高层建筑结构设计

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高层建筑结构设计范文第1篇

关键词：建筑结构；原则；体系；结构设计

随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化,城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要,促使高层住宅建筑得以快速发展。文章结合笔者多年的设计实践和体会,就高层住宅建筑工程结构设计中的一些问题加以探讨。

一、高层建筑结构的特征

高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载，同时也承受着在垂直方向的荷载，并且对于地震的抵抗能力也有要求。一般情况下，建筑结构受到低层建筑结构水平方向上的影响比较弱，然而在高层建筑中，外界地震的影响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。

二、高层建筑结构设计的原则

2.1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，那么就比较容易造成由于结构安发生的事故，基于此，高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时，计算简图应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中，其结构节点不单是钢节点或者饺节点，保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。

2.2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。

2.3选择合理的高层建筑结构方案合理的结构设计方案必须满足经济性的要求，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，那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件，工程设计需求，施工条件，材料等的综合分析的基础上，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。

2.4对计算结果进行；隹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。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符，所以进行计算机辅助设计的时候，出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题，基于此，结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后，应该进行校核，进行合理判断，得出准确结果。

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切力弱弯变，强压力弱拉力，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。

三、高层建筑结构体系的选型

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，钢筋混凝土混合结构体系以及钢筋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，钢筋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；钢筋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，一般被用于小屁偏心受压构件。

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，框架一剪力墙结构体系。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50m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一剪力墙结构体系，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。在框架一剪力墙结构体系中，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。

四、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的高度和厚度比在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。

高层建筑结构设计范文第2篇

关键词：高层建筑；结构设计；初探

中图分类号：TU755文献标识码：A文章编号：

在高层建筑的发展，充分显示了科学技术的力量，使设计师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。建筑结构设计人员要明确自己的责任，从结构方案的确定、结构计算、构造要求等多方面考虑，提高结构设计质量。

1 高层建筑结构设计的任务

结构设计应根据建筑物的重要性等级、建筑使用功能或生产需要所确定的荷载、抗震要求、设防标准等，对结构基本构件和整体进行设计，以保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求，同时保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能，保证在突发事件发生时，结构保持一定的整体性，使人们的生命安全得以保证；保证合理用材，方便施工，同时尽可能降低建筑造价。总之，结构设计的核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功能要求；二是经济问题。

2 概念设计

概念设计是根据理论与实验研究结果及工程经验等形成的基本设计原则和设计思想，进行结构的总体布置，并正确确定细部构造的过程，需要遵循相应规范条文进行合理的平面设计、竖向设计、基础设计等。概念设计包括建筑概念设计和结构概念设计两个方面。建筑概念设计是对满足建筑使用功能、造型优美、技术先进的总建筑方案的确定；结构概念设计是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计。结构概念设计旨在有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系，满足结构的功能要求和建筑功能的需要，以及技术经济可能的设计原则，确定最优的结构体系，选择适用的建筑材料和合理的关键部位构造、结合适宜的施工及合理的效益达到房屋设计的统一。

3 高层建筑抗震概念设计若干原则

建筑抗震性能是概念设计的决定因素，概念设计应遵循一定的原则。

3.1 结构抗侧力结构的布置宜规则、对称，受力明确简单、传力合理不间断，保证良好的整体性。

3.2 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性，构件应遵循“强柱、弱梁、更强节点、强剪、弱弯、强底层柱（墙）底”的原则。

3.3 结构中应尽可能设置多道抗震防线。结构体系中应由多个延性较好的分体，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，以便地震时结构能吸收和耗散大量的地震能量，避免大震倒塌。

3.4 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力，防止在局部上加强而忽视整个结构各部位的刚度、承载力协调。考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时，应使基础结构或地下室结构保持弹性工作状态，使塑性铰出现在结构嵌固部位。

4 高层建筑结构设计注意问题

高层建筑设计从体系选择、平面布置、竖向布置、抗震概念设计无一不体现设计师的水平，下面叙述几个需注意的问题。

4.1 结构体系选择

结构体系的选择，应从建筑、结构、施工技术条件、建材、经济等各专业综合考虑。结构的规则性问题。规范在这方面有相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循规范规定上必须格外注意，避免后期施工图设计阶段工作的被动。结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构总高度都有严格限制，除将原来的限制高度设定为 A 级高度建筑外，还增加了 B 级高度建筑，因此，必须对结构高度严格控制，一旦结构为B 级高度建筑或超过了 B 级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。

4.2“设缝”

温度伸缩缝、沉降缝、防震缝是高层结构设计中较重要的构造措施。对温度伸缩缝，其影响因素很多，规范用规定结构伸缩缝的最大间距来控制，还规定了最大间距宜适当减小和适当放宽的情况，应根据实际工程的具体情况执行相关条文。如北京朝阳商业中心、广东佛山医院等工程地上结构长度均超过 100 米，由于采取了可靠措施，也未设温度伸缩缝而效果良好。沉降缝由于同一建筑物中各部分基础显著的沉降差产生，在设计中，通常用“放”、“抗”、“调”等办法解决，即设沉降缝、采用刚度大的基础、调整各部分基础形式或施工顺序。目前，广州、深圳等地多采用基岩端承桩，主楼、裙房间不设缝；北京的高层建筑则一般采用施工时留后浇带的做法。设计师应在实际中灵活掌握。防震缝在规范中有明确规定，但应据实际情况适当放宽或缩小。

4.3 侧向位移的限值

高层建筑结构的水平位移随着高度增长而迅速变大，为防止位移过大，规范对顶点位移和层间位移都作了限制。控制顶点位移 u/h的主要目的是保证建筑内人体有舒适感和防止房屋在罕遇地震时倒塌。但控制房屋在罕遇地震时倒塌与否的条件是结构极限变形能力而不是 u/h 限值。另外，为使结构具有较好的防倒塌能力，应在结构计算中考虑相关效应。控制层间位移u/h 的主要目的是防止填充墙、装饰物等非结构构件的开裂和损坏。

4.4 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发生扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，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。

5 结语

从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，为人们提供更多的生活工作空间，缩短城市道路和各种公共管线长度，从而节省城市建设与管理的投资，高层建筑设计成为城市建筑的发展趋势，随着经济和社会的发展，新的建筑形式层出不穷，给设计师提出了更高的要求。

高层设计中，建筑和结构是关系最密切的专业。建筑师往往根据建筑的使用功能和美学要求处理建筑体型，包括平面和立面；而结构师则根据受力的合理性进行结构设计，其中结构形式和结构体系的选择，结构总体布置等对结构的受力性能优劣性起决定性作用。结构的总体布置与结构体型密切相关，简单的体型易于得到规则和受力合理的结构总体布置，可使结构具有良好的抗震性能；反之，过于复杂的建筑平面和立面体型，将增加结构设计的困难，造成结构布置的不规则性。因此优秀的设计是建筑和结构的完美结合，需建筑师和结构师密切合作。在方案设计阶段，就应根据建筑物的高度、抗震设防烈度等具体条件合理选用结构形式和结构体系。

参考文献：

[1] 吕西林.高层建筑结构[M].武汉：武汉工业大学出版社，2008.

[2] 周芝兰.普通高等院校土木专业“十一五”规划精品教材建筑结构[M].武汉：华中科技大学出版社.2007

[3] 周云等.现代建筑工程技术研究与应用[M].广州：华南理工大学出版社，2006.

[4] 张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

高层建筑结构设计范文第3篇

关键词：高层建筑；结构；设计

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

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

1高层建筑结构体系的类型

1.1 框架-剪力墙体系

由于框架结构体系强度和刚度的限制，不适合建造高度较高的建筑，但可以通过在建筑平面合适的位置设置大的剪力墙以代替一部分框架，形成框架-剪力墙体系，增强建筑的刚度和强度，这种结构就是框架-剪力墙体系。在水平力承受方面，框架和剪力墙能够通过刚度足够高的连梁和楼板协同工作，形成混合结构体系。这种结构的框架体系负责主要承担垂直载荷，而剪力墙主要负责承担水平载荷，二者相互协同。由于框架-剪力墙体系具有弯剪型的位移曲线，这增大了这种结构的侧向刚度，减小建筑物的水平位移，不仅减小了框架结构承受的水平力，还使得内力在竖向的分布更加均匀，因此这种结构的建筑物高度要大于采用框架结构的建筑物。

1. 2 剪力墙结构体系

所谓剪力墙结构体系是指建筑的受力主体全部由平面剪力墙构件组成，在这种体系中，全部的竖直载荷和水平力由单片剪力墙来承受。剪力墙结构体系是刚性结构，位移曲线是弯曲型的，因此它的刚度和强度都非常高，并且具有延性，传力直接切均匀，有较好的整体性，具有很强的抗倒塌能力，因此剪力墙结构体系是一种比较好的结构体系。

1.3 筒体结构

筒体结构是在全剪力墙结构和框架-剪力墙结构的基础上发展而来的，将密柱框架和剪力墙集中在房屋和内部，从而形成空间封闭式的筒体，这就是筒体结构。由于筒体结构是将若干片纵横交接的框架或者剪刀强围起来，形成类似童装的封闭骨架，并且通过楼层面加强连接，不仅可以形成比较大的使用空间，还具有刚度好的优点，能够承受较大的水平载荷和竖向载荷，因此广泛应用在超高层建筑中。

2. 高层建筑结构选型

2.1高层建筑结构选型和施工的关系

不同的结构体系建筑施工工艺会有所不同，这不仅影响建筑结构的受力情况和抗震性能，还会影响材料的消耗、劳动力、造价及工期等方方面面。因此，在选择高层建筑的结构体系时要综合权衡施工工艺及各备选结构的特点，选择出最优的方案。对于现浇钢筋混凝土高层建筑来说，其结构方面的造价主要有模板、施工和材料几个部分。统计发现，模板的费用是造价中最主要的部分，占总造价的比例达到33-55%，因此，选择合理的模板体系，会有效降低总体造价，还能对施工进度和劳动力消耗带来有利影响。

2.抗震体系选定的原则

抗震是高层建筑必须考虑的总要因素，在考虑抗震性时，可以结合以下因素：(1)结构设计要有明确的计算简图以及合理的地震力传递路线；(2)建筑结构要有良好的言行和足够的承载力，要具有足够的好能潜力，保证在遭遇地震时有充足的防御倒塌的能力；(3)要具有躲到抗震防练，当部分结构或构件因损坏而失效时，不会影响整体的载荷能力和抗侧力；(4)强度和刚度在竖向和水平方向的分布要均匀，并根据设计需要合理布局，防止局部突变或消弱情况引起薄弱环节的出现，有效防止地震时应力的过大集中或塑形变形集中等危险情况的发生。

当然，在选择并确定高层建筑结构方案时，还应综合考虑建筑安全的重要性、建筑高度、设防烈度、场地类别、地基条件、施工条件和材料供应多方面的因素，结合相关技术指标和经济性分析，以选择最恰当的结构体系。

3高层建筑结构分析与设计方法

3.1高层建筑结构分析中常用的基本假定

高层建筑结构主要是由框架、剪力墙和筒体等竖向抗侧力构件通过水平楼板作为连接中介，并构成大型空间的结构体系。因为完全精确的通过三维空间结构进行分析存在着诸多困难，因此实践中的各种分析方法都对计算机模型进行了一定程度的简化，并做出一些基本的假定。

(1)弹性假定。这是在高层建筑工程实践中运用较多的假定方法，由于风力或垂直载荷的作用，结构常常处于弹性工作阶段，因此通常情况下，这种假定比较符合实际情况。然而，如果遇到强台风作用或者遭遇罕见地震时，高层建筑未出现较大的位移，并可能出现裂缝，此时结构就进入弹塑性工作阶段，如果仍然按照弹性假定来分析的话，在计算内力和位移时就可能出现错误，无法真实反映结构的工作状态，需要改用弹塑性动力分析方法。

(2)小变形假定。这也是实践中采用较多的一种基本假定方法。在这种假定下进行分析设计时，有可能受到几何非线性问题(P-效应)的影响，研究发现，如果建筑物顶点水平位移和建筑物高度H之间的比值/H>1/500时，就要注意P-效应的影响。

(3)刚性楼板假定。许多高层建筑在结构分析时通常都假定楼板在自身平面内具有无限大的刚度，并忽略平面外的刚度，这样不仅在很大程度上减少了结构方面的自由度，使得计算更为简便，也为空间薄壁杠杆理论的采用提供了便利。通常说来，这种假定在框架结构体系和剪力墙结构体系时非常适用的，但是对竖向刚度有突变的结构来说，由于楼板刚度比较小，并且主要抗侧力构件存在层数偏少或间距过大的情况，这样楼板就有较大的变形，在结构顶部和底部的各层内力和位移上的影响也尤为明显，此时就需要对这些楼层的剪力作出适当的调整，以避免不利影响的发生。

(4)计算图形的假定。由于二位协同分析方法忽略了抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度，并且对公共节点在楼面以外的唯一协调(主要是竖向位移和转角的协调)也缺乏考虑，因此具有缺陷性，尤其是用在空间工作性能明显的筒体结构中。为了解决这一问题，高层建筑结构主要使用三维空间分析作为整体分析的计算机图形，因为三维空间分析的普通杆单元每个节点都有6个自由度，按符拉索夫薄壁杆理论进行分析的杆端节点还需要考虑截面翘曲,具有7个自由度，这就使得分析更加准确。

3. 2高层建筑结构静力分析方法

(1)框架-剪力墙结构。框架-剪力墙结构在内力和位移计算时有很多方法可以选择，实践中应用较多的是连梁连续化假定方法。通过以剪力墙和框架水平位移或转角相等的位移协调为条件，提取参数并建立位移和外荷载之间的微分方程，并带入相关数据来求解，因为考虑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。这种结构在计算中，一般将结构转化成等效壁式框架，建立杆系结构矩阵位移法来求解。

(2)剪力墙结构。由于剪力墙的受力特性和变形状态主要由剪力墙的开洞情况决定，根据受力特性的不同，可以将单片剪力墙分为联肢墙、单肢墙、特殊开洞墙、框架墙和小开口整体墙等类型。不同类型的剪力墙截面应力分布不尽相同，因此，要结合具体类型来计算内力和位移。在机算中，可以通过平面有限单元法，这种方法具有计算精确和适用性广的优点，但是由于算法复杂，自由度多，耗时较长，因此目前主要用于应力分不复杂的剪力墙结构中，比如特殊开洞墙和框架墙过渡层。

(3)筒体结构。按照对计算机模型处理方法的不同，筒体结构有三种分析方法：等效离散化方法、等效连续化方法和三维空间分析等效离散化方法是把连续的墙体离散成等效的杠杆，以方便适用合适的杆系结构方法进行分析。所谓等效连续化方法是指将结构中离散钢杆件进行等效连续化处理，具体方法有有限条法、能量法、拟壳法、框筒近似解法和微分方程解法等。三维空间分析法是比以上两者更加精确的计算机模型方法，主要通过空间杆－薄壁杆系矩阵位移法来实现，目前这种方法多应用在筒体结构体系的分析上，也是工程中广泛使用的模型方法。

参考文献：

[1] 肖峻. 高层建筑结构分析与设计[J]. 中华建设,2008(12).

[2] 梁德. 高层建筑结构设计要点分析[J]. 建材技术与应用,2009(6).

高层建筑结构设计范文第4篇

关键词：高层建筑；设计；对策

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；

2.1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。

2.2侧移成为控制指标

与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼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。

2.3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。

2.4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，会得出偏于不安垒的结果。

2.5结构延性是重要设计指标

相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，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.高层建筑结构设计问题分析及对策

3.1提倡节约

我国是发展中国家，还是要尽量提倡节约，目前我国规范中的构造要求，并非都比国外低，有的已经超过。国外大企业在北京买了按我国规范设计的大楼，说明我国规范不是进不了国际市场。现在对安全度进行讨论，应注意不要引起误导，千万不要误解提高建筑结构安全度建筑物就安全了，造成不必要的浪费。实践已经证明，现行规范安全度是可以接受的。这是重要的经验，不能轻易放弃。但考虑到客观形势变化，国家经济实力增强和住宅制度改革现状，可以将现行设计可靠度水平适当提高一点。这样投入不大，却对国家总体和长远利益有利。

3.2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。

3.3考虑受力性能

对于一个建筑物最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。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都是非常重要的。由于建筑物是由一些大而重的构件所组成的，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而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，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量与分布作出总体设想。

3.4提倡使用概念设计

所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，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、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想。从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。近十余年来我国的高层建筑建设可谓突飞猛进，其建设速度和建造数量在世界建筑史上都是少有的。但是，从设计质量方面来看却不容乐观，多数设计追赶流行时尚，因此在实际中应考虑长远因素。

3.5 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的高度和厚度比在 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。

3.6 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。

3.7 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。

高层建筑结构设计范文第5篇

关键词：高层建筑；结构设计；技术分析

中图分类号：TU97 文献标识码：A

高层建筑的结构特点

高层建筑结构不但承受着来自垂直方向的荷载，同时也承受着来自外界的风产生的水平方向的荷载，同时建筑抵抗地震的能力也有要求。一般来说，在高层建筑中，影响因素主要是外界风产生的水平方向的荷载和地震两个方面，而低层建筑结构水平方向对高层建筑结构的影响较弱。随着不断增加的建筑物高度，会加快高层建筑的位移，同时过大的高层建筑侧移不但影响建筑物的使用，同时还会影响人的舒适度，导致很容易损坏非结构构件以及结构构件。因此，在设计高层建筑结构时，要在规定的范围之内控制好侧移，做好抗侧力结构的设计是高层建筑结构设计的核心。

建筑对结构设计的新要求

个性化户型内部空间

随着科学时代的进步，人们越来越注重户型的内部结构。每一位业主，都有个性化的审美意识和思维方法，而且在不同的时期，住户的想法和对建筑结构的要求都各有不同。建筑对结构设计的新要求，表现在多考虑到了住户所需要的建筑内部空间划分、建筑分户墙、楼梯间以及固定的厨房和卫生间的权利。布置竖向受力构件，卫生间要和受力构件隔墙结合设置，防止出现在户型的内部，造成阻碍和影响美观。这样就能在进深和开间两个方向保有比较大的灵活性，也考虑到了承重墙的隔音。设置外墙部位的墙、梁、柱，都要考虑到窗户的灵活性，为窗户的布置创造一定的条件。设计楼板，也要充分考虑调整隔墙的位置。

节省资金和材料

由于能源、土地以及材料价格的不断上涨，开发商为了减少一定的利益损耗，就开始注重在设计时对资金和材料的节省。节省资金和材料的设计开支，就可以将多余的资金应用于其他的发展方面。倘若从根本上做到经济节省，结构设计人员就要对民用建筑结构的概念设计进行总体的掌握。概念设计需要工作经验和理论知识的依据，并结合建筑功能要求与建筑工程的相关条件，用整体的概念在特定的建筑空间中完成结构总体方案的设计，处理结构与结构，构件与结构之间的关系。

常用高层建筑结构体系受力特点分析比较

框架结构

框架结构体系是由基础、柱、梁、楼板这4种承重构件所组成的。柱、梁与基础一起构成平面框架，是主要的承重结构。灵活布置框架结构建筑平面，可以方便建筑立面处理，同时形成较大的建筑空间；抗震性、整体性能好，具有很好的塑性变形能力。然而，由于框架结构侧向刚度小，当层数过多时，会产生过大的侧移，进而对框架结构的建造高度有了限制。

框架一剪力墙结构

框架一剪力墙结构体系是高层建筑结构设计中经常采用的一种结构体系，就是把剪力墙与框架两种结构共同组合在一起形成的结构体系，竖向荷载由剪力墙与框架等竖向承重单体共同承担，水平荷载则主要由具有较大刚度的抗侧力的剪力墙来承担。设置剪力墙，大大的增加了高层建筑结构的抗侧力刚度，致使其水平侧向位移大幅减小；并且，框架-剪力墙结构的协同工作使各层层间变形趋于均匀，因此框架-剪力墙结构体系的建筑能建高度要明显高于框架结构。

剪力墙结构

由竖向荷载的结构体系与墙体承受全部水平作用称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系是一种刚性结构，具有传力直接、均匀的特点。其结构的刚度与强度相对较高，然而而且也具有一定的延性。

筒体结构

筒体结构是由筒体为主的结构。筒体结构体系的高层建筑结构具有非常大的刚度与强度，结构体系中各构件的受力分配合理，抗震、抗风性能相对剪力墙结构、框架-剪力墙结构更强，常常应用于大跨度、大空间要求的高层、超高层建筑结构设计中。

高层建筑结构分析方法分析

计算分析基本假定

1、小变形假定

高层建筑结构实用分析方法中普遍采用的基本假定是小变形假定。对非线性几何问题的研究表明：当建筑物高度和顶点水平位移的比值大于 1/500 的时候，就一定要重视非线性几何问题的影响。

2、刚性楼板假定

很多高层建筑结构的分析方法都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。一般来说，刚性楼板假定对剪力墙体系与框架体系是完全可以的。然而，对于竖向刚度有突变的结构，楼板刚度较小，主要层数较少或是抗侧力构件间距过大等情况，楼板变形的就会较大。尤其是对结构顶部与底部位移与各层内力的影响非常明显。考虑这种影响，可将这些楼层的剪力作适当调整。

3、弹性假定

使用的弹性计算方法是当前实用的高层建筑结构分析方法。这一假定符合建筑结构的工作状况，由于在一般风力作用下，建筑结构一般都处于弹性工作阶段。然而在强台风或遭受地震作用时，常常会产生很大的位移，进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算位移与内力时，对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。

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。②二维协同分析。③三维空间分析。三维空间分析的普通杆单元每一节点有 6 个自由度，按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲，有 7 个自由度。

高层建筑结构的分析方法和计算原则

从理论上讲，多高层建筑结构并非理想弹塑性体，应根据不同材料的结构、不同的受力形式和受力阶段，采用相应的计算分析方法。一般包括线弹性分析方法、考虑塑性内力重分布的分析方法、非线性(几何非线性、材料非线性)分析方法等；对于体形复杂、结构布置复杂的高层建筑结构，模型试验分析也是一种重要的结构分析方法。

线弹性分析方法是最基本的结构分析方法，也是最成熟的方法，可用于所有高层建筑结构体系的计算分析。理论分析、试验研究和工程实践表明，在承载能力极限状态和正常使用极限状态下，线弹性分析结果可以满足工程精度要求，保证结构安全。

高层建筑结构的新技术发展

推广钢结构民用建筑

钢结构的自重轻，和砖混结构相比，只是砖混结构的65%左右。因此，在一定的程度上，减少了砂石土等基本材料的用量。不但可以适应于软弱的地基部位，而且在其他的地基条件下，也一样可以减少基础的造价。钢结构运用于民用建筑中，不仅建筑的施工周期短，而且能够加快资金的周转，大大的提高投资的总体效益。另外，钢结构建筑还有很高的性价比，能够利于可持续的发展、环境保护，而且对产业化发展有一定的帮助，有利于环境的可持续发展。

应用预应力混凝土大板结构技术

预应力大板结构是布置明梁在柱与柱之间，采用预应力大板设置楼板。预应力大板上可以直接的布置一套隔墙的结构体系。随着不断成熟的应力技术的发展，预应力的施工费和材料也在不断的下降。我国高层建筑中的转换层结构使用预应力的技术情况也逐渐增多。在预应力大板结构中，常在建筑方面避免了比较难看的室内次梁模式，使原本的住宅建筑的平面布置更灵活，也有利于处于二次装修时，改造室内布局，满足住户的个性需求。

结束语

随着科学技术的发展，我国建筑结构设计技术也步入了多样化，建筑结构设计技术直接关系到建筑质量的好坏，随着建筑结构技术的发展，不断推广与应用新的设计技术，从而为人们提供良好舒适、安全的居住条件。

参考文献