高层建筑结构特征范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑结构特征，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

关键词：高层建筑；结构设计；选型分析；功能；建筑质量；分析

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

在进行建筑工程的施工设计中，高层建筑工程施工项目的结构设计，与一般的地层建筑施工项目和多层建筑施工项目，在建筑工程项目的施工结构设计上，没有太大的区别。但是，在进行高层建筑项目的结构施工设计中，要将常规的啊建筑工程项目竖向或者是水平结构的设计情况，转化为高层建筑的竖向或者是水平方向的结构设计时，首先需要将常规建筑工程的竖向结构转化成为较大的建筑柱体以及墙体、井筒，其次，在进行高层建筑结构的侧向力作用下倾覆力矩以及变形剪力作用的设计中，要比常规建筑的的作用力大很多。总之，进行高层建筑结构设计以及选型过程中，与低层建筑工程相比，对于结构设计以及选型要求更加严格，只有在保证高层建筑的结构设计与选型质量基础上，才能实现对于高层建筑工程项目的施工设计以及安全质量等进行保证。

1、高层建筑的结构特点与结构类型分析

1.1 高层建筑结构选型的影响因素

高层建筑是一个个单体, 它的可统计性差, 影响因素多, 影响因素之间的相互作用大, 从信息角度看,它的不确定及不确知的信息多,同时其综合性也很强,表现在其结构方案不仅仅取决于力学分析,而是应该综合考虑到环境、经济、安全、适用等多种因素。对于千差万别的建筑方案,除了对建筑美学等的考虑外,影响高层建筑结构选型的主要因素可归纳为:

（1） 环境条件。主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等。

（2）建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成, 立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成。

（3）建筑使用功能要求。高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。比如高层住宅, 由于其使用空间较小, 分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构。

（4）施工工期要求。高层建筑由于投资巨大, 结构施工周期的缩短, 可以使整个建筑更早地投入使用,取得经营收入,同时还可以缩短贷款建设的还贷时间,从而减少还贷利息。

（5）材料供应状况。

（6）设计、施工水平。

（7）结构抗灾水平和可维护性。

1.2 高层建筑的结构类型分析

众所周知, 与低矮建筑不同, 在水平荷载作用下结构侧移已成为高层建筑设计中的关键控制因素,如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师们追求的重大目标。另外, 高层建筑的层数多、自重大; 同时,巨大的结构水平荷载又在竖向构件中引起较大的轴力、弯矩、水平剪力。为使竖向构件的结构面积不致过大,要求结构材料具有较高的抗压、抗弯和抗剪强度。当高层建筑处于地震区时,对结构材料还会有延性的要求。

高层建筑工程中，比较常见的结构体系类型主要有框架建筑结构体系以及剪力墙结构体系、框架剪力墙的建筑结构体系、筒体结构体系等。在实际施工建设应用中，不同的建筑结构体系具有不同的特征优势，在建筑施工中的具体应用也会有不同。而从高层建筑工程的施工使用材料上来讲，高层建筑结构类型主要有钢结构和钢筋混凝土两种，其中，钢结构的高层建筑结构类型，它的特点是强度高，并且韧性大，在建筑施工应用中容易加工操作。对于高层建筑结构工程来讲，钢结构的高层建筑，它的结构断面小、并且自重轻，抗震效果也比较好，在高层建筑施工应用中，钢结构建筑的施工工期也相对比较短，施工操作方便。但是，由于钢结构类型的特征优势，以及在建筑结构施工中的应用越来越多，导致钢结构材料的造价成本也随之增高，从而对于建筑工程的整体施工成本有很大的影响。此外，钢筋混凝土结构由于自身的特征优势，在建筑施工中的应用也比较广泛。结合这两种不同结构类型各自的特征优势，在高层建筑结构施工中，经常会将钢结构与钢筋混凝土结构两种类型，进行混合施工应用，以突出各自的应用优势，并进行互补，保证建筑工程结构质量。

2、高层建筑的结构设计分析

根据上述高层建筑的结构特征、结构类型以及在实际施工中的应用情况，在进行高层建筑的结构设计过程中，应注意从以下几个方面进行考虑分析。首先，是高层建筑结构的水平荷载对于建筑结构设计的决定性影响作用。进行建筑工程项目的结构设计过程中，都需要对于建筑结构所承受的垂直荷载、水平荷载以及抗震能力等进行计算分析，并进行设计应用。对于高层建筑工程来讲，在进行建筑的结构设计过程中，虽然需要对于建筑结构的垂直荷载情况进行分析考虑，但是，对于整个建筑结构来讲，产生决定性影响作用的荷载作用力，主要是来自于水平方向上的荷载承重作用，这也是高层建筑结构设计中需要重点分析考虑的因素，主要是由于高层建筑的楼层高度影响作用。

其次，在进行高层建筑的结构设计过程中，还需要对于建筑结构的侧向作用力影响下的侧向位移进行分析考虑。对于高层建筑的结构设计来讲，侧向位移情况是进行高层建筑结构设计的重要控制指标因素。在高层建筑工程中，随着建筑楼层的增加，水平荷载作用影响下，建筑结构的侧向作用力也会增加，从而对于高层建筑结构影响形成的侧向位移变化就比较大，因此，对于高层建筑结构的影响作用就比较明显。为了保证高层建筑结构的设计质量，保证建筑工程的结构安全，在进行高层建筑结构设计中，需要对于建筑结构的强度设计更高，以能够承受侧向荷载变化影响。

最后，在进行高层建筑结构的设计中，还需要结合高层建筑的楼层结构高度情况，满足建筑结构对于延性的要求标准，使建筑结构的柔性设计更加合理，以保证在地震作用下，建筑结构的承载作用，保证建筑结构的设计质量和安全。

3、高层建筑的结构选型分析

在进行高层建筑结构的选型应用过程中，应注意从建筑结构体系类型与建筑工程施工之间的相互关系，以及建筑结构的抗震要求等方面，对于高层建筑的结构选型进行分析。首先，在建筑工程施工过程中，不同的建筑施工工艺，对于建筑工程的施工材料消耗使用以及建筑劳动力使用情况、建筑施工工期、建筑施工成本造价等都有不同的影响作用。而对于建筑工程来讲，建筑工程的结构类型不同，施工中具体的工艺流程也会有不同，因此，在进行建筑结构类型的选型应用中，应注意结合建筑施工的具体要求情况，选择合适的结构体系类型进行施工应用。其次，建筑工程的结构抗震要求也是进行建筑结构类型的施工选择应用中，需要进行分析考虑的重要因素，在建筑结构类型选择中，应注意结合建筑结构抗震选择原则进行选型应用。

篇2

关键词：高层建筑结构；设计；对策

1高层建筑结构的特征

高层建筑结构不但承受较大的垂直方向的荷载，同时也承受较大的水平方向的荷载，如风荷载和地震作用。一般情况下，低层建筑结构受到水平方向上的影响比较小，然而在高层建筑中，水平荷载作用则往往比较大，外界地震的作用和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度，同时使得建筑物的使用受到影响，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。基于此，在设计高层建筑结构时，首先控制侧移在规定的范围之内，所以，高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。

2高层建筑结构设计的原则

2.1选择合理的结构方案。合理的结构设计方案必须满足安全性和经济性的要求，并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确，传力简单。在相同的结构单元当中，应该选择相同结构体系，如果高层建筑处于地震区，那么尽量选用平面和竖向规则的结构方案。另外，应在综合考虑地理条件，工程使用需求，施工条件，材料等因素的基础上，并和建筑包括水，暖，电等各个专业的相协调的情况下，选择合理的结构，从而确定结构的方案。

2.2选择合理的高层建筑结构计算简图 在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算，如果选择不合理的计算简图，就比较容易造成由于结构不安全或造成不必要的浪费。基于此，高层建筑结构设计安全合理保证的前提是合理的计算简图的选择。同时，在设计中应该采取相应的结构构造措施，保证计算简图的误差在规范规定的范围内，确保结构的安全。

2.3选择合理的高层建筑结构基础设计 按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况，考虑施工条件，相邻的建筑物的影响等各个因素，在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥，必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告，如果缺失，那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下，相同结构单元应该采用相同的类型。

2.4对计算结果进行准确的分析 随着科技的不断进步，计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形的计算软件，采用不同的软件得到的结果可能不同，所以，建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下，选择合适的软件进行计算，对复杂的结构应采用两种以上的不同的结构软件计算，并进行对比分析，按最不利的结果进行设计。

2.5高层建筑的结构设计要采用相应构造措施。高层建筑结构设计的原则是强剪弱弯，强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则，加强薄弱部位，对钢筋的执行段锚固长度给予重视，并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。

3高层建筑结构体系的选型

3.1建筑的结构在抵抗来自于水平方向和竖直方向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。通过包括墙，柱等的竖向构件和楼盖等水平构件将竖向荷载传递到基础，利用抗侧力体系将水平荷载传递到基础。

3.2根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系，钢结构体系，钢–混凝土混合结构体系以及钢–混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系被广泛的应用在各类的工程结构中，具有混凝土和钢筋两种材料的协同受力性能特征，造价低廉，耐久耐火，成本低，整体性能优良，但存在着自重大，延性差，施工慢等缺点；钢结构体系的强度高，抗震性能比较好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在着费用高，防火性能差，施工复杂等不足；钢–混凝土混合结构结合了钢筋混凝土构件和钢构件的长处，不但增加了钢构件的材料强度，同时具有较高的抗震性能，成本低廉，然而这两种材料构件的连接技术还存在着不足；钢–混凝土组合结构具有承载能力高，抗震性能强，比钢结构具有更优良的耐火性，施工速度快，但是存在着节点的构造比较复杂的缺点，一般被用于小偏心受压构件。

3.3根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系，剪力墙结构体系，框架–剪力墙结构等体系。利用柱，梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构，并且承受水平荷载，这种结构侧向位移大，框架结构内力大，适于60m高度以下的建筑；通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系，就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大，整体性能好，不易受水平力作用发生变形，适应于高层建筑，但是由于剪力墙的间距小，使得平面的布置不灵活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是框架–剪力墙结构体系，这种结构形式不但具有实用性强，布局灵活的优点，同时承受水平负载的能力更高，在高层建筑中被广泛使用。在框架–剪力墙结构体系中，需要注意考虑剪力墙的位置，设计合理的剪力墙的数量，以及满足框架的设计要求。

4高层建筑结构设计问题分析及对策

4.1高层建筑结构存在着超高的问题 基于高层建筑抗震的要求，我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定，针对高层建筑的超高问题，在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度，并且增加了B 级高度，使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中，对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略，在施工审图时将不予通过，应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下，整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。

4.2高层建筑结构设计短肢剪力墙设置 我国建筑新规范中，短肢剪力墙是指墙肢的截面厚度不大于300mm，且高度和厚度比在5～8 的墙，按照实际经验以及数据，高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。所以，在高层建筑的结构设计中，必须尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。

4.3高层建筑结构设计嵌固端的设置 一般情况下，高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此，结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的；高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。

4.4高层建筑结构的规则性 在关于高层建筑的新规范中，对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制，比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比，平面规则性等等，并且硬性规定了 “高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。”因此，为了避免后期施工设计阶段的改动，高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。

结束语：

高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑的结构设计的要求越来越高，充分了解高层建筑的结构特性和高层建筑结构设计的原则至关重要。本文分析了高层建筑的结构特性，高层建筑结构体系的选型问题，并重点分析了高层建筑结构设计问题及对策，可以为高层建筑结构设计提供参考。

参考文献：

篇3

关键词: 高层建筑 建筑 结构 设计 问题措施

中图分类号：TU97文献标识码： A

一、高层建筑规划建筑设计

1．高层建筑总体规划设计

依据城市上位规划布局要求，高层建筑基地所在区域一般为城市重要节点位置。高层建筑因其竖向体量巨大，标识性强，所处区位特殊，总体规划设计阶段需要认真推敲高层建筑与周边建筑的关系：高层建筑应减少对其周边城市道路交通影响，高层建筑应减少对周边建筑的日照影响，高层建筑应与周边建筑共同构成的良好的城市空间。高层建筑总体规划设计目标是要将其作为创造特征明显的城市空间界面和城市天际线的重要组成部分。

高层建筑功能较复杂，至少由两种及以上使用功能组成，因此高层建筑总平面布局时应结合基地周边道路环境合理设置不同功能的人流、车流交通流线，尽量避免相互交叉。高层建筑人流、车流的设计引导更不应该影响地块周边的现状交通状况。同时，高层建筑总平面布局应充分考虑消防疏散，解决好大量人流集散问题。

2．高层建筑建筑单体设计

高层建筑单体设计应考虑城市街道尺度和城市空间界面、城市天际线的相关要求。具体来讲，在城市街道尺度方面，高层建筑裙房部分设计应采用符合人体尺度的建筑语言，采用富有质感的建筑材料，以增强高层建筑的亲和力，从而弱化高层建筑高大体量带给城市街道的压迫感，使高层建筑与周边环境相融合。高层建筑主体宜采用简洁的线条和建筑语言，营造挺拔的高层建筑主体形态，加强其作为城市空间节点的特征。同时简洁的线条和建筑语汇有利于高层建筑结构、节能等方面的设计。

高层建筑因其竖向体量巨大，垂直交通需求量大，由垂直交通带来的能耗巨大，因此，高层建筑单体设计还应充分考虑各项绿色建筑措施的应用。目前，雨水收集、中水回用、太阳能、风能转化设施、屋顶绿化、垂直绿化、通风表皮等绿色建筑措施在许多高层建筑实践中已经运用。绿色建筑措施的巧妙运用同时也丰富了高层建筑的外立面造型。

二、高层建筑结构设计

1. 高层建筑结构设计的基本原则

科学合理进行方案的设计。在建筑结构的设计上，要考虑到建筑结构的体系与形式两个因素对于设计的满足与否，且要做到资金与施工资源的利用率的最大化，来做出最为合理的结构设计。传力的简单与受力上的明确，表明了建筑结构系统的基本要求!在建筑结构单元相同时，务必要选取相同的建筑结构系统。且在选取最佳建筑结构的方案时，要更加考虑到施工的材料"条件"设计需求与施工的地理条件等因素的综合分析。

科学合理进行基础设计。每一个高层建筑所出的地理环境与毗邻建筑的影响都是各不相同的，这就要求在进行建筑结构设计时要做到综合分析!除此之外，基础设计的合理与否对于建筑结构的荷载"上部结构类型都有着决定性的重要影响，尤其是在高层建筑的设计上更要考虑建筑荷载的分布方面。同时邻近建筑的影响也不能忽略，只有对建筑自身因素与外部环境因素的综合考量与分析研究才能做出最合理的基础设计，从而使建筑物更加实用"安全。

科学合理进行简图设计。建筑结构设计安全性是以建筑结构数据的正确计算为基础的结果，这也就产生了计算简图。计算简图的合理性与否，对于建筑物的整体安全都有着直接性的影响!因此为了加强计算简图对于建筑结构设计与建筑物的整体安全的所充分保障，采用对应的构造措施是十分必要的。在建筑结构设计的实践当中，节点问题的存在就要求极端误差应当尽量降低，要把建筑结构计算简图的误差控制在一定的范围内，从而更进一步的提升计算简图的精确性，进而也是对整个建筑结构的设计安全奠定了坚实的基础。

3．高层建筑结构设计中存在问题的应对策略

3.1建筑结构中规范性问题的解决措施

近年来，国家对于建筑施工与居住的安全性问题越来越重视。也相应地对于高层建筑的施工与设计也作出了更多的要求与规范。其一是加强对高层建筑施工工程中安全隐患的排查与防控工作。其二是颁布了最新的建筑施工规范，明确指出高层建筑结构设计必须采用符合规范的结构建筑方案，在实际的高层建筑结构的设计过程当中，务必遵照新规范的要求进行高层建筑的结构设计，从而避免施工与居住安全隐患的发生。

3.2建筑结构设计过高问题的解决措施

高层建筑结构在设计当中往往存在着高度过高的问题，建筑施工单位以为的追求经济效益的最大化，私自在原本的建筑结构之上增高建筑高度。我国在地理分布上看，处于地震频发区的城市较少，且各地的地址与地貌状况也不尽相同，这也就对于在实际高层建筑结构的设计时要考虑到地震影响因素!高层建筑结构设计对于楼层的过高设计，对于建筑物本身的抗震性将产生严重的影响，从而造成严重的安全隐患，危害房屋使用者的安全。因此，国家相关部门应当加强对于高层建筑高度的监督检查，在高层建筑结构的设计的审核审查层面要做到详尽严格，审核通过才能进行下一步的建筑施工，避免施工单位在审查通过后私自增加建筑物的高度，这样既影响了施工的进度，也造成了施工资金的过渡浪费。

3.3短肢剪力墙设置的解决措施

依照我国对于建筑行业的新规范，对于高层建筑的结构设计新增加了对于短肢剪力墙的使用规范!规定指出在使用短肢剪力墙时，要做到合理规范使用，而且要通过科学性的调查研究，进行科学合理的结构设计。

3.4嵌固端设置的解决措施

在高层建筑的结构设计的整体计算方面，嵌固端的设置是一个重要环节，要依据对于造成问题的多方面因素的综合分析，做到对于高层建筑结构抗震性与嵌固端位置设计协调设计; 另一方面，还要考虑高层建筑的结构设计中嵌固端楼板的位置。依据多层面的综合考量与分析，对嵌固端设置做出最佳与最优设计，从而避免在高层建筑施工的过程中与使用当中出现的安全隐患，保证施工的顺利完成与安全使用。

4.结束语

笔者通过对高层建筑规划建筑设计及结构设计中出现的各种问题分析和研究，做了相应的应对措施。通过本文的阐述，我们也了解到在高层建筑设计的过程中，设计工作者要对于高层建筑规划建筑及结构设计的特征与相应的设计原则做到了解熟知与遵守，做到对于在高层建筑设计当中可能出现的各种问题的全方面考虑，且能在设计当中进行有效的避免，从而确保设计建筑的安全性与实用性的前提下，充分提高设计的合理性。这对于高层建筑建筑设计工作者本身的规划建筑及结构设计能力有着综合提高作用，同时也对于高层建筑设计和施工的顺利完成以及我国建筑行业的健康发展都有着促进作用。

参考文献

［1］陶任重，秦海福. 基于城市空间的高层建筑设计理论研究 黑龙江科技信息

［2］李世权. 高层建筑设计的可持续性理念 山西建筑

［3］包玉坤. 浅谈现代高层建筑设计 经营管理者

［4］魏国，李楠. 高层建筑设计存在的问题 价值工程

篇4

[关键词]超高层建筑；结构设计；基础设计

[中图分类号]F407.9 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0252-01

前言

随着我国经济的进步，高层建筑已经无法满足社会发展的需求，超高层建筑就逐渐出现在人们的视线中，并且大范围的扩展，在我国的各个城市的角落，都能看到超高层的建筑。超高层建筑之所以发展的如此的迅速，有两个方面的原因，一是由于城市的发展的需要，需要超高层建筑作为城市的形象，另一个最主要的原因，还是由于土地资源的紧张，从而不断的研究建筑物的高度缓解土地短缺的压力。因此，本文重点介绍了有关超高层建筑结构设计的相关的问题。下面就对超高层结构设计进行具体的分析。

1 超高层建筑与高层建筑结构设计中的区别分析

首先，在建筑物高度的设计上，一般超高层建筑的高度超过100m到几百米之间，而高层建筑的高度一般在100m之内。超高层建筑物的结构类型比高层建筑物的结构类型要多。超高层建筑物的平面形状一般为方形，而高层建筑物的平面形状的选择比较多。超高层建筑物的基础形式一般为等厚板筏基和箱基，而没有高层建筑物所用的梁板筏基。超高层建筑物一般不采用复合地基，而高层建筑基本上采用的是复合地基。在对超高层建筑物进行设计的时候如果建筑物超过200m需要满足在风荷作用下的舒适度的相关要求，而对高层建筑物的设计一般不考虑上述的因素。

2 超高层建筑结构设计中主要考虑的因素分析

在进行超高层结构设计中对于结构类型的选择需要充分的考虑当地地质条件及其对抗震目标的设定等。对于地质的条件，在拟建筑基地需要具备能够采用天然地基的条件，并且具有抗震设防烈度较低的特点。因此，在建筑结构上，可以优先的考虑钢筋混凝土的结构。如果在地震高发区应该优先考虑钢结构及其混合结构。对于抗震方面的考虑主要是要确定抗震性能的目标。要求超高层建筑物的竖向构件承载力需要达到在中震的时候能够不被破坏，在这样情况下，钢筋混凝土结构很难达到抗震的目标，因此，需要钢结构或者混合结构；另外对于结构类型的选择上，需要充分的考虑经济条件。在一般的工程建筑中，钢筋混凝土结构类型造价比较低，全钢的结构类型是最贵的，因此，应根据超高层建筑物的经济上的条件进行合理的选择。现在超高层建筑结构多采用钢筋混凝土柱、钢筋混凝土核心筒这种混合型的结构。因其这种混合结构与全钢结构造价要便宜，与钢筋混凝土结构刚度要好，因此，被广泛的应用与超高层建筑结构设计中。

3 超高层建筑结构中的基础设计

在超高层建筑物，一般有多层地下室，超高层建筑物基础埋置的深度需要满足稳定性的要求。而对于一些地区的基岩埋藏较浅的特点，无法建构多层的地下室，需要设置嵌岩锚杆进而满足稳定性的要求。超高层建筑物的地基基础的形式需要根据建筑场地工程地质的条件，在满足其稳定性的要求的情况下，还需要满足其沉降和变形设计的要求。当超高层建筑物的基底砌置在黏性土层或者海沉积的土层的时候，而这种土层的地基承载力不能够满足变形设计的时候，需要应用合理的用桩基方案。当超高层建筑物在40层以上的时候，而基底砌置在厚度较大的卵石层的时候，这种基底的承载力特征值以及压缩模量都比较高，因此，需要考虑天然地基的方案。如果基底砌置在中风化以及微风化基岩上的时候，都需要采用天然地基的方法。

3.1 天然地基基础

在卵石层或者微风化基岩上的地基都需要天然地基的方法。但是其基础的形式是不同的，当基底是卵石层的时候，一般采用等厚板筏形的基础。等厚板筏基在板厚的要求上，应该具有非常大的刚度，从而使基底的压力能够均匀的分布，从而减小外框以及内筒的沉降变形，在设计时，等厚板筏基的板厚取外框以及内筒之间的跨度应该保持在四分之一左右。超高层建筑物的结构设计中对于基底砌置在微风化的基岩上，这种基岩承载力的特征值是比较高。因此，外框柱应该采用立基础，内筒应该采用条形基础或者等厚板筏形的基础。并且，由于微风化基岩的刚度非常的大，在荷载作用下沉降以及变形比较微小，因此，在地下室的底板厚应该按照构造的设置以及按照岩石裂隙水有关的水浮力进行计算。在基岩上独立柱的基础，通常情况下，为了使施工不破坏基岩达到整体性的效果，一般采用人工挖孔桩的方式进行开挖。

3.2 桩基础设计

对于超高层建筑物桩基础的设计，主要考虑桩基底承受的压力比较大，从而要求单桩竖向能够承载很高的压力。因此，我们在对超高层建筑物的桩基础设计的时候一般采用大直径钻孔灌注桩以及采用大直径人工挖孔扩底灌注桩。对于选择桩端持力层上，最主要的是应该充分的考虑层厚较大以及密实的卵石层或者微风化基岩，从而减少桩端的沉降和变形。在对超高层建筑物桩基础设计的主要的原则是，应该集中布于柱下及墙下。如果在进行桩基础设计的时候采用的是端承桩或者摩擦端承桩，因为单桩竖向的承载力特征值比较高，因此，需要的桩数比较少，可以布于柱下以及墙下。如果对桩基础的设计采用的是端承摩擦桩或者摩擦桩，因为单桩竖向承载力的特征值比较低，因此需要整个基底都采用满布桩才能够满足其稳定性和不变形的要求。对于上述所探讨了不同的布桩形式，桩承台板的厚度上是不同的，满布桩于柱下以及墙下承台厚度需要冲切进行确定。并且超高层建筑物的地下室底板的厚度可以小于外框和以及筒承台的厚度。对于满布桩承台的厚度需要和天然地基基础的等厚板筏基的要求一样，承台板应该具有很大的刚度，从而以便基底承台桩能够承受相当大的压力。由此可见，一般承台板的厚度并不是由冲切所决定的。有关满布桩等厚板承台内力方面的计算，可以根据单桩竖向的承载力及其平均反力进行计算，这样计算出来的结果比较符合工程受力的实际情况。另外，对于钻孔灌注成孔的方法，在以往，一般采用的反循环钻机进行施工，但是现在对于桩长一般采用的是旋挖钻机，其施工的速度比较快，尤其是桩端沉渣厚度很小，进而能够确保钻孔桩的施工质量。这种钻机在实际的工程实施中，凡是有条件的都应该优先采用这种钻机。

4 结束语

本文对超高层建筑结构设计进行了相关方面的研究与探讨，通过了解超高层建筑与高层建筑在实际的设计中的区别，从而能够更加的清楚在超高层建筑结构设计中应该针对于高程建筑设计的不同点。通过分析在超高层建筑结构设计中的需要考虑的因素，进一步了解了超高层建筑结构设计中应该把握哪些重点的问题。并且具体的分析了超高层建筑结构设计中的基础设计，全面了解其基础设计中的设计要点。通过本文的分析，能够为日后的超高层建筑结构设计提供一些理论性的参考价值，进一步促进超高层建筑结构设计能够更加的科学和合理。

参考文献

[1]陈天虹，林英舜，王鹏罛，超高层建筑中结构概念设计的几个问题[J]，建筑技术，2006（05）

[2]陈天虹，林英舜，徐琎，高层建筑结构楼板设计方法探讨[J]，浙江科技学院学报，2008（01）

篇5

【关键词】抗震理念；高层建筑；结构设计；应用

引言

一、抗震理念设计的理论概述

（一）抗震理念设计的概念

抗震理念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑结构总体布置，并确定细部构造的过程，概念设计指的是在不经过计算的基础上，由工程师基于设计理论基础和施工经验进行设计，并对当前的设计方案和设计概念进行评估，从而评估出符合抗震需求的设计方案。它包括分析、综合和评价三个步骤。

（二）抗震理念设计在高层建筑结构设计中的作用

高层建筑结构设计是一个复杂的过程，人们对地震时的结构认识存在局限，再加上材料性能和施工安装的变易性、模拟地震波的模糊性等因素的影响，进一步增加了高层建筑结构的不稳定性，因此，高层建筑结构设计应该重视抗震概念设计。在依据数值计算的基础上增加实践经验元素，有时甚至比分析计算更重要，抗震设计理念的应用，可以很好地满足能居民对建筑物安全性能的实际需要。高层建筑结构设计中抗震概念设计的利用必须引起高层建筑结构工程设计师的广泛重视，使其严格遵守抗震概念设计中的相关规定，摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区，按照结构设计计算原则，再结合地区的抗震规范，最终保证高层建筑结构的抗震性能，保障居民的人身财产安全。

（三）抗震理念设计的基本原则

1、结构的整体性

在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性作用非常重要，相当于水平隔板，具有聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力子结构的作用，因此，这些子结构必须具备很强的抗震能力。当竖向抗侧力子结构分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。

2、结构的简单性

结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行准确分析，把握高层建筑抗震的薄弱环节，及时采取相应的措施，避免其出现。

3、结构的刚度

在地震作用下，结构的刚度和抗震能力大小是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构，能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，不仅仅要控制结构变形，还要尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击。避免结构发生较大变形时产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，进而导致高层建筑的抗震性大打折扣。

4、结构的规则性与均匀性

高层建筑的竖向和立面的剖面布置应该规则，结构侧向刚度的变化应该均匀，以免传力途径、侧向刚度以及抗侧力结构承载力的突变，防止结构在竖向上的某一楼或少数楼层之间出现薄弱环节。

二、抗震理念在高层建筑结构设计中的应用

（一）抗震理念设计在结构体系上的应用

高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键，抗震概念设计在结构体系上的应用，应依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系，通过概念近似计算，确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。为了保证建筑抗震概念设计的经济性与安全性，应该注意以下三个方面：其一，选择建筑结构体系时，对部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能；其二，选择建筑结构体系时，不仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线，还应有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图，符合不间断的抗震分析；其三，鉴于结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平，延性是建筑结构设计的重要指标，提高延性水平，可以通过采用竖向和水平向混凝土构件来实现，增强对砌体结构的约束，即使地震中，配筋砌体开裂也不会倒塌或散落，保证高层建筑不至于丧失的重力荷载能力。

（二）抗震理念设计在结构构件上的应用

高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑，因此，抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度，并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构，因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线，这样在地震作用下，即使一部分构件先被破坏，剩余的构件依然具备支撑的作用，形成独立的抗震结构，承受地震力与竖向荷载。因此，合理地预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置，适当调整构件的强弱关系，形成多道抗震防线，实现对高层建筑结构体系的合理控制，是结构抗震耗能的有效措施之一，更是建筑抗震结构概念设计的重要内容。

总结

高层建筑具有层数多、体量大、工期长等特点，因此，结构设计较为复杂，抗震理念的应用更是加大了设计的难度，作为高层建筑结构设计中的重要组成部分，高层建筑结构设计应合理科学，可以有效提高高层建筑的抗震性。因此，相关设计人员应该熟练掌握设计的相关概念和知识，灵活运用抗震概念设计，全面考虑各项因素，保证高层建筑工程的质量和安全系数，尽量为我国设计出更多的精品建筑。

参考文献：

[1]华颖. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]. 中华民居（下旬刊），2013，06：27-28.

[2]周定前. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]. 中华民居（下旬刊），2013，05：64-65.

[3]刘华新，孙志屏，孙荣书. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]. 辽宁工程技术大学学报，2007，02：222-224.

篇6

【关键词】高层建筑；结构设计；创新

结构设计不仅是现代高层建筑发挥其重要城市功能的重要保障，还是保证高层建筑安全性和牢固性，甚至于传递设计师的设计理念和美学思想的重要设计。高层建筑由于其特殊性，对结构设计的安全性具有特别高的要求，在当前我国高层建筑建设迅速发展时期，对高层建筑结构设计创新进行研究，具有重要的实践指导意义。

一、高层建筑结构设计概述

城市的建设是人类现代文明的重要表现，高层建筑作为城市发展建筑成熟阶段的产物，更是经济发展和城市建设的重要代表。当前，高层建筑的功能和建筑结构不断创新，现代社会的发展也要求高层建筑的结构设计从单一的性能要求为主转向为向节能、环保、经济和安全为主的综合性指标。尤其是现代城市建设对高层建筑提出了新的要求，高层建筑如何在到达基本的性能要求的基础上实现对形式美观、节能环保和使用安全等方面的发展，是当前高层建筑结构设计创新需要解决的重要问题。因此，高层建筑结构设计是现代高层建筑发展的基础，通过设计师与建筑师的合作，促进现代高层建筑的创新发展。

二、高层建筑结构设计难点分析

1、高层建筑结构的抗震设计

抗震性能是对现代高层建筑的重要要求，是结构设计的重点和难点之一。当前我国高层建筑的结构抗震设计的难点主要表现在：高层建筑的结构设计越来越复杂，对地震与建筑结构之间的关系和后果难以预测；高层建筑的设计人员对建筑所在地区地震的特征没有全面的认识和了解，抗震设计方案缺乏灵活性；高层建筑的抗震等级计算不精确，对抗震结构的综合因素考虑不足；我国高层建筑的发展尚处于初级阶段，对高层建筑结构抗震设计的经验不足。

2、高层建筑结构抗风设计

高层建筑由于其高度超出一般性的建筑，风力对其安全和结构稳定性产生的影响也随着高层建筑的高度而增加。当高层建筑周围的出现风力的变化或者空气的流动效应时，会对高层建筑结构产生静力或者动力的作用，特别在遇到较大的风力等天气变化时所产生的动力，对高层建筑的结构产生很大的荷载，危害较大。高层建筑的抗风设计不合格，会导致风力破坏高层建筑的结构或者是导致高层建筑的墙体出现破裂甚至损坏，因此，抗风设计是高层建筑结构设计的重难点之一。

3、高层建筑结构消防安全设计

近年来，高层建筑的消防安全设计日益受到社会的普遍关注，当前高层建筑结构消防设计存在的主要问题包括高层建筑使用的材料种类较多，一些易燃性的材料造成消防安全隐患；高层建筑的空间限制，导致高层建筑在面对火灾等危害时的疏散问题难以解决，疏散时间长；高层建筑顶端的风力较大，一旦起火容易迅速的蔓延；高层建筑的消防设备和排烟系统设计较难，发生火灾时难以进行地面扑救和及时的排烟，造成很大安全隐患。

三、现代高层建筑设计的结构创新研究

1、高层建筑的平面结构形状和结构布置

高层建筑的结构平面形状和布置选择，需要遵循以下几点：建筑结构平面遵循简单、对称和平面的原则，减少由于不规则所带来的扭曲变形问题；选择板式的平面结构时，因为结构的宽度较小、长度较大，短边方向产生的抗侧移刚度不足，长度较大导致建筑在受到风力或者地震等荷载的作用下，容易产生楼板翘曲或者结构扭转问题；选择塔式的平面结构时，建筑的长宽基本一致，可选择的形式有圆形、多边形、三角形和井字形等。塔式结构长宽两个方向的抗侧移刚度大体一致，建筑结构扭转较小，是高层和超高层建筑采用较多的平面形状。

2、高层建筑结构抗风设计创新

高层建筑结构抗风设计可以通过基础设计、减震设计等措施进行。基础设计既是上文所述的地下室埋深的设计，此外还包含有对基础形式的选择，常见的基础形式包含有柱下独立基础、条形基础、钢筋混凝土筏形基础、箱型基础等，需要根据实际情况进行选择。减震系统的设计主要是用来吸收高层建筑所受到的风力荷载，其时要措施是，在高层建筑的顶端非承重结构设计时，采用梁柱、楼板、耗能支撑或者剪力墙等结构，减少风力对建筑物产生的荷载；采用阻尼结构设计实现风力的吸收，较为典型的为台北101高层建筑所采用的阻尼设计，减震效果较好。

3、高层建筑结构抗震设计创新

高层建筑的抗震设计需要做好以下四点：一是优化抗侧力构建设计，抗侧力构件是保证高层建筑受到地震作用时平面对称状态的关键，因此，根据高层建筑所处地区的地震特性，对抗侧力构建设计进行规范，通过科学实验等设计抗侧力构建的位置，以实现较好的承载力分布体系，加强对高层建筑垂直方向的的抗侧力设计，提高构建刚性强度，保证承载体系的稳定性和连续性。二是进行地基的抗震优化，地基沉降是地震时对高层建筑产生巨大破坏的关键原因，做好地基的抗震优化设计，需要增加基础的埋深设计和形式选择设计，注意基础与建筑上部结构的重心一直和关联性，对平面设计进行优化，进行分割设计解决上部建筑物由于结构形状所带来的差异性。三是剪力墙的优化设计，主要通过对剪力墙的刚度进行加强以满足对建筑水平方向位移的有效控制。四是建筑结构受力构件的优化设计，一般通过简单化设计和对称设计，保证其刚性和稳定性，利用扶墙的的优化设计，加强高层建筑结构底部的防震等级，达到一级或者二级防震的要求。

4、高层建筑结构消防设计创新

高层建筑消防是保证业主生命和财产安全的重要措施，是高层建筑结构设计必须考虑的问题。创新高层建筑的消防结构设计，需要通过控制防火结构件的距离、加强消防疏散设计和增加消防分隔结构设计来实现。首先，是控制防火结构间距，建筑由于结构设计和火灾承载能力的不同，需要对防火结构间距进行实际的计算，此外，还要减少可燃材料的使用和优化排烟系统设计，实现防火性能的提高。其次，优化对高层建筑疏散系统的设计。人员疏散一直以来是高层建筑防火设计的难点问题，因为其呈垂直状态的疏散系统导致疏散时间过长，烟雾向上流动的问题也对疏散造成很大的困难。对其进行优化，可以选择设计双向的疏散体系，加强防烟区和避难层或避难室的设计。最后，加强对分隔结构的设计，良好的分隔结构可以有效的抑制火灾的蔓延，为疏散逃生提供必要的时间。分隔结构设计可以通过改善楼板的垂直设计、单位墙的水平设计优化和分隔层的设计来有效的实现。

四、总 结

综上所述，高层建筑结构的设计是一个系统而复杂的工作，需要解决高层建筑所带来的各个方面的问题。这就要求高层建筑结构设计者不仅需要具备扎实的专业理论知识，还要具有丰富的实践经验和严谨认真的工作态度，不断的对高层建筑的结构设计进行创新和优化，充分发挥高层建筑结构设计对高层建筑发展的促进作用，实现现代城市建设的快速、健康发展。

参考文献：

[1]阴杰.高层建筑结构设计若干问题分析[J].山西建筑 2009（22）

[2]赵云辉.浅议高层建筑结构设计问题探讨[J].城市建设理论研究 2011（15）

[3]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程，2011（25）

篇7

关键词：高层建筑；结构设计；影响因素

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

1.设计理论水平对高层建筑结构选型的影响

新结构与新材料的不断运用与实践，人们逐渐更深入地认识了客观物质世界的内在矛盾，运动规律并上升为理论而发展了结构理论，从而提高了结构设计水平。而结构设计理论的发展及结构设计计算手段的改进，又反过来为解决复杂的结构设计与优选问题提供了有利条件，故设计理论水平对建筑结构选型的影响主要从计算手段的改进与设计理论的发展两方面分析。

2.建筑结构材料对高层建筑结构选型的影响

新的结构材料促使传统结构型式发生变革，新的结构型式产生，从而不可避免地给结构选型问题带来深刻影响众所周知。在传统的建筑材料中，钢材符合轻质又高强的条件，在国外高层建筑中很多采用钢结构体系，鉴于我国国情和条件，绝大部分高层建筑都采用钢筋砼结构体系，且一般都采用普通钢筋砼，混凝土及钢材的强度等级不高，建筑物的自重一般平均在12~17kN/m2据统计，在我国已建成的高层建筑中，自重小于12kN/m2的只占22%，而大于14kN/m2的占46%。总的来说，自重偏大，给设计、施工、材料运输、结构抗震性能及结构技术经济指标带来较多不利影响。因此，在考虑了材料的供应状况的前提条件下优先选用能减轻建筑物自重的结构材料是很有必要的。

3.高层建筑的结构体系

设计师如果想要对建筑的结构进行科学合理的设计，就必须全面了解其体系的构成。就我国目前高层建筑的结构体系来看，主要包括以下几个方面:1)剪力墙体系。剪力墙主要是指承受风荷载或地震作用所产生的水平剪力的墙体。而剪力墙体系主要是受力主体结构全部都是由平面剪力墙的构件组成的一种体系。其不仅能够承担结构中水平构件所产生的竖向荷载，而且还能够承担外部因素所引起的振动作用，比如地震作用以及风力等。剪力墙本身具有较高的强度和刚度，同时具有一定的延性，是一种不错的结构体系。2)框架—剪力墙体系。由于剪力墙本身具有较好的强度和刚度，因此，在框架体系的强度和刚度达不到建筑使用需求的时候，往往会采取安装剪力墙的方法来代替部分框架，二者所形成的体系就是框架—剪力墙体系。其中，框架所承受的主要是垂直荷载的力量，剪力墙所承受的是水平剪力。剪力墙的设置不仅能够在很大程度上增强建筑的侧向刚度，使其水平位移变小，而且还能够使框架所受的力实现均匀分布。3)筒体体系。筒体结构体系由框架—剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来的。筒体结构体系是将剪力墙或密柱框架集中到建筑的内部和而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，目前在高层建筑中被广泛应用。

4.高层建筑的结构分析

4.1高层建筑结构分析的基本假定

在进行高层建筑结构分析基本假定的时候，结构分析人员通过采用弹性假定的方法来进行。目前，弹性的计算方法已经成为了工程上最为实用的结构分析方法。通常情况下，建筑结构在垂直荷载和风力的影响下，会处于一个弹性工作阶段，在这种条件下，这种弹性假定是基本符合现实情况的。但是如果遭受到地震和强台风作用的时候，建筑就会根据实际情况产生不同程度的位移，进入到弹塑性的工作阶段。此时工作人员如果按照弹性方法对内力和位移情况进行计算，那么其结果必然不能够充分反映结构的工作状态，因此，必须要采用弹塑性动力的分析方法进行分析。此外，刚性楼板假定也是高层建筑结构分析基本假定的内容之一。我国目前有很多随着当今建筑结构的不断改革和创新，剪力墙成为了建筑结构设计不可缺少的重要形式。因为剪力墙结构的抗侧刚度比较大、侧移能力较小、良好的抗震效果相对而言比较良好。剪力墙结构在高层建筑的设计中应用越来越普遍，人们对剪力墙结构的要求随之越高。在原来的剪力墙基础上，我们可以结合框架结构优点和弊端，从而设计出一套灵活的剪力墙结构体系，提高当前建筑结构设计的水平，具体问题具体分析，最大程度上提高和优化整体结构的设计水平。

4.2高层建筑结构静力分析方法

剪力墙的受力特性与变形状态一般都是由它的开洞情况造成的。一般剪力墙中，它的墙肢截面高度都是厚度的8倍。短肢剪力墙的截面高度是厚度的6．5倍左右。剪力墙结构的计算方法可以利用平面有限单元法。此方法具有精准性和高效性，适用于多种多样的剪力墙。它的一些弊端也是显而易见的，比如特殊开洞墙、框支墙的过渡层的设计情况相当复杂，容易出差错等。

5建筑结构工程特征

合理利用土地资源、空间和节约施工成本以及保证施工的质量，是高层建筑施工过程中的主要目的。所以具备良好的空间工作性能成为高层建筑设计的必然要求，我们可以利用剪力墙结构的双向布置，设计出完整的结构空间。结构体系的主要作用是提高建筑物抗震性能，完善设计的结构，从而保证剪力墙在应用过程中的最佳质量。梁、板、柱、墙和基础等构成了建筑形体的力学构件和体系。其实每个部位的建筑都是相辅相成的，形成一个整体的结构，才能定制出一套合理的工程施工方案。所以不同建筑的结构构件及体系的尺寸和构成比例都需要合理科学地设计。另一方面，结构区别于机械，它不存在零件，它的构件具有固定性和整体性，构件划分也可以是人为的，比如房间或楼层等部分的划分，就比较具有随意性和不确定性，达到零件化的效果具有一定的挑战性，也很难达到部件的规范性和全面性。为了满足现代复杂多变的建筑结构的要求，需要定制一套新的高层建筑施工方案。

6解决高层建筑结构设计的扭转问题

在高层建筑结构设计的时候，要保证建筑结构的几何形状的中心、整体刚度的中心、整体结构的重心都汇合在一点，保证这三个中心在同一点上，只有这样才能保证高层建筑结构设计符合要求。但是在实际的高层建筑设计中，往往不能完全保证三个中心在同一点上，这就造成了高层建筑的整体结构发生扭转。如果高层建筑的整体结构发生扭转，那么一旦水平载荷发生变化，将会对整体建筑造成极大的危害，使高层建筑丧失安全性和稳定性。因此，我们必须解决好高层建筑结构设计中的扭转问题。

要想解决高层建筑结构设计中的扭转问题，就要使每层楼的水平作用力平均分布，减少结构因为扭转而产生的振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下,由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制,高层建筑不可能全部采用简面形式,当需要采用不规则l形、t形、十字形等比较复杂的平面形式时,应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内,同时,在结构平面布置时,应尽可能使结构处于对称状态。建筑结构的振动周期问题包含两方面:①合理控制结构的自振周期；②控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。通过以上的分析，我们明确了高层建筑结构设计的注意事项和设计要点，明确了高层建筑结构设计的重要性和与一般建筑结构设计的区别，对高层建筑的结构设计过程有了较深的了解，便于日后搞好高层建筑设计工作。

7结束语

随着我国建筑行业的不断发展，人们对建筑质量的要求也会越来越高。为了能够将人们的要求充分满足，建筑结构必须进行科学合理的设计，这样，不仅能够有效解决目前市场上土地价格上涨给工程造价带来的影响，有效降低了开发商的成本，而且还能够在确保建筑整体质量达到规范标准的基础上，使建筑的结构设计能够满足客户的诸多需求。同时，还在很大程度上实现了房屋外形美观，结构实用、舒适的目标。最重要的是实现了开发商们取得最大经济效益的目的。

参考文献：

篇8

关键词：高层建筑结构设计扭转 刚度抗震

Abstract: our high-rise building emerge in a large amount, due to the high building layout and the complex three-dimensional, give a high building structural design challenge. This paper, combined with the practice experience, in the design of a high-rise building several important issues, to better guide high-rise building design.

Keywords: designing high-rise seismic torsional rigidity

中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：

我国高层建筑大量涌现，由于高层建筑平面布置和立体面的复杂，给高层建筑结构设计带来了挑战。本文结合实践经验，对高层建筑设计中几个值得重视的问题进行了研究。

一、宏观上控制结构的强度和延性

结构在受力进塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，为避免倒塌，尤其是结构抗震设计中，一方面要保证结构具有足够的强度。另一方面，要保证结构具有一定的延性，强度要从电算的位移刚度等进行控制，而延性则主要从以下几个方面控制，以防结构的脆性破坏。

1. 1构件截面抗震承载力调整

水平地震作用与重力荷载效应组合对应的结构构件截面抗震承载力须根据受力状态进行调整放大提高，以达到结构的柔性破坏。

1. 2竖向构件轴压比控制

高层建筑竖向构件在重力荷载、水平荷载共同作用下的轴压比控制是保证高层建筑结构延性和安全度的重要措施之一，其表达式如下：

轴压比=总组合轴压力设计值/(混凝土抗压设计值X构件截面积)。

轴压比的高低直接体现构件延性的优劣，轴压比较低的构件延性较好，反之延性较差。因此。地震作用效应组合下的竖向构件轴压比必须满足规范限值。

1. 3结构构件剪压比控制

其表达式为：板剪压比=组合设计剪力/(混凝土抗压设计强度X构件腹净面积)。

高层建筑各类结构构件在重力荷载、水平荷载共同作用下的剪压比控制是保证高层建筑结构延性、安全度的又一重要措施。

1. 4结构构件合适含钢率选择

高层建筑结构构件截面尺寸及其混凝土强度等级合适确定后，构件配置的各种受力钢筋和非受力构造钢筋具有合适的含钢率，是控制高层建筑结构强度、刚度及裂缝，使之能正常工作的另一个极其重要的设计原则和手段，合适含钢率的配置是现浇钢筋混凝土高层建筑结构本身应有的特性的体现。

二、高层建筑结构设计中的扭转问题

建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。

在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。

建筑结构的振动周期问题包含两方面：①合理控制结构的自振周期;②控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。

2.1结构自振周期

高层建筑的自振周期(T1)宜在下列范围内：

框架结构：T1=(0.1~0.15)N

框-剪、框筒结构：T1=(0.08~0.12)N

剪力墙、筒中筒结构：T1=(0.04~0.10)N

N为结构层数。

结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内：

第二周期：T2=(1/3~1/5)T1;第三周期：T3=(1/5~1/7)T1。

如果周期偏离上述数值太远，应当考虑本工程刚度是否合适，必要时调整结构截面尺寸。如果结构截面尺寸和布置正常，无特殊情况而计算周期相差太远，应检查输入数据有无错误。从实例的计算结果看，其自振周期计算值接近估算值的下限，可考虑调整结构刚度，适当增大结构的自振周期。

2.2共振问题

当建筑场地发生地震时，如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近，建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期，通过调整结构的层数，选择合适的结构类别和结构体系，扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别，避免共振的发生。

2.3水平位移特征

水平位移满足高层规程的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时，地震力的大小与结构刚度直接相关，当结构刚度小，结构并不合理时，由于地震力小则结构位移也小，位移在规范允许范围内，此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全;其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外，不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型;框架结构的位移曲线应为剪切型;框-剪结构和框-筒结构的位移曲线应为弯剪型。

三、结构刚度

高层建筑的抗侧刚度对结构的抗震性能有很大的影响，应设计得刚些还是柔些，不同的设计人员有不同的看法，因此各结构物的经济指标相差较大。如深圳等沿海地区的高层建筑大多数都设计得比较刚，特别是高层住宅，主要表现在剪力墙较多，而且墙普遍较厚，有些建筑只有十几层，墙厚达500-600mm左右，比较浪费，计算的最大相对侧移值只有1/3000-1/5000，甚至更小。在土质较好，基岩埋深也普遍较浅的地区，高层建筑大多采用桩基，持力层多落在中、微风化岩，地基的特征周期值较小，所以高层建筑的抗侧刚度一般可以设计得柔些，以结构的极限变形能力作为控制值。在满足变形限值的前提下，结构刚度尽可能设计得小些，这样，既降低了地震作用，也使场地土与建筑物发生共振的可能性减小，而且又达到了经济目的。

四、高宽比限值

《高规》中对高层建筑的结构高宽比H/B进行限值的目的是为了保证结构整体的稳定性和不倾覆。一般而言，随着建筑物高度的增加，倾覆力矩也将迅速增大，高宽比大的结构其安全性和经济性较差，所以高宽比限值原则上是需要的。

但目前高宽比限值中考虑的因素过于简单。首先，结构的抗倾覆性与基础埋深、基础宽度及基础形式等有很大的关系。基础埋得越深、基础宽度越大、结构抗倾覆能力就越好，高宽比就可以越大一些;有桩基础的结构上抗倾覆能力比天然地基的抗倾覆能力好，所以高宽比也可以大些。其次，上部结构的刚度分布不同，结构的整体性也不同，若上部结构通过合理的结构设计能保证结构具有足够的刚度，以使结构在地震作用下和风振下都不会有过大的动力反应，高宽比也可以大些。

五、关于抗震构造措施

新的《高规》较“89规范”增加了有关短肢剪力墙的规定，但有些条文在设计应用时，尚不尽完善，且规程对短肢剪力墙的纵向钢筋配筋率要求偏高。短肢剪力墙原来系用于高层点式筒体的结构，近年来大量应用于10~16层的小高层商住楼，对这种高度一般不超过50m的建筑，是否应当采取如此严格的构造措施，是值得商榷的。

例如，《高规》第7.1.2条第2款规定“筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”，相比于框剪结构中的框架而言，短肢墙的抗侧刚度要大的多，这样势必增加长墙的数量，进而增大地震作用。

关于短肢剪力墙抗震等级的规定不尽合理，《高规》第7.1.2条第3款规定“短肢剪力墙的抗震等级应比本规程表4.8.2规定的抗震等级提高一级采用”，在短肢剪力墙结构中，既然规定了一般墙或筒体承受的倾覆力矩大于50%，则筒体或一般墙为主要抗侧力构件，应提高筒体或一般墙的抗震等级才合理，就如框-剪结构中的剪力墙抗震等级高于或等于框架抗震等级。

《高规》第7.1.8条规定，当连梁跨高比不小于5时，宜按框架梁进行设计。连梁主要承受水平荷载带来的剪力和弯矩，容易出现剪切裂缝，其抗剪计算式与框架梁不一样(见《高规》第7.2.24条)，箍筋间距要求要严。连梁抗震设计时，对配筋率没有特殊要求，其最小配筋率同非抗震设计，最大配筋率则通过截面条件来控制。而框架梁则要满足截面条件及配筋等多项构造要求。在设计此类连梁时应注意，在计算时要设为非连梁，否则程序对其刚度不乘考虑楼板作用的增大系数，还要按连梁折减。对跨高比小于5，但对在较大集中荷载作用下(集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况)的连梁，也应按框架梁进行抗剪承载力计算。

参考文献：

[1] GB 50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:建筑工业出版社，2011

[2] 全国民用建筑工程设计技术措施--结构篇[S]

篇9

关键词：高层建筑；结构；抗震；设计

现在建设的很多项目都是高层建筑，而且这些项目建设的时候，规模都很大而且还有一定的高度，在设计高层建筑结构的时候，对于抗震结构的设计很严格。随着建设项目的增多，抗震设计的方法也在变化，而且设计的结构越来越精确。在对高层结构设计的时候，先要在建筑的位置研究，勘查环境，使建筑结构具有抗震性。在保证建筑的抗震性上，要降低作用力这样才能达到抗震的目的。

1 影响高层建筑结构抗震效果的因素

1.1 高层建筑自身结构设计

高层建筑常用结构类型有钢结构和钢筋砼结构。钢结构整体自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短等特点，且截面相对较小，有很好延性，适合柔性方案，其缺点是造价较高。当场地土特征周期较长时易发生共振。钢筋砼结构刚度大、空间整体性能好、造价相对较低及材料来源也较丰富，较适用承载力大，控制塑性变形的刚性方案结构。不利因素是结构自重大、抵抗塑性变形能力差，施工周期较长。因此高层建筑采取何种形式应取决于结构体系和材料特性，同时取决于场地土类型，避免场地土和建筑发生共振，而使振害更加加重。

1.2 高层建筑结构施工材料和过程

建筑中的材料与建筑的抗震性是有一定影响的，在设计环节要保证材料的选择。当建筑的质量达到要求的时候，及时发生了地震，建筑的损害也会很小。因此在其他条件不变的情况下，要保证建筑的材料应该具有抗震性。如果使用的材料质量没有办法保证，那么在地震的时候建筑的破损情况严重，一般在高层建筑中使用的材料都是塑料板材还有混凝土板，这些材料对于建筑的抗震是有积极影响的。因此在高层建筑中可以使用这些材料。

要想保证高层建筑的抗震效果，在建筑的设计环节就要保证所有的环节都是合理的，通过科学的设计方便建筑的施工也方便建筑的管理。要有人员去检查建筑的设计，保证设计图纸以及设计内容科学，从而让建筑的抗震效果达到要求。

1.3 场地选择

场地选择对高层建筑至关重要。地震造成的破坏除地震直接引起结构破坏外还有场地条件原因。当地震来临时，其对高层建筑结构破坏的原因有很多方面，最主要的是地表滑坡、山体崩塌及岩石断层等导致地表发生运动，使建筑结构受到破坏，而水灾和海啸等地震带来的次生灾害也会破坏建筑物。因此选择有利抗震建筑场地，是减轻地震灾害的第一道工序，抗震设防区建筑工程应选有利地段，应避开不利的地段。

2 高层建筑结构抗震延性设计要点

2.1 选择有利场地

在对高层建筑设计的时候，首先要选择一个正确的位置，这个位置地震活动少，在设计前要在建筑的位置收集资料，包括当地的地质以及地质活动等等，然后根据材料对建筑的抗震性作出合理的判断。规划建筑的位置对建筑的抗震有什么影响，例如地质条件稳定的位置对建筑的抗震有利，地震频繁的地区对建筑的抗震不利。如果建筑的位置经常出现地震，那么设计单位在设计的时候，要提出要求，尽量避开这些地方。如果没有恰当的方式可以避开，就要有合理的措施保证建筑的稳定。非常危险的地方最好不要建筑高层。

2.2 合理建筑结构体系及参数设计计算分析

建筑结构应据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。结构体系应满足：（1）应具有明确计算简图和合理地震作用传递途径；（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗振能力或对重力荷载的承载能力；（3）应具备必要抗震承载力，良好变形能力和消耗地震能量能力。

对复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时采用不少于两个不同力学模型。目前主要有两种计算理论：剪摩理论和主拉应力理论，它们有各自适用范围：砖砌体一般采用主拉应力理论，而砌块结构可采用剪摩理论。对计算机计算结果应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。结构计算控制主要计算结果有结构自振周期、位移、平动及扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数等。

2.3 层间位移限制

在出现地震的时候，高层建筑中的某些楼层会有位移，在出现位移的时候，建筑中的楼层会有错位，当错位超过一定程度的时候，建筑就会坍塌。根据某些研究发现，建筑的楼层出现位移，有建筑的材料有关，此外，还与建筑的结构联系。现在建筑的结构有钢筋混凝土，也有一部分是纯钢结构。但是钢筋混凝土结构对建筑位移的限制要比钢结构严格，尤其是对于建筑的抗风能力。现在对建筑的抗震设计主要是从位移出发，而且还要检查结构的强度，将各个部件所能承受的能力都作为设计的一个标准。这样才能保证设计的高层建筑有强度而且还有承载力。

在控制建筑位移的时候应该从两个方面出发，一个是平面体型；一个是建筑的里面变化。这样才能保证建筑的刚度没有变化，在设计结构的时候，要讲究结构的整体性。建筑结构之间的构件连接要保证有效。在设计地基的时候，也要保证地基有整体性，这样可以控制建筑发生位移，还能保证建筑结构稳定。对于建筑的某些薄弱环节要各位的注意，在设计的时候严格要求。建筑的宽度以及高度都要保证在合理的范围内，这样可以使建筑在发生位移的时候能够在一个可以控制范围内。

2.4 减小地震能量输入

在设计的过程中通常采用的是在位移结构抗震的方法，同时还要对方案开展定量分析工作，从而使得结构的弹性形变能够很好的满足地震作用力下位移的基本要求，在对建筑构件的承载力开展验算的同时，还需要对建筑结构受到地震作用之下所产生的位移极限值进行有效的控制和调整，同时还要按照建筑构件构造的实际要求来对构件变形值和地震发生时候的能量输入进行有效的控制，这样也就能在很大程度上减弱了地震对高层建筑产生的不利影响。高层建筑在建设的过程中一定要具备非常强的变形能力，这样就可以更好的吸收地震过程中所产生的能量，从而减少了地震破坏所产生的影响，在必要的时候我们还需要采取一定的手段来减少地震能量对结构的不利影响。

结束语

综上，结构抗震设计要达到的总体要求是“小震不坏，中震可修，大震不倒”这一目的，必须进行严格的选型、分析和计算。高层建筑是当下建筑发展的主要趋势，其抗震设计是高层建筑设计的重中之重。

参考文献

[1]闫旭梅.高层建筑结构抗震设计分析[J].科技传播，2010.8.

篇10

【关键词】高层建筑；抗震；结构设计

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

随着社会的不断发展与进步，高层建筑自19世纪出现后，越来越广泛地出现在城市人民的生活中，近几年，包括一些发展速度较快的城镇，也出现了越来越多的高层建筑。高层建筑的结构设计是一个非常复杂、庞大的系统，不仅要满足抗震、抗风等安全性能方面的需求，还要满足自身建筑结构的科学性及合理性。

1.高层建筑的结构特点

对于高层结构建筑来说，需要承载的不仅是自然界的风产生的水平方向的荷载，与此同时也要承受垂直方向的对自身重量的荷载，在此基础上，还要求有较强的抗震能力。通常来说，水平方向上的荷载对低层建筑结构的影响是比较小的，但是高层建筑不同，自然界中的风和地震等外力对其产生的水平方向的荷载是影响其结构的主要因素。建筑物的高度越高，位移就越快，这种位移不仅对人的舒适度有影响，对建筑物本身的使用也有影响，并对本身的结构构件和非结构构件也有破坏性的影响。[1]正是因为这样，在对高层结构进行设计工作时，必须将侧移控制在规定的范围内，这种抗侧力结构的设计时高层建筑结构设计的核心所在。

2.高层建筑结构设计的基本原则

在高层建筑结构的设计中，我们主要遵循五个基本原则。首先，对高层建筑结构计算简图要做出合理的选择。计算简图是进行高层建筑结构设计计算的基础，一旦选图不合理，就会比较容易造成结构安全事故。因此，合理地选择计算简图是高层建筑结构设计的安全保证。与此同时，选用与计算简图相应的构造方法才能保证建筑物的安全性。在实际的结构中，不单钢节点和饺节点属于其结构节点，实际结构域计算简图的误差点也是其中之一。

其二，对高层建筑结构的基础设计要做出合理的选择。依据高层建筑的地质条件情况对基础设计进行选择，对高层建筑上部的结构类型和荷载的分布情况、施工条件、相邻建筑物的影响等各种因素进行综合分析，据此对基础方案作出科学合理的选择。这种选择要让地基的潜力得到最大的发挥，如有必要的时候必须对地基变形方面进行检验。地质勘查报告时高层建筑设计中不可或缺的材料之一，如有缺失的情况发生，就要马上进行现场勘查并将相邻建筑的相关资料作为参考，通常想他的结构单元采用的类型都是一样的。

其三，对高层建筑的结构方案作出合理选择。满足经济性、结构形式及结构体系是合理的结构设计方案的必备条件之一。结构体系的要求是传力简单、受力明确。如果高层建筑位处地震高发区，应力就需要平面和竖向的规则。在对地理条件、施工条件、工程设计需求及材料等进行综合分析之后，要对建筑的水、暖、电等各个专业进行相互协调，以此来选择合理的结构，确定结构方案。

其四，准确分析计算结果。在高层建筑的发展过程中，计算机技术也被广泛地应用到建筑结构的设计中来。面对形形的计算机软件，采用不同的软件就可能得到不同的结果。多以要选择合适的软件进行计算，就必须基于建筑结构的设计人员对软件的使用范围及条件有全面性的了解。因建筑结构的实际情况和计算机程序有时候会产生一定的误差，无法完全相符合，所以在使用计算机进行辅助设计的时候，要尽可能避免因人工出现的误差或者软件本身的缺陷导致的计算结果不准确的问题。为此，结构设计工程师通过计算机软件得到结果之后，应当进行必要的校对及合理的判断，得出准确性较高的结果。

最后，采用相应的构造措施进行高层建筑的结构设计。高层建筑结构的设计基本原则是强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁。设计过程中要注意对上述原则的把我，对薄弱部位进行加强，重视钢筋的执行段锚固长度，重点考虑构件延性的性能和温度应力的影响[2]。

3.对高层建筑结构体系进行选型

高层建筑的结构体系指的是建筑结构在抵抗来自竖直方向与水平方向的荷载时，构件的组成形式及传力路径。竖向荷载传达到基础是通过墙、柱等竖向构件及楼盖等水平构件，而水平荷载传递到基础利用的是抗侧力体系，钢-混凝土混合结构体系，钢结构体系和钢-混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系因具有钢筋及混凝土两种材料的协同受力性能的特征，同时具有造价低廉，成本低，耐久耐火，整体性能优良等优点，被广泛应用于各类工程结构中。但是它也存在着延性差，自重大，施工慢等缺点。钢结构体系具有抗震性能比较好，强度高，施工方便，用途多，跨度大，但是存在着费用高，施工复杂，防火性能差等不足；钢-混凝土混合结构则结合了钢构件及钢筋混凝土构件两者的长处，不仅增强了钢构件的强度，并具有比较优秀的抗震能力，成本较低，但是，这两种材料构件在连接技术上稍显不足；钢-混凝土组合结构具有较高的承载力，较强的抗震性、比钢结构更优秀的耐火性，较短的工期，但同时也存在着节点构造复杂的缺点。

高层建筑结构可以根据结构形式的不同分为剪力墙结构体系，框架结构体系和框架-剪力墙结构体系。剪力墙结构体系就是利用高层建筑的墙体作为抵抗侧力及竖向承重的结构体系。这种结构体系整体性能较好，刚度较大，不会轻易受到水平力的作用而产生变形，比较适用于高层建筑。但是因其剪力墙之间的距离较小，致使平面的布置比较受制，所以一般的在不适合用于公共建筑中。框架结构体系则是利用梁、柱等结构为高层建筑竖向承重并承受水平荷载的结构，这种结构具有框架结构内力大、结构侧向位移大的特点，仅适用于高度在50米以下的建筑。将上述两者技术相互结合而构成的结构形式就是框架-剪力墙结构体系，它因同时具有布局灵活。实用性强及较强的水平负载能力而广泛被应用与高层建筑中。使用框架-剪力墙结构体系需具体考量剪力墙的位置、数量及其他满足框架的设计要求[3]。

4.高层建筑结构设计问题及相应对策

为了达到高层建筑的抗震要求，我国的通用建筑规范中对高层建筑结构的高度有比较严格的规定，针对我国高层建筑超高问题，新规范中不仅将原有的限制高度规定为A级高度，在此基础上增加了B级高度，此规定促进了高层建筑结果处理措施及设计方法的改进。在实际的工程实际中，如改变建筑结构类型时忽略了高层超高问题，施工审图时将给予不通过的处理，并令其重新设计或者进行专家会议论证，一旦出现这种情况，对整个工程建筑的工期及造价都将造成极大的影响。此外，在高层建筑的结构设计中，尽可能减少或者避免使用短肢剪力墙。对于嵌固端的楼板的设计；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层抗震等级一致；高层建筑整体计算充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调[4]。

5.结语

总之，社会与科技的进步推动着高层建筑的发展，随着高层建筑在人们的生活得到越来越广泛的运用，高层建筑的结构设计要求也越来越高。高层建筑结构设计是一项十分系统和复杂的工作，作为设计人员应在不断提高自身专业技术水平的同时做好设计工作，以着力高层建筑的提高设计水平。

【参考文献】

[1]张杰，崔伟平.探究高层建筑结构设计的问题及解决措施[J].河南科技，2013，(01):178.

[2]本报记者陈园园.高层建筑结构设计难题待解[N].中国建设报，2010-10-30(004).