高层建筑结构设计和计算受力
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高 度 建 筑 甚 或超 过 了Ｂ 级 高 度 ，其 设 计 方 法和 处理 措 施 将 有
目前 实用 的高层建筑结构分析方法都是使用 的弹性计算
方 法 。这 一 假 定 符 合 建筑 结 构 的 工作 状 况 ， 因 为在 ～ 般 风 力
较大 的变化。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
作用下 ，建筑结构一般都处于弹性工作 阶段。
２／ ｊ ＼ 变形假 定
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。 （ 二 ） 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
全 隐患 。 （ 三） 短肢 剪 力 墙 的设 置 问题 在 新 规 范 中 ，对 墙 肢 截 面 高 厚 比 为 ５ ～ 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
（ 一） 结 构 的超 高 问题 在 抗 震 规 范 与 高 规 中 ， 对 结 构 的 总 高 度 都 有 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 的 建筑 外 ，增加 了 Ｂ 级 高 度 的 建筑 ， 因
（ 一） 计算分析基本假定
高 层 建 筑 结 构 要 完 全 精确 地 分析 三 维 空 间结 构 是 十 分 困
难 的。需要通过各种分析方法对计算模型进行不 同程度的简
化 。 以 下是 一 些常 见 的假 定 ：
１ ． 弹性 假定
此 ，必须对 结构 的该项控制 因素严格注 意 ，一旦 结构为Ｂ 级
关人 员参 考学 习。
一
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 。
、
结 构 选型 二 、 高层 建 筑结 构 分析 方 法
对于高层结构而言 ，在 工程 设计 的结构选型阶段 ，结构 工程 师应该注意 以下几点 ：
（ 二） 高层 建筑 结构 受 力 分析 方 法
一
１ ． 框架 一 剪力墙 结 构 的高层 建筑 内力与位 移 的计 算 分
析 ，大都 采 用连 梁连 续 化 假 定 。 可 由框 架 结 构 与 剪 力 墙 水 平
鉴 于 高 层 结 构 其 涉 及 到 构 件 繁 多 ， 而 且 其 受 力 较 为 复 杂 ，尤 其 是 风 荷 载 与 重 力 荷 载 起 着 决 定 作 用 ， 为 此 必须 对 构 件材料 的选取 、经济性 以及构件 受力方面 更加着 重考虑 。结
言逐 渐变大。结构体 系各式各样 ，高层建筑 结构设计现在主
要成 为结 构相 关工 程 设 计 人 员在 设 计 工 作 重 点 和难 点 。 下 文 主 要 结合 某 高层 结 构 设 计 实例 ，提 出高 层 结 构 设计 的结 构选
型以及高层建筑结构 分析 方法 ，同时提 出经济性设计 措施 ， 以达到保 证建筑 的安全 、延长其使用寿命 的目的以及以后相
小 变 形假 定 也 是 各 种 高 层 建筑 结 构 实 用 分析 方法 中普 遍
采用的基 本假定。对几何非线性问题的研 究认 为：当顶点水
平位 移 与 建筑 物 高 度 的 比值 大 于 １ ／ ５ ０ ０ 的时候 ，就 必 须 重视 几 何 非线 性 问题 的 影响 。
wenku.baidu.com
３ ． 刚性楼板假定 刚性楼板假定在对高层建筑结构进行分析的时候 ，一般 假定楼板 自身平面 内的刚度是无限大的 ，平 面外 的刚度则 为 零。这就简化 了计算方法，减少了结构位移的 自由度。
一 刘 岚 岚
目前 ，伴 随着 高层建筑在我 国的飞速发展需求 ，建筑高
度 的 日益 增 加 ，建 筑 类 型 以及 功 能 也 日新 月 异 ，难 度 相 对 而
构抗震缝设 置与嵌 固端位置的协调 等等问题 ，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
位 移或转角相等的位移协调条件 ，建立位移与外荷载之 间关
系 的微 分 方程 进 行 求 解 。
合本工程设计实践 ，笔者 总结 了高层建筑结构设计 时可采取 的有效设计措施 ，以确保结构在 良好受 力的前提下 ，仍有效
地 保证 工 程 的经济 性 。
２ ． 剪力墙结构 的受力特性与变形主要取决于墙体 的开洞
３ ． 按照对计 算模 型处理的手法不 同 ，简体 结构的实用分 析 方法通常可分为 ：等效连续化法、等效离散化法和三维空 间分析 法。等效 连续 化方法的具体 应用包括有连续化微分 方 程 求解 法、有限单元法、能量法等 ；等效离散化 方法则包括 等 代角柱 法、核 心筒 的框架分析法等 ；相对于等效连续化 方 法和 等效离散化方法的筒 体结构计 算模 型 ，完全按三维空 间 结构 建立计 算模 型来分 析简体 结构体 系 的受力 性能 更为精
情 况。单片剪力墙按 其受力特性的不同 ，可分为单肢墙 、小 开 口整体墙 、联 肢墙 等各种类型 ，不同类型 的剪力墙结构其
截面应 力分布的规律 也不相同 ，计 算结构 内力与变形位移时
需 采 用 相 对应 的计 算 方法 。
四、高层结构布置要点 （ 一 ）采用新型轻质墙体材 料
高 层 建 筑 结 构 鉴 于 其 重 力荷 载 较 大 ，因 此设 计 时应 尽 可
目前 实用 的高层建筑结构分析方法都是使用 的弹性计算
方 法 。这 一 假 定 符 合 建筑 结 构 的 工作 状 况 ， 因 为在 ～ 般 风 力
较大 的变化。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
作用下 ，建筑结构一般都处于弹性工作 阶段。
２／ ｊ ＼ 变形假 定
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。 （ 二 ） 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
全 隐患 。 （ 三） 短肢 剪 力 墙 的设 置 问题 在 新 规 范 中 ，对 墙 肢 截 面 高 厚 比 为 ５ ～ 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
（ 一） 结 构 的超 高 问题 在 抗 震 规 范 与 高 规 中 ， 对 结 构 的 总 高 度 都 有 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 的 建筑 外 ，增加 了 Ｂ 级 高 度 的 建筑 ， 因
（ 一） 计算分析基本假定
高 层 建 筑 结 构 要 完 全 精确 地 分析 三 维 空 间结 构 是 十 分 困
难 的。需要通过各种分析方法对计算模型进行不 同程度的简
化 。 以 下是 一 些常 见 的假 定 ：
１ ． 弹性 假定
此 ，必须对 结构 的该项控制 因素严格注 意 ，一旦 结构为Ｂ 级
关人 员参 考学 习。
一
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 。
、
结 构 选型 二 、 高层 建 筑结 构 分析 方 法
对于高层结构而言 ，在 工程 设计 的结构选型阶段 ，结构 工程 师应该注意 以下几点 ：
（ 二） 高层 建筑 结构 受 力 分析 方 法
一
１ ． 框架 一 剪力墙 结 构 的高层 建筑 内力与位 移 的计 算 分
析 ，大都 采 用连 梁连 续 化 假 定 。 可 由框 架 结 构 与 剪 力 墙 水 平
鉴 于 高 层 结 构 其 涉 及 到 构 件 繁 多 ， 而 且 其 受 力 较 为 复 杂 ，尤 其 是 风 荷 载 与 重 力 荷 载 起 着 决 定 作 用 ， 为 此 必须 对 构 件材料 的选取 、经济性 以及构件 受力方面 更加着 重考虑 。结
言逐 渐变大。结构体 系各式各样 ，高层建筑 结构设计现在主
要成 为结 构相 关工 程 设 计 人 员在 设 计 工 作 重 点 和难 点 。 下 文 主 要 结合 某 高层 结 构 设 计 实例 ，提 出高 层 结 构 设计 的结 构选
型以及高层建筑结构 分析 方法 ，同时提 出经济性设计 措施 ， 以达到保 证建筑 的安全 、延长其使用寿命 的目的以及以后相
小 变 形假 定 也 是 各 种 高 层 建筑 结 构 实 用 分析 方法 中普 遍
采用的基 本假定。对几何非线性问题的研 究认 为：当顶点水
平位 移 与 建筑 物 高 度 的 比值 大 于 １ ／ ５ ０ ０ 的时候 ，就 必 须 重视 几 何 非线 性 问题 的 影响 。
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３ ． 刚性楼板假定 刚性楼板假定在对高层建筑结构进行分析的时候 ，一般 假定楼板 自身平面 内的刚度是无限大的 ，平 面外 的刚度则 为 零。这就简化 了计算方法，减少了结构位移的 自由度。
一 刘 岚 岚
目前 ，伴 随着 高层建筑在我 国的飞速发展需求 ，建筑高
度 的 日益 增 加 ，建 筑 类 型 以及 功 能 也 日新 月 异 ，难 度 相 对 而
构抗震缝设 置与嵌 固端位置的协调 等等问题 ，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
位 移或转角相等的位移协调条件 ，建立位移与外荷载之 间关
系 的微 分 方程 进 行 求 解 。
合本工程设计实践 ，笔者 总结 了高层建筑结构设计 时可采取 的有效设计措施 ，以确保结构在 良好受 力的前提下 ，仍有效
地 保证 工 程 的经济 性 。
２ ． 剪力墙结构 的受力特性与变形主要取决于墙体 的开洞
３ ． 按照对计 算模 型处理的手法不 同 ，简体 结构的实用分 析 方法通常可分为 ：等效连续化法、等效离散化法和三维空 间分析 法。等效 连续 化方法的具体 应用包括有连续化微分 方 程 求解 法、有限单元法、能量法等 ；等效离散化 方法则包括 等 代角柱 法、核 心筒 的框架分析法等 ；相对于等效连续化 方 法和 等效离散化方法的筒 体结构计 算模 型 ，完全按三维空 间 结构 建立计 算模 型来分 析简体 结构体 系 的受力 性能 更为精
情 况。单片剪力墙按 其受力特性的不同 ，可分为单肢墙 、小 开 口整体墙 、联 肢墙 等各种类型 ，不同类型 的剪力墙结构其
截面应 力分布的规律 也不相同 ，计 算结构 内力与变形位移时
需 采 用 相 对应 的计 算 方法 。
四、高层结构布置要点 （ 一 ）采用新型轻质墙体材 料
高 层 建 筑 结 构 鉴 于 其 重 力荷 载 较 大 ，因 此设 计 时应 尽 可