高層建筑常采用的結(jié)構(gòu)體系主要有剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架一剪力墻體系以及簡(jiǎn)體體系三種，其優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1[2]。

表1 結(jié)構(gòu)體系優(yōu)缺點(diǎn)比較

結(jié)構(gòu)體系 優(yōu)缺點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)體系 側(cè)向剛度比較優(yōu)良，平面布置也很規(guī)整，對(duì)側(cè)向風(fēng)力和地震的抵抗能力較強(qiáng)，用此種結(jié)構(gòu)可以建造高度遠(yuǎn)大于框架結(jié)構(gòu)的建筑。

框架―剪力墻體系 能夠很好地適應(yīng)多功能的需要，平面布置靈活、空間大，但是框架結(jié)構(gòu)側(cè)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(cè)力性能，因此該結(jié)構(gòu)能夠滿足高層建筑更高層數(shù)的要求。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)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(shè)計(jì)為一類。建筑耐火等級(jí)地上為一級(jí)，地下為一級(jí)，地下室防水為II級(jí)。

3.2 抗震等級(jí)

按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）的規(guī)定劃分，場(chǎng)區(qū)屬中軟土類型，因本場(chǎng)地等效剪切波速Vse=156.2―178m/s，9.8m

3.3 設(shè)計(jì)荷載取值（可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）

①樓、地面主要使用荷載

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(hào) 荷載類別 荷載標(biāo)準(zhǔn)值 分項(xiàng)系數(shù) 準(zhǔn)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(tái) 2.0 1.4 0.5

5 陽(yáng)臺(tái) 2.5 1.4 0.5

6 樓梯 3.5 1.4 0.3

7 電房、發(fā)電機(jī)房 10.0 1.4 0.6

8 其他樓面 2.2 1.4 0.5

9 地下車庫(kù) 4.0 1.4 0.6

10 消防車道 35 1.4 0.6

②風(fēng)荷載

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

3.4 結(jié)構(gòu)選型及地下室、伸縮縫設(shè)置

本工程為32層住宅；結(jié)構(gòu)擬采用剪力墻結(jié)構(gòu)形式。單層地下車庫(kù)長(zhǎng)約（南北）128米，（東西）長(zhǎng)約63米，設(shè)計(jì)考慮局部地下車庫(kù)做結(jié)構(gòu)底板、整個(gè)地下車庫(kù)頂板及側(cè)壁均不設(shè)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(kāi)裂問(wèn)題。地下室每隔約30米設(shè)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(chǔ)選型及設(shè)計(jì)等級(jí)

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，根據(jù)地質(zhì)勘察資料，本工程基礎(chǔ)采用人工挖孔樁墩基礎(chǔ)，樁徑800、1000、1200、1400mm，樁端以中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)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?；A(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的參數(shù)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各參數(shù)的確定對(duì)于結(jié)構(gòu)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(dá)到結(jié)構(gòu)延展性的要求，要對(duì)結(jié)構(gòu)的軸壓比進(jìn)行控制。但在一些特殊情況下，也會(huì)出現(xiàn)軸壓比不滿足規(guī)范要求的狀況。此時(shí)，可以通過(guò)增加墻、柱的混凝土強(qiáng)度以及增加墻、柱橫面的面積的措施來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)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(jié)構(gòu)的周期長(zhǎng)度。當(dāng)剪重比不滿足規(guī)范要求時(shí)，可以采取增強(qiáng)縱向結(jié)構(gòu)部件以及增強(qiáng)墻、柱的豎向構(gòu)件的延展程度等措施來(lái)進(jìn)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(yīng)可以被忽略。當(dāng)剛重比不滿足最小限制值時(shí)，可以采取增加或者減少橫豎向構(gòu)件以及加強(qiáng)墻、柱等縱向建筑結(jié)構(gòu)的剛度來(lái)進(jìn)行整合。

4.4 層間位移角

為保證高層結(jié)構(gòu)應(yīng)該必備的合理剛度需求，要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在合理使用中的水平位移進(jìn)行限制。避免在施工或者使用過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)大的位移，從而影響到整個(gè)建筑構(gòu)件的完整性和安全性。

5 結(jié)論

目前，建筑向高層化和功能多樣化方向發(fā)展的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。而高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的變化越來(lái)越多，涌現(xiàn)出了許多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。面對(duì)建筑類型與功能越來(lái)越復(fù)雜、高層建筑的數(shù)量逐漸增多、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系越來(lái)越多樣化的新形勢(shì)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來(lái)越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)與重點(diǎn)。面對(duì)如此形勢(shì)，應(yīng)該把高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放在首位加以研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李邦耀.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].江西建材，2012，3：59―60.

第3篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)體系；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(hào)：TU2

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

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(gòu)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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)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(huì)影響連續(xù)的梁彎矩，減小連續(xù)梁中間的支座負(fù)彎矩值。反而增大了跨中的正灣矩和端支座的負(fù)彎矩值；同時(shí)影響了預(yù)制構(gòu)件下料的長(zhǎng)度。在預(yù)制構(gòu)件下料是根據(jù)要求計(jì)算軸向變形對(duì)其長(zhǎng)度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3．高層建筑中控制指標(biāo)—側(cè)移

在高層建筑中結(jié)構(gòu)側(cè)移是高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵因素，這一點(diǎn)是與低層樓房不同的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)樓房的高度要求不斷增加，隨之水平方向載荷的結(jié)構(gòu)中側(cè)移變形也不斷增加。由此可見(jiàn)高層結(jié)構(gòu)中側(cè)移必須被控制在一定范圍內(nèi)。

4.高層建筑張重要設(shè)計(jì)指標(biāo)—結(jié)構(gòu)延性

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

二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

1.框架－剪力墻體系

如果框架體系的剛度和強(qiáng)度在不能滿足使用要求時(shí)，這就需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來(lái)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(shí)，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(jié)構(gòu)體系?？蚣荏w系在這一體系中主要承受來(lái)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(jié)構(gòu)體系中的位移曲線呈現(xiàn)彎剪型。在高層建筑中設(shè)置剪力墻，可以增大了建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向的剛度，而且使得建筑物水平方向的位移減小，與此同時(shí)框架結(jié)構(gòu)承受水平方向的剪力有了顯著的降低，墻體的內(nèi)力沿豎向呈現(xiàn)均勻分布的趨勢(shì)，所以框架－剪力墻體系運(yùn)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(gòu)件成為全部受力主體結(jié)構(gòu)時(shí)時(shí)，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(jié)構(gòu)的，它的位移去曲線呈現(xiàn)出彎曲型。同時(shí)這種體系的剛度和強(qiáng)度相當(dāng)高，具有一低昂的延性，傳力直接而且均勻，抗倒塌的性能強(qiáng)，整體性好，被評(píng)為一種甚為良好的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。剪力墻體系的能建高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于框架體系以及框架－剪力墻體系。

(b)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

《高規(guī)》第7.1.8 條表明：高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)，即只能采用部分短肢剪力墻。對(duì)于部分短肢墻結(jié)構(gòu)的定義，高規(guī)只明確這種類型結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，而對(duì)于短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)并沒(méi)有給出一個(gè)具體量化指標(biāo)。《房屋建筑抗震設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題解答》（簡(jiǎn)稱《抗震解答》）認(rèn)為一般情況下，短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)中，短肢剪力墻承受的傾覆力矩可占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的40%~50%。同時(shí)認(rèn)為，一般剪力墻結(jié)構(gòu)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(jiǎn)體體系即為全部采用簡(jiǎn)體作為抗測(cè)力構(gòu)件的高層建筑結(jié)構(gòu)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(gòu)件即為簡(jiǎn)體，可分為空腹筒和實(shí)腹筒兩種類型。空腹筒是由窗裙梁和密排柱或者是開(kāi)孔的鋼筋混凝土建造的外墻構(gòu)成受力構(gòu)件，實(shí)腹筒是由曲面或平面墻建造成的三維豎向的結(jié)構(gòu)單體。筒體體系的強(qiáng)度和剛度很大，各種構(gòu)件的受力分布比較合理。其抗震、抗風(fēng)能力也很強(qiáng)，往往應(yīng)用于大空間、大跨度、超高層建筑中。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)分析

1.分析高層建筑結(jié)構(gòu)中的基本假定

高層建筑的結(jié)構(gòu)是由框架、簡(jiǎn)體、剪力墻等豎向的抗側(cè)力構(gòu)件圍成，然后水平樓板在其中連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑結(jié)構(gòu)分析完全按照三維空間的結(jié)構(gòu)這是非常困難的。在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)分析中，各種實(shí)用的結(jié)構(gòu)分析法在對(duì)其進(jìn)行計(jì)算模型是都引入了不同程度的見(jiàn)哈。以下是對(duì)一些常見(jiàn)的基本假定進(jìn)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(yīng)用最普遍的方法。但是有很多人對(duì)幾何非線性進(jìn)行了一些研究。通常認(rèn)為，當(dāng)頂點(diǎn)水平的位移Δ 和建筑物的高度H 的比值大于1/500 時(shí)，對(duì)于P－Δ 效應(yīng)產(chǎn)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(guó)建筑工程在高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法中均采用的計(jì)算方法。在一般風(fēng)力和垂直荷載的作用下，高層結(jié)構(gòu)通常在彈性工作的階段。這種假定方法基本上符合高層結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況。在實(shí)際生活中建筑物遭受強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或者地震是建筑結(jié)構(gòu)通常產(chǎn)生比較的位移，并出現(xiàn)裂縫，此時(shí)進(jìn)入彈塑性的工作階段。如果仍然按照彈性方法來(lái)計(jì)算位移和內(nèi)力時(shí)就不能反映建筑結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)中的工作狀態(tài)，針對(duì)這種情況對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要使用彈塑性的動(dòng)力分析的方法。

（3）計(jì)算圖形的假定。計(jì)算圖形中的三維空間是整體分析高層建筑的結(jié)構(gòu)體系中最主要的假定方法。在二維協(xié)同的分析方法沒(méi)有將樓面外公共節(jié)點(diǎn)的位移協(xié)調(diào)的抗測(cè)力構(gòu)件考慮在內(nèi)，而且，對(duì)具有空間工作的性能簡(jiǎn)體建筑結(jié)構(gòu)中抗測(cè)力構(gòu)件的平面外扭轉(zhuǎn)剛度和強(qiáng)度忽略這是不妥當(dāng)?shù)摹＠萌S空間分析時(shí)，普通的桿單元中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)共有6 個(gè)自由度，根據(jù)拉索夫的薄壁桿理論對(duì)桿端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析時(shí)必須考慮截面翹曲，因此自由度共有7 個(gè)。

（4）剛性樓板的假定。在眾多高層建筑的結(jié)構(gòu)分析法中均采用對(duì)樓板自身的剛度設(shè)為無(wú)限大，而忽略平面外的剛度。這種假定方法對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的位移中的自由度減少了許多，并對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行了簡(jiǎn)化。一般情況下，對(duì)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(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)中豎向剛度中有突變的，樓板的剛度比較小，其主要是因?yàn)榭箿y(cè)力構(gòu)件間的跨距過(guò)大或者是樓層的層數(shù)較少等，此時(shí)樓板變形對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響比較大。

2.靜力分析方法

（1）框架－剪力墻體系結(jié)構(gòu)框架－剪力墻體系結(jié)構(gòu)的位移與內(nèi)力的計(jì)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(zhuǎn)角相等或者水平位移的位移協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)位移和外荷載之間的關(guān)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?？蚣埽袅w系的計(jì)算方法，一般是將建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成為等效的壁式框架，通過(guò)利用桿系結(jié)構(gòu)的矩陣位移法得到解答。

（2）剪力墻結(jié)構(gòu)

對(duì)于剪力墻上的開(kāi)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(jù)受力特性不同可以將單片剪力墻分為小開(kāi)口整體墻、單肢墻、聯(lián)肢墻、框支墻、特殊開(kāi)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(yīng)力，在計(jì)算內(nèi)力與位移的關(guān)系是需要使用相對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法。平面的有限單元法師計(jì)算剪力墻結(jié)構(gòu)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(fèi)較大的機(jī)時(shí)，具有較多的自由度，因此這種方法只能應(yīng)用于框支墻的過(guò)渡層、特殊開(kāi)洞墻等分布復(fù)雜應(yīng)力的情況。

（3）筒體結(jié)構(gòu)

對(duì)簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)的分析方法可以根據(jù)計(jì)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(duì)三維空間分析法進(jìn)行討論。高層建筑結(jié)構(gòu)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(duì)其內(nèi)力進(jìn)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(duì)彈性薄板進(jìn)行分析。將連續(xù)的墻體進(jìn)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(yīng)用適合的桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)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(yīng)用最廣泛。三維空間分析法將高層建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科技的進(jìn)步，高層建筑更加快速發(fā)展，由此，高層建筑結(jié)構(gòu)的材料、形式、力學(xué)分析模型等等這些都日益復(fù)雜而且多元化。在當(dāng)今社會(huì)革新新的高層建筑，彰顯科學(xué)進(jìn)步，不斷追求新奇的結(jié)構(gòu)形式，并更加合理使用力學(xué)模型，這就是當(dāng)代的土木工程設(shè)計(jì)師的方向和目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉琳昌.《屋面工程技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行中的幾個(gè)問(wèn)題.建筑防

水工程滲漏實(shí)例分析[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,

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第4篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】高層建筑；設(shè)計(jì)；原則；指導(dǎo)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(hào)：TU973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）

0.緒論

隨著社會(huì)生產(chǎn)力以及科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，我國(guó)大中型城市的城市化進(jìn)程加快。作為城市化發(fā)展標(biāo)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(qiáng)烈的視覺(jué)震撼。同時(shí)，隨著全國(guó)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(duì)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(guò)程中，現(xiàn)代高層建筑已經(jīng)不僅僅單純地為滿足其使用功能，建筑結(jié)構(gòu)工程師在高層建筑設(shè)計(jì)中如何更好把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，直接影響到建筑整體結(jié)構(gòu)的安全、美觀、經(jīng)濟(jì)及合理性。

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（1）選擇正確的計(jì)算簡(jiǎn)圖：結(jié)構(gòu)計(jì)算是在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上開(kāi)展的，計(jì)算簡(jiǎn)圖選著不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故頻繁發(fā)生，故選擇正確的計(jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖還應(yīng)該有相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)保證其在實(shí)際應(yīng)用中的適用性。如實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的鉸結(jié)點(diǎn)或剛結(jié)點(diǎn)，但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差必須在設(shè)計(jì)允許誤差范圍之內(nèi)。

（2）選擇正確的基礎(chǔ)方案：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程地質(zhì)條件，對(duì)上層結(jié)構(gòu)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(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的基礎(chǔ)方案，在設(shè)計(jì)時(shí)要最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時(shí)應(yīng)該進(jìn)行地基的變形驗(yàn)算?；A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)該出具詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)某些缺少地質(zhì)報(bào)告的建筑也應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看以及參考鄰近建筑資料。一般情況下，同一結(jié)構(gòu)單元不能用兩種不同的類型的基礎(chǔ)方案。

（3）正確選擇結(jié)構(gòu)方案：一個(gè)正確的結(jié)構(gòu)方案，總的來(lái)說(shuō)就是一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)做到受力明確，傳力簡(jiǎn)單。在同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)不宜選著不同結(jié)構(gòu)體系混用，位于地震區(qū)單元應(yīng)充分考慮平面和豎向規(guī)則。具體說(shuō)來(lái)就是必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)、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(jìn)行綜合分析，并與建筑方、電、水、暖等供應(yīng)商等方面充分協(xié)商，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，確定正確的結(jié)構(gòu)方案，必要時(shí)要進(jìn)行多方案比較。

（4）正確分析計(jì)算結(jié)果： 現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采取計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是由于目前計(jì)算軟件種類繁多，不同軟件又往往導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不盡相同。因此要求設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)計(jì)算軟件的適用條件進(jìn)行全面的了解。在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)時(shí)，由于結(jié)構(gòu)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)程序不相符合，或者由于人工輸入錯(cuò)誤 又或者軟件本身存在缺陷均會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果，因此要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況認(rèn)真分析，做出正確判斷。

（5）采取正確的構(gòu)造措施：做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉的原則”，同時(shí)注意構(gòu)件的延性性能，增強(qiáng)薄弱部位受力性，注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度、力度，特別是鋼筋的執(zhí)行段錨固長(zhǎng)度；充分考慮溫度應(yīng)力的影響力。

高層建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)

高層建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)集中體現(xiàn)在水平荷載、軸向變形、結(jié)構(gòu)延性和側(cè)移等方面。其中由水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(gòu)件中，由樓房的自重及樓面使用荷載而產(chǎn)生的彎矩?cái)?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(jié)構(gòu)側(cè)移變形會(huì)伴隨著高層建筑樓層高度的增加而逐步增大，所以，結(jié)構(gòu)側(cè)移是高層建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素及控制指標(biāo)。結(jié)構(gòu)延性也是高層建筑設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。為保證高層建筑足夠的結(jié)構(gòu)延性，使之結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段仍然有較強(qiáng)的變形能力而不至于自身倒塌，須在其結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)?shù)拇胧?。此外，在高層建筑設(shè)計(jì)中同樣不能忽視高層建筑的軸向變形因素。

高層建筑結(jié)構(gòu)體系

（1）框架-剪力墻體系。當(dāng)單獨(dú)框架體系的強(qiáng)度及剛度不能滿足實(shí)際要求時(shí)，此時(shí)需要在建筑平面的適當(dāng)位置增加較大的剪力墻來(lái)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(shí)，框架及剪力墻通過(guò)有足夠大剛度的樓板及連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，使得建筑物的水平位移減小，同時(shí)框架承受來(lái)之水平方向剪力顯著降低并且內(nèi)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(dāng)受力的主體結(jié)構(gòu)全部是由平面剪力墻構(gòu)件組成時(shí)，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(jié)構(gòu)，其位移曲線一般呈彎曲型。剪力墻體系的強(qiáng)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(qiáng)，是一種比較良好的結(jié)構(gòu)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(jiǎn)體體系。凡是采用簡(jiǎn)體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系都稱為簡(jiǎn)體體系，包括了單簡(jiǎn)體、簡(jiǎn)體-框架、多束筒、筒中筒等多種表現(xiàn)型式。簡(jiǎn)體實(shí)際上是一種空間受力構(gòu)件，分為實(shí)腹筒及空腹筒兩種類型。其中實(shí)腹筒是由平面或曲面墻圍成的豎向三維結(jié)構(gòu)單體，而空腹筒是由密排柱及窗裙梁或者開(kāi)孔的鋼筋混泥土外墻組成的空間受力構(gòu)件。簡(jiǎn)體體系具有很大的剛度及強(qiáng)度，而且各構(gòu)件受力比較合理，抗風(fēng)、 抗震能力表現(xiàn)很強(qiáng)，往往應(yīng)用在超大跨度、大空間或超高層建筑中。

4.高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問(wèn)題分析

（1）結(jié)構(gòu)超高問(wèn)題：在抗震規(guī)范及新規(guī)范中，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的總高度有著非常嚴(yán)格的限制，特別是新規(guī)范中針對(duì)超高問(wèn)題，除了將以前的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度以外還增加了B級(jí)高度，處理措施和設(shè)計(jì)方法也都有較大改變。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，頻頻出現(xiàn)由于結(jié)構(gòu)類型變更而忽略該問(wèn)題后導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未能通過(guò)，需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或者開(kāi)專家會(huì)議進(jìn)行論證的情況，對(duì)工程的工期、造價(jià)

等整體規(guī)劃有著相當(dāng)大影響。

（2）短肢剪力墻設(shè)置問(wèn)題：在新規(guī)范中可以看到，對(duì)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(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用也增加了比較的限制，所以，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)減少采用或盡量不用短肢剪力墻，以避免關(guān)于設(shè)計(jì)方面不必要的麻煩。

（3）嵌固端設(shè)置問(wèn)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(huì)設(shè)置在地下室的頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這問(wèn)題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師通常忽視了由嵌固端設(shè)置帶來(lái)的一些需要注意的方面，比如：嵌固端樓板本身的設(shè)計(jì)、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(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)計(jì)與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問(wèn)題，而忽略任何一個(gè)問(wèn)題都有可能導(dǎo)致后期埋下安全隱患。

（4）結(jié)構(gòu)規(guī)則性問(wèn)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(dāng)多的限制條件，而且，新規(guī)范增加強(qiáng)制性條文規(guī)定“建筑不應(yīng)該采用嚴(yán)重不規(guī)范的設(shè)計(jì)方案?！?因此，結(jié)構(gòu)工程師在對(duì)待新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意，從以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。

5.小結(jié)

近年來(lái)，我國(guó)在高層建筑建設(shè)方面發(fā)展迅速。但但從設(shè)計(jì)質(zhì)量方面來(lái)看，并不十分理想。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師不能單單重視結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性而忽略結(jié)構(gòu)方案在具體設(shè)施時(shí)實(shí)際情況，應(yīng)作出更加合理的結(jié)構(gòu)方案選擇。 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行具體的分析所掌握的知識(shí)對(duì)實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中遇到了各種問(wèn)題進(jìn)行處理。

【參考文獻(xiàn)】

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第5篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 設(shè)計(jì) 原則 要求

中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

1高層建筑結(jié)構(gòu)特征

高層建筑的結(jié)構(gòu)體系作為抵抗來(lái)自垂直和水平方向荷載的傳力途徑，它主要是利用抗側(cè)力體系和相關(guān)的水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件將荷載傳到基礎(chǔ)部分。

高層建筑的整體結(jié)構(gòu)除了要承受來(lái)自于垂直方向上的荷載之外，還要承受著來(lái)自于水平方向上的荷載（由風(fēng)力產(chǎn)生），同時(shí)它在抗震功能方面也有一定的標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑與普通建筑相比，外界的地震和風(fēng)對(duì)其所產(chǎn)生的影響要更為嚴(yán)重。建筑物的位移速度會(huì)隨著其高度的增加而逐漸加快，而且高層建筑的側(cè)移影響的不只是內(nèi)部人員的舒適度，還會(huì)對(duì)建筑物的使用壽命造成影響，極易對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成破壞。所以在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，抗側(cè)力設(shè)計(jì)是其中的核心問(wèn)題。

高層建筑結(jié)構(gòu)體系按照建筑材料可以分為鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)，鋼、混凝土混合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)。這其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系因?yàn)槠涑杀镜?、耐火耐久等?yōu)良的性能而廣泛應(yīng)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(diǎn)。而鋼結(jié)構(gòu)體系除了具有施工方便、抗震性能好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)還有著例如防火性差、成本高等缺點(diǎn)。鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)雖然繼承了二者的優(yōu)點(diǎn)，但是其節(jié)點(diǎn)部分的構(gòu)造復(fù)雜，所以并不能被廣泛應(yīng)用。同樣地，鋼、混凝土混合結(jié)構(gòu)一樣結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，但是在兩種材料的連接方面仍舊存在技術(shù)問(wèn)題。高層建筑結(jié)構(gòu)體系按照結(jié)構(gòu)形式可以分為框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)因?yàn)槭抢弥⒘旱冉Y(jié)構(gòu)來(lái)承重的，所以這種結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向位移相對(duì)較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)因?yàn)槭强扛邔咏ㄖ膲w來(lái)承重的，所以這種結(jié)構(gòu)的整體性能相對(duì)較好，不易產(chǎn)生水平方向的變形，一般多應(yīng)用于高層建筑，但是因?yàn)槠湓谄矫嫔系牟贾貌粔蜢`活，所以很少在公共建筑設(shè)計(jì)中使用。而框架、剪力墻組合結(jié)構(gòu)則是結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)、改善了其中的缺點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(cè)向位移，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須在保證其具有足夠強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，同時(shí)使其具備合理的剛度及自振頻率，進(jìn)而將樓層水平位移控制于允許范圍。

2) 側(cè)向力。目前，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形等問(wèn)題，主要受到地震的水平作用力及外部環(huán)境中的風(fēng)力等因素的影響，層數(shù)的不斷增多會(huì)帶動(dòng)水平作用力的持續(xù)加大。所以，在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要充分地將這些側(cè)向力的影響考慮在內(nèi)。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（1）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，首先一點(diǎn)就是要選擇出合理的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，因?yàn)槿绻x擇的計(jì)算簡(jiǎn)圖不合理的話，那就有可能因?yàn)榘踩珕?wèn)題而出現(xiàn)事故。所以，選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提。除此之外，因?yàn)樵诮ㄖ慕Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)除了餃節(jié)點(diǎn)和鋼節(jié)點(diǎn)外還有其他的節(jié)點(diǎn)，所以應(yīng)選擇與計(jì)算簡(jiǎn)圖相適應(yīng)的構(gòu)造方法，將兩者間的誤差控制在一定的范圍內(nèi)，這樣才能保證高層建筑在安全上不會(huì)出問(wèn)題。

（2）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則的第二點(diǎn)就是要選用合適的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，即根據(jù)高層建筑所處位置的地質(zhì)條件來(lái)選擇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。這一點(diǎn)的要求是要對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)類型、施工情況、荷載分布等問(wèn)題進(jìn)行綜合性的分析，然后以此為依據(jù)選擇出最合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案?；A(chǔ)設(shè)計(jì)方案的選擇是以該處的地質(zhì)勘查報(bào)告為依據(jù)的，它要求能夠在最大限度上發(fā)揮地基的潛力，相關(guān)的地基變形檢驗(yàn)是必不可少的。

（3）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則第三點(diǎn)就是要對(duì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行合理的選擇，這一點(diǎn)要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案要在滿足結(jié)構(gòu)的體系與形式的同時(shí)，還要滿足高層建筑的經(jīng)濟(jì)性要求。這需要對(duì)地理?xiàng)l件、施工條件、建材、供水、供暖以及供電等等問(wèn)題進(jìn)行綜合的分析，使各個(gè)方面都協(xié)調(diào)在一起，最終確定出最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主要的難點(diǎn)有三個(gè)：

（1）防風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因?yàn)轱L(fēng)振作用對(duì)高層建筑的影響較大，所以抗風(fēng)問(wèn)題在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是很重要的一部分。因?yàn)楦叨葐?wèn)題，高層建筑對(duì)風(fēng)會(huì)造成阻隔和擾動(dòng)，而風(fēng)的動(dòng)力效應(yīng)在因此而改變后，會(huì)對(duì)高層建筑產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)的作用力，而受此影響最大的就是高層建筑的動(dòng)力荷載，風(fēng)壓很有可能會(huì)損壞到高層建筑的主體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重的可能會(huì)發(fā)生玻璃幕墻爆裂、墻體開(kāi)裂等情況。

（2）難點(diǎn)是高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。高層建筑在抗震結(jié)構(gòu)方面向來(lái)最為薄弱，那是因?yàn)樵诘卣鸢l(fā)生時(shí)很難確定會(huì)產(chǎn)生哪些后果以及高層建筑本身的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，再加上相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中分析的不夠全面，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在安全性和耐久性有所缺失等問(wèn)題。

5高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）抗風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上，要使用配比較高的砂石來(lái)保證地基的密實(shí)度，同時(shí)還要設(shè)置抗拔錨桿，以此來(lái)提高建筑基礎(chǔ)的抗拔強(qiáng)度。在減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(lái)減少風(fēng)荷載對(duì)高層建筑的影響。對(duì)于風(fēng)荷載與水平力的問(wèn)題，要對(duì)高風(fēng)壓區(qū)進(jìn)行加固。這主要是從水平壓力、水平荷載內(nèi)力等方面進(jìn)行綜合考慮，來(lái)為高層建筑進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

（2）抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

①提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，即在簡(jiǎn)化建筑平面、提高地基的強(qiáng)度與高度的同時(shí)，將上部結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)和群樁設(shè)置在同一直線之上。③在剪力墻的設(shè)計(jì)方面，要提高高層建筑承重結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，以此來(lái)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(jié)語(yǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的問(wèn)題并不只有上文所提到的這些，而解決的對(duì)策也同樣不只如此，它關(guān)系到的問(wèn)題是多方面的，本文所提到的只是其中較為主要的問(wèn)題。作為設(shè)計(jì)人員，在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要時(shí)刻保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度來(lái)面對(duì)設(shè)計(jì)中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，讓高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)真正的兼?zhèn)浒踩?、合理性與科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

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第6篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】建筑工程；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；設(shè)計(jì)措施

一、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)

地震時(shí)建筑物的破壞程度，主要取決于主體結(jié)構(gòu)變形的大小，因此建筑結(jié)構(gòu)的變形計(jì)算與控制在抗震設(shè)計(jì)中起著越來(lái)越重要的作用。目前，世界上多數(shù)國(guó)家的抗震規(guī)范都明確提出了控制結(jié)構(gòu)變形的要求，有的還提出了基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法，我國(guó)的抗震規(guī)范提出了抗震設(shè)防三個(gè)水準(zhǔn)的要求，采用二階段設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即：在多遇地震作用下，建筑主體結(jié)構(gòu)不受損壞，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒(méi)有過(guò)重破壞，保證建筑的正常使用功能的彈性變形驗(yàn)算；在罕遇地震作用下防止結(jié)構(gòu)倒塌的彈塑性變形驗(yàn)算。由于結(jié)構(gòu)受到的地震作用與結(jié)構(gòu)自身的重量及剛度有關(guān)，而結(jié)構(gòu)的變形也與其剛度有關(guān)，所以，研究不同結(jié)構(gòu)體系的剛度特征和變形特點(diǎn)，有助于我們選擇更加合理可靠的結(jié)構(gòu)形式，更好地滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。

一般的建筑結(jié)構(gòu)，在整體上都可以視為一個(gè)嵌固在地基上的懸臂柱，但選用不同類型的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)具有不同的變形性質(zhì)，通常采用的結(jié)構(gòu)抗側(cè)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(jié)構(gòu)的基本構(gòu)架

一是框架結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成，平面布置靈活，容易形成大空間，全現(xiàn)澆時(shí)，房屋的整體性強(qiáng)，延性較好，施工方便，承受豎向荷載能力較強(qiáng)；缺點(diǎn)是側(cè)向剛度小，在水平荷載作用下側(cè)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(cè)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(jié)構(gòu)。承受建筑物豎向和水平荷載的主體結(jié)構(gòu)全部為剪力墻時(shí)，即形成剪力墻結(jié)構(gòu)體系"這種結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度大，空間整體性好，在水平荷載作用下側(cè)向變形小，側(cè)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(shí)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破損小，高層建筑中當(dāng)剪力墻的高寬比較大時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)以受彎為主的豎向懸臂構(gòu)件，經(jīng)合理設(shè)計(jì)，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(diǎn)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(jié)構(gòu)自重大，地震作用大，造價(jià)較高。

三是框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。如上所述，框架結(jié)構(gòu)體系具有空間大！平面布置靈活！立面處理豐富等優(yōu)點(diǎn)，但側(cè)向剛度差，抵抗水平荷載能力低"剪力墻結(jié)構(gòu)體系則相反，抗側(cè)力強(qiáng)度和剛度均很大，但平面布置欠靈活，不適應(yīng)大空間的要求"因此把兩種結(jié)構(gòu)體系結(jié)合起來(lái)，在同一結(jié)構(gòu)單元中同時(shí)采用框架和剪力墻結(jié)構(gòu)，共同承受豎向和水平荷載，如框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系"在這種結(jié)構(gòu)體系中框架和剪力墻共同承擔(dān)風(fēng)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(guò)各層樓板或連梁使它們變形協(xié)調(diào)一致，達(dá)到框架與剪力墻的協(xié)同工作"當(dāng)剪力墻單獨(dú)承受水平荷載時(shí)，其側(cè)移曲線為彎曲型，頂部側(cè)移增長(zhǎng)迅速，層間相對(duì)位移上大下小，而框架結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線為剪切。底部側(cè)移增長(zhǎng)迅速，層間相對(duì)位移下大上小"兩者通過(guò)各層樓板連在一起使側(cè)移一致，則側(cè)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(duì)框架施加跟荷載方向相反的力，給框架支持；在上部則反過(guò)來(lái)，層間位移小的框架對(duì)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(jié)果，使框架下部和剪力墻上部的層間相對(duì)位移均相應(yīng)地減小，從而降低了整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的層間相對(duì)位移和頂端位移，提高了建筑物的側(cè)向剛度。

四是筒體結(jié)構(gòu)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(shí)腹筒體。實(shí)腹筒體具有很好的抗彎、抗剪和抗扭剛度，它可以單個(gè)或幾個(gè)筒體來(lái)抵抗整個(gè)結(jié)構(gòu)單元的水平荷載，也可以和其它的結(jié)構(gòu)體系共同組成抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，當(dāng)圍成筒體的四周墻體在各層都開(kāi)有規(guī)則布置的門(mén)窗洞時(shí)，便形成空腹筒體，又稱框架筒體，簡(jiǎn)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(wǎng)格組成的筒體，框筒結(jié)構(gòu)承載水平荷載時(shí)的工作形態(tài)，從整體來(lái)看，跟實(shí)腹筒相似，但由于框筒的筒壁是網(wǎng)格式的結(jié)構(gòu)，剪力滯后現(xiàn)象嚴(yán)重，分析內(nèi)力時(shí)必須計(jì)及"當(dāng)建筑物高度更高，剛度要求更大，并要求有較大的開(kāi)敞空間時(shí)，可采用筒中筒結(jié)構(gòu)"這種體系通常由建筑物周邊所圍成的外框筒，以及實(shí)腹筒的內(nèi)核組成，內(nèi)、外筒之間由平面內(nèi)剛度很大的樓板連接，迫使外框筒和實(shí)腹內(nèi)筒協(xié)同工作，形成一個(gè)比僅有外框筒時(shí)剛度更大的空間結(jié)構(gòu)體系。

近些年來(lái)，建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的高層建筑越來(lái)越廣泛。它以其高度強(qiáng)烈地影響著規(guī)劃、設(shè)計(jì)、構(gòu)造和使用功能。就結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，它的結(jié)構(gòu)除在上述荷載組合下的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性應(yīng)予以保證外，還必須控制由風(fēng)荷載（或地震水平作用）所產(chǎn)生的側(cè)向位移，防止由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的和非結(jié)構(gòu)性材料的破壞；控制由風(fēng)荷載造成頂部樓層的加速度反應(yīng)，以使用戶對(duì)擺動(dòng)的感覺(jué)和不舒適感降到最低程度。這就需要設(shè)計(jì)師從一開(kāi)始就應(yīng)該以一個(gè)立體的概念設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三維層次

把房屋看成一個(gè)三維空間塊體分層次來(lái)分析，對(duì)于復(fù)雜的高層，例如多塔機(jī)構(gòu)也可以把它分成幾塊，分別研究其傾覆、剛度、承載力等問(wèn)題，然后組合起來(lái)。首先，在方案階段，可以把基本設(shè)計(jì)方案概念化，建立一個(gè)符合建筑空間三維形式的結(jié)構(gòu)方案。在該階段分析總結(jié)構(gòu)體系的荷載和抗力關(guān)系、高寬比與抗傾覆、承載力和剛度，并預(yù)估基本分體系的相互關(guān)系。由于整個(gè)結(jié)構(gòu)必然是由一些平面單元組成，因此在初步設(shè)計(jì)階段。其二要擴(kuò)展方案，把那些體現(xiàn)初步設(shè)計(jì)基本要求的、主要是二維的平面體系包括進(jìn)來(lái)，進(jìn)行基本水平和豎向分體系的總體設(shè)計(jì)，從而得到主要構(gòu)件及其相互的關(guān)系。其三是施工圖設(shè)計(jì)階段，處理一維的構(gòu)件設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)所有分體系的構(gòu)件、連接和構(gòu)造詳圖，對(duì)第二階段做出的粗略決定進(jìn)行細(xì)化。

對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，可以設(shè)想成為一個(gè)從地基升起的豎向懸壁構(gòu)件，承受水平側(cè)向荷載和豎向重力荷載的作用。側(cè)向荷載是由風(fēng)吹向建筑物引起的水平壓力和水平吸力，或者是由地震時(shí)地面晃動(dòng)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(cè)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(guò)大的變形，使整個(gè)建筑物傾斜或滑移。對(duì)抗彎曲而言，結(jié)構(gòu)體系要做到不使建筑物發(fā)生傾覆，其支撐體系的構(gòu)件不致被壓碎、壓屈或拉斷，其彎曲側(cè)移不超過(guò)彈性可恢復(fù)極限；對(duì)抗剪切來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)體系要做到不使建筑物被剪斷，其剪切側(cè)移不超過(guò)彈性可恢復(fù)極限；對(duì)地基和基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)體系的各支撐點(diǎn)之間不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的不均勻變形，地基和地下結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受側(cè)向荷載引起的水平剪力，并不引起水平滑移。由于風(fēng)力和水平地震作用力對(duì)于高層建筑是動(dòng)荷載，使建筑結(jié)構(gòu)抗彎曲和抗剪切時(shí)都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致建筑物中的人有震動(dòng)的感覺(jué)，使人有不舒服感。如果建筑物晃動(dòng)得太厲害，還會(huì)使非結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)要避免過(guò)大的震動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]林樹(shù)枝，超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)[J]；工程抗震與加固改造；2005年06期

第7篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞 超限復(fù)雜高層；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）09-0150-01

超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，需要采用科學(xué)有效的設(shè)計(jì)方法，才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的效果，確保設(shè)計(jì)的質(zhì)量，下面針對(duì)于超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的分析。

1 超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

所謂超限復(fù)雜高層指的就是超限高層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、梁式轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)等，在結(jié)構(gòu)上與超限高層有著明顯的區(qū)別，尤其是內(nèi)在結(jié)構(gòu)含有錯(cuò)層、躍層、中空等復(fù)雜建筑構(gòu)造。對(duì)這類建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要比正常的超限高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜的多，尤其是結(jié)構(gòu)的受力平衡點(diǎn)極難確定，而且由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)的剪力墻做好設(shè)計(jì)工作，因?yàn)檫@涉及到超限復(fù)雜高層建筑的抗震能力。美觀也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)因素，尤其是超限復(fù)雜高層建筑，對(duì)于這類建筑的設(shè)計(jì)外觀不會(huì)有著傳統(tǒng)建筑物的對(duì)稱外觀[1]。因此，在超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要將外觀設(shè)計(jì)充分的展現(xiàn)出獨(dú)有的特性，這樣才能表現(xiàn)出超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。

2 超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

2.1 錯(cuò)層結(jié)構(gòu)

錯(cuò)層在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見(jiàn)到的一種樓房結(jié)構(gòu)，由于建筑的各個(gè)功能區(qū)的層高要求不同，針對(duì)這一現(xiàn)象設(shè)立了錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，不僅如此，有很多樓梯結(jié)構(gòu)也存在躍層結(jié)構(gòu)，都是按照功能區(qū)的高度不同而劃分的，而這也是超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一大特點(diǎn)。在超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型分析的過(guò)程中，按照裙房的設(shè)計(jì)不同，再結(jié)合功能區(qū)高度要求的不同，從而實(shí)現(xiàn)超限復(fù)雜高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的良好設(shè)計(jì)[2]。

2.2 平面不規(guī)則

在對(duì)超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于存在的功能區(qū)域不同，因此平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)存在不規(guī)則性，尤其是超限復(fù)雜高層建筑的剪力墻、鋼筋混凝土等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對(duì)側(cè)力構(gòu)件、承重有著極大的作用，而對(duì)每個(gè)不同區(qū)域測(cè)量的抗震平衡點(diǎn)不同，就會(huì)導(dǎo)致各個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)規(guī)則，這也是超限復(fù)雜高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一大特性。

3 超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 抗風(fēng)設(shè)計(jì)

風(fēng)荷是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題，尤其是超限復(fù)雜高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)楦叨鹊脑黾右彩沟檬艿斤L(fēng)荷的影響越大，特別是在沿海地帶的超限復(fù)雜高層在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)將風(fēng)荷作為重點(diǎn)設(shè)計(jì)。超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)是將風(fēng)產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)結(jié)合風(fēng)振系數(shù)，再轉(zhuǎn)變成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的擬靜力進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)然，在抗風(fēng)設(shè)計(jì)中需要對(duì)擬靜力的計(jì)算結(jié)果通過(guò)模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析、計(jì)算校核等，以保證抗風(fēng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性，否則，未對(duì)抗風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行校核的建筑物容易在風(fēng)荷的影響下產(chǎn)生建筑墻體的開(kāi)裂、玻璃墻體的破壞等，甚至?xí)霈F(xiàn)主體結(jié)構(gòu)遭到破壞的現(xiàn)象，因此抗風(fēng)設(shè)計(jì)在超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占有重要的地位。在抗風(fēng)設(shè)計(jì)中需要注意設(shè)計(jì)要點(diǎn)：由于超限復(fù)雜高層具有平面不規(guī)則性、樓梯高度較高、立面復(fù)雜等特征，在進(jìn)行抗風(fēng)校核時(shí)應(yīng)采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來(lái)保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性；在超限復(fù)雜高層建筑之間距離較近時(shí)，應(yīng)對(duì)相互之間產(chǎn)生的風(fēng)力干擾的群體效應(yīng)作出相應(yīng)的判斷，并將其滲入到抗風(fēng)設(shè)計(jì)中[3]。

3.2 抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)設(shè)計(jì)，尤其是超限復(fù)雜高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)榻ㄖ^高的原因，使得承受震力結(jié)構(gòu)本身就處在弱勢(shì)，因此對(duì)超限復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)要比一般的建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)格的多，主要在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：對(duì)超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的地理位置、地質(zhì)地貌等周邊環(huán)節(jié)的調(diào)查分析，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐那闆r對(duì)建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)；建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如界面大小、應(yīng)變分布等，要有針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行抗震定量分析，為確保建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)越性，應(yīng)保證建筑結(jié)構(gòu)的變形彈性需要達(dá)到建筑的抗震要求；確定建筑結(jié)構(gòu)的位移和構(gòu)件變形之間的關(guān)系，并在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)測(cè)量測(cè)試的方式來(lái)確定構(gòu)件的變形值，為建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

3.3 剛度設(shè)計(jì)

剛度設(shè)計(jì)是對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)有著固定的作用，尤其是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)荷載情況有著直接的影響。在超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，一旦建筑整體結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)就會(huì)使建筑物的水平荷載發(fā)生變化，而對(duì)建筑物的穩(wěn)定性和安全性造成極其嚴(yán)重的影響，這種設(shè)計(jì)的發(fā)生主要是三個(gè)點(diǎn)不重合而引起的。所謂三個(gè)點(diǎn)指的就是建筑整體結(jié)構(gòu)的重心點(diǎn)、建筑結(jié)構(gòu)幾何形狀的中心點(diǎn)、建筑結(jié)構(gòu)整體剛度的中心點(diǎn)等[4]。對(duì)超限高層建筑的剛度設(shè)計(jì)首先要將各個(gè)樓層中分布的水平作用力進(jìn)行平均分布；將超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)盡量采用規(guī)范的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的問(wèn)題。當(dāng)然，超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)也很少存在簡(jiǎn)單規(guī)范的平面設(shè)計(jì)，因此，對(duì)這類特殊的建筑結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)時(shí)，整體平面結(jié)構(gòu)處于不規(guī)范的形態(tài)，要盡量將其凸現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)部分的寬度與厚度的比值確定在可控制的范圍內(nèi)，這樣可以充分避免作用力分布不合理而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題造成的建筑扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。另外，在對(duì)超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要從整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，盡量采用對(duì)稱形態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣可以提高建筑剛度設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通過(guò)運(yùn)用有效的設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)水平的提高，確保建筑的質(zhì)量，促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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第8篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵字：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)分析

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

1.1結(jié)構(gòu)方案合理化原則。高層建筑結(jié)構(gòu)方案的合理化是指高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案必須與結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式的要求保持一致，同時(shí)應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，其中結(jié)構(gòu)體系的具體要求為傳力簡(jiǎn)單化、受力明確化。針對(duì)某些結(jié)構(gòu)單元相同的高層建筑物，其結(jié)構(gòu)體系應(yīng)相同。1.2計(jì)算簡(jiǎn)圖合理化原則。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算簡(jiǎn)圖的合理性直接關(guān)乎高層建筑結(jié)構(gòu)的安全，由此可見(jiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持簡(jiǎn)圖合理的原則。高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化可以有多種選擇，但必須把計(jì)算結(jié)果的誤差控制在合理的范圍內(nèi)，以免對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面的影響，從而影響建筑結(jié)構(gòu)的安全。1.3結(jié)果分析精準(zhǔn)化原則。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，當(dāng)前很多領(lǐng)域都開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，并且發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而在建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)更加科學(xué)的分析，不僅能夠有效的降低人工計(jì)算存在的失誤，而且還能確保建筑結(jié)構(gòu)方案的準(zhǔn)確與合理。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1水平荷載。建筑同時(shí)承受豎向荷載和地震及風(fēng)產(chǎn)生的水平荷載，在多層建筑中，因水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移相對(duì)較小，對(duì)建筑建構(gòu)設(shè)計(jì)的影響不大，主要是以重力為代表的豎向荷載著建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起控制作用。而在高層建筑中，很多時(shí)候是水平荷載對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起決定性作用，盡管豎向荷載對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生重要的影響，但相對(duì)于水平荷載來(lái)說(shuō)，影響相對(duì)較小。2.2軸向變形。對(duì)于多層建筑軸力項(xiàng)相對(duì)于彎矩項(xiàng)來(lái)說(shuō)，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響不是很大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可只考慮彎矩項(xiàng)而忽略軸力的影響。但是對(duì)高樓層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)豎向構(gòu)件軸力值的影響。隨著高度的不斷增加，豎向構(gòu)件的軸力變形也會(huì)變得特別明顯，當(dāng)豎向構(gòu)件軸向變形達(dá)到一定的程度，會(huì)使高層建筑的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值和分布產(chǎn)生變化。2.3建筑側(cè)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(chǎn)生的側(cè)向位移也會(huì)不斷的增大。高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在應(yīng)對(duì)風(fēng)荷載及地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力作用時(shí)，才能有足夠大的力量去抵御。為了能夠?qū)L(fēng)荷載及地震作用下產(chǎn)生的側(cè)移距離控制在一定的限度之內(nèi)，就必須擁有足夠的抗側(cè)剛度能力，才能較好的保障結(jié)構(gòu)安全及正常使用的舒適度。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題分析

3.1建筑短肢剪力墻設(shè)置存在問(wèn)題。隨著人們對(duì)住宅平面與空間的要求越來(lái)越高，高層住宅建筑中短肢剪力墻的運(yùn)用越來(lái)越多。在一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)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(dān)較大軸力與剪力，抗震性能較差，從受力特性及構(gòu)件的安全儲(chǔ)備有別普通剪力墻，為安全起見(jiàn)，在高層住宅結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻布置不宜過(guò)多，不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)，在某些情況下還要限制建筑高度。3.2抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很重要的內(nèi)容是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。受高層建筑高度過(guò)高、荷載過(guò)大的影響，一旦出現(xiàn)了地震，就會(huì)誘發(fā)出各種不可估計(jì)的問(wèn)題?，F(xiàn)階段我國(guó)建筑工程建設(shè)要求高層建筑最低要保證五十年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，并對(duì)高層建筑的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了明確的規(guī)定。但是在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，存在設(shè)計(jì)人員對(duì)規(guī)范理解不透、概念設(shè)計(jì)模糊等問(wèn)題。如果高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到上述問(wèn)題，就會(huì)給高層建筑留下安全隱患。3.3扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。質(zhì)量中心、剛度中心和幾何中心是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的“三心”，“三心合一”也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要盡量達(dá)到的目標(biāo)。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中存在“三心”偏離較大的問(wèn)題。在三心偏離較大的情況下，受較大水平力的影響就會(huì)出現(xiàn)高層建筑扭轉(zhuǎn)震動(dòng)的問(wèn)題，影響高層建筑的安全。

4高層建筑設(shè)計(jì)相關(guān)假定

4.1彈性假定。當(dāng)建筑處于一般風(fēng)力的、正常使用豎向荷載及低于設(shè)防烈度的地震的作用時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般處于彈性的工作階段，這一假定與實(shí)際的工作情況存在的差異不大。但當(dāng)遭遇強(qiáng)震作用或者強(qiáng)烈的臺(tái)風(fēng)天氣時(shí)，建筑產(chǎn)生的位移會(huì)比較大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件會(huì)轉(zhuǎn)入彈塑性的工作階段。在這個(gè)時(shí)候就應(yīng)當(dāng)按照彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行分析，而不能只按照彈性假定的方法計(jì)算，否則就不能將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的真實(shí)工作狀態(tài)反映出來(lái)，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(xué)者對(duì)幾何非線性問(wèn)題進(jìn)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(xué)者對(duì)幾何非線性問(wèn)題（P-Δ效應(yīng)）做了一些研究。一般情況下，當(dāng)頂點(diǎn)水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時(shí)，P-Δ效應(yīng)的影響就不能被忽視了。4.3剛性樓板假定。目前在我國(guó)對(duì)很多高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，都是將樓板的平面內(nèi)剛度設(shè)定為無(wú)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(jié)構(gòu)體系的自由度在一定程度上減少，對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行了簡(jiǎn)化。此外通過(guò)這種假定，使得在使用薄壁桿件的理論在對(duì)筒體體系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)非常方便，但是一般情況下，因?yàn)槭艿接?jì)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(duì)建筑的框架以及剪力墻體系的計(jì)算。4.4計(jì)算圖形的假定。在高層建筑架構(gòu)體系中，整體分析將采用的計(jì)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(diǎn)含有6個(gè)自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點(diǎn)還應(yīng)該考慮截面翹曲，截面翹曲有7個(gè)自由度。

5高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1建筑的載荷設(shè)計(jì)。在高層建筑的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑的安全性以及穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)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(jìn)行建設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)一定要做好荷載的計(jì)算。相對(duì)于一般的建筑，高層建筑的荷載及其組合要復(fù)雜的多，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑的荷載計(jì)算時(shí)需要考慮的內(nèi)容也多得多。在進(jìn)行高層建筑的荷載計(jì)算時(shí)，最主要的內(nèi)容是以下兩個(gè)方面：建筑的地震荷載以及風(fēng)荷載。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，復(fù)雜的超限高層建筑還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，以確保建筑的安全。5.2建筑抗震性能的設(shè)計(jì)。因?yàn)楦邔咏ㄖ母叨纫绕胀ńㄖ叱龊芏啵嘁云鋵?duì)應(yīng)力的承受能力也不一樣，因此當(dāng)?shù)卣饡r(shí)其產(chǎn)生的反應(yīng)程度也不是一樣的，因此對(duì)于高層建筑，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要充分考慮抗震設(shè)計(jì)。而且抗震設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)建筑所處的地形地質(zhì)條件都進(jìn)行充分的考慮，通常土地比較堅(jiān)硬的其抗震強(qiáng)度會(huì)比較大，所以要盡量選擇硬度比較大的土層，而避開(kāi)那些土質(zhì)疏松的地層，而對(duì)土層的變化進(jìn)行有效的把握成為抗震設(shè)計(jì)中的一個(gè)困難點(diǎn)。5.3高層建筑結(jié)構(gòu)的包絡(luò)設(shè)計(jì)。包絡(luò)設(shè)計(jì)是近年來(lái)比較常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方式，可以有效解決工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各種問(wèn)題。當(dāng)前工程設(shè)計(jì)問(wèn)題變化比較多，有許多因素都會(huì)影響到結(jié)構(gòu)效應(yīng)，各種問(wèn)題盤(pán)根錯(cuò)節(jié)，使用目前已經(jīng)掌握的只是或者軟件很難對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。學(xué)術(shù)科學(xué)和工程的不同點(diǎn)在于后者難以長(zhǎng)時(shí)間等待。因此要通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的形式，利用最少的經(jīng)濟(jì)投入來(lái)獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，并解決工程項(xiàng)目存在的問(wèn)題。不同的工程條件可以用不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則來(lái)處理，在對(duì)待轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層或者連體結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分析驗(yàn)算，取不利值包絡(luò)設(shè)計(jì)。

總之，高層建筑的復(fù)雜性不僅要求其設(shè)計(jì)人員必須具有較高的綜合素質(zhì)，而且還有掌握足夠的理論知識(shí)以及相關(guān)的法律知識(shí)，而且在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也要對(duì)對(duì)建筑周圍的環(huán)境進(jìn)行綜合的考慮，由此來(lái)提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，同時(shí)降低建造的成本，促進(jìn)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(shè)計(jì)研究院

參考文獻(xiàn)：

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第9篇：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：高層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問(wèn)題；對(duì)策

隨著我國(guó)城市化建設(shè)步伐的加快，對(duì)高層建筑的需求也越來(lái)越大。在建筑行業(yè)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)格的多樣化給當(dāng)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多新的問(wèn)題。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑項(xiàng)目實(shí)施的前提和基礎(chǔ)，只有做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，才能更好地開(kāi)展項(xiàng)目建筑。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要注重外觀，同時(shí)也要重視抗震、抗風(fēng)設(shè)計(jì)，全面把控高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)而為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)且使用的建筑。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

1.1 抗風(fēng)問(wèn)題

隨著現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，高層建筑在這個(gè)快速發(fā)展的社會(huì)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(fēng)力的影響，會(huì)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生威脅，一旦風(fēng)力加大時(shí)，就有可能就會(huì)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)較為薄弱的部位產(chǎn)生破壞，進(jìn)而威脅到我國(guó)社會(huì)的健康發(fā)展。

1.2 抗震問(wèn)題

地震災(zāi)害作為危害我國(guó)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的重要因素之一，地震對(duì)高層建筑的影響更為突出。就目前我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拉拉面，抗震結(jié)構(gòu)一直是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的難點(diǎn)，目前設(shè)計(jì)人員對(duì)突發(fā)災(zāi)害的不了解，對(duì)地震的了解更是很少，再加上設(shè)計(jì)人員缺乏靈活性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中大都是憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺乏科學(xué)依據(jù)。另外，高層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，往往設(shè)計(jì)人員在對(duì)其進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)結(jié)果不是很精確導(dǎo)致抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不完善，極易引發(fā)高層建筑在地震災(zāi)害中的強(qiáng)烈破壞。

1.3 消防問(wèn)題

當(dāng)前社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下，集餐飲、娛樂(lè)、寫(xiě)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(huì)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(zāi)時(shí)，人們逃生難度就會(huì)很大。然而就目前我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作來(lái)看，很多建筑在選取材料的不合理，沒(méi)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(shí)難度比較大，火勢(shì)蔓延上快，給消防工作帶來(lái)很大難題。

1.4 設(shè)計(jì)人員問(wèn)題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員專業(yè)水平的高低直接影響到了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。而就我國(guó)目前高層建筑設(shè)計(jì)工作來(lái)看，設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平還不夠，與西方國(guó)家相比還存在很大的差距。同時(shí)，我國(guó)現(xiàn)階段的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)還不足，在實(shí)際工作中大都是以經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，高層建筑設(shè)計(jì)與房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)乜有明顯的差異，進(jìn)而使得高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)不到理想的設(shè)計(jì)要求。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略

高層建筑結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)就是高，在高層建筑中，其層數(shù)越高，結(jié)構(gòu)剛度就越差，其受到風(fēng)力和地震力的影響也就越強(qiáng)。嚴(yán)重時(shí)，可引起高層住宅的側(cè)位移，進(jìn)而造成高層建筑倒塌或者其他安全事故。同時(shí)再加上地震的影響，對(duì)高層建筑的危害尤為突出，一旦高層建筑的抗震、抗風(fēng)性能不佳，勢(shì)必會(huì)造成難以計(jì)量的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡。由此可見(jiàn)，抗風(fēng)和抗震設(shè)計(jì)對(duì)于高層住宅結(jié)構(gòu)是非常必要的。

2.1 做好高層建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

風(fēng)作為影響高層建筑穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，為了確保高層建筑穩(wěn)定，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，就必須保證高層建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及剛度。通過(guò)提高高層建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及剛度來(lái)增強(qiáng)高層建筑的抗風(fēng)性能。而在進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)工作室，必須要結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)，全面計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)的受風(fēng)面積，合理計(jì)算風(fēng)力對(duì)高層建筑的影響。其次，要選擇科學(xué)合理的高層住宅結(jié)構(gòu)外形，以減少風(fēng)對(duì)其的作用力，選擇圓形或正多邊形最佳。另外，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)相應(yīng)非承重構(gòu)件可利用耗能構(gòu)件，如樓板、剪力墻等來(lái)抵消風(fēng)能對(duì)建筑的影響。高層建筑在風(fēng)力作用下極有可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)力，水平方向的結(jié)構(gòu)內(nèi)力可能與風(fēng)力疊加進(jìn)而形成更大的水平作用力，對(duì)建筑物影響較大。所以相關(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程中要控制水平力對(duì)建筑的影響程度，同時(shí)采用高性能混凝土進(jìn)行施工，進(jìn)一步減少結(jié)構(gòu)內(nèi)力的出現(xiàn)。

2.2 做好高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)

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(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先，要科學(xué)、合理的利用地址勘探技術(shù)，對(duì)高層建筑建設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行綜合勘探，進(jìn)而為高層建筑選擇合適的施工地點(diǎn)，避開(kāi)不理的建筑場(chǎng)地。其次，地震災(zāi)害直接損壞的就是基地結(jié)構(gòu)，為此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的時(shí)候要保證混凝土施工質(zhì)量，增加混凝土結(jié)構(gòu)的配筋，在相對(duì)較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)性能。

2.3 加大設(shè)計(jì)人員的的培養(yǎng)

在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的社會(huì)環(huán)境下，人才有著決定性的作用，就我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作來(lái)看，要想保障高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率，就必須加大專業(yè)設(shè)計(jì)人員的培養(yǎng)。首先，要加強(qiáng)現(xiàn)有設(shè)計(jì)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(qiáng)對(duì)外聯(lián)系，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法及經(jīng)驗(yàn)，將其應(yīng)用到我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，在不斷實(shí)踐過(guò)程中提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，進(jìn)而為我國(guó)現(xiàn)地社會(huì)設(shè)計(jì)出高質(zhì)量、高性能的高層建筑。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑在現(xiàn)在社會(huì)中越來(lái)越常見(jiàn)。在高層建筑不斷發(fā)展的同時(shí)，其安全問(wèn)題也日益重要。而在高層建筑中，抗震、抗風(fēng)、消防等問(wèn)題對(duì)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(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就必須重視建筑結(jié)構(gòu)額抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)，做好消防設(shè)計(jì)，進(jìn)而為我過(guò)現(xiàn)代社會(huì)設(shè)計(jì)出安全性高的建筑。

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