高层建筑结构分析与设计理论.doc

1、1高层建筑结构分析与设计理论摘 要：文章就针对高层建筑的结构以及设计的这一问题，进行了详细的分析，并对于相应的设计理念分析以及设计进行了相关探讨。 关键词：高层建筑；结构；设计理论 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 一、常见高层建筑结构设计特点 1、建筑框架结构设计 对于高层建筑来说必须有一个整体的严谨的框架结构，所以对于框架结构的设计可以说是重中之重，对于框架结构来说，他的主要组成部分有建筑结构基础、结构楼板、柱以及建筑梁体这几种重要的承重部件构成，而对于建筑结构基础、柱子以及建筑梁体来说，这三者主要是建筑平面框架的重要承重部件，建筑框架整体布置上比较灵活，能够在很大程度

2、上流出建筑的空间，而另一方面对于立面的处理也是比较简单灵活的，但是重要的是建筑框架结构的侧向的刚度比较小，所以一旦建筑体本身过于高的时候，整体来说就会出现比较大程度上的侧移，这就会限制整体的高度。 2、决定性因素 对于高层建筑的结构设计来说，有很多的影响因素，但是决定性的因素是水平的荷载。讲到高层建筑的水平荷载在结构设计中的作用首先是因为高层建筑本身的重量以及建筑体面本身使用的载荷在建筑竖构建2中能勾起的轴力以及弯矩只是和建筑的高度成正比，但是水平荷载对于建筑本身结构产生的力是和本身高度的平方成正比关系；另外对于一个建筑体本身来说，竖向上的载荷力一般情况下都是一定的，但是水平的荷载是伴随着很多

3、因素的变化产生相应的变化的。 3、剪力墙结构的设计特点 对于高层建筑来说剪力墙本身也是框架的组成部分，在高层建筑结构的设计中一般情况下使用的都是这种框架形式，也就是剪力墙结构，而剪力墙设计结构就是将建筑的整体框架和剪力墙本身按照规定进行一种巧妙地结构结合，形成一个整体的结构，所以这种情况下上面我们提到的决定性因素水平的荷载就由剪力墙本身来承担的，因为剪力墙按照这样的设计结构的情况下具有很大的刚度，能够抗拒很大的建筑测力，另一方面竖向上的荷载就有剪力墙和整体的框架来进行承担，所以我们看到剪力墙会受到来自于竖向以及水平方向上的压力，所以对于剪力墙结构的设计是至关重要的。对于上述提到的剪力墙的巧妙设

4、计能够在很大程度上增加建筑本身的刚度，能够大大的减小水平以及竖向上的位移，同时两者的紧密结合还能够使得高层建筑的每一层逐级的趋向更加均匀。同时剪力墙本身是由很强的刚性存在的，并且本身在高层建筑结构中的传力也是非常均匀的，所以更加增强了自身的刚度，框架结构和剪力墙结构的协同控制能够抵御台风以及地震等作用的强大荷载，整体性能非常好，能够很好地控制建筑本身的侧向的位移，所以这种结构设计方法是很有效的成果。 34、高层建筑中的轴向变形设计 上面我盟提到对于高层建筑体来说水平以及竖向的载荷是巨大的，所以再加上外力的作用，高层建筑很容易在柱子本身中产生或多或少的轴向变形，如果发生建筑轴向的变形的话，将会对

5、建筑本身连续存在的梁体弯矩造成不同程度的影响，会造成一定的梁体的弯矩减小，还有的会增加，最重要的是会对预先定制好的建筑构件的下料的相应长度造成不同程度的影响，这种情况下就必须根据具体的情况对下料的程度再次进行严格的调整，同时还会出现其他的不安全因素。 5、结构延性的重要设计 高层建筑相对与低层建筑来说一旦受到重大外力的影响的话结构本身会产生很大的变化，他自身更柔一些，所以为了尽量的避免这种情况的出现，我们可以采取一些比较恰当的举措来进行保护，主要就是保证建筑结构本身的延性，使得能够在塑型变形的过程依然会有很大的变形延性。另外对于建筑结构本身的控制指标自身侧移来说，和低层的建筑体有很大的区别，已

6、经成为了高层建筑结构设计中的关键性的影响因素。主要表现是伴随着建筑体本身高度的增加，在建筑水平方向上的荷载作用下建筑本身结构的侧移速度回加快，所以在水平方向上的侧移必须在结构设计中严格的控制在很小的限度之内。 6、高层建筑结构筒体结构特点 筒体结构也就是以筒体为主的整体结构，对于高层建筑结构来说这种设计结构特点的建筑的刚度以及强度在很大程度上都是很高的，整体来说比上面讲到的剪力墙结构的刚度更加强，在很多高层建筑结构中都4有所运用。 二、高层建筑结构具体分析 1、建筑楼盖的设计分析 对于高层建筑的楼盖来说本身有着强大地平面刚性。一般情况下如果高层建筑的楼板或者楼盖使用的是钢结构的话，使用的都是轧

7、制的钢板盖子再加上钢筋混凝土进行加固处理，这样的楼板或者是楼盖一般情况下是在 150mm 以上的，目前在这一方面的设计上主要说的是钢板承受混凝土的楼板以及楼盖几乎是不考虑楼板以及楼盖对于梁体的外力作用的，这样是非常不安全的，所以为了避免不安全状况的出现，通常是使用钢梁体以及钢承的混凝土的楼板的相互协作形成的合力组合梁体，这样的梁体存在只需要精确的计算以及材料的合理调配以及施工的严谨精细，就能达到原材料的节约以及高层建筑的更加稳定两个很好的效果。 2、计算分析的基本假定 （1）弹性基本假定 弹性假定是目前对于高层建筑来说最实用的结构弹性方法，一般高层建筑会在外力的作用下出现结构弹性，使用弹性假定

8、基本上是符合符合实际情况的，但是如果因为外力作用发生位移现象的话就不能使用这种基本计算假定方法。 （2）小变形的假定 这也是一个使用很多的计算方法，对于这种假定的具体的实例有当建筑定点因为外力作用发生的水平位移和自身的高度比值是 1/500 的情况出现时，有的影响是不能够忽视的。 5（3）建筑楼板刚性的假定 这种假定一般状况下是首先将楼板的平面以内的刚度想象成是无穷的，但是一旦出了平面就没有了任何刚度，这样的假定就会大大的降低计算的难度。 （4）对于建筑结构设计图形的计算假定 主要的分析方法有三种，第一是进行一维情况下的协同合作部位的分析；第二是进行而为状况下的协同分析；第三就涉及到了三维立体

9、的的分析。 3、高层建筑结构受力设计分析 （1）建筑框架和剪力墙合力结构设计分析 上面我们讲到这种结构在很大程度上大大的增强了建筑本身的强度以及刚度，对于这两者结合的整体的受力设计分析有很多方法，主要的不同是因为针对的考虑影响因素不一样造成的，一般情况下是将两者的结构转化成效果相等的结构框架进行受力分析，进一步的使用干系的结构位移来进行最终的受力求解。 （2）筒体结构 对于筒体结构的高层建筑的受力设计分析主要的方法还是我们上面讲到的三维立体的分析方法，同时还有等效率的链接分析方法等，其中等效率陈链接分析方法主要是把建筑体中连续的一些墙体的离散成一些等效的部件，然后在使用比较适合的方法进行结合分析。 三、结论 对于高层建筑结构的严谨设计时当今社会必须面临的一个重要课题，6高层建筑结构的设计将会更加的使用飞速发展的经济社会的需求。 参考文献： 1王继泽.高层建筑造型与结构概念设计J.建筑，2010(03) 2卢强.浅谈高层建筑空间结构设计J.科技资讯，2010(34) 3李冬冬,徐鑫鸣,王南.高层建筑结构概念设计中的互动效应J.四川建筑科学研究，2007(1) 作者简介：王国圣（1983） ，男（汉族） ，江苏泰州人，本科生，主要研究方向：结构设计。