高层建筑结构设计特点

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高层建筑结构设计特点范文第1篇

1、影响结构设计的主要因素是建筑物的水平力。以重力为代表的竖向荷载控制，在建设底层房屋、多层房屋及高层的结构设计中都起到了至关重要影响。虽然竖向荷载控制对高层建筑结构设计产生重要影响，但是水平荷载控制在高层建筑中起到决定性的作用。这是因为高层建筑在竖向构件中，建筑物本身的重量和楼面使用荷载所引起的轴力和弯矩的数值，比水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及在竖向构件中由此所引起的轴力数值比例大出了一倍。

2、影响结构设计的另一个关键因素是建筑物的侧移。建筑物的侧移在高层和底层建筑物中的结构设计区别在于控制重点不同，高层侧重于侧移的控制。随着建筑物的建筑高度增加侧移的速度和变形而迅速而加快。所以一定要在规定的高度范围内控制住水平荷载下的建筑物的结构侧移。

二、高层建筑在建筑结构设计中的问题

1、设计质量下降

进行高层建筑设计所需的人力和物力资源比一般的建筑方案设计要大得多，而且其设计时间期限一般较短，所给予的设计经费较少，设计任务量又较大，因此，高层建筑设计任务经常出现无人接收问题，就算设计任务被接受，其设计质量也往往是差强人意。施工单位在承包一项工程后，往往会将这个工程的高层建筑设计任务进行转包，因为施工单位很少有具备专业高层建筑设计资格的，但是由于工程转包的设计单位可能也缺乏相应的经验和人才，此情况下往往会因为建筑市场的混乱而造成高层建筑设计工作的失败。

2、参与建设人员的素质相对不高

高层建筑设计工作本身就是一项任务繁重的工作，而当前建筑高层建筑设计行业又普遍存在设计人员专业素质缺乏的现象，这更加突出了高层建筑设计的问题。除了设计人员的专业素质缺乏之外，施工单位往往也存在施工人员和高层管理人员缺乏专业素质和职业素养的现象。

3、高层建筑的设计方案存在问题

由设计单位的设计人员等原因造成柱脚设计不符合原来的要求，柱脚设计按高层和底层建筑的不同要求分外包设计、埋入设计和外露设计三种。底层和民宅房屋常采用外露设计。在高层建筑中柱脚的刚度由底板的弹性和塑性变形决定，如果底板出现变形就会导致高层建筑的变形，建筑物的结构就会遭到破坏。所以设计人员必须对这些问题充分考虑或者是在进行内力分析时就要重点防止柱脚节点受到破坏。

三、提高建筑结构设计的措施研究

1、加强监督机制对设计要求的管理

高层建筑进行设计之前需要对承包商和设计单位的设计合法资质进行审查，对高层建筑的构件质量合格性和相关单位对于高层建筑结构制作的保证能力、施工安装能力进行检查和评价。由于高层建筑设计存在特殊性和热属性，工程主管部门必需加强高层建筑设计单位的设计管理严格进行审查，做好施工前准备工作。对于承包企业的房屋结构的施工安装能力和结构件的制作能力进行监督和评。高层建筑符合作业要求:需要设计安装资质符合规定，并保证承包企业能按照高层建筑工程建设的相关规定进行严格施工。

2、提高高层建筑设计图纸的深浅程度

在多层次、跨度较大、体型复杂还有大幅震动和高温密闭的设计时都会采用高层建筑设计。设计单位的设计资料必须满足高层建筑设计的要求。设计人员对设计的要求不断改进、尽心竭力态度决定图纸的质量。这样才能保障建筑工程的施工质量。建筑设计的工程师作为建筑结构的设计方案主要负责人，必须要对设计方案进行严格审查，把好建筑设计关，确保建筑施工的顺利进行，保证能预定的时间内开始动工。提高建筑设计的安全性、经济性，保障有效发挥设计的科学性，使得建筑设计质量得到提高。高层建筑由于长时间暴露在空气中，没有深度的防腐设计，会导致建筑中的钢材出现腐蚀现象，由于被腐蚀的钢材在用于建筑结构中促使构件截面的面积逐渐变小，使建筑物的建筑质量出现严重的问题。所以负责设计人员应该对高层建筑腐蚀问题和实际情况做出有效的有深度防腐蚀设计，一定实施最优的解决对策与最佳的设计方案来提高建筑经济性与安全性能。

3、加强高层建筑设计方案合理布局

设计方案应该根据高层建筑几个不同自身结构形式，综合考虑到建筑的形式特点。设计人员设计出最好的设计方案。前期必须对建筑的实地情况和周边的环境进行汇总和分析。组织专业的设计团队和人员对设计图纸可操作性进行确认。在进行建筑图纸编制中专业的设计人员要利用科学的设计方法进行图纸设计，反复进行论证图纸的可操作性，保证图纸设计的准确性。

4、进行高层建筑设计工作时不能只追求表面功能

要将其功能性深入化，提高其设计深度。要考虑建筑物所能遇到的多种环境状况，并根据这些环境状况来设计高层建筑的使用性能，以此提高建筑物的使用年限。这样优质的高层建筑设计成果还能够为设计单位树立品牌和提高信誉度。高层建筑设计方案完成后，不能立刻投入施工中，要对其进行重重的审查，只有满足多重审核之后，充分保证了设计方案的合理、科学性之后，才能将设计方案正式投入施工，这样能够避免设计施工的风险。

5、在进行设计工作时

高层建筑结构设计特点范文第2篇

关键词：高层建筑结构设计特点及结构分析

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

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 高层建筑结构设计的特点

1.1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。

1.2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。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:

1.2.1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。

1.2.2使居住人员感到不适或惊慌。

1.2.3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。

1.2.4使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

1.3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。

1.4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。

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 各类结构体系采用的分析方法

3.1框架——剪力墙体系

框架——剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架——剪力墙的计算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。

3.2剪力墙体系

剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。此法较为精确，而且对各类剪力墙都能适用。伹因其自由度较多，计算资源耗费较大，目前一般只用于特殊开洞墙、框支剪力墙的转换层等应力分布复杂的情况。

3.3简体结构

简体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分类为：等效连续化方法、等效离散化方法。

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。一种是只作几何分布上的连续化，以便用连续函数描述其内力；另一种是作几何和物理上的连续处理，将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板，以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。

等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析。这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架予结构法等。具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。

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

高层建筑结构设计特点范文第3篇

关键词：高层建筑；结构设计；特点；优化措施

中图分类号：TU208文献标识码： A

随着城市的快速发展，高层建筑已经成为现代城市发展的主要方向，并且也成为反映现代城市繁荣与进步的重要标志。现代建筑功能越来越多，结构体系也日趋复杂，因此建筑结构设计也必须与时俱进，以保证设计方案的科学性、合理性。

1高层建筑的结构特点

1.1结构延性是重要设计指标。高楼层因为其独特的特性在很多方面都比低层楼房有优势，其最显著的特点就是高层楼房拥有较好的柔韧性，正是因为这种特性，使得这种高层楼房在发生地震的时候容易出现变形等情况。因此想要保证高层建筑的延性，建造楼房的时候通常都会在建造过程别是在其进人塑性变形阶段之后，其仍然能够保持很强的变形力，这样就能保证楼房在遇见晃动的情况之下不会出现坍塌的现象，因此在设计的时候需要针对这种情况采取专门的措施进行防护。

1.2轴向变形不容忽视。剪力墙结构是现代建筑中应用较为广泛的一种结构形式，这种结构的特点是建筑中心轴受到的压力比建筑四周的支柱受到的压力要大的很多，因此建筑物中轴受到压力产生形变的可能性要远远地大于周围支柱轴。通常如果建造的建筑高度越高，那么其产生形变的可能性也就越大，在这种情况之下很容易导致建筑的中心支柱因为受到较大的压力而出现坍塌的现象。如果说在建造较高楼层的建筑时候不能够很好的进行设计，那么建筑完工之后，中轴就会承担过多的压力，这样很容易使中轴出现形变的情况，一旦中轴出现形变之后，整个建筑的连续弯矩就会受到较大的影响，中轴承担了过多的压力使得中轴底座的负弯矩变得很小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；如果设计的不够合理这种轴向变形还会对建筑构件的下料长度等产生非常大的影响；轴向变形还能造成构件剪力受到影响，这样就会大大加剧建筑的不安全性。

1.3水平荷载成为决定因素。高层楼房的设计以及建造和底层楼房不同，在考虑竖向荷载的同时还需要考虑建筑的水平荷载能力，因为在建造高层楼房的时候水平荷载往往能对建筑产生非常重要的作用。水平荷载能够产生如此重要的影响主要有以下几个原因：第一点就是如果在设计的时候仅仅考虑竖向荷载，那么其相关联的数据和设计高度成一次方关系，这在设计的时候是不够的，但是水平荷载相关的数据能够保证其和高度成二次方关系；第二点就是建筑物设计的时候关于竖向荷载是相对固定的，但是水平荷载却受到众多因素的影响，在设计的时候还需要考虑到地震等能够对建筑物造成破坏的因素。

2高层建筑结构体系及分析

在设计不同的抗侧力结构的时候，用到的钢筋混凝土的结构也是不同的，该结构主要有框架结构、剪力墙结构等结构体系，不同的结构在设计的时候有这不同的作用，因此建筑师在设计的时候需要根据建筑的实际情况合理的进行选择和利用。

2.1框架结构体系。在钢筋混凝土结构以及钢结构中使用最多的就是框架结构，其在构建的时候非常的灵活，能够提供较大的空间，在构建的时候了，将梁和柱进行完美的融合，构建出建筑的整体构架。在构建框架结构体系的时候需要对位移以及框架―剪力墙机构的内力等进行测量，在测量的时候使用较多的就是连梁连续化假定法。在计算的时候将剪力墙以及框架水平进行位移，然后再计算各种参数，最终得到结果。

2.2剪力墙结构：构建剪力墙结构的时候通常都是根据建筑物的结构设计，合理的利用建筑物的墙体来承受一部分压力。剪力墙结构通常都是在钢筋混凝土结构中使用的，在设计的时候利用墙体来承载来自于建筑的全部水平以及竖向荷载。剪力墙在构建的时候起开洞情况决定了剪力墙结构在整个建筑物种起到的作用。在构建剪力墙的时候，不同的剪力墙结构会产生不同的作用效果。

2.3筒体结构。筒体建构的分类比较多，主要包括实腹筒、框筒等。实腹筒主要是利用平面剪力墙结构组成空间筒体；框筒在设计的时候主要是键框架的肢距减小；析筒在设计的时候通常都是用空间析架组成。不同的结构在计算的时候往往采用不同的计算方式，现在的计算方式主要有以下几种：一是等效连续化方法；第二种就是等效离散化方法；第三种则是三维空间分析。

3高层建筑结构设计优化方法

3.1优化结构方案设计

结构方案的确定对于之后进行的结构计算以及施工图制作有极大的影响，简而言之，只有确定一种合理、科学的结构方案后，之后两步才能顺利、有序地进行。所以在对高层建筑钢筋混凝土结构开展优化设计的过程中应当充分重视这一部分的优化。具体可以采取的优化措施有三类，第一，在确定结构方案时，让结构工程师参与其中。建筑师需要做到的就是确保建筑的外形美观，而结构工程师需要做到就是确保建筑的结构安全。让两者同时参与到结构方案设计中能让两种思想融会贯通，最终产生安全与美观兼备的建筑结构方案。在进行结构设计时需要遵循的原则包括建筑外形的简洁、美观、规则以及对称，尽量保证建筑机构抗侧刚度中心与建筑平面形心、建筑质量中心三点重合，保证建筑立面形状规则、并且分布规则、均匀，避免让建筑外形上产生过多的外凸以及内凹。第二，使建筑拥有直接、简单的受力、传力途径。简洁的受力、传力途径能减少建筑在建设过程中结构构件的使用量，完成对建筑造价成本的控制。过于复杂的受力、传力结构需要用到更多用于转换力的结构构建，会造成建筑成本的大幅增加。第三，结构概念设计。目前全球建筑都面临着地震类地质危害等问题，在设计建筑结构时考虑建筑的抗震性能是十分必要的。结构概念设计是建筑结构工程师通过长时间的实践以及总结得出的经验，合理利用能保证建筑的实际抗震性能与预期抗震性能达到统一。

3.2优化建筑图纸制作

建筑施工图纸直接用于指导施工现场的施工过程，所以在其设计过程中应当遵循三项原则，这里重点讲解的是建筑的结构施工部分。首先，施工图纸面向的是施工现场，也就是说需要施工人员能对图纸有正确的理解，这就要求结构设计师在设计过程中需要规范地进行各类符号的标记，同时建筑施工图纸中的说明内容中不能包含可能产生歧义的内容，确保施工人员理解的准确性。其次，建筑结构设计施工前，结构设计人员应当与施工现场的技术人员以及施工人员进行技术交底，将施工中需要注意的部分详细地说明，并与施工技术人员进行协商，保证各项施工过程的可操作性。最后，结构施工尽量选用从业时间长，施工经验多的施工人员进行，保证施工质量，从而保证建筑的整体安全。

3.3合理选用各类施工材料

在钢筋混凝土结构中，最常使用的两种材料分别为钢筋与混凝土。以下针对这两方面进行了详细的说明。

1）钢筋的选用。我国对于钢筋混凝土结构建筑中的钢筋型号有明确规定，要求在进行材料选用时要尽量使用HRB400、HRB500等普通热轧带肋钢筋，避免HRB355热轧带肋钢筋的使用。同时结构施工中通过高强钢筋的合理应用能有效减少建筑施工中需要付出的结构成本。

2）混凝土的选用。混凝土工艺经过100多年的发展，在现代社会依然有极大的应用空间，究其原因就是其根据现代建筑的需求进行了大量的创新。在建筑结构施工中选用现代高强度混凝土能在保证建筑安全的情况下完成对建筑结构体积的缩小，并且此种混凝土还具有形变系数小，耐久度高的特点。

4结语

想要实现高层建筑钢筋混凝土结构的优化，需要从建筑结构的各方各面进行优化改进。建筑结构设计师在进行结构设计时需要对建筑的外形、功能以及安全各方面进行全面的考虑，实现建筑钢筋混凝土结构的优化设计，满足用户使用需求、减少建筑建设成本的同时确保建筑使用过程中的稳定性。

参考文献

[1]赵腾，等.高层钢结构建筑施工技术研究的探析[J].城市建设理论研究，2013（14）.

高层建筑结构设计特点范文第4篇

关键词：高层建筑结构；设计特点；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;

中图分类号：[TU355]文献标识码：A文章编号：

1 高层建筑结构设计的意义及依据

1.1 概念设计的意义。高层建筑能做到结构功能与外部条件一致，充分展现先进的设计，发挥结构的功能并取得与经济性的协调，更好地解决构造处理，用概念设计来判断计算设计的合理性。

1.2 概念设计的依据。高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质，设计和构造处理原则，计算程序的力学模型和功能，吸取或不断积累的实践经验。

2高层建筑结构设计特点

2.1水平荷载成为决定因素。一方面，因为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，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对一定高度楼房来说，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的变化。

2.1 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；还会对预制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。

2.3 侧移成为控制指标。与较低楼房不同，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，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

2.4 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。

3 高层建筑结构分析

3.1 高层建筑结构分析的基本假定。

3.1.1弹性假定。目前，工程上使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而出现裂缝，进入到弹塑性工作阶段。

3.1.2 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。

3.1.3 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。

3.1.4 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主要是三维空间分析。二维协同分析并未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），而且忽略了抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度，对于具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥的。

3.2 高层建筑结构静力分析方法。

3.2.1 框架———剪力墙结构。框架———剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大多采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式也不相同。框架-剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。

3.2.2 剪力墙结构。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。按受力特性的不同，单片剪力墙可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。剪力墙的类型不同，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法，此法较为精确，而且适用于各类剪力墙。但由于其自由度较多，机时耗费较大，目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。

3.2.3 筒体结构。按照对计算模型处理手法的不同，筒体结构的分析方法可分为3 类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。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。

4提高建筑结构设计质量的措施

4.1 重视概念设计

4.1.1所谓的概念设计就是运用清晰的结构概念, 不经数值计算, 依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理 、震害、实验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，对结构及计算结果进行正确的分析，并考虑结构实际受力状况与计算假设间的差异，对结构和构造进行设计，使建筑物受力更合理、安全、协调。在建筑设计的方案阶段，根据经验和专业设计理论，在脑海中进行一个“ 优化”过程，运用概念设计方法可以迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，同时帮助建筑师开拓或实现建筑物所想要的空间形式及其使用、构造与形象功能，并以此为目标与建筑师一起确定建筑的总体结构体系，明确总体结构体系与分体结构体系的最优受力方案。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免了后期设计阶段一些不必要的烦琐运算，具有较好的经济可靠性。同时，这也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。概念设计是结构设计的核心和灵魂，它统领结构设计的全过程，贯穿着设计工程师的知识水平和设计水平。运用结构概念设计从整体上把握结构的各项性能，这样才能对计算分析结果进行科学的判断、合理的采用，保证了工程师在设计中的主导地位。

4.2 做好资料收集工作，认真确定计算参数

4.2.1对于建筑工程来讲， 由于其所处的地理位置，决定了在进行结构设计时所涉及的具体参数会存在一定的特殊性。例如，不同地区具有不同的风压、雪压、地震强度、土壤类别等，因此，在进行参数的选取和计算时应充分考虑这些因素。另外，对于比较特殊的建筑，还必须根据试验和以往类似工程的一些经验来确定有关参数的取值。在进行建筑结构设计前，要尽量收集与设计相关的信息， 如工程资料、具体规范等，资料收集的越多，参数的确定也就越准确，同时，还可以避免因为参数不合理而导致返工情况的发生。

4.3 重视结构计算与地基基础设计

4.3.1建筑结构计算结果是施工图设计的重要依据，并且计算结果是否正确直接关系到建筑结构设计的可靠性和安全性，所以必须引起设计人员的高度重视。例如在楼板计算中应选用正确的计算方法进行楼板计算，对于连续板不能选用单向板的计算方法，对于双向板计算应考虑材料泊松比对其的影响，以避免由于未调整跨中弯矩而造成计算值不准确 ；基于科学技术的不断发展，大多数结构计算均采用计算程序进行计算，这种计算结果虽然精确度很高，但是缺少与必要的设计经验相结合，所以必须对电算结果进行分析、评价，以此判断其正确与否，可否作为建筑结构设计的依据。

4.3.2地基基础设计是建筑结构设计中的重要环节，该环节的设计质量优劣直接与后期设计工作是否能够顺利开展息息相关。为使地基基础设计更符合建筑所在地的地基基础类型特点 ，设计人员应在熟知国家相关标准的前提下，对地方性的《地基基础设计规范》加以深入学习 ，明确地基基础特点，丰富地基基础设计经验，掌握设计处理的方法，使地基基础设计更符合建筑工程的实际地理情况。

5 结语

高层建筑结构设计特点范文第5篇

【关键词】:高层建筑；结构特点；基础结构设计；

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

中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：

0 引言

随着城市建设的不断加快，建筑业有了突飞猛进的发展，建筑用地也不断紧张，全国各地的高层建筑不断涌现，近年来，我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿多平方米。建筑高度的不断增加, 风格的变化多样， 给高层建筑的设计提出了更新更高的要求。尤其是高层建筑的结构设计越来越成为高层建筑结构工程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。下面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。再者，对具有特定高度的楼房来说， 竖向荷载基本上是定值，而作为水平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。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。

1.4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。

1.5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。

( 5 ）宜具有多道抗震防线。

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：

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。

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。因此设地下室有利于上部结构的整体稳定，有利于协调结构整体变形，调整地基不均与沉降。

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 总结

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

[1] 张吉人.建筑结构设计施工质量控制[M].中国建筑工业出版社.2006.9.[2] 于险峰．高层建筑结构设计特点及其体系[J]．建筑技术，2009（24）

[3] 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