现代高层建筑结构设计特点及相关问题
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
建筑设计
现代高层建筑结构设计特点及相关问题
陈环环 泰安市同辉建筑设计咨询有限公司，山东 泰安 271000
摘 要 ： 高层建筑不仅缓解了城市土地紧张的问题，也填补了人们对现代高品质办公和住宅场所的需要。由于轻质高强材料的
研发和新的计算理论，施工技术的发展，特别是计算机结构分析手段的不断提高，更加促进了高层建筑的迅速发展。建筑高
分配的准确性已经结构产品侧移的真实性，所以在设置嵌固 端的时候必须要进行准确的分析和计算。
2.2 高层建筑的扭转结构问题 高 层 建筑 的扭 转问 题就 是指 在结 构设 计过 程中 没有 做 到三心合一（即 几何形心 、刚度中心 、结构重心 ）。在建筑
物受到水平荷载作用时会发生扭转振动效应，为了避免建筑 物因扭转而遭到破坏，我们在结构设计时采用合理的结构形 式和平面布局，做到三心合一。
高层建筑的顶点位移限制不仅决定数值大小，还决定了其振 动频率，如果层间相对位移过大，会造成结构变形，进而使 建筑物受到损坏，所以位移的限制值很重要，需要严格要求。
1.2 高度预防轴向变形 在采用框架结构的高层建筑中，框架的中柱轴压力要比
边柱的轴压力大很多，因此中柱的轴受压变形也大于边柱。 当建筑 物很 高的 时候 ，这 种变 形的差 异会 达到 相当 大的数 值，其结果相当于连续梁中间呈现下沉下陷的状态，使跨中
1.4 减少高层建筑的自重比低层建筑更重要 从地基和桩基的承重力来考虑，在同一的地基和桩基情
况下，为了减轻房屋的自重，我们可以多建层数，这样不必 增加造价，尤其在地基是软弱土层的地方，增加的经济效益 尤其突出。地震效应与建筑物的重力成正比，减少了房屋的 自重，也是提高房屋抗震的有效办法之一。
2 高层建筑结构设计中常见问题分析 2.1 高层建筑结构设计选型 （1）结构设 计的不规则 问题。新 规范出台 后，对于结 构的规则性做了硬性要求和限制。而且新规范明确规定建筑 不需采用严重不规则的设计方案。因此，在设计结构选型的 时候，一定要注意这方面的问题，否则，后期施工图设计阶 段将会遇到不必要的麻烦。 （2）建筑结 构的高度问 题。对于 建筑的高 度问题，我 们必须抱着科学谨慎的态度。在地震力的作用下，超高限的 建筑物将会变形，性态会发生很大的变化。由于建筑的高度 增加，许多结构因素会发生治病，这些参数会超出原有的指 标范围，如安全性，延性，材料性讷讷个，承载指数等等。 （3）嵌固端 的设置问题 。高层建 筑一般都 有一到两层 的地下室和人防，而嵌固端一般被设置在地下室的顶板或者 人防的顶板。但是，嵌固端往往影响到结构中某些部件内力
建筑主要采用狂一筒、筒中筒和框架一来支撑的建筑结构体 系。这三种结构在其他国家已被广泛采用。在国外的地震高
发区，高层建筑主要采用钢结构，在我国，将近 90%的比例 是钢筋混凝土结构或砂石混合结构。混合结构中钢筋混凝土 内筒部位，一般要承受接近九成的地震作用力，这种情况对
于建筑物来说非常危险。 2.5 高层建筑结构的计算和分析 能 否 高效 准确 的对 工程 进行 内力 分析 并按 照相 关规 范
度的增加，风格越来越多样化，给高层结构设计提出的新的课题和挑战。高层结构设计不仅要满足大众品质的要求，还要跟
上时尚的步伐。
关 键 词 ：高层建筑；结构设计
中 图 分 类号：T U973
文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)56-0136-01
Hale Waihona Puke Baidu
1 高层建筑结构设计特点 1.1 侧移成为控制指标
3 结语 随 着 我国 城市 现代 化建 设的 不断 推进 ，其 在建 筑结 构 上，越来越追求高层建筑。而高层建筑在结构的设计上，在 设计理念、设计方法上都有严格的要求。建筑设计与结构设
计是整个建筑设计过程中的两个重要的环节，对整个建筑物 的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而对于高层建 筑的结构设计中，需要综合考虑建筑的用途和功能进行全面 的设和规划。
由于我国是一个土地辽阔的国家，各个地区的地质又不 尽相同，所以国家标准的《地基基础设计规范》无法全面的 起到真实有效的作用，因此，各设计院还需要多学习当地地 方出台的地方性 “地基基 础设计规范 ”。其更适 合当地的地 基基础设计，也对当地施工设计的给出更为准确和详细的规 定，在进行地基基础设计时，设计院一定要深入学习地方性 建筑规范，以免对后期的设计和施工造成无法挽回的不良影 响。
来进行设计直接决定这个工程设计的质量好坏。在结构计算 和分析时，首先要选定结构体系，借着就是高潮结构设计的
关键部分。由于新规范对整个结构计算和分析内容进行了调 整和改进，所以对这一部分比较常见的问题就要有一个清晰 的认识。接着根据选好的结构体系，运用准确的结构母性和 正确的结构设计软件开始计算。
3 高层建筑结构设计中问题的解决措施
在设计高层建筑时，为了让楼层水平力作用沿着平面均 匀分布，较少扭转振动效应，建筑平面应该尽可能采用方形， 圆形，正多边形，矩形等简单的平面形式。如果在不能使用 简单平面形式，而要采用不规则的 L 形，T 形，十字形等比 较复杂的平面形式时，要将突出部分的厚度和宽度控制在允 许的范围内。在结构平面布置是，应尽可能是结构处于对称 状态。
2.3 高层建筑的地基和基础设计问题。 地基和基础设计是高层建筑设计的一个重要环节，是设
计人员比较重视的问题之一，地基和基础设计的好坏成功将 会直接决定后期结构设计能否顺利进行。建筑物的地基基础
也决定了整个工程的造价高低，也影响到建筑在后期使用的 质量问题。
2.4 建筑材料的选用和结构问题 通常，在地震多发区，工程技术人员非常重视建筑材料 的选取和建筑结构的设计。在我国，一般 150 米以上的高层
正弯矩值和两端支座弯矩值增大。这样还会影响预制构件的 下料长度，要根据轴向变形来计算数值，把下料长度调整到 适度值。
1.3 抗震性要求越来越高 相对于低层建筑物，在地震中，高层建筑物显得更加不
安全，在地震的作用下变形会更严重一些。所以，在设计高 层建筑物的时候，建筑物的承载力和刚度应该自下而上的逐 渐减小，均匀变化。
现代高层建筑结构设计特点及相关问题
陈环环 泰安市同辉建筑设计咨询有限公司，山东 泰安 271000
摘 要 ： 高层建筑不仅缓解了城市土地紧张的问题，也填补了人们对现代高品质办公和住宅场所的需要。由于轻质高强材料的
研发和新的计算理论，施工技术的发展，特别是计算机结构分析手段的不断提高，更加促进了高层建筑的迅速发展。建筑高
分配的准确性已经结构产品侧移的真实性，所以在设置嵌固 端的时候必须要进行准确的分析和计算。
2.2 高层建筑的扭转结构问题 高 层 建筑 的扭 转问 题就 是指 在结 构设 计过 程中 没有 做 到三心合一（即 几何形心 、刚度中心 、结构重心 ）。在建筑
物受到水平荷载作用时会发生扭转振动效应，为了避免建筑 物因扭转而遭到破坏，我们在结构设计时采用合理的结构形 式和平面布局，做到三心合一。
高层建筑的顶点位移限制不仅决定数值大小，还决定了其振 动频率，如果层间相对位移过大，会造成结构变形，进而使 建筑物受到损坏，所以位移的限制值很重要，需要严格要求。
1.2 高度预防轴向变形 在采用框架结构的高层建筑中，框架的中柱轴压力要比
边柱的轴压力大很多，因此中柱的轴受压变形也大于边柱。 当建筑 物很 高的 时候 ，这 种变 形的差 异会 达到 相当 大的数 值，其结果相当于连续梁中间呈现下沉下陷的状态，使跨中
1.4 减少高层建筑的自重比低层建筑更重要 从地基和桩基的承重力来考虑，在同一的地基和桩基情
况下，为了减轻房屋的自重，我们可以多建层数，这样不必 增加造价，尤其在地基是软弱土层的地方，增加的经济效益 尤其突出。地震效应与建筑物的重力成正比，减少了房屋的 自重，也是提高房屋抗震的有效办法之一。
2 高层建筑结构设计中常见问题分析 2.1 高层建筑结构设计选型 （1）结构设 计的不规则 问题。新 规范出台 后，对于结 构的规则性做了硬性要求和限制。而且新规范明确规定建筑 不需采用严重不规则的设计方案。因此，在设计结构选型的 时候，一定要注意这方面的问题，否则，后期施工图设计阶 段将会遇到不必要的麻烦。 （2）建筑结 构的高度问 题。对于 建筑的高 度问题，我 们必须抱着科学谨慎的态度。在地震力的作用下，超高限的 建筑物将会变形，性态会发生很大的变化。由于建筑的高度 增加，许多结构因素会发生治病，这些参数会超出原有的指 标范围，如安全性，延性，材料性讷讷个，承载指数等等。 （3）嵌固端 的设置问题 。高层建 筑一般都 有一到两层 的地下室和人防，而嵌固端一般被设置在地下室的顶板或者 人防的顶板。但是，嵌固端往往影响到结构中某些部件内力
建筑主要采用狂一筒、筒中筒和框架一来支撑的建筑结构体 系。这三种结构在其他国家已被广泛采用。在国外的地震高
发区，高层建筑主要采用钢结构，在我国，将近 90%的比例 是钢筋混凝土结构或砂石混合结构。混合结构中钢筋混凝土 内筒部位，一般要承受接近九成的地震作用力，这种情况对
于建筑物来说非常危险。 2.5 高层建筑结构的计算和分析 能 否 高效 准确 的对 工程 进行 内力 分析 并按 照相 关规 范
度的增加，风格越来越多样化，给高层结构设计提出的新的课题和挑战。高层结构设计不仅要满足大众品质的要求，还要跟
上时尚的步伐。
关 键 词 ：高层建筑；结构设计
中 图 分 类号：T U973
文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)56-0136-01
Hale Waihona Puke Baidu
1 高层建筑结构设计特点 1.1 侧移成为控制指标
3 结语 随 着 我国 城市 现代 化建 设的 不断 推进 ，其 在建 筑结 构 上，越来越追求高层建筑。而高层建筑在结构的设计上，在 设计理念、设计方法上都有严格的要求。建筑设计与结构设
计是整个建筑设计过程中的两个重要的环节，对整个建筑物 的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而对于高层建 筑的结构设计中，需要综合考虑建筑的用途和功能进行全面 的设和规划。
由于我国是一个土地辽阔的国家，各个地区的地质又不 尽相同，所以国家标准的《地基基础设计规范》无法全面的 起到真实有效的作用，因此，各设计院还需要多学习当地地 方出台的地方性 “地基基 础设计规范 ”。其更适 合当地的地 基基础设计，也对当地施工设计的给出更为准确和详细的规 定，在进行地基基础设计时，设计院一定要深入学习地方性 建筑规范，以免对后期的设计和施工造成无法挽回的不良影 响。
来进行设计直接决定这个工程设计的质量好坏。在结构计算 和分析时，首先要选定结构体系，借着就是高潮结构设计的
关键部分。由于新规范对整个结构计算和分析内容进行了调 整和改进，所以对这一部分比较常见的问题就要有一个清晰 的认识。接着根据选好的结构体系，运用准确的结构母性和 正确的结构设计软件开始计算。
3 高层建筑结构设计中问题的解决措施
在设计高层建筑时，为了让楼层水平力作用沿着平面均 匀分布，较少扭转振动效应，建筑平面应该尽可能采用方形， 圆形，正多边形，矩形等简单的平面形式。如果在不能使用 简单平面形式，而要采用不规则的 L 形，T 形，十字形等比 较复杂的平面形式时，要将突出部分的厚度和宽度控制在允 许的范围内。在结构平面布置是，应尽可能是结构处于对称 状态。
2.3 高层建筑的地基和基础设计问题。 地基和基础设计是高层建筑设计的一个重要环节，是设
计人员比较重视的问题之一，地基和基础设计的好坏成功将 会直接决定后期结构设计能否顺利进行。建筑物的地基基础
也决定了整个工程的造价高低，也影响到建筑在后期使用的 质量问题。
2.4 建筑材料的选用和结构问题 通常，在地震多发区，工程技术人员非常重视建筑材料 的选取和建筑结构的设计。在我国，一般 150 米以上的高层
正弯矩值和两端支座弯矩值增大。这样还会影响预制构件的 下料长度，要根据轴向变形来计算数值，把下料长度调整到 适度值。
1.3 抗震性要求越来越高 相对于低层建筑物，在地震中，高层建筑物显得更加不
安全，在地震的作用下变形会更严重一些。所以，在设计高 层建筑物的时候，建筑物的承载力和刚度应该自下而上的逐 渐减小，均匀变化。