对高层建筑结构设计的分析.doc

1、对高层建筑结构设计的分析摘要：随着现代建筑技术进步，高层建筑已得到广泛运用，并且仍在不断发展。由于建筑高度过高，结构设计成为了高层建筑建设中的一大难题。本文介绍了高层建筑结构设计的特点，分析了高层建筑的结构体系，探讨了高层建筑结构设计的常见问题。 关键词：高层建筑 建构设计 问题 一、高层建筑结构设计的特点 相比普通建筑结构设计，高层建筑结构设计更加重视结果体系的选择。通常，高层建筑结构设计需要着重考虑水平载荷、轴向变形、侧向位移以及结构延性等 4 大问题，下面进行具体介绍。 1、水平荷载对高层建筑结构设计的影响 相比于建筑自重在竖直方向产生的轴向应力与弯矩，建筑水平载荷引起的倾覆力矩和其对竖

2、向构件的轴向应力，随着建筑高度增加而产生的增长值更大。此外，高层建筑的竖直轴向应力为定值，水平载荷则常常会受风力作用和地震作用影响而产生大幅度波动。因此，高层建筑结构设计需要加强对水平载荷的重视程度，一方面要确保应力值不超过建筑材料所能承受的最大值，另一方面也要对可能的载荷波动做好充分准备。 2、轴向变形对高层建筑结构设计的影响 由于高层建筑高度极高，其竖直应力往往过大，常会导致柱体轴向变形过于明显，从而对建筑梁弯矩造成不利影响。此外，预制构件的下料长度、构件剪力和侧移大小等关键设计环节也会受到轴向变形的影响。因此，只有准确估计高层建筑的轴向变形情况，才能保证建筑结构设计的合理性与安全性。 3

3、、侧向位移对高层建筑结构设计的影响 因为高层建筑水平载荷会随建筑高度增加而迅速增大，所以高层建筑高度增加也必然会导致建筑侧向位移急剧增大。因此，进行高层建筑结构设计时，应对建筑侧向位移值作出明确限制，避免侧向位移过大而对建筑结构产生损坏1。 4、结构延性对高层建筑结构设计的影响 与普通建筑相比，高层建筑的抗震性能要求往往较高，这就要求高层建筑应具有更大的结构延性，使其能在地震发生时产生更大变形。因此，合理设计施工，保证结构延性也是高层建筑结构设计的基本要求。 二、高层建筑的结构体系分析 结构体系的合理选择是高层建筑结构设计的重要环节，抗震能力与抗风能力是结构体系选择的主要出发点，下面就目前常用

4、于高层建筑的结构体系展开具体分析。 1、框架结构体系 框架结构体系由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成，梁和柱的弯曲变形，以及柱的轴向变形则是框架结构侧向位移的两种主要形式。梁和柱的弯曲变形可使框架产生剪切型侧移曲线，并且框架的侧向位移的会随高度上升而逐渐减小；柱的轴向变形则可使框架产生弯曲型侧移曲线，框架的侧向位移的会随高度上升而逐渐变大。采用框架结构体系的高层建筑具有更为低廉的工程造价，更轻的建筑自重，并且，建筑界对于框架结构体系具有相当丰富的设计与使用经验。为根据建筑使用者的不同功能需求合理设计建筑平面结构，常常利用隔断墙技术来对高层建筑平面空间进行安排设计。然而，框架结构较大的柔性严重

5、影响了它的抗侧向载荷能力，风力作用和地震作用常常会使采用框架结构设计的高层建筑产生过大的侧向位移，从而破坏建筑结构。 2、剪力墙结构体系 剪力墙结构又称抗震墙结构，是指利用钢筋混凝土剪力墙承受全部竖向与侧向载荷。墙体沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置的剪力墙结构具有较高的强度与刚度，并且具有良好的延性与抗震能力。然而，采取剪力墙结构设计的高层建筑往往自重过大，建筑平面空间布置难度大2。此外，侧向载荷可使剪力墙产生随建筑高度增加而增加的侧向位移。 3、框架剪力墙结构体系 针对框架结构强度、刚度不足的问题，通常需要用剪力墙结构代替高层建筑中的部分框架结构，这就是框架剪力墙结构。框架剪力墙结构兼备

6、了框架结构平面布置简洁，以及剪力墙结构强度、刚度好的双重优点。框架剪力墙结构高层建筑对水平载荷与竖直载荷的承受有着明确分工，框架结构是竖直载荷的主要承受者，剪力墙结构则是水平载荷的主要承受者。此外，当水平载荷过大时，框架与剪力墙结构还能与楼板、连梁相配合，共同承受应力，避免建筑结构的损坏。框架剪力墙结构可有效减小侧向应力对框架结构的影响，控制高层建筑的水平位移，增大高层建筑的可建高度。采取框架剪力墙结构设计的高层建筑也有较为出色的抗震能力，地震发生时剪力墙结构是侧向应力的直接承受者，并能将所受载荷有效传递给框架结构，此时框架结构的延性便能发挥作用，避免地震造成高层建筑结构损坏。框架剪力墙结构高

7、层建筑的均匀受力对其抗震能力也能起到一定的提高作用。 三、高层建筑结构设计的常见问题 高层建筑结构设计环节众多，工作复杂，下面就其结构设计中常见的三类问题进行具体分析。 1、结构选型 结构选型主要可分为结构的规则性问题、结构的超高问题、嵌固端的设置问题及短肢剪力墙的设置问题等 4 个方面。结构规则性问题是指高层建筑结构设计工作中应注意结构设计要符合相关的规则规范；结构超高问题是指结构设计中必须根据建筑高度采取相应的设计方法和处理措施；嵌固端设置问题要求设计人员注意设置嵌固端可能对建筑抗震缝设计、抗震等级设计带来的影响，避免重复修改结构设计；短肢剪力墙设置问题要求设计人员认真考虑设置短肢剪力墙的

8、必要性，减小设计与施工难度。 2、地基与基础设计 地基与基础设计是高层建筑结构设计中极为重要的一个环节，一方面，地基与基础是建筑施工的基础，严重影响建筑施工与使用质量；另一方面，地基与基础施工造价在高层建筑施工整体造价中所占比重极大。地基基础设计工作的规范性极其重要，由于我国国土面积过大，难以制定出能对全国地基基础设计规范都起到指导性作用的文件。因此，进行地基基础设计时要做到全国性规范文件与地方性规范文件并重，针对施工地点的实际情况制定相应的地基基础设计书。 3、结构计算与分析 高层建筑结构计算与分析是否准确合理对工程施工质量影响极大，下面就结构计算与分析工作中的重点环节进行探讨。 3.1 结

9、构整体计算的软件选择 能够进行结构整体计算的软件众多，不同软件间存在的计算模型差异也是导致计算结果出现误差的主要原因。根据建筑结构类型与软件特点合理选择软件是提高高层建筑结构整体计算效果的有效途径，也是建筑施工质量与使用安全的重要保障。 3.2 自振周期影响问题 不同结构工程建筑自振周期折减系数往往不一，工作中应根据实际结构特点确定地震力放大情况，分析自振周期所受影响。 3.3 振型数目确定 振型参与系数对高层建筑结构计算结果的准确性影响明显，准确确定振型数目，合理调整振型参与系数是保证结构计算准确，提高结构设计质量的重要途径。 3.4 地震周期干扰问题 多塔楼高层建筑各塔楼间往往存在地震周期

10、相互干扰的问题，针对塔楼对地震周期的影响，通常有结构整体计算与结构分别计算两种做法。实际工作中设计人员应本着尽可能提高地震力计算准确性的原则，合理选择结构计算方式。 3.5 非结构构件的计算与设计 出于美观需要，建筑中也会存在一部分非结构构件，特别是在高层建筑中，进行这类构件计算和设计时，务必要考虑风力作用及地震作用的影响，以确保非结构构件计算、设计的合理准确性。 结束语： 1、结构设计是影响高层建筑施工质量的重要环节，应得到相关单位及技术人员的高度重视。 2、高层建筑结构设计应加强对风力及地震作用的重视力度，因地制宜展开工作，确保设计质量。 参考文献 1徐涛.对高层建筑结构设计的分析J.建筑设计，2011（11） 2赵国，周伟. 浅谈对高层建筑结构设计的几点认识J. 工程技术，2012（03）