高層建筑結構的設計原則模板(10篇)

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篇1

Abstract: with the rapid development of economy, high-rise buildings in most of our cities also have emerged. For high-rise building structure is concerned, its choice of structural system, and more importantly and load factors, therefore, this paper discusses the structure of the high-rise building design must first with different structure system based on the influence of, choose the most reasonable scheme.

Keywords: high building; Structure design; strategy

中圖分類號：TU318文獻標識碼：A 文章編號：

1高層建筑結構設計的原則

適用、安全、經濟、美觀、便于施工是進行高層建筑結構設計的原則。一個優秀的建筑結構設計往往是這五個方面的最佳結合。完美的建筑結構設計就是在努力追求這五個方面的最佳結合的過程中產生的,適用、安全、經濟、美觀、便于施工是結構設計人員最終努力的目標,是結構設計的最佳體現。

結構設計一般在建筑設計之后,“受制”于建筑設計,但又“反制”于建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計,應滿足、實現各種建筑要求;高層建筑設計不能超出結構設計的能力范圍,不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。結構設計決定高層建筑設計能否實現,從這個意義上講,結構設計顯得更為重要,雖然一棟標志性建筑物建成后,人們只知道建筑師的名字,但一個適用、安全、經濟、美觀、便于施工的結構設計也是工程師們的驕傲和成就。

2高層建筑結構設計的特點

高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業在各

專業中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平

面的布置、立面體形、樓層高度、施工技術的要求、施工工期長短和投

資造價的高低等。其主要特點有：

2.1 水平力是設計主要因素

在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑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，僅與建筑高度的一次方成正比（N=WH）；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所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比(水平均布荷載：M=1/2qH2，水平倒三角形荷載：M=1/3qH2)，如圖一示。另一方面，對一定高度建筑來說，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，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

2.2 側移成為設計的控制指標與低層或多層建筑不同，結構側移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：

此外，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側剛度，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，因P- 效應而使結構產生的附加內力，甚至破壞；②使居住人員產生不安全感；③使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，主體結構出現裂縫或損壞，影響正常使用。

2.3 抗震設計要求更高，延性成為結構設計的重要指標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、中震可修、大震不倒。結構的抗震性能決于其“能量吸收與耗散”能力的大小，即決于結構延性的大小。延性是表示構件和結構屈服后，具有承載能力不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能，通長采用延性系數μ來衡量延性的大小，μ=u/y如圖2。

3.3概念設計與理論計算同等重要

概念設計是指一些難以做出精確力學分析或在規范中難以具體規定的問題，必須由工程師運用“概念”進行分析，做出判斷，以便采取相應措施。概念設計帶有一定經驗性。高層建筑結構的抗震設計計算是在一定假定條件下進行的。盡管分析的手段不斷提高，分析的原理不斷完善，但是由于地震作用的復雜性和不確定性，地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性，可能導致理論分析計算和實際情況相差數倍之多。尤其是當結構進入彈塑性階段之后，會出現構件的局部開裂，甚至破壞，這時結構就很難用常規的計算原理去進行內力分析。實踐表明，在設計中把握好高層建筑的概念設計，從整體上提高建筑的抗震能力，消除結構中的抗震薄弱環節，再輔以必要的計算和結構措施，才能設計出具有良好抗震性能的高層建筑。將注重概念設計作為高層建筑結構的最高原則提出其主要內容為：應特別重視建筑結構的規則性(包括平面規則性和豎向規則性)；合理選擇建筑結構體系包括：a.明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；b.避免因部分結構構件的破壞而導致整個結構喪失承受重力、風載和地震作用的能力；c.結構體系應具備必要的承載能力和良好的變形能力，從而形成良好的耗能能力；采取必要的抗震措施提高結構構件的延性。

3高層建筑的結構體系

3.1框架結構體系

由梁、柱、基礎構成平面框架，它是主要承重結構，各平面框架再由梁聯系起來，形成空間結構體系。框架結構的優點是建筑平面布置靈活，可以做成有較大空間的會議室、餐廳、車間、營業廳、教室等。需要時，可用隔斷分割成小房間，或拆除隔斷改成大房間，因而使用靈活。外墻采用非承重構件，可使立面設計靈活多變。但是框架結構本身剛度不大，抗側力能力差，水平荷載作用下會產生較大的位移，地震荷載作用下較易破壞。不高于15層宜采用框架結構，可以達到比較好的經濟平衡點。

3.2剪力墻結構體系

剪力墻結構體系是利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構體系。墻體同時作為維護及房間分隔構件。剪力墻間距一般為3～8m，現澆鋼筋混凝土剪力墻結構整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側向變形小，承載力要求容易滿足，適于建造較高的高層建筑。而且其抗震性能良好，在歷次的地震中，都表現了很好的抗震性能，震害較少發生，程度也很輕微。但是剪力墻結構間距不能太大，平面布置不靈活，而且不宜開過大的洞口，自重往往也較大，不是很能滿足公共建筑的使用要求，而且其成本也較大。

3.3框架－剪力墻結構體系

框架－剪力墻結構體系由框架和剪力墻組成。剪力墻作為主要的水平荷載承受的構件，框架和剪力墻協同工作的體系。在框架－剪力墻結構中，由于剪力墻剛度大，剪力墻承擔大部分水平力（有時可以達到80%~90%），是抗側力的主體，整個結構的側向剛度大大提高。框架則承受豎向荷載，提供較大的使用空間，同時承擔少部分水平力。由于有了剪力墻，其體系比框架結構體系的剛度和承載力都大大提高了，在地震作用下層間變形減小，因而也就減小了非結構構件（隔墻和外墻） 的損壞。這樣無論在非地震區還是地震區，都可以用來建造較高的高層建筑。還可以把中間部分的剪力墻形成筒體結構，布置在內部，外部柱子的布置就可以十分靈活；內筒采用滑模施工，的框架柱斷面小、開間大、跨度大，很適合現在的建筑設計要求。

除了上述的幾種結構體系外，還有其他一些結構體系，如薄殼、膜結構、網架等。隨著時代的進步，會涌現出越來越多更好的結構體系。這就需要不斷學習，從各方面考慮運用經濟合理的手段到達目標。

4結語

總之，高層建筑的高度和數量，從一個側面反映一個國家科學技術水平和經濟發展程度但對于高層建筑亦應適當控制，即要與原有建筑相協調，還要與城市歷史特點相協調。

參考文獻

篇2

Abstract: With the increase in high-rise buildings, seismic resistant analysis and design is becoming more and more important. This paper combines personal experience on high-rise building structural design principle is analyzed, and the seismic design common problems were analyzed, and puts forward some corresponding methods and measures for improvement.

Key words: high-rise building; seismic; principle; attention problems

中圖分類號：TU761.6文獻標識碼：A 文章編號：

1、高層建筑的概述

在古代人們就開始建造高層建筑，比如埃及的亞歷山大港燈塔，高100 多米，為石結構。現代高層建筑發展迅速，在大中城市隨處可見。高層建筑是指超過10 層的住宅建筑和超過24 米高的其他民用建筑。高層建筑可以帶來明顯的社會經濟效益；首先，使人口集中，可利用建筑內部的豎向和橫向交通縮短部門之間的聯系距離，從而提高效率；其次能使大面積建筑的用地大幅度縮小，有可能在城市中心地段選址；第三，可以減少市政建設投資和縮短建筑工期。由于高層建筑的高度比較高，所以解決水平抗剪問題成為關鍵，而抗震是解決水平抗剪 問題的一個重要因素。然而對于不同的結構形式，同一設防烈度下，抵抗地震能力有很大區別，因此選擇合適的結構形式對于高層建筑尤為重要。

2、高層建筑抗震結構設計的基本原則

2.1 結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能①結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱(墻)”的原則。②對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

2.2 盡可能設置多道抗震防線

①一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架—剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。

②強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。

③適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。

④在抗震設計中某一部分結構設計超強，可能造成結構的其他部位相對薄弱，因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側力構件配筋的做法，都需要慎重考慮。

2.3對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力

①構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。

②要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。

③要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。

④在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

3、高層建筑結構抗震設計應注意的問題

3.1應重視建筑結構的規則性

結構的平面布置不規則、平面布局的剛度不均都會對抗震效果產生不利影響。因此，在高層建筑結構抗震設計中，不應采用嚴重不規則的設計方案。在高層建筑中抗震設計中，提倡平、立面布置規正、對稱、減少偏心，建筑的質量分布和剛度變化均勻。以往震害經歷表明，此種類型的建筑在地震時比較不容易受到破壞，容易估計出其地震反應，易于采取相應的抗震措施。

3.2對地基的選擇

選擇堅硬的場地土建造高層建筑，可以明顯地減少地震能量輸入，從而減輕地震的破壞程度。高層建筑宜避開對抗震不利的地段，當條件不允許時應采取可靠措施，使建筑在地震時不致由于地基失穩而遭受破壞，或者產生過度下沉、傾斜。 為了保證高層建筑的穩定性，要求基礎要有一定的埋置深度。埋深基礎四周土壤的被動土壓力，能夠抵抗高層建筑承受水平載荷所產生的傾覆和滑移。天然地基基礎埋深為建筑高度的1/15，樁基基礎埋深為建筑高度的1/18。針對地下室分縫處，應有500以上空隙用砂回填夯實；若地下室一面為開口，應保證開口以下至少2米以上覆土。

3.3結構的抗震性能

由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑，因此在地震區進行高層建筑結構設計時，除應保證結構具有足夠的強度和剛度外，還應具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設計，使建筑物達到小震不壞，中震可修，大震不倒。為了達到這一要求，結構必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產生的能量，減弱地震破壞的影響。

框架結構設計應使節點基本不破壞，梁比柱的屈服易早發生，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好，底層柱底的塑性鉸宜晚形成，應使梁、柱端的塑性鉸出現得盡可能分散，充分發揮整體結構的抗震能力。為了保證鋼筋砼結構在地震作用下具有足夠的延性和承載力，應按照“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點弱構件”的原則進行設計，合理地選擇柱截面尺寸，控制柱的軸壓比，注意構造配筋要求，特別是要加強節點的構造措施。

3.4抗側力結構和構件應設計成延性結構或構件

目前我國采用的傳統抗震結構體系是延性結構體系，即適當地控制結構的剛度，但容許結構構件在地震時進入非彈性狀態，并具有較大的延性，提高結構的耗能能力，以消耗地震能量，減輕地震作用，減小樓層地震剪力，使結構物裂而不倒。在施工時應采取軟墊隔震、滑移隔震、擺動隔震、懸吊隔震等措施，改變結構的動力特性，減輕結構的地震反應。

3.5多道設防

多道設防，就是設有多道抗震防線，避免因部分結構的破壞而導致整個體系喪失抗震能力。一個好的抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接來協同工作。強烈的地震后往往伴隨多次余震，倘若只有一道設防，在首次受到破壞后再遭余震，建筑結構將會因損傷積累而導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度，并建立一系列分布的屈服區，主要的耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以提高結構的抗震性能，盡量避免倒塌。

4、如何做好防范高層建筑抗震意識

4.1應當注意防震縫的設計，必須留有足夠的寬度。

4.2平面形狀或剛度不對稱，會使建筑物產生顯著的扭轉，震害嚴重。

4.3凸出屋面的塔樓受高振型的影響，產生顯著的鞭梢效應，破壞嚴重。

4.4高層部分和低層部分之間的連接構造不合理。

4.5框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不夠而發生剪切破壞或柱頭壓碎。

4.6由于沿豎向樓層質量與剛度變化太大，是樓層變形過分集中而產生破壞。

4.7地基的穩定性問題要特別注意。

4.8伸縮縫和沉降縫寬度過小，碰撞破壞很多。

4.9不應在建筑物端部設置樓梯間，樓板有大洞口，因剛度不均勻而產生扭轉。

4.10外縱墻門窗洞口過大，連梁尺寸太小，容易產生破壞。

篇3

Abstract: the author architectural design experience, introduces the high-rise building now shear wall structure design, and the shear wall structure calculation principle and the shear wall structure reinforcement of the wall are discussed in this paper.

Keywords: high building, structure calculation, the shear wall structure design, calculation principle

中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A 文章編號：

1 高層建筑的概念設計

《高層建筑混凝土結構技術規程》（以下簡稱《高規》）規定：高層建筑結構不應全部采用短肢剪力墻結構。短肢剪力墻較多時，應布置簡體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與簡體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結構。抗震設計時，簡體和一般剪力墻所承受的第一振型底部地震傾覆力矩不能小于結構總底部地震傾覆力矩的50%。一般認為，短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩的30%～50%時屬短肢剪力墻結構。短肢剪力墻結構抗震性能都是比較差，經濟指標也是不好，所以在實際工程中尤其是地震區盡可能避免采用。設計中應體現使其結構豎向和水平向具有合理的剛度及承載力的分布，盡量將剪力墻的墻肢截面高度（至少要保證一肢）做成大于8 倍墻厚才能符合一般的剪力墻。剪力墻也不用按開間布置，兩間合并布置為大開間剪力墻，同時也就可以滿足豎向荷載傳遞的要求。剪力墻盡可能設計成“L”形，有利于剪力墻結構的穩定性，同時能夠形成較好的側向剛度。在滿足同樣規范的每項指標的情況下，更能減輕結構的自重，減小結構構件，有利于降低工程投資。根據工程經驗，對于“L”形、“T”形剪力墻，當一個方向的墻符合一般墻的要求時，另一個方向的墻肢也不能過短，較小的墻肢常常都會出現較大的配筋，一般應控制在1 m 左右，使墻端暗柱配筋接近構造配筋為宜。

2 剪力墻結構計算的基本假定

剪力墻的結構體系建筑是由一系列縱向和橫向剪力墻及樓蓋所組成的空間結構。剪力墻承受豎向和水平荷載作用。在豎向荷載作用下，各片剪力墻受力分析都較簡單，但在水平荷載作用下則不相同，為簡化計算，做以下基本假定：

（1）樓蓋的自身平面抗彎剛度視為“無限大”，所以在水平荷載作用下，只產生剛體運動，并將水平荷載分配給每片剪力墻，而不發生水平方向的彎曲與變形；而在平面外，因為剛度很小，可忽略不計。按此假定，當結構不發生扭轉時，每片剪力墻在水平荷載作用下側向位移相等。這樣，整個建筑上所承受的水平荷載就可以按每片剪力墻的等效抗彎剛度的大小，按比例來進行分配，然后再進行內力及位移計算。

（2）有效抗彎剛度應按剪力墻中的頂點側移相等，應考慮彎曲變形和剪切變形后，所折算為豎向懸臂受彎構件的抗彎剛度。對于沿豎向剛度較均勻的結構，每片剪力墻都能按下式之一計算其等效剛度。均布荷載、倒三角形的荷載、頂點集中荷載。

3 剪力墻結構設計計算原則

剪力墻結構設計時，應按照規范要求綜合來考察結構是否合理，下面是對結構設計中須重點關注的幾種技術指標的調整原則的淺析，若有不對之處，請廣大同行指正。

3.1 樓層最小剪力系數（剪重比）的調整原則

在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩不超過30%的前提下盡可能少布置剪力墻，以大開間剪力墻布置方案為目標，使結構具有適宜的側向剛度，使樓層最小剪力系數接近規范限值（不小于限值）。這樣能夠減輕結構自重，有效減小地震作用的輸入，同時降低工程造價。

3.2 樓層層間最大位移與層高之比（位移）的調整原則

規范規定多遇地震作用標準值所以產生樓層最大的彈性層間位移在計算時，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可以不用扣除結構整體的彎曲變形，應計入扭轉變形。由此可見，對于一般的高層建筑，重點是樓層間的剪切變形和扭轉變形。剪切變形的控制是以豎向構件的多少決定的，豎向構件足夠多（剪重比偏大）但如果布置也不合理，就會造成扭轉變形過大，同樣也就無法滿足層間位移的要求。因此，對于高層建筑應盡量使扭轉變形最小，而不能僅根據層間位移不夠不加分析地增加豎向構件的剛度。

3.3 結構扭轉為主的第一自振周期

根據《高規》第3.4.5條規定，結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期T1 之比，A級高層建筑不應大于0.90。限定周期比是使抗側力構件的平面布置更有效、更合理，使結構不至于出現過大的扭轉效應。在實際工程設計中，應把結構豎向構件盡量沿建筑周邊布置，降低結構中間構件的剛度，這樣就可以提高結構的側向剛度，同時還能較大幅度的提高結構的整體剛度。

3.4 剪力墻連梁超限的調整原則

剪力墻連梁的跨高比不宜小于2.5，跨高比小于2.5 的連梁很容易出現剪力和彎矩超過規范限值。《高規》規定跨高比不小于5 的連梁宜按框架梁進行設計。即跨高比不小于5 的連梁剛度不應折減。而跨高比在5～6 之間時，若連梁剛度不折減則也易出現剪力或彎矩超限。作者認為該條文在實際工程設計中若能充分利用，將對節省工程造價有著非常明顯的影響，如跨高比不大于5 的連梁（剛度需折減），通過減小剪力墻墻肢長度或減小梁高，使連梁跨高比變為大于6 的框架梁（剛度不折減），這樣，后者的鋼筋及混凝土用量將會均小于前者，這對于節省工程投資具有很重要的意義。

4 剪力墻結構的墻體配筋

對于剪力墻結構來說，剪力墻面面積大，因此合理的控制剪力墻配筋對于結構安全及工程的經濟性具有十分重要的作用。剪力墻墻體配筋一般要求水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。配筋滿足計算及規范建議的最小配筋率即可。但地下部分墻體配筋都是通過計算來確定。因為地下部分墻體的配筋大多由水壓力、土壓力產生的側壓力控制，而由于簡化計算經常由豎向筋控制，此種情況下應增大墻體厚度，增加有效計算高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。地下部分墻體鋼筋保護層按《地下工程防水技術規范》第4.1.6 條規定：迎水面保護層應大于50 mm。

5 剪力墻設計

剪力墻要承受豎向荷載，一般都是結構自重和樓面荷載，通過樓面才傳遞到剪力墻。豎向荷載除了在連梁（門窗洞口上的梁）內產生彎矩以外，在墻肢內主要產生軸力。可以按照剪力墻的受荷面積簡單計算。在水平荷載作用下，剪力墻受力分析實際上是二維平面問題，精確計算應按照平面問題進行求解。可借助于計算機，來用有限元方法進行計算。計算精度高，但工作量也是非常大。在工程設計中，可以根據不同類型剪力墻的受力特點，進行簡化計算。 整體墻和小開口整體墻：在水平力的作用下，整體墻類似于一懸臂柱，可以按照懸臂構件來計算整體墻的截面彎矩和剪力。小開口的整體墻，因為洞口的影響，墻肢間應力分布也就不再是直線，但偏離也不大。可以在整體墻計算方法的基礎上加以修正。聯肢墻：聯肢墻是由一系列連梁約束的墻肢所組成，可采用連續化的方法近似計算。壁式框架：壁式框架可以簡化為帶剛域的框架，用改進的反彎點法來進行計算。框支剪力墻和開有不規則洞口的剪力墻：此兩類剪力墻都是相當復雜，最好能使用有限元法借助于計算機進行計算。框架結構和剪力墻結構，兩種結構體系在水平荷載下的變形規律是完全不相同的。在結構的底部，框架能將剪力墻右拉；在結構頂部，框架也能把剪力墻向左推。因此，框架剪力墻結構底部側移比純框架結構的側移要小一些，比純剪力墻結構的側移要大一些；其頂部側移就正好相反。框架和剪力墻在共同承擔外部荷載的同時，兩者之間也能保持變形協調還存在著相互作用。框架和剪力墻之間的這種相互作用關系，即為協同工作原理。

6 結束語

隨著現代商品住宅建筑在各大城市建設中的發展，高層住宅建筑也將會大量采用剪力墻結構。因為具有較好的抗震性能，且結構布置靈活、造價低、經濟性好等各種優點，使我們在設計中更加注重各方面的優化設計，方可使結構在整體上安全合理，確保高層建筑的安全性。

參考文獻

篇4

引言

一、抗震理念設計的理論概述

（一）抗震理念設計的概念

抗震理念設計是指根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑結構總體布置，并確定細部構造的過程，概念設計指的是在不經過計算的基礎上，由工程師基于設計理論基礎和施工經驗進行設計，并對當前的設計方案和設計概念進行評估，從而評估出符合抗震需求的設計方案。它包括分析、綜合和評價三個步驟。

（二）抗震理念設計在高層建筑結構設計中的作用

高層建筑結構設計是一個復雜的過程，人們對地震時的結構認識存在局限，再加上材料性能和施工安裝的變易性、模擬地震波的模糊性等因素的影響，進一步增加了高層建筑結構的不穩定性，因此，高層建筑結構設計應該重視抗震概念設計。在依據數值計算的基礎上增加實踐經驗元素，有時甚至比分析計算更重要，抗震設計理念的應用，可以很好地滿足能居民對建筑物安全性能的實際需要。高層建筑結構設計中抗震概念設計的利用必須引起高層建筑結構工程設計師的廣泛重視，使其嚴格遵守抗震概念設計中的相關規定，擺脫傳統的結構設計中只重視計算結果的誤區，按照結構設計計算原則，再結合地區的抗震規范，最終保證高層建筑結構的抗震性能，保障居民的人身財產安全。

（三）抗震理念設計的基本原則

1、結構的整體性

在高層建筑結構中，樓蓋的整體性對高層建筑結構的整體性作用非常重要，相當于水平隔板，具有聚集和傳遞慣性力至各個豎向抗側力子結構的作用，因此，這些子結構必須具備很強的抗震能力。當豎向抗側力子結構分布不均勻、結構布置復雜以及抗側力子結構的水平變形特征存在差異時，整個高層建筑就依靠樓蓋使抗側力子結構進行協同工作。

2、結構的簡單性

結構的簡單性指的是結構在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設計規范中明確規定“結構體系應該有明確的計算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑”，只有結構簡單，才能對結構的位移、內力以及模型進行準確分析，把握高層建筑抗震的薄弱環節，及時采取相應的措施，避免其出現。

3、結構的剛度

在地震作用下，結構的剛度和抗震能力大小是雙向的，確定結構的剛度，然后合理的布置結構，能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下，地結構沿著平面上兩個主軸方向都應該具有足夠的剛度與抗震能力，不僅僅要控制結構變形，還要盡可能降低地震作用對高層建筑結構的沖擊。避免結構發生較大變形時產生重力二階效應，導致結構失衡而被破壞，進而導致高層建筑的抗震性大打折扣。

4、結構的規則性與均勻性

高層建筑的豎向和立面的剖面布置應該規則，結構側向剛度的變化應該均勻，以免傳力途徑、側向剛度以及抗側力結構承載力的突變，防止結構在豎向上的某一樓或少數樓層之間出現薄弱環節。

二、抗震理念在高層建筑結構設計中的應用

（一）抗震理念設計在結構體系上的應用

高層建筑抗震結構體系是抗震概念設計的關鍵，抗震概念設計在結構體系上的應用，應依據高層建筑物的高度以及抗震等級選擇合適的抗側力體系，通過概念近似計算，確定結構設計方案的可行性以及主要構件的基本尺寸。為了保證建筑抗震概念設計的經濟性與安全性，應該注意以下三個方面：其一，選擇建筑結構體系時，對部分結構或者部分構件的破壞而導致整體建筑結構體系喪失對抗震能力或者重力荷載的承載能力堅持抗震設計原則中的贅余度功能和內力重分配功能；其二，選擇建筑結構體系時，不僅應該要求建筑體系的受力明確、傳力合理以及傳力路線，還應有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計算簡圖，符合不間斷的抗震分析；其三，鑒于結構體系的變形能力取決于組成結構的構件和連接的延性水平，延性是建筑結構設計的重要指標，提高延性水平，可以通過采用豎向和水平向混凝土構件來實現，增強對砌體結構的約束，即使地震中，配筋砌體開裂也不會倒塌或散落，保證高層建筑不至于喪失的重力荷載能力。

（二）抗震理念設計在結構構件上的應用

高層建筑抗震的實現需要各個構件的支撐，因此，抗震結構體系中的各個構件都必須具有一定的剛度與強度，并且還應該具有可靠的連接性。高層建筑的結構體系是一個多層次超靜定結構，因此其抗震結構也應該設置多道抗震防線，這樣在地震作用下，即使一部分構件先被破壞，剩余的構件依然具備支撐的作用，形成獨立的抗震結構，承受地震力與豎向荷載。因此，合理地預見高層建筑結構先屈服或者破壞的位置，適當調整構件的強弱關系，形成多道抗震防線，實現對高層建筑結構體系的合理控制，是結構抗震耗能的有效措施之一，更是建筑抗震結構概念設計的重要內容。

總結

高層建筑具有層數多、體量大、工期長等特點，因此，結構設計較為復雜，抗震理念的應用更是加大了設計的難度，作為高層建筑結構設計中的重要組成部分，高層建筑結構設計應合理科學，可以有效提高高層建筑的抗震性。因此，相關設計人員應該熟練掌握設計的相關概念和知識，靈活運用抗震概念設計，全面考慮各項因素，保證高層建筑工程的質量和安全系數，盡量為我國設計出更多的精品建筑。

參考文獻：

[1]華穎. 抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用[J]. 中華民居（下旬刊），2013，06：27-28.

[2]周定前. 抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用[J]. 中華民居（下旬刊），2013，05：64-65.

篇5

(2)高層建筑結構基礎方案的合理化原則高層建筑的地質條件是高層建筑結構基礎方案的設計參考依據。其結構基礎方案的合理化要求對高層建筑的結構類型、施工條件、荷載分布情況、與鄰近既有建筑物的關聯性等因素進行綜合考慮。高層建筑結構設計基礎方案通常情況下要確保其能夠最大程度發揮地基的潛力，高層建筑設計必須要具備相應的地質勘察報告。

(3)高層建筑方案的合理化原則高層建筑結構方案的合理化指的是高層建筑結構設計方案必須要與結構體系的結構形式的要求保持充分的一致性，同時要滿足經濟性的要求。結構體系的具體要求要保證具有簡單性、受力明確性等，綜合考慮工程設計的需求、施工材料、地理條件、施工條件等，同時還要兼顧建筑的暖氣、水和電額的相互協調。

2高層建筑及超高層建筑結構抗震設計目標分析

高層建筑的抗震設計在整個建筑設計中具有重要的作用。在設計時要考慮到重現期大約為7度的地震，建筑物只能出現的損傷都可以忽略，在進行結構設計時要使結構的反應狀態基本處于彈性反應狀態。對于重現期與9度的地震水準較為接近的地震，在設計時要對最大地震的震動進行預計，并設計為在真正遇襲情況下能有效防止倒塌情況，并能夠證實以下幾點:

(1)對于結構中的所有的延性的構件，要保證其非彈性變形必須低于其變形能力;

(2)對于非延性破壞模式的結構部件，要求其對于力的需求要大于等于其名義上的強度;(3)對于超高建筑物或者較為復雜的建筑物的設計上，對于起到控制作用的構件還需要保證其在受到中等震級地震的振動下仍能夠保持其自身一定的彈性。

3設計要點分析

(1)重視概念設計對于超高建筑結構設計以及復雜建筑結構設計上，要重視其結構概念的設計，在設計時要盡量提升建筑結構的規則性和均勻性;要確保結構的傳力途徑清晰和直接，尤其是結構的豎向和抗側力傳力的途徑;在設計上包保證結構具有較高水平的整體性設計;設計時要將節能減排的置入，以建立合理的耗能機制，創建綠色建筑;在設計時要充分考慮到結構與建筑結構材料的利用率，確保形成較為完整的結構受力整體。這一設計過程的實現，得力于建筑師以及結構工程師之間的良好溝通交流，以更好的實現建筑和結構之間的統一。

(2)選擇科學、合理的抗側力體系大量研究表明，在設計時選擇較為合理的結構抗側力體系，能有效保證高層建筑以及復雜高層建筑的安全性。在選擇時要注意結合建筑物的實際高度對結構體系進行選擇;在進行建筑設計時要盡可能的確保結構抗側力構件之間相互聯結和組合;對建筑設計中可以根據多重抗側力結構體系的具體情況進行設計，要綜合分析每種結構體系的優點及適用性，對各種體系的貢獻度進行合理的評估與評判。

(3)注重抗震設計在滿足建筑的功能性的基礎上，高層建筑和超高層建筑的重要設計環節就是抗震設計，該設計是建筑安全性較為重要的一步。在對高層建筑進行抗震結構設計時，建筑材料的選擇一定要慎重，保證質量。大量研究表明，在地震時要減少能量的輸入能夠有效減少地震對高層建筑的損害。

要做到以下幾點:

(1)在對建筑構件的承載力進行驗收時要對建筑結構在地震作用下的層間位移限值實施較為有效的控制。

(2)在對高層建筑的具體工程項目進行設計時，要積極采取基于位移的結構抗震方法，對設計方案要進行定量的具體分析，確保結構的變形延性能夠滿足地震的預期要求。

(3)綜合分析建筑構件的變形以及建筑結構的位移之間存在的精確大關系，有效確定構件的具體變形值。

篇6

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

高層建筑設計與施工是一個系統工程特別是設計階段的工作尤其要引起重視。高層建筑的結構設計還有其他的重點問題，比如扭轉的問題，要求幾何中心、剛度中心、結構重心合為一；此外還要注意抗風結構的設計，保護建筑的支撐結構和裝飾結構等；抗震結構也是建筑高層設計的難點，這需要設計人員有靈活性。最后，設計人員要注意消防設計，盡量減少高層失火對人們的傷害。

1、高層建筑結構設計的概況及意義

隨著我國城市化進程不斷加快，城市人口顯著增多，高層建筑在城市建設中發揮著越來越重要的作用。即使在建筑設計理念和方法日益先進的今天，仍會因為高層建筑復雜的結構，較廣的學術知識涉及和較大的工程量而出現設計失誤的現象。高層建筑結構設計的意義有:首先，如果建筑所使用的面積一定，設計和建造高層建筑可以獲得相對多一些的使用面積，可以解決城市用地緊張、房價高漲等問題。另一方面，精美的高層建筑設計還可以改善城市的外觀，或者說成為城市的一道風景。比如馬來西亞的石油大廈和上海的金茂大廈等等。而如果設計的建筑高層密度、結構不合理，就會給城市帶來熱島效應，影響城市居民的生活環境，甚至由于高層的玻璃因反光而發生光污染的現象。其次，如果是在建筑面積與建設場地面積的比值一定，那么建造高層建筑就會有效地節約城市土地面積，得到更多的空閑地面，用這些空閑出來的地面來進行城市綠化或者供人們休息娛樂。

2、高層建筑結構設計的特點

高層建筑結構可以設想成為支撐在地面上的豎向懸臂構件，承受著豎向荷載和水平荷載的作用，與多層建筑結構相比，高層建筑結構的設計具有以下幾個方面的特點。

2.1、水平荷載成為設計的決定因素

圖1高層建筑結構的受力及變形示意圖

對于高層建筑結構，一般是豎向荷載控制著結構的設計。隨著房屋層數的增加，雖然豎向荷載對結構設計仍有著重要影響，但水平荷載已經成為結構設計的控制因素。而且，與豎向荷載相比，作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值與結構的動力特性等有關，且具有較大的變異性。

在豎向荷載和水平荷載作用下，如圖1（a）（b）所示，高層建筑結構底部所產生的軸力N和傾覆力矩M與結構高度H分別存在著如下的關系式，即：

結構底部的軸力

N=ωH

結構底部的傾覆力矩

式中，ω、q、qmax分別為沿建筑單位高度的豎向荷載、均布水平荷載和倒三角形分布荷載的最大值（kN/m）。

2.2、側移成為設計的控制指標

我們知道，隨著建筑高度的增加，水平荷載作用下結構的側移急劇增大，水平位移增加的速度最快，內力次之。因此，高層建筑結構設計時，為了有效的抵抗水平荷載產生的內力和變形，必須選擇可靠的抗側力結構體系，使所設計的結構不僅具有較大的承載力，而且還應該具有較大的側向剛度，將水平位移控制在一定的范圍內。

2.3、延性成為結構設計的重要指標

對地震區的高層建筑，應確保結構在地震作用下具有較好的抗震性能。結構的抗震性能主要取決于其能量吸收與耗散能力的大小，而它又取決于結構延性的大小。因此，為了確保建筑結構在進入塑性變形后仍具有良好的抗震性能，需加強結構抗震概念設計，采取恰當的抗震構造措施，來確保結構具有較好的延性。

3、高層建筑結構設計的原則

高層建筑結構設計原則，是高層建筑結構設計過程中需要注意的重要標準和準則，也是高層建筑設計單位提高高層建筑結構設計質量與效益的重要保障。只有在一定的高層建筑結構設計原則支持下，才可以進行建筑結構設計。總體來講，高層建筑結構設計原則主要包括以下幾點:

3.1、基礎方案合理

建筑結構基礎方案是高層建筑結構設計的前提和基礎，在實際的建筑結構基礎方案設計中，需要根據實際施工地質條件，根據實際建筑結構施工需求進行設計。同時建筑結構基礎方案需要配置完善的施工地質調查報告，最大程度的發揮建筑物地基的潛力，必要的情況下還需要對地基的變形做好相應的演算。另一方面，還需要對建筑物進行綜合性分析，尤其是對于建筑物負荷以及上部結構類型，通過對這些綜合性分析，最終選定最適合的基礎方案，從而可以在提高設計質量的基礎上提高經濟效益。

3.2、計算簡圖適當

計算簡圖設計，也是高層建筑結構設計中需要注意的重要問題，主要原因在于高層建筑結構設計時需要對一些基本的數據進行計算分析，而這些計算分析都必須要建立在計算簡圖的基礎之上。只有通過計算簡圖基礎之上的數據分析，才可以提高高層建筑結構設計的安全性以及牢靠性。舉例來講，建筑物結構節點問題，建筑物結構節點并不是我們傳統觀念中的鉸節點或者是剛節點，在進行計算簡圖設計時，需要對建筑物結構節點進行深入研究，提高計算簡圖計算的精確性，進而將計算簡圖的誤差控制在合理的范圍內。

3.3、結構措施完善

除了基礎方案合理以及計算簡圖適當這兩大基本原則之外，還有一條基本原則是經常忽略的，那就是結構措施完善原則。在進行建筑物結構的設計時，需要注意結構組件的延展性，例如建筑物中鋼筋的錨固長度等。同時，還需要注意建筑物薄弱環節以及建筑物本身溫度對于建筑物組件的影響，對于這兩方面的問題，在實際的設計過程中，需要遵循“強柱弱梁、強剪弱彎以及強壓弱拉”的基本原則，只有這樣才可以提高高層建筑結構設計的安全性以及牢靠性。

4、高層建筑結構設計的問題

4.1、結構的規則性問題

新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，在這方面增添了相當多的限制條件。例如平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案”。因此，在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。

4.2、超高問題

在抗震規范與高規中，對結構的總高度都有嚴格的限制。尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為a級高度的建筑外，增加了b級高度的建筑。因此，必須對結構的該項控制因素嚴格注意。一旦結構為b級高度建筑甚或超過了b級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。

5、高層建筑結構設計的對策

5.1、高層建筑結構的規則性

高層建筑結構的規定了結構嵌固端的上下層的剛度比、平面規則性等等，因此，應嚴格按照規范執行。

5.2、高層建筑結構設計短肢剪力墻設置

短肢剪力墻在新規的定義是，墻肢的截面的高度和厚度比在5～8的墻，這加大了在高層建筑中使用的難度。因此，在設計高層建筑結構的過程中盡量避免使用。

結束語

改革開放以來，伴隨著國民經濟的快速發展，加上科學技術的不斷進步，我國高層建筑行業取得了重大的突破。高層建筑結構設計是否合理，不僅僅影響到高層建筑實施施工，而且還直接影響到高層建筑建設以及后期養護的順利開展。

參考文獻

[1]周世航.淺談高層建筑結構設計存在問題及解決對策[J].廣西城鎮建設,2013,05:80-82.

篇7

引言

隨著科技和社會的不斷發展和進步,高層建筑在城市化建筑中的比例也越來越大。高層建筑結構設計也越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點。因此要重點對高層建筑的結構設計進行研究，高層建筑結構設計人員應根據具體情況進行具體分析,運用掌握的知識處理實際建筑設計中遇到了各種問題。

1高層建筑結構的特征

高層建筑結構不但承受著垂直方向的荷載，同時也承受著由外界的風產生的水平方向的風荷載，并且對于抵抗地震的能力也有相當高的要求。一般情況下的低層建筑受到結構水平方向上的風荷載的影響比較小，然而在高層建筑中，外界水平地震和風產生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑在風荷載作用下的水平位移增加較快，但是高層建筑過大的側移不但影響人的舒適度，同時使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結構構件以及非結構構件。基于此，在進行高層建筑結構設計時，首先要控制側向位移在規定的范圍之內，所以，高層建筑結構設計的核心是抗側力結構的設計。

2高層建筑結構設計的原則

2.1選擇合理的高層建筑結構計算簡圖

在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結構設計不合理而發生事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，結構設計應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，其結構節點不再是簡單的鋼節點或者餃節點，我們要保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。

2.2選擇合理的高層建筑結構基礎設計

按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案。基礎方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的基礎類型。

2.3選擇合理的高層建筑結構方案

合理的結構設計方案在滿足安全的前提下必須滿足經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區，那么應力需要平面和豎向的規則。在進行了地理條件，工程設計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業的相協調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。

2.4對計算結果進行準確的分析

隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。

2.5高層建筑的結構設計要采用相應構造措施

高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。

3高層建筑結構體系的選型

建筑的結構在抵抗來自于水平方向和豎直方向的荷載時構件的組成形式和傳力的路徑就是高層建筑的結構體系。通過包括墻，柱等的豎向構件和樓蓋等水平構件將豎向荷載傳遞到基礎，利用抗側力體系將水平荷載傳遞到基礎。

根據高層建筑結構的材料將高層建筑的結構體系分為鋼筋混凝土結構體系，鋼結構體系，鋼-混凝土混合結構體系以及鋼-混凝土組合結構體系。鋼筋混凝土結構體系被廣泛的應用在各類的工程結構中，具有混凝土和鋼筋兩種材料的協同受力性能特征，造價低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點；鋼結構體系的強度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費用高，防火性能差，施工復雜等不足；鋼-混凝土混合結構結合了鋼筋混凝土構件和鋼構件的長處，不但增加了鋼構件的材料強度，同時具有較高的抗震性能，成本低廉，然而這兩種材料構件的連接技術還存在著不足；鋼-混凝土組合結構具有承載能力高，抗震性能強，比鋼結構具有更優良的耐火性，施工速度快，但是存在著節點的構造比較復雜的缺點，一般被用于小屁偏心受壓構件。

根據結構形式可以將高層建筑結構分為框架結構體系，剪力墻結構體系，框架-剪力墻結構體系。利用柱，梁等結構體系作為高層建筑豎向承重的結構，并且承受水平荷載，這種結構側向位移大，框架結構內力大，適于50m高度以下的建筑；通過高層建筑的墻體當做抵抗側力和豎向承重的結構體系，就是剪力墻結構體系。這種剪力墻結構的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發生變形，適應于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構成的結構形式就是框架-剪力墻結構體系，這種結構形式不但具有實用性強，布局靈活的優點，同時承受水平負載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。在框架-剪力墻結構體系中，需要注意考慮剪力墻的位置，設計合理的剪力墻的數量，以及滿足框架的設計要求。

4高層建筑結構的相關問題分析

4.1高層建筑結構存在著超高的問題

基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為A級高度，并且增加了B級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。

4.2高層建筑結構設計短肢剪力墻的設置問題

我國建筑新規范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5~8的墻，按照實際經驗以及數據，高層建筑結構設計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結構設計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。

4.3高層建筑結構設計嵌固端的設置問題

一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。

4.4高層建筑結構的規則性問題

在關于高層建筑的新規范中，對于高層建筑結構的規則性做出了很多限制，比如規定了結構嵌固端上層和下層的剛度比，平面規則性等等，并且硬性規定了“高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案。”因此，為了避免后期施工設計階段的改動，高層建筑結構的設計必須嚴格遵循規范的限制條件。

5結束語

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中圖分類號：TU97文獻標識碼： A

引言

地震作為最嚴重的自然災害之一，一旦發生，就會給社會帶來巨大的人員傷亡和經濟損失。近幾年來，國內外地震災害頻發，無情地剝奪了上百萬人的生命。而這些傷害基本上都是由于建筑物的倒塌引起的，尤其是高層建筑。若在建筑結構的設計當中能加強抗震概念的設計，將會從一定程度上減小損失。因此，如何才能夠提高高層建筑的抗震性能的概念設計已經成為了建筑行業研究的重點工作。

一、抗震概念設計

傳統的結構設計理論為建筑結構設計提供了一些計算方法，但是這些方法主要是針對結構設計中的一些細節，而忽略了對整體結構的考慮。因此，傳統的結構設計理論并不能完全地適用于高層建筑的抗震設計，照本宣科式的結構設計不能滿足現代建筑物的要求。在高層建筑的抗震設計當中，設計師們都會融入概念設計。抗震概念設計是指根據以往的工程經驗和地震災害的發生情況，從整體上研究工程項目的抗震決策，包括使用材料的種類、抗震方案以及結構的內部構造等等方面。

二、高層建筑結構設計中抗震概念設計的意義

高層建筑結構設計中應該非常重視抗震概念設計，因為高層建筑結構非常復雜，當發生地震時具有動力不確定性特點，人們對地震時對結構認識的局限性，再加上材料性能和施工安裝的變易性、模擬地震波的模糊性等因素，導致計算結果和實際之間具有很大的差異。簡單的依賴數值計算獲得結構并不能有效的解決高層建筑的實際抗震問題，尤其是地質特征的差異性原因，導致許多國家甚至是地區指定的抗震規范都有明顯的差異。高層建筑結構抗震概念設計在依據數值計算的基礎上，還增加了實踐經驗元素，并且結構概念設計甚至比分析計算更重要，使得這一抗震設計理念能夠滿足區域差別下從事高層建筑結構設計的實際需求。強調高層建筑結構設計中抗震概念設計的重要性，其目的是為了引起高層建筑結構工程是在進行建筑結構設計時，特別重視相應的結構規程以及抗震概念設計中的相關規定，從而擺脫傳統的結構設計中只重視計算結果的誤區，要求結構工程師嚴格的按照結構設計計算原則，再結合地區的抗震規范，以此保證高層建筑結構的抗震性能。

三、高層建筑結構設計中抗震概念設計的原則

(1)結構的整體性。在高層建筑結構中，樓蓋的整體性對高層建筑結構的整體性起到十分重要的作用，其相當于水平隔板，不僅要求聚集和傳遞慣性力至各個豎向抗側力的子結構，還要求這些子結構具有較強的抗震能力，能夠抵抗地震作用，尤其是當豎向抗側力子結構的分布不均勻、結構布置復雜以及抗側力子結構的水平變形特征存在差異時，整個高層建筑就依靠樓蓋使抗側力子結構進行協同工作。

(2)結構的簡單性。結構的簡單性指的是結構在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設計規范中明確規定“結構體系應該有明確的計算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑”，只有結構簡單，才能對結構的位移、內力以及模型進行分析，準確的分析出高層建筑抗震的薄弱環節，然后采取相應的措施，避免薄弱環節的出現。

(3)結構的剛度。結構的剛度和抗震能力水平在地震作用下是雙向的，確定結構的剛度，然后合理的布置結構能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下，地結構沿著平面上兩個主軸方向都應該具有足夠的剛度與抗震能力，結構的剛度不僅僅應該控制結構的變形，還應該盡可能降低地震作用對高層建筑結構的沖擊，如果結構發生較大的變形，將會產生重力二階效應，導致結構失衡而被破壞，降低高層建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念設計中，應該重視結構的剛度設計。

(4)結構的規則性與均勻性。高層建筑的豎向和立面的剖面布置應該規則，結構側向剛度的變化應該巨暈，避免側向剛度以及抗側力結構承載力的突變。沿著建筑物的豎向，機構布置和建筑造型應該規則和相對均勻，避免傳力途徑、剛度以及承載力的突變，防止結構在豎向上的某一樓或者少數樓層之間出現薄弱的環節。

四、抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用

(1)抗震概念設計應該重視高層建筑的結構規律。在高層建筑的抗震概念設計應用中，應該對高層建筑的體型設計進行科學的修正，保證在質量、剛度、對稱、規則上分布均勻，保證設計的整體性，避免局部出現剛度過大的問題。高層建筑的結構布局對抗震概念設計具有十分重要的作用，簡單、對稱的建筑在地震中的應力分析和實際反映很容易做到，并且能夠達到相一致，但是在凹凸的立面與錯層設計的高層建筑中，當地震發生時將會產生復雜的地震效應，很難做到對高層建筑抗震效果的最佳分析。因此，高層建筑的抗震概念設計應該重視結構的規律性。

(2)抗震概念設計在結構體系上的應用。高層建筑抗震結構體系是抗震概念設計的關鍵，抗震概念設計在結構體系上的應用依據高層建筑物的高度以及抗震等級選擇合適的抗側力體系，通過概念近似手算確定結構設計方案的可行性以及主要構件的基本尺寸。抗震結構方案選擇的合理性，直接影響建筑抗震概念設計的經濟性與安全性。合理的選擇建筑結構體系，應該注意以下三個方面:其一，選擇建筑結構體系時，應該對因為部分結構或者部分構件的破壞而導致整體建筑結構體系喪失對抗震能力或者重力荷載的承載能力，應該堅持抗震設計原則中的贅余度功能和內力重分配功能，這一原則的重要性在許多建筑物地震后的實際狀況中都得到了很好的印證;其二，選擇建筑結構體系時，不僅僅應該要求建筑體系的受力明確、傳力合理以及傳力路線，還應該有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計算簡圖，這些都應該和不間斷的抗震分析相符合;其三，其中延性是建筑結構中的重要特性之一，結構體系的變形能力取決于組成結構的構件和連接的延性水平，提高結構構件的延性水平，是提高高層建筑抗震設計概念在建筑結構設計應用中的重點問題，通過采用豎向和水平向混凝土構件，能夠增強對砌體結構的約束，當配筋砌體在地震中即使產生裂縫也不會倒塌或者散落，保證高層建筑早地震中不至于喪失對重力荷載的承載能力。

(3)抗震概念設計在結構構件上的應用。高層建筑抗震的實現需要各個構件的支撐，因此，抗震結構體系中的各個構件都必須具有一定的剛度與強度，并且還應該具有可靠的連接性。高層建筑的結構體系是一個多層次超靜定結構，因此其抗震結構也應該設置多道抗震防線，這樣在地震作用下，即使一部分構件先被破壞，剩余的構件依然具備支撐的作用，形成獨立的抗震結構，承受地震力與豎向荷載。因此，合理的預見高層建筑結構先屈服或者破壞的位置，適當的調整構件的強弱關系，形成多道抗震防線，實現對高層建筑結構體系的合理控制，這是結構抗震耗能的一種有效措施，是建筑抗震結構概念設計的重要內容。

結束語

高層建筑的結構設計不僅僅是種技術，某種程度上更是一門藝術。無論什么設計，它都沒有唯一的答案，只有通過不斷的比較、研究，才能找到最優方案。這就要求設計師們不懈努力地去追求完善的設計方案。隨著社會的發展，高層建筑的設計已經不能盲目地照搬課本上的規范和計算機程序，需要創新。總而言之，一幢建筑物，要想做到“小震不壞，中震可修，大震不倒”，就應該要做好文中所提到的幾個重點。高層建筑物中的抗震結構設計使建筑結構的設計更加人性化，更加合理化。除此之外，抗震概念設計不僅拓寬了建筑結構設計的思路，同時還為高層建筑的設計提供了新的方向，在建筑行業當中發揮了重要的作用。

篇9

中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：

隨著社會經濟的迅速發展和建筑功能的多樣化, 城市人口的不斷增多及建設用地日趨緊張和城市規劃的需要, 促使高層建筑得以快速發展。高層建筑結構設計給工程設計人員提出了更高的要求, 作為一個龐大復雜的系統，高層建筑的結構設計，一方面要滿足包括抗震，抗風等在內的安全性能的要求，另一方面，也要滿足高層建筑結構的科學性和合理性。

一、高層建筑結構設計的意義及依據

1.概念設計的意義

高層建筑能做到結構功能與外部條件一致，充分展現先進的設計，發揮結構的功能并取得與經濟性的協調，更好地解決構造處理，用概念設計來判斷計算設計的合理性。

2.概念設計的依據

高層建筑結構總體系與各分體系的工作原理和力學性質，設計和構造處理原則，計算程序的力學模型和功能，吸取或不斷積累的實踐經驗。

二、高層建筑結構設計的原則

1. 選擇合理的高層建筑結構計算簡圖

在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結構安發生的事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，其結構節點不單是鋼節點或者餃節點，保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。

2. 選擇合理的高層建筑結構基礎設計

按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案。基礎方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的類型。

3. 選擇合理的高層建筑結構方案

合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區，那么應力需要平面和豎向的規則。在進行了地理條件，工程設計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業的相協調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。

4. 對計算結果進行準確的分析

隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。

5. 高層建筑的結構設計要采用相應構造措

施高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。

三、高層建筑結構設計問題分析

1. 高層建筑結構受力性能

對于一個建筑物的最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。

2. 高層建筑結構設計中的扭轉問題

建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時，應盡可能使結構處于對稱狀態。

3. 高層建筑結構存在著超高的問題

基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為A級高度，并且增加了B 級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。

4. 高層建筑結構設計短肢剪力墻設置

我國建筑新規范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5~8 的墻，按照實際經驗以及數據，高層建筑結構設計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結構設計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。

5. 高層建筑結構設計嵌固端的設置

一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。

6. 高層建筑結構的規則性

在關于高層建筑的新規范中，對于高層建筑結構的規則性做出了很多限制，比如規定了結構嵌固端上層和下層的剛度比，平面規則性等等，并且硬性規定了“高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案。”因此，為了避免后期施工設計階段的改動，高層建筑結構的設計必須嚴格遵循規范的限制條件。

結束語：

隨著高層建筑進一步的發展，高層結構的設計越發重要起來，結構設計是一項集結構分析，數學優化方法以及計算機技術于一體的綜合性技術工作，是一項對國家建設有重大意義的工作，同時，亦是一門實用性很強的工作。為了革新高層建筑，體現其魅力，追求新的結構形式和更加合理的力學模型將是土木工程師們的目標和方向。

參考文獻：

[1]何俊旭.高層建筑結構設計及結構選型探討[J].價值工程,2010.2:214.

篇10

隨著社會經濟的迅速發展和建筑功能的多樣化,城市人口的不斷增多及建設用地日趨緊張和城市規劃的需要,促使高層住宅建筑得以快速發展。文章結合筆者多年的設計實踐和體會,就高層住宅建筑工程結構設計中的一些問題加以探討。

一、高層建筑結構的特征

高層建筑結構不但承受著由于外界的風產生的水平方向的荷載，同時也承受著在垂直方向的荷載，并且對于地震的抵抗能力也有要求。一般情況下，建筑結構受到低層建筑結構水平方向上的影響比較弱，然而在高層建筑中，外界地震的影響和外界風產生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑的位移增加較快，但是高層建筑過大的側移不但影響人的舒適度，同時使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結構構件以及非結構構件。基于此，在設計高層建筑結構時，首先控制側移在規定的范圍之內，所以，高層建筑結構設計的核心是抗側力結構的設計。

二、高層建筑結構設計的原則

2.1選擇合理的高層建筑結構計算簡圖在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結構安發生的事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，其結構節點不單是鋼節點或者餃節點，保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。

2.2選擇合理的高層建筑結構基礎設計按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案。基礎方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的類型。

2.3選擇合理的高層建筑結構方案合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區，那么應力需要平面和豎向的規則。在進行了地理條件，工程設計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業的相協調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。

2.4對計算結果進行；隹確的分析隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。

2.5高層建筑的結構設計要采用相應構造措施高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。

三、高層建筑結構體系的選型

根據高層建筑結構的材料將高層建筑的結構體系分為鋼筋混凝土結構體系，鋼結構體系，鋼筋混凝土混合結構體系以及鋼筋混凝土組合結構體系。鋼筋混凝土結構體系被廣泛的應用在各類的工程結構中，具有混凝土和鋼筋兩種材料的協同受力性能特征，造價低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點；鋼結構體系的強度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費用高，防火性能差，施工復雜等不足，鋼筋混凝土混合結構結合了鋼筋混凝土構件和鋼構件的長處，不但增加了鋼構件的材料強度，同時具有較高的抗震性能，成本低廉，然而這兩種材料構件的連接技術還存在著不足；鋼筋混凝土組合結構具有承載能力高，抗震性能強，比鋼結構具有更優良的耐火性，施工速度快，但是存在著節點的構造比較復雜的缺點，一般被用于小屁偏心受壓構件。

根據結構形式可以將高層建筑結構分為框架結構體系，剪力墻結構體系，框架一剪力墻結構體系。利用柱，梁等結構體系作為高層建筑豎向承重的結構，并且承受水平荷載，這種結構側向位移大，框架結構內力大，適于50m高度以下的建筑 通過高層建筑的墻體當做抵抗側力和豎向承重的結構體系，就是剪力墻結構體系。這種剪力墻結構的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發生變形，適應于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構成的結構形式就是框架一剪力墻結構體系，這種結構形式不但具有實用性強，布局靈活的優點，同時承受水平負載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。在框架一剪力墻結構體系中，需要注意考慮剪力墻的位置，設計合理的剪力墻的數量，以及滿足框架的設計要求。

四、高層建筑結構設計問題分析及對策

4.1高層建筑結構存在著超高的問題基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為A級高度，并且增加了B級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。

4.2高層建筑結構設計短肢剪力墻設置我國建筑新規范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5～8的墻，按照實際經驗以及數據，高層建筑結構設計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結構設計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。

4.3高層建筑結構設計嵌固端的設置一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。