高層建筑結構的設計特點
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高層建筑結構的設計特點范文第1篇
關鍵詞：高層建筑；結構特點；基礎結構設計
0.引言
高層建筑結構設計越來越成為高層建筑設計工作的難點與重點，給工程設計人員提出了更高的要求。在高層建筑結構設計中，基礎設計極其重要，扎實、適用的基礎，是確保高層建筑質量的關鍵所在。在進行高層建筑結構設計時，要結合當地情況，考慮好可能存在的一系列影響因素，把基礎設計做好。本文就高層結構設計的特點、設計原則以及基礎的結構設計中存在的幾個問題進行探討。
1.高層建筑結構設計特點
1.1水平荷載成為決定因素
首先，數據顯示樓房自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值僅與樓房高度的一次方成正比，而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎向構件中引起的軸力與樓房高度的兩次方成正比。因此，水平荷載對高層建筑穩定性的影響作用是很大的。
1.2軸向變形不可忽視
高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。
1.3側移成為控制指標
與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（=qH4/8EI）。另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況：
（1）因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數值時，將會導致房屋側塌。（2）使居住人員感到不適或驚慌。（3）使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。（4）使主體結構構件出現大裂縫，甚至損壞。A，結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言，高層建筑結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。B，抗震設計要求更高。有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
2.高層建筑結構設計基本原則
高層建筑結構設計的基本原則是：注重概念設計，重視結構選型與平、立面布置的規則性，擇優選用抗震和抗風好且經濟的結構體系，加強構造措施。鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。在抗震設計中，應保證結構的整體性能，使整個結構具有必要的承載力、剛度和延性。結構應滿足下列基本要求：
（l）應具有必要的承載力、剛度和變形能力。（2）應避免因局部破壞而導致整個結構破壞。（3）對可能的薄弱部位要采取加強措施。（4）結構選型與布置合理，避免局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。
3.高層建筑結構的基礎設計基本要求
基礎是房屋結構的重要組成部分，房屋所受的各種荷載都要經過基礎傳至地基。由于高層建筑層數多、上部結構荷載很大，導致使其基礎具有埋置深度大，材料用量多，施工周期長，工程造價高等特點。為此，高層建筑基礎設計時應滿足以下幾方面的要求：
（1）高層建筑的基礎設計，應綜合考慮建筑場地的地質狀況、上部結構的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發生過量沉降戒傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近地下構筑物及各項地下設施的位置和標高，確保施工安全。（2）基礎設計應根據上部結構和地質狀況進行，宜考慮地基、基礎與上部結構相互作用的影響。需要降低地下水位的，應在施工時采取有效措施，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構筑物、地下設施等正常使用和安全。同時還應注意降水的時間要求，以免停止降水后，水位過早上升，使建筑物發生上浮等問題。（3）高層建筑應采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調節不均勻沉降的基礎形式。宜采用筏形基礎，必要時可采用箱形基礎。當地質條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁基礎或其他基礎形式；當地基承載力或變形不能滿足設計要求時，可采用樁基或復合地基。（4）高寬比大于4的高層建筑，基礎底面不宜出現零應力區；高寬比不大于4的高層建筑，基礎底面與地基之間零應力區面積不應超過基礎底面面積的15%。計算時，質量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。（5）在地震區，高層建筑宜避開對抗震不利的地段；當條件不允許避開不利地段時，應采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失穩而破壞，或者產生過量下沉或傾斜。
4.基礎的埋深問題
高層建筑的基礎應該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎底面，對于獨立的高層建筑而言，基礎埋深比較容易確定，但當今多數高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當地下車庫基礎采用筏板基礎或設有防水底板的獨立基礎（防水底板不宜太薄）時，高層建筑的基礎埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應按嵌固層要求設計，地下車庫應有足夠的側向剛度作為高層建筑的側限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎埋深應該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點優勢：
4.1提高地基承載力
當高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進行修正。隨著基礎埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。
4.2有利于高層建筑上部結構的整體穩定
高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側向剛度和約束。
此外在確定埋置深度時，應考慮建筑物的高度、體型、地基土質、抗震設防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎底面，并宜符合下列要求：（1）天然地基或復合地基，可取房屋高度的1/15；（2）樁基礎，可取房屋高度的1/18（樁長不計在內）。當建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩定性要求及本規程第12.1.6條規定的前提下，基礎埋深可不受本條第1、2兩款的限制。當地基可能產生滑移時，應采取有效的抗滑移措施。
5.結語
近些年來，我國的高層建筑發展十分迅速，建筑造型新穎獨特，建筑物的高度與規模不斷增加。在高層建筑結構設計中，地基是大樓的基礎，設計者應根據實際情況，作出合理的結構方案選擇。并能根據具體情況進行具體分析采取適當的措施解決實際問題。才能不斷地完善和發展高層建筑。
參考文獻：
高層建筑結構的設計特點范文第2篇
【關鍵詞】多高層建筑；結構設計；特點；問題
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A
1、前言
多高層建筑結構設計的優劣關系到建筑后期的使用效果和安全性，所以，分析過高層建筑結構設計的特點，并分析需要注意的問題，提出設計的有效策略極其重要。
2、多高層建筑結構設計的特點
2.1、軸向變形不容忽視
高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。
2.2、結構延性是重要設計指標
相對于底層建筑而言，高層建筑的結構更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
2.3、水平荷載成為決定因素
一方面，因為高層建筑樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及由此在豎構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度變化。
3、高層建筑結構設計選型
高層建筑的結構體系作為抵抗來自垂直和水平方向荷載的傳力途徑，它主要是利用抗側力體系和相關的水平構件與豎向構件將荷載傳到基礎部分。
高層建筑結構體系按照建筑材料可以分為鋼、混凝土組合結構，鋼、混凝土混合結構，鋼結構。這其中鋼筋混凝土結構體系因為其成本低、耐火耐久等優良的性能而廣泛應用于各類工程中，但是它本身仍舊存在一些如施工慢、自重大等缺點。而鋼結構體系除了具有施工方便、抗震性能好、強度高等優點外，同時還有著例如防火性差、成本高等缺點。鋼、混凝土組合結構雖然繼承了二者的優點，但是其節點部分的構造復雜，所以并不能被廣泛應用。同樣地，鋼、混凝土混合結構一樣結合了兩者的優點，但是在兩種材料的連接方面仍舊存在技術問題。高層建筑結構體系常用的有框架、剪力墻結構，框架-剪力墻結構。框架結構因為是利用柱、梁等結構來承重的，所以這種結構體系的側向位移相對較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結構因為是靠高層建筑的墻體來承重的，所以這種結構的整體性能相對較好，不易產生水平方向的變形，一般多應用于高層建筑，但是因為其在平面上的布置不夠靈活，所以很少在公共建筑設計中使用。而框架-剪力墻組合結構則是結合了兩者的優點、改善了其中的缺點，所以被廣泛應用于高層建筑的結構設計中。另外還有筒體結構、框-筒結構等。
4、對高層建筑結構進行設計的一些實例分析
某員工宿舍，建筑共九層，總高33.5米,綜合長度是85.96米。第一層為員工食堂，從二層到六層為員工的宿舍，七層到九層作為公司高級員工的住所。結構設計中,按七度區設防,特征周期是0.35S，地震加速度是0.15進行抗震設計，主體采用現澆鋼筋混凝土的框架結構。在結構分析時，將整個的建筑結構主要分成兩個單元，并且通過設縫將單元的長度均為42.7米。因本工程室內的墻體比較多，導致了邊柱與中柱都要承受很大荷載。在建筑的底層柱上應用的是C40的混凝土材料，中柱的橫截面積大約在950*1000。在最開始試算時，第一個周期為扭轉周期。依照技術規程之中所規定的內容：結構扭轉為主要內容的第一自振周期是Tt和平動為主第一自振的周期T1的比值，A高度的高層建筑這個比值不可以大于0.9。在最開始的試算之中，Tt和T1的比值，均超過規范要求大于0.9，在之后的試算之中。通過以下措施進行調整。
將底層的角柱橫截面積調整為850*800，同時將底層中柱的橫截面積調整成950*950，底層邊柱的橫截面接調整成900*950，通過結構試算,第一個周期為平動周期，且Tt/T1的比值為0.87，滿足規范要求，使整個結構順利完成。但是一旦框架柱的橫截面積過大，就會對下面的一些樓層平面在使用功能上有一定的影響，比如房間與衛生間的框架柱截面太大，就會對使用功能造成一系列影響。對于此工程來說，如果在一些適當的位置進行剪力墻的假設，使底層的角柱截面調整成500*500，而底層中柱和邊住的橫截面積調整成600*600，并將其進行計算，會使經濟上的指標有一定的提高。
一般在建筑結構設計時，普遍都是依照傳統設計的經驗與結構規范以及建筑任務書所要求的內容，來將結構的類型確定之后，依照規范對于各種橫截面積的大小與位置進行確定，而且一般依照實際的建筑平面以及功能對建筑構件進行位置的確定之后，普遍先對截面與剪力墻的尺寸進行確定，之后再實行復核的計算。一旦截面大小不合適或者是構件的位置不適當，就需要進行重新的調整而進行釋放的核算，直到取得了合理的構件位置與數量以及截面的大小。這個過程之中一般需要進行很多的試算與調整，體現了建筑結構布置合理的重要性質。而在此工程剪力墻的實際布置之中，出現了很多的困難，因為建筑平面功能里一層到六層的格局是不相通的而地下還要求有大空間的車庫與汽車的坡道。在設計中不但要滿足于上下的剪力墻能夠對齊，還要不影響建筑的功能，通過多次的試驗之后在該剪力墻的布置處理之中應用相應原則來處理。
5、設計殊問題的處理
5.1、框剪結構中剪力墻的數量與位置
剪力墻的布置應本著均勻分散的原則盡量布置在建筑的周邊，并使其剛度中心和質量中心盡量重合，可以按底層結構截面面積與樓面面積之比為5%初步確定剪力墻截面厚度與柱截面，通過初步設計調整截面，使結構分析結果的周期和位移，控制在合理范圍之內。
5.2、豎向剛度變化的處理
為了調整剛度沿豎向的均勻分布，混凝土墻厚和柱子截面尺寸沿豎向逐漸變小，混凝土強度等級也應由下至上逐漸變小，并相互交錯。在結構剛度有明顯變化、受力有可能突變的樓層，如地下室頂板、裙房頂板及裙房過渡層的上下層樓板、塔樓的大屋面及開大洞口的樓層，均將樓板加厚，并雙層配筋，以增加樓板的平面剛度，起到剛性橫隔板的作用。
5.3、鋼骨柱節點的處理
鋼骨混凝土柱節點處鋼筋較密，混凝土澆筑困難。設計中梁柱縱筋均采用Ⅲ級（HRB400）鋼筋，以減少鋼筋根數，柱子鋼筋則集中布置在四角，同時采取寬扁梁方案，縱橫交叉梁選擇不同梁高和梁寬，窄梁縱筋部分（大于1/3）從鋼骨穿過，部分與節點鋼板焊接。寬梁縱筋部分從鋼骨兩側繞行，部分與節點鋼板焊接。
5.4、位移的限值問題確定
在高層建筑中，決定其頂點位移的限值因素不僅是數值大小，還與振動頻率密切相關。一般人對高層建筑中的振動頻率感知是很敏感的，而對震動幅度的大小則相對較弱，因此只要結構的擺動頻率不是過高就能滿足建筑的應用舒適度，對于為了避免由于結構的變形過大而產生的層間相對位移現象，限值在現有的規范中是較嚴格的，可以適當放松其指標規定。再加上各種計算程序在算法中的區別，同一個結構若采取不同的程序進行計算，那么對層間位移數值也會造成較大差異，最主要原因就是每個軟件對“層間位移”的定義各不相同，有些是充分考慮樓層在經過轉動后其最大角點的位移狀況，有些則單指樓層的形心位移情況。對于較規則的高層建筑而言，形心位移是十分重要的，而角點位移則主要反映出結構樓層實際位移狀況，也是工程師在結構設計中應注意的問題。
6、結束語
綜上所述，多高層建筑結構設計的過程中，要注意設計的要點問題，同時，設計方案必須要科學合理，要結合項目工程的實際情況，重點問題要重點分析，展開設計。
【參考文獻】
高層建筑結構的設計特點范文第3篇
關鍵詞：高層建筑結構特點剪力墻結構設計 設計要點
1、高層建筑的結構受力特點
1.1 軸向變形
高層建筑的中豎向荷載一般都比較大，會在柱中引起很大的軸向變形從而也就影響連續梁彎矩，同時還會影響預制構件的下料長度。因此必須考慮軸向變形計算值，對下料長度作相應調整。
1.2 水平荷載
高度范圍的高層建筑，立體豎向的荷載基本都是固定好不能變的，還包括風荷載和地震作用的水平荷載的數值，也會隨結構動力特性的區別所產生較大范圍的變化。
1.3 側移的控制
結構的側移是高層建筑結構設計的主要。隨著現代樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形也會隨著建筑高度的升高與迅速增大。基于這一原因，水平荷載作用下的側移一定要嚴格控制在一定范圍內。
1.4 結構延性
高層建筑比矮層的樓房結構要更柔和，因為遇到地震等劇烈震動時所出現的形變就會更大。為了保證建筑在塑性變形的階段中仍能具備強變形能力，一定要在結構設計上采用相應措施以確保結構的延性。
2、剪力墻結構的特點
剪力墻是一種好的抵抗水平荷載的墻。剪力墻因為可以有效抵抗水平荷載，所以在總體的墻面結構上就有以下特點：抗側剛度大，側移小；室內墻面較為平整；結構自重大，吸收地震的能量大；一般剪力墻的墻肢截面高度與厚度之比很大，在水平荷載的作用下，通常抗剪剛度起控制作用，故其耗能較差。所以它常常應用在層數較多（20 層以上）的高層建筑中，當剪力墻洞口較小時，剪力墻整體性能比較好，剪力墻截面彎曲破壞極限承載力可以按照全截面抗彎計算。另外，使用剪力墻結構，會給室內較框架結構簡潔，沒有露梁與露柱的現象，外形也美觀，便于室內布置。但也存在著缺點，比如剪力墻結構的抗側剛度大，就會引起比較大的地震反應，使得上部結構和基礎費用增加；由于混凝土墻體較多，使得建筑物重量增加，這也同樣引起較大地震反應，進而造成浪費；剪力墻結構中各墻肢軸壓比往往較低，使得各墻肢的承載能力得不到充分發揮；剪力墻結構中墻體多為構造配筋，配筋率均較低，使得結構延性較差。
3、剪力墻結構的設計要點
剪力墻作為豎向構件中所形成結構抗側力剛度的最主要構件，它在建筑中所承擔著整個結構的豎向荷載與絕大部分水平荷載。剪力墻建筑結構的設計一定要注意以下幾個方面：
3.1 剪力墻布置
剪力墻的布置一定要均勻合理，這樣就能讓整個建筑物的質心與剛心趨于重合，且x、y 兩向的剛重比接近。在結構的布置時要盡量避免僅單向有墻的結構布置形式，以使其具有較好的空間工作性能，并且使兩個受力方向的抗側剛度接近，若無法避免，則剪力墻相應部位應設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5 倍時，應計算暗柱配筋，轉角處墻肢應盡可能長，因轉角處應力容易集中，有條件兩個方向均應布置成長墻。
3.2 剪力墻厚度確定
剪力墻墻肢截面比較適宜簡單、規則，剪力墻的豎向剛度應均勻，其門窗洞口最好成列布置、上下對齊，形成明確的連梁和墻肢。避免使墻肢的剛度相差懸殊洞口設置，在抗震結構設計時，一、二、三級的抗震等級剪力墻底部要加強部位最好不要使用錯洞墻，二、三級抗震等級的剪力墻均不可以采用疊合錯洞墻。《高層建筑混凝土結構技術規程》中對剪力墻的截面尺寸具體規定如下：“按一、二級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應小于200 mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/20，且不應小于160 mm；按三、四級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部要加強部位不可以小于層高或剪力墻元支的長度1/20，且不應小于160 mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/25，且不應小于180 mm。”
3.3 剪力墻墻體配筋
一般要求水平鋼筋要放在外側，豎向的鋼筋應放在內側。配筋滿足計算及規范建議的最小配筋率就可。加強區φ10@200，非加強區φ8@200 雙層雙向即可。雙排鋼筋之間采用φ6@600×600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當別論。因為地下部分墻體的配筋大部分都是由水壓力、土壓力所產生的側壓力控制，而因為簡化計算經常由豎向筋的控制，此種情況下為增大計算墻體有效高度，可把地下大多墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。
3.4 設置邊緣構件
對于那些剪力墻，暗柱的配筋必須要滿足規范要求最小的配筋率，還要加強區0.7%，一般的部位為0.5%。對于那些短肢的剪力墻，也要控制在配筋率的加強區1.2%，一般部位為1.0%；對小墻肢其受力性能也比較差，應嚴格按高規控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設計，并應控制其縱向鋼筋配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設計中往往就按長肢墻進行暗柱配筋。
4 、工程實例
4.1 工程概況
某工程，總建筑面積為12 570 m2，采用短肢剪力墻結構，為12 層住宅樓，層高3 m，頂層為復式住宅，屋頂為四坡屋面。
4.2 剪力墻結構設計
因為整個樓層的建筑平面相當復雜，采用在⑭和⑮ 軸間設置雙墻防震縫，在D 和E軸間設置懸挑構件抗震縫的處理方法，將平面分成相對獨立的4 個部分，各部分的長寬比L1/B1max＝29/9.4＝3.09＜5，L2/B2max＝117.52/17.02＝1.03＜5。高寬比Hl/B1＝37.44/9.4＝3.98＜6。H2/B2＝41.94/17.02＝2.46＜6，符合規范要求。結構層高1 層～12 層為3.0 m，坡屋面層高0.55～2.47 m，坡度為40%。平面的南側拐角處設有陽光房，平面突出的部分為六邊形，突出長度為2.1 m，L/Bmax＜0.3，符合規則建筑平面布置要求。
4.3 結構設計的主要參數
場地類型為II 類建筑場地，剪力墻抗震等級為二級。水平地震作用按x，y 兩個方向計算。同時考慮扭轉耦聯，周期折減系數0.85，計算取9 個振型，結構阻尼比0.05，豎向力按模擬施工加載方式計算，恒活荷載分開計算。修正后的基本風壓為0.35，地面的粗糙度為B 類，結構體型的系數為1.4。連梁剛度折減系數為0.7，地震力分項系數為1.3，風荷載分項系數為1.4，恒荷載分項系數為1.2，活荷載分項系數為1.4。本工程基礎采用鋼筋混凝土墻下條基（有肋梁），剪力墻厚度內外墻均為200 mm，連梁截面b×h 為200×（370～570） mm，樓板厚度100～130 mm，混凝土強度等級為C35C25。地基采用天然地基，以③層黏土層作為持力層，Es＝15 MPa，fak＝300 kPa。
4.4 剪力墻的布置
按照抗震設計要求，結合窗間墻、樓梯間及房間四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”，形、“Z”形或“十”字形墻段，沿結構平面各主軸方向均勻、對稱布置，做到剛心和質心重合，減少結構扭轉。各墻肢肢長不宜相差太大，截面高厚比可以控制在5～8 之間，避免出現高厚比小于3 的小墻肢，使各墻肢剛度接近，保證在水平地震力作用下，各墻肢受力均勻，避免個別長墻因內力太大而出現超筋。另外在④～⑥軸，⑩～⑥軸間形成4 個較為完整的弱筒，以增強整個結構的抗側力性。在豎向，要求墻肢上下對齊、連續。在同一軸線上的各墻肢通過連系梁連接，可增加對墻肢的約束，提高結構的抗震性能。為了保證連梁具有較好的剛度和延性，取其跨高比為4≤l/h≤8較為合適。
4.5 墻肢截面設計
塔樓周圍及肢長/肢寬＜3 的小墻肢均按框架柱的抗震要求配置縱筋及箍筋，并降低軸壓比提高要求。連梁高度的設計計算從剪力墻洞頂至樓板面或屋面，窗間墻和窗臺以下墻體采用輕質材料砌筑。連梁正截面的配筋應按矩形截面構件計算，取上、下配筋的兩者之中較大值，配置于梁截面上、下部位，還要考慮到施工的因素，一般每排布置2 根縱筋為宜，也可按照墻厚適當增加。按斜截面抗剪計算所得的箍筋沿梁全長加密的布置，對于有些連梁因為跨高比較大和剛度大，可能就還產生超筋，地震作用下允許其局部出現裂縫，可將連梁剛度折減。為確保結構平面剛度，樓層最小板厚為100 mm，在南側陽光房塔樓處適當增加厚度。
高層建筑結構的設計特點范文第4篇
【關鍵詞】高層建筑；結構設計；扭轉；受力性能；結構方案；計算簡圖
中圖分類號：TU208 文獻標識碼： A
前言
高層建筑的出現是科技發展、社會進步、建筑行業提升的重要標志，當前，國家和城市發展越迅速，高層建筑的數量和層次就越高，很多大城市已經開始了超高層建筑的設計和施工，并已經逐漸成為一種社會和行業發展的趨勢。在這樣的趨勢下，高層建筑結構設計工作就顯得尤為重要，在設計工作中要通過科學的手段、統籌的方法和高超的技巧將設計的合理性、安全性和需要的廣泛性和差異性有效地統合在一起，滿足從行業到社會，從個人到集體，從需要到發展等各方面的需要。當前，各界為建筑行業提出了做好高層建筑結構設計的要求，因此，在高層建筑結構設計中要了解高層建筑結構的特點，注意設計中的要點，重點對高層建筑結構的扭轉和受力性能進行關注，在堅持安全、質量和經濟的原則下，提升高層建筑結構設計的水平。
一、高層建筑的結構特點
1、重視對待軸向變形。高層建筑中，由于豎向負荷較大的原因，可能會引起在柱中較大程度上的變形，從而對連續梁、彎矩產生比較大的影響，該影響包括兩個方面：一方面是，會增大端支座負彎矩的數值或者是增大跨中正彎矩的數值，另一方面是，減小連續梁中間支座的負彎矩值。除了這兩方面的影響外，還會影響預測構件的側移和剪力，以及影響構件的下料長度，對于對構件的側移和剪力的影響，將其和構件豎向變形相比較，就會得出較為不安全的結果；對于對預測構件下料長度的影響，可以采取根據計算軸向變形數值，然后針對性的對下料長度進行調整分配。
2、重要的高層建筑結構設計指標是結構延性。高層建筑和低層建筑的區別之一就是：在建筑結構方面，高層建筑的結構較柔和，同時也就保障在地震作用下高層建筑的變形更大。為了避免高層建筑在遭受較大沖擊后，在進人高層建筑塑性變形階段的前提下，高層建筑仍可以具有較強的變形能力，也就是避免高層建筑的倒塌，需要在高層建筑結構設計時采取恰當合理的措施，達到保障高層建筑結構具有應對較大沖擊的延性。
3、高層建筑結構設計的決定性因素是水平荷載。一方面，對于大多數的高層建筑樓房來說，豎向荷載基本上是定值，而水平荷載，比如地震作用和風負載，荷載值隨著高層建筑結構動力特性的不同而發生較大程度上的浮動變化；另一方面是，由于高層建筑樓房自身的重量和樓面引起的彎矩和軸力的數值，與建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷載產生的傾覆力矩和引起的軸力與建筑物高度的二次方成正比。
三、高層建筑結構設計的要點
1、高層建筑的構造措施
高層建筑結構設計中要重點對剪力、壓力、柱體等相關結構和特性進行強化，同時要加強彎力矩的防護，提高拉力的大小，提升構造梁的性能，要注意對薄弱部位的加強，特別重點考慮的構造要點有：延性、溫度應力、薄弱層厚度，鋼筋錨固長度，抗震結構層次等主要環節，要達到高層建筑結構的設計合理化，就必須做好上述構造方面的設計。
2、高層建筑結構的計算簡圖
計算簡圖是高層建筑結構設計和高層建筑結構計算時的中要基礎，因此，需要選擇適宜的高層建筑結構計算簡圖。在計算簡圖中要對高層建筑結構的剛節點和鉸節點進行重點把握，同時要控制計算簡圖的誤差，使其限定在高層建筑結構設計的允許范圍中。在高層建筑結構計算簡圖的應以中要對構造的重點防護措施進行強化，這樣有利于控制高層建筑結構的穩定。
3、高層建筑結構的方案
結構方案的經濟性、科學性和合理性是整個高層建筑結構設計的關鍵，要采用高層建筑結構的合理形式和經濟形式，這樣可以使高層建筑結構得主要性能和要求達到相應的設計。在方案中要注意豎向和水平向的規則，同時，要注意在同一結構單元內不能應用同樣結構體系和方式，以避免高層建筑結構出現問題。
4、高層建筑的基礎方案
在高層建筑結構進行基礎設計師要重點考慮高層建筑結構的荷載分布、高層建筑工程的地質條件、高層建筑的施工條件。設計高層建筑結構時要重點考慮到對地基潛力的挖掘，因此，在高層建筑結構設計階段要對工程地質勘查報告的內容和技術參數進行重點了解，以便形成具有科學性和合理性的高層建筑結構基礎方案。
四、高層建筑結構設計的基本要求
1、高層建筑結構設計的規則性
高層建筑結構設計應符合抗震概念設計的要求，應采用規則的設計方案，不應采用嚴重不規則的結構體系。高層建筑結構設計應該具備多道抗震防線；具有合理的承載力和剛度分布的結構水平和豎向布置，避免因扭轉和突變效應造成局部薄弱部位。
2、高層建筑結構設計的平面規則布置
高層建筑結構平面布置需要能抵抗豎向和水平荷載，對稱均勻，明確受力，傳力直接，減少扭轉的影響。在地震作用下，建筑的平面要簡單規則，在風力作用下可以適當放寬要求。建筑的抗震設防要求建筑的平面形狀宜對稱、簡單、規則，才能達到減震的目的。
五、高層建筑結構設計問題的防范和處理
1、高層建筑結構設計中的扭轉問題
在進行結構設計時，我們需要建筑的三心盡可能匯于一點，即三心合一。高層建筑結構設計的扭轉問題就是指建筑的三心在結構設計過程中未達到統一，結構在水平荷載的作用下發生扭轉振動的效應。
2、高層建筑結構的受力性能
對于高層建筑物最初的方案設計，建筑師考慮更多的是應該是它的受力性能，而不是詳細地確定它的具體結構。沉降縫兩側單元層數不同時，由于高層的影響，低層的傾斜往往很大，因此沉降縫寬度可按高層單元的縫寬要求來確定。
3、高層建筑結構設計中的其它問題
一是，剪力墻的墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應采取在墻與梁相交處設置扶壁柱或暗柱，或在墻內設置型鋼等至少一種措施，減小梁端部彎距對墻的不利影響。二是，對各抗震等級框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求，同時增加了最小面積配箍率的要求。三是，嚴格要求各抗震等級剪力墻在各種情況下的厚度與層高。四是，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。
六、結束語
綜合全文，近些年我國的高層建筑建設行業迅速發展，而高層建筑結構設計是高層建筑建設行業的關鍵因素，高層建筑建設行業的進一步發展，使得對高層建筑結構設計質量的要求越來越高。高層建筑結構設計質量好壞直接影響到整個高層建筑是否具有安全性，直接影響到高層建筑建設行業是否達到可持續發展。本文從高層建筑結構設計的原則人手，對高層建筑結構設計的特點進行詳細的概述，進而引出高層建筑結構設計中應該注意的問題，并對這些問題進行簡單的概括。
[參考文獻]
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高層建筑結構的設計特點范文第5篇
關鍵詞：高層建筑；結構設計；特點；問題
在我國城市化進程不斷加快的背景下，城市居住用地在不斷縮減，而高層建筑因具有占地小、居住人口多、房價相對較低等特點，而在現代城市建設中占據越來越大的比例。隨著我國高層建筑建設中工藝和技術研究的不斷深入，越來越多的新理念、新方法被應用于高層建筑的結構設計中，促進了我國高層建筑工程整體技術力量、質量、安全性的提高。但是從整體狀況而言，國內在高層建筑的結構設計中仍然存在一定的問題，這是必須及時得到處理和解決的，本文僅從專業技術的角度對其進行簡要的論述。
1高層建筑結構設計的基本特點
與單層或多層建筑的結構設計相比，高層建筑在結構設計中要考慮的因素較多，尤其是如果實現建筑整體美觀性和安全性的協調，逐漸成為廣大設計師關注的焦點問題。近年來，在國內各地區頻繁出現高層建筑建設質量問題，結構設計的不合理是其主要原因之一，設計師難以把握高層建筑結構設計的基本特點，由于設計方案的不合理性，最終導致建筑的整體質量難以保證。高層建筑結構設計的基本特點，主要表現在以下幾個方面：1.1水平荷載具有決定性因素由于高層建筑的層數一般在15層以上，其自身重量和使用荷載必然會導致結構中豎向構件產生一定的軸力，所以在高層建筑結構設計中必須注意水平荷載的問題，保證建筑的整體高度與彎矩值形成正比。對于水平荷載與建筑結構之間產生的傾覆力距，則應與建筑整體高度的二次方形成正比。1.2結構延性至關重要與多層建筑相比，高層建筑結構的柔性相對較大，特別是在地震或地基不規則沉降過程中出現結構變形的幾率較大，因此，為了進一步提升高層建筑結構在塑性變形后的變形能力，防止其出現倒塌的問題，必須采取有效的措施增強高層建筑結構的延性。1.3側移是主要控制性指標在高層建筑結構的設計中，側移是設計師必須考慮的關鍵性問題之一。隨著現代高層建筑層數的不斷增加，結構在水平荷載的強大作用下，其出現側向變形的幾率也無形中增加，所以一定要將高層建筑結構的側移控制在合理的范圍內。
2高層建筑結構設計的相關問題分析
目前，國內在高層建筑結構設計中雖然積累了一定的經驗，并且積極吸取了國外的先進設計理念，但是對于相關問題的把握和控制仍然存在一定的缺陷，這是阻礙我國建筑行業整體設計水平發展的主要因素之一。結合國內高層建筑結構設計的現狀，應注意的問題主要有以下幾點：2.1短肢剪力墻的設置問題
在我國建設部組織編制的《高層建筑設計規范》中，對于短肢剪力墻作出了明確的定義，即墻肢截面的高厚比為5-8的墻被統稱為短肢剪力墻。根據相關建筑技術部門的研究和實驗，對于短肢剪力墻在高層建筑結構設計中的應用也提出了具體的要求，因此，在今后的高層建筑結構設計中，設計師應盡量減少或取消短肢剪力墻的設置，以免為建筑的后期設計和竣工質量檢驗造成麻煩。
2.2結構的超高問題
在高層建筑的結構設計中，超高問題是較為突出的，根據我國《建筑抗震規范》中的相關規定，必須對建筑的整體高度進行嚴格控制。我國高層建筑的限制高度一般分為：A級和B級兩個標準，對于高層建筑的處理措施與設計方法的要求也有所改變。在高層建筑的實際設計工作中，設計師應根據建筑類型合理確定其高度，并且在通過相關部門的審核后，方可組織施工。2.3結構的規則性問題
在我國現行的《高層建筑建設規范》中，對于結構的規則性問題作出了較多的限制，如：在設計方案中必須體現平面規則性的基本信息。同時，在高層建筑的結構設計中，不得采用嚴重不規則的結構設計方案，因此，設計師在開展設計工作時必須全面了解國家的各項規章，以全面提高結構設計的質量。
3加強高層建筑結構設計的措施
在我國高層建筑數量增多、規模擴大，以及工藝和技術要求不斷提高的背景下，在今后的高層建筑結構設計中，一定要不斷采取新的理念和方法，全面提高設計方案的合理性、可行性與經濟性，這也是促進我國建筑行業發展的先決條件。針對國內高層建筑結構設計的現狀，應采取一下加強措施：
3.1進行合理的概念設計在國外的高層建筑結構設計中，概念設計較為流行，而國內則較少采取此方法。所謂的概念設計是指在通過科學的構想來完善設計工作，促進設計方案更趨合理化、人性化。在我國的高層建筑結構設計中，應用概念設計方法時，必須考慮到結構的平面布置與剛度宜，以保證高層建筑的平面布置簡單、規則，減少凸出或凹進等復雜結構。另外，在概念設計中盡量減少扭轉對于結構的危害性也是十分重要的，可以從以下兩方面入手：1）進一步增加結構自身抵抗扭轉的性能；2）盡量減少或控制因地震作用而引起的建筑結構扭轉問題。
3.2選擇合理的結構體系總結國內的高層建筑工程實踐經驗不難發現：在高層建筑結構設計中，如果結構體系的選擇不合理，而僅是依靠所謂的先進理論和計算方法進行設計，難以保證建筑結構的安全性、經濟性與可靠性，而且會留下較多的安全和質量隱患。由此可見，在高層建筑結構設計中，選擇合理的結構體系是至關重要的，而且設計師應該重點分析的問題之一。目前，國內的高層建筑中主要采用：抗震墻結構、框架結構、簡體結構、板柱-抗震墻結構、框架-抗震墻結構，以及部分框支抗震墻結構等，每一種結構體系都具有其自身的優點的缺點，適用的環境也有一定的差異，所以設計師一定要結合工程項目的實際要求進行合理的結構體系選型。
3.3科學進行計算在高層建筑結構設計中，科學進行各類數據的計算是設計師必須掌握的專業技能。根據高層建筑結構的實際情況，設計師要選取相應的計算模型。在進行概念設計時，要注意簡化計算流程，以保證設計工作的時效性。目前，在國內高層建筑結構設計的計算中，各種專業的計算機軟件和工具已經得到了廣泛的應用，設計師僅需將各種實地測量數據輸入到系統中，就可以在短時間內獲取所需的各種專業數據，大大提高了設計師的工作效率和設計方案的準確性。
近年來，我國高層建筑的建設有了迅猛的發展，而且成為促進國內建筑行業發展的重要建設項目。但是從高層建筑結構設計的整體質量而言，存在的弊端和問題相對較多，必須引起國家建筑主管部門和相關單位的高度重視。在未來的高層建筑結構設計中，廣大設計師一定積極運用先進的設計理念和方法，在提高相關數據計算精確度的基礎上，全面提高設計方案的質量，為工程項目的建設提供專業的工藝和技術依據。
參考文獻：
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