高层建筑结构的设计特点
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高层建筑结构的设计特点范文第1篇
关键词：高层建筑；结构特点；基础结构设计
0.引言
高层建筑结构设计越来越成为高层建筑设计工作的难点与重点，给工程设计人员提出了更高的要求。在高层建筑结构设计中，基础设计极其重要，扎实、适用的基础，是确保高层建筑质量的关键所在。在进行高层建筑结构设计时，要结合当地情况，考虑好可能存在的一系列影响因素，把基础设计做好。本文就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行探讨。
1.高层建筑结构设计特点
1.1水平荷载成为决定因素
首先，数据显示楼房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，以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。因此，水平荷载对高层建筑稳定性的影响作用是很大的。
1.2轴向变形不可忽视
高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
1.3侧移成为控制指标
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。A，结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高层建筑结构更柔一些，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。B，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。
2.高层建筑结构设计基本原则
高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。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。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：
（l）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。（2）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。（3）对可能的薄弱部位要采取加强措施。（4）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。
3.高层建筑结构的基础设计基本要求
基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于高层建筑层数多、上部结构荷载很大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：
（1）高层建筑的基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降戒倾斜，满足建筑物正常使用要求。还应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，确保施工安全。（2）基础设计应根据上部结构和地质状况进行，宜考虑地基、基础与上部结构相互作用的影响。需要降低地下水位的，应在施工时采取有效措施，避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等正常使用和安全。同时还应注意降水的时间要求，以免停止降水后，水位过早上升，使建筑物发生上浮等问题。（3）高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。宜采用筏形基础，必要时可采用箱形基础。当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。（4）高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。（5）在地震区，高层建筑宜避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失稳而破坏，或者产生过量下沉或倾斜。
4.基础的埋深问题
高层建筑的基础应该要有一定的埋深，埋置深度可以从室外地坪一直算到基础底面，对于独立的高层建筑而言，基础埋深比较容易确定，但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的，当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础（防水底板不宜太薄）时，高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起，此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计，地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候，高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。高层建筑通常设地下室来满足埋深要求，主要有以下几点优势：
4.1提高地基承载力
当高层建筑采用天然地基时，地基承载力可进行修正。随着基础埋深的增加，修正后的地基承载力随之增大，从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。
4.2有利于高层建筑上部结构的整体稳定
高层建筑地下室外墙一般采用钢筋硷墙，地下室顶板厚不宜小于160mm，地下室具有较大的层间刚度，同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。
此外在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求：（1）天然地基或复合地基，可取房屋高度的1/15；（2）桩基础，可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性要求及本规程第12.1.6条规定的前提下，基础埋深可不受本条第1、2两款的限制。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。
5.结语
近些年来，我国的高层建筑发展十分迅速，建筑造型新颖独特，建筑物的高度与规模不断增加。在高层建筑结构设计中，地基是大楼的基础，设计者应根据实际情况，作出合理的结构方案选择。并能根据具体情况进行具体分析采取适当的措施解决实际问题。才能不断地完善和发展高层建筑。
参考文献：
高层建筑结构的设计特点范文第2篇
【关键词】多高层建筑；结构设计；特点；问题
中图分类号：TU97 文献标识码：A
1、前言
多高层建筑结构设计的优劣关系到建筑后期的使用效果和安全性，所以，分析过高层建筑结构设计的特点，并分析需要注意的问题，提出设计的有效策略极其重要。
2、多高层建筑结构设计的特点
2.1、轴向变形不容忽视
高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
2.2、结构延性是重要设计指标
相对于底层建筑而言，高层建筑的结构更柔和一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使高层建筑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。
2.3、水平荷载成为决定因素
一方面，因为高层建筑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构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，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，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
3、高层建筑结构设计选型
高层建筑的结构体系作为抵抗来自垂直和水平方向荷载的传力途径，它主要是利用抗侧力体系和相关的水平构件与竖向构件将荷载传到基础部分。
高层建筑结构体系按照建筑材料可以分为钢、混凝土组合结构，钢、混凝土混合结构，钢结构。这其中钢筋混凝土结构体系因为其成本低、耐火耐久等优良的性能而广泛应用于各类工程中，但是它本身仍旧存在一些如施工慢、自重大等缺点。而钢结构体系除了具有施工方便、抗震性能好、强度高等优点外，同时还有着例如防火性差、成本高等缺点。钢、混凝土组合结构虽然继承了二者的优点，但是其节点部分的构造复杂，所以并不能被广泛应用。同样地，钢、混凝土混合结构一样结合了两者的优点，但是在两种材料的连接方面仍旧存在技术问题。高层建筑结构体系常用的有框架、剪力墙结构，框架-剪力墙结构。框架结构因为是利用柱、梁等结构来承重的，所以这种结构体系的侧向位移相对较大，一般适用于低于50m的建筑。剪力墙结构因为是靠高层建筑的墙体来承重的，所以这种结构的整体性能相对较好，不易产生水平方向的变形，一般多应用于高层建筑，但是因为其在平面上的布置不够灵活，所以很少在公共建筑设计中使用。而框架-剪力墙组合结构则是结合了两者的优点、改善了其中的缺点，所以被广泛应用于高层建筑的结构设计中。另外还有筒体结构、框-筒结构等。
4、对高层建筑结构进行设计的一些实例分析
某员工宿舍，建筑共九层，总高33.5米,综合长度是85.96米。第一层为员工食堂，从二层到六层为员工的宿舍，七层到九层作为公司高级员工的住所。结构设计中,按七度区设防,特征周期是0.35S，地震加速度是0.15进行抗震设计，主体采用现浇钢筋混凝土的框架结构。在结构分析时，将整个的建筑结构主要分成两个单元，并且通过设缝将单元的长度均为42.7米。因本工程室内的墙体比较多，导致了边柱与中柱都要承受很大荷载。在建筑的底层柱上应用的是C40的混凝土材料，中柱的横截面积大约在950*1000。在最开始试算时，第一个周期为扭转周期。依照技术规程之中所规定的内容：结构扭转为主要内容的第一自振周期是Tt和平动为主第一自振的周期T1的比值，A高度的高层建筑这个比值不可以大于0.9。在最开始的试算之中，Tt和T1的比值，均超过规范要求大于0.9，在之后的试算之中。通过以下措施进行调整。
将底层的角柱横截面积调整为850*800，同时将底层中柱的横截面积调整成950*950，底层边柱的横截面接调整成900*950，通过结构试算,第一个周期为平动周期，且Tt/T1的比值为0.87，满足规范要求，使整个结构顺利完成。但是一旦框架柱的横截面积过大，就会对下面的一些楼层平面在使用功能上有一定的影响，比如房间与卫生间的框架柱截面太大，就会对使用功能造成一系列影响。对于此工程来说，如果在一些适当的位置进行剪力墙的假设，使底层的角柱截面调整成500*500，而底层中柱和边住的横截面积调整成600*600，并将其进行计算，会使经济上的指标有一定的提高。
一般在建筑结构设计时，普遍都是依照传统设计的经验与结构规范以及建筑任务书所要求的内容，来将结构的类型确定之后，依照规范对于各种横截面积的大小与位置进行确定，而且一般依照实际的建筑平面以及功能对建筑构件进行位置的确定之后，普遍先对截面与剪力墙的尺寸进行确定，之后再实行复核的计算。一旦截面大小不合适或者是构件的位置不适当，就需要进行重新的调整而进行释放的核算，直到取得了合理的构件位置与数量以及截面的大小。这个过程之中一般需要进行很多的试算与调整，体现了建筑结构布置合理的重要性质。而在此工程剪力墙的实际布置之中，出现了很多的困难，因为建筑平面功能里一层到六层的格局是不相通的而地下还要求有大空间的车库与汽车的坡道。在设计中不但要满足于上下的剪力墙能够对齐，还要不影响建筑的功能，通过多次的试验之后在该剪力墙的布置处理之中应用相应原则来处理。
5、设计殊问题的处理
5.1、框剪结构中剪力墙的数量与位置
剪力墙的布置应本着均匀分散的原则尽量布置在建筑的周边，并使其刚度中心和质量中心尽量重合，可以按底层结构截面面积与楼面面积之比为5%初步确定剪力墙截面厚度与柱截面，通过初步设计调整截面，使结构分析结果的周期和位移，控制在合理范围之内。
5.2、竖向刚度变化的处理
为了调整刚度沿竖向的均匀分布，混凝土墙厚和柱子截面尺寸沿竖向逐渐变小，混凝土强度等级也应由下至上逐渐变小，并相互交错。在结构刚度有明显变化、受力有可能突变的楼层，如地下室顶板、裙房顶板及裙房过渡层的上下层楼板、塔楼的大屋面及开大洞口的楼层，均将楼板加厚，并双层配筋，以增加楼板的平面刚度，起到刚性横隔板的作用。
5.3、钢骨柱节点的处理
钢骨混凝土柱节点处钢筋较密，混凝土浇筑困难。设计中梁柱纵筋均采用Ⅲ级（HRB400）钢筋，以减少钢筋根数，柱子钢筋则集中布置在四角，同时采取宽扁梁方案，纵横交叉梁选择不同梁高和梁宽，窄梁纵筋部分（大于1/3）从钢骨穿过，部分与节点钢板焊接。宽梁纵筋部分从钢骨两侧绕行，部分与节点钢板焊接。
5.4、位移的限值问题确定
在高层建筑中，决定其顶点位移的限值因素不仅是数值大小，还与振动频率密切相关。一般人对高层建筑中的振动频率感知是很敏感的，而对震动幅度的大小则相对较弱，因此只要结构的摆动频率不是过高就能满足建筑的应用舒适度，对于为了避免由于结构的变形过大而产生的层间相对位移现象，限值在现有的规范中是较严格的，可以适当放松其指标规定。再加上各种计算程序在算法中的区别，同一个结构若采取不同的程序进行计算，那么对层间位移数值也会造成较大差异，最主要原因就是每个软件对“层间位移”的定义各不相同，有些是充分考虑楼层在经过转动后其最大角点的位移状况，有些则单指楼层的形心位移情况。对于较规则的高层建筑而言，形心位移是十分重要的，而角点位移则主要反映出结构楼层实际位移状况，也是工程师在结构设计中应注意的问题。
6、结束语
综上所述，多高层建筑结构设计的过程中，要注意设计的要点问题，同时，设计方案必须要科学合理，要结合项目工程的实际情况，重点问题要重点分析，展开设计。
【参考文献】
高层建筑结构的设计特点范文第3篇
关键词：高层建筑结构特点剪力墙结构设计 设计要点
1、高层建筑的结构受力特点
1.1 轴向变形
高层建筑的中竖向荷载一般都比较大，会在柱中引起很大的轴向变形从而也就影响连续梁弯矩，同时还会影响预制构件的下料长度。因此必须考虑轴向变形计算值，对下料长度作相应调整。
1.2 水平荷载
高度范围的高层建筑，立体竖向的荷载基本都是固定好不能变的，还包括风荷载和地震作用的水平荷载的数值，也会随结构动力特性的区别所产生较大范围的变化。
1.3 侧移的控制
结构的侧移是高层建筑结构设计的主要。随着现代楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形也会随着建筑高度的升高与迅速增大。基于这一原因，水平荷载作用下的侧移一定要严格控制在一定范围内。
1.4 结构延性
高层建筑比矮层的楼房结构要更柔和，因为遇到地震等剧烈震动时所出现的形变就会更大。为了保证建筑在塑性变形的阶段中仍能具备强变形能力，一定要在结构设计上采用相应措施以确保结构的延性。
2、剪力墙结构的特点
剪力墙是一种好的抵抗水平荷载的墙。剪力墙因为可以有效抵抗水平荷载，所以在总体的墙面结构上就有以下特点：抗侧刚度大，侧移小；室内墙面较为平整；结构自重大，吸收地震的能量大；一般剪力墙的墙肢截面高度与厚度之比很大，在水平荷载的作用下，通常抗剪刚度起控制作用，故其耗能较差。所以它常常应用在层数较多（20 层以上）的高层建筑中，当剪力墙洞口较小时，剪力墙整体性能比较好，剪力墙截面弯曲破坏极限承载力可以按照全截面抗弯计算。另外，使用剪力墙结构，会给室内较框架结构简洁，没有露梁与露柱的现象，外形也美观，便于室内布置。但也存在着缺点，比如剪力墙结构的抗侧刚度大，就会引起比较大的地震反应，使得上部结构和基础费用增加；由于混凝土墙体较多，使得建筑物重量增加，这也同样引起较大地震反应，进而造成浪费；剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低，使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥；剪力墙结构中墙体多为构造配筋，配筋率均较低，使得结构延性较差。
3、剪力墙结构的设计要点
剪力墙作为竖向构件中所形成结构抗侧力刚度的最主要构件，它在建筑中所承担着整个结构的竖向荷载与绝大部分水平荷载。剪力墙建筑结构的设计一定要注意以下几个方面：
3.1 剪力墙布置
剪力墙的布置一定要均匀合理，这样就能让整个建筑物的质心与刚心趋于重合，且x、y 两向的刚重比接近。在结构的布置时要尽量避免仅单向有墙的结构布置形式，以使其具有较好的空间工作性能，并且使两个受力方向的抗侧刚度接近，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2.5 倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙。
3.2 剪力墙厚度确定
剪力墙墙肢截面比较适宜简单、规则，剪力墙的竖向刚度应均匀，其门窗洞口最好成列布置、上下对齐，形成明确的连梁和墙肢。避免使墙肢的刚度相差悬殊洞口设置，在抗震结构设计时，一、二、三级的抗震等级剪力墙底部要加强部位最好不要使用错洞墙，二、三级抗震等级的剪力墙均不可以采用叠合错洞墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸具体规定如下：“按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200 mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20，且不应小于160 mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部要加强部位不可以小于层高或剪力墙元支的长度1/20，且不应小于160 mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25，且不应小于180 mm。”
3.3 剪力墙墙体配筋
一般要求水平钢筋要放在外侧，竖向的钢筋应放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率就可。加强区φ10@200，非加强区φ8@200 双层双向即可。双排钢筋之间采用φ6@600×600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体的配筋大部分都是由水压力、土压力所产生的侧压力控制，而因为简化计算经常由竖向筋的控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可把地下大多墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。
3.4 设置边缘构件
对于那些剪力墙，暗柱的配筋必须要满足规范要求最小的配筋率，还要加强区0.7%，一般的部位为0.5%。对于那些短肢的剪力墙，也要控制在配筋率的加强区1.2%，一般部位为1.0%；对小墙肢其受力性能也比较差，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1.2%，一般部位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。
4 、工程实例
4.1 工程概况
某工程，总建筑面积为12 570 m2，采用短肢剪力墙结构，为12 层住宅楼，层高3 m，顶层为复式住宅，屋顶为四坡屋面。
4.2 剪力墙结构设计
因为整个楼层的建筑平面相当复杂，采用在⑭和⑮ 轴间设置双墙防震缝，在D 和E轴间设置悬挑构件抗震缝的处理方法，将平面分成相对独立的4 个部分，各部分的长宽比L1/B1max＝29/9.4＝3.09＜5，L2/B2max＝117.52/17.02＝1.03＜5。高宽比Hl/B1＝37.44/9.4＝3.98＜6。H2/B2＝41.94/17.02＝2.46＜6，符合规范要求。结构层高1 层～12 层为3.0 m，坡屋面层高0.55～2.47 m，坡度为40%。平面的南侧拐角处设有阳光房，平面突出的部分为六边形，突出长度为2.1 m，L/Bmax＜0.3，符合规则建筑平面布置要求。
4.3 结构设计的主要参数
场地类型为II 类建筑场地，剪力墙抗震等级为二级。水平地震作用按x，y 两个方向计算。同时考虑扭转耦联，周期折减系数0.85，计算取9 个振型，结构阻尼比0.05，竖向力按模拟施工加载方式计算，恒活荷载分开计算。修正后的基本风压为0.35，地面的粗糙度为B 类，结构体型的系数为1.4。连梁刚度折减系数为0.7，地震力分项系数为1.3，风荷载分项系数为1.4，恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.4。本工程基础采用钢筋混凝土墙下条基（有肋梁），剪力墙厚度内外墙均为200 mm，连梁截面b×h 为200×（370～570） mm，楼板厚度100～130 mm，混凝土强度等级为C35C25。地基采用天然地基，以③层黏土层作为持力层，Es＝15 MPa，fak＝300 kPa。
4.4 剪力墙的布置
按照抗震设计要求，结合窗间墙、楼梯间及房间四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”，形、“Z”形或“十”字形墙段，沿结构平面各主轴方向均匀、对称布置，做到刚心和质心重合，减少结构扭转。各墙肢肢长不宜相差太大，截面高厚比可以控制在5～8 之间，避免出现高厚比小于3 的小墙肢，使各墙肢刚度接近，保证在水平地震力作用下，各墙肢受力均匀，避免个别长墙因内力太大而出现超筋。另外在④～⑥轴，⑩～⑥轴间形成4 个较为完整的弱筒，以增强整个结构的抗侧力性。在竖向，要求墙肢上下对齐、连续。在同一轴线上的各墙肢通过连系梁连接，可增加对墙肢的约束，提高结构的抗震性能。为了保证连梁具有较好的刚度和延性，取其跨高比为4≤l/h≤8较为合适。
4.5 墙肢截面设计
塔楼周围及肢长/肢宽＜3 的小墙肢均按框架柱的抗震要求配置纵筋及箍筋，并降低轴压比提高要求。连梁高度的设计计算从剪力墙洞顶至楼板面或屋面，窗间墙和窗台以下墙体采用轻质材料砌筑。连梁正截面的配筋应按矩形截面构件计算，取上、下配筋的两者之中较大值，配置于梁截面上、下部位，还要考虑到施工的因素，一般每排布置2 根纵筋为宜，也可按照墙厚适当增加。按斜截面抗剪计算所得的箍筋沿梁全长加密的布置，对于有些连梁因为跨高比较大和刚度大，可能就还产生超筋，地震作用下允许其局部出现裂缝，可将连梁刚度折减。为确保结构平面刚度，楼层最小板厚为100 mm，在南侧阳光房塔楼处适当增加厚度。
高层建筑结构的设计特点范文第4篇
【关键词】高层建筑；结构设计；扭转；受力性能；结构方案；计算简图
中图分类号：TU208 文献标识码： A
前言
高层建筑的出现是科技发展、社会进步、建筑行业提升的重要标志，当前，国家和城市发展越迅速，高层建筑的数量和层次就越高，很多大城市已经开始了超高层建筑的设计和施工，并已经逐渐成为一种社会和行业发展的趋势。在这样的趋势下，高层建筑结构设计工作就显得尤为重要，在设计工作中要通过科学的手段、统筹的方法和高超的技巧将设计的合理性、安全性和需要的广泛性和差异性有效地统合在一起，满足从行业到社会，从个人到集体，从需要到发展等各方面的需要。当前，各界为建筑行业提出了做好高层建筑结构设计的要求，因此，在高层建筑结构设计中要了解高层建筑结构的特点，注意设计中的要点，重点对高层建筑结构的扭转和受力性能进行关注，在坚持安全、质量和经济的原则下，提升高层建筑结构设计的水平。
一、高层建筑的结构特点
1、重视对待轴向变形。高层建筑中，由于竖向负荷较大的原因，可能会引起在柱中较大程度上的变形，从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响，该影响包括两个方面：一方面是，会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值，另一方面是，减小连续梁中间支座的负弯矩值。除了这两方面的影响外，还会影响预测构件的侧移和剪力，以及影响构件的下料长度，对于对构件的侧移和剪力的影响，将其和构件竖向变形相比较，就会得出较为不安全的结果；对于对预测构件下料长度的影响，可以采取根据计算轴向变形数值，然后针对性的对下料长度进行调整分配。
2、重要的高层建筑结构设计指标是结构延性。高层建筑和低层建筑的区别之一就是：在建筑结构方面，高层建筑的结构较柔和，同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后，在进人高层建筑塑性变形阶段的前提下，高层建筑仍可以具有较强的变形能力，也就是避免高层建筑的倒塌，需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施，达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。
3、高层建筑结构设计的决定性因素是水平荷载。一方面，对于大多数的高层建筑楼房来说，竖向荷载基本上是定值，而水平荷载，比如地震作用和风负载，荷载值随着高层建筑结构动力特性的不同而发生较大程度上的浮动变化；另一方面是，由于高层建筑楼房自身的重量和楼面引起的弯矩和轴力的数值，与建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷载产生的倾覆力矩和引起的轴力与建筑物高度的二次方成正比。
三、高层建筑结构设计的要点
1、高层建筑的构造措施
高层建筑结构设计中要重点对剪力、压力、柱体等相关结构和特性进行强化，同时要加强弯力矩的防护，提高拉力的大小，提升构造梁的性能，要注意对薄弱部位的加强，特别重点考虑的构造要点有：延性、温度应力、薄弱层厚度，钢筋锚固长度，抗震结构层次等主要环节，要达到高层建筑结构的设计合理化，就必须做好上述构造方面的设计。
2、高层建筑结构的计算简图
计算简图是高层建筑结构设计和高层建筑结构计算时的中要基础，因此，需要选择适宜的高层建筑结构计算简图。在计算简图中要对高层建筑结构的刚节点和铰节点进行重点把握，同时要控制计算简图的误差，使其限定在高层建筑结构设计的允许范围中。在高层建筑结构计算简图的应以中要对构造的重点防护措施进行强化，这样有利于控制高层建筑结构的稳定。
3、高层建筑结构的方案
结构方案的经济性、科学性和合理性是整个高层建筑结构设计的关键，要采用高层建筑结构的合理形式和经济形式，这样可以使高层建筑结构得主要性能和要求达到相应的设计。在方案中要注意竖向和水平向的规则，同时，要注意在同一结构单元内不能应用同样结构体系和方式，以避免高层建筑结构出现问题。
4、高层建筑的基础方案
在高层建筑结构进行基础设计师要重点考虑高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、高层建筑的施工条件。设计高层建筑结构时要重点考虑到对地基潜力的挖掘，因此，在高层建筑结构设计阶段要对工程地质勘查报告的内容和技术参数进行重点了解，以便形成具有科学性和合理性的高层建筑结构基础方案。
四、高层建筑结构设计的基本要求
1、高层建筑结构设计的规则性
高层建筑结构设计应符合抗震概念设计的要求，应采用规则的设计方案，不应采用严重不规则的结构体系。高层建筑结构设计应该具备多道抗震防线；具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置，避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。
2、高层建筑结构设计的平面规则布置
高层建筑结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载，对称均匀，明确受力，传力直接，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑的平面要简单规则，在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则，才能达到减震的目的。
五、高层建筑结构设计问题的防范和处理
1、高层建筑结构设计中的扭转问题
在进行结构设计时，我们需要建筑的三心尽可能汇于一点，即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统一，结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。
2、高层建筑结构的受力性能
对于高层建筑物最初的方案设计，建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能，而不是详细地确定它的具体结构。沉降缝两侧单元层数不同时，由于高层的影响，低层的倾斜往往很大，因此沉降缝宽度可按高层单元的缝宽要求来确定。
3、高层建筑结构设计中的其它问题
一是，剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。二是，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求。三是，严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。四是，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
六、结束语
综合全文，近些年我国的高层建筑建设行业迅速发展，而高层建筑结构设计是高层建筑建设行业的关键因素，高层建筑建设行业的进一步发展，使得对高层建筑结构设计质量的要求越来越高。高层建筑结构设计质量好坏直接影响到整个高层建筑是否具有安全性，直接影响到高层建筑建设行业是否达到可持续发展。本文从高层建筑结构设计的原则人手，对高层建筑结构设计的特点进行详细的概述，进而引出高层建筑结构设计中应该注意的问题，并对这些问题进行简单的概括。
[参考文献]
[1]蒋最.浅探高层建筑设计和城市空间合理化[J].城市建设理论研究（电子版）
高层建筑结构的设计特点范文第5篇
关键词：高层建筑；结构设计；特点；问题
在我国城市化进程不断加快的背景下，城市居住用地在不断缩减，而高层建筑因具有占地小、居住人口多、房价相对较低等特点，而在现代城市建设中占据越来越大的比例。随着我国高层建筑建设中工艺和技术研究的不断深入，越来越多的新理念、新方法被应用于高层建筑的结构设计中，促进了我国高层建筑工程整体技术力量、质量、安全性的提高。但是从整体状况而言，国内在高层建筑的结构设计中仍然存在一定的问题，这是必须及时得到处理和解决的，本文仅从专业技术的角度对其进行简要的论述。
1高层建筑结构设计的基本特点
与单层或多层建筑的结构设计相比，高层建筑在结构设计中要考虑的因素较多，尤其是如果实现建筑整体美观性和安全性的协调，逐渐成为广大设计师关注的焦点问题。近年来，在国内各地区频繁出现高层建筑建设质量问题，结构设计的不合理是其主要原因之一，设计师难以把握高层建筑结构设计的基本特点，由于设计方案的不合理性，最终导致建筑的整体质量难以保证。高层建筑结构设计的基本特点，主要表现在以下几个方面：1.1水平荷载具有决定性因素由于高层建筑的层数一般在15层以上，其自身重量和使用荷载必然会导致结构中竖向构件产生一定的轴力，所以在高层建筑结构设计中必须注意水平荷载的问题，保证建筑的整体高度与弯矩值形成正比。对于水平荷载与建筑结构之间产生的倾覆力距，则应与建筑整体高度的二次方形成正比。1.2结构延性至关重要与多层建筑相比，高层建筑结构的柔性相对较大，特别是在地震或地基不规则沉降过程中出现结构变形的几率较大，因此，为了进一步提升高层建筑结构在塑性变形后的变形能力，防止其出现倒塌的问题，必须采取有效的措施增强高层建筑结构的延性。1.3侧移是主要控制性指标在高层建筑结构的设计中，侧移是设计师必须考虑的关键性问题之一。随着现代高层建筑层数的不断增加，结构在水平荷载的强大作用下，其出现侧向变形的几率也无形中增加，所以一定要将高层建筑结构的侧移控制在合理的范围内。
2高层建筑结构设计的相关问题分析
目前，国内在高层建筑结构设计中虽然积累了一定的经验，并且积极吸取了国外的先进设计理念，但是对于相关问题的把握和控制仍然存在一定的缺陷，这是阻碍我国建筑行业整体设计水平发展的主要因素之一。结合国内高层建筑结构设计的现状，应注意的问题主要有以下几点：2.1短肢剪力墙的设置问题
在我国建设部组织编制的《高层建筑设计规范》中，对于短肢剪力墙作出了明确的定义，即墙肢截面的高厚比为5-8的墙被统称为短肢剪力墙。根据相关建筑技术部门的研究和实验，对于短肢剪力墙在高层建筑结构设计中的应用也提出了具体的要求，因此，在今后的高层建筑结构设计中，设计师应尽量减少或取消短肢剪力墙的设置，以免为建筑的后期设计和竣工质量检验造成麻烦。
2.2结构的超高问题
在高层建筑的结构设计中，超高问题是较为突出的，根据我国《建筑抗震规范》中的相关规定，必须对建筑的整体高度进行严格控制。我国高层建筑的限制高度一般分为：A级和B级两个标准，对于高层建筑的处理措施与设计方法的要求也有所改变。在高层建筑的实际设计工作中，设计师应根据建筑类型合理确定其高度，并且在通过相关部门的审核后，方可组织施工。2.3结构的规则性问题
在我国现行的《高层建筑建设规范》中，对于结构的规则性问题作出了较多的限制，如：在设计方案中必须体现平面规则性的基本信息。同时，在高层建筑的结构设计中，不得采用严重不规则的结构设计方案，因此，设计师在开展设计工作时必须全面了解国家的各项规章，以全面提高结构设计的质量。
3加强高层建筑结构设计的措施
在我国高层建筑数量增多、规模扩大，以及工艺和技术要求不断提高的背景下，在今后的高层建筑结构设计中，一定要不断采取新的理念和方法，全面提高设计方案的合理性、可行性与经济性，这也是促进我国建筑行业发展的先决条件。针对国内高层建筑结构设计的现状，应采取一下加强措施：
3.1进行合理的概念设计在国外的高层建筑结构设计中，概念设计较为流行，而国内则较少采取此方法。所谓的概念设计是指在通过科学的构想来完善设计工作，促进设计方案更趋合理化、人性化。在我国的高层建筑结构设计中，应用概念设计方法时，必须考虑到结构的平面布置与刚度宜，以保证高层建筑的平面布置简单、规则，减少凸出或凹进等复杂结构。另外，在概念设计中尽量减少扭转对于结构的危害性也是十分重要的，可以从以下两方面入手：1）进一步增加结构自身抵抗扭转的性能；2）尽量减少或控制因地震作用而引起的建筑结构扭转问题。
3.2选择合理的结构体系总结国内的高层建筑工程实践经验不难发现：在高层建筑结构设计中，如果结构体系的选择不合理，而仅是依靠所谓的先进理论和计算方法进行设计，难以保证建筑结构的安全性、经济性与可靠性，而且会留下较多的安全和质量隐患。由此可见，在高层建筑结构设计中，选择合理的结构体系是至关重要的，而且设计师应该重点分析的问题之一。目前，国内的高层建筑中主要采用：抗震墙结构、框架结构、简体结构、板柱-抗震墙结构、框架-抗震墙结构，以及部分框支抗震墙结构等，每一种结构体系都具有其自身的优点的缺点，适用的环境也有一定的差异，所以设计师一定要结合工程项目的实际要求进行合理的结构体系选型。
3.3科学进行计算在高层建筑结构设计中，科学进行各类数据的计算是设计师必须掌握的专业技能。根据高层建筑结构的实际情况，设计师要选取相应的计算模型。在进行概念设计时，要注意简化计算流程，以保证设计工作的时效性。目前，在国内高层建筑结构设计的计算中，各种专业的计算机软件和工具已经得到了广泛的应用，设计师仅需将各种实地测量数据输入到系统中，就可以在短时间内获取所需的各种专业数据，大大提高了设计师的工作效率和设计方案的准确性。
近年来，我国高层建筑的建设有了迅猛的发展，而且成为促进国内建筑行业发展的重要建设项目。但是从高层建筑结构设计的整体质量而言，存在的弊端和问题相对较多，必须引起国家建筑主管部门和相关单位的高度重视。在未来的高层建筑结构设计中，广大设计师一定积极运用先进的设计理念和方法，在提高相关数据计算精确度的基础上，全面提高设计方案的质量，为工程项目的建设提供专业的工艺和技术依据。
参考文献：
[1]梅洪元，付本臣.中国高层建筑创作理论发展研究[R].高层建筑与智能建筑国际学术研讨会，2002.
[2]赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京：科学出版社，2004.
