高层建筑结构设计(1)论文

浅析高层建筑结构设计

摘要：随着我国经济的迅猛发展，我国的高层建筑的发展也上了一个新的台阶，

出现了许多立面构造新颖别致、层数多、体量大的高层建筑。既要做到

安全适用，又要做到经济合理，这给高层建筑结构设计提出了许多新的

课题。本文就高层建筑结构设计的有关问题浅要分析。

关键字：高层建筑结构设计

abstract: with the rapid development of the economy in our country, our country of the high-rise building on the development of a new step, appeared a lot of elevation structure novel, layer number, size large high-rise building. should do safely, and to be reasonable in economy, and this gives designing high-rise puts forward many new subject. this paper high-rise building structure design of the shallow analysis related problems.

key word: high-rise building design

中图分类号：tu318 文献标识码：a 文章编号：

进入20世纪90年代以来，随着社会与经济的蓬勃发展，特别是随着城市建设的发展，高层建筑在城市中应运而生。城市中的高

层建筑成为反映城市经济繁荣和社会进步的重要标志。

高层建筑结构设计定义

高层建筑设计就是要做到结构功能与外部条件一致，充分展现先进的设计。发挥结构的功能并取得与经济性的协调，更好地解决构造处理，用概念设计来判断计算设计的合理性。

高层建筑的主体结构是由楼层结构、传递竖载结构、抗侧力结构、基础结构以及竖向交通结构等几个主要部分构成的。建筑物在受力后，这些构成部分之间相互配合，协调受力，构成一定的传力路线，将外力(竖向荷载或水平荷载)传给地基。因此各个构成部分之间的受力是互相影响，互相干扰的。设计中要想使整个结构做得比较完美，在技术上、用材上、造价上有其先进性，就需要从整体出发，多方面慎重推敲，挖掘局部潜力，为良好的综合效果提供方便条件。

高层建筑结构的特点

1、框架结构体系。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制；剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小；框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。

2、剪力墙结构体系。利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗

水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。

3、筒体结构。单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。平面剪力墙组成空间薄壁筒体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱框筒，即框筒；筒壁若用空间桁架组成，则形成桁筒。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。

巨型结构。巨型结构一般由两级结构组成。第一级结构超越楼层划分，形成跨若干楼层的巨梁、巨柱（超级框架）或巨型衍架杆件（超级衍架），以这巨型结构来承受水平力和竖向荷载，楼面作为第二级结构，只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上。常见的巨型结构有巨型框架结构和巨型桁架结构。

三、高层建筑结构设计措施

1、建筑地基设计

对高层建筑来说，在抗震设计中，房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是地基基础整个工程造价的决定性因素，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂地基基础设计规范无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的“地基基础设计规范能够将各地方

的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得

更为详细和准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。

高层建筑不规则性设计

当结构的位移比和周期比超规范规定时，说明结构的抗扭刚度相对结构的抗侧刚度偏小，结构的扭转效应较大。在结构抗侧刚度较大，结构的层间位移满足要求的情况下，可减小结构的抗侧刚度，对楼层中部结构做减法，可取消、减短、减薄剪力墙，减小连梁高度等。当结构的抗侧刚度较小，侧移较大时，可对楼层周边结构做加法，可增大周边构件的刚度。对带裙房高层建筑，带裙房部分楼层的位移比和周期比往往超规范规定。由于裙房高度不高，裙房楼层的绝对侧移值很小，因此可不按高层建筑的侧移控制条件来要求裙房，即位移比可适当放宽。

对某些建筑，因功能需要，下部几层为大空间，上部为办公或客房，隔墙较多，上下层刚度差别较大，此时刚度变化处的下一层宜指定为薄弱层，进行内力放大调整。

3、高层建筑剪力墙结构设计

高层剪力墙结构是特定的将剪力墙和框架两种结构相互组合，进而形成一种新的体系。那么高层建筑的竖向荷载是由剪力墙和框架共同进行承担的，但是其水平的作用则主要就是由拥有较大的抗侧刚度的剪力墙来进行承担。这样的结构设计不仅仅具有剪力墙较

强的抗震能力和较大的刚度，同时还具有框架结构的使用方便和布置灵活的特点，因此能够被广泛的应用在高层的旅馆建筑和办公建筑当中。而高层建筑的水平力也主要是由剪力墙和框架共同进行承担，正是因为剪力墙和框架的共同协同工作，其内力分布和受力状况都得到了较好的改善。

高层建筑突出升高结构设计

在高层建筑中由于存在用水(生活用及消防用)及设置电梯的客观要求，因此，位于高层建筑屋顶上的突出升高部分是难以避免的。对该部分由于有地震中的高振型影响，所受地震力相对较大，因此，设计中应设法减轻该部非承重结构部分的重量。同时将该部分的平面位置设置于接近抗侧力结构的刚度中心处，对于结构抗震将是相当有利的。正常规情况下，屋顶突出升高部分的设备重量有电梯机房与水箱两部分。由于消防对水压头的要求，水箱常是设置在突出升高部分的中间高度处的楼板上，一般高层建筑中该水箱的重量是比较大的，可达40-60吨，最大为100吨以上。因而由其产生的地震力将是相当大的。为减少此项影响，采用悬吊水箱的做法将是有效的。考虑到高振型的周期极短，同时吊索不能承担剪力，而当吊点的水平位移与吊索的长度相比又为极小时，则对悬吊水箱的全重所产生的地震力甚至是可以略计的。悬吊水箱的自振周期是较长的。常可做到3 ~ 4秒以上，此值与结构主体的第一振型自振周期以及地面的卓越周期相比都是相差较大的，与结构高振型的振动周期比将相差更大，因此是不会产生合拍共振的现象。值得注意