现代高层建筑的结构设计

现代高层建筑的结构设计

发表时间：2017-11-06T10:29:24.073Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：李然[导读] 摘要：随着城市化进程的加快，城市建筑以高层建筑为主，其发展变化越来越多样化。

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摘要：随着城市化进程的加快，城市建筑以高层建筑为主，其发展变化越来越多样化。对于设计师来说，相应的问题也更为复杂。在层数的增加的变化，建筑物的高度、空间结构的使用，基于体系结构的几种简单的原始结构和各种简单结构的发展，结构简单、结构简单和其他更复杂的巨人。高层建筑结构体系的变化直接决定高层建筑的承载能力、侧向刚度、抗震性能、材料消耗和造价。不同的结构体系适用于楼层、高度和功能不同的建筑物。本文结合自己的工作经验，阐述了高层建筑结构设计要点及注意事项，并指出了高层建筑今后的发展方向。

关键词：高层建筑；结构设计；布置原则；设计

目前，基于有限的土地面积，随着社会人口的加速增长，会导致居住的形式纵向发展。从建筑方面出发，今后整个行业的发展趋势是高层或超高层。近年来，城市现代化建设使得我国高层建筑也如雨后春笋般拔地而起。所以，如何优化设计高层建筑，就显得十分重要。本文将从以下几个方面进行阐述：结构平面的设计与布置；结构立面的设计与布置；如何选择合理的结构体系以及建筑基础的设计与布置等。

1.结构立体的设计与布置

当结构为三维时，刚度应上下，从上到下逐渐增大。结构竖向刚度是否均匀，主要影响因素是各剪力墙的合理布置。框支剪力墙结构是竖向刚度突变的典型实例。框架支撑层为软弱层，变形较大，层易发生地震破坏。为了避免因地震引起的软弱层，楼层剪力墙的布置将转换层剪切在上面，均匀地传递给它，因此在结构设计中，不会允许全部或大部分框支剪力墙的设计。均匀规整的结构是垂直布置最基本的原则。均匀性，指的是刚度、车身形状、承载能力和质量，从上到下分布，均匀变化。规则，主要是指身体的规则，如果有变化，应该是有规律的渐变。对于规模的收入应该是有限的，往往发生在上下楼层，使规模较小，如果身体的大小变化，应该是大，小，逐步变化。不应发生太大的突变。

2.结构平面的设计与布置

为减轻水平作用下的扭转效应，应尽量使建筑物的质心和刚心重合，所以设计平面形状宜对称、简单、规则。平面凸出部分不宜过长，过长会加大端部往构件的位移，偏心越大其扭转效应越大，导致应力集中引起破裂。减少结构的扭转效应： 2.1减少地震作用引起的扭转。

布置均匀的平面刚度，可减少地震作用下的扭转，剪力墙的布置是影响平面刚度均匀的主要因素。剪力墙、井筒等的对称布置有利于减少地震作用引起的扭转。平面上质量偏心和质量分布的均匀性也需注意，它们也会引起扭转，质量集中于平面边缘，更会加大扭转。

2.2抵抗结构扭转的能力一定要加强。

加强结构抗扭刚度的重要措施，是合理布置剪力墙，或将框筒结构布置于周边等。从建筑要求与使用功能方面出发，高层、超高层的平面布置应力求简单、规则、对称。对于地震区、带或地震重点防御区的抗震建筑，简单、规则、对称的原则尤为重要。因条件所限，遇到严重不规则的结构时，应分割成若干简单、规则的独立单元。

3.结构体系的合理选型

高层和超高层建筑结构设计中最重要的是选择问题，即结构体系的选择是否合理。结构体系的刚度和强度是不同的。高层建筑的高度也不同。高层建筑结构体系，从结构上可分为框架剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构、剪力墙、板柱结构、部分框架剪力墙结构、筒体结构等。根据建筑的要求、建筑的功能、场地类型和抗震等级，高层建筑结构体系的选择是不同的。框架结构的框架-剪力墙结构总体上具有应用灵活方便、抗震性能和刚度等优点，适用于宾馆建筑和公共建筑。由于剪力墙结构的承载能力和刚度，整体空间性能较好，节省钢量，受力位移水平较低，适用于多层宾馆建筑和高层住宅建筑的分区。框架结构空间大，布局灵活，但由于其刚度小、抗震性能差、维修费用高，在高层、高层建筑中使用较少。这一点在建筑抗震设计规范中有明确规定。一般剪力墙结构和框架-剪力墙结构可以满足大多数建筑高度的要求；横向刚度的受力性能，大空间是管结构的优点，当建筑高度大、层数多，和设防烈度高，各种结构体系难以满足设计要求，应该是管结构的选择。

4.建筑基础的设计与布置

根据高层建筑的层数、结构类型、荷载及地基承载力，可以首先考虑筏形或箱形基础；若地基承载力或变形不能满足设计要求时，可以选择桩基或复合地基。倒肋形、倒无梁楼盖式是筏形基础的常见类型。倒肋形楼盖式筏基，用料省，刚度好，但费模板，施工麻烦。倒无梁楼盖式的筏基，用料多，板厚大，刚度差，但便于地下空间的应用，施工方便。箱形基础传力均匀，整体性好，刚度大，当地基极软，沉降十分严重不均匀时，宜选用。桩基础承载力大，抵御复杂荷载能力强，能良好地适应各种地质条件，当浅层地基比较松软且承载力差，而坚实土层埋藏较深的时候，宜选用桩基础。

5.结语

（1）在高层建筑的平面设计和布局中，应是平面形状对称、规则和简单，只需使心与质心一致，平面刚度应均匀排列，平面凸部不宜过长。2）竖向布置设计最基本的原则是规则均匀的结构。也就是说，结构的形状、刚度、承载力和质量分布都要从上到下逐渐改变，不应有过多的突变。3）高层建筑结构体系应该是一个合理的选择，根据其不同的适用高度、建筑要求、功能、环境和地震等级类别的内容，结构设计人员应合理选择根据高层建筑设计中的具体情况。4）在建筑物基础的设计和布局，应选择整体性好，能满足承载力和变形的要求，能够有效调整的基础上形成的不均匀沉降，如筏板或箱形基础；当上述基本形式不能满足要求，可以考虑桩基或复合地基参考文献：

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