多高层建筑结构设计精选(九篇)

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第1篇：多高层建筑结构设计范文

[关键词]大底盘；高层建筑；结构设计；

中图分类号：TU208文献标识码： A

一、前言

在高层建筑施工过程中，建筑的结构设计对建筑的质量有着重要的影响，尤其是大底盘多塔连体复杂体型高层建筑，在结构设计的过程中涉及到地下室，基础及结构的相关设计，任何一个环节出现问题都会对质量造成一定的影响。因此，在高层建筑设计的过程中，建筑的结构设计是十分重要的。

二、大底盘多塔楼高层建筑结构的概述

根据《多高层钢筋混凝土结构设计中的疑难问题的处理及算例》，其中所描述的多塔楼结构的主要特点是在多个高层建筑的最底部有一个大裙房，将这些大裙房连接起来就会形成一个大底盘；大底盘多塔楼高层建筑结构在大底盘上一层突然收进，属竖向不规则结构；大底盘上有2个或多个塔楼时，结构振型复杂，并会产生复杂的扭转振动，因此如果结构布置不当，竖向刚度突变，扭转振动反应及高振型影响将会加剧。在高层建筑中，大底盘多塔楼结构体系具有以下特点:

1、为了设置为大底盘多塔楼结构，我们需要将多幢独立的高层建筑设置成一个整体的大型地下结构，在低地板上的第一层应该突然收进，从而形成一个不规则的竖向结构。

2、在建筑结构的大底盘上，一般都会有两个及以上的塔楼，这种复杂的结构形式会在建筑投入使用之后产生扭曲振动问题，因此在对该结构进行设计的过程中，设计者必须要将各种影响因素考虑在其中，然后对其严格控制，避免各种问题的发生。在对大底盘多塔楼高层结构设计过程中，设计者应该将大底盘结构的顶层当做塔楼的固定端，通过该处的稳定来保证整个建筑工程的质量与稳定性。目前，在城市中，很多有地下室结构的住宅建筑都是采用这种结构进行设计并施工的。

由于我们要将大底盘结构的顶端作为塔楼的固定端，那么各个塔楼的荷载也是相对独立的，因此我们在分析建筑结构内力的过程中，应该将其分开分析。在分析大底盘部分内力的过程中，设计师应该考虑到其整体性，然后在进行计算，但是相对于塔楼的侧向刚度而言，大底盘的侧向刚度要小很多，所以我们在分析其内力的过程中可以不用考虑到上部多塔楼结构，这也是没有将大底盘多塔楼结构归纳到复杂结构的高层建筑中的原因。当结构在垂直荷载里的作用下，我们对其设计的过程中一样需要将其当做一个整体进行计算，而在水平荷载的作用下，我们则可以不考虑其整体性来对该结构进行分析。

三、基础设计

基础设计是高层建筑设计过程中最基本的设计，基础是整个高层建筑的承载者，基础出现问题必然会对建筑的整体质量产生影响，因此，在大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计的过程中我们首先要保证基础设计符合相关标准的要求。下面就从基础设计的不同方面进行阐述和分析。

1、桩型和桩端持力层的确定

采用大直径钻孔灌注桩,并以9层中风化岩为桩端持力层,桩端进入持力层不小于d,并在桩端进行压密注浆,以便于尽可能减少由于桩端持力层不同而产生的差异沉降。桩径按照其荷载大小、桩的受力类型和沉降计算分析,分别采用∮800，∮1000和∮1200大直径钻孔灌注桩,桩身混凝土强度等级为C30,抗拔桩通长配筋。

2、基础底板设计

基础底板的设计中塔楼主要使用厚度为2.3米的筏形平板式，其余的部分均使用柱下独立承台作为基础塔楼筏形平板式基础与柱下独立承台基础,以及独立承台相互之间设地梁纵横连接,同时配以基础底板。为尽可能减少混凝土收缩和温度应力,地下室底板和顶板均采用C35补偿收缩性混凝土,适当提高配筋率,并在荷载差异较大的部位设置7条通长后浇带,待主体完成后加以封闭,以便尽可能减少由于不均匀沉降而产生的附加应力。塔楼筏形平板采用“弹性支座板法”进行计算和分析。

3、超长地下室结构设计

对于地下室比较长，且深度比较深的高层建筑结构设计中，这样的结构竖向载荷就相对较小，结合工程的实际情况，采用“一桩三用”的施工方式进行施工，所谓的“一桩三用”就是利用基坑围护桩，在不同的阶段采用不同的施工方法，即人防地下室外墙、受力工程桩、基坑围护，经济效益极其显著。在进行地下室塔楼核心筒设计时,必须特别注意有大量风、水、电气的管道穿越核心筒墙体,为保证结构的安全和设计的合理性,对各专业管道进行综合布置,对核心筒削弱部位进行专门的布置和增强设计。

四、大底盘多塔楼高层建筑结构的设计要点

由于高层建筑本身规模比较宏大，结构也比较复杂，在其底部设置有大底盘多塔楼结构时通常就会由于大底盘过长或者过宽，以致于塔楼结构存在不匀称，给建筑物带来不小的安全隐患。因此，设计师在设计过程中需要注意的事项有：

1、由于高层建筑总高度较高、层数多，在其上部设置塔楼就会使得所有的承载力都传达于地基部分，而大底盘的其他部位层数相对于较少，上部传达到地基部分的承载力也相对较小，所以相对于大底盘结构的其他部位而言，塔楼承受在地基部分的应力要小很多，此时建筑地基的沉降也有非常明显的区别。因此，设计师在设计过程中，需要采用多种计算方案来对上述两者的沉降值进行运算，并且需要将建筑外界的各种影响因素进行综合考虑，只有这样，才能够真正解决地基部分的沉降问题。

2、在施工过程中，需要对建筑材料进行严格选择应控制其用量。为了能够保证地下室的质量，我们需要将其混凝土的强度等级进行严格控制，也就是说，在进行混凝土调配过程中，需要将水泥的用量、水泥的规格、其他添加剂进行严格控制，从而有效的减小在浇筑混凝土过程中由于水泥引起的水热化作用，并控制大底盘多塔楼结构出现裂缝的情况。

3、设计师应该综合考虑大底盘顶板的温度应力、构件的位置等。

4、抗震设计中地震剪力在大底盘的各单体间依据刚度进行剪力重分配。塔楼地震剪力在大底盘顶层突变(通常是减小)，突变的幅度与大底盘与塔楼的相对刚度有关塔楼墙体剪力在大底盘顶层突减后又逐渐增加，塔楼出现两个地震力较大的关键部位，在大底盘上一层和塔楼底部由于塔楼地震剪力向大底盘转移，使裙房柱剪力突增、但由于塔楼刚度明显强于裙房刚度，在大底盘的下部楼层，塔楼与裙房共同工作，地震剪力根据刚度又重新分配。裙房柱分担的地震剪力又逐渐重新分配给塔楼剪力墙，使裙房柱剪力呈现出上大下小的规律、由于振型分解反应法不能体现振动的时间和相位，因此将无法得到大底盘顶板最大拉力而时程分析虽可以体现振动的相位特性，但由于地震波的随机性，也难以保证得到的结果可以在统计意义上包络最不利的情况。可建议参考精力推覆分析的方法，将反应谱法得到的地震剪力以静力荷载的方式施加到模型中，并选择不利的作用方向，以得到的大底盘顶层楼板最大受拉内力的分布情况。通过对静力模拟法计算得到的大底盘顶板X向地震作用下拉力等值线云图进行分析发现，大底盘顶板整体受力水平较高。塔楼内外各一跨楼板拉力水平相对更高且在主要抗侧构件位置存在应力集中。群房顶应沿塔楼拉力作用方向配置双层拉通钢筋。

五、结束语

在大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计的过程中我们要根据工程的实际情况进行详细的考虑和设计，对设计过程中出现的相关问题要及时的进行解决，保证高层建筑结构设计的质量。

参考文献

第2篇：多高层建筑结构设计范文

【关键词】大底盘高层建筑；结构设计；研究；

大底盘多塔高层建筑结构发展于上个世纪末，所谓的大底盘即就是将许多功能不同的建筑共同建造在一个比较大的空间地盘上，这样的设计理念 能够给建筑底盘上创造一个非常宽松的共享空间和商业空间，继而满足进行商业投资的使用需求。本文就简单的介绍大底盘多塔高层建筑的设计结构。

一、大底盘多塔高层建筑结构概述

大底盘多塔高层建筑主要由两个结构组成，分别是大底盘和塔楼。（1）大底盘：从结构方面看，大底盘和塔楼之间的连接关系非常的多样化，比如底盘和塔楼结构的竖向分布发生间断，并在底盘的底部与塔楼的衔接位置使用转换层。该种结构是比较常见的住宅双塔结构，这种建筑结构对于底盘的要求需要更大的空间，这些空间的作用是提供商业场所或者是公共活动场所，如果是处于这样的设计那么大底盘的刚度相对于上部的塔楼更柔；另一种结构类型是底盘和塔楼结构其竖向分布比较连续，该种结构中上部塔楼的竖向结构会一直延伸到底盘低端。除了塔楼延续下来的结构以外，其他部分的结构均为空间框架结构。该种结构类型的底盘其刚度会明显较大，稳定性增强但是却占用了底盘的空间和建筑布置。

2、塔楼

塔楼一般最长采用的形式为剪力墙结构、框架结构、框筒结构和简体结构等，大底盘多塔楼结构是根据塔楼平面和底盘的平面布置、刚度、高度以及质量等进行划分的话可以分为4种类型，即对成型双塔结构、对称性多塔结构、非对称性双塔结构以及非对称性多塔结构等。

二、大底盘多塔高层建筑结构分析方法

1、常微分方程求解器COLSYS解法

很多学者研究人员采用微分方程对大底盘多塔高层建筑结构进行分析和研究，研究者们采用沿着建筑高度的方向进行分段连续化的方法来建立一个串并联模型，在静力分析时推导出在水平荷载下的微分方程组；在二阶分析时考虑竖向荷载若发生侧向位移对二阶效应产生的影响，继而推导出基本的微分方程；在整体稳定分析时推导出相应的方程式等。

采用常微分方程求解器进行设计结构的求解，在对二阶和精力分析时将其内力和位移求出；而整体稳定分析时则需要考虑临界载荷的变化情况，在对动力特性进行分析时需要将其自振频率和振型的特性讨论和了解。通过使用常微分方程求解器COLSYS解法让复杂的建筑结构设计和二阶分析变得简单，同时使用该种计算结构能够更多的更加有益的设计结论。

2、其它大底盘多塔高层建筑结构分析方法

除过采用常微分方程求解器方法之外，在实际的建筑设计过程中也会应用到其它不同的分析方法。比如在某些建筑会在大底盘多塔结构中设计沉降缝和后浇带，或者只设计沉降缝而没有后浇带的方式进行分析，分别对不同基础形式来对沉降差异进行控制和计算，从而制定出最为合理的地基处理方案和基础形式。在设计的过程中会根据上部建筑使用要求的区别采用扁梁、肋板箱型转移层等；（2）2007年李秋波在其撰写的论文中对大底盘多塔结构的设计进行详细的陈述，深刻的对计算模型的选择、多塔的定义、计算程序参数的定义进行分析，同时还要对计算输出的结果进行比较和分析。叶坤等设计人员还制定了基础隔震是的时程分析计算模型，并以该理论为基础编制了相应的计算程序，从而准确的计算出在地震条件下建筑物各层发生的位移情况，加速度变化情况和剪力情况等。将计算的结果和非隔震情况下的结果进行比对；除此之外叶坤还对在不同温度作用下和地震作用下隔震层的顶板是否能满足平面内刚性情况进行假设实验。

三、大盘低不规则多塔高层建筑结构

1、大底盘不规则多塔高层建筑设计选型

现如今的高层建筑大底盘不规则多塔的设计理念是从抗震设计为出发点的，对此需要对不规则的结构进行判断和分析。一般来讲在高层建筑中不规则大底盘多塔结构根据不规则的程度分为三类，即较不规则、特别不规则以及严重不规则等。对于高层建筑来说其不规则的类型主要有9种。即偏心布置、扭转不规则、组合平面、楼板不连续、凹凸不规则、刚度突出、尺寸突出、构件间断以及承载力突变等。

不规则的大底盘在设计的过程中需要尽可能的减少结构平面的不规则程度，在观察一个大底盘建筑是否规则时其标准为：该建筑不规则的结构超过某一相高层建筑的不规则类型指标的便可以称之为非规则类型；如果有多项超过高层建筑不规则类型指标的那么其程度明显加深，因此被称为特别不规则结构；如果该建筑体所有建筑体型均较为复杂，且没有考虑抗震的情况，因此便称之为严重不规则类型。

2、大底盘高层建筑不规则多塔结构的设计要点

对于不规则高层多塔结构而言，其在设计初期就应该考虑结构的抗震效果，这也是人们普遍关注的问题。在绝大多数的大底盘多塔设计过程中均都采用的是“抗”、“调”、“放”等整体结构设计理念，因此所设计出的新型连体钢结构更加适用于高层建筑中。在现场实践的过程中对技术服务和工程质量等方面进行了深入的研究，经过对其研究发现该种设计思想和设计结果完全能够满足压力考验。

在设计模型中我们可以看出，大底盘多塔结构中那些和塔楼结构较远的构建受到的震动影响非常小，其表明了在水平力的作用下多塔楼不会对远距离的塔楼构件造成大影响。如果大底盘顶层上部塔楼嵌固层的条件满足，那么便可以对塔楼各部分之间的结构进行拆分，在拆分之后这些大结构塔楼同样符合实际的受力情况。另外大底盘顶层的楼板刚度要非常优秀，所以一般在设计的过程中采用人防结构和大底盘顶层楼板相结合的设计方式，其顶层楼板的厚度要达到300mm左右为宜。

3、大底盘高层多塔不规则结构的设计

如果大盘低高层多塔结构设计中对于抗震强度达到9度以上，那么建筑结构的选择上尽量要避免连体、夹层或者转换层等等；如果抗震强度要求在7-8度，那么建筑结构的选用上则遵循剪力墙结构的高度和结构错层建筑房屋的高度保持一致。

四、结束语

由于城市中建筑面积不断扩张，能够利用的建筑空地逐渐缩减，因此为了满足日益增多的人口，那么在房屋建筑方面需要更多的去考虑高层建筑，在高层建筑的发展过程中房屋的设计更加向实际情况靠拢，因此在设计计算时需要将所有的数据计算准确，对于大底盘不规则多塔高层建筑而言，在设计方面要更加趋于合理这样才能保证设计的科学性和质量。

参考文献：

[1]周世忠.基于高层建筑结构大底盘不规则多塔结构的设计研究[J].河南科技，2014（12）.

第3篇：多高层建筑结构设计范文

关键词：大底盘　多塔楼　高层建筑　结构设计

在当前社会不断发展中，高层建筑结构不断涌现，结构形式个性多样，其设计方式更是五花八门，其功能更是向着多样化发展，为了满足社会发展要求，其设计方式随着科学技术成果的应用而逐步完善。近年来涌现出大量体型复杂的高层建筑，其中大底盘多塔楼占据了较大的比例，逐步成为当前高层建筑结构形式中的主要形式。大底盘多塔楼是通过将高层建筑底部几层公共空间设置为大底盘，并在其空间结构上设置两个或者两个以上的塔楼，从而改变传统高层建筑结构的造型，同时提高建筑物的整体性和抗震性能。这样的结构形式在施工和设计中由于楼体之间和各部分主体相连，使得其在设计中设计和功能发生变化。然而在建筑设计中由于结构形态较为复杂，并会产生扭转振动问题，如结构布置不当，可能会造成竖向刚度突变、扭转振动反应和振动引起的楼层变动和完整性能的不稳，同时造成建筑结构形式的变动，严重影响了建筑功能质量和使用寿命。其在设计中设计模式比一般建筑结构形式要复杂的多，因此要严格结合当前的制度和设计规章进行设计，保证高层建筑设计的质量和性能。

一、概述

大底盘多塔楼高层建筑结构体系的主要特点是：在当前建筑施工和设计中多动独立的高层建筑底部设置成为一个整体性的大型地下结构形式，形成一个大底盘，大底盘多塔楼高层建筑结构在大底盘上一层突然收进，属竖向不规则结构；大底盘上有2个或多个塔楼时，结建筑物结构振型价位复杂，并且由于这复杂的结构形态会产生相应的扭曲振动模式，因此需要在设计中严格控制，一旦结构布置不当，其竖向刚度发生巨大的变化，进而引起扭转振动反应及高振型影响将会加剧。在实际工程的设计中，大底盘多塔楼高层建筑结构的设计为大底盘结构顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固端。通常带地下停车位的住宅小区基本属于该种类型。

从结构设计的角度来说，由于大底盘为塔楼嵌固端，各个塔楼在水平和竖向荷载的作用下可以认为是相互独立的，结构内力分析可以分开进行。在这种情况下上部塔楼的结构设计是常规的，可以不作讨论。在进行结构大底盘部分的内力分析时，必须进行整体计算，但由于塔楼的侧向刚度相对于大底盘的侧向刚度来说比较小，因此，上部单个塔楼的在水平地震力作用下对于离塔楼位置较远的大底盘构件产生的影响很小，所以该种情况下对于大底盘的构件内力可以不考虑由于上部多塔楼的存在而对大底盘产生的复杂影响。鉴于此，高层建筑设计规程中并未把此类结构形式归为复杂高层建筑。同样的，在结构设计中，对于竖向荷载作用下，需要进行整体模型计算，来进行基础等构件的设计，在水平荷载作用下，不需要对整体模型进行多塔楼相互影响的复杂结构分析。

二、大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼结构的嵌固端

我们在接触到的工程实例中遇到了一些问题，下面以实例来进行简要说明，某住宅小区，地下二层为人防地下车库，地下一层为自行车库，地上为四栋11层的短肢剪力墙结构，抗震设防烈度6度，地震力加速度0.05g，场地类别Ⅳ类，地基基础设计等级丙级，短肢墙抗震等级三级，框架抗震等级四级。由于该高层住宅的地下室抗侧刚度较大，为典型的大底盘多塔楼结构。在结构设计初期，作为先决条件，首先应先进行多塔楼的嵌固端部位的判断，大底盘地下室部分的竖向构件范围选取为从大底盘顶层向外扩大底盘一层层高范围的区域。该建筑工程项目在设计的过程中，是通过嵌固端位置的确定地面绿化及管线的辐射。由于地面绿化及市政管线的敷设要求，地下车库顶板往往上部要求覆土很厚，最少0.8　m～1.0　m，一些高档小区甚至达2　m～3　m。由于地下室顶板存在较厚的覆土，对结构侧向变形有一定约束作用，但其约束效应与回填土施工质量存在很大的关联性，通常在设计的时候都是采用关联控制手段和方法来全面分析，并且对设计重点环节谨慎处理。

三、设计要点分析

随着大底盘多塔楼高层建筑的增多人们开始越来越关注其在地震作用下的工作性能。在国内外多次地震中高层建筑由于承载力不足、侧移过大等原因发生严重破坏甚至倒塌的事例屡见不鲜。大量研究显示在动力响应方面震害调查与实验研究以及有限元计算结果间存在差异这表明人们对结构抗震特性还不是完全清楚因此对其进行进一步的研究是非常必要的。在大多盘多塔楼高层建筑结构设计中，主要用"调"、"抗"、"放"整体结构构思的先进设计思想，以及解决类似技术难题的思路与方法，专门设计了一种适用于高层建筑的新型连体钢结构"呼吸系统"，同时，对做好现场技术服务与确保工程质量的关系进行了实践与研讨，工程实例经受了多次超强特大台风和多年的冷热温度变化等多种受力工况的考验，实现了预期的目标。地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。　地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。

另外，从整体模型的震型的震动中，我们也可以发现，在大底盘层，远离塔楼的结构构件振动幅度很微小。也就是说，水平力作用下，塔楼对大底盘层远离塔楼处的构件影响很小。因此，我们可以得出结论，在满足大底盘顶层为上部塔楼嵌固层的条件下，各塔楼是可以拆开分别进行结构计算分析，这样的计算假定和简化是符合结构的实际受力状况的，其计算结果也是可用于后续工程设计的。另外，为了保证大底盘顶层楼板的嵌固功能，必须保证大底盘顶层平面内具有足够的刚度，采用的构造加强措施有：大底盘顶层楼板结合人防要求，板厚取为300mm厚，且板配筋双层双向拉通设置，配筋率不小于0.3%；另外落地的剪力墙配筋除应符合计算要求外，还应比对应部位上部短肢剪力墙的配筋大1.1倍以上。　以上是关于对大底盘多塔楼高层结构设计的一些分析和探讨，希望有不足之处能得到同行的指正。

第4篇：多高层建筑结构设计范文

关键词：刍议；高层建筑；结构设计

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，也是建筑过程中一个非常重要的环节，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。因此结构设计者对这两个指标切不可掉以轻心, 更不可认为是无关紧要的。

1 高层建筑结构设计的特点

1.1水平荷载成为决定因素

楼房的自重和楼面的使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比。

1.2 轴向变形不容忽视

高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大。

1.3侧移成为控制指标

与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

1.4 结构延性是重要的设计指标

相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

2 高层建筑结构设计的原则

2.1 选择合理的高层建筑结构计算简图

在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算，如果选择不合理的计算简图，那么就比较容易造成由于结构安发生的事故，基于此，高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时，计算简图应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中，其结构节点不单是钢节点或者饺节点，保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。

2.2 选择合理的高层建筑结构基础设计

在进行基础设计选择的时候，需要按照高层建筑的地质条件进行。并且，对高层建筑上部的结构类型与荷载分布进行综合分析，同时对施工条件以及相邻建筑物的影响进行全面的考虑，在综合分析和考虑的基础上选择科学合理的基础方案。需要注意的是，基础方案的选择需要使地基的潜力能够得到最大的发挥，如如果必要的话，可以对地基变形进行检测。

2.3 选择合理的高层建筑结构方案

合理的结构方案必须满足高层建筑设计的结构形式和结构体系的要求，并尽量经济合理，以最少的花费获得最佳的结构设计方案。受力在明确、传力简单是结构体系的基本要求，在相同的结构单元中，应该选择相同的结构体系。选择合理的结构方案的时候，需要分析地理条件、工程设计需求、施工条件、施工材料等等，在对这些指标进行综合分析的基础上进行结构选择，以确定最佳的结构方案。

2.4 对计算结果进行准确的分析

随着科技的不断进步，计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形的计算软件，采用不同的软件得到的结果可能不同，所以，建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下，选择合适的软件进行计算。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符，所以进行计算机辅助设计的时候，出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题，基于此，结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后，应该进行校核，进行合理判断，得出准确结果。

3 高层建筑结构设计中的问题及相应的措施

3.1超高问题

基于高层建筑抗震的要求，我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定，针对高层建筑的超高问题，在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度，并且增加了B级高度，使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中，对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略，在施工审图时将不予通过，应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下，整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。

3.2高层建筑结构的规则性问题

在高层建筑的新的建筑规范中，对高层建筑结构的规则性问题作了很多的限制，例如：对结构嵌固端上层和下层的刚度比进行了规定，对平面规则性进行了规定，等等。此外，在新规范中，还明确规定了高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。所以，为了使工程建设按照设计依次进行下去，避免在施工后期对结构设计进行改动，在高层建筑结构设计中，必须严格按照规范的限制条件进行。

3.3高层建筑结构设计嵌固端的设置

一般情况下，高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此，结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的；高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。

3.4 高层建筑结构设计中的扭转问题

建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。

在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则 L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。

3.5 轴压比与短柱问题

在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土，柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小，则结构的延性就差，当遭遇地震时， 耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计， 且梁具有良好延性，则柱子进入屈服的可能性就大大减少，此时可放松轴压比限值。另外，许多高层建筑底几层柱的长细比虽然小于4，但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比小于2 的柱才是短柱。

有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值， 柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。

4 结束语

随着社会的发展和科技的进步，建筑结构不断的发生变化，高层建筑结构形式越来越多，研究高层建筑结构设计有着非常重要的意义。

参考文献：

[1] 范小平，高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J]福建建材，2010，（12）.

第5篇：多高层建筑结构设计范文

关键词：高层建筑； 结构设计；

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1高层建筑结构设计体系需注意的问题

在高层建筑结构设计中，在设计体系的选择上需要注意以下几个方面的问题：

1.1在设计体系中要注意保证建筑结构的规则性

在高层建筑结构设计中有固定的规范作为依据，随着我国建筑业的快速发展，高层建筑结构设计的规范也在逐渐更新，在现行的新规范中，对于高层建筑结构的规则性做了详细的说明。例如：高层建筑不应采用严重不规则的结构体系。所以，建筑设计师要尽量保证建筑结构的规则性。

1.2在设计体系中要注意保证高层建筑的整体高度不能超高

在高层建筑的设计与建设过程中，并非越高越好，而应该根据抗震要求和实际需要设计高层建筑的整体高度。在目前的高层建筑设计与建设过程中，必须要充分考虑建筑抗震需要，并考虑高层建筑物的稳定性，注意建筑物的高度要与地基和主体设计相配套，切不可盲目的追求建筑物的高度，而忽视了安全性和稳定性。

1.3在设计体系中要注意选取合理的位置作为嵌固端

目前的高层建筑普遍设置了地下室和人民防空设施，对嵌固端的位置选择可以设置在地下室，也可以设置在人民防空设施顶端，在嵌固端的选择中，建筑设计师应该特别注意嵌固端选择带来的安全问题，应该既保证嵌固端刚度要求，又要保证嵌固端上下的抗震性能一致。除此之外，还要对嵌固端的整体结构进行设计计算。

1.4在设计体系中要注意根据实际设置短肢剪力墙

在高层建筑的设计体系中，短肢剪力墙的概念是墙肢截面高厚比为 5～8 的墙称作短肢剪力墙。由于短肢剪力墙的作用比较特殊，在实际的高层建筑设计中应用的比较少，如果设置了短肢剪力墙，容易给后续设计带来麻烦，所以，短肢剪力墙的设置要根据实际进行。

2高层建筑结构设计注意事项

在高层建筑结构设计的过程中，必须要做好结构计算和分析工作，要对结构的合理性和设计强度进行详细的计算，用数据作为设计的重要依据。在高层建筑结构设计所执行的新标准中，对于结构计算和分析做了不同程度的调整，对原有的结构计算和分析进行了有益的补充。因此，我们在高层建筑结构设计中，要合理运用新标准，并在以下几个方面加以注意：

2.1要合理选择高层建筑的结构形式

在选择高层建筑的结构形式的时候，不但要考虑到建筑的美观性，还要考虑到结构形式的选择是否合理，是否符合整体的安全性和稳定性的要求。在选择的过程中，一定要执行高层建筑设计的新标准和新规范，使高层建筑的结构形式符合平面规则。

2.2要合理设计高层建筑的总体高度

在上面的建筑设计体系中我们已经对高层建筑的总体高度做了探讨，在这里我们还要继续明确这一点。高层建筑的总体高度除了要符合使用要求之外，还要符合高层建筑整体的安全性和稳定性的要求，只有满足这两项要求，高层建筑的总体高度才是合理的。

2.3要做好高层建筑的地基与基础设计工作

高层建筑和其他建筑物一样，地基和基础是关键，如果没有坚固的基础，高层建筑将无从谈起。在地基与基础设计的过程中，首先要对地质条件进行充分的了解，其次要根据地质条件选择地基设计方法，最后要将地基与基础设计工作与整体计算结合在一起。

2.4要做好结构件之外的普通构件的强度计算工作

在高层建筑中，除了主要结构件之外，还有一些在外墙及房顶上起到美观作用的普通构件。虽然这些普通构件对整个建筑物不起结构支撑作用，但是由于风阻以及载荷等原因，需要考虑这些普通构件对建筑物的影响，因此需要做好普通构件的强度计算工作。

3高层建筑结构设计特点分析

在高层建筑结构设计中，要想做好设计工作，获得满意的设计方案，就必须对高层建筑结构设计的特点进行分析，把握其设计要点。通过多年的高层建筑结构设计发现，高层建筑结构设计具有以下特点：

3.1高层建筑的水平载荷是保证安全性和稳定性的重要因素

高层建筑的水平载荷是结构设计中必须要考虑的因素，因为高层建筑与普通建筑不同，楼房的自身重量和楼房侧面的载荷在楼房纵向的构件会引起轴力和弯矩的变化，这些数值变化都关系到高层建筑的水平载荷。只有处理好了水平载荷，在能有效保证高层建筑具有较强的稳定性。

3.2高层建筑在结构设计中一定要防止出现轴向变形

在高层建筑结构设计中，除了要保证水平载荷外，还要控制好轴向变形，使轴向变形在可控的范围之内。由于高层建筑的纵向载荷较大，会引起主体立柱的轴向变形，如果轴向变形过大，将导致跨中弯矩与端支座弯矩变大，影响整体的结构的稳定性和安全性，会造成一定程度的侧移动。

3.3高层建筑在结构设计中必须要考虑侧移的因素，并加以控制

除了以上两个特点之外，在高层建筑结构设计中，我们还要避免产生侧移。对于侧移的危害我们都有了解，不但危害高层建筑的寿命，而且极大的危害了高层建筑的安全性和稳定性。所以，我们要充分考虑到高层建筑与普通楼房的差异，在设计中要充分考虑侧移的因素，并加以控制。

3.4高层建筑在结构设计中要保证一定的结构延性

由于高层建筑的高度决定，高层建筑的整体结构要偏柔一些，一旦遇到地震，发生的形变也比较大。为了保证高层建筑在发生变形之后能够及时的恢复原有的形状，避免垮塌，就要在结构设计的时候，充分考虑这一因素，保证高层建筑的结构具有一定的延性，使高层建筑能够在一定的范围进行形变。

4如何解决高层建筑结构设计的扭转问题

建筑的三心通常是指结构重心，刚度中心以及几何形心，因此，在设计高层建筑的结构时，应当特别注意最大限度地将建筑的三心融汇在同一点上，也就是要保证高层建筑的三心合一。高层建筑结构的扭转问题具体指的是在设计高层建筑的结构时，没有切实的保证三心合一，因此，在水平荷载的作用之下，扭转振动效应便产生了。为了有效地防止由于在水平荷载所导致的扭转破坏，因此就必须在建筑结构的设计阶段，来对结构形式与平面布局进行科学及合理地选择，最大限度地保证建筑物的三心合一。

往往由于受到了水平荷载的不良影响下，建筑物所产生的扭转作用实际的大小是由质量分布所决定的。为了使建筑楼层的水平用力能够均匀地分布于水平面，尽可能地将建筑结构的振动减轻，那么对于建筑的平面来讲，就应当采用正多边形、矩形、方形、或者圆形等较为简单的平面形式。由于建筑场地受到一定的限制以及城市规划对建筑街景的要求，这就使得高层建筑无法全面的采取简单的平面形式，如果需要采取一些不规则而又非常复杂的平面形式，比如十字形、L形、T形，那么就必须尽可能地把突出部分的厚度和凸出部分的宽度的比值控制在允许的标准范围之内。与此同时，在布置平面结构的时候，还应当确保结构的对称。

第6篇：多高层建筑结构设计范文

关键词：高层建筑 结构设计 常见问题 解决措施

一、高层建筑的结构设计特点

1、建筑设计中的水平荷载

有关建筑设计中的水平荷载问题，我们可以从以下两个方面来说明：一方面，楼房的自身重量和建筑楼面所承受的载荷作用于竖向构件中，其所引起的轴力和弯矩数值与建筑物高度的一次方成正比关系。在建筑结构中，水平载荷产生的倾覆力矩和竖向构件中所引起的轴力，都是与建筑物的垂直高度的平方成正比关系。另一方面，对于某一特定的高层建筑物来说，其竖向载荷能力基本上已经是定值，而在水平载荷方面则不同，它还会受到一定的风力影响和地震作用影响，水平载荷的数值会随着建筑物结构的动力特性的变化而不断变化。

2、建筑设计中的轴向变形

在高层建筑的结构设计中，建筑物竖向载荷的数值一般都比较大，如果设计时考虑不周，会在柱体中引起一定的轴向变形，对连续梁弯矩有一定的影响，这种情况会减少连续梁中间支座处的负弯矩值，而端支座的副弯矩值和跨中正弯矩则会出现增大的情况；在建筑设计中，需要根据轴向变形来计算相应的数值，对预制构件的下料长度进行细致的调整；有关轴向变形的问题，还会影响到构件的剪力和侧移的幅度，从而引起建筑设计的安全问题。

3、建筑设计中的结构延性

对于高层建筑物来说，它相对于一些较低的建筑物有更为柔和的建筑结构，在一些突发的震动情况下会产生较大的变形。为了使建筑结构在塑性变形后仍然具有良好的变形能力，避免出现建筑倒塌，我们在建筑设计时要采取一定的措施，以保证高层建筑的结构具有适合的延性。

4、建筑设计中的侧移幅度

在高层建筑的设计过程中，建筑结构产生侧移的问题是高层建筑结构设计的关键要素，随着高层建筑的高度不断增加，其水平荷载能力也在随之变化，建筑物结构侧移的幅度迅速增大，为了确保高层建筑的质量安全，必须把建筑结构水平载荷下的侧移幅度设计控制在一定限度之内。

二、高层建筑结构设计的常见问题

1、高层建筑结构的规则性问题

有关高层建筑结构设计的规则性问题，在新出台的建筑规范章程上出现了很大的改动，新的规范标准在结构设计方面增加了一系列的限制性条件，例如，新的规范制度用强制性的条文规定了“建筑物不应该采用严重不规则的建筑设计方案”。因此，建筑结构设计人员在进行设计工作时应注意遵守新规范制度中的限制性条件，对于设计中的不符合规定问题必须及时的调整，以免为后期的相关工作造成隐患。

2、高层建筑的高度问题

根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》中的有关规定，从考虑经济与适用原则的角度出发，规定了各种常见建筑结构体系的最大适用高度。在我国的社会经济发展水平、建筑科研水平和施工科学技术水平的相关背景下，这一高度是比较安全稳妥的，它是目前我国土木工程规范体系中最相协调的标准高度。但是在实际的建筑工作中，很多混凝土结构的高层建筑在高度设计上已经超过了这一限制，例如，中信广场是采用混凝土结构进行建造的，其高度达到了322m；金茂大厦采用的是组合结构进行建造，其整体高度达420.15m。对于目前这种超过高度限制的高层建筑物，我们必须以谨慎的科学态度对待。因为如果发生地震的话，这些超高建筑物在受到破坏后会发生很大的变形，严重影响建筑物的安全。随着建筑物的高度不断增加，它的一些规范指标的适用范围也发生了变化，在安全指标、材料性能、延性要求等方面都要做适当的调整，从而使建筑物具有稳定的安全性能。在建筑物的抗震规范建设标准与高度建设规定中，对于建筑物整体结构的总体高度都有严格的限制性规定，超过规定的高度，建筑物的设计方法和处理措施都会发生很大的变化，这一问题对建筑工程的各方面影响巨大，我们必须严肃对待。

3、高层建筑嵌固端的设置问题

通常情况下，高层建筑的底部都建有二层或二层以上的地下室，它是高层建筑的根基所在。建筑物的嵌固端有时会设置在人防顶板的位置，有时也会设在地下室的顶板处，这是建筑结构设计中的一个细节问题，在建筑结构设计中，如果设计人员忽视了嵌固端的设置，会引发嵌固端的楼板设计、嵌固端的上下层刚度比例限制、嵌固端的上下层抗震等级的一致性、建筑整体建构设计与嵌固端位置协调等一系列的问题，任何一个细节问题的忽略都可能导致后期施工工作中的安全隐患。

4、高层建筑的地基与基础设计问题

高层建筑的地基与基础设计问题一直是建筑结构设计人员比较重视的问题之一，该阶段设计工作的好坏会直接影响后期结构设计工作的顺利进行，同时，建筑物地基基础也是整个工程造价高低的决定性因素。在地基基础设计这一阶段，极有可能出现一些问题，如果不加以重视，将对建筑工程造成巨大的损失。设计人员在地基基础设计的过程中，一定要重视地方性规范标准。由于我国的幅员辽阔，不同地区的地质条件各不相同，仅凭国家标准的《地基基础设计规范》根本无法达到对全国不同地区的地基基础都进行详细的适用描述和规定，因此，各地方出台的地方性“地基基础设计规范”更适合本地区的地基基础设计工作，其对施工设计的相关规定更为准确和详细，在进行地基基础设计工作时，一定要深入的学习地方性建筑规范，避免对后期的设计施工工作造成不良的影响。

5、建筑材料的选用和结构问题

通常情况下，在地震多发的一些地区，工程技术人员对采用何种建筑材料或建筑结构体系的问题都非常的重视。在我国，150m以上的建筑物主要采用框一筒、筒中筒和框架一来支撑三种常用的建筑结构体系。这三种建筑结构体系在其他国家的高层建筑中已经被普遍采用。在国外的地震多发地区，高层建筑物主要以钢结构为主，而在中国，建筑物有将近90%的比例是钢筋混凝土结构或其他沙石混合结构。在混合结构的钢筋混凝土内筒部位，通常要承受80%~90%的地震作用剪力，这种情况对建筑物来说是十分危险的。在结构设计中，由于建筑结构是以钢筋混凝土核心筒为主，所以对建筑材料的变形控制要考虑钢筋混凝土结构的位移。由于钢筋混凝土结构的弯曲变形侧移幅度较大，如果我们只采用刚度很小的钢架来减少侧移，效果并不明显，而且还会增加钢结构的承载能力。有时会采取加大混凝土内筒的刚度和设置伸臂结构等方法以达到满足规范侧移限制的标准。所以，在高层建筑材料的选用方面，根据我国现有建筑市场上的钢材类型、品种和有关钢结构的加工制造能力，建议在高层建筑中尽可能采用钢管混凝土结构或钢结构、钢骨混凝土结构，以达到改善高层建筑结构的抗震性的目的。钢骨(钢管)混凝土通常作为高层建筑的首选建材，这是由它的坚固和稳定性能决定的。

6、建筑设计中的轴压比与短柱问题

在采用钢筋混凝土建筑的高层建筑中，设计人员为了控制柱的轴压比，使得柱的横截面很大，在柱的纵向钢筋中则是构造配筋，即使在建筑中采用高强度的混凝土，建筑柱断面的尺寸也没有明显的减小。为了使建筑中的柱体处于偏压状态，防止混凝土被压碎，要限制柱体的轴压比数值。建筑中主体的塑性变形能力越小，其建筑结构的延性就越差，当发生地震灾害时，就会出现吸收和耗散地震能量较少的情况，导致建筑结构遭到不同程度的损坏。在建筑结构设计中，应根据强柱弱梁的原则来进行设计，同时选择具有良好延性的梁具，就可以使柱子进入屈服的可能性大大的减少，也可放松轴压比限值。此外，虽然很多高层建筑物的底部柱体长度与直径比都小于4，但并不能说明这一柱体就是短柱。确定短柱参数的依据是柱的剪跨比，只有当柱体的剪跨比小于2时，才能确定该柱体是短柱。曾经有建筑专家提出高层建筑的抗震规范应采取较高的轴压比，但通过实践表明，虽然调整了建筑物的轴压比限值，但柱面并没有因为这一调整而减小，所以在建设具有抗震性能的高层建筑物时，采用钢筋混凝土材质是否合理还有待研究。

三、总结：

一个好的设计结构也就是一个好的耗能体系，在设计中，要充分注意到等强度设计、高度等重要问题，从而增强建筑结构的整体性，在保证整个建筑结构安全性的基础上，同时增加了建筑的使用期限。

参考文献：

1、刘大海,杨翠如等,高楼结构方案优选[M].陕西:陕西科学技术出版社,2008

2、赵西安,高层结构设计[M].中国建筑科学研究院结构研究所,2008

第7篇：多高层建筑结构设计范文

【关键词】结构转换层 高层建筑 结构设计 高层建筑设计 转换层设计

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

一．引言

随着我国现代高层建筑高度的不断增加，建筑的功能也日趋复杂，在高层建筑竖向立面上的造型也呈现多样化。在某些建筑结构中，通常会要求上部的框架柱或是剪力墙不落地，在建筑结构中需要设置较大的横梁和桁架来作为支撑，甚至有时要改变竖向的承重体系，此时就要求设置转换构件，将上部和下部两种不同的竖向结构进行过度和转换，通常这种转换构件占据约为一至二层，这种转换构件即为转换层。结构转换层在很大程度上改变了建筑的结构体系，在进行设计时要慎重考虑。

二.转换层结构施工特点

由于高层建筑结构下部楼层受力很大,上部楼层受力较小,正常的结构布置应是下部刚度大、墙体多、柱网密,而到上部则逐渐减少墙体及柱的布置,以扩大柱网。这样,结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。因此,为了适应建筑功能的变化,就必须在结构转换的楼层设置水平转换构件,部分竖向构件在转换层处被打断,使竖向力的传递被迫发生转折,而转换层就是实现转折功能的大型水平构件。转换层的结构形式一般有以下几种构成：箱式转换、梁式转换、空腹桁架式转换、桁架式转换、板式转换和斜撑式转换等。 带转换层的高层建筑是一受力复杂、不利抗震的结构体系,该结构及其支撑系统有自身的特点。众多高层建筑采用梁式转换层进行结构转换,这主要是由于:

1.转换层设计带转换层的多高层建筑,转换层的下部楼层由于设置大空间的要求,其刚度会产生突变,一般比转换层上部楼层的刚度小,设计时应采取措施减少转换层上、下楼层结构抗侧刚度及承载力的变化,以保证满足抗风、抗震设计的要求。转换构件为重要传力部位,应保证转换构件的安全性。2.8度抗震设计时除考虑竖向荷载、风荷载或水平地震作用外。还应考虑竖向地震作用的影响,转换构件的竖向地震作用,可采用反应谱方法或动力时程分析方法计算;作为近似考虑,也可将转换构件在重力荷载标准值作用下的内力乘以增大系数1.1。

2.经济指标

从抗剪和抗冲切的角度考虑,转换板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。这样的厚板一方面重量很大,增大了对下部垂直构件的承载力设计要求,另一方面本层的混凝土用量也很大。

转换梁常用截面高度为1.6~4.0m,只有在跨度较小以及承托的层数较少时才转换梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度较大且承托较大且承托的层数较多时,或构件条件特殊时才采用较大的截面高度4.0~8.2m 。

3.抗震性能

由于厚板集中了很大的刚度和质量,在地震作用下,地震反应强烈。不仅板本身受力很大,而且由于沿竖向刚度突然变化,相邻上、下层受到很大的作用力,容易发生震害。以往的模型振动台试验研究表明,厚板的上、下相邻层结构出现明显裂缝和混凝土剥落。另外,试验还表明,在竖向荷载和地震力共同作用下,板不仅发生冲切破坏,而且可能产生剪切破坏,板内必须三向配筋。

4.转换层结构的基本功能

从结构角度看，转换层结构的功能主要有：

(1)上、下层结构形式的转换

这种转换层广泛用于剪力墙结构和框架--剪力墙结构，将上部的剪力墙转换为下部的框架。

(2)上、下层结构轴网的转换

转换层上下结构形式没有改变，但通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，这种形式常用于外框筒的下层以形成较大的入口。

(3)下、下层结构形式和结构轴网同时转换

上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为下部框架结构的同时，下部柱网轴线与上部剪力墙的轴线错开，形成下、下结构不对齐的布置。

5.转换层结构设计方法存在的问题

目前在多、高层建筑中，绝大多数的开发商都会要求建筑物具有完备的建筑功能，建筑师在建筑设计中也往往首先想到采用结构转换层来完成上、下层建筑物功能的转换。但一些结构设计人员在实际进行转换层设计时显得无从下手，没有可操作、可遵循的设计思路、设计原则来进行结构设计。造成这种现象的主要原因是当前转换层设计没有相关的可遵循的设计准则，使设计人员难以进行结构选型、截面确定、计算模型确定、计算方法确定，计算结果应用以及配筋方法的实施等一系列结构设计步骤。这种现状与我国当前高层建筑的迅猛发展足不适应的。转换结构层具有与一般结构层相比结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。这样的尺寸和重量意味着转换结构组成了建筑物的主要构件。它们设计的是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要影响。现有的转换层设计方法，主要是针对形式简单、受力相对简单的转换梁，对于受力复杂的转换梁还没有深入研究。即便是对于形式简单的转换梁，其受力性能也没有完全清楚，而往往是互相混淆，设计概念小明确，设计原则不准确。

三. 带结构转换层的高层建筑结构设计

1. 带转换层的高层建筑结构设计原则

高层建筑中转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，地震作用时在转换层上下容易形成薄弱环节，对结构抗震不利，故转换层结构在设计时应遵循以下原则：

（1）为防止沿竖向刚度变化过于悬殊形成薄弱层，设计中应考虑使上、下层刚度比γ≤2，尽量接近1。这样才能保证结构竖向刚度的变化不至于太大，使上柱有良好的抗侧力性能，减少竖向刚度变化，有利于结构整体受力。

（2）尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震更有利。

（3）设计中应保证转换层有足够的刚度，一般应使梁高度不小于跨度的1/6，才能保证内力在转换层及其下部构件中分配合理，转换梁、剪力墙柱有良好的受力性能，能较好的起到结构转换作用。

（4）必须控制框支剪力墙与落地剪力墙的比例，当剪力墙较多且考虑抗震时，横向落地剪力墙数目与横向墙总数之比不宜少于50%，非抗震时不宜少于30%。

（5）转换层以上的剪力墙和柱子应尽量对称布置，梁上立柱应尽量设在转换梁跨中，以免转换梁变形时，在梁上立柱的柱脚处产生较大转角，带动立柱柱脚产生较大变形，引起柱的弯曲及剪切，使立柱产生很大的内力而超筋。

（6）转换层结构在高层建筑竖向的位置宜低不宜高。转换层位置较高时，易使框支剪力墙结构在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，并易形成薄弱层，对抗震设计不利，其抗震设计概念与底层框支剪力墙结构有较大差异。当必须采用高位转换时，应控制转换层下部框支结构的等效刚度，即考虑弯曲、剪切和轴向变形的综合刚度，这对于减少转换层附近的层间位移角及内力突变是十分必要的，效果也很显著。另外，对落地剪力墙间距的限制应比底层框支剪力墙结构更严一些。对平面为长矩形的建筑，落地剪力墙的数目应多于全部横向剪力墙数目的一半。

2.转换层的应用

（1）梁式转换层

作为目前高层建筑结构转换层中应用最广的结构形式，它具有传力直接明确及传力途径清晰，同时受力性能好、工作可靠、构造简单、计算简便、造价较低及施工方便等优点。转换梁不宜开洞，若必须开洞则洞口宜位于梁中和轴附近。转换梁有托柱与托墙两种形式，其截面设计有4种方法，即普通梁截面设计法、偏心受拉构件截面设计法、深梁截面设计法和应力截面设计法。转换梁的截面尺寸一般由剪压比（mv=Vmax/febh0）计算确定，应具有合适的配箍率，以防发生脆性破坏，其截面高度在抗震和非抗震设计时应分别小于计算跨度的16和18。（2）厚板转换层 当转换层上、下柱网轴线错开较多而难以用梁直接承托时，可采用厚板转换层，但厚板的巨大荷载会集中作用于建筑物中部，振动性能复杂，且该层刚度很大、下层刚度相对较小，容易产生底部变形集中，其传力途径十分复杂，是一种对抗震十分不利的复杂结构体系，应进行整体内力分析、动力时程分析及板的内力分析等。厚板的厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切计算确定；可局部做成薄板，厚薄交界处可加腋或局部做成夹心板，一般厚度可取2.0～2.8m，约为柱距的1/3～1/5。厚板应沿其主应力方向设置暗梁，一般可在下部柱墙连线处设置。转换层厚板上、下一层的楼板应适当加强，楼板厚度不宜小于150mm。

(3）箱式转换层

当需要从上层向更大跨度的下层进行转换时，若采用梁式或板式转换层已不能解决问题，这种情况下，可以采用箱式转换层。

它很像箱形基础，也可看成是由上、下层较厚的楼板与单向托梁、双向托梁共同组成，具有很大的整体空间刚度，能够胜任较大跨度、较大空间、较大荷载的转换。

(4)桁架式转换层

这种形式的转换层受力合理明确，构造简单，自重较轻，材料节省，能适应较大跨度的转换，虽比箱式转换层的整体空间刚度相对较小，但比箱式转换层少占空间。

(5)空腹桁架式转换层

这种形式的转换层与桁架式转换层的优点相似，但空腹桁架式转换层的杆系都是水平、垂直的，而桁架式转换层则具有斜撑竿。空腹桁架式转换层在室内空间上比桁架式转换层好，比箱式转换层更好。

四．结束语

高层建筑的迅速发展，从以往的简单体型和功能单一的时代开始走向体型复杂，建筑的功能呈现多样化发展。在高层结构设计中，带转换层结构设计不能简单设置成“承上启下”，而要在实际结构上实现上部结构和下部结构的过度和转换。

参考文献：

[1] 熊进刚 李艳 带结构转换层的高层建筑结构设计[期刊论文] 《南昌大学学报(工科版)》 ISTIC -2002年4期

[2]季静 韩小雷 杨坤 郑宜 Ji Jing Han XiaoLei Yang Kun Zheng Yi带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计[期刊论文] 《结构工程师》 ISTIC -2005年2期

[3]丁奇峰 带结构转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2013年6期

[4]韩小雷 杨坤 郑宜 季静 带梁式转换层的超限高层建筑结构设计[期刊论文] 《昆明理工大学学报（理工版）》 ISTIC PKU -2004年6期

[5]黄瑛 带转换层高层结构综合楼设计 [期刊论文] 《铁道标准设计》 ISTIC PKU -2005年1期

[6]侯俊杰 带结构转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2013年5期

第8篇：多高层建筑结构设计范文

关键词：高层建筑结构设计要点

近年来，我国的高层建筑可谓突飞猛进，高层建筑的建设速度、建造数量在世界建筑史上都是十分罕见的。但是2008年，随着突然袭来的汶川大地震，许多高层建筑物轰然倒下，也为高层建筑的结构设计带来新的考验。笔者根据理论知识，结合自身的实践经验，浅谈高层建筑结构设计的基本要点，以及高层建筑结构的抗震设计。

一、高层建筑结构设计特点

1．水平荷载成为结构设计的决定性因素

高层建筑自身重量和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,与建筑物高度是成正比关系的；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与建筑物高度的二次方成正比；此外，对某一定高度建筑物而言，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

2．轴向变形不容忽视

高层建筑中，竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。

3．侧移成为控制指标

与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

4．结构延性是高层建筑的重要设计指标

相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

二、高层建筑结构体系

按照建筑使用功能不同的要求、建筑不同的高度和拟建场地的抗震设防烈程度，依照经济、合理、安全、可靠的设计原则，高层建筑在建设时，应当选择选择相应的结构体系，一般分为下列几类：

1．框架结构体系

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。

2．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。

三、高层建筑结构的抗震设计

1．要尽量减少地震能量输入

积极采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比；根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值；并根据截面达到的应变大小及应变分布，确定构件的构造要求。选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。

2．应积极推广使用隔震和消能减震设计

目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减少地震能量输入，减轻结构地震反应，是一种很有前途的防震措施。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高， 地震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。

3．应设置多道抗震防线

当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续地震的冲击，使建筑物免于倒塌。高层结构形式应采用具有联肢、多肢及壁式框架的框架剪力墙，剪力墙框架简体，筒中筒等多道抗震防线结构体系。需要强调的是设计不能陷入只凭计算的误区，若结构严重不规则，整体性差，仅按目前的结构设计计算水平，是难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑师与结构工程师共同把好初步设计这一环节。

四、结语

可以说，高层建筑本身就是一项系统工程。要搞好这项工程，必须通过了解工程对象，掌握工程特点，进而采取相应措施，保证建筑的质量与效果。随着当今社会的发展，高层建筑将成为未来建筑的主要趋势，我们建筑工作者有必要也有责任掌握更多的高层建筑的设计知识，为我国的建筑业服务。

参考文献：

[1] 容柏生，国内高层建筑结构设计的若干新进展[J] 建筑结构，2007(9)

第9篇：多高层建筑结构设计范文

[关键词] 结构设计；水平力；扭转

[abstract] this article through years of work experience first talked about the characteristics of high building structure design, structure design of a high-rise building and some of the problems of the comprehensive analytical. For your reference.

[key words] structure design; Horizontal force; reverse

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：

随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化, 城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要, 促使高层建筑得以快速发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展, 抗风和抗震理论的不断完善, 加之新的施工技术和设备的不断涌现, 特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高, 为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。本文对高层建筑结构设计中值得重视的几个问题进行了探讨, 仅供参考。

1.高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较, 结构专业在各专业中占有更重要的位置, 不同结构体系的选择, 直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有:

1.1 水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中, 往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中, 尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响, 但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值, 仅与建筑高度的一次方成正比; 而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力, 是与建筑高度的两次方成正比。另一方面, 对一定高度建筑来说, 竖向荷载大体上是定值, 而作为水平荷载的风荷载和地震作用, 其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

1.2侧移成为控制指标

与低层或多层建筑不同, 结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加, 水平荷载下结构的侧向变形迅速增大, 与建筑高度H 的4方成正比(= qH4ö8E I)。另外, 高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大, 在设计中不仅要求结构具有足够的强度, 还要求具有足够的抗推刚度, 使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内, 否则会产生以下情况:

（1）移产生较大的附加内力, 尤其是竖向构件, 当侧向位移增大时, 偏心加剧, 当产生的附加内力值超过一定数值时, 将会导致房屋侧塌。

（2）居住人员感到不适或惊慌。

（3）填充墙或建筑装饰开裂或损坏, 使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运行。

（4）主体结构构件出现大裂缝, 甚至损坏。

1.3 减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑, 如果在同样地基或桩基的情况下, 减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施, 可以多建层数, 这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比, 减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了, 不仅作用于结构上的地震剪力大, 还由于重心高地震作用倾覆力矩大, 对竖向构件产生很大的附加轴力, 从而造成附加弯矩更大。

1.4轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中, 框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力, 中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时, 此种轴向变形的差异将会达到较大的数值, 其后果相当于连续梁中间支座沉陷, 从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小, 跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

2 高层建筑结构设计的几个问题

2.1高层建筑结构受力性能

对于一个建筑物的最初的方案设计, 建筑师考虑更多的是它的空间组成特点, 而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的, 由于建筑物是由一些大而重的构件所组成, 因此结构必须能将它本身的重量传至地面, 结构的荷载总是向下作用于地面的, 而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系, 所以, 在建筑设计的方案阶段, 就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

2.2高层建筑结构设计中的扭转问题

建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点, 即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一, 在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏, 应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局, 尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下, 高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀, 减轻结构的扭转振动, 应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下, 由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制, 高层建筑不可能全部采用简面形式, 当需要采用不规则L 形、T 形、十字形等比较复杂的平面形式时, 应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内, 同时, 在结构平面布置时, 应尽可能使结构处于对称状态。

2.3 高层建筑结构设计中的侧移和振动周期

建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面: 合理控制结构的自振周期; 控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。

(1) 结构自振周期

高层建筑的自振周期(T 1) 宜在下列范围内:

框架结构: T 1= (0. 1～ 0. 15)N

框—剪、框筒结构: T 1= (0. 08～ 0. 12)N

剪力墙、筒中筒结构: T 1= (0. 04～ 0. 10)N

N 为结构层数。

结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内:

第二周期: T 2= (1ö 3～ 1ö5 )T 1; 第三周期: T 3= (1ö 5～ 1ö7)T 1。

(2) 共振问题

当建筑场地发生地震时, 如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近, 建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期, 通过调整结构的层数,选择合适的结构类别和结构体系, 扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别, 避免共振的发生。

(3) 水平位移特征

水平位移满足高层规程的要求, 并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时, 地震力的大小与结构刚度直接相关, 当结构刚度小, 结构并不合理时, 由于地震力小则结构位移也小, 位移在规范允许范围内, 此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全; 其次, 位移曲线应连续变化, 除沿竖向发生刚度突变外, 不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型; 框架结构的位移曲线应为剪切型; 框—剪结构和框—筒结构的位移曲线应为弯剪型。

3结语

总之，高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，高层建筑结构设计中应根据实际情况做好结构分析，多做方案比较。否者任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。