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高層建筑結構設計范文第1篇

關鍵詞：建筑結構；原則；體系；結構設計

隨著社會經濟的迅速發展和建筑功能的多樣化,城市人口的不斷增多及建設用地日趨緊張和城市規劃的需要,促使高層住宅建筑得以快速發展。文章結合筆者多年的設計實踐和體會,就高層住宅建筑工程結構設計中的一些問題加以探討。

一、高層建筑結構的特征

高層建筑結構不但承受著由于外界的風產生的水平方向的荷載，同時也承受著在垂直方向的荷載，并且對于地震的抵抗能力也有要求。一般情況下，建筑結構受到低層建筑結構水平方向上的影響比較弱，然而在高層建筑中，外界地震的影響和外界風產生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑的位移增加較快，但是高層建筑過大的側移不但影響人的舒適度，同時使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結構構件以及非結構構件?；诖耍谠O計高層建筑結構時，首先控制側移在規定的范圍之內，所以，高層建筑結構設計的核心是抗側力結構的設計。

二、高層建筑結構設計的原則

2.1選擇合理的高層建筑結構計算簡圖在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結構安發生的事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，其結構節點不單是鋼節點或者餃節點，保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。

2.2選擇合理的高層建筑結構基礎設計按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案。基礎方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的類型。

2.3選擇合理的高層建筑結構方案合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區，那么應力需要平面和豎向的規則。在進行了地理條件，工程設計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業的相協調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。

2.4對計算結果進行；隹確的分析隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。

2.5高層建筑的結構設計要采用相應構造措施高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。

三、高層建筑結構體系的選型

根據高層建筑結構的材料將高層建筑的結構體系分為鋼筋混凝土結構體系，鋼結構體系，鋼筋混凝土混合結構體系以及鋼筋混凝土組合結構體系。鋼筋混凝土結構體系被廣泛的應用在各類的工程結構中，具有混凝土和鋼筋兩種材料的協同受力性能特征，造價低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點；鋼結構體系的強度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費用高，防火性能差，施工復雜等不足，鋼筋混凝土混合結構結合了鋼筋混凝土構件和鋼構件的長處，不但增加了鋼構件的材料強度，同時具有較高的抗震性能，成本低廉，然而這兩種材料構件的連接技術還存在著不足；鋼筋混凝土組合結構具有承載能力高，抗震性能強，比鋼結構具有更優良的耐火性，施工速度快，但是存在著節點的構造比較復雜的缺點，一般被用于小屁偏心受壓構件。

根據結構形式可以將高層建筑結構分為框架結構體系，剪力墻結構體系，框架一剪力墻結構體系。利用柱，梁等結構體系作為高層建筑豎向承重的結構，并且承受水平荷載，這種結構側向位移大，框架結構內力大，適于50m高度以下的建筑 通過高層建筑的墻體當做抵抗側力和豎向承重的結構體系，就是剪力墻結構體系。這種剪力墻結構的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發生變形，適應于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構成的結構形式就是框架一剪力墻結構體系，這種結構形式不但具有實用性強，布局靈活的優點，同時承受水平負載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。在框架一剪力墻結構體系中，需要注意考慮剪力墻的位置，設計合理的剪力墻的數量，以及滿足框架的設計要求。

四、高層建筑結構設計問題分析及對策

4.1高層建筑結構存在著超高的問題基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為A級高度，并且增加了B級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。

4.2高層建筑結構設計短肢剪力墻設置我國建筑新規范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5～8的墻，按照實際經驗以及數據，高層建筑結構設計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結構設計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。

4.3高層建筑結構設計嵌固端的設置一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題?？紤]嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。

4.4高層建筑結構的規則性在關于高層建筑的新規范中，對于高層建筑結構的規則性做出了很多限制，比如規定了結構嵌固端上層和下層的剛度比，平面規則性等等，并且硬性規定了“高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案。”因此，為了避免后期施工設計階段的改動，高層建筑結構的設計必須嚴格遵循規范的限制條件。

高層建筑結構設計范文第2篇

關鍵詞：高層建筑；結構設計；初探

中圖分類號：TU755文獻標識碼：A文章編號：

在高層建筑的發展，充分顯示了科學技術的力量，使設計師從過去強調藝術效果轉向重視建筑特有功能與技術因素。建筑結構設計人員要明確自己的責任，從結構方案的確定、結構計算、構造要求等多方面考慮，提高結構設計質量。

1 高層建筑結構設計的任務

結構設計應根據建筑物的重要性等級、建筑使用功能或生產需要所確定的荷載、抗震要求、設防標準等，對結構基本構件和整體進行設計，以保證基本構件的強度、變形、裂縫滿足設計要求，同時保證結構體系的整體安全性、穩定性、變形性能，保證在突發事件發生時，結構保持一定的整體性，使人們的生命安全得以保證；保證合理用材，方便施工，同時盡可能降低建筑造價。總之，結構設計的核心是解決兩個問題：一是滿足建筑結構功能要求；二是經濟問題。

2 概念設計

概念設計是根據理論與實驗研究結果及工程經驗等形成的基本設計原則和設計思想，進行結構的總體布置，并正確確定細部構造的過程，需要遵循相應規范條文進行合理的平面設計、豎向設計、基礎設計等。概念設計包括建筑概念設計和結構概念設計兩個方面。建筑概念設計是對滿足建筑使用功能、造型優美、技術先進的總建筑方案的確定；結構概念設計是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結構總體方案的設計。結構概念設計旨在有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系，滿足結構的功能要求和建筑功能的需要，以及技術經濟可能的設計原則，確定最優的結構體系，選擇適用的建筑材料和合理的關鍵部位構造、結合適宜的施工及合理的效益達到房屋設計的統一。

3 高層建筑抗震概念設計若干原則

建筑抗震性能是概念設計的決定因素，概念設計應遵循一定的原則。

3.1 結構抗側力結構的布置宜規則、對稱，受力明確簡單、傳力合理不間斷，保證良好的整體性。

3.2 結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性，構件應遵循“強柱、弱梁、更強節點、強剪、弱彎、強底層柱（墻）底”的原則。

3.3 結構中應盡可能設置多道抗震防線。結構體系中應由多個延性較好的分體，并由延性較好的結構構件連接起來協同工作，以便地震時結構能吸收和耗散大量的地震能量，避免大震倒塌。

3.4 對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力，防止在局部上加強而忽視整個結構各部位的剛度、承載力協調?？紤]上部結構嵌固于基礎結構或地下室結構之上時，應使基礎結構或地下室結構保持彈性工作狀態，使塑性鉸出現在結構嵌固部位。

4 高層建筑結構設計注意問題

高層建筑設計從體系選擇、平面布置、豎向布置、抗震概念設計無一不體現設計師的水平，下面敘述幾個需注意的問題。

4.1 結構體系選擇

結構體系的選擇，應從建筑、結構、施工技術條件、建材、經濟等各專業綜合考慮。結構的規則性問題。規范在這方面有相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循規范規定上必須格外注意，避免后期施工圖設計階段工作的被動。結構的超高問題。在抗震規范與高規中，對結構總高度都有嚴格限制，除將原來的限制高度設定為 A 級高度建筑外，還增加了 B 級高度建筑，因此，必須對結構高度嚴格控制，一旦結構為B 級高度建筑或超過了 B 級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。

4.2“設縫”

溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫是高層結構設計中較重要的構造措施。對溫度伸縮縫，其影響因素很多，規范用規定結構伸縮縫的最大間距來控制，還規定了最大間距宜適當減小和適當放寬的情況，應根據實際工程的具體情況執行相關條文。如北京朝陽商業中心、廣東佛山醫院等工程地上結構長度均超過 100 米，由于采取了可靠措施，也未設溫度伸縮縫而效果良好。沉降縫由于同一建筑物中各部分基礎顯著的沉降差產生，在設計中，通常用“放”、“抗”、“調”等辦法解決，即設沉降縫、采用剛度大的基礎、調整各部分基礎形式或施工順序。目前，廣州、深圳等地多采用基巖端承樁，主樓、裙房間不設縫；北京的高層建筑則一般采用施工時留后澆帶的做法。設計師應在實際中靈活掌握。防震縫在規范中有明確規定，但應據實際情況適當放寬或縮小。

4.3 側向位移的限值

高層建筑結構的水平位移隨著高度增長而迅速變大，為防止位移過大，規范對頂點位移和層間位移都作了限制?？刂祈旤c位移 u/h的主要目的是保證建筑內人體有舒適感和防止房屋在罕遇地震時倒塌。但控制房屋在罕遇地震時倒塌與否的條件是結構極限變形能力而不是 u/h 限值。另外，為使結構具有較好的防倒塌能力，應在結構計算中考慮相關效應。控制層間位移u/h 的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結構構件的開裂和損壞。

4.4 高層建筑結構設計中的扭轉問題

建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用發生扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規則L 形、T 形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時，應盡可能使結構處于對稱狀態。

5 結語

從城市建設和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以縮小城市的平面規模，為人們提供更多的生活工作空間，縮短城市道路和各種公共管線長度，從而節省城市建設與管理的投資，高層建筑設計成為城市建筑的發展趨勢，隨著經濟和社會的發展，新的建筑形式層出不窮，給設計師提出了更高的要求。

高層設計中，建筑和結構是關系最密切的專業。建筑師往往根據建筑的使用功能和美學要求處理建筑體型，包括平面和立面；而結構師則根據受力的合理性進行結構設計，其中結構形式和結構體系的選擇，結構總體布置等對結構的受力性能優劣性起決定性作用。結構的總體布置與結構體型密切相關，簡單的體型易于得到規則和受力合理的結構總體布置，可使結構具有良好的抗震性能；反之，過于復雜的建筑平面和立面體型，將增加結構設計的困難，造成結構布置的不規則性。因此優秀的設計是建筑和結構的完美結合，需建筑師和結構師密切合作。在方案設計階段，就應根據建筑物的高度、抗震設防烈度等具體條件合理選用結構形式和結構體系。

參考文獻：

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[2] 周芝蘭.普通高等院校土木專業“十一五”規劃精品教材建筑結構[M].武漢：華中科技大學出版社.2007

[3] 周云等.現代建筑工程技術研究與應用[M].廣州：華南理工大學出版社，2006.

[4] 張維斌.多層及高層鋼筋混凝土結構設計釋疑及工程實例[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

高層建筑結構設計范文第3篇

關鍵詞：高層建筑；結構；設計

Abstract: at present, the high building more and more appear in all over town, as a sign of economic development level. In the structural design of high-rise building takes into account many factors, including the structure system type selection, economy, technology, specific design, consider all aspects.

Keywords: high building; Structure; design

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：

1高層建筑結構體系的類型

1.1 框架-剪力墻體系

由于框架結構體系強度和剛度的限制，不適合建造高度較高的建筑，但可以通過在建筑平面合適的位置設置大的剪力墻以代替一部分框架，形成框架-剪力墻體系，增強建筑的剛度和強度，這種結構就是框架-剪力墻體系。在水平力承受方面，框架和剪力墻能夠通過剛度足夠高的連梁和樓板協同工作，形成混合結構體系。這種結構的框架體系負責主要承擔垂直載荷，而剪力墻主要負責承擔水平載荷，二者相互協同。由于框架-剪力墻體系具有彎剪型的位移曲線，這增大了這種結構的側向剛度，減小建筑物的水平位移，不僅減小了框架結構承受的水平力，還使得內力在豎向的分布更加均勻，因此這種結構的建筑物高度要大于采用框架結構的建筑物。

1. 2 剪力墻結構體系

所謂剪力墻結構體系是指建筑的受力主體全部由平面剪力墻構件組成，在這種體系中，全部的豎直載荷和水平力由單片剪力墻來承受。剪力墻結構體系是剛性結構，位移曲線是彎曲型的，因此它的剛度和強度都非常高，并且具有延性，傳力直接切均勻，有較好的整體性，具有很強的抗倒塌能力，因此剪力墻結構體系是一種比較好的結構體系。

1.3 筒體結構

筒體結構是在全剪力墻結構和框架-剪力墻結構的基礎上發展而來的，將密柱框架和剪力墻集中在房屋和內部，從而形成空間封閉式的筒體，這就是筒體結構。由于筒體結構是將若干片縱橫交接的框架或者剪刀強圍起來，形成類似童裝的封閉骨架，并且通過樓層面加強連接，不僅可以形成比較大的使用空間，還具有剛度好的優點，能夠承受較大的水平載荷和豎向載荷，因此廣泛應用在超高層建筑中。

2. 高層建筑結構選型

2.1高層建筑結構選型和施工的關系

不同的結構體系建筑施工工藝會有所不同，這不僅影響建筑結構的受力情況和抗震性能，還會影響材料的消耗、勞動力、造價及工期等方方面面。因此，在選擇高層建筑的結構體系時要綜合權衡施工工藝及各備選結構的特點，選擇出最優的方案。對于現澆鋼筋混凝土高層建筑來說，其結構方面的造價主要有模板、施工和材料幾個部分。統計發現，模板的費用是造價中最主要的部分，占總造價的比例達到33-55%，因此，選擇合理的模板體系，會有效降低總體造價，還能對施工進度和勞動力消耗帶來有利影響。

2.抗震體系選定的原則

抗震是高層建筑必須考慮的總要因素，在考慮抗震性時，可以結合以下因素：(1)結構設計要有明確的計算簡圖以及合理的地震力傳遞路線；(2)建筑結構要有良好的言行和足夠的承載力，要具有足夠的好能潛力，保證在遭遇地震時有充足的防御倒塌的能力；(3)要具有躲到抗震防練，當部分結構或構件因損壞而失效時，不會影響整體的載荷能力和抗側力；(4)強度和剛度在豎向和水平方向的分布要均勻，并根據設計需要合理布局，防止局部突變或消弱情況引起薄弱環節的出現，有效防止地震時應力的過大集中或塑形變形集中等危險情況的發生。

當然，在選擇并確定高層建筑結構方案時，還應綜合考慮建筑安全的重要性、建筑高度、設防烈度、場地類別、地基條件、施工條件和材料供應多方面的因素，結合相關技術指標和經濟性分析，以選擇最恰當的結構體系。

3高層建筑結構分析與設計方法

3.1高層建筑結構分析中常用的基本假定

高層建筑結構主要是由框架、剪力墻和筒體等豎向抗側力構件通過水平樓板作為連接中介，并構成大型空間的結構體系。因為完全精確的通過三維空間結構進行分析存在著諸多困難，因此實踐中的各種分析方法都對計算機模型進行了一定程度的簡化，并做出一些基本的假定。

(1)彈性假定。這是在高層建筑工程實踐中運用較多的假定方法，由于風力或垂直載荷的作用，結構常常處于彈性工作階段，因此通常情況下，這種假定比較符合實際情況。然而，如果遇到強臺風作用或者遭遇罕見地震時，高層建筑未出現較大的位移，并可能出現裂縫，此時結構就進入彈塑性工作階段，如果仍然按照彈性假定來分析的話，在計算內力和位移時就可能出現錯誤，無法真實反映結構的工作狀態，需要改用彈塑性動力分析方法。

(2)小變形假定。這也是實踐中采用較多的一種基本假定方法。在這種假定下進行分析設計時，有可能受到幾何非線性問題(P-效應)的影響，研究發現，如果建筑物頂點水平位移和建筑物高度H之間的比值/H>1/500時，就要注意P-效應的影響。

(3)剛性樓板假定。許多高層建筑在結構分析時通常都假定樓板在自身平面內具有無限大的剛度，并忽略平面外的剛度，這樣不僅在很大程度上減少了結構方面的自由度，使得計算更為簡便，也為空間薄壁杠桿理論的采用提供了便利。通常說來，這種假定在框架結構體系和剪力墻結構體系時非常適用的，但是對豎向剛度有突變的結構來說，由于樓板剛度比較小，并且主要抗側力構件存在層數偏少或間距過大的情況，這樣樓板就有較大的變形，在結構頂部和底部的各層內力和位移上的影響也尤為明顯，此時就需要對這些樓層的剪力作出適當的調整，以避免不利影響的發生。

(4)計算圖形的假定。由于二位協同分析方法忽略了抗側力構件平面外的剛度和扭轉剛度，并且對公共節點在樓面以外的唯一協調(主要是豎向位移和轉角的協調)也缺乏考慮，因此具有缺陷性，尤其是用在空間工作性能明顯的筒體結構中。為了解決這一問題，高層建筑結構主要使用三維空間分析作為整體分析的計算機圖形，因為三維空間分析的普通桿單元每個節點都有6個自由度，按符拉索夫薄壁桿理論進行分析的桿端節點還需要考慮截面翹曲,具有7個自由度，這就使得分析更加準確。

3. 2高層建筑結構靜力分析方法

(1)框架-剪力墻結構?？蚣?剪力墻結構在內力和位移計算時有很多方法可以選擇，實踐中應用較多的是連梁連續化假定方法。通過以剪力墻和框架水平位移或轉角相等的位移協調為條件，提取參數并建立位移和外荷載之間的微分方程，并帶入相關數據來求解，因為考慮因素和采用未知量的不同，不同的方法也有不同的解答形式。這種結構在計算中，一般將結構轉化成等效壁式框架，建立桿系結構矩陣位移法來求解。

(2)剪力墻結構。由于剪力墻的受力特性和變形狀態主要由剪力墻的開洞情況決定，根據受力特性的不同，可以將單片剪力墻分為聯肢墻、單肢墻、特殊開洞墻、框架墻和小開口整體墻等類型。不同類型的剪力墻截面應力分布不盡相同，因此，要結合具體類型來計算內力和位移。在機算中，可以通過平面有限單元法，這種方法具有計算精確和適用性廣的優點，但是由于算法復雜，自由度多，耗時較長，因此目前主要用于應力分不復雜的剪力墻結構中，比如特殊開洞墻和框架墻過渡層。

(3)筒體結構。按照對計算機模型處理方法的不同，筒體結構有三種分析方法：等效離散化方法、等效連續化方法和三維空間分析等效離散化方法是把連續的墻體離散成等效的杠桿，以方便適用合適的桿系結構方法進行分析。所謂等效連續化方法是指將結構中離散鋼桿件進行等效連續化處理，具體方法有有限條法、能量法、擬殼法、框筒近似解法和微分方程解法等。三維空間分析法是比以上兩者更加精確的計算機模型方法，主要通過空間桿－薄壁桿系矩陣位移法來實現，目前這種方法多應用在筒體結構體系的分析上，也是工程中廣泛使用的模型方法。

參考文獻：

[1] 肖峻. 高層建筑結構分析與設計[J]. 中華建設,2008(12).

[2] 梁德. 高層建筑結構設計要點分析[J]. 建材技術與應用,2009(6).

高層建筑結構設計范文第4篇

關鍵詞：高層建筑；設計；對策

1.高層建筑結構設計的意義及依據

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，充分展現先進的設計，發揮結構的功能并取得與經濟性的協調，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

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.高層建筑結構設計的特點

高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業在各專業中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有；

2.1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，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

2.2側移成為控制指標

與較低樓房不同，結構側移已成為高樓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。

2.3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。

2.4軸向變形不容忽視

高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之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，會得出偏于不安壘的結果。

2.5結構延性是重要設計指標

相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，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的措施，來保證結構具有足夠的延性。

3.高層建筑結構設計問題分析及對策

3.1提倡節約

我國是發展中國家，還是要盡量提倡節約，目前我國規范中的構造要求，并非都比國外低，有的已經超過。國外大企業在北京買了按我國規范設計的大樓，說明我國規范不是進不了國際市場?，F在對安全度進行討論，應注意不要引起誤導，千萬不要誤解提高建筑結構安全度建筑物就安全了，造成不必要的浪費。實踐已經證明，現行規范安全度是可以接受的。這是重要的經驗，不能輕易放棄。但考慮到客觀形勢變化，國家經濟實力增強和住宅制度改革現狀，可以將現行設計可靠度水平適當提高一點。這樣投入不大，卻對國家總體和長遠利益有利。

3.2高層建筑結構存在著超高的問題

基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為 A級高度，并且增加了 B 級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。

3.3考慮受力性能

對于一個建筑物最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的。由于建筑物是由一些大而重的構件所組成的，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量與分布作出總體設想。

3.4提倡使用概念設計

所謂的概念設計一般指不經數值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中，依據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、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想。從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。近十余年來我國的高層建筑建設可謂突飛猛進，其建設速度和建造數量在世界建筑史上都是少有的。但是，從設計質量方面來看卻不容樂觀，多數設計追趕流行時尚，因此在實際中應考慮長遠因素。

3.5 高層建筑結構設計短肢剪力墻設置

我國建筑新規范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在 5～8 的墻，按照實際經驗以及數據，高層建筑結構設計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結構設計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。

3.6 高層建筑結構設計嵌固端的設置

一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題?？紤]嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。

3.7 高層建筑結構的規則性

在關于高層建筑的新規范中，對于高層建筑結構的規則性做出了很多限制，比如規定了結構嵌固端上層和下層的剛度比，平面規則性等等，并且硬性規定了“高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案。”因此，為了避免后期施工設計階段的改動，高層建筑結構的設計必須嚴格遵循規范的限制條件。

高層建筑結構設計范文第5篇

關鍵詞：高層建筑；結構設計；技術分析

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

高層建筑的結構特點

高層建筑結構不但承受著來自垂直方向的荷載，同時也承受著來自外界的風產生的水平方向的荷載，同時建筑抵抗地震的能力也有要求。一般來說，在高層建筑中，影響因素主要是外界風產生的水平方向的荷載和地震兩個方面，而低層建筑結構水平方向對高層建筑結構的影響較弱。隨著不斷增加的建筑物高度，會加快高層建筑的位移，同時過大的高層建筑側移不但影響建筑物的使用，同時還會影響人的舒適度，導致很容易損壞非結構構件以及結構構件。因此，在設計高層建筑結構時，要在規定的范圍之內控制好側移，做好抗側力結構的設計是高層建筑結構設計的核心。

建筑對結構設計的新要求

個性化戶型內部空間

隨著科學時代的進步，人們越來越注重戶型的內部結構。每一位業主，都有個性化的審美意識和思維方法，而且在不同的時期，住戶的想法和對建筑結構的要求都各有不同。建筑對結構設計的新要求，表現在多考慮到了住戶所需要的建筑內部空間劃分、建筑分戶墻、樓梯間以及固定的廚房和衛生間的權利。布置豎向受力構件，衛生間要和受力構件隔墻結合設置，防止出現在戶型的內部，造成阻礙和影響美觀。這樣就能在進深和開間兩個方向保有比較大的靈活性，也考慮到了承重墻的隔音。設置外墻部位的墻、梁、柱，都要考慮到窗戶的靈活性，為窗戶的布置創造一定的條件。設計樓板，也要充分考慮調整隔墻的位置。

節省資金和材料

由于能源、土地以及材料價格的不斷上漲，開發商為了減少一定的利益損耗，就開始注重在設計時對資金和材料的節省。節省資金和材料的設計開支，就可以將多余的資金應用于其他的發展方面。倘若從根本上做到經濟節省，結構設計人員就要對民用建筑結構的概念設計進行總體的掌握。概念設計需要工作經驗和理論知識的依據，并結合建筑功能要求與建筑工程的相關條件，用整體的概念在特定的建筑空間中完成結構總體方案的設計，處理結構與結構，構件與結構之間的關系。

常用高層建筑結構體系受力特點分析比較

框架結構

框架結構體系是由基礎、柱、梁、樓板這4種承重構件所組成的。柱、梁與基礎一起構成平面框架，是主要的承重結構。靈活布置框架結構建筑平面，可以方便建筑立面處理，同時形成較大的建筑空間；抗震性、整體性能好，具有很好的塑性變形能力。然而，由于框架結構側向剛度小，當層數過多時，會產生過大的側移，進而對框架結構的建造高度有了限制。

框架一剪力墻結構

框架一剪力墻結構體系是高層建筑結構設計中經常采用的一種結構體系，就是把剪力墻與框架兩種結構共同組合在一起形成的結構體系，豎向荷載由剪力墻與框架等豎向承重單體共同承擔，水平荷載則主要由具有較大剛度的抗側力的剪力墻來承擔。設置剪力墻，大大的增加了高層建筑結構的抗側力剛度，致使其水平側向位移大幅減?。徊⑶遥蚣?剪力墻結構的協同工作使各層層間變形趨于均勻，因此框架-剪力墻結構體系的建筑能建高度要明顯高于框架結構。

剪力墻結構

由豎向荷載的結構體系與墻體承受全部水平作用稱為剪力墻結構體系。剪力墻結構體系是一種剛性結構，具有傳力直接、均勻的特點。其結構的剛度與強度相對較高，然而而且也具有一定的延性。

筒體結構

筒體結構是由筒體為主的結構。筒體結構體系的高層建筑結構具有非常大的剛度與強度，結構體系中各構件的受力分配合理，抗震、抗風性能相對剪力墻結構、框架-剪力墻結構更強，常常應用于大跨度、大空間要求的高層、超高層建筑結構設計中。

高層建筑結構分析方法分析

計算分析基本假定

1、小變形假定

高層建筑結構實用分析方法中普遍采用的基本假定是小變形假定。對非線性幾何問題的研究表明：當建筑物高度和頂點水平位移的比值大于 1/500 的時候，就一定要重視非線性幾何問題的影響。

2、剛性樓板假定

很多高層建筑結構的分析方法都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。一般來說，剛性樓板假定對剪力墻體系與框架體系是完全可以的。然而，對于豎向剛度有突變的結構，樓板剛度較小，主要層數較少或是抗側力構件間距過大等情況，樓板變形的就會較大。尤其是對結構頂部與底部位移與各層內力的影響非常明顯?？紤]這種影響，可將這些樓層的剪力作適當調整。

3、彈性假定

使用的彈性計算方法是當前實用的高層建筑結構分析方法。這一假定符合建筑結構的工作狀況，由于在一般風力作用下，建筑結構一般都處于彈性工作階段。然而在強臺風或遭受地震作用時，常常會產生很大的位移，進入到彈塑性工作階段。此時仍按彈性方法計算位移與內力時，對不能反映結構的真實工作狀態的，應按彈塑性動力分析方法進行設計。

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：①一維協同分析。②二維協同分析。③三維空間分析。三維空間分析的普通桿單元每一節點有 6 個自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點還應考慮截面翹曲，有 7 個自由度。

高層建筑結構的分析方法和計算原則

從理論上講，多高層建筑結構并非理想彈塑性體，應根據不同材料的結構、不同的受力形式和受力階段，采用相應的計算分析方法。一般包括線彈性分析方法、考慮塑性內力重分布的分析方法、非線性(幾何非線性、材料非線性)分析方法等；對于體形復雜、結構布置復雜的高層建筑結構，模型試驗分析也是一種重要的結構分析方法。

線彈性分析方法是最基本的結構分析方法，也是最成熟的方法，可用于所有高層建筑結構體系的計算分析。理論分析、試驗研究和工程實踐表明，在承載能力極限狀態和正常使用極限狀態下，線彈性分析結果可以滿足工程精度要求，保證結構安全。

高層建筑結構的新技術發展

推廣鋼結構民用建筑

鋼結構的自重輕，和磚混結構相比，只是磚混結構的65%左右。因此，在一定的程度上，減少了砂石土等基本材料的用量。不但可以適應于軟弱的地基部位，而且在其他的地基條件下，也一樣可以減少基礎的造價。鋼結構運用于民用建筑中，不僅建筑的施工周期短，而且能夠加快資金的周轉，大大的提高投資的總體效益。另外，鋼結構建筑還有很高的性價比，能夠利于可持續的發展、環境保護，而且對產業化發展有一定的幫助，有利于環境的可持續發展。

應用預應力混凝土大板結構技術

預應力大板結構是布置明梁在柱與柱之間，采用預應力大板設置樓板。預應力大板上可以直接的布置一套隔墻的結構體系。隨著不斷成熟的應力技術的發展，預應力的施工費和材料也在不斷的下降。我國高層建筑中的轉換層結構使用預應力的技術情況也逐漸增多。在預應力大板結構中，常在建筑方面避免了比較難看的室內次梁模式，使原本的住宅建筑的平面布置更靈活，也有利于處于二次裝修時，改造室內布局，滿足住戶的個性需求。

結束語

隨著科學技術的發展，我國建筑結構設計技術也步入了多樣化，建筑結構設計技術直接關系到建筑質量的好壞，隨著建筑結構技術的發展，不斷推廣與應用新的設計技術，從而為人們提供良好舒適、安全的居住條件。

參考文獻