浅谈高层建筑结构分析与设计
高层建筑结构设计分析
高层建筑结构设计分析高层建筑的出现给城市的发展带来了很大的变化，也为人们提供了更多的居住和工作空间。
然而，高层建筑的设计与普通建筑相比，存在着更多的挑战与需要解决的问题。
本文将对高层建筑结构设计进行分析，并探讨一些常见的设计策略和技术手段。
首先，高层建筑的结构设计需要承担更大的重量和抗震能力。
高层建筑的自重和承载的人员、设备、家具等物体的重量很大，因此结构设计必须考虑这些额外的负荷。
同时，地震是高层建筑面临的严重危险之一，因此结构设计也必须具备较强的抗震性能。
通过使用钢筋混凝土、钢结构等高强度材料和合理的结构形式，可以增加高层建筑的抗震能力。
同时，采用隔震装置、防震减灾技术等措施，可以有效降低地震对高层建筑造成的破坏。
其次，高层建筑的结构设计还需要考虑供水、供电、通风等方面的问题。
由于高层建筑层数较多，供水和供电设备需要覆盖整个建筑，因此需要进行合理的布置和规划。
通风系统也需要考虑建筑的高度和人员密度，以保证良好的通风效果和舒适的室内环境。
另外，高层建筑的结构设计还需要满足节能和可持续发展的要求。
高层建筑的能耗往往较高，因此需要采用节能的设计和技术手段。
例如，可以使用双层玻璃窗和外墙保温材料，提高建筑的隔热性能。
同时，可以利用太阳能、风能等可再生能源，减少对传统能源的依赖。
此外，还可以在建筑设计中考虑雨水收集、废物回收等环保措施，实现建筑的可持续发展。
此外，高层建筑的结构设计还需要兼顾美观和实用性。
作为城市的地标建筑，高层建筑往往具有独特的外观和形象。
因此，结构设计不仅要满足建筑的功能和安全要求，还要考虑建筑的美观性和视觉效果。
通过灵活的立面设计、创新的结构形式和材料应用，可以营造出独特的建筑形象，提升城市的形象和品位。
综上所述，高层建筑的结构设计需要兼顾重量承载、抗震能力、供水供电通风等多个方面的问题。
通过采用合理的结构形式、高强度材料和先进的技术手段，可以提高高层建筑的抗震性能和节能性能。
同时，结构设计还需要考虑建筑的美观性和实用性，以创造出独特的城市地标建筑。
高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析
高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析在现代城市的建设中，高层住宅建筑如雨后春笋般涌现。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中一种常见且重要的结构形式，其设计的合理性和科学性直接关系到建筑物的安全性、稳定性以及使用功能的实现。
本文将对高层住宅建筑剪力墙结构的设计进行详细的探讨与分析。
一、剪力墙结构的基本概念与特点剪力墙结构是由一系列纵向和横向的钢筋混凝土墙体组成，这些墙体不仅承担着竖向荷载，还能有效地抵抗水平荷载，如风荷载和地震作用。
其主要特点包括：具有良好的抗侧刚度，能够有效控制建筑物在水平荷载下的变形；结构整体性强，空间整体性好，能够提供较为规则的建筑平面布局；墙体自身的承载能力较高，能够承受较大的竖向和水平荷载。
二、高层住宅建筑中剪力墙结构的设计要点1、结构布置在设计过程中，剪力墙的布置应遵循均匀、对称、周边化的原则。
均匀布置可以使结构在各个方向上的刚度相近，减少扭转效应；对称布置有助于减小水平荷载作用下的偏心影响；周边化布置则能增强结构的抗扭性能，提高结构的整体稳定性。
同时，要注意避免出现短肢剪力墙，因为短肢剪力墙的抗震性能相对较弱。
对于较长的剪力墙，应设置洞口将其分成若干墙段，以避免墙段过长而导致脆性破坏。
2、墙体厚度剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体所承担的荷载等因素来确定。
一般来说，底层剪力墙的厚度较大，随着楼层的增加逐渐减小。
在满足结构要求的前提下，应尽量减小墙体厚度，以增加建筑的使用面积。
3、混凝土强度等级混凝土的强度等级应根据结构的受力情况、耐久性要求以及施工条件等综合确定。
高强度等级的混凝土可以减小墙体的截面尺寸，但过高的强度等级可能会导致混凝土的脆性增加，不利于结构的抗震性能。
4、配筋设计剪力墙的配筋包括竖向分布钢筋和水平分布钢筋。
竖向分布钢筋主要承受墙体的竖向荷载，水平分布钢筋则主要用于抵抗水平荷载产生的剪力。
配筋量应根据计算结果和规范要求进行确定，同时要注意钢筋的间距和锚固长度等构造要求。
高层住宅结构设计论文
高层住宅结构设计论文随着城市化进程的加速，高层住宅在城市中越来越常见。
高层住宅不仅能够有效地解决城市人口密集的居住问题，还能在一定程度上提高土地的利用率。
然而，高层住宅的结构设计是一项复杂而关键的工作，需要综合考虑多种因素，以确保建筑的安全性、稳定性和舒适性。
一、高层住宅结构设计的特点高层住宅由于其高度较高，竖向荷载和水平荷载都较大。
竖向荷载主要包括自重、活荷载等，水平荷载则主要有风荷载和地震作用。
在结构设计中，水平荷载往往成为控制因素，因为随着建筑高度的增加，水平荷载对结构的影响愈发显著。
此外，高层住宅的结构体系通常较为复杂，常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。
不同的结构体系在受力性能、抗震性能、经济性等方面各有优缺点，需要根据具体的建筑功能、地理环境和建设要求等进行合理选择。
二、高层住宅结构设计的主要内容1、结构选型结构选型是高层住宅结构设计的首要任务。
需要综合考虑建筑的高度、使用功能、抗震要求、经济指标等因素，选择合适的结构体系。
例如，框架结构适用于层数较低、空间布局灵活的建筑；剪力墙结构适用于住宅中对房间分隔要求较高的情况；框架剪力墙结构则兼具框架结构的灵活性和剪力墙结构的抗侧力性能，适用于大多数高层住宅。
2、计算分析在确定结构体系后，需要进行详细的计算分析。
包括对竖向荷载和水平荷载的计算，以及结构的内力分析、位移计算等。
计算分析通常借助专业的结构设计软件进行，但设计师需要对计算结果进行判断和校核，确保其准确性和合理性。
3、构件设计根据计算结果，对结构中的各类构件进行设计。
包括梁、柱、墙等构件的截面尺寸、配筋等。
构件设计需要满足强度、刚度、稳定性等要求，同时还要考虑施工的可行性和经济性。
4、抗震设计地震是对高层住宅结构安全的重大威胁，因此抗震设计至关重要。
需要根据建筑所在地区的抗震设防烈度，确定结构的抗震等级，并采取相应的抗震措施，如设置抗震缝、加强节点连接等。
三、高层住宅结构设计中的关键问题1、风荷载的影响高层住宅受到的风荷载较大，可能导致结构的振动和变形。
高层建筑结构的静力分析与设计
高层建筑结构的静力分析与设计随着现代城市化进程的不断推进，高层建筑在城市的地标性和空间利用上发挥着重要的作用。
高层建筑的设计必须考虑到多种因素，其中最重要的是静力学分析与设计。
本文将探讨高层建筑结构的静力分析与设计方法，以及在实践中应遵循的原则。
首先，静力学分析是高层建筑设计的首要任务之一。
静力学是研究物体处于平衡状态时所受的力学问题。
在高层建筑中，各个构件之间的力学平衡非常重要。
通过静力学分析，可以确定各个构件的受力情况，从而保证整个建筑的结构稳定。
高层建筑结构的静力分析主要包括以下几个方面。
首先是重力分析，即建筑物受到地心引力的作用。
通过测量建筑物的质量和计算重力的分布情况，可以确定建筑物所受的重力及其分布情况。
其次是风荷载分析，即建筑物受到风压力的作用。
由于建筑物的形态复杂多样，风的作用也是不均匀分布的，因此需要通过风洞试验和数值模拟等手段来确定建筑物所受的风荷载。
此外，还需要考虑地震力分析，即建筑物在地震过程中所受的力。
地震力是由于地震波传播至建筑物上而造成的。
通过分析地震波传播过程和建筑物的结构响应，可以确定建筑物在不同地震强度下的受力情况。
最后，还需要进行温度效应分析，即建筑物在温度变化过程中的收缩和膨胀。
由于建筑物材料的热膨胀系数不同，温度变化会导致各构件的尺寸发生变化，从而引起内部应力的变化。
在高层建筑结构的设计中，应遵循一些基本原则。
首先是平衡原则。
平衡是指建筑物各构件之间的受力状态达到平衡，即受力物体的合力和合力矩均为零。
通过平衡原则，可以保证建筑物的结构稳定。
其次是刚度原则。
刚度是指建筑物各构件的刚度大小及其分布情况。
通过合理的刚度设计，可以保证建筑物在受到外力作用时不发生明显的变形。
再次是强度原则。
强度是指建筑物各构件的抗弯、抗压和抗剪能力。
通过合理的强度设计，可以确保建筑物在受到外力作用时不发生破坏。
最后是稳定原则。
稳定是指建筑物在受到外力作用时不失去平衡的能力。
通过稳定设计，可以确保建筑物在受到侧向风压力或地震力作用时不倒塌。
浅谈高层建筑结构分析与设计
浅谈高层建筑结构分析与设计作者：皮丹来源：《城市建设理论研究》2012年第34期摘要：高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。
随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑的结构设计的要求越来越高，本文阐述了高层建筑的结构特征，对高层建筑结构设计的相关问题进行了分析，总结了高层建筑结构设计控制方法。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；控制中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：钢筋混凝土高层建筑结构设计, 是一个长期、复杂、甚至循环往复的过程, 任何在这过程中的遗漏或错误, 都有可能使整个结构设计过程变得更加复杂或使结构设计结果存在不安全的因素。
因此, 在每个结构设计过程中, 都应该进行认真的分析和计算, 并且要不断地进行优化设计,最终达到既经济、合理, 又安全、耐久的结构设计结果。
一、高层建筑的结构特征1、框架-剪力墙体系。
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,便形成了框架-剪力墙体系。
在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。
在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。
框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。
剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀,所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
2、剪力墙体系。
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时,即形成剪力墙体系。
在剪力墙体系中,单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。
剪力墙体系属刚性结构,其位移曲线呈弯曲型。
剪力墙体系的强度和刚度都比较高,有一定的延性,传力直接均匀,整体性好,抗倒塌能力强,是一种良好的结构体系,能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
3、筒体体系。
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系。
筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。
高层建筑的结构分析与设计
高层建筑的结构分析与设计2020年，世界上的各大城市越来越多地拔地而起高层建筑。
这些壮丽的建筑物具有独特的外观、先进的技术和创新的设计。
然而，在这些闪耀的外表背后，隐藏着什么？高层建筑的结构分析与设计是如何实现的呢？高层建筑的结构设计是非常重要的，它必须能够承受各种自然力的挑战，例如：风力、地震力以及自身重力。
为了确保建筑的安全稳固，结构工程师借助计算机模拟和现代结构分析工具进行设计和分析。
首先，结构工程师需要进行建筑物的初步设计。
这包括确定建筑物的高度、外观和用途。
建筑的高度和形状对结构设计至关重要。
较高的建筑需要更强的支撑结构，而不规则的形状可能导致压力集中，因此需要特殊的设计方法。
其次，结构工程师使用计算机模拟软件进行预测和分析。
他们使用有限元分析软件，将建筑物模型分割成许多小的部分，并为每个部分建立数学模型。
然后，他们通过应用各种力、约束和边界条件来模拟建筑物所处的环境。
例如，在考虑风力的影响时，结构工程师会在模型中应用风荷载，并分析建筑物的反应。
他们会检查建筑物的摇摆程度、振动频率以及是否满足建筑物振动的舒适性和安全性标准。
据说，为了减小高楼摇晃，设计者在高楼的顶部一般会放置大型的振动器，用来吸收和减小外部力的影响，以保证居民的生活质量和建筑的安全。
此外，结构工程师还需要考虑地震力的影响。
地震是一种强大的自然力量，可以对建筑物造成严重的破坏。
为了确保建筑物在地震中的安全性，工程师会进行地震分析和反应谱分析。
他们使用历史地震数据来预测地震力，并将其应用于建筑物模型。
通过模拟和分析，他们可以获得建筑物在地震中的振动形态、受力情况以及可能发生的破坏。
除了自然力，结构工程师还必须考虑建筑物的自身重力。
高层建筑往往非常重，因此需要一个强大的支撑系统来承受这种重压。
工程师使用结构模型和荷载分析来确定支撑结构和强度。
他们考虑材料的属性，如抗拉强度、抗压强度和刚度。
通过计算和模拟，他们能够设计出合理的支撑结构，以保持建筑物的稳定性和耐久性。
高层建筑的结构设计与安全性分析
高层建筑的结构设计与安全性分析高层建筑的结构设计与安全性一直是建筑师、工程师以及政府监管部门关注的重点。
随着城市人口的增长和城市化进程的加快，高层建筑成为了解决人口住房需求的重要选择。
然而，由于高层建筑存在的特殊性，其结构设计必须充分考虑到安全性。
本文将就高层建筑的结构设计与安全性进行分析和探讨。
一、高层建筑的结构设计1. 结构设计原则与考虑因素高层建筑的结构设计需要遵循一系列原则和考虑因素，以确保其结构的稳定性和安全性。
首先，高层建筑的结构设计应满足承载能力要求，即能够承受自身重量以及外部荷载的作用。
其次，高层建筑的结构设计应具备一定的柔度和适应性，能够在面对自然灾害（如地震、风暴等）时有所抵抗和吸能。
此外，结构设计还需考虑建筑的使用寿命、抗震性能、防火性能等因素。
2. 结构设计方法与技术在高层建筑的结构设计中，常用的方法和技术包括草图设计、三维模型设计、结构分析和模拟等。
草图设计是在建筑师和工程师协同工作的基础上进行初步设计，以探索建筑形态和结构的潜力；三维模型设计能够更加直观地展示建筑的形态和结构；结构分析和模拟则能够对建筑结构在静态和动态条件下的行为进行评估和优化。
二、高层建筑的安全性分析1. 火灾安全性分析高层建筑的火灾安全性分析是其中一项重要内容。
在高层建筑中，火灾的蔓延速度和烟气的扩散是主要的安全隐患。
因此，在高层建筑的设计和建造过程中应采取有效的防火措施，如设置防火墙、防火门、疏散通道等，以确保人员的安全疏散和消防人员的有效救援。
2. 抗震安全性分析地震是威胁高层建筑安全的另一个主要因素。
高层建筑的结构设计需要考虑抗震能力，以确保在地震发生时建筑结构的稳定性和安全性。
在抗震安全性分析中，建筑师和工程师会考虑到地震作用的影响、建筑材料的选择、结构的几何形态等因素，并采取相应的设计和构造措施提高建筑的抗震能力。
3. 风险评估与安全管理高层建筑的安全性还需要进行风险评估和安全管理。
风险评估是指针对高层建筑可能面临的灾害风险进行分析和评估，以制定相应的应急预案和安全措施。
浅析高层建筑结构设计与分析
浅析高层建筑结构设计与分析
曲进莲
% 大 连建 筑技 术发 展中 心设 计院 有限 公司 " 辽 宁大 连 着 社会 发展 " 科 学技 术的 进步 " 基 本 建设 规模 的 大型 建筑 $ 高 层 建筑 等结 构 形式 越来 越多 ! 总结 了高 层 建筑 结构
2 应 用于高 层建 筑 的结 构体系
剪力墙体系! 当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成 时 " 即 形 成剪 力墙 体 系! 剪力 墙 体系 的 强度 和 刚度 都 比较 高 " 有 一 定 的延 性" 传力 直 接均 匀" 整 体性 好 " 抗 倒 塌能 力 强 " 是 一种 良 好的 结构 体系 " 能 建高 度大 于框 架或 框架!剪 力墙 体系 ! 框 架"剪 力墙 体 系! 当框 架体 系 的 强度 和 刚度 不 能满 足 要求 时 " 往 往 需要 在建 筑 平面 的适 当 位置 设置 较 大 的剪 力 墙来 代 替部 分 框 架" 便形 成了 框 架#剪力 墙 体系 ! 在承 受 水平 力 时 " 框 架和 剪 力 墙 通 过有 足 够 刚度 的 楼 板 和连 梁 组 成 协同 工 作 的结 构 体 系 ! 在体系中框架体系主要承受垂直荷载" 剪力墙主要承受水平剪力! 筒 体 体系 ! 凡 采用 筒 体为 抗侧 力 构 件的 结 构体 系 统称 为 筒体 体 系 " 包括 单 筒 体 $ 筒 体 $框架 $ 筒 中筒 $ 多 束筒 等 多 种 型 式 ! 筒 体 是一 种空 间 受力 构件 " 分 实 腹筒 和 空腹 筒 两种 类 型 ! 实 腹筒 是 由 平面 或曲 面 墙围 成的 三 维竖 向结 构 单体 " 空腹 筒 是由 密 排柱 和 窗 裙梁 或开 孔 钢筋 混凝 土 外墙 构成 的 空间 受 力构 件 ! 筒 体 体系 具 有 很大 的刚 度 和强 度" 各构 件 受力 比 较合 理 " 抗 风 $ 抗 震 能力 很 强" 往往 应用 于大 跨度 $ 大 空间 或超 高层 建筑 !
浅谈高层建筑的结构设计分析
１ 高层 建 筑 结构 设计 高 层建筑 结 构 设计 是为了满足 人们越 来 越 多的建 筑功 能 需 求为 基本 目 标 的。 因此 ， 在 进行 高层建 筑 的结 构 设 计 时， 要 充分 考虑 到当 地的经济状况与和人民的生活水平以及施工条件的限制等因素。另 外， 高 层建筑 结 构并 不是低 层建 筑结 构 的叠加 ， 其对 于 建筑 结构 的力 学性 质、 设 计构 造原 理 的要求更加 严格 规范 。 现 代高 层建筑 结构 的形 式具 备 多样 化 、 复杂化 的特 点， 除 了原有 的几种 基 本结 构 形式 ， 如 框 架 结构 、 剪力墙结 构 以及简 体 结构 等 ， 还 需 要根 据 不 同建 筑 的功 能 需 求而 增加 其 他 的结 构 ， 同时这 也使 得建 筑 中节点 的连接 形式 更加 复杂 ， 不 同的构 件连 接需 要利用 不同 的节点 类型， 这是关系着高层建筑结构安全稳定的重要因素。 另外， 高层建 筑 在增 大基层 载荷 的同时也 为竖 向结 构带 来了更 多的载荷 ， 对 墙体 、 柱 体的结 构 强度和 支撑 能 力要 求更高 。 高层 建 筑的 结 构 设计 是 一 项涉 及知 识 面较 广＇ 考虑 因素较 多 的 现 代化建 筑设 计方 式 ， 在设 计 中除了要发挥 设 计的 先进 性 ， 使建 筑功 能 得 到很好 的体 现 ， 还要 做 好与经济性 的协 调工作 。 ２ ． 高 层 建筑 结 构设 计 特点 高层建筑相较于 低层建筑 来讲， 其结构设计需要更加严谨 科 学。 笔者通过对现有的高层建筑结构进行深入的研究与分析， 结合自 身对 建筑 结 构 设 计 的理 解 ， 提 出了高层 建 筑结 构 设 计不 同干其 他 建 筑结构设计 的几个特点， 主要表现在水平荷载、 轴向变形、 侧移 以及 结构 延性这 几 方面 。 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 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 的变化 。 ２ ． ２ 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 限度 之内 。 ２ ． ４ 结 构 延性 是 重要 设计 指 标 。 一 般在 建 筑 施工设 计 中， 在保证 建 筑物 应有 的强度 的同时 ， 要需 要保证 建 筑物 具 有一定 的廷性 。 这是 为了使 建筑 物具 有一 定的变 形能 力， 以 适应 因 自 然 环 境或 人为 因素而
高层建筑结构设计论文
高层建筑结构设计论文随着城市化进程的加速，高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
高层建筑不仅是城市现代化的象征，更是解决城市人口密集、土地资源紧张的有效手段。
然而，高层建筑的结构设计面临着诸多挑战，需要综合考虑多种因素，以确保其安全性、稳定性和经济性。
一、高层建筑结构设计的特点高层建筑与低层建筑在结构设计上存在显著差异。
首先，高层建筑所承受的风荷载和地震作用明显增大。
随着高度的增加，风的影响愈发显著，风振效应可能导致结构的疲劳和破坏。
地震作用也会随着高度的增加而放大，对结构的抗震性能提出了更高的要求。
其次，高层建筑的竖向荷载较大。
由于层数众多，建筑物自重以及活荷载的累积效应不容忽视，这对结构的竖向承载能力和基础设计带来了考验。
再者，高层建筑的结构体系更为复杂。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
不同的结构体系在力学性能、适用高度、经济性等方面各有优劣，需要根据具体情况进行选择和优化。
二、高层建筑结构设计的主要考虑因素（一）安全性安全性是高层建筑结构设计的首要原则。
这包括结构在正常使用条件下的承载能力、稳定性，以及在极端情况下（如强烈地震、大风）的抗倒塌能力。
在设计过程中，需要依据相关的规范和标准，进行详细的力学分析和计算，确保结构能够承受各种可能的荷载组合。
（二）稳定性高层建筑的高宽比通常较大，容易产生失稳现象。
因此，在结构设计中需要通过合理的布置构件、增加抗侧力构件的刚度等措施，提高结构的整体稳定性。
（三）经济性在满足安全性和稳定性的前提下，应尽量降低工程造价。
这需要在结构选型、材料选用、构件尺寸优化等方面进行综合考虑，以达到经济合理的设计目标。
（四）使用功能高层建筑往往具有多种功能，如办公、居住、商业等。
结构设计应满足不同功能区域的使用要求，如大开间的办公区域需要采用较为灵活的结构体系，而住宅区域则更注重房间的规整和隔音效果。
（五）施工可行性设计方案应便于施工，考虑施工过程中的技术难度、施工周期和成本等因素。
高层建筑结构设计与分析
高层建筑结构设计与分析高层建筑的结构设计与分析是建筑领域中重要的一项工作。
通过科学合理的结构设计与分析，能够保证高层建筑在承受自身重力以及外部荷载的情况下，能够稳定安全地运行并满足建筑的功能需求。
在进行高层建筑结构设计时，需要考虑多个因素，包括但不限于建筑高度、地理环境、土地条件、建筑材料、设计荷载等。
首先，建筑的高度将决定结构的设计方案。
较高的建筑会面临较大的重力荷载，因此需要采用适当的结构形式和合理的材料来承受这些荷载。
其次，地理环境如地震活动、风的影响等也会对建筑结构的设计产生影响。
针对不同的地理条件，结构设计师需要选择合适的设计方案，以提供足够的抗震和抗风能力。
此外，土壤条件也是结构设计的重要因素，它将影响地基的承载能力和变形性能，从而影响整个建筑的稳定性。
因此，在进行设计时，需要对地基进行合理的勘探和分析，确保结构的稳定性。
高层建筑的结构设计需要充分考虑重力荷载、风荷载和地震荷载等外部荷载的作用。
重力荷载是指建筑自身的重力作用，包括建筑的自重、人员和装备的荷载、室内设施的重量等。
基于建筑结构和荷载的特点，可以通过静力分析、动力分析等方法来计算和评估建筑的结构稳定性。
风荷载是由风对建筑物表面的压力和吸力引起的，其大小与建筑形状、高度以及地理位置等因素有关。
对于高层建筑来说，风荷载是一个重要的荷载，需要在结构设计中进行合理考虑。
地震荷载主要是指地震引起的水平和垂直地震力对建筑结构产生的作用。
地震荷载的大小与地震活动频率、地震波传输路径等因素有关，需要进行地震动力学分析来评估结构的抗震性能。
在高层建筑的结构设计过程中，需要选择合适的结构体系和材料。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、桁架结构和面内剪力结构等。
每种结构体系各有其适用范围和特点，需要根据建筑的功能需求和条件来选择合适的结构体系。
选择合适的建筑材料也是至关重要的。
常见的建筑材料包括钢结构、混凝土、木材和复合材料等。
在设计过程中，需要考虑结构材料的强度、刚度、耐久性、阻燃性等性能，以确保结构的安全性和可靠性。
高层建筑结构设计及结构选型实例分析
高层建筑结构设计及结构选型实例分析摘要：高层建筑具有占地面积小、节约市政工程费用、节约拆迁费用等优点，因此为改善城市居民的居住条件，在大城市和某些中等城市中，高层住宅和底层带商店的住宅建筑发展十分迅速。
然而目前的工程设计领域出现的情况是，设计人员有大量的设计任务，结构经济性问题难以得到足够重视，导致同一工程不同设计人员设计时期土建造价的差别很大，造成不必要的浪费。
从而在设计阶段，尤其是高层建筑的结构设计做好结构选型分析是非常有价值的，不仅要保证结构的安全也要考虑整个结构的经济造价。
关键词：高层建筑；结构设计；结构选型分析1.高层建筑的特点对高层建筑而言，其结构要同时承受垂直荷载和水平荷载，还要抵抗地震的作用。
在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，通常是可以忽略的；在多层结构中，水平荷载的效应（内力和位移）逐渐增大；而到高层建筑中，水平荷载和地震作用将成为主要的控制因素。
图1表示建筑的高度与荷载效应的关系，从图中可以看出，随着高度增大，位移增加最快，弯矩次之。
高层建筑设计不仅需要较大的承载力，而且需要较大的刚度，使水平荷载产生的侧向变形限制在一定范围内，这主要是因为（1）过大的侧向变形会使人不舒服，影响使用；（2）填充墙或建筑装修出现裂缝或损坏，也会是电梯轨道变形；（3）主体结构出现裂缝，甚至损坏；（4）结构产生附加内力，甚至引起倒塌。
同时由于高层建筑的高度大，地震作用对它的影响也是较大的，所以设计时要考虑结构的延展性。
图1 建筑物高度结构内力位移的影响高层建筑结构设计中，抗侧力结构的设计是关键。
要使得抗侧力结构具有足够的承载能力和刚度，又要有好的抗震性能，还要尽可能地提高材料利用率，降低材料消耗，节约造价等，必须从选择结构材料，结构体系，基础形式等各方面着手，采用合理的计算设计方法，重视连接和锚固等细部处理。
任何一个好的建筑，一定是建筑、结构、各种管道设备以及施工等几方面的密切配合和相互合作的产物，尤其是在高层建筑中，建筑功能要求高，经济性要求也高。
浅谈高层建筑结构设计的要点及问题分析
（ １ ． 河 南省 纺织建 筑设 计 院有 限公 司
２ ． 郑州 大学 综合设 计研 究 院有 限 公 司
； － ． ３ 南
郑州
４ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 在 当下城市建筑工程建设 中高层 建筑结构 设计越来越被 人们所重视 ， 文章主要对 高层建 筑设计 的特性及 其合理性进行 了 相 关阐述 ， 对 高层建筑结构体 系中的各项设计要点及其 问题进行详细探析 ， 希望可 以通过 本文给广大设计工作 者提 供参考。 关键 词 高层 建 筑 结构 设 计 问题 中 图分 类号 ： Ｔ Ｍ７ ２ ７ ． ５ 文 献标 识 号 ： Ａ 文 章编 号 ： ２ ３ ０ ６ — １ ４ ９ ９ （ ２ ０ １ ３ ） １ ８ — ０ ２ ５ ２ — １
高层建筑结构设计特点探析
高层建筑结构设计特点探析一.高层建筑结构设计特点（一）水平荷载的作用首先说明，因为楼面荷载以及建筑自身的重量在构件上的弯矩、轴力，与建筑物的高的一次方是成正比的，同时，因为水平荷载对竖构建的轴力以及水平荷载自身产生的力矩，与建筑物高的二次方是成正比；其次要说明的是，当建筑物高度达到一定程度，竖方向的荷载就会维持基本不变，对于水平荷载，地震作用和风荷载的值不是恒定不变的，会因为不同的结构而产生很大程度的变化。
（二）重视轴向变形高层建筑物的竖向的荷载会给支撑柱产生一定的压力，会引起轴向变形，而且也会改变连续梁的弯矩，从而制作的负弯矩也就会降低，也会对准备安置构建的长度产生影响；另外也会影响构建侧移和构建剪力，如果这种和竖方向的变形相比，结果显然是偏于不安全的。
（三）侧移和结构延性跟多层建筑相比，高层建筑对于设计结构中的结构侧移非常重视，楼的层数越多，高度越高，相应的水平荷载产生的构建侧移也就越大，所以，我们控制数值在一定的合格的范围。
如果产生地震，高层建筑的变形也就更大，所以，我们要做到保证建筑物在经过了塑性变形之后没有完全丧失变形能力，从而来防止发生倒塌，所以就应该尽量对结构的延性进行提升。
二.高层建筑的结构分析（一）弹性假定高层建筑物经常用到的方法其中就有弹性计算法。
因为建筑物本身收到了风力和垂直荷载的作用，就会使得结构处于一种弹性工作状态，实际情况基本与这种情况类似。
一旦出现大风或者出现大震就会导致高层建筑物位移量增大，有可能导致建筑物本身出现裂缝，处于一种弹塑性工作状态，这种情况计算位移就不能运用弹性计算法，不然误差很大，这种情况，计算就需要运用弹塑性动力法，这样的计算结果才更接近结构的真实状态。
（二）小变形假定一般的计算方法经常采用这种假定，不过在计算的时候要考虑一下几何非线性问题的研究。
很多人认为，当顶点水平为何与楼房本身的高度比例一旦大于1/500，就要重视两者之间产生的影响。
（三）刚性楼板假定在进行高层建筑物的分析计算中，一般不考虑平面外的刚度，一般情况都是对平面内的楼板刚度假设很大。
超高层建筑的结构设计与分析
超高层建筑的结构设计与分析随着城市化的快速发展，超高层建筑成为了现代城市的地标式建筑，它不仅是提高城市用地效率的重要手段，还能够彰显城市的发展实力。
然而，随着建筑高度的增加，对于超高层建筑的结构设计和分析就提出了更高的要求。
那么，在超高层建筑的结构设计与分析中，有哪些需要注意的问题呢？I、超高层建筑的结构设计超高层建筑的结构设计需要从以下几个方面加以考虑：1.承载力安全性超高层建筑的自重和荷载非常大，因此在结构设计中，需要保证其承载力的安全性。
主要是要有足够的极限破坏荷载。
同时，控制变形也是至关重要的，结构变形应该在可控的范围内。
2.结构稳定性超高层建筑的结构稳定性问题较为复杂，需要考虑地震、风荷载等因素。
地震荷载是超高层建筑中非常重要的设计考虑因素之一，因此结构设计中需要考虑地震对建筑物的影响并进行相应的抗震措施。
3.施工性超高层建筑的结构设计需要保证施工的可行性，并需要考虑施工的安全和效率。
需要在结构设计过程中，提高结构的模块化程度，采用标准化的件式和构件。
II、超高层建筑的结构分析超高层建筑的结构分析需要从以下几个方面进行：1.荷载分析荷载分析需要考虑自重荷载、活荷载和作用在建筑结构上的各种荷载。
这些荷载会对超高层建筑的结构和变形产生影响。
2.稳定性分析稳定性分析是超高层建筑结构分析中必须要考虑的问题，需要根据荷载和地震等因素进行分析，确保超高层建筑的结构稳定性满足要求并有充足的稳定裕量。
3.受力分析超高层建筑的受力分析需要考虑各个构件和部位的受力情况，包括弯矩、剪力、轴力和扭矩等。
4.变形分析超高层建筑在受到荷载和地震等因素的影响下会产生一定的变形，因此变形分析也是结构分析中必须要考虑的问题。
需要通过模型分析，计算得出结构的扭转角度、变形程度等参数。
综上所述，超高层建筑的结构设计和分析需要综合考虑各个方面的因素，确保超高层建筑的结构承载能力、稳定性和施工性都能够得到合理的保证。
同时，需要运用现代工程技术和结构设计理论，不断提高超高层建筑的设计水平，为城市的发展和进步做出更加积极的贡献。
高层建筑结构设计与分析
高层建筑结构设计与分析高层建筑在现代城市中起着重要的作用，它们不仅改善了人们的居住条件，还展现了城市的繁华与发展。
然而，由于高层建筑所受到的外力和地震等自然灾害的影响，其结构设计与分析显得尤为重要。
本文将探讨高层建筑结构设计与分析的主要原则和方法。
首先，高层建筑的结构设计应以安全为首要考虑。
在设计过程中，工程师需要考虑各种外力的作用，如风载、地震力以及建筑自身的重力等。
风力是影响高层建筑最常见的外力之一，工程师需要通过风洞试验等手段来模拟各种风速和风向条件下建筑物的荷载情况，从而确定合适的结构设计方案。
此外，地震力也是必须考虑的因素，工程师需要通过地震动力学分析等方法来评估建筑物的地震响应，确保其在地震发生时的安全性。
其次，高层建筑的结构设计还应充分考虑建筑材料的选择与应用。
高层建筑一般采用钢结构或混凝土结构，这些材料具有较高的强度和稳定性，能够承担较大的荷载。
在结构设计过程中，工程师需要根据建筑物的具体情况选择合适的材料，并进行合理的构造设计。
此外，工程师还应考虑材料的合理使用，以降低建筑物的自重，提高结构的稳定性。
另外，高层建筑的结构设计与分析还需充分考虑施工工艺和工艺组织。
在施工阶段，工程师需要根据实际情况选择合适的施工方法和设备，确保结构施工的有效性和安全性。
同时，工程师还需要制定详细的施工组织方案，合理安排施工进度，确保施工工序的顺利进行。
只有充分考虑施工工艺和工艺组织，才能保证高层建筑的结构设计和分析的有效执行。
最后，高层建筑的结构设计与分析还需进行全面的风险评估。
在建筑物设计完成后，工程师需要进行结构的强度和稳定性评估，以检验设计方案的可行性。
此外，工程师还需要考虑建筑物的使用寿命和维修保养等问题，制定合理的维护计划和预防性维修方案，减少日后的维修成本和风险。
综上所述，高层建筑结构设计与分析是一项复杂而重要的工作。
工程师需要以安全为前提，兼顾材料选择与应用、施工工艺和工艺组织，并进行全面的风险评估。
高层建筑结构分析与设计探讨
高层建筑结构的 内力与位移按弹性方法计算 。在竖向荷载
和 一般风荷载作用下 ， 结构应保持正 常使 用状态 ， 结构通 常处于
工 的周期 长、 投入 资金多 ， 与传统低层 小建筑相 比 ， 建筑结 构 的 分析 与设 计显得 尤为重要 。 如果在高层建筑建设过程 中， 其结构 设计 与分析不正 确 ， 将给施工带来 严重影响 ， 最终也会影响到建 筑本 身的使用寿命和 建筑 的安全性 ，给广大人民 的生命 财产 安 全埋 下重 大隐患 。 因此 ， 增强城 市高 层建筑结构 的设计 与分析已 经成 为我 国建筑行业 快速发展的必然。
结 构的 自由度 ，也可 以简化结构设计 中的计算方 法，省时又省 力 。但是 ， 这种假定方法也是具 有相 对性 的 ， 一般在框架体 系和 剪力体系 中完全可以采用 ，但是在 高层建筑纵向 刚度 有突变的
市建设规模越来越大 ， 城市 用地 越来越 紧张 ， 高层建筑 的发展缓
解 了这一 矛盾。 在 现阶段 的城 市建筑 建设 过程 中 ， 对建 筑的高度
３ ． ２ 高层 建 筑 结构 应 考 虑 整 体共 同工 作
高层 建筑 结构在 风力和地 震作 用下 ，楼 层的总水 平力是 已 知 的，但 这水平力如何分 配到各片框架 、各 片剪力墙 却是未知
的。 由于各片抗 侧力结构 的刚度 、 形状不同 ， 变形特征也不相同 ，
研 究表 明 ， 我们现阶 段的高层建筑 主要 是框 架结构 ， 所 以， 设计与分析工作 中坚持的原则具体表现在以下三个方面。
和规模要求不断增多 ， 而随着城市建筑高 度的现象。
３ 高 层 建 筑 结 构 简 化 计算 原 则
３ ． １ 弹性 ＿ ｒ － 作 状 态
浅谈高层建筑结构体系分析与结构设计
浅谈高层建筑结构体系分析与结构设计作者：高玉雷来源：《城市建设理论研究》2013年第35期摘要：随着经济的不断发展，建筑业也呈现出了快速发展的态势，建筑复杂性也越来越高，高层建筑的建设逐步成为建筑业的核心。
建筑结构设计是建筑的中心环节，结构体系的适合与否直接关系到建筑的安全性和稳定性，由此对不同的建筑类型要选用不同的结构设计方案。
本文介绍几种不同的建筑结构体系，并分析结构设计选型的要素，以期为高层建筑结构设计和应用提供参考思路。
关键字：高层建筑；结构体系；结构设计中图分类号：TU3 文章编号:0 引言高层建筑结构体系有不同的类型，在选型的过程中可以考虑框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构以及框筒结构等等。
不同的结构方案有不同的特点，在应用中注意的细节问题也不相同。
结构工程是建筑工程的核心，结构工程建设的好坏直接关系到建筑的安全度和稳定性，由此要想做好建筑结构工程，就要首先对结构选型进行重视。
不合理的结构设计体系将直接影响到建筑结构的安全，对建筑使用群体的人身和财产安全构成严重的威胁。
本文介绍高层建筑结构体系的几种类型，分析不同结构体系的特征，并对结构体系设计选型要点进行分析。
1 高层建筑结构体系分析1.1 框架结构体系框架结构是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配而成的住宅楼和商用楼等。
框架结构体系比较适合高层施工。
框架结构体系中的竖向构件和水平构件通过节点进行连接，由此框架结构体系要同时承担竖向载荷和水平载荷。
框架结构体系的抗侧能力不是很强，在水平载荷的作用下，框架结构的内力分布自下而上逐渐减小，底层的受力程度最强，底层也较容易出现变形情况。
当收到风力以及地震作用的影响后，非结构构建由于受到测力的影响极易出现受损现象，影响使用的效果。
但是，框架结构平面布置比较灵活，较大的空间可以满足功能性的需求。
除此之外，框架结构由梁和柱组成，方便机械装配。
高层建筑结构分析与设计理论
高层建筑结构分析与设计理论摘要：文章就针对高层建筑的结构以及设计的这一问题，进行了详细的分析，并对于相应的设计理念分析以及设计进行了相关探讨。
关键词：高层建筑；结构；设计理论中图分类号：tu318文献标识码： a 文章编号：一、常见高层建筑结构设计特点1、建筑框架结构设计对于高层建筑来说必须有一个整体的严谨的框架结构，所以对于框架结构的设计可以说是重中之重，对于框架结构来说，他的主要组成部分有建筑结构基础、结构楼板、柱以及建筑梁体这几种重要的承重部件构成，而对于建筑结构基础、柱子以及建筑梁体来说，这三者主要是建筑平面框架的重要承重部件，建筑框架整体布置上比较灵活，能够在很大程度上流出建筑的空间，而另一方面对于立面的处理也是比较简单灵活的，但是重要的是建筑框架结构的侧向的刚度比较小，所以一旦建筑体本身过于高的时候，整体来说就会出现比较大程度上的侧移，这就会限制整体的高度。
2、决定性因素对于高层建筑的结构设计来说，有很多的影响因素，但是决定性的因素是水平的荷载。
讲到高层建筑的水平荷载在结构设计中的作用首先是因为高层建筑本身的重量以及建筑体面本身使用的载荷在建筑竖构建中能勾起的轴力以及弯矩只是和建筑的高度成正比，但是水平荷载对于建筑本身结构产生的力是和本身高度的平方成正比关系；另外对于一个建筑体本身来说，竖向上的载荷力一般情况下都是一定的，但是水平的荷载是伴随着很多因素的变化产生相应的变化的。
3、剪力墙结构的设计特点对于高层建筑来说剪力墙本身也是框架的组成部分，在高层建筑结构的设计中一般情况下使用的都是这种框架形式，也就是剪力墙结构，而剪力墙设计结构就是将建筑的整体框架和剪力墙本身按照规定进行一种巧妙地结构结合，形成一个整体的结构，所以这种情况下上面我们提到的决定性因素水平的荷载就由剪力墙本身来承担的，因为剪力墙按照这样的设计结构的情况下具有很大的刚度，能够抗拒很大的建筑测力，另一方面竖向上的荷载就有剪力墙和整体的框架来进行承担，所以我们看到剪力墙会受到来自于竖向以及水平方向上的压力，所以对于剪力墙结构的设计是至关重要的。
- 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)。
浅谈高层建筑结构分析与设计自1885年美国兴建第一幢高层建筑——芝加哥保险公司大楼(10层,55m)以来,高层建筑的发展很快,从20世纪初至1979年,全世界建成200m以上的高层建筑有50幢以上,其中大部分建筑在美国。
其中著名的有1972年建造的纽约世界贸易中心大厦(110层,417m,415m),1974年建造的美国芝加哥西尔斯大厦(Sears Tower,110层,443m)。
在我国,目前高度在104m以上的高层建筑超过100幢,分布在上海、广州、北京、深圳等20个大城市,其中以上海为最多。
1998年建成的金茂大厦(88层,420.5m),是世界第三高楼。
标签：结构分析设计1 高层建筑结构设计特点1.1 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的变化。
1.2 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,会得出偏于不安全的结果。
1.3 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。
1.4 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。
2 高层建筑的结构体系2.1 框架-剪力墙体系。
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,便形成了框架-剪力墙体系。
在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。
在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。
框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。
剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀,所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
2.2 剪力墙体系。
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时,即形成剪力墙体系。
在剪力墙体系中,单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。
剪力墙体系属刚性结构,其位移曲线呈弯曲型。
剪力墙体系的强度和刚度都比较高,有一定的延性,传力直接均匀,整体性好,抗倒塌能力强,是一种良好的结构体系,能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
2.3筒体体系。
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系,包括单筒体、筒体-框架、筒中筒、多束筒等多种型式。
筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。
实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体,空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。
筒体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
3 高层建筑结构分析3.1 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:3.1.1 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
剪力墙结构的机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。
但因其自由度较多,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 筒体结构筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类: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。
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子结构法等。
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。
比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系,其中应用最广的是空间杆-薄壁杆系矩阵位移法。
这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构。
空间梁柱每端节点有6个自由度。
核心筒或剪力墙的墙肢采用符拉索夫薄壁杆件理论分析,每端节点有7个自由度,比空间杆增加一个翘曲自由度,对应的内力是双弯矩。
三维空间分析精度较高,但它的未知量较多,计算量较大,在不引入其它假定时,每一楼层的总自由度数为6Nc+7Nw(Nc、Nw为柱及墙肢数目)。
通常均引入刚性楼板假定,并假定同一楼面上各薄壁柱的翘曲角相等,这样每一楼层总自由度数降为3(Nc+Nw)+4,这是目前工程上采用最多的计算模型。
4 结论随着高层建筑进一步的发展,满足高层建筑的形式,材料,力学分析模型都将日趋复杂多元,为了革新高层建筑,体现其魅力,追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工程师们的目标和方向。