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高層建筑結構設計特點范文第1篇

1、影響結構設計的主要因素是建筑物的水平力。以重力為代表的豎向荷載控制，在建設底層房屋、多層房屋及高層的結構設計中都起到了至關重要影響。雖然豎向荷載控制對高層建筑結構設計產生重要影響，但是水平荷載控制在高層建筑中起到決定性的作用。這是因為高層建筑在豎向構件中，建筑物本身的重量和樓面使用荷載所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，比水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及在豎向構件中由此所引起的軸力數(shù)值比例大出了一倍。

2、影響結構設計的另一個關鍵因素是建筑物的側移。建筑物的側移在高層和底層建筑物中的結構設計區(qū)別在于控制重點不同，高層側重于側移的控制。隨著建筑物的建筑高度增加側移的速度和變形而迅速而加快。所以一定要在規(guī)定的高度范圍內控制住水平荷載下的建筑物的結構側移。

二、高層建筑在建筑結構設計中的問題

1、設計質量下降

進行高層建筑設計所需的人力和物力資源比一般的建筑方案設計要大得多，而且其設計時間期限一般較短，所給予的設計經費較少，設計任務量又較大，因此，高層建筑設計任務經常出現(xiàn)無人接收問題，就算設計任務被接受，其設計質量也往往是差強人意。施工單位在承包一項工程后，往往會將這個工程的高層建筑設計任務進行轉包，因為施工單位很少有具備專業(yè)高層建筑設計資格的，但是由于工程轉包的設計單位可能也缺乏相應的經驗和人才，此情況下往往會因為建筑市場的混亂而造成高層建筑設計工作的失敗。

2、參與建設人員的素質相對不高

高層建筑設計工作本身就是一項任務繁重的工作，而當前建筑高層建筑設計行業(yè)又普遍存在設計人員專業(yè)素質缺乏的現(xiàn)象，這更加突出了高層建筑設計的問題。除了設計人員的專業(yè)素質缺乏之外，施工單位往往也存在施工人員和高層管理人員缺乏專業(yè)素質和職業(yè)素養(yǎng)的現(xiàn)象。

3、高層建筑的設計方案存在問題

由設計單位的設計人員等原因造成柱腳設計不符合原來的要求，柱腳設計按高層和底層建筑的不同要求分外包設計、埋入設計和外露設計三種。底層和民宅房屋常采用外露設計。在高層建筑中柱腳的剛度由底板的彈性和塑性變形決定，如果底板出現(xiàn)變形就會導致高層建筑的變形，建筑物的結構就會遭到破壞。所以設計人員必須對這些問題充分考慮或者是在進行內力分析時就要重點防止柱腳節(jié)點受到破壞。

三、提高建筑結構設計的措施研究

1、加強監(jiān)督機制對設計要求的管理

高層建筑進行設計之前需要對承包商和設計單位的設計合法資質進行審查，對高層建筑的構件質量合格性和相關單位對于高層建筑結構制作的保證能力、施工安裝能力進行檢查和評價。由于高層建筑設計存在特殊性和熱屬性，工程主管部門必需加強高層建筑設計單位的設計管理嚴格進行審查，做好施工前準備工作。對于承包企業(yè)的房屋結構的施工安裝能力和結構件的制作能力進行監(jiān)督和評。高層建筑符合作業(yè)要求:需要設計安裝資質符合規(guī)定，并保證承包企業(yè)能按照高層建筑工程建設的相關規(guī)定進行嚴格施工。

2、提高高層建筑設計圖紙的深淺程度

在多層次、跨度較大、體型復雜還有大幅震動和高溫密閉的設計時都會采用高層建筑設計。設計單位的設計資料必須滿足高層建筑設計的要求。設計人員對設計的要求不斷改進、盡心竭力態(tài)度決定圖紙的質量。這樣才能保障建筑工程的施工質量。建筑設計的工程師作為建筑結構的設計方案主要負責人，必須要對設計方案進行嚴格審查，把好建筑設計關，確保建筑施工的順利進行，保證能預定的時間內開始動工。提高建筑設計的安全性、經濟性，保障有效發(fā)揮設計的科學性，使得建筑設計質量得到提高。高層建筑由于長時間暴露在空氣中，沒有深度的防腐設計，會導致建筑中的鋼材出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，由于被腐蝕的鋼材在用于建筑結構中促使構件截面的面積逐漸變小，使建筑物的建筑質量出現(xiàn)嚴重的問題。所以負責設計人員應該對高層建筑腐蝕問題和實際情況做出有效的有深度防腐蝕設計，一定實施最優(yōu)的解決對策與最佳的設計方案來提高建筑經濟性與安全性能。

3、加強高層建筑設計方案合理布局

設計方案應該根據(jù)高層建筑幾個不同自身結構形式，綜合考慮到建筑的形式特點。設計人員設計出最好的設計方案。前期必須對建筑的實地情況和周邊的環(huán)境進行匯總和分析。組織專業(yè)的設計團隊和人員對設計圖紙可操作性進行確認。在進行建筑圖紙編制中專業(yè)的設計人員要利用科學的設計方法進行圖紙設計，反復進行論證圖紙的可操作性，保證圖紙設計的準確性。

4、進行高層建筑設計工作時不能只追求表面功能

要將其功能性深入化，提高其設計深度。要考慮建筑物所能遇到的多種環(huán)境狀況，并根據(jù)這些環(huán)境狀況來設計高層建筑的使用性能，以此提高建筑物的使用年限。這樣優(yōu)質的高層建筑設計成果還能夠為設計單位樹立品牌和提高信譽度。高層建筑設計方案完成后，不能立刻投入施工中，要對其進行重重的審查，只有滿足多重審核之后，充分保證了設計方案的合理、科學性之后，才能將設計方案正式投入施工，這樣能夠避免設計施工的風險。

5、在進行設計工作時

高層建筑結構設計特點范文第2篇

關鍵詞：高層建筑結構設計特點及結構分析

中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A 文章編號：

引言

隨著社會經濟的迅速發(fā)展，人民物質生活水平的不斷提高，居住條件的不斷改善，高層住宅如雨后春筍一座座拔地而起。一個優(yōu)秀的建筑結構設計往往是適用、安全、經濟、美觀便于施工的最佳結合。

1 高層建筑結構設計的特點

1.1水平力是設計主要因素

在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中， 盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比; 而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說， 豎向荷載大體上是定值， 而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

1.2側移成為控制指標

與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H 的4 次方成正比。另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現(xiàn)、側向位移的迅速增大， 在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況:

1.2.1因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數(shù)值時，將會導致房屋側塌。

1.2.2使居住人員感到不適或驚慌。

1.2.3使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞 使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。

1.2.4使主體結構構件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。

1.3減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮， 如果在同樣地基或樁基的情況下， 減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施，可以多建層數(shù)， 這在軟弱土層有突出的經濟效益。地震效應與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結構上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構件產生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。

1.4軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中， 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， 此種軸向變形的差異將會達到較大的數(shù)值， 其后果相當于連續(xù)梁中間支座沉陷， 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值增大。

2 高層建筑結構分析

2.1高層建筑結構分析的基本假定

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：

2.1.1彈性假定。目前工程上實用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般風力作用下，結構通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結構的實際工作狀況。但是在遭受地震或強臺風作用時，高層建筑結構往往會產生較大的位移，出現(xiàn)裂縫，進入到彈塑性工作階段。此時仍按彈性方法計算內力和位移時不能反映結構的真實工作狀態(tài)的，應按彈塑性動力分析方法進行設計。

2.1.2小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對幾何非線性問題（P－Δ效應）進行了一些研究。一般認為，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效應的影響就不能忽視了。

2.1.3剛性樓板假定。許多高層建筑結構的分析方法均假定樓板在自身平面內的剛度無限大，而平面外的剛度則忽略不計。這一假定大大減少了結構位移的自由度，簡化了計算方法。并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結構提供了條件。一般來說，對框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是，對于豎向剛度有突變的結構，樓板剛度較小，主要抗側力構件間距過大或是層數(shù)較少等情況，樓板變形的影響較大。特別是對結構底部和頂部各層內力和位移的影響更為明顯?？蓪⑦@些樓層的剪力作適當調整來考慮這種影響。

2.1.4計算圖形的假定。高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形有三種：

①一維協(xié)同分析。按一維協(xié)同分析時，只考慮各抗側力構件在一個位移自由度方向上的變形協(xié)調。在水平力作用下，將結構體系簡化為由平行水平力方向上的各榀抗側力構件組成的平面結構。根據(jù)剛性樓板假定，同一樓面標高處各榀抗側力構件的側移相等，由此即可建立一維協(xié)同的基本方程。在扭矩作用下，則根據(jù)同層樓板上各抗側力構件轉角相等的條件建立基本方程。一維協(xié)同分析是各種手算方法采用最多的計算圖形。

②二維協(xié)同分析。二維協(xié)同分析雖然仍將單榀抗側力構件視為平面結構，但考慮了同層樓板上各榀抗側力構件在樓面內的變形協(xié)調。縱橫兩方向的抗側力構件共同工作，同時計算；扭矩與水平力同時計算。在引入剛性樓板假定后，每層樓板有三個自由度u，v，θ（當考慮樓板翹曲是有四個自由度），樓面內各抗側力構件的位移均由這三個自由度確定。剪力樓板位移與其對應外力作用的平衡方程，用矩陣位移法求解。二維協(xié)同分析主要為中小微型計算機上的桿系結構分析程序所采用。

③三維空間分析。二維協(xié)同分析并沒有考慮抗側力構件的公共節(jié)點在樓面外的位移協(xié)調（豎向位移和轉角的協(xié)調），而且，忽略抗側力構件平面外的剛度和扭轉剛度對具有明顯空間工作性能的筒體結構也是不妥當?shù)摹?/p>

3 各類結構體系采用的分析方法

3.1框架——剪力墻體系

框架——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?？蚣堋袅Φ挠嬎惴椒ǎǔＪ菍⒔Y構轉化為等效壁式框架，采用桿系結構矩陣位移法求解。

3.2剪力墻體系

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、框支墻等各種類型。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。此法較為精確，而且對各類剪力墻都能適用。伹因其自由度較多，計算資源耗費較大，目前一般只用于特殊開洞墻、框支剪力墻的轉換層等應力分布復雜的情況。

3.3簡體結構

簡體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分類為：等效連續(xù)化方法、等效離散化方法。

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。一種是只作幾何分布上的連續(xù)化，以便用連續(xù)函數(shù)描述其內力；另一種是作幾何和物理上的連續(xù)處理，將離散桿件代換為等效的正交異性彈性薄板，以便應用分析彈性薄板的各種有效方法。具體應用有連續(xù)化微分方程解法、框筒近似解法、擬殼法、能量法、有限單元法、有限條法等。

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。這一類方法包括核心筒的框架分析法和平面框架予結構法等。具體應用包括等代角柱法、展開平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子結構法。

4 結語

高層建筑結構設計是個系統(tǒng)的，全面的工作?，F(xiàn)如今，隨著高度的增加，豎向結構體系成為設計的控制因素：一個是較大的豎向荷載要求有較大的柱、墻和井筒；另一個更重要的是，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多，高層建筑結構設計人員必須以精心設計來保證。因此，在設計過程和設計管理過程中，對此必須給予高度重視

參考文獻

高層建筑結構設計特點范文第3篇

關鍵詞：高層建筑；結構設計；特點；優(yōu)化措施

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

隨著城市的快速發(fā)展，高層建筑已經成為現(xiàn)代城市發(fā)展的主要方向，并且也成為反映現(xiàn)代城市繁榮與進步的重要標志?，F(xiàn)代建筑功能越來越多，結構體系也日趨復雜，因此建筑結構設計也必須與時俱進，以保證設計方案的科學性、合理性。

1高層建筑的結構特點

1.1結構延性是重要設計指標。高樓層因為其獨特的特性在很多方面都比低層樓房有優(yōu)勢，其最顯著的特點就是高層樓房擁有較好的柔韌性，正是因為這種特性，使得這種高層樓房在發(fā)生地震的時候容易出現(xiàn)變形等情況。因此想要保證高層建筑的延性，建造樓房的時候通常都會在建造過程別是在其進人塑性變形階段之后，其仍然能夠保持很強的變形力，這樣就能保證樓房在遇見晃動的情況之下不會出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，因此在設計的時候需要針對這種情況采取專門的措施進行防護。

1.2軸向變形不容忽視。剪力墻結構是現(xiàn)代建筑中應用較為廣泛的一種結構形式，這種結構的特點是建筑中心軸受到的壓力比建筑四周的支柱受到的壓力要大的很多，因此建筑物中軸受到壓力產生形變的可能性要遠遠地大于周圍支柱軸。通常如果建造的建筑高度越高，那么其產生形變的可能性也就越大，在這種情況之下很容易導致建筑的中心支柱因為受到較大的壓力而出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。如果說在建造較高樓層的建筑時候不能夠很好的進行設計，那么建筑完工之后，中軸就會承擔過多的壓力，這樣很容易使中軸出現(xiàn)形變的情況，一旦中軸出現(xiàn)形變之后，整個建筑的連續(xù)彎矩就會受到較大的影響，中軸承擔了過多的壓力使得中軸底座的負彎矩變得很小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；如果設計的不夠合理這種軸向變形還會對建筑構件的下料長度等產生非常大的影響；軸向變形還能造成構件剪力受到影響，這樣就會大大加劇建筑的不安全性。

1.3水平荷載成為決定因素。高層樓房的設計以及建造和底層樓房不同，在考慮豎向荷載的同時還需要考慮建筑的水平荷載能力，因為在建造高層樓房的時候水平荷載往往能對建筑產生非常重要的作用。水平荷載能夠產生如此重要的影響主要有以下幾個原因：第一點就是如果在設計的時候僅僅考慮豎向荷載，那么其相關聯(lián)的數(shù)據(jù)和設計高度成一次方關系，這在設計的時候是不夠的，但是水平荷載相關的數(shù)據(jù)能夠保證其和高度成二次方關系；第二點就是建筑物設計的時候關于豎向荷載是相對固定的，但是水平荷載卻受到眾多因素的影響，在設計的時候還需要考慮到地震等能夠對建筑物造成破壞的因素。

2高層建筑結構體系及分析

在設計不同的抗側力結構的時候，用到的鋼筋混凝土的結構也是不同的，該結構主要有框架結構、剪力墻結構等結構體系，不同的結構在設計的時候有這不同的作用，因此建筑師在設計的時候需要根據(jù)建筑的實際情況合理的進行選擇和利用。

2.1框架結構體系。在鋼筋混凝土結構以及鋼結構中使用最多的就是框架結構，其在構建的時候非常的靈活，能夠提供較大的空間，在構建的時候了，將梁和柱進行完美的融合，構建出建筑的整體構架。在構建框架結構體系的時候需要對位移以及框架―剪力墻機構的內力等進行測量，在測量的時候使用較多的就是連梁連續(xù)化假定法。在計算的時候將剪力墻以及框架水平進行位移，然后再計算各種參數(shù)，最終得到結果。

2.2剪力墻結構：構建剪力墻結構的時候通常都是根據(jù)建筑物的結構設計，合理的利用建筑物的墻體來承受一部分壓力。剪力墻結構通常都是在鋼筋混凝土結構中使用的，在設計的時候利用墻體來承載來自于建筑的全部水平以及豎向荷載。剪力墻在構建的時候起開洞情況決定了剪力墻結構在整個建筑物種起到的作用。在構建剪力墻的時候，不同的剪力墻結構會產生不同的作用效果。

2.3筒體結構。筒體建構的分類比較多，主要包括實腹筒、框筒等。實腹筒主要是利用平面剪力墻結構組成空間筒體；框筒在設計的時候主要是鍵框架的肢距減??；析筒在設計的時候通常都是用空間析架組成。不同的結構在計算的時候往往采用不同的計算方式，現(xiàn)在的計算方式主要有以下幾種：一是等效連續(xù)化方法；第二種就是等效離散化方法；第三種則是三維空間分析。

3高層建筑結構設計優(yōu)化方法

3.1優(yōu)化結構方案設計

結構方案的確定對于之后進行的結構計算以及施工圖制作有極大的影響，簡而言之，只有確定一種合理、科學的結構方案后，之后兩步才能順利、有序地進行。所以在對高層建筑鋼筋混凝土結構開展優(yōu)化設計的過程中應當充分重視這一部分的優(yōu)化。具體可以采取的優(yōu)化措施有三類，第一，在確定結構方案時，讓結構工程師參與其中。建筑師需要做到的就是確保建筑的外形美觀，而結構工程師需要做到就是確保建筑的結構安全。讓兩者同時參與到結構方案設計中能讓兩種思想融會貫通，最終產生安全與美觀兼?zhèn)涞慕ㄖY構方案。在進行結構設計時需要遵循的原則包括建筑外形的簡潔、美觀、規(guī)則以及對稱，盡量保證建筑機構抗側剛度中心與建筑平面形心、建筑質量中心三點重合，保證建筑立面形狀規(guī)則、并且分布規(guī)則、均勻，避免讓建筑外形上產生過多的外凸以及內凹。第二，使建筑擁有直接、簡單的受力、傳力途徑。簡潔的受力、傳力途徑能減少建筑在建設過程中結構構件的使用量，完成對建筑造價成本的控制。過于復雜的受力、傳力結構需要用到更多用于轉換力的結構構建，會造成建筑成本的大幅增加。第三，結構概念設計。目前全球建筑都面臨著地震類地質危害等問題，在設計建筑結構時考慮建筑的抗震性能是十分必要的。結構概念設計是建筑結構工程師通過長時間的實踐以及總結得出的經驗，合理利用能保證建筑的實際抗震性能與預期抗震性能達到統(tǒng)一。

3.2優(yōu)化建筑圖紙制作

建筑施工圖紙直接用于指導施工現(xiàn)場的施工過程，所以在其設計過程中應當遵循三項原則，這里重點講解的是建筑的結構施工部分。首先，施工圖紙面向的是施工現(xiàn)場，也就是說需要施工人員能對圖紙有正確的理解，這就要求結構設計師在設計過程中需要規(guī)范地進行各類符號的標記，同時建筑施工圖紙中的說明內容中不能包含可能產生歧義的內容，確保施工人員理解的準確性。其次，建筑結構設計施工前，結構設計人員應當與施工現(xiàn)場的技術人員以及施工人員進行技術交底，將施工中需要注意的部分詳細地說明，并與施工技術人員進行協(xié)商，保證各項施工過程的可操作性。最后，結構施工盡量選用從業(yè)時間長，施工經驗多的施工人員進行，保證施工質量，從而保證建筑的整體安全。

3.3合理選用各類施工材料

在鋼筋混凝土結構中，最常使用的兩種材料分別為鋼筋與混凝土。以下針對這兩方面進行了詳細的說明。

1）鋼筋的選用。我國對于鋼筋混凝土結構建筑中的鋼筋型號有明確規(guī)定，要求在進行材料選用時要盡量使用HRB400、HRB500等普通熱軋帶肋鋼筋，避免HRB355熱軋帶肋鋼筋的使用。同時結構施工中通過高強鋼筋的合理應用能有效減少建筑施工中需要付出的結構成本。

2）混凝土的選用?；炷凉に嚱涍^100多年的發(fā)展，在現(xiàn)代社會依然有極大的應用空間，究其原因就是其根據(jù)現(xiàn)代建筑的需求進行了大量的創(chuàng)新。在建筑結構施工中選用現(xiàn)代高強度混凝土能在保證建筑安全的情況下完成對建筑結構體積的縮小，并且此種混凝土還具有形變系數(shù)小，耐久度高的特點。

4結語

想要實現(xiàn)高層建筑鋼筋混凝土結構的優(yōu)化，需要從建筑結構的各方各面進行優(yōu)化改進。建筑結構設計師在進行結構設計時需要對建筑的外形、功能以及安全各方面進行全面的考慮，實現(xiàn)建筑鋼筋混凝土結構的優(yōu)化設計，滿足用戶使用需求、減少建筑建設成本的同時確保建筑使用過程中的穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]趙騰，等.高層鋼結構建筑施工技術研究的探析[J].城市建設理論研究，2013（14）.

高層建筑結構設計特點范文第4篇

關鍵詞：高層建筑結構；設計特點；措施

Abstract: With the rapid development of high building in our country, the increasing height of the building, building types and function also change rapidly, difficulty is relatively bigger. Every kind of structural system, structural design of high-rise building is now mainly focus and difficult engineering design personnel in the design. This paper mainly analyzes the characteristics of the high-rise building structure, and puts forward the improving structure design quality measures, in order to ensure the safety of construction.

Key words: high-rise building structure design; measures;

中圖分類號：[TU355]文獻標識碼：A文章編號：

1 高層建筑結構設計的意義及依據(jù)

1.1 概念設計的意義。高層建筑能做到結構功能與外部條件一致，充分展現(xiàn)先進的設計，發(fā)揮結構的功能并取得與經濟性的協(xié)調，更好地解決構造處理，用概念設計來判斷計算設計的合理性。

1.2 概念設計的依據(jù)。高層建筑結構總體系與各分體系的工作原理和力學性質，設計和構造處理原則，計算程序的力學模型和功能，吸取或不斷積累的實踐經驗。

2高層建筑結構設計特點

2.1水平荷載成為決定因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎向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，以及由此在豎向構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

2.1 軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。

2.3 側移成為控制指標。與較低樓房不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。

2.4 結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言，高層建筑結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構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取恰當?shù)拇胧?，來保證結構具有足夠的延性。

3 高層建筑結構分析

3.1 高層建筑結構分析的基本假定。

3.1.1彈性假定。目前，工程上使用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般風力作用下，結構通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結構的實際工作狀況。但是，在遭受地震或強臺風作用時，高層建筑結構往往會產生較大的位移而出現(xiàn)裂縫，進入到彈塑性工作階段。

3.1.2 小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。

3.1.3 剛性樓板假定。許多高層建筑結構的分析方法均假定樓板在自身平面內的剛度無限大，而平面外的剛度則忽略不計。這一假定大大減少了結構位移的自由度，簡化了計算方法，并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結構提供了條件。

3.1.4 計算圖形的假定。高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形主要是三維空間分析。二維協(xié)同分析并未考慮抗側力構件的公共節(jié)點在樓面外的位移協(xié)調（豎向位移和轉角的協(xié)調），而且忽略了抗側力構件平面外的剛度和扭轉剛度，對于具有明顯空間工作性能的筒體結構也是不妥的。

3.2 高層建筑結構靜力分析方法。

3.2.1 框架———剪力墻結構?？蚣堋袅Y構內力與位移計算的方法很多，大多采用連梁連續(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也不相同?？蚣?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。

3.2.2 剪力墻結構。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。按受力特性的不同，單片剪力墻可分為單肢墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。剪力墻的類型不同，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。剪力墻結構的機算方法是平面有限單元法，此法較為精確，而且適用于各類剪力墻。但由于其自由度較多，機時耗費較大，目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應力分布復雜的情況。

3.2.3 筒體結構。按照對計算模型處理手法的不同，筒體結構的分析方法可分為3 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。

4提高建筑結構設計質量的措施

4.1 重視概念設計

4.1.1所謂的概念設計就是運用清晰的結構概念, 不經數(shù)值計算, 依據(jù)整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理 、震害、實驗現(xiàn)象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，對結構及計算結果進行正確的分析，并考慮結構實際受力狀況與計算假設間的差異，對結構和構造進行設計，使建筑物受力更合理、安全、協(xié)調。在建筑設計的方案階段，根據(jù)經驗和專業(yè)設計理論，在腦海中進行一個“ 優(yōu)化”過程，運用概念設計方法可以迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，同時幫助建筑師開拓或實現(xiàn)建筑物所想要的空間形式及其使用、構造與形象功能，并以此為目標與建筑師一起確定建筑的總體結構體系，明確總體結構體系與分體結構體系的最優(yōu)受力方案。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免了后期設計階段一些不必要的煩瑣運算，具有較好的經濟可靠性。同時，這也是判斷計算機內力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。概念設計是結構設計的核心和靈魂，它統(tǒng)領結構設計的全過程，貫穿著設計工程師的知識水平和設計水平。運用結構概念設計從整體上把握結構的各項性能，這樣才能對計算分析結果進行科學的判斷、合理的采用，保證了工程師在設計中的主導地位。

4.2 做好資料收集工作，認真確定計算參數(shù)

4.2.1對于建筑工程來講， 由于其所處的地理位置，決定了在進行結構設計時所涉及的具體參數(shù)會存在一定的特殊性。例如，不同地區(qū)具有不同的風壓、雪壓、地震強度、土壤類別等，因此，在進行參數(shù)的選取和計算時應充分考慮這些因素。另外，對于比較特殊的建筑，還必須根據(jù)試驗和以往類似工程的一些經驗來確定有關參數(shù)的取值。在進行建筑結構設計前，要盡量收集與設計相關的信息， 如工程資料、具體規(guī)范等，資料收集的越多，參數(shù)的確定也就越準確，同時，還可以避免因為參數(shù)不合理而導致返工情況的發(fā)生。

4.3 重視結構計算與地基基礎設計

4.3.1建筑結構計算結果是施工圖設計的重要依據(jù)，并且計算結果是否正確直接關系到建筑結構設計的可靠性和安全性，所以必須引起設計人員的高度重視。例如在樓板計算中應選用正確的計算方法進行樓板計算，對于連續(xù)板不能選用單向板的計算方法，對于雙向板計算應考慮材料泊松比對其的影響，以避免由于未調整跨中彎矩而造成計算值不準確 ；基于科學技術的不斷發(fā)展，大多數(shù)結構計算均采用計算程序進行計算，這種計算結果雖然精確度很高，但是缺少與必要的設計經驗相結合，所以必須對電算結果進行分析、評價，以此判斷其正確與否，可否作為建筑結構設計的依據(jù)。

4.3.2地基基礎設計是建筑結構設計中的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的設計質量優(yōu)劣直接與后期設計工作是否能夠順利開展息息相關。為使地基基礎設計更符合建筑所在地的地基基礎類型特點 ，設計人員應在熟知國家相關標準的前提下，對地方性的《地基基礎設計規(guī)范》加以深入學習 ，明確地基基礎特點，豐富地基基礎設計經驗，掌握設計處理的方法，使地基基礎設計更符合建筑工程的實際地理情況。

5 結語

高層建筑結構設計特點范文第5篇

【關鍵詞】:高層建筑；結構特點；基礎結構設計；

Abstract: The increase of the height of building, style diversity has put forward more new problems and requirements for high-rise buildings in the design and technology, this paper analyzes several problems existing in design structure characteristics, design principle and basic structure of the high-rise.

Key words: high-rise building; structure characteristics; foundation structure design

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A文章編號：

0 引言

隨著城市建設的不斷加快，建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，建筑用地也不斷緊張，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，近年來，我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億多平方米。建筑高度的不斷增加, 風格的變化多樣， 給高層建筑的設計提出了更新更高的要求。尤其是高層建筑的結構設計越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點，給工程設計人員提出了更高的要求。下面就高層結構設計的特點、設計原則以及基礎的結構設計中存在的幾個問題進行探討。

1 高層建筑結構設計特點

1.1水平荷載成為決定因素。首先，數(shù)據(jù)顯示樓房自重和樓面使用荷載在豎向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，以及由此在豎向構件中引起的軸力與樓房高度的兩次方成正比。再者，對具有特定高度的樓房來說， 豎向荷載基本上是定值，而作為水平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。因此，水平荷載對高層建筑穩(wěn)定性的影響作用是很大的

1.2軸向變形不可忽視。高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續(xù)梁彎矩產生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測構件的下料長度產生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。

1.3側移成為控制指標。與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。 另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現(xiàn)、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況：

1.因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數(shù)值時，將會導致房屋側塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。

4.使主體結構構件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。

1.4結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言， 高層建筑結構更柔一些， 在地震作用下的變形更大一些。為了使結構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取恰當?shù)拇胧?，來保證結構具有足夠的延性。

1.5抗震設計要求更高。有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

2 高層建筑結構設計基本原則

高層建筑結構設計的基本原則是：注重概念設計，重視結構選型與平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風好且經濟的結構體系，加強構造措施。鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。 在抗震設計中，應保證結構的整體性能，使整個結構具有必要的承載力、剛度和延性。結構應滿足下列基本要求：

( l ）應具有必要的承載力、剛度和變形能力。

( 2 ）應避免因局部破壞而導致整個結構破壞。

( 3 ）對可能的薄弱部位要采取加強措施。

( 4 ）結構選型與布置合理，避免局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。

( 5 ）宜具有多道抗震防線。

3 高層建筑結構的基礎設計基本要求

基礎是房屋結構的重要組成部分，房屋所受的各種荷載都要經過基礎傳至地基。由于高層建筑層數(shù)多、上部結構荷載很大，導致使其基礎具有埋置深度大，材料用量多，施工周期長，工程造價高等特點。為此，高層建筑基礎設計時應滿足以下幾方面的要求：

(1) 高層建筑的基礎設計，應綜合考慮建筑場地的地質狀況、上部結構的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發(fā)生過量沉降戒傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近地下構筑物及各項地下設施的位置和標高，確保施工安全。

（2）基礎設計應根據(jù)上部結構和地質狀況進行，宜考慮地基、基礎與上部結構相互作用的影響。需要降低地下水位的，應在施工時采取有效措施，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構筑物、地下設施等正常使用和安全。同時還應注意降水的時間要求，以免停止降水后，水位過早上升，使建筑物發(fā)生上浮等問題。

（3）高層建筑應采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調節(jié)不均勻沉降的基礎形式。宜采用筏形基礎，必要時可采用箱形基礎。當?shù)刭|條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁基礎或其他基礎形式；當?shù)鼗休d力或變形不能滿足設計要求時，可采用樁基或復合地基。

（4）高寬比大于4的高層建筑，基礎底面不宜出現(xiàn)零應力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎底面與地基之間零應力區(qū)面積不應超過基礎底面面積的15%。計算時，質量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。

（5）在地震區(qū)，高層建筑宜避開對抗震不利的地段；當條件不允許避開不利地段時，應采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失穩(wěn)而破壞，或者產生過量下沉或傾斜。

4 基礎的埋深問題

高層建筑的基礎應該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎底面，對于獨立的高層建筑而言，基礎埋深比較容易確定，但當今多數(shù)高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當?shù)叵萝噹旎A采用筏板基礎或設有防水底板的獨立基礎（防水底板不宜太薄）時，高層建筑的基礎埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應按嵌固層要求設計，地下車庫應有足夠的側向剛度作為高層建筑的側限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎埋深應該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點優(yōu)勢：

1．提高地基承載力。當高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進行修正。隨著基礎埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。

2．有利于高層建筑上部結構的整體穩(wěn)定。高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側向剛度和約束。因此設地下室有利于上部結構的整體穩(wěn)定，有利于協(xié)調結構整體變形，調整地基不均與沉降。

此外在確定埋置深度時，應考慮建筑物的高度、體型、地基土質、抗震設防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎底面，并宜符合下列要求：

1天然地基或復合地基，可取房屋高度的1/15；

2樁基礎，可取房屋高度的1/18（樁長不計在內）。

當建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩(wěn)定性要求及本規(guī)程第12.1.6條規(guī)定的前提下，基礎埋深可不受本條第1、2兩款的限制。當?shù)鼗赡墚a生滑移時，應采取有效的抗滑移措施。

5 總結

近些年來，我國的高層建筑發(fā)展十分迅速，建筑造型新穎獨特，建筑物的高度與規(guī)模不斷增加。在高層建筑結構設計中，地基是大樓的基礎，設計者應根據(jù)實際情況，作出合理的結構方案選擇。并能根據(jù)具體情況進行具體分析采取適當?shù)拇胧┙鉀Q實際問題。才能不斷地完善和發(fā)展高層建筑。

參考文獻

[1] 張吉人.建筑結構設計施工質量控制[M].中國建筑工業(yè)出版社.2006.9.[2] 于險峰．高層建筑結構設計特點及其體系[J]．建筑技術，2009（24）

[3] 梅洪元，付本臣．中國高層建筑創(chuàng)作理論發(fā)展研究[R]．高層建筑與智