高层建筑结构特点范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑结构特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：

（一）水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

（二）侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

（三）抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

（五）轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

（六）概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

（一）高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（二）高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。

剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：

（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。

（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

［参考文献］

［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.

［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.

篇2

［论文摘要］文章分析高层建筑结构的六个特点，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：

（一）水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

（二）侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

（三）抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

（五）轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

（六）概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

（一）高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（二）高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。 转贴于

剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。

剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：

（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。

（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

［参考文献］

［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.

［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.

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关键词：高层建筑；结构；设计

Abstract: The article will combine with years of practical experience; engineering design and construction of high-rise buildings are analyzed and discussed, for reference. Key words: high-rise buildings; structure; design

自十九世纪至今，高层建筑已逐步成为了建筑工程施工领域的主流趋势，特别是我国近年来随着经济的迅猛发展，以及城市化规模的不断壮大，高层建筑已在各行政区域内随处可见，并成为了一个城市发展水平的标志性参考准则。高层建筑工程的快速发展，不仅促进了城市化发展速度的加快，更促进了建筑工程技术领域的不断革新，随着国家和人们对于高层建筑的工程质量、施工标准、作业环境等的要求不断提升，高层建筑工程施工也面临了众多的机遇与挑战。下面本文将以一定的建筑实例为例，从高层建筑的建筑设计结构特点和剪力墙的设计两面进行简单的论述。

1 高层建筑工程的结构设计特点分析

高层建筑工程能否顺利的实施建设、其各项建设项目能否达到最优化的配置、各项建筑指标是否符合国家相关标准等的关键都在于高层建筑的结构设计阶段。作为重要的阶段性环节，为保证设计的合理性，在结构设计阶段需对结构的延性、水平荷载、建筑物的侧移、轴向变形等因素进行综合性考虑。

在对水平荷载因素进行分析设计时应注意以下两方面影响性因素：第一，一般而言在高度一定的建筑住宅工程的设计时，其竖向荷载值基本上为定制，当风荷载和地震作用作为其目标时，其荷载值将随着结构动力特性的变化而进行大幅度的变化；第二，因楼房自重与楼面的使用荷载的共同作用所形成的竖构件中的轴力、弯矩的数值与楼烦高度成正比；当水平荷载因对结构结构产生倾覆力矩而引起的竖构件中的轴力，则是与楼房高度的二次方成正比。

对于高层建筑的轴向变形，主要考虑构件剪力和侧移产生较大的影响，与考虑构件竖向变形相比较，会得出偏于不安全的结果。另外对于竖向荷载数值较大，能够在柱中引起较大轴向变形，从而对连续梁弯矩产生较大影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大，还会对预制构件的下料长度产生较大的影响，根据轴向变形计算值，对下料的长度进行调整。

关于高层结构还需要考虑建筑会出现的侧移现象，因为随着楼房高度的不断增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度内。与较低的楼房不同的是，结构侧移已经成为高楼结构设计中的关键因素。所以还需要了解结构的延性，为了使得建筑物牢固、可靠，具有很强的变形能力不会出现楼体倒塌等严重事故，就需要注意结构的延性。因为结构在进入塑性变形阶段后依然具有比较强的变形能力这就必须在构造上采取恰当的措施，以确保建筑结构具有足够的延性能力。相对较低的楼房，高楼结构在地震作用下的变形更大。

2 高层结构的剪力墙

很多人只看到高层建筑物，但还不明白其构造原理。现今的高层建筑，很多都是剪力墙构造的。那么什么是剪力墙呢？它有什么样的结构效能呢？一般建筑物中的竖向承重构件都是由墙体承担的，这种墙体既要承担水平构件传来的竖向重力，还要承担风力或地震作用传来的水平方向的地震作用力。剪力墙由此而生，这种墙体除了最基本的能避风避雨外，还能抗震。高层的剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙，在设计墙体的时候，要考虑平面布置和结构布置两方面的因素，需要同时满足这两方面的要求。高层建筑的剪力墙结构体系要求有很好的承载能力，并且要具有较好的整体性和空间性能，相对框架结构而言，剪力墙要有较好的抗侧能力，那么对于高层建筑就需要选用剪力墙结构。高层建筑的剪力墙结构优点有侧向刚度大，在水平荷载作用下侧移小，但是其缺点是剪力墙的间距有一定限制，建筑平面布置不是很灵活，不适合要求大空间的公共建筑，另外结构自重也较大，灵活性相对而言比较差。一般适用住宅、公寓和旅馆。剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板，可以不设梁，所以空间利用比较好，可以节约一些高层建筑的成本。剪力墙所承受的竖向荷载，一般是结构自重和楼面荷载，通过楼面传递到剪力墙。竖向荷载除了在连梁（门窗洞口上的梁）内产生弯矩以外，在墙肢内主要产生轴力。可以按照剪力墙的受荷面积简单计算。框架结构和剪力墙结构，两种结构体系在水平荷载下的变形规律是完全不相同的。框架的侧移曲线是剪切型，曲线凹向原始位置；而剪力墙的侧移曲线是弯曲型，曲线凸向原始位置。在框架-剪力墙（以下简称框－剪）结构中，由于楼盖在自身平面内刚度很大，在同一高度处框架、剪力墙的侧移基本相同。这使得框-剪结构的侧移曲线既不是剪切型，也不是弯曲型，而是一种弯、剪混合型，简称弯剪型。假设有向右的水平力作用与结构，在结构底部，框架将把剪力墙向右拉；在结构顶部，框架将把剪力墙向左推。因而，框-剪结构底部侧移比纯框架结构的侧移要小一些，比纯剪力墙结构的侧移要大一些；其顶部侧移则正好相反。框架和剪力墙在共同承担外部荷载的同时，二者之间为保持变形协调还存在着相互作用。框架和剪力墙之间的这种相互作用关系，即为协同工作原理。

3 现实中高层建筑剪力墙设计的实例

高层剪力墙要考虑建筑物的布置、配筋结构、墙体钢筋配置、边缘构件的设置和合理的配筋因素，这些都是高层建筑中需要认真考虑的环节。对于高层建筑的剪力墙其布置要合理匀称，要求其整个建筑物的刚心和质心重合，至少要趋于重合，并且其水平方向的两个轴的刚重要比较接近。

关于高层建筑中剪力墙的布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且水平方向两个轴的两向的刚重比的值是比较接近的。我们设置一栋高层建筑时候，其结构布置必须要避免出现一字型的剪力墙，因为那样的墙抗震效果不理想，同时也注意不要出现长墙，长墙也不利抗震效果。应该避免楼面的主梁平面外搁置在剪力墙上，如果无法避免则需要将剪力墙的适当部位设置成暗柱，当梁的高度大于墙体的厚度的 2.5 倍时，就必须计算暗柱的配筋参数，由于高层建筑物的转角处应力比较集中，如果可以的话两个方向都要布置成长墙，所以高层建筑物的转角处的墙肢应该尽可能的长。

对于墙体的配筋，结构要设置得合理才能控制剪力墙的配筋，这么做可以节约建筑成本，且安全耐用。高层建筑剪力墙的墙体配筋，一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧，这样便于施工。同时其配筋要能满足计算和规范建议的最小配筋率要求。对于剪力墙体的边缘构件，要求对于一、二级的抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件。对于普通的剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，为了能保证质量和安全，根据个人经验建议对于加强区应该加强0.7%，而一般的部位应该加强0.5%。但是，对于短肢的剪力墙，控制配筋率加强区应该加强 1.2%，其一般部位应该加强 1.0%。特别注意，对于小墙肢其受力性能较差，应严格按高规控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区应该加强1.2%，一般部位应该加强1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋。

参考文献

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【关键词】建筑工程；结构特点；设计措施

一、高层建筑结构体系的特点

地震时建筑物的破坏程度，主要取决于主体结构变形的大小，因此建筑结构的变形计算与控制在抗震设计中起着越来越重要的作用。目前，世界上多数国家的抗震规范都明确提出了控制结构变形的要求，有的还提出了基于位移的抗震设计方法，我国的抗震规范提出了抗震设防三个水准的要求，采用二阶段设计方法来实现，即：在多遇地震作用下，建筑主体结构不受损坏，非结构构件没有过重破坏，保证建筑的正常使用功能的弹性变形验算；在罕遇地震作用下防止结构倒塌的弹塑性变形验算。由于结构受到的地震作用与结构自身的重量及刚度有关，而结构的变形也与其刚度有关，所以，研究不同结构体系的刚度特征和变形特点，有助于我们选择更加合理可靠的结构形式，更好地满足抗震设计的要求。

一般的建筑结构，在整体上都可以视为一个嵌固在地基上的悬臂柱，但选用不同类型的结构抗侧力体系，在水平荷载作用下结构具有不同的变形性质，通常采用的结构抗侧力体系有：框架体系、框架一剪力墙、剪力墙体系及筒体体系等。

二、高层建筑的结构的基本构架

一是框架结构。框架结构由梁、柱构件通过节点连接而成，平面布置灵活，容易形成大空间，全现浇时，房屋的整体性强，延性较好，施工方便，承受竖向荷载能力较强；缺点是侧向刚度小，在水平荷载作用下侧向变形大，承受水平地震作用的能力较弱，因而建造高度受到限制"其侧移曲线表现为剪切型，层间位移下大上小，层间最大位移角出现在下部楼层。

二是剪力墙结构。承受建筑物竖向和水平荷载的主体结构全部为剪力墙时，即形成剪力墙结构体系"这种结构抗侧移刚度大，空间整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，侧移曲线表现为弯曲型，层间位移下小上大，层间最大位移角出现在中上部楼层，地震时非结构构件破损小，高层建筑中当剪力墙的高宽比较大时，相当于一个以受弯为主的竖向悬臂构件，经合理设计，可控制剪力墙的最终破坏以受弯破坏为主，延性较好"其缺点是平面布置不灵活，不容易满足公共建筑等使用大空间的要求，结构自重大，地震作用大，造价较高。

三是框架一剪力墙结构。如上所述，框架结构体系具有空间大！平面布置灵活！立面处理丰富等优点，但侧向刚度差，抵抗水平荷载能力低"剪力墙结构体系则相反，抗侧力强度和刚度均很大，但平面布置欠灵活，不适应大空间的要求"因此把两种结构体系结合起来，在同一结构单元中同时采用框架和剪力墙结构，共同承受竖向和水平荷载，如框架一剪力墙结构体系"在这种结构体系中框架和剪力墙共同承担风荷载和水平地震力的作用，由于框架与剪力墙在水平荷载作用下的受力和变形性能各异，必须通过各层楼板或连梁使它们变形协调一致，达到框架与剪力墙的协同工作"当剪力墙单独承受水平荷载时，其侧移曲线为弯曲型，顶部侧移增长迅速，层间相对位移上大下小，而框架结构侧移曲线为剪切。底部侧移增长迅速，层间相对位移下大上小"两者通过各层楼板连在一起使侧移一致，则侧移曲线为介于弯曲型和剪切型之间的某一曲线一弯剪型"，在下部层间位移小的剪力墙对框架施加跟荷载方向相反的力，给框架支持；在上部则反过来，层间位移小的框架对剪力墙施加跟荷载方向相反的力，给剪力墙以支持，这种协同工作结果，使框架下部和剪力墙上部的层间相对位移均相应地减小，从而降低了整个结构体系的层间相对位移和顶端位移，提高了建筑物的侧向刚度。

四是筒体结构体系。利用电梯井、楼梯间和管道井等四周的墙体围成筒状，便形成实腹筒体。实腹筒体具有很好的抗弯、抗剪和抗扭刚度，它可以单个或几个筒体来抵抗整个结构单元的水平荷载，也可以和其它的结构体系共同组成抗侧力结构体系，当围成筒体的四周墙体在各层都开有规则布置的门窗洞时，便形成空腹筒体，又称框架筒体，简称框筒，通常是利用建筑物的周边布置密排柱，以及上、下层窗洞间的窗裙梁（深梁）所形成的密集空间网格组成的筒体，框筒结构承载水平荷载时的工作形态，从整体来看，跟实腹筒相似，但由于框筒的筒壁是网格式的结构，剪力滞后现象严重，分析内力时必须计及"当建筑物高度更高，刚度要求更大，并要求有较大的开敞空间时，可采用筒中筒结构"这种体系通常由建筑物周边所围成的外框筒，以及实腹筒的内核组成，内、外筒之间由平面内刚度很大的楼板连接，迫使外框筒和实腹内筒协同工作，形成一个比仅有外框筒时刚度更大的空间结构体系。

近些年来，建筑业有了突飞猛进的发展，城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。它以其高度强烈地影响着规划、设计、构造和使用功能。就结构特性而言，高层建筑是必须着重考虑水平荷载和竖向荷载组合影响的建筑物。设计高层建筑时，它的结构除在上述荷载组合下的强度、刚度和稳定性应予以保证外，还必须控制由风荷载（或地震水平作用）所产生的侧向位移，防止由此产生的结构的和非结构性材料的破坏；控制由风荷载造成顶部楼层的加速度反应，以使用户对摆动的感觉和不舒适感降到最低程度。这就需要设计师从一开始就应该以一个立体的概念设计为基础。

三、高层建筑结构设计的三维层次

把房屋看成一个三维空间块体分层次来分析，对于复杂的高层，例如多塔机构也可以把它分成几块，分别研究其倾覆、刚度、承载力等问题，然后组合起来。首先，在方案阶段，可以把基本设计方案概念化，建立一个符合建筑空间三维形式的结构方案。在该阶段分析总结构体系的荷载和抗力关系、高宽比与抗倾覆、承载力和刚度，并预估基本分体系的相互关系。由于整个结构必然是由一些平面单元组成，因此在初步设计阶段。其二要扩展方案，把那些体现初步设计基本要求的、主要是二维的平面体系包括进来，进行基本水平和竖向分体系的总体设计，从而得到主要构件及其相互的关系。其三是施工图设计阶段，处理一维的构件设计，具体设计所有分体系的构件、连接和构造详图，对第二阶段做出的粗略决定进行细化。

对于高层建筑结构，可以设想成为一个从地基升起的竖向悬壁构件，承受水平侧向荷载和竖向重力荷载的作用。侧向荷载是由风吹向建筑物引起的水平压力和水平吸力，或者是由地震时地面晃动引起的水平惯性力。重力荷载则是建筑物自身的总重力荷载。这些侧向荷载和重力荷载的组合，趋向于既可能将它推倒（受弯曲），又可能将它切断（受剪切），还可能使它的地基发生过大的变形，使整个建筑物倾斜或滑移。对抗弯曲而言，结构体系要做到不使建筑物发生倾覆，其支撑体系的构件不致被压碎、压屈或拉断，其弯曲侧移不超过弹性可恢复极限；对抗剪切来说，结构体系要做到不使建筑物被剪断，其剪切侧移不超过弹性可恢复极限；对地基和基础来说，结构体系的各支撑点之间不应发生过大的不均匀变形，地基和地下结构应能承受侧向荷载引起的水平剪力，并不引起水平滑移。由于风力和水平地震作用力对于高层建筑是动荷载，使建筑结构抗弯曲和抗剪切时都处于运动状态，就会导致建筑物中的人有震动的感觉，使人有不舒服感。如果建筑物晃动得太厉害，还会使非结构构件（如玻璃窗、隔墙、装饰物等）断裂，甚至危及屋外行人的安全。所以，高层建筑结构要避免过大的震动。

参考文献：

[1]王敏等，组合剪力墙的抗震研究与发展[J]；地震工程与工程振动；2007年05期

[2]林树枝，超限高层建筑抗震设计及抗震审查[J]；福建建筑；2005年Z1期

[3]施金平等，高层建筑中高位箱形转换层结构的抗震设计[J]；工程抗震与加固改造；2005年06期

篇5

【关键词】:高层建筑；结构设计；选型；结构体系；水平载荷

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：1003-8809（2010）05-0017-01

20世纪的最后20年，改革开放之后的中国随着综合国力的提高，新建了大批的高层建筑。但是目前我国内地高层建筑中，仍以高层住宅（12～30层）占主体，约占全部高层建筑的80%，所以钢筋混凝土高层建筑仍是具有很强的优势。本文就高层建筑的结构分析与设计特点进行分析，总结了高层建筑的结构体系类型，最后并分析了抗震设计在高层建筑中的应用。

一、结构分析与设计特点

（一）水平载荷成为决定因素

任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。随着楼房层数的增多，水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中所引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面对某一高度楼房来说，竖向荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

（二）轴向变形不容忽视

通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项，因为轴力项影响很小，而剪切项一般可不考虑。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：采用框架体系和框－墙体系的高楼中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩增大。

（三）侧移成为控制指标

与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。

二、高层家住结构体系结构

当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架―剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载。框架―剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。

当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架―剪力墙体系。

三、高层建筑结构分析与设计方法

高层建筑结构是由竖向抗侧力构件（框架、剪力墙、筒体等）通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。

四、抗震分析与设计在高层建筑的应用

在罕遇地震作用下，抗震结构都会部分进入塑性状态。为了满足大震作用下结构的功能要求，有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析成为抗震设计的必要的组成部分。我国现行抗震规范（GB50011-2001）要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下（小震），按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下（大震）的变形验算。

在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种：首先是高度问题，对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。其次是材料选用和结构体系的问题，在高层建筑中，我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框－筒、筒中筒和框架－支撑），这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。第三是轴压比与短柱问题，在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。

五、结语

结构设计是一项集结构分析，数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作，是一项对国家建设有重大意义的工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。本文就高层建筑的结构设计的各个方面进行分析，一起有助于提高结构工程师在建筑空间中的设计能力，特别是在处理高层建筑方面的问题上。

参考文献

[1]肖峻．高层建筑结构分析与设计[J]．中化建设，2008，（12）．

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关键词：高层建筑；结构设计；方法判断

Abstract：with the rapid development of China's economy and society, the improvement of people's living standard, the number of high-rise buildings is increasing, functioning of the high-rise building more and more, according to the characteristics of the high-rise building structure design are analyzed and discussed, has reached and improve the accuracy and efficiency of the structure design of the acceleration.

Key words： high-rise building; structure design; judging method

中图分类号：TU97 文献标识码：A文章编号：

在设计前期，通过建筑师与结构工程师的密切配合，正确运用结构概念设计理论，优选结构体系，并进行总体结构布置，可以初步得出一个性能良好、造价经济的结构方案，为后续结构设计打好基础。然而，初步设计方案的优劣还需通过对分析软件的计算结果进行研究和判断，来确定结构设计是否合理，以及是否需要进一步优化。

一、常用高层建筑结构体系受力特点分析比较

(一)框架结构

框架结构体系它是由基础、楼板、柱、梁这4 种承重构件所组成的。基础、柱和梁一起构成平面框架是主要的承重结构。框架结构建筑平面布置灵活，可形成较大的建筑空间，建筑立面处理也较方便；整体性、抗震性能好，具有较好的塑性变形能力。但是，框架结构侧向刚度小，当层数过多时，会产生过大的侧移，从而限制了框架结构的建造高度。

(二)框架——剪力墙结构

高层建筑结构设计中通常采用的是框架——剪力墙结构体系，即把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系，竖向荷载由框架和剪力墙等竖向承重单体共同承担，水平荷载则主要由剪力墙这一具有较大刚度的抗侧力单元来承担。剪力墙的设置，大幅增加了高层建筑结构的抗侧力刚度，使其水平侧向位移大幅减小；同时，框架-剪力墙结构的协同工作使各层层间变形趋于均匀，所以框架——剪力墙结构体系的建筑能建高度要显著高于框架结构。

(三)剪力墙结构

由墙体承受全部水平作用和竖向荷载的结构体系称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系属于明显的刚性结构，且传力均匀、直接。其结构的强度和刚度都相对较高，但同时也具有一定的延性。结构在台风、地震作用等水平大荷载作用下，结构的侧向位移能有效控制，具有良好的结构整体性能，抗倒塌能力强，其能建高度大幅高于框架或框架——剪力墙结构体系。

(四)筒体结构

筒体结构体系由筒体为主的结构称为筒体结构。筒体结构体系的高层建筑结构具有非常大的强度和刚度，结构体系中各构件的受力分配合理，抗风、抗震性能相对框架——剪力墙结构、剪力墙结构更强，往往应用于大空间、大跨度要求的高层、超高层建筑结构设计中。

二、高层建筑结构设计关键技术分析

(一)水平荷载相对于竖向荷载显得更为重要

结构需同时承受竖向和水平荷载，低层结构以抵抗重力为代表的竖向荷载为主，而水平荷载所产生的内力、侧向位移很小。对高层结构来说，随着建筑高度的增加，水平荷载随建筑高度的增高迅速增大。如把建筑物视作简单的竖向悬臂构件，构件中由竖向荷载产生的轴力与高度(H)成正比；水平作用产生的弯矩与高度(H)的平方成正比；水平作用产生的侧向位移则与高度(H)的四次方成正比。对某一高度确定的建筑，结构竖向荷载的大小基本稳定，而水平方向上风载和地震作用的数值大小往往会随高层建筑结构的动力特性不同而存在较大幅度的变化。可见，水平荷载对高层建筑结构的影响大，侧向位移成为结构设计的主要控制目标之一。

(二)控制结构侧移是关键因素

与低层建筑结构的设计不同，高层建筑结构的侧移是其结构设计过程中的关键决定性因素。随着建筑高度的不断增加，水平侧向荷载下的结构侧移变形会快速增大。侧向位移过大将使结构产生附加内力，特别是对竖向构件，附加偏心力超过一定限值时，将会引起整个结构的倒塌破坏；同时，在风荷载作用下，如果侧向位移过大，将会引起居住者工作者的不适，在地震作用下，如果侧向位移过大，更会让人感到不安和惊慌。

(三)结构轴向变形的影响显著

对于高层建筑结构，由于层数多、高度高，轴力很大，从而沿高度逐渐积累的轴向变形很显著高层建筑结构中，一般竖向荷载的数值较大，在柱中会引起较大范围的轴向压缩变形，对结构体系中的连续梁弯矩大小产生显著影响。高层建筑的轴向变形的差异会达到一个比较大的数值，从而引起跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支座处的负弯矩值减小。

(四)结构延性的重要性

高层建筑相对于低层或是多层建筑来说结构更柔一些，受到地震的影响后，结构变化更大一些。所以采取恰当的措施保证结构具有足够的延性，使结构在塑性变形阶段仍然具有较强的变形能力。

三、高层建筑结构分析方法简介

(一)计算分析基本假定

高层建筑结构要完全精确地分析三维空间结构是十分困难的。需要通过各种分析方法对计算模型进行不同程度的简化。以下是一些常见的假定：

1.弹性假定

目前实用的高层建筑结构分析方法都是使用的弹性计算方法。这一假定符合建筑结构的工作状况，因为在一般风力作用下，建筑结构一般都处于弹性工作阶段。

2.小变形假定

小变形假定也是各种高层建筑结构实用分析方法中普遍采用的基本假定。对几何非线性问题的研究认为：当顶点水平位移与建筑物高度的比值大于1/500的时候，就必须重视几何非线性问题的影响。

3.刚性楼板假定

刚性楼板假定在对高层建筑结构进行分析的时候，一般假定楼板自身平面内的刚度是无限大的，平面外的刚度则为零。这就简化了计算方法，减少了结构位移的自由度。

(二)高层建筑结构受力分析方法

1.框架——剪力墙结构的高层建筑内力与位移的计算分析,大都采用连梁连续化假定。可由框架结构与剪力墙水平位移或转角相等的位移协调条件,建立位移与外荷载之间关系的微分方程进行求解。

2.剪力墙结构的受力特性与变形主要取决于墙体的开洞情况。单片剪力墙按其受力特性的不同，可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙等各种类型，不同类型的剪力墙结构其截面应力分布的规律也不相同，计算结构内力与变形位移时需采用相对应的计算方法。

3.按照对计算模型处理的手法不同，筒体结构的实用分析方法通常可分为：等效连续化法、等效离散化法和三维空间分析法。等效连续化方法的具体应用包括有连续化微分方程求解法、有限单元法、能量法等；等效离散化方法则包括等代角柱法、核心筒的框架分析法等；相对于等效连续化方法和等效离散化方法的筒体结构计算模型，完全按三维空间结构建立计算模型来分析筒体结构体系的受力性能更为精确。

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关键字：高层建筑 ；结构设计 ；特点及结构分析

引言：随着社会经济的迅速发展，人民物质生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，高层住宅如雨后春笋一座座拔地而起。一个优秀的建筑结构设计往往是适用、安全、经济、美观便于施工的最佳结合。

1.高层建筑结构设计有以下特点

水平荷载成为决定因素。楼房的自重和楼面的使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯曲的数值，仅与楼房的高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的二次方成正比。

轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。

侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移成为高层结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内

结构延性事重要设计指标。相对于较低楼房而言，高层结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性

2.高层建筑结构分析

2.1高层建筑结构分析的基本假定

高层建筑结构是由竖向抗侧力构件（框架、剪力墙、筒体等）通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定：

2.1.1弹性假定。目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时，高层建筑结构往往会产生较大的位移，出现裂缝，进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的，应按弹塑性动力分析方法进行设计。

2.1.2小变形假定。小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题（P－Δ效应）进行了一些研究。一般认为，当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1/500时，P－Δ效应的影响就不能忽视了。

2.1.3刚性楼板假定。许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。一般来说，对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是，对于竖向刚度有突变的结构，楼板刚度较小，主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况，楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。

2.1.4计算图形的假定。高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种：

①一维协同分析。按一维协同分析时，只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。在水平力作用下，将结构体系简化为由平行水平力方向上的各榀抗侧力构件组成的平面结构。根据刚性楼板假定，同一楼面标高处各榀抗侧力构件的侧移相等，由此即可建立一维协同的基本方程。在扭矩作用下，则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。一维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。

②二维协同分析。二维协同分析虽然仍将单榀抗侧力构件视为平面结构，但考虑了同层楼板上各榀抗侧力构件在楼面内的变形协调。纵横两方向的抗侧力构件共同工作，同时计算；扭矩与水平力同时计算。在引入刚性楼板假定后，每层楼板有三个自由度u，v，θ（当考虑楼板翘曲是有四个自由度），楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。剪力楼板位移与其对应外力作用的平衡方程，用矩阵位移法求解。二维协同分析主要为中小微型计算机上的杆系结构分析程序所采用。

③三维空间分析。二维协同分析并没有考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调（竖向位移和转角的协调），而且，忽略抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度对具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥当的。

3.高层建筑结构设计应注意的问题

3.1地基与基础设计

地基基础是整个工程造价的决定性因素，该阶段设计过程的好坏将会直接影响到后期设计工作的进行，而且出现在这一阶段的问题,有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。所以，结构工程师一直是比较重视地基与基础的设计。但是，由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,在地基基础设计中界定一定的标准，实施一定的规范也是有难度的。现行的《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础做详细的描述和规定,因此,在国家标准之下还需建立能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确的地方标准，从而尽量避免因地基问题二造成的对整个结构设计或后期设计工作产生较大影响的问题出现。

3.2高层建筑结构受力性能

建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定是非常重要的，在一个建筑物方案设计之初，建筑师着重考虑的是它的空间组成特点，而并非是其详细的结构。因为建筑物的结构必须能将它本身的重量传至地面，况且结构的荷载总是向下作用于地面的，所以建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系。鉴于以上原因，建筑设计师在建筑设计方案的起始阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布给出总体的规划和设想。

3.3提倡节约

目前，国家提倡的是建立节约型的发展社会，实行可持续发展战略。同样，在建筑工程中，我们也要遵循这一原则。按照我国规范标准建设的大楼还是能进入国际市场的，外国大企业在北京买按我国规范设计的大楼就是很好的证明。但是，从实际状况来看，由于一些原材料和技术方面的原因，目前我国规范中的构造要求,并非都比外国低，有的已经超过。鉴于目前客观形势的,国家经济实力增强和住宅制度改革现状等诸多方面的因素,我们可以将现行设计可靠度水平适当提高一点,这样投入也不大,但对国家总体和长远利益有利。

4.结语

高层建筑结构设计是个系统的，全面的工作。现如今，随着高度的增加，竖向结构体系成为设计的控制因素：一个是较大的竖向荷载要求有较大的柱、墙和井筒；另一个更重要的是，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多，高层建筑结构设计人员必须以精心设计来保证。因此，在设计过程和设计管理过程中，对此必须给予高度重视

参考文献：

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关键词：高层建筑；结构设计；结构体系；结构分析

中图分类号： TU97 文献标识码： A

引言

随着人们生活水平的不断提高，住房用地也开始紧张起来。高层建筑的出现可以有效的缓解城市用地紧张的局面，对于提高人们居住环境与生活水平具有重要的意义与作用。同时，高层建筑的发展也是城市发展的标志，它是体现一个城市发展水平的重要指南针，因此，加强对高层建筑的结构设计特点进行分析与研究，对于我国社会发展具有重要的意义。

一、高层建筑结构设计特点

与低层、多层建筑相比,高层建筑的结构设计显得更为重要。不同结构体系的选择会直接影响建筑的平面布置、楼层数目及施工技术要求等。高层建筑结构设计的主要特点如下:

（1）水平力是设计的主要因素。研究表明,楼房自重和楼面载荷在竖向构件中产生的弯矩和轴力的大小仅与楼房高度的一次方成正比,而水平载荷对建筑产生的倾覆力矩及轴力大小与楼房高度的二次方成正比。因此在高层建筑结构设计中应将水平力作为设计的主要因素。

（2）不可忽视轴向变形。当楼层很高时,由楼房自重产生的轴向压应力可使中柱发生较大的轴向变形,导致连续梁中间支座处的负弯矩值减小,而跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

（3）侧移作为控制指标。建筑结构的侧移随高度的增加而迅速增大(侧移量与楼层高度的四次方成正比),因此在建筑结构设计时,应将结构侧移作为高层建筑结构设计中的关键因素。

（4）抗震设计要求更高。高层建筑的抗震设计要努力做到“三水准”的要求,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”要想在建筑结构抗震方面取得突破就必须在结构与地基的材料特性、动力响应、计算理论、稳定标准等方面综合分析计算.得到切合实际的设计方案。

二、高层建筑的结构体系

结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。而不同建筑会采用不同的结构体系。在高层建筑中,抵抗水平力是设计的主要参数,因此抗侧力结构体系的确定和设计就成为结构设计的关键问题。高层建筑中基本的抗侧力单元为框架、剪力墙、实腹筒(又称井筒)框筒及支撑,由这几种单元可以组成多种结构体系。

1、剪力墙体系

建筑物的竖向承重构件主要由墙体承担时,剪力墙(相关建筑抗震规范称之为抗震墙)墙体既承担水平构件传来的竖向荷载,同时承担风力或地震作用传来的水平荷载。而作为建筑物的分隔墙和围护墙,剪力墙墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。剪力墙结构体系有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用,比框架结构有更好的抗侧力能力。因此,可建造较高的建筑物。剪力墙的间距应有一定限制,不能开间太大。对于需要大空间的建筑结构,剪力墙常存在适用、灵活性差等缺点,因而剪力墙一般适用于住宅、公寓和旅馆。剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板,可以不设粱,所以空间利用比较好,能够节约层高。

2、框架一剪力墙体系

当建筑结构的框架体系强度和刚度不能满足设计要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,从而形成了框架一剪力墙体系。在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。

3、简体体系

所谓筒体体系是指采用简体作为抗侧力构件的结构体系统称,具体包括单筒体、简体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。简体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体,空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度,构件受力比较合理,抗风、抗震能力较强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

三、高层建筑结构的分析与设计方法

高层建筑结构主要是由竖向抗侧力构件通过一定的水平楼板进行连接，然后构成的大型空间结构体系。要想完全按照三维空间结构进行有效的分析一般是比较困难的，各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。对于框架――剪力墙体系来说，大都采用连梁连续化来设定的，可以通过建立位移与外荷载之间关系来确定其合理程度。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，在进行计算处理分析过程中，其表现也不相同，剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。筒体结构的分析方法主要有等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析法。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。

四、高层建筑的抗震分析与设计

在高层建筑遇到地震作用时，抗震结构都会部分进入到塑性状态，为了有效的满足大震作用下结构的功能要求，有必要进行研究和计算结构的弹塑性变形能力。根据当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行重新的设计与准备，使结构弹塑性分析成为抗震设计的必要组成部分。我国现行抗震要求高层建筑物必须要能够有效的抗震，要用时程分析法计算弹性方法，以有效的应对地震的冲击。在进行抗震分析与设计的过程中，要考虑高度因素，因为高度往往是决定其抗震能力的关键，还要考虑其建筑设计的结构问题。只有都考虑全面了，才可以有效的提高其抗震能力，使高层建筑能够可持续发展。

五、高层建筑地基施工技术及质旦控制措施

1、重视施工前的勘察工作

勘察工作包括两个方面, 一是针对我国地域跨度大的特点, 要对复杂的地形和地址结构进行详细勘察, 保证勘察工作的准确性, 并制定地基质量预防方案 。另外, 在施工中结合建筑的使用功能和建筑结构进行分析,充分做好地基施工的准备工作; 二是根据勘察情况, 保证地基钻孔的准确度, 确保地面不会出现不均匀沉降 、塌陷等地质问题 。

2、制定合理地基施工方案和技术方案

工程设计人员应针对地形 、地质情况, 保证施工方案的设计与建筑物的使用要求相配, 在地基的材料控制方面, 要做好材料的质量监管, 确保材料的质量 。在地基施工中, 由于基涉及到的施工工序较多, 而且比较复杂, 因此, 一定要科学合理地组织工程施工, 保证各个工序的有序进行 。在工程施工中,主要的施工工序有: 降水施工, 支撑系统施工, 土方开挖, 以及基础工程施工等方面, 其中, 最为主要的环节就是降水施工和土方开挖过程中的安全性以及支撑系统的稳定性。降水方式的设立, 应该以满足设计要求为最终 目的, 无论是轻型井点降水还是大口径井点降水,其最终的效果应该保证在基地以下1-2m 为宜 。支撑系统的选择: 在施工现场, 要充分考虑工程施工的所有影响因素, 采用放坡的方式, 进行工程施工 。在选择支护形式时, 必须要由专家以及专业人员进行严格的讨论和认证后, 按照施工方案科学施工, 从而来提高基坑支护体系的安全性和稳定性。

3、提高地基施工技术质量

对于地基处理, 要加强局部结构的刚度和强度, 提高建筑物因地基的载力不足导致的变形能力 。在处理方法上要具体问题具体分析。

结束语

我国的高层建筑正随着经济的高度发展越来越多,这对高层建筑的施工质量也提出了相当高的要求 "高层建筑好的基础施工质量是整个高层建筑工程质量的关键 "但是在高层建筑的基础施工过程中,一些看似对工程质量没什么影响的违规操作却为建筑的质量埋下了巨大的安全隐患 "所 以在高层建筑基础的施工过程中,施工人员要熟练掌握地基基础的处理技术和基础的土建施工技术 "施工单位要制定相关的施工质量标准,对施工部门要加强培训和管理工作 "要通过技术人员和管理人员的共同努力来控制施工质量,切实保障高层建筑的安全性与稳定性

参考文献

篇9

【关键词】高层建筑；设计；原则；指导作用。

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.

中图分类号：TU973 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

0.绪论

随着社会生产力以及科学技术的逐步发展，我国大中型城市的城市化进程加快。作为城市化发展标志之一的高层建筑以其宏伟的高度及巨大的体量给人类一种强烈的视觉震撼。同时，随着全国工业水平的不断上升，各地城市人口剧增，为了满足城市居民对住房的需求以及改善人们的居住环境，高层建筑的建造是必然的。在高层建筑百年的发展过程中，现代高层建筑已经不仅仅单纯地为满足其使用功能，建筑结构工程师在高层建筑设计中如何更好把握设计要点，直接影响到建筑整体结构的安全、美观、经济及合理性。

高层建筑结构设计原则

（1）选择正确的计算简图：结构计算是在计算简图的基础上开展的，计算简图选着不当会导致结构安全的事故频繁发生，故选择正确的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应该有相应的构造措施来保证其在实际应用中的适用性。如实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点，但与计算简图的误差必须在设计允许误差范围之内。

（2）选择正确的基础方案：基础设计应根据实际工程地质条件，对上层结构类型和载荷分布，邻近建筑物影响和施工条件等等多方面因素进行综合分析，选择经济、合理的基础方案，在设计时要最大限度地发挥地基的潜力，必要时应该进行地基的变形验算。基础设计应该出具详尽的地质勘察报告，对某些缺少地质报告的建筑也应该进行现场查看以及参考邻近建筑资料。一般情况下，同一结构单元不能用两种不同的类型的基础方案。

（3）正确选择结构方案：一个正确的结构方案，总的来说就是一个切实可行的结构形式及结构体系。结构体系应做到受力明确，传力简单。在同一结构单元内不宜选着不同结构体系混用，位于地震区单元应充分考虑平面和竖向规则。具体说来就是必须对工程的设计、原材料供给、周边地理环境、现有施工条件等具体情况进行综合分析，并与建筑方、电、水、暖等供应商等方面充分协商，在此基础上进行结构方案设计，确定正确的结构方案，必要时要进行多方案比较。

（4）正确分析计算结果： 现在结构设计中普遍采取计算机技术，但是由于目前计算软件种类繁多，不同软件又往往导致计算结果不尽相同。因此要求设计师应对计算软件的适用条件进行全面的了解。在利用计算机进行辅助设计时，由于结构实际情况和设计程序不相符合，或者由于人工输入错误 又或者软件本身存在缺陷均会导致错误的计算结果，因此要求结构工程师在拿到计算机计算结果时应结合实际情况认真分析，做出正确判断。

（5）采取正确的构造措施：做结构设计时始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉的原则”，同时注意构件的延性性能，增强薄弱部位受力性，注意钢筋的锚固长度、力度，特别是钢筋的执行段锚固长度；充分考虑温度应力的影响力。

高层建筑设计特点

高层建筑的设计特点集中体现在水平荷载、轴向变形、结构延性和侧移等方面。其中由水平荷载对结构产生的倾覆力矩而引起的轴力和楼房高度的两次方成正比，而在一些竖构件中，由楼房的自重及楼面使用荷载而产生的弯矩数值和轴力仅和楼房高度的一次方成正比，另外由于竖向荷载为确定值而水平荷载具有不确定性，所以，水平荷载在高层建筑中具有决定性作用 。

由于在水平荷载下的结构侧移变形会伴随着高层建筑楼层高度的增加而逐步增大，所以，结构侧移是高层建筑设计的关键因素及控制指标。结构延性也是高层建筑设计的重要指标。为保证高层建筑足够的结构延性，使之结构在进入塑性变形阶段仍然有较强的变形能力而不至于自身倒塌，须在其结构上采取适当的措施。此外，在高层建筑设计中同样不能忽视高层建筑的轴向变形因素。

高层建筑结构体系

（1）框架-剪力墙体系。当单独框架体系的强度及刚度不能满足实际要求时，此时需要在建筑平面的适当位置增加较大的剪力墙来替代部分框架，这便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平方向力时，框架及剪力墙通过有足够大刚度的楼板及连梁组成协同工作的结构体系。在此体系中框架体系主要承受垂直荷载，而剪力墙主要承受水平剪力。框架-剪力墙体系的位移曲线一般呈弯剪型。剪力墙的增加， 增大了结构的侧向刚度，使得建筑物的水平位移减小，同时框架承受来之水平方向剪力显著降低并且内力沿竖向的分布也趋于均匀，所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于单纯框架体系。

（2）剪力墙体系。当受力的主体结构全部是由平面剪力墙构件组成时，就形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，一片剪力墙就承受了全部的垂直荷载及水平力。 剪力墙体系属于刚性结构，其位移曲线一般呈弯曲型。剪力墙体系的强度及刚度都比较高，且有一定的延性，传力直接，整体性能好，抗震、抗倒塌能力强，是一种比较良好的结构体系，能建高度大于单一框架体系或着框架-剪力墙混合体系。

（3）简体体系。凡是采用简体为抗侧力构件的结构体系都称为简体体系，包括了单简体、简体-框架、多束筒、筒中筒等多种表现型式。简体实际上是一种空间受力构件，分为实腹筒及空腹筒两种类型。其中实腹筒是由平面或曲面墙围成的竖向三维结构单体，而空腹筒是由密排柱及窗裙梁或者开孔的钢筋混泥土外墙组成的空间受力构件。简体体系具有很大的刚度及强度，而且各构件受力比较合理，抗风、 抗震能力表现很强，往往应用在超大跨度、大空间或超高层建筑中。

4.高层建筑结构的相关问题分析

（1）结构超高问题：在抗震规范及新规范中，对建筑结构的总高度有着非常严格的限制，特别是新规范中针对超高问题，除了将以前的限制高度设定为A级高度以外还增加了B级高度，处理措施和设计方法也都有较大改变。在实际的工程设计中，频频出现由于结构类型变更而忽略该问题后导致施工图审查时未能通过，需要重新进行设计或者开专家会议进行论证的情况，对工程的工期、造价

等整体规划有着相当大影响。

（2）短肢剪力墙设置问题：在新规范中可以看到，对于墙肢截面高厚比为

5-8的墙体定义为短肢剪力墙，而且根据实验数据及实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用也增加了比较的限制，所以，在高层建筑设计中，结构工程师应当减少采用或尽量不用短肢剪力墙，以避免关于设计方面不必要的麻烦。

（3）嵌固端设置问题：目前由于高层建筑一般都带有二层或者二层以上的地下室空间和人防，嵌固端有可能会设置在地下室的顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这问题上，结构设计工程师通常忽视了由嵌固端设置带来的一些需要注意的方面，比如：嵌固端楼板本身的设计、嵌固端上下层刚度比的上限、嵌固端上下层抗震层次的一致性、结构抗震缝设计与嵌固端位置的协调等问题，而忽略任何一个问题都有可能导致后期埋下安全隐患。

（4）结构规则性问题 ：新、旧规范在这方面规则出现了较大的差异，新规范在这方面增加了相当多的限制条件，而且，新规范增加强制性条文规定“建筑不应该采用严重不规范的设计方案。” 因此，结构工程师在对待新规范的这些限制条件上必须严格注意，从以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

5.小结

近年来，我国在高层建筑建设方面发展迅速。但但从设计质量方面来看，并不十分理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能单单重视结构计算的准确性而忽略结构方案在具体设施时实际情况，应作出更加合理的结构方案选择。 高层建筑结构设计人员应该根据具体情况进行具体的分析所掌握的知识对实际建筑设计中遇到了各种问题进行处理。

【参考文献】

[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].建筑技术，2009(24)：30-32．

[2]举，段练.浅谈现代高层建筑设计的相关问题[J].科技博览，2007(10)：124-125．

篇10

关键词：复杂高层建筑；连体结构；受力分析；设计要点

引言

连体建筑气势宏伟，深受群众喜爱。但由于连体结构的存在，使得原来彼此独立的各单体结构成为一个复杂结构系统中的一部分，这就给高层结构的分析和设计提出了更高的要求：如何高效、准确地对复杂高层连体结构体系进行分析和设计，己成为一个急侍解决的重要课题。笔者根据多年的工作经验，就这方面的设计心得加以探讨，希与同行共同切磋。

一、连体结构的形式及特点

目前，连体高层建筑结构主要有两种形式。第一种形式称为架空连廊式，既两个结构单元之间设置一个(层)或多个(层)连廊，连廊的跨度从几米到几十米不等，连廊的宽度一般约在10m之内；另一种形式称为凯旋门式，整个结构类似一个巨大的“门框”，连接体在结构的顶部若千层与两端“门柱”(既两侧结构)连接成整体楼层，连接体的宽度与两侧门柱的宽度相等或接近，两侧“门柱”结构一般采用对称的平面形式，具体结构示意图见图1所示。

图1 连体结构凯旋门式结构

二、连体结构的受力特点

连体结构的受力比一般单体结构或多塔楼结构更复杂，主要表现在如下几个方面：

1、结构扭转振动变形较大，扭转效应较明显。

由计算分析及相关的振动台试脸说明，连体结构自振振型较为复杂，前几个振型与单体结构有明显区别，除顺向振型外，还出现反向振型，扭转振型丰富，扭转性能差，在风荷载或地震作用下，结构除产生平动变形外，还会产生扭转变形；同时，由于连接体楼板的变形，两侧结构还有可能产生相向运动，该振动形态与整体结构的扭转振动藕合，当两侧结构不对称时，上述变形更为不利.当第一扭转频率与场地卓越频率接近时，容易引起较大的扭转反应，易使结构发生脆胜破坏。

对多塔连体结构，因体型更复杂，振动形态也将更为复杂，扭转效应更加明显。

2.连体结构中部刚度小，而此部位混凝土强度等级又低于下部结构，从而使结构薄弱部位由结构底部转移到连体结构中场楼（两侧结构)的中下部，设计中应予以充分注意。

3、连接体部分受力复杂。

连接体部分是连体部位的关键部位，受力复杂。连接体一方面要协调两侧结构的变形，另一方面不但在水平荷载作用下承受较大的内力，当连接体跨度较大，层数较多时，竖向荷载(静力)作用下的内力也很大。同时，竖向地震作用也很明显。

4、连接体结构与两侧结构的连接是连体结构的又一关键问题。

连接部位受力复杂，应力集中现象明显，易发生脆性破坏。如处理不当，将难以保证结构安全。

历次地震中，连体结构的度害都较为严重，特别是架空连廊式连体结构。两个结构单元之间有多个连体的，高处连廊首先塌落，底部的连廊有的没有塌落。

两个结构单元高度不等或体型、平面和刚度不同，则连体结构破坏尤为严重。

三、连体结构的设计要点

基于上述分析，高层建筑连体结构在设计时，应该注意以下事项：

1、连体结构各独立部分宜有相同或相近的体型、平面和刚度。其中，7度、8度抗震设计时，层数和刚度相差悬殊的建筑不宜采用连体结构。

2、连体结构的整体及各独立部分结构平面布置应尽可能简单、规则、均匀、对称，减少偏心。抗侧力构件布置宜周边化，以增大结构的抗扭刚度。

3、连接体部分是连体结构的关键部位，设计中应注意以下几点：

(1)连体结构的连接体宜按中震弹性设计，既地震作用下的内力按中震进行计算。

(2)应尽量减轻连接体部分结构自重，应优先采用钢结构析架，也可采用钢筋、型钢混凝土架、型钢混凝土梁等结构形式。

当连接体包含多个楼层时，最下面的一层宜采用钢结构析架结构形式，并应加强最下面的1-2个楼层的设计和构造措施。

(3)架空的连接体对竖向地震的反应比较敏感，尤其是跨度较大、层数较多的连接体对竖向地震的反应更加敏感。所以，连体结构的连接体部分应考虑竖向地震的影响。近似计算时，竖向地震作用的标准值可取连接体部分重力荷载代表值的10% (8度抗震设计)，并按各构件所分担的重力荷载代表值的比例进行分配。

(4)连接体部分的楼板厚度不宜小于150mm，并应用于双层双向配筋，每层每方向的配筋率不宜小于0.25%.连接体部分的端跨梁截面尺寸宜适当加大。

(5)抗震设计时，钢筋混凝土结构的连接体及与连接体相连的两侧结构构件的抗震等级应提高一级采用，一级提高至特一级，如构件原抗震等级已经为特一级则不再提高。

以下以某工程实例为例，介绍连体结构的主要计算参数。

（1）结构计算分析

采用了SAME和ETABS两种不同计算模型的计算分析程序，对该工程进行了弹性及弹塑性分析，计算中采用分块刚性楼板加弹性板(连体部位)模型。分析结果如下所图2所示。

图2 分析模型示意图

（2）弹性静力整体计算方法。

本工程由两栋高层塔楼组成，建筑高度120m，基本风压：w。=90 kN / mz；地震烈度：地区地震基本烈度：7度，设计地震基本加速度值：0. l:g，设计地震分组：第一组，拟建场地土类型属中硬土。为满足建筑功能要求，两栋塔楼在顶部位置设三层连廊连接，连廊层高6 m，连廊跨度35m。本次分析中分别采用SAME和ETABS程序，其弹性静力整体计算结果见表1所示：

表1 连体结构周期、位移、刚度比计算结果

总结

连体结构体型较复杂，其连接体受力更为复杂。在地震作用下，连体结构的连接体易形成薄弱部位，破坏较严重。其具体设计时，应充分考虑以下几点：

（1）宜结合工程实际情况，对连体结构进行优化设计，确定比较合理的结构设计方案。计算结果表明，本工程所选的低位弱连接方式是较合理的。

（2）连接体对竖向地震的反应比较敏感，抗震设计时应根据相应规范要求考虑竖向地震的影响。

（3）连体结构振型较为复杂，宜整体建模对结构进行详细分析。同时连体结构扭转性能差，扭转振型丰富，水平地震作用计算时应考虑双向水平地震作用下的扭转效应.

（4）支座部位承载力设计时宜按考虑罕遇地震作用的最不利内力进行，支座滑移量应满足在罕遇地震作用下的位移要求。

参考文献

【1】徐培福.复杂高层建筑结构设计/M1.北京:中国建筑工业出版社，2005:314-357