高层建筑结构设计要点分析

高层建筑结构设计要点分析
【摘要】随着经济建设步伐的不断加快，高层建筑逐渐进入到了人民的日常生活当中，随着建筑物结构的变化，不仅结构呈现多样化，建筑使用功能也越来越丰富，这就对高层建筑的结构设计以及分析工作，提出了更高的要求。

本文笔者结合自己多年来的研究和实际工作经验，对高层建筑结构设计进行分析和探讨。

【关键词】高层建筑，结构设计，要点分析
中图分类号：tu208.3 文献标识码：a 文章编号：
【 abstract 】with accelerating the pace of economic construction, high-rise building gradually enters into people’s daily life, as the change of structure, not only structure diversification, construction use function also more and more rich, this is the structure of high-rise building design and analysis, put forward higher request. in this paper, the author with years of research and practical work experience, the structure design of high-rise building is analyzed and discussed.
【 key words 】 building, key points of the design, analysis 一、前言
高层建筑结构设计是一个综合性、反复性的过程，在高层建筑结构设计过程中，设计工程师要充分注重结构设计中的规则性问题、抗震性能、超高问题、短肢剪力墙设置问题等问题，促进高层建筑
结构设计符合高层建筑的设计特点，对建筑结构设计产生积极的作用。

在高层建筑结构设计中，为了提高层建筑结构设计的合理性，保证高层建筑结构设计的协调性，我们在设计的时候，一定要坚持和注意其结构设计的控制原则。

这些原则包括保持良好的周期比、位移比、刚度比、轴压比、剪重比、层间受剪承载力比、一些比值及稳定性及倾覆问题。

只有很好的坚持这些原则，才能使得高层建筑的结构设计满足施工的要求，从而对于高层建筑的结构稳定、安全，质量提高据哟十分重要的作用。

在坚持这些设计控制原则的基础上，进行高层建筑的结构设计，一定能取得很好的效果。

二、高层建筑结构设计要点分析
1.水平力。

低层和多层房屋结构中，通常是以重力为代表的竖向荷载，决定着结构设计。

但高层建筑却不然，竖向荷载仍很重要，但水平荷载才有决定性作用。

与此同时，对于有一定高度的建筑而言，竖向荷载总体上是一定值，但充当水平荷载的风荷载和地震作用，它们的数值往往都随着结构动力性的差异而有着比较大的变化。

设计时，水平力应当格外重视。

2.侧移成为控指标。

与低层或多层建筑不同，结构侧移是高层结构设计中的关键因素。

建筑高度增加，水平荷载下结构的侧向变形将迅速增大，与建筑高度h的4次方成正比（△＝qh4/8ei）。

另外，高层建筑设计中，结构需要具有足够的强度，还应当具有足够的抗推刚度，保证结构在水平荷载下产生的侧移在某一限度内。

设计时，
应当牢牢掌握侧移作为控指标。

3.减轻高层建筑自重。

从地基或桩基承载力考虑，同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重，意味着不增加基础造价和处理措施就能够实现多建层数的目的，其中的经济效益显而易见，尤其是软弱土层，更为突出。

地震效应和建筑的重量形成正比，减轻房屋自重，可有效提高结构抗震能力。

高层建筑重量大了，作用于结构上的地震剪力就大，而重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件会产生比较大的附加轴力，最终将导致附加弯矩增大。

4.轴向变形。

轴向变形是不容忽视的问题，可采用框架体系和框架来应对。

剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力通常都比边柱的轴压应力大，而中柱的轴向压缩变形则比边柱的轴向压缩变形大。

房屋很高的时候，这种轴向变形的差异会达到一个比较大的数值，可能导致减小连续梁中间支座处的负弯矩值，而跨中正弯矩值和端支座负弯矩值则会增大。

在进行高层建筑结构设计的时候，通常会由于荷载的原因引起柱中发生较大的变形，因此在进行高层建筑的结构设计时，一定要注意框架中柱以及边柱的轴压应力的平衡，从而避免引起中柱发生较大的轴向变形的现象。

5. 多高层建筑结构应具有必要的刚度，在正常使用条件下限制建筑结构层间位移有两个目的：第一，保证主要结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构要避免混凝土墙或柱出现裂缝；将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度限制在规范允许范围之内。

第
二，保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损坏。

控制高层建筑结构的侧向变形是抗风、抗震设计的基本任务之一。

当结构侧移过大时,通常是用加大抗侧力结构如剪力墙、筒体等的刚度来控制变形。

但是在适当位置加大水平结构的刚度,以加强内筒体这样的抗侧结构与外围柱子之间的共同工作,也可以控制变形。

6.高层建筑常见的一些基本假定
高层建筑是一个复杂的空间结构。

它不仅平面形状多变,立面体型也各种各样,而且结构形式和结构体系各不相同。

高层建筑中有框架、剪力墙和筒体等竖向抗侧力结构,又有水平放置的楼板将它们连为整体。

这样一种高次超静定、多种结构形式组合在一起的三维空间结构,要进行内力和位移计算,就必须进行计算模型的简化,引入不同程度的计算假定。

简化的程度视所用的计算工具按必要和合理的原则决定。

结构计算的基本假定为:
一是计算高层建筑结构的内力和位移时,用弹性方法及取用结构的弹性刚度,并考虑各抗侧力结构的共同工作。

二是框架梁及剪力墙的连梁等构件,可按有关规定考虑局部塑性变形的内力重分布。

三是计算结构的内力和位移时,一般情况下可假定楼板在自身平面内为绝对刚性,但在设计中应采取保证楼面整体刚度的构造措施。

四是下列情况宜考虑楼板在自身平面内的变形影响:
(1)楼板整体性较弱;
(2)楼板有很大的开洞或缺口,宽度削弱;
(3)楼板平面上有较长的外伸段;
(4)作为结构转换层的楼板,对于上述情况,须考虑楼板实际刚度,对采用刚性楼面假定算得的结果进行调整。

五是结构计算中,各类构件均需考虑弯曲变形,构件其他变形按
有关规定考虑。

对竖向荷载还宜考虑施工过程中逐层加载的影响。

六是构件刚度的取用。

(1)框架梁的惯性矩:
现浇板边框架梁i=1.5i↓r
现浇板中部框架梁i=2.0i↓r
式中i↓r--梁截面矩形部分的惯性矩。

(2)连梁刚度。

框剪结构或剪力墙结构中的连梁刚度,可乘≥0.55的折减系数。

(3)剪力墙的有效翼缘宽度。

剪力墙可考虑纵墙或横墙的翼缘作用,其有效翼缘宽度可按有关规定取用。

(4)错位剪力墙的等效刚度。

错位剪力墙(错位值a≤2.5m,a≤
8t,t为墙厚)的等效刚度应乘以折减系数0.8。

(5)折线形剪力墙的简化处理。

当折线形剪力墙的各墙段总转角≤15°时,可按平面剪力墙考虑。

四、结束语
综上所述，由于高层建筑在近年来发展的十分迅速，因此，作为高层建筑的设计人员，需要对高层建筑结构设计要点和原则有充分的了解，同时需要掌握高层建筑的各类结构体系及其各自适用的范围，在此基础上才能根据实际情况，做出合理而优良的建筑设计，构造技术先进、经济合理、安全适用的高层建筑。

而且，还应该加强对高层建筑结构设计的理论研究，坚持理论研究和实践并举，促进高层建筑结构设计的进一步发展。

参考文献：
[1]李小文《新编高层建筑结构》中国水利水电出版社 2011年
[2]向大敏、赵士卫《联肢剪力墙抗震性能研究——试试和理论分析》建筑结构学报第24卷第4期 2010.8
[3]江桩生浅谈结构系统在土木工程中的应用 [期刊论文] 《华章》 2011
[4]刘文生高层建筑结构设计的探析 [期刊论文] 《建材发展导向（下）》 2011。