1、1高层建筑结构设计要点分析摘要：本文介绍了高层建筑结构体系，分析了高层建筑结构设计的原则，对高层建筑结构设计的要点进行了探讨。 关键词：高层；建筑；结构；设计；要点 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载，同时也承受着在垂直方向的荷载，并且对于地震的抵抗能力也有要求。一般情况下，建筑结构受到低层建筑结构水平方向上的影响比较弱，然而在高层建筑中，外界地震的影响和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度，同时使得建筑物的使用受到影响
2、，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。 一、高层建筑结构体系 1、框架结构体系 由梁、柱构件通过节点连接构成承载结构。框架结构体系可较灵活配合建筑平面布置、安排需要较大的空间。随着结构高度增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用层数上受限。 22、剪力墙体系 剪力墙一般用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。在承受水平力的作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。其水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。高层建筑剪
3、力墙特点是结构层间位移随楼层增高而增加。剪力墙结构比框架结构刚度大、空间整体性好，用钢量较省，结构顶点水平位移和层间位移通常较小，能够满足抗震设计变形要求。 3、框架-剪力墙体系 此种体系是把框架和剪力墙两种结构组合在一起形成的体系。房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑中。该体系中的框架和剪力墙共同承担水平力。由于框架和剪力墙的协同工作，受力状况和内力分布都得到了改善。 4、筒体体系 随着层数、高度增大，高层建筑结构承受的水平地震作
4、用大大增加，框架、剪力墙以及框架剪力墙等结构体系已显得不合理、不经济，甚至不可行。这时，可将剪力墙在平面内围合成箱形，形成一个竖向布置的空间整体受力的框筒，从而形成具有很好的抗风和抗震性能的筒体结构体系。 二、高层建筑结构设计的原则 1、 选用适当的计算简图 3结构计算式在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。 2、选择合适的基础方案 基础设计应根据工程地质条件，上部结构类型与载荷分布，相邻建筑
5、物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告，对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。通常情况下，同一结构单元不宜用两种不同的类型。 3、 合理选择结构方案 一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。总而言之，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、电、水、暖等专业充分协商，在此基础上进行
6、结构选型，确定结构方案，必要时应进行多方案比较，择优选用。三、高层建筑结构设计要点 1、房屋的高宽比 4对整个建筑进行抗倾覆稳定性验算， 使地震作用下的倾覆力矩与相应的重力荷载在基础与地基交界面上的合力作用点， 不应超出力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的 1/4。 加大建筑物下部几层的宽度， 使其满足规范高宽比的限值， 从而保证上部结构的稳定。使基础有足够的埋置深度。有些裙楼和高层主楼从地上到地下用变形缝彻底分开， 导致主楼基础埋深不够， 地震时会使建筑物发生滑移、整体倾斜甚至倾覆。 对于高宽比很大的高层建筑， 建议采用桩基础， 桩基础钢筋在承台内的锚固长度要足够大。因为桩是埋在土中的细长构件，
7、 由于桩土摩擦力的存在， 桩的抗拔性能较好， 从而能很好地抵抗上部结构的倾覆。避免采用天然地基或复合地基上的浅基础。 2、钢筋混凝土抗震墙的延性 为了提高抗震墙的变形能力， 避免发生剪切破坏， 对于一道截面较长的抗震墙， 应该利用洞口设置弱连梁， 使墙体分为小开口墙、多肢墙或单肢墙， 并使每个墙段的高宽比不小于 2。所谓弱连梁， 是指在地震作用下各层连梁的总约束弯矩不大于该墙段总地震弯矩的 20%； 连梁不能太强， 以免水平地震作用下某个墙肢出现全截面受拉，这是比较危险的。但是， 考虑到耗能， 连梁又不能太弱， 连梁弱到成为一般小梁时， 墙肢就变成单肢墙， 而单肢墙的延性很差， 仅为多肢墙的一
8、半，且单肢墙仅具有一道抗震防线， 超静定次数少， 在地震作用下是很不利的。 在实际设计中， 对连梁的刚度都要进行折减， 这是因为剪力墙的5刚度一般都很大， 在水平力作用下， 剪力墙中的连梁会因为很大的内力而超过截面允许值， 可靠的办法是让这些连梁先屈服， 要使连梁能形成塑性铰而不发生脆性破坏， 连梁首先就必须满足强剪弱弯的要求， 对连梁的刚度进行折减实际上就是降低其抗弯能力。规范规定， 剪力墙在端部应设置暗柱、端柱等边缘构件。这些边缘构件的作用相当于砖混结构的约束柱， 当结构的刚度较小， 地震作用下层间位移和顶点位移较大时， 边缘构件所起的作用也就越大，此时暗柱的截面和配筋就应加大。 3、高层
9、建筑抗震 要使高层建筑在遭遇强烈地震时具有很强的抗倒塌能力， 最理想的办法是使结构中所有的构件都具有很高的延性。然而在实际工程中很难完全做到这一点， 比较经济的办法是有选择有重点的提高结构中重要构件的延性。在结构竖向， 对于刚度沿高度均匀分布的、体形较简单的高层建筑， 应着重提高底层构件的延性； 对于大底盘高层建筑， 应着重提高主楼与裙房顶面相衔接的楼层中构件的延性； 对于不规则立面的高层建筑， 应着重加强体形突变处楼层构件的延性。在结构平面位置上， 应该着重提高房屋周边转角处、平面突变处以及复杂平面各翼相接处构件的延性； 对偏心结构， 应加大房屋周边特别是刚度较弱一侧构件的延性； 对具有多道
10、抗震防线抗侧力构件， 应着重提高第一道抗震防线构件的延性。 要使结构能进入弹塑性状态， 并能通过结构的塑性变形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震， 就必须做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点6弱杆件” ， 才能使结构在进入弹塑性状态后形成合理的延性较大的屈服机制。在强震作用下， 结构的内力是按照各构件的实际承载力进行分配的， 而构件实际承载力的大小和构件截面的实际配筋有关。值得注意的一个问题是， 在实际设计时， 对某些构件的配筋进行放大调整， 形成了强梁弱柱、强杆件弱节点的不利情况， 这样做的结果可以保证构件小震不坏， 但是因为没有形成延性结构就不能保证大震倒。因此在设计工作中， 必须注意构件截面纵向钢筋的超配现象， 同时也要注意材料的超强问题。 参考文献： 1 李军， 杨淑娜. 浅谈土钉墙支护深基坑施工工艺J. 科技风，2010，(18) 2 张振山， 鲁晟男. 浅析高层建筑结构概念设计J. 才智， 2011，(22) 3 朱方青. 高层建筑结构设计有关问题探讨J. 中国新技术新产品， 2010，(20)
