探讨高层建筑结构设计

探讨高层建筑结构设计（精选9篇）

探讨高层建筑结构设计 第1篇

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，促使高层建筑得以快速发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展，抗风和抗震理论的不断完善，加之新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高，为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。本文对高层建筑结构设计中值得重视的几个问题进行了探讨，仅供参考。高层建筑结构受力性能对于一个建筑物的最初的方案设计，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，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和分布作出总体设想。对于低层、多层和高层建筑，竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的，但是，随着高度的不断增加，竖向结构体系成为设计的控制因素，其原因有两个:其一，较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒;其二，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抵抗变形，可见，高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。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郡三心合一。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、正多边形等简单平面形式。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单平面形式，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，在结构平面布置时泣尽可能使 结构处于对称状态。高层建筑结构设计中的侧移和振动周期建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面:()1合理158高层建筑的自振周期汀1)宜在下列范围内:框架结构:T1(=0.1一0.51N)框一剪、框筒结构:lT=(0.80一0.1)2N剪力墙、筒中筒结构T:1邢.40一0.1)0NN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:犯二(13一1巧T)1;第三周期:竹《115一In)TI。.32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。.33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;框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。4 位移限值、剪重比及单位面积重度4.，位移限值在结构整体计算的输出结果中，结构的侧移(包括层间位移和顶点位移)是一个重要的衡量标准，其数值大小从一个侧面反映出结构的整体刚度是否合适，过大或过小都说明结构刚度过小或过大(或者体现结构两个主轴方向的刚度是否均衡)，以致要引起设计者对其中的结构体系选择、结构的竖向及平面布置合理性的再思考。现行规范中将顶点位移与层间位移并重对待，经实践探索并参照国外经验，得出的结论为:高层建筑尤其是超高层建筑，顶点位移限值决定的不仅是其数值大小而且还有其振动频率，人的舒适感觉与振动频率有关而与振动幅度(绝对位移)关系不大，即摆动频率不太高时就可满足人们的舒适度;其次，防止结构由于变形过大而可能遭受损坏或破坏的控制因素是层间相对位移，而其限值在现行规范中似偏严，可予放松。同一结构用不同的计算程序计算，如果其层间位移数值差异很大，则有可能是其“层间位移”内涵不同所致，有的是指楼层形心位移，有的则专指考虑楼层转动后的最大角点位移，后者通常比前者要大，形心位移对规则建筑有意义，而角点位移则更能反映结构楼层的真实位移，因此角点位移是结构工程师必须关注的一个数值。.42剪重比及单位面积重度结构的剪重比(也即水平地震剪力系数从即四心是体现结构在地震作用下反应大小的一个指标，其大小主要与结构地震设防烈度有关，其次与结构体型有关，当设防烈度为7、8、9度时，剪重比分别为aoZl，.0024，.004;0 扭转效应明显或基本周期<35.。的结构剪重比则分别丈.00160.，0犯，0.0640单位面积重度，产„从仪Nlm勺是衡量结构构件(下转79页)万方数据差的精度优于国际一流大港的标准2c0m，并达到了集装箱船到港，42小时内必须离港的世界一流大港的标准。港口物流信息系统建设及应用中存在的主要问题目前天津市尚未建立公共型物流信息交换平台，也没有建立完备的企业与港口之间相连的物流信息服务系统，在一定程度上影响了天津港口物流业的发展。在物流信息系统建设方面，主要存在以下问题:4.1从外部环境考虑.14.1思想认识方面还有待进一步提高天津市近年来信息化的发展，特别是在市领导的直接组织下开展的天津市发展现代物流的对策研究，使各有关方面对现代物流有了一定的认识，但是还不够深人与普及。我市物流企业对信息化的重要性认识不高，企业的信息化程度不够高，缺少能提供全方位物流服务的大型企业。.14 2经济运行环境还禽改善物流系统涉及到国家行政管理部门和工商业各个部门。国家的市场经济体制仍需完善，这就造成了一些影响信息化建设方面的问题。4.1.3物流系统的基础设施需要大力发展天津公共数字信息网络系统基本能满足当前物流企业的一般通信需求，但收费标准仍偏高，影响物流企业利用的积极性，为物流信息系统建设的推广造成一定的障碍。.42从内部环境考虑.4.21港口物流企业缺乏信惠化建设的中长期规划港口物流企业的信息化建设是一项复杂的系统工程。许多港口物流企业由于缺乏中长期的规划，导致在硬件设备配置、软件开发购买、网络组建等方面只看重眼前利益，使投资成本不必要的加大。不仅浪费了资金而且管理水平也没有得到真正的提高。.4.22港口内现有各系统独立运行，信息不能充分共享和自动交换天津港属于综合性港口，港内各公司之间、公司与港口调度部门、各业务部门之间、货主与船代、港口部门及海关之间等联系密切，信息交换频繁，同一客户信息往往为不同部门所需要。尽管港口内计算机网络已搭建，但由于各个公司与部门的MSI系统数据格式、系统结构存在较大差异，目前还没有达到网络环境下的集成，信息不能充分共享，信息的完整性、准确性难以得到保证。除此以外，港口的业务要涉及到许多不同的管理部门。.4.23港口现有系统缺乏管理控制与决策功能港口物流企业的管理控制与决策受到人为因素的干扰。就整个港口层面而言，依靠各公司向港务局的各个业务部门提供的月报季报年报和公司领导向上级港务局领导的汇报等人工的方式对整个港口实施管理控制和决策。5 建议与对策针对目前天津港口物流企业信息系统建设的现状及存在的问题，港口物流企业信息化管理的改革与发展势在必行。天津要实现建成国际化的现代物流中心和北方物流集散中心的目标以及将天津港建成世界强港的最有效的途径就是提高信息化水平，加大物流信息系统的建设力度。随着计算机技术、网络技术、特别是电子商务的快速发展，这些都为港口物流的信息化建设提供了技术保障。各级政府部门、港务集团、物流企业也开始重视信息化的建设不再只专注于自身的经营与管理，这些转变都为提升港口物流信息化管理水平莫定了基础。就目前的环境，应重点做好以下几方面的工作:5.1进一步提高对物流信息化的认识，提高物流信息系统建设在推动天津港口物流业发展中的地位要认识到信息化建设对提升天津港口物流的重要作用。倒顶信息化建设的管理关系，实行统一管理，尤其要加强信息产业主管部门的宏观调控职能。.52物流信息系统建设标准化、规范化建立标准化制度与国际物流接轨。包括:EDI和电子商务的信息交换行业标准，物流企业信息网络规范化标准等。.53建立以港务局为核心的信息化管理组织机构，加强信息中心的职能作用在港口企业的制度改革中要加强信息信息中心的职能作用。建立以港务局高层领导为核心的信息中心，其主要职能应是:制定港口及其下属各公司的中远期信息化建设的发展规划，并制定详细的实施计划;负责硬件设备的购买与维护等工作;负责应用系统的统一开发;负责与其他有关行业部门的信息化建设部门共同制定信息技术的规范和标准;协调与其他各行业的资源共享平台的建设。.54开发辅助港口领导决策的055，完警现有系统中的管理与决策功能港口决策层所面临的决策问题往往是非结构化或半结构化的。决策所需的信息大多数来自企业外部，而且要求信息的准确从而能够做出正确的决策。这就要求建立大型的数据库，通过数据库利用数据挖掘技术，将数据库中与决策问题有关的信息提供给DSs，由DS的推理机制生成所需要的决策方案组，再由高层领导根据经验、事实或其他条件从决策方案组中找出最适合的决策。.55建设现代化生产调度指挥中心及电子口岸工程电子口岸已经成为现代口岸物流的重要发展趋势，为适应天津滨海新区建立国际贸易信息服务体系的要求，天津港将建设港口电子口岸工程。电子口岸综合系统充分运用了现代信息技术，借助公共电信网络，将外经贸海关工商税务外汇运输等涉及口岸物流服务及口岸行政管理的信息流资金流货物流的电子数据集中存在一个公共的数据库中，企业可以通过nItem te办理报关报检结付出口退税等手续，实现港口一体化服务。.考文献:【1】王述祖.现代物流与天津发展.业京:中国经济出版社2，0.2.2【2】张丽君.现代港口物流.北京:中国经济出版社，2005..4【3】钱晓江物流信息系统体系结构.东南大学学报(自然科学阂2，01..6【4】张宗成.现代物流信息化广州:中山大学出版社2，0121.

探讨高层建筑结构设计 第2篇

摘要：高层建筑集合了居民住宅楼、办公、娱乐、商务等多功能一体，内部结构复杂，严格的消防及安全要求对建筑设计的标准提出了较高的求。如燃气管道在设计中稍有考虑不细致或处理不恰当，否则将造成严重的后果。本文针对高层建筑管道燃气设计中的一些问题, 结合管道燃气的供气特点进行分析和探讨, 并对高层建筑管道燃气设计的理论进行总结。

关键词：高层建筑,燃气设计,因素,措施

近年来，随着城市建设的不断发展和建筑业的兴盛，在各大城市中，大量的高层建筑已经建成和正在建设之中。其中尤以高层普通住宅和商住用房更突出。这类建筑要求燃气的供应必须与之配套。鉴于高层建筑的特殊性，在进行其燃气管的设计时，就必须解决在多层建筑中对燃气管和燃气供应影响不大而可以忽略不计、但在高层建筑中的燃气管和燃气供应就不可忽略的一些因素。下面就高层建筑燃气设计问题谈一些粗浅的看法, 供同行参考。

1.影响高层建筑燃气设计的因素。

在高层建筑燃气设计过程中，必须要做好其规划设计工作，将影响安全的因素进行充分考虑，保障其合理性和安全性。从当前社会发展的实际情况来看，影响我国燃气设计的相关因素主要有以下几个方面：

1.1高层建筑因体积和自重等因素，会远远大于普通建筑，其地基下沉对燃气引入管的影响较大。高层建筑由于建筑以及设计的复杂性和特殊性，自然用到的材料就要多一些，这样就导致了其体积和建筑重量的增加，使得地基承受的压力自然加大，甚至会引起地基下沉，这样可能会使燃气管线受到一定程度的影响，造成弯曲现象，甚至会发生泄漏，这对于城市建筑物的.影响是非常大的。

1.2由于高层建筑的高度较高，可能会造成燃气比重与空气比重的差异所产生的附加压头不足，这样就会使燃气难以得到有效的供给，影响灶具的使用，影响城市人们的生产生活，因此，必须要进行合理设计和规划，克服高度障碍，保障燃气能够有效供应，提高人们生活质量。

1.3由于高层建筑燃气立管的自重所引起的压缩应力，这会减少管道的供给能力。同时由于内外环境的变化也会使管道伸缩，影响供给能力。四是高层建筑在受到一定的外力影响时，如地震等自然灾害时，可能会产生一定量的变形，这样会压迫燃气管道，会造成燃气管道的弯曲，影响燃气供给能力。

2.提高高层建筑燃气设计的措施。

2.1管道附加压力.

2.1.1通过对相应文献资料的研究，民用低压天然气燃具的额定压力为Pa，高层建筑允许燃具前压力存在一定范围内的波动。而当燃具的压力在额定压力的0.75-1.5倍范围内波动，从而能达到高层建筑燃烧器的要求，若是超过了一定的范围，燃具的热效率较低，燃烧并不稳定，燃烧过程中的噪声较大，将导致脱火或者回火等现象。此外由于燃具的不完全燃烧，烟气中的一氧化碳含量超过了一定的范围和限度，从而引发了相应的事故。

2.1.2高层建筑的燃气管道的设计过程中，在一般状况下而言具有四个方面的问题，也就是燃气管道输送介质由于高程差产生的附加压头、建筑沉降对管道的补偿以及燃气管道温差变形应力补偿和管道自重所引发的燃气管道的下沉。高层建筑的天然气管道设计中，一般采用低压进户模式，在低压燃气管道的压力损失计算过程中，应考虑由于高层建筑高度所引发的燃气的附加压力，由于高层建筑中的低压管道网络中只有极少数的部分是使用燃气，然而高层建筑离调压器距离较近时，自调压器的出口管道和燃气计量表之间的整个燃气管道压力的压降数值十分小，从而可认为引入燃气管道前压力接近于调压器的出口压力。

2.2附加压力影响的消除。

通过对较低的高层建筑，由于其附加压力较小，由此可以采用缩小燃气立管的直径以及设置分段阀门的方式减少高层建筑燃气管道附加压力的影响。而对于较高层的高程建筑燃气用户，可在燃气表前设置低压调压器，或者将高层的供气系统与低层的供气系统分开，满足高层建筑中不同楼层用户燃气需求。超高层的建筑可通过中压进户、燃气表前调压等方式，在用户的燃气表前设置低压调压器，使燃具前压力大约为2000 Pa。

2.3高层建筑的沉降。

高层建筑沉降所带来的对燃气管道的不良影响，在高层建筑的燃气管道设计中应综合考虑，并根据高层建筑状况调整燃气管道工艺设计，从而实现更为优化的设计。也可在燃气引入管位置安装伸缩补偿管或者金属软管抵消高层建筑沉降所带来的不良影响，由此高层建筑的沉降过程中由于伸缩补偿管吸收相应的抗力，有效防止了燃气管道的断裂等破坏。同时对金属软管的引入，利用波纹管随着外力变化而挠变的特点，减少了燃气引入管位置所遭受的应力，由此实现了高层建筑沉降力度的补偿，由此保护了燃气管道。金属波纹管补偿量较大、耐腐蚀、抗震、抗疲劳，具有良好的密封性、耐温性，同时使用时间较长等特点，由此在各行各业中实现了广泛的应用。

2.4高层建筑燃气管道设计中的安全设施。

燃气易燃易爆，一旦建筑的燃气管道发生泄露，由于高层建筑人员较为密集，由此燃气的泄露和相应的事故将造成较大的损失或者伤亡，带来严重的社会影响。由此高层建筑的燃气设计应严格执行相应的标准和规范严格施工，同时还应采取一定的安全措施：在燃气引入建筑室外设置燃气供应的快速切断阀门，在室内的燃气管道上设置自动切断阀和燃气快速切断阀门;在燃气的供应点以及燃气管道经过的高层建筑房间设置安全警报，同时将安全警报系统与自动切断系统及排风系统结合起来，实现集中监控体系。

3.结束语。

高层建筑的天然气管道设计应综合考虑, 根据当地的气源、压力、建筑、安全、地理、环境、用户素质等特点综合考虑, 选择最佳的设计方案。高层建筑的燃气管道设计过程中，应综合考虑燃气管道安装建筑的气源、压力、建筑、安全、环境以及消防安全、建筑结构的特点以及高层建筑长期发展等多方面的因素，由此确定切实可行的燃气管道设计方案。高层建筑管道燃气应与建筑主体同步设计、同步施工，从而达到最佳的效果。当然，安全防范在各个部门中均需要进一步提起重视，只有充分认识到安全的重要性，才有可能实现优秀的安全设计。

高层建筑结构设计探讨 第3篇

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。

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

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, 其数值随着结构动力性的不同而有较大的变化。

2.2 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。

2.3 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. 高层建筑结构的相关问题

3.1 基础埋深问题

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:

3.1.1 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。

3.1.2 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, 调整地基不均匀沉降。

3.2 受力问题

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, 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和分布作出总体设想。

对于低层、多层和高层建筑, 竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的, 但是, 随着高度的不断增加。竖向结构体系成为设计的控制因素, 其原因有两个:其一, 较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或井筒;其二, 侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。

与竖向荷载相比, 侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的, 是随建筑高度的增高迅速增大。例如, 在所有条件相同时, 在风荷载作用下, 建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比, 而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比, 地震的作用效应更加明显。在高层建筑中, 问题不仅仅是抗剪, 而更重要的是整体抗弯和抵抗变形, 可见, 高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。

3.3 超高问题

3.3.1 结构的超高问题:

在抗震规范和高规范中, 对结构的总高度有着严格的限制, 尤其是新规范中针对以前的超高问题, 除了将原来的限制高度设定为A级高度以外, 增加了B级高度, 处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中, 出现过由于结构类型的变更而忽略该问题, 导致施工图审查时未予通过, 必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况, 对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

3.3.2 短肢剪力墙的设置问题:

在新规范中, 对墙肢截面高厚比为4~8的墙定义为短肢剪力墙, 且根据实验数据和实际经验, 对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制, 因此, 在高层建筑设计中, 结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙, 以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

3.3.3 嵌固端的设置问题:

由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防, 嵌固端有可能设置在地下室顶板, 也有可能设置在人防顶板等位置, 因此, 在这个问题上, 结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面, 如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题, 而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

3.3.4 结构的规则性问题:

新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动, 新规范在这方面增添了相当多的限制条件, 例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等, 而且, 新规范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, 结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意, 以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

3.4 抗震问题

(1) 应当注意防震缝的设计, 必须留有足够的宽度。

(2) 平面形状或刚度不对称, 会使建筑物产生显著的扭转, 震害严重。

(3) 凸出屋面的塔楼受高振型的影响, 产生显著的鞭梢效应, 破坏严重。

(4) 高层部分和低层部分之间的连接构造不合理。

(5) 框架柱截面太小, 箍筋不足, 柱子的延性和抗震能力不够而发生剪切破坏或柱头压碎。

(6) 由于沿竖向楼层质量与刚度变化太大, 使楼层变形过分集中而产生破坏。

(7) 地基的稳定性问题要特别注意。

(8) 伸缩缝和沉降缝宽度过小, 碰撞破坏很多。

(9) 不应在建筑物端部设置楼梯间, 楼板有大洞口, 因刚度不均匀而产生扭转。

(10) 外纵墙门窗洞口过大, 连梁尺寸太小, 容易产生破坏。

(11) 中间部分楼层柱子截面和材料改变或取消了部分剪力墙, 产生刚度或承载力突变, 形成结构薄弱层。

4. 结语

论高层建筑结构设计探讨 第4篇

【关键词】高层建筑、结构设计

一、高层建筑结构设计中采用钢结构或全钢结构方案设计

因为当前新发展形势下，超高层建筑建设较多。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大。在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时随着生产技术的不断进步，高强度钢材应运而生，这就使得在高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的施工技术与设计问题逐渐显现，值得相关专业人员的深思和解决。近些年来，高层建筑结构工程设计领域开始涵盖更多的方面，例如在新时期，高层建筑在结构工程设计中更多的采用钢结构工程的设计。这样的高层建筑钢结构相比于建筑的钢筋砼结构在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。

随着经济水平的不断提升，更多的建筑企业发现了高层建筑采用钢结构工程设计的优势所在。因为钢材的“容重与强度比”一般小于木材、混凝土和砖石，可见钢结构比较轻，与钢筋混凝土结构相比要轻 30%-50%；不仅如此，钢结构断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8%左右。所以，现代建筑行业更多的采用钢结构的高层建筑结构工程设计。据相关的初步统计，全世界至今已完成的101幢超高层建筑中，钢筋混凝土结构16幢，纯钢结构 59幢，不同形式的钢砼混合结构27幢；这些数据可以见得，钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业等相关产业得到迅速发展。但是高层建筑的结构工程设计领域也没有十全十美的，也会存在着多方面的问题，例如：高层建筑钢结构设计中存在的施工技术等方面的问题就尤为突出，且亟待解决。浅析高层建筑钢结构工程在设计中存在的问题，已逐步成为建筑管理者、设计者关心的重点问题，也是需要解决的主要任务。

二、高层建筑结构设计领域存在问题的探讨

（一）高层建筑结构工程设计的“结构延性”指标设计易被忽视

高层建筑结构设计与低层建筑结构设计相比，高层建筑的结构工程设计更具柔和性。例如，在地震作用方面高层建筑结构的变形要大于低层建筑结构或高层建筑的底层建筑结构。但是，当前一些高层建筑工程结构的设计者往往忽略了这一点，只要求对建筑结构的外形和建筑内部的规整度进行细致设计，轻视高层建筑结构延性的指标设计。这样会使高层建筑结构在因为自然灾害或人为破坏等因素影响时进入塑性变形阶段后，没有较强的建筑变形能力，严重后果将会造成倒塌。所以对于高层建筑结构工程设计的“结构延性”指标设计要特别注意，并在建筑结构构造上采取合理、规范的措施，保证高层建筑具有足够的延性和稳定性。

（二）高层建筑结构工程设计中采用钢结构工程施工技术方面存在的问题

在高层建筑结构工程设计中采用钢结构设计，出现以下几方面问题的可能性较大：

1. 高层建筑结构工程设计中采用钢结构建设存在预制模板技术问题：

由于建筑的施工工期是关系建筑施工成效好坏的关键环节，所以对于高层建筑施工而言，同样也是如此。这种相似性主要体现在： 首先，它们的结构整体性好，机械化程度高；第二，它们对组织管理都提出了较高的要求，同时，在结构物立面造型方面具有一定的限制；最后，它们对施工工期与施工成本的控制都有着极为迫切的需求。在施工过程中，我们可以采用预制模板技术，将滑模法与爬模法付诸实践，以实现缩短施工工期与降低施工成本的目的，但这也存在着一定的局限性，在保证工期的同时，有可能忽略高层建筑在施工的技术质量，达到事倍功半的效果。

2. 高层建筑结构工程设计中采用钢结构施工会出现施工技术超高问题：

由于在抗震规范和高规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是在新规范中针对以前的建筑超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度以外，还增加了B级高度，使技术处理措施与设计方法都发生了较大的改变。在实际工程施工中，曾出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工技术设计图审查时未予通过，必须重新进行修改设计，技术的施工程度直接影响对工程工期、造价等整体规划的实施。

3.高层建筑在结构工程设计中采用钢结构施工建设存在高空作业较多，一定程度上增加了建筑施工的危险性：

这主要是由于高层建筑本身的特点决定的。因为高层建筑楼层多，从而使得垂直运输工作量相对较大。这就需要很大的技术装备来支撑其高空作业的完成，需要处理大量的建筑材料、机具设备以及人员运输等工作，在施工技术实施方面易出现安全问题，应尽量避免引起不必要的安全事故。

三、高层建筑结构设计中出现问题的解决对策

1.高层建筑结构设计中施工技术的裂缝控制技术：

在施工技术措施方面： 采用防，抗结合的技术方式。（1）“防” 的措施：设置永久性伸缩缝；外墙面适当位置留分隔缝等。 （2）“抗” 的措施：避免结构断面突变带来的应力集中，重视对构造钢筋的配置；在两种不同基体的交接处，用钢丝网进行处理；特别注意梁底的砌筑要求；屋面保温层与隔气层的合理设置等。 （3）“防”、“抗”相结合的措施：合理设置后浇带，采取相应补偿收缩混凝土技术，混凝土中多掺纤维类，加强新浇混凝土的早期养护措施，从而有效预控混凝土裂缝。

2.泵送混凝土结构技术设计

泵送混凝土结构技术是高层建筑结构设计中，施工技术的重要组成部分。混凝土不仅数量大而且强度高，对混凝土的配比提出了较高的要求。据调查研究发现，目前国内的施工方大多采用掺粉煤灰与化学外加剂的双掺技术，以满足泵送混凝土技术的需求。在这项技术的作用下，混凝土的泵送高度也有了很大程度的提高，这同时会有效地提高了高层建筑的施工效率。

总之，因为新时期高层建筑结构工程设计具有复杂性、多面性等特殊性，所以设计师在对建筑结构工程进行设计时难免会出现一些问题。本文主要对当前高层建筑结构设计中经常采用的建筑结构设计做出阐述，并对其常出现的问题进行了分析，提出了必要的解决措施，促进高层建筑业更好的发展。

【参考文献】

[1]叶林标.《建筑防水涂料》.[J].现代涂料于涂装.2001

[2]黄一如.《新技术条件下的中国建筑学》.[J].时代建筑.1999

[3]叶林标.《建筑防水工程技术发展50年》.[J].建筑技术开发.1999

[4]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.

高层建筑防火工程设计探讨论文 第5篇

摘要：随着我国社会的飞速发展随着我国社会的飞速发展，我国的建筑行业也得到了极为迅猛的发展，在这样的发展趋势之下，高层建筑就变得越来越多来越多。但是一般来说，高层建筑存在的风险隐患也是比较多的，而且极易引发火灾，一旦上述的危险情况出现，那么就会对人们的生命安全造成严重的威胁的生命安全造成严重的威胁。由此我们可以看出，在高层建筑工程施工的过程中，有关人员必须不断加强防火工程的质量管理，并且在这个基础上设计出合理的防火系统并且在这个基础上设计出合理的防火系统，这样一来，高层建筑防火的有效性就能得到有效的保障。现阶段，大多数的高层建筑在施工实践的时候在施工实践的时候，对于防火工程的设计能力都存在一定的不足，这就在很大程度上加大了火灾等安全隐患。本篇论文主要研究的内容就是目前高层建筑防火工程设计中存在的不足的内容就是目前高层建筑防火工程设计中存在的不足，同时针对这些问题进行了适当的分析，从而提出有效的策略。

关键词：防火；高层建筑；施工；风险；设计

高层建筑防火工程设计探讨论文 第6篇

通常情况下通常情况下，防火工程设计是高层建筑施工中最重要的一个环节一个环节。要想有效的确保防火的工程质量，那么就要让有关的设计工作有序进行关的设计工作有序进行。但是站在现有的设计情况上看的话话，高层建筑施工的过程中存在的问题是很多的，最为明显的主要有以下几种主要有以下几种：首先首先，在设计内部结构的时候，有关人员在选择防火材料时并没有按照高层建筑的施工实际情况进行相应的选择时并没有按照高层建筑的施工实际情况进行相应的选择，这样一来样一来，施工到了后期就很容易出现火灾等危险情况，严重情况下甚至会加重建筑结构变形的危险系数况下甚至会加重建筑结构变形的危险系数。其次，在对建筑内部的防火工程进行设计的时候内部的防火工程进行设计的时候，必须对防火隔离的问题进行充分的考虑行充分的考虑，考虑的内容主要包括防火分区等等。当防火工程设计工作从这个方面展开的话工程设计工作从这个方面展开的话，火势就可以控制在比较合理的范围之内合理的范围之内，并且在最大程度上降低人员的伤亡。最后，在高层建筑的设计中在高层建筑的设计中，必须对安全通道进行合理的设置，可是现阶段现阶段，大部分高层建筑设计中的通道设置还不是十分的合理理，出现的比较明显的问题就是安全距离不够。而且有些通道中会存在长期堵塞的问题道中会存在长期堵塞的问题，如果在这样的情况下发生火灾，人员就没有办法及时逃离人员就没有办法及时逃离。

探讨建筑方案设计 第7篇

1 运用图示思维展开建筑方案设计

1.1从宏观平面出发，科学进行场地设计

在建筑场地设计阶段我们应从宏观角度出发合理确定出入口与建筑物室外场地之间的关系。首先我们应通过合理分析人流方向定位建筑物主次出口入口的范围，通过对建筑区域人流、车流及建筑物三者之间的关系探讨，核准图位置、形状，哪一部位属于人流密集区域等。这些内容是开展一项建筑项目设计的前期首要任务，其各项位置、内容确定的是否准确关系到整体建筑布局的成败。上述分析的依据来自于对项目设计任务书中包含的相关文字资料及项目地形图中包含的道路现实状况等。只有对各项位置分布进行合理、科学的规划选择才能真正令建筑项目适应城市环境建设，令两者实现有机和谐的发展。同时建筑物室外场地区域的各类流向组织及其建筑自身的入口、出口的合理定位也可进一步产生对建筑内部区域功能布局的良性影响。在设计初期我们应对建筑项目的用地出入口进行合理选择，综合各项内外关系通过全面的方案比较核准位置。在对图底关系的确定分析中，我们首先应将建筑设计项目中的各个房间看作是一项设计要素，而把建筑室外的人流活动计算区及车流停泊区看做另外两项设计要素，这样一来，我们可面对三项设计要素综合考虑各项设计环节，有效抓住矛盾切入点并将相应的难点问题进行合理简化。在实践设计阶段，我们必须确定这一针对图底关系的分析应在具体建筑用地的现实范围内开展，同时应依据其外部环境条件特征以及大体出入口方位的确定前提有针对性、有目标的进行综合分析，从而进一步核准在底位置上图的具体形状及方位。

1.2依据功能诉求合理划建筑区域

对建筑功能区域的划分也可统筹概括为对其对外区域、内部区域或者活动区、安静区的功能划分，从而有效简化设计方案中的矛盾问题。倘若建筑类型对功能需求较复杂，而我们在设计初期阶段便对所有功能性建筑房间进行无一遗漏的依据功能关系图展开分析，那么久而久之便会被复杂的规划设计所牵绊、陷入自设的建筑功能设计迷魂阵。这是由于，对于十几个甚至是几百个建筑房间我们并不能在较快时间里核准他们之间到底存在着怎样的内在联系，而一旦仅片面的展开对个别建筑内部空间的孤立式分析，则势必会失去了对整体建筑方案的全局性把握，因此对于建筑功能设计的分析方式需要我们从对功能的分区开始，切实掌握其分析优势及要点，从而真正实现快速、人性化的建筑方案设计。采用该类功能分区的分析方式优势在于无论对目标区域的房屋空间怎样分析都不会涉及到其他区域；各个区域之中房屋空间的内部变化关系同样也不会对大范围的功能分析协调性造成影响。在分区布局实践中我们首先应依照竖向对功能分区，而后再进行对其水平功能的分区，从而合理确定建筑空间中的位置关系。在建筑的各功能区域房间中，哪些属于上层布设的环节，哪些可在下层进行配置我们应在展开平面的功能分区之前首先决策，确保突出建筑功能的合理性、空间结构的科学性，并令功能依据建筑空间形式的变化展开分区设计。也就是说对其竖向功能的分区设计具有一定的优先性，只有对该类竖向功能配置的及时完备，才能合理开展对建筑各层水平功能的合理分区，由此可见两类设计分区环节具有一定的互动性及调整性。

1.3合理确定交通布局及卫生间布局

在该环节的方案设计中交通布局主要包含对建筑楼体、电梯及走廊位置的设计规划。在垂直向的交通设计手段主要涉及包括楼体、电梯位置，走廊的布置，水平向的交通布局设计则主要在走廊布置基础之上得以实现。依据相关的无障碍设计标准要求，建筑设计方案中必须包含对无障碍电梯环节的设置。对于卫生间的布局设计环节我们一般遵循将其靠近公共区域的布设原则，一般可将其设置于建筑公共区域的楼体一旁或门厅边位置，尽量将其布局于两项功能区域的结合部位，并使之与楼梯结构合理融合，从而体现建筑方案功能设计的便捷性与合理性。

1.4完善结构布置、注重细部调整

从结构设计合理性的角度来讲，越简洁且规整的网格，越便于对建筑结构的合理布置与计算，因此我们应基于人们对矩形、方形的认可度与熟悉性及建筑结构配置的和谐性要求，将矩形作为建筑结构选型方案的首选。从经济合理性的角度出发，其框架结构的开间尺寸应以5至8米为宜，同时还应充分结合建筑类型的具体特征及其相关的尺寸要求进行综合设计。在细部的调整环节中我们首先应对建筑中个别房间的尺寸比例进行适度调整，令其结构平面的设计更加趋于完善。同时我们应综合检查其结构系统的合理性、防火分区的达标性、无障碍设计完成情况并对总体平面设计进行进一步完善。接着我们应深入推敲其柱网结构的合理设计程度，跨度尺寸是否正确，是否还需进一步增加或减少柱子，并检查防火分区的设计面积是否符合标准要求，以完善明确防火分区数量、楼梯数量。在无障碍设计中我们应细化核查建筑主入口的平台设计、坡道及雨棚设计以及公共空间的无障碍电梯设计，从而进一步完善对其用地边界的设计、布局停车及绿化景观等总体平面的建筑方案设计。

2 结束语

在建筑行业中相关的建设方案设计主体依据项目的现实环境、条件有针对性的完成建筑空间及良好环境的构建，属于一类科学利用图示思维进行的完善设计，可有效解决建筑设计中存在的矛盾问题，实现来源于生活的本质设计。其中图示思维主要指建筑师应用徒手设计草图方式将脑海中的模糊意向较快速的记录下来，并使其物化为现实可感知的建筑图形，展现了建筑师富含功能特征分析的科学逻辑思维，同时从平面布局的角度对建筑方案进行了更深层次的思考。由建筑设计进程规律我们不难开出，全面科学的设计流程需要包含针对环境特征的设计、群体性设计、单体及细部设计等，以上设计步骤呈递进式发展状态，即前一个步骤为后一环节的设计基础及依据，而后一环节则起到对前一步骤的反向作用。倘若从整体设计进程入手，我们则可将其流程分为对任务书的细化阅读、展开建筑方案构思、进行细节化绘图及阶段检查等。首先对任务书的深入、仔细阅读可有效明确建筑设计目标，对现场施工条件充分明确，清晰掌握所要设计的内容信息。在完成以上步骤后建筑师应通过深入实地总结与分析将现场建设条件与施工地形图进行完善比对，从而合理构建建筑设计的良好环境空间概念。接着我们还应将相关平面内容、施工现场面积汇总表以及任务书进行深入对比，从而合理明确建筑设计分区，令各功能关系图清晰、准确，发挥重要的服务价值。

高层建筑结构设计探讨 第8篇

高层建筑通常以建筑的高度和层数两个指标来判定, 但世界范围内目前还没有一个统一的划分标准。它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。美国规定高度为22~25m以上或7层以上建筑为高层建筑;日本规定8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑;英国规定高度为24.3m以上的建筑为高层建筑;在我国一般8层以上的房屋就需要设置电梯, 对10层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范, 因此我国的《民用建筑设计通则》 (GB50352-2005) 、《高层民用建筑设计防火规范》 (GB50045-95) (2005年版) 将10层及10层以上的建筑与高度超过24m的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。从结构受力性态的角度来看, 8层以上的房屋, 风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要, 甚至起控制作用, 因此《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3-2010) 将10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其它钢筋混凝土结构的民用建筑称为高层建筑。当建筑结构高度超过100m或层数在30层以上的高层建筑, 称为超高层建筑。

1 高层建筑结构特点及类型

1.1 高层建筑结构特点

1.1.1 水平荷载成为设计的决定因素

一方面, 因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所产生的轴向压力和弯矩的数值, 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引起的轴力, 是与楼房高度的二次方成正比;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的变化。

1.1.2 轴向变形的影响在设计中不容忽视

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和露面标高产生影响, 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。

1.1.3 侧移成为设计的控制指标

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。在水平荷载作用下, 若高层建筑结构抵抗侧向变形的能力或侧向刚度不足, 将会产生过大的侧向变形, 不仅使人产生不安全感, 而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力, 会使填充墙、建筑装修、电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形, 甚至会导致结构性损伤或裂缝, 从而危及结构的正常使用和耐久性。因此设计高层建筑结构时, 必须选择可靠地抗侧力结构体系, 使结构不仅具有较大的承载力, 而且还应具有较大的侧向刚度, 将水平荷载产生的侧向变形限制在规定的范围内。

1.1.4 结构延性是结构设计的重要指标

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。

1.2 高层建筑结构的类型

高层建筑结构的类型有:

1.2.1 框架结构———由梁柱组成的单元, 全部竖向荷载和侧向荷载由框架承受, 为平面受力体系。

1.2.2 剪力墙结构———用钢筋混凝土墙承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构。

一般采用现浇钢筋混凝土, 整体性好, 承载力及侧向刚度大, 单一的剪力墙是平面构件, 故一般双向布置。

1.2.3 框架剪力墙结构———由框架和剪力墙共同承受竖向荷载

和抗测力。其是一种双向抗测力结构, 剪力墙刚度大, 承担大部分层剪力, 框架承担的侧向力相对较小, 存在变形不协调。

1.2.4 板柱-剪力墙结构———由钢筋混凝土无梁楼板和柱组成的结构, 但节点抗震性能差。

1.2.5 筒体结构———由竖向筒体承受竖向和水平作用, 筒体结

构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架围成的框筒等。其受力为空间结构, 也存在受力不协调, 即或多或少的剪力滞后。

1.2.6 框架-核心筒结构———框架-核心筒的周边框架为平面框架, 没有框筒的空间作用, 核心筒为抗测力主体。

2 高层建筑结构分析与设计

2.1 水平荷载成为决定因素

任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风荷载产生的水平荷载, 还要具有抵抗地震作用的能力。在高层建筑结构设计中, 尽管垂直荷载仍然对结构设计产生着重要影响, 但水平荷载却起着决定性作用。随着高层建筑层数的增多, 水平荷载成为结构设计中控制因素。一方面, 因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中产生作用, 而水平荷载也对结构产生倾覆作用, 并由此产生高层建筑在竖向构件中的作用力;另一方面, 对高层建筑来说, 竖向荷载和地震作用, 也随建筑结构动力特性而发生大幅度变化。

2.2 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, 水平荷载作用下高层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, 确保良好的居住和工作安全。由此可见, 高楼的使用功能和安全, 与结构侧移的大小密切相关。

2.3 结构延性成为重要设计指标

与低层建筑结构相比, 高层建筑结构更柔和, 在地震作用下的变形度更大。为了确保高层建筑进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力, 从而避免倒塌, 设计人员特别需要在建筑结构设计上采取恰当的措施, 来保证高层建筑结构具有足够的延性。

3 结束语

现代高层建筑结构设计是一项集数学分析、结构设计以及计算机优化设计于一体的综合性技术工作, 同时也是一项创新性很强的实践活动。随着高层建筑结构设计理论、计算分析水平、施工技术、材料性能等的不断提高, 高层建筑结构的结构体系也将日趋复杂化和多元化, 追求更具创新性和合理性的结构形式, 是结构工程师们今后不断努力的目标和方向。

摘要：在高层建筑结构工程设计中, 设计人员往往忙于应付大量的具体工作, 不够重视结构经济性问题, 导致同一工程经不同人员设计, 工程造价差别极大, 浪费现象严重。如今我国的房地产业正在经历着蓬勃的发展、房价高启的关键时刻, 通过对高层住宅的结构优化设计进行探讨, 降低高层建筑的造价成本, 有着非常重要的现实意义。

关键词：高层建筑,结构设计,结构选型,结构体系

参考文献

[1]刘夏石.工程饥饿够设计优化[M].北京:科学出版社, 2008:14-19.[1]刘夏石.工程饥饿够设计优化[M].北京:科学出版社, 2008:14-19.

[2]张相庭.高层建筑抗风抗震设计计算[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007:30-33.[2]张相庭.高层建筑抗风抗震设计计算[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007:30-33.

高层建筑结构设计问题探讨 第9篇

【摘要】本文针对高层建筑结构体系设计，首先概述了高层建筑结构设计的特点以及设计原则，进而详细介绍了高层建筑结构体系选型设计，可以为相关人员熟悉了解高层建筑结构设计提供合理的参考。

【关键词】高层建筑；结构设计；体系；选型

【Abstract】In this paper， high-rise building structural system design begins with an overview of the high-rise building structural design characteristics and design principles， and then details the design of high-rise building structural system selection， you can become familiar with the relevant personnel to provide reasonable structural design of high-rise buildings of reference.

【Key words】High-rise buildings； structural design； system； Selection

1. 引言

随着我国城市化进程的不断加快以及城市建设用地的日趋紧张，高层建筑在城市建设过程中日益增多，已经成为大中型城市的主流建筑形式。高层建筑结构功能的多样化与复杂性对高层建筑结构设计也提出了更高的要求，提高高层建筑结构设计方案质量，确保高层建筑设计方案的经济合理与安全可靠，已经成为高层建筑设计的核心理念，这也是高层建筑结构设计过程中所必须恪守的基本原则。

2. 高层建筑结构设计特点

（1）水平荷载是高层建筑结构设计的重要影响因素。多层建筑以及低层建筑大多以竖向荷载作为结构设计控制指标，然而对于高层建筑，由于楼层较多而且层高超过24m，因此虽然竖向荷载对于高层建筑结构设计有着重要的影响，但是直接影响高层建筑结构设计的荷载是水平荷载。高层建筑由于水平荷载作用对于自身结构所产生的倾覆力矩以及在竖向构件中产生的轴力，与高层建筑的楼高呈平方关系，而且风荷载以及地震荷载等水平荷载等对于建筑的影响与高层建筑的结构动力性也有着直接的关系。

（2）必须全面考虑轴向变形的影响。对于低层以及多层建筑而言，由于轴力作用的影响很小，因而在设计过程中只需考虑弯矩项。但是对于高层建筑而言，由于楼层高度较大，因而会导致结构体系中轴力较大，而且随着高层建筑的高度不断积累轴向变形，轴向变形对于高层建筑的结构内力值以及具体分布也会产生不同的影响。

（3）对于高层建筑的侧移控制要求更为严格。高层建筑与多层建筑有很大的不同，随着建筑高度的不断增加，在水平荷载作用下的侧向变形也会随之增大。这就要求在高层建筑结构设计中必须充分考虑车道结构的强度以及抗推刚度，将水平荷载作用产生的侧向变形控制在合理的范围内，以免造成高层建筑结构开裂或者是侧倾的发生。

（4）完善高层建筑结构延性的设计。对于高层建筑而言，由于结构变形也更大，因此为了避免高层建筑在地震作用或者是水平荷载的作用下出现倒塌，必须在高层建筑结构设计方面采取相应的措施，通过保证结构的延性提高高层建筑的安全性。

3. 高层建筑结构设计原则

（1）注重概念设计。在高层建筑结构设计上应该结合理论计算、试验研究以及工程设计经验开展设计，对建筑结构的总体布置以及细部构造进行明确。

（2）高层建筑结构体系的选型与布置必须合理，综合考虑各种因素做好结构体系选型，尽可能的避免由于高层建筑局部突变以及扭转效应造成结构体系中出现薄弱部位。

（3）结构体系具有足够的承载能力、刚度以及变形能力，对于结构体系中的薄弱部位必须做好补强措施。

（4）在结构体系的设置上应该选择抗震性能好、抗风性能强而且经济合理的结构体系，并重点采用对抗震有利的结构布置形式。

（5）高层建筑平面结构以遵循简单、规则、对称的原则进行布置，尽可能的减少偏心。控制高层建筑的平面长度以及突出部分长度，并尽可能避免采用角部重叠的平面图形。

4. 高层建筑结构设计选型

4.1依据建筑材料选型。

高层建筑结构体系根据建筑材料的不同可以具体分为钢结构体系、钢筋混凝土结构体系、钢-混凝土混合结构体系以及钢-混凝土组合结构体系。钢结构体系具有自重轻、构件断面小、抗震性能好以及施工快的优点，但是同时也存在着用钢量大、耐火性差、造价高等不利因素。钢筋混凝土结构体系由于融合钢筋以及混凝土协同受力，因而钢筋混凝土体系承载能力强、刚度大、耐火性以及耐久性强、抗震性能好，现阶段在高层建筑工程设计中是使用最多的结构体系形式，但是存在着构件断面积大、自重大、施工作业周期长以及延性较差的问题。钢-混凝土混合结构体系通过利用钢筋混凝土作为剪力墙，钢框架结构依附其上承受荷载，因而结合了钢筋混凝土以及钢结构体系的优点，具有抗震性能强以及造价较低的优点。钢-混凝土组合结构体系则具有承载能力高、抗震性能好、耐火性能好以及施工作业周期短的优点，但是由于节点构造较为复杂，因而现阶段主要用于小偏心受压构件。

4.2依据结构形式选型。

高层建筑结构体系根据结构形式可以分为框架结构体系、剪力墙结构体系、筒体结构体系以及体系组合结构。

（1）框架结构体系。框架结构体系的纵向以及横向均由框架单一构件组成，由于框架结构体系水平刚度相对较小，承载能力不高，而且位移较大，因此主要适用于6～15层的高层建筑结构体系。

（2）剪力墙结构体系。剪力墙结构体系的特点在于竖向承

重结构均由一系列横向或者是纵向的钢筋混凝土剪力墙组成，作为一种刚性结构体系，剪力墙结构体系具有水平刚度大、侧位移小以及承载能力强的特点，主要适用于40层以下，高宽比小于6的高层建筑。

（3）筒体结构体系。筒体结构体系的特点在于由框架或者是剪力墙合围成竖向井筒，并通过楼板将井筒四壁联系起来，形成整体的空间构架，筒体结构形式相比框架体系或者是纯剪力墙体系，具有更高的承载能力，能够承受更大的水平荷载。筒体结构由于将受力构件集中设置，因而能够创造更大的室内空间，更适用于超高层建筑。

（4）框支剪力墙。框支剪力墙主要是利用框架支承剪力墙在下部采用框架结构以满足高层建筑的空间需求，由于这种结构体系的上部刚度相对较大，而底部刚度较小，因此容易在结构交接处易产生突变，在进行结构体系设计中必须充分考虑剪力的向下传递。

（5）框架-剪力墙体系，主要是通过在框架中布置剪力墙，并设置使楼板与框架有可靠连接的结构体系。框架-剪力墙结构体系的竖向荷载由剪力墙和框架承担，水平荷载则主要是通过剪力墙承担。框架-剪力墙体系由于结构布置较为灵活，因而在高层建筑中的应用也最为广泛。

（6）框架-筒体体系。框架-筒体体系则是由筒体和框架共同组成受力体系的结构形式，这种结构体系形式充分利用筒体结构抗推力较强的特点，利用筒体作为抗侧力构件并主要承受水平荷载，框架结构则主要承担重力荷载。

（7）筒中筒结构体系。筒中筒结构体系主要是指由两个或两个以上的筒体内外嵌套所组成的建筑结构体系，这种结构体系的特点在于具有较高的抗侧力能力，而且高层建筑的内部空间也相对较大，筒中筒结构体系在设计中应该注意控制外筒开窗面积不宜超过50%，而且内筒长宽均应控制在小于外筒的1/3。

（8）束筒体系。束筒体系的结构特点在于将若干个筒体并列，进而形成完整的结构体系。束筒抗弯能力、抗剪能力以及抗侧移刚度均较好，而且由于每一个筒单元平面形式不尽相同，因而可以在不同的高度终止，对于高层建筑结构完整性也没有影响。

5. 结语

随着高层建筑工程数量的不断增加，高层建筑结构设计项目也越来越多。高层建筑结构设计人员在开展结构设计时，必须明确高层建筑结构设计的特点，完善高层建筑的结构选型以及结构布置，在确保高层建筑使用功能以及结构安全得到保障的基础上，不断优化结构设计方案，实现高层建筑结构设计方案的安全可靠、经济合理以及技术可行，进而提高高层建筑工程项目建设的社会效益与经济效益。

参考文献

[1]容柏生.国内高层建筑结构设计的若干新进展EJ].建筑结构学报，2007，（09）.