高层建筑结构设计特点精选(九篇)

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第1篇：高层建筑结构设计特点范文

关键词：高层建筑；结构设计；结构体系；抗震分析

一、结构分析与设计特点

(一)水平载荷是决定因素

随着楼房层数的增多，水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为楼房自重和楼面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所引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面对某一高度楼房来说，竖向荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

(二)轴向变形不容忽视

通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项，因为轴力项影响很小，而剪切项一般可不考虑。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：采用框架体系和框一墙体系的高楼中，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，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，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增大。对构件剪力和侧移的影响，与考虑竖向杆件轴向变形的剪力相比较，不考虑竖杆件轴向变形时，各构件水平剪力的平均误差达30％以上，结构顶点侧移减小一半以上。

(三)侧移成为控制指标

与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键冈素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。

(四)结构延性是重要设计指标

相对低层结构而言，高层结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使建筑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以恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

二、高层家住结构体系结构

当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架一剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载。框架―剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。

当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架一剪力墙体系。

凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单简体、简体―框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

三、高层建筑结构分析与设计方法

高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、筒体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分

析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定：弹性假定；小变形假定；刚性楼板假定；计图形的假定。

对于框架一剪力墙体系来说，框架一剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与

外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架一剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理；等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析；比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系．其中应用最广的是空间杆一薄壁杆系矩阵位移法。

四、抗震分析与设计在高层建筑的应用

在罕遇地震作用下，抗震结构都会部分进入塑性状态。为了满足大震作用下结构的功能要求，有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析成为抗震设计的必要的组成部分。我国现行抗震规范(GB5001l一2001)要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反应谱理论计算地震作用。用弹性方法计算内力及位移。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下(大震)的变形验算。

在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种：首先是高度问题，对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。其次是材料选用和结构体系的问题，在高层建筑中。我国算150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系(框一筒、筒中筒和框架一支撑)，这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90％。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力，建议 尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。第三是轴压比与短柱问题，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。柱各的塑性变形能力小。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。第四，在某些烈度区采用了较低的抗震措施与构造措施，现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，认为我国 “取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。有人主张在设防烈度下应该采用弹性设计，特别是高烈度区要有严格的抗震措 施与抗震构造措施来保证结构的安全。

五、结语

结构设计是一项集结构分析，数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作，是一项对国家建设有重大意义的工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。本文就高层建筑的结构设计的各个方面进行分析，一起有助于提高结构工程师在建筑空间中的设计能力，特别是在处理高层建筑方面的问题。

参考文献：

1.赵衍增.试论高层建筑结构体系及其选型.城市建设，2010年第09期

2.虞伟军.浅谈复杂高层建筑结构的关键设计.科技与生活，2010年第18期

3.郭宝红.论载荷因素在高层建筑结构设计中的影响及解决办法.城市建设，2010年第10期

第2篇：高层建筑结构设计特点范文

【关键词】高层建筑；结构设计；结构体系

0 前言

随着我国经济的快速发展，高层建筑如雨后春笋，一栋栋拔地而起。建筑的高层化和多样化发展，使得建筑结构设计方面的变化越来越多。面对建筑类型、功能、数量的不断增加，高层建筑结构体系的多样化，高层建筑结构设计迎来了新新的机遇与挑战。作者通过实践、总结，对高层建筑结构设计及结构体系，作出以下分析：

1 高层建筑结构设计的特点

1.1 决定因素是水平荷载

对某一定高度楼房来说，其竖向荷载基本上是定值，但是其水平荷载随着结构动力特性的不同将有较大幅度变化，并不是定值。由于楼房自重和建筑楼面的使用荷载在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值，与建筑高度成正比；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，却与楼房高度的平方成正比 [1]。

1.2 重要设计指标是结构延性

在地震作用下，高层建筑相比于低层建筑的结构变形会更大一些。因此，为了使高层建筑结构具有较强的变形能力，避免高层建筑倒塌，一定要在其结构设计时采取相应的措施，确保高层建筑的结构具有足够的延性。

1.3 控制指标为侧移

在高层建筑结构设计中，结构侧移是关键的控制指标，这与低层建筑有很大的不同。由于在水平荷载作用下，高层建筑结构的侧移变形与建筑高度的四次方成正比。建筑高度越高，其结构的侧移变形将大大增加。因此，必须在水平荷载作用下，将高层建筑结构的侧移控制在允许的限度范围内。

1.4 不能忽视轴向变形

高层建筑的竖向荷载很大，其将会在柱中引起比较大的轴向变形，从而减小连续梁中间支座处的负弯矩值，增大跨中正弯矩和端支座负弯矩值。此外，竖向荷载还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。

2 高层建筑的结构体系

现阶段高层建筑常采用的结构体系主要有剪力墙结构体系、框架一剪力墙体系以及简体体系三种，其优缺点见表1[2]。

表1 结构体系优缺点比较

结构体系 优缺点

剪力墙结构体系 侧向刚度比较优良，平面布置也很规整，对侧向风力和地震的抵抗能力较强，用此种结构可以建造高度远大于框架结构的建筑。

框架―剪力墙体系 能够很好地适应多功能的需要，平面布置灵活、空间大，但是框架结构侧向刚度比较小，因此建造高度以及层数都受到一琮的限制。

筒体体系 筒体体系具有优良的整体性和抗侧力性能，因此该结构能够满足高层建筑更高层数的要求。

3 高层建筑结构设计实例分析

3.1工程概况

某高层住宅一期建筑总面积47838.33m2，建筑占地面积1426.33m2；建筑层数地上32层，地下1层；建筑总高度98.7m。建筑防火设计为一类。建筑耐火等级地上为一级，地下为一级，地下室防水为II级。

3.2 抗震等级

按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的规定划分，场区属中软土类型，因本场地等效剪切波速Vse=156.2―178m/s，9.8m

3.3 设计荷载取值（可变荷载标准值）

①楼、地面主要使用荷载

根据《建筑结构荷载规范》GB5009―2001（2006年版）及业主提出楼面荷载要求，楼面屋面均布主要荷载标准值（KN/M2）按不同使用要求确定（表2）。

表2 楼面屋面均布主要荷载

序号 荷载类别 荷载标准值 分项系数 准永久值系数

1 不上人屋面 0.5 1.4 0

2 上人屋面 2.0 1.4 0.4

3 厨房、卫生间 2.5 1.4 0.4

4 露台 2.0 1.4 0.5

5 阳台 2.5 1.4 0.5

6 楼梯 3.5 1.4 0.3

7 电房、发电机房 10.0 1.4 0.6

8 其他楼面 2.2 1.4 0.5

9 地下车库 4.0 1.4 0.6

10 消防车道 35 1.4 0.6

②风荷载

根据《建筑结构荷载规范》GB50009―2001（2006年版）基本风压按50年重现期的风压值为0.30KN/m2，地面粗糙度属B类。

3.4 结构选型及地下室、伸缩缝设置

本工程为32层住宅；结构拟采用剪力墙结构形式。单层地下车库长约（南北）128米，（东西）长约63米，设计考虑局部地下车库做结构底板、整个地下车库顶板及侧壁均不设伸缩缝，采用沉降后浇带及一般后浇带工艺以解决混凝土收缩开裂问题。地下室每隔约30米设一道后浇带。单层地下室水位比底板面低，不考虑抗浮。

3.5 基础选型及设计等级

地基基础设计，根据地质勘察资料，本工程基础采用人工挖孔桩墩基础，桩径800、1000、1200、1400mm，桩端以中风化泥质粉砂岩、中风化砾岩为持力层，Φ800桩单承载力特征值取3900kN，Φ1000桩单承载力特征值取5600kN，Φ1200桩单承载力特征值取7100kN，Φ1400桩单承载力特征值取8700kN。基础设计等级为甲级。

4 高层建筑结构设计中的参数

高层建筑结构设计中各参数的确定对于结构的合理性、安全性有很大的影响，因此要合理地确定各参数引。

4.1 轴压比

为达到结构延展性的要求，要对结构的轴压比进行控制。但在一些特殊情况下，也会出现轴压比不满足规范要求的状况。此时，可以通过增加墙、柱的混凝土强度以及增加墙、柱横面的面积的措施来对其进行调节。

4.2 剪重比

高层建筑各楼层必须控制最小水平地震剪力，要在确保安全的情况下增加其结构的周期长度。当剪重比不满足规范要求时，可以采取增强纵向结构部件以及增强墙、柱的竖向构件的延展程度等措施来进行合理分配。

4.3 刚重比

高层建筑的刚重比要规范上限，这样就使得重力荷载在水平位移作用下引起二阶效应可以被忽略。当刚重比不满足最小限制值时，可以采取增加或者减少横竖向构件以及加强墙、柱等纵向建筑结构的刚度来进行整合。

4.4 层间位移角

为保证高层结构应该必备的合理刚度需求，要对建筑结构在合理使用中的水平位移进行限制。避免在施工或者使用过程中出现过大的位移，从而影响到整个建筑构件的完整性和安全性。

5 结论

目前，建筑向高层化和功能多样化方向发展的趋势越来越明显。而高层建筑结构设计方面的变化越来越多，涌现出了许多新兴的结构设计方案。面对建筑类型与功能越来越复杂、高层建筑的数量逐渐增多、高层建筑的结构体系越来越多样化的新形势，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势，应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。

参考文献：

[1] 李邦耀.高层建筑结构设计分析[J].江西建材，2012，3：59―60.

第3篇：高层建筑结构设计特点范文

关键词：高层建筑；结构体系；结构设计

Abstract: The development and progress of society, the improvement of people's living standard, continuously improve on the construction of housing and other requirements. In today's age of development of science and technology, expanding the scale of construction projects, construction industry make a spurt of progress of development, profound changes in the mode of production and organization construction, coupled with a large population, China vigorously promote high-rise buildings. Modern city planning and design of an increasing number of high-rise building. Aiming at the structure of high-rise buildings, summarizes some characteristics of its structure design, and puts forward the corresponding method of system and analysis of tall building structures.

Key words: high-rise building; structural system; structure design

中图分类号：TU2

一、高层建筑结构设计特点

1．楼房的决定因素—水平荷载

在高层建筑中水平荷载是其建造的决定因素。楼房的楼面和自重使用荷载在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值，这与楼房高度成一次方正比；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。

2．高层建筑的轴向变形

高层建筑的竖向荷载数值很大，因此立柱能够在轴向引起较大的变形，能够在柱中引起较大的轴向变形，这会影响连续的梁弯矩，减小连续梁中间的支座负弯矩值。反而增大了跨中的正湾矩和端支座的负弯矩值；同时影响了预制构件下料的长度。在预制构件下料是根据要求计算轴向变形对其长度进行相应的调整。

3．高层建筑中控制指标—侧移

在高层建筑中结构侧移是高楼结构设计成功的关键因素，这一点是与低层楼房不同的。随着科学技术的不断发展，对楼房的高度要求不断增加，随之水平方向载荷的结构中侧移变形也不断增加。由此可见高层结构中侧移必须被控制在一定范围内。

4.高层建筑张重要设计指标—结构延性

高层楼房与较低楼房相比，其结构比较柔些，地震作用之时变形较大些。在现代技术中高层建筑的结构呈现塑形变形，使其具有更强的变形能力，因此可以避免倒塌。在这种结构上再采取一些适当的措施，由此能够保证其具有足够的延性。

二、高层建筑的结构体系

1.框架－剪力墙体系

如果框架体系的刚度和强度在不能满足使用要求时，这就需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，这就是框架－剪力墙体系。高层建筑墙体在承受水平方向的力时，剪力墙和框架使用足够刚度的连梁和楼板组成相互协同工作的高层建筑结构体系。框架体系在这一体系中主要承受来自垂直方向的荷载，而水平方向的剪力主要由剪力墙承受。在这一结构体系中的位移曲线呈现弯剪型。在高层建筑中设置剪力墙，可以增大了建筑结构侧向的刚度，而且使得建筑物水平方向的位移减小，与此同时框架结构承受水平方向的剪力有了显著的降低，墙体的内力沿竖向呈现均匀分布的趋势，所以框架－剪力墙体系运用的高层建筑要高于框架体系楼房建筑。

2.剪力墙体系

(a)平面的剪力墙构件成为全部受力主体结构时时，这种剪力墙即为剪力墙体系。在这种体系中，单片的剪力墙承受了其全部的水平力和垂直荷载。这种体系是属于刚性结构的，它的位移去曲线呈现出弯曲型。同时这种体系的刚度和强度相当高，具有一低昂的延性，传力直接而且均匀，抗倒塌的性能强，整体性好，被评为一种甚为良好的高层建筑结构体系。剪力墙体系的能建高度远远大于框架体系以及框架－剪力墙体系。

(b)短肢剪力墙结构

《高规》第7.1.8 条表明：高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构，即只能采用部分短肢剪力墙。对于部分短肢墙结构的定义，高规只明确这种类型结构中的一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，而对于短肢剪力墙较多的剪力墙结构并没有给出一个具体量化指标。《房屋建筑抗震设计常见问题解答》（简称《抗震解答》）认为一般情况下，短肢剪力墙较多的剪力墙结构中，短肢剪力墙承受的倾覆力矩可占结构底部总倾覆力矩的40%~50%。同时认为，一般剪力墙结构中，如果存在少量的短肢剪力墙，则不必要遵守《高规》第7.1.8 条的规定。

3.筒体体系

简体体系即为全部采用简体作为抗测力构件的高层建筑结构系。其包括单筒体、、筒中筒、筒多束、筒体－框架等多种型式。空间受力构件即为简体，可分为空腹筒和实腹筒两种类型。空腹筒是由窗裙梁和密排柱或者是开孔的钢筋混凝土建造的外墙构成受力构件，实腹筒是由曲面或平面墙建造成的三维竖向的结构单体。筒体体系的强度和刚度很大，各种构件的受力分布比较合理。其抗震、抗风能力也很强，往往应用于大空间、大跨度、超高层建筑中。

三、高层建筑结构分析

1.分析高层建筑结构中的基本假定

高层建筑的结构是由框架、简体、剪力墙等竖向的抗侧力构件围成，然后水平楼板在其中连接构成的大型空间结构体系。在高层建筑结构分析完全按照三维空间的结构这是非常困难的。在实际建筑结构分析中，各种实用的结构分析法在对其进行计算模型是都引入了不同程度的见哈。以下是对一些常见的基本假定进行介绍：

（1）小变形的假定。在各种基本假定方法中小变形假定是应用最普遍的方法。但是有很多人对几何非线性进行了一些研究。通常认为，当顶点水平的位移Δ 和建筑物的高度H 的比值大于1/500 时，对于P－Δ 效应产生的影响就不能再忽视了。

（2）弹性假定。这种假定方法是目前我国建筑工程在高层建筑结构的分析方法中均采用的计算方法。在一般风力和垂直荷载的作用下，高层结构通常在弹性工作的阶段。这种假定方法基本上符合高层结构的实际工作状况。在实际生活中建筑物遭受强台风或者地震是建筑结构通常产生比较的位移，并出现裂缝，此时进入弹塑性的工作阶段。如果仍然按照弹性方法来计算位移和内力时就不能反映建筑结构在现实中的工作状态，针对这种情况对高层建筑设计时需要使用弹塑性的动力分析的方法。

（3）计算图形的假定。计算图形中的三维空间是整体分析高层建筑的结构体系中最主要的假定方法。在二维协同的分析方法没有将楼面外公共节点的位移协调的抗测力构件考虑在内，而且，对具有空间工作的性能简体建筑结构中抗测力构件的平面外扭转刚度和强度忽略这是不妥当的。利用三维空间分析时，普通的杆单元中每一个节点共有6 个自由度，根据拉索夫的薄壁杆理论对杆端节点进行分析时必须考虑截面翘曲，因此自由度共有7 个。

（4）刚性楼板的假定。在众多高层建筑的结构分析法中均采用对楼板自身的刚度设为无限大，而忽略平面外的刚度。这种假定方法对高层建筑结构的位移中的自由度减少了许多，并对计算方法进行了简化。一般情况下，对剪力墙体系和框架体系使用刚性楼板假定这一假定理论是可以完全使用的。但是，对于高层建筑结构中竖向刚度中有突变的，楼板的刚度比较小，其主要是因为抗测力构件间的跨距过大或者是楼层的层数较少等，此时楼板变形对建筑结构影响比较大。

2.静力分析方法

（1）框架－剪力墙体系结构框架－剪力墙体系结构的位移与内力的计算方法有很多，大部分方法采用连梁连续化的假定理论。由框架与剪力墙转角相等或者水平位移的位移协调，设计师可以根据位移和外荷载之间的关系建立微分方程并求解。由于采用的考虑因素和未知量的不同，这些方法解答的具体形式也不尽不相同。框架－剪力墙体系的计算方法，一般是将建筑结构转化成为等效的壁式框架，通过利用杆系结构的矩阵位移法得到解答。

（2）剪力墙结构

对于剪力墙上的开洞情况是分析剪力墙的变形状态与受累特性主要的决定因素。根据受力特性不同可以将单片剪力墙分为小开口整体墙、单肢墙、联肢墙、框支墙、特殊开洞墙等各种类型。由于剪力墙的类型不同，其截面分布着不同的应力，在计算内力与位移的关系是需要使用相对应的计算方法。平面的有限单元法师计算剪力墙结构有效的方法。这种方法比较精确，并且适用于各种剪力墙。但是这种方法耗费较大的机时，具有较多的自由度，因此这种方法只能应用于框支墙的过渡层、特殊开洞墙等分布复杂应力的情况。

（3）筒体结构

对简体结构的分析方法可以根据计算模型不同的处理方法可以分为三类，即等效连续化方法、三维空间分析和等效离散化方法。本文中主要针对三维空间分析法进行讨论。高层建筑结构中将离散杆件使用等效连续化处理这就是等效连续化的方法。等效连续化方法分为两种：1)只作几何分布中连续化，便于用连续函数对其内力进行描述；2）作物理和几何中的连续处理，这种方法使离散杆件与正交异性的弹性薄板惊醒等效化，这样便于对弹性薄板进行分析。将连续的墙体进行离散化并等效为杆件，这种方法叫做等效离散化。这种方法可以应用适合的杆系结构进行高层建筑结构分析。三维空间分析方法比等效离散法和等效连续法的精确度更高，这种方法在空间杆—薄壁干系矩阵位移法中应用最广泛。三维空间分析法将高层建筑结构体系视做薄壁柱元、空间梁元和空间柱元组合，这就成为空间杆系结构。

四、结束语

随着经济发展，科技的进步，高层建筑更加快速发展，由此，高层建筑结构的材料、形式、力学分析模型等等这些都日益复杂而且多元化。在当今社会革新新的高层建筑，彰显科学进步，不断追求新奇的结构形式，并更加合理使用力学模型，这就是当代的土木工程设计师的方向和目标。

参考文献：

[1]叶琳昌.《屋面工程技术规范》执行中的几个问题.建筑防

水工程渗漏实例分析[M]. 北京: 中国建筑工业出版社,

2000.150-159.

第4篇：高层建筑结构设计特点范文

【关键词】高层建筑；设计；原则；指导作用。

Abstract：High-rise buildings in the city building in the current ratio gradually increases, high-rise buildings, general building, whether in design or in practice, more areas requiring attention, the article discusses the basic principles of high-level design of building structures, characteristics,and recurring problems of a certain role in guiding the discussion, the high-level design of building structures.

Key words： high-rise buildings; design; principle; guiding role.

中图分类号：TU973 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

0.绪论

随着社会生产力以及科学技术的逐步发展，我国大中型城市的城市化进程加快。作为城市化发展标志之一的高层建筑以其宏伟的高度及巨大的体量给人类一种强烈的视觉震撼。同时，随着全国工业水平的不断上升，各地城市人口剧增，为了满足城市居民对住房的需求以及改善人们的居住环境，高层建筑的建造是必然的。在高层建筑百年的发展过程中，现代高层建筑已经不仅仅单纯地为满足其使用功能，建筑结构工程师在高层建筑设计中如何更好把握设计要点，直接影响到建筑整体结构的安全、美观、经济及合理性。

高层建筑结构设计原则

（1）选择正确的计算简图：结构计算是在计算简图的基础上开展的，计算简图选着不当会导致结构安全的事故频繁发生，故选择正确的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应该有相应的构造措施来保证其在实际应用中的适用性。如实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点，但与计算简图的误差必须在设计允许误差范围之内。

（2）选择正确的基础方案：基础设计应根据实际工程地质条件，对上层结构类型和载荷分布，邻近建筑物影响和施工条件等等多方面因素进行综合分析，选择经济、合理的基础方案，在设计时要最大限度地发挥地基的潜力，必要时应该进行地基的变形验算。基础设计应该出具详尽的地质勘察报告，对某些缺少地质报告的建筑也应该进行现场查看以及参考邻近建筑资料。一般情况下，同一结构单元不能用两种不同的类型的基础方案。

（3）正确选择结构方案：一个正确的结构方案，总的来说就是一个切实可行的结构形式及结构体系。结构体系应做到受力明确，传力简单。在同一结构单元内不宜选着不同结构体系混用，位于地震区单元应充分考虑平面和竖向规则。具体说来就是必须对工程的设计、原材料供给、周边地理环境、现有施工条件等具体情况进行综合分析，并与建筑方、电、水、暖等供应商等方面充分协商，在此基础上进行结构方案设计，确定正确的结构方案，必要时要进行多方案比较。

（4）正确分析计算结果： 现在结构设计中普遍采取计算机技术，但是由于目前计算软件种类繁多，不同软件又往往导致计算结果不尽相同。因此要求设计师应对计算软件的适用条件进行全面的了解。在利用计算机进行辅助设计时，由于结构实际情况和设计程序不相符合，或者由于人工输入错误 又或者软件本身存在缺陷均会导致错误的计算结果，因此要求结构工程师在拿到计算机计算结果时应结合实际情况认真分析，做出正确判断。

（5）采取正确的构造措施：做结构设计时始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉的原则”，同时注意构件的延性性能，增强薄弱部位受力性，注意钢筋的锚固长度、力度，特别是钢筋的执行段锚固长度；充分考虑温度应力的影响力。

高层建筑设计特点

高层建筑的设计特点集中体现在水平荷载、轴向变形、结构延性和侧移等方面。其中由水平荷载对结构产生的倾覆力矩而引起的轴力和楼房高度的两次方成正比，而在一些竖构件中，由楼房的自重及楼面使用荷载而产生的弯矩数值和轴力仅和楼房高度的一次方成正比，另外由于竖向荷载为确定值而水平荷载具有不确定性，所以，水平荷载在高层建筑中具有决定性作用 。

由于在水平荷载下的结构侧移变形会伴随着高层建筑楼层高度的增加而逐步增大，所以，结构侧移是高层建筑设计的关键因素及控制指标。结构延性也是高层建筑设计的重要指标。为保证高层建筑足够的结构延性，使之结构在进入塑性变形阶段仍然有较强的变形能力而不至于自身倒塌，须在其结构上采取适当的措施。此外，在高层建筑设计中同样不能忽视高层建筑的轴向变形因素。

高层建筑结构体系

（1）框架-剪力墙体系。当单独框架体系的强度及刚度不能满足实际要求时，此时需要在建筑平面的适当位置增加较大的剪力墙来替代部分框架，这便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平方向力时，框架及剪力墙通过有足够大刚度的楼板及连梁组成协同工作的结构体系。在此体系中框架体系主要承受垂直荷载，而剪力墙主要承受水平剪力。框架-剪力墙体系的位移曲线一般呈弯剪型。剪力墙的增加， 增大了结构的侧向刚度，使得建筑物的水平位移减小，同时框架承受来之水平方向剪力显著降低并且内力沿竖向的分布也趋于均匀，所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于单纯框架体系。

（2）剪力墙体系。当受力的主体结构全部是由平面剪力墙构件组成时，就形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，一片剪力墙就承受了全部的垂直荷载及水平力。 剪力墙体系属于刚性结构，其位移曲线一般呈弯曲型。剪力墙体系的强度及刚度都比较高，且有一定的延性，传力直接，整体性能好，抗震、抗倒塌能力强，是一种比较良好的结构体系，能建高度大于单一框架体系或着框架-剪力墙混合体系。

（3）简体体系。凡是采用简体为抗侧力构件的结构体系都称为简体体系，包括了单简体、简体-框架、多束筒、筒中筒等多种表现型式。简体实际上是一种空间受力构件，分为实腹筒及空腹筒两种类型。其中实腹筒是由平面或曲面墙围成的竖向三维结构单体，而空腹筒是由密排柱及窗裙梁或者开孔的钢筋混泥土外墙组成的空间受力构件。简体体系具有很大的刚度及强度，而且各构件受力比较合理，抗风、 抗震能力表现很强，往往应用在超大跨度、大空间或超高层建筑中。

4.高层建筑结构的相关问题分析

（1）结构超高问题：在抗震规范及新规范中，对建筑结构的总高度有着非常严格的限制，特别是新规范中针对超高问题，除了将以前的限制高度设定为A级高度以外还增加了B级高度，处理措施和设计方法也都有较大改变。在实际的工程设计中，频频出现由于结构类型变更而忽略该问题后导致施工图审查时未能通过，需要重新进行设计或者开专家会议进行论证的情况，对工程的工期、造价

等整体规划有着相当大影响。

（2）短肢剪力墙设置问题：在新规范中可以看到，对于墙肢截面高厚比为

5-8的墙体定义为短肢剪力墙，而且根据实验数据及实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用也增加了比较的限制，所以，在高层建筑设计中，结构工程师应当减少采用或尽量不用短肢剪力墙，以避免关于设计方面不必要的麻烦。

（3）嵌固端设置问题：目前由于高层建筑一般都带有二层或者二层以上的地下室空间和人防，嵌固端有可能会设置在地下室的顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这问题上，结构设计工程师通常忽视了由嵌固端设置带来的一些需要注意的方面，比如：嵌固端楼板本身的设计、嵌固端上下层刚度比的上限、嵌固端上下层抗震层次的一致性、结构抗震缝设计与嵌固端位置的协调等问题，而忽略任何一个问题都有可能导致后期埋下安全隐患。

（4）结构规则性问题 ：新、旧规范在这方面规则出现了较大的差异，新规范在这方面增加了相当多的限制条件，而且，新规范增加强制性条文规定“建筑不应该采用严重不规范的设计方案。” 因此，结构工程师在对待新规范的这些限制条件上必须严格注意，从以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

5.小结

近年来，我国在高层建筑建设方面发展迅速。但但从设计质量方面来看，并不十分理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能单单重视结构计算的准确性而忽略结构方案在具体设施时实际情况，应作出更加合理的结构方案选择。 高层建筑结构设计人员应该根据具体情况进行具体的分析所掌握的知识对实际建筑设计中遇到了各种问题进行处理。

【参考文献】

[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].建筑技术，2009(24)：30-32．

[2]举，段练.浅谈现代高层建筑设计的相关问题[J].科技博览，2007(10)：124-125．

第5篇：高层建筑结构设计特点范文

关键词：高层建筑 结构 特点 设计 原则 要求

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

1高层建筑结构特征

高层建筑的结构体系作为抵抗来自垂直和水平方向荷载的传力途径，它主要是利用抗侧力体系和相关的水平构件与竖向构件将荷载传到基础部分。

高层建筑的整体结构除了要承受来自于垂直方向上的荷载之外，还要承受着来自于水平方向上的荷载（由风力产生），同时它在抗震功能方面也有一定的标准。高层建筑与普通建筑相比，外界的地震和风对其所产生的影响要更为严重。建筑物的位移速度会随着其高度的增加而逐渐加快，而且高层建筑的侧移影响的不只是内部人员的舒适度，还会对建筑物的使用寿命造成影响，极易对结构和非结构构件造成破坏。所以在进行高层建筑的结构设计时，抗侧力设计是其中的核心问题。

高层建筑结构体系按照建筑材料可以分为钢、混凝土组合结构，钢、混凝土混合结构，钢结构。这其中钢筋混凝土结构体系因为其成本低、耐火耐久等优良的性能而广泛应用于各类工程中，但是它本身仍旧存在一些如施工慢、自重大等缺点。而钢结构体系除了具有施工方便、抗震性能好、强度高等优点外，同时还有着例如防火性差、成本高等缺点。钢、混凝土组合结构虽然继承了二者的优点，但是其节点部分的构造复杂，所以并不能被广泛应用。同样地，钢、混凝土混合结构一样结合了两者的优点，但是在两种材料的连接方面仍旧存在技术问题。高层建筑结构体系按照结构形式可以分为框架、剪力墙结构，框架结构，剪力墙结构。框架结构因为是利用柱、梁等结构来承重的，所以这种结构体系的侧向位移相对较大，一般适用于低于50m的建筑。剪力墙结构因为是靠高层建筑的墙体来承重的，所以这种结构的整体性能相对较好，不易产生水平方向的变形，一般多应用于高层建筑，但是因为其在平面上的布置不够灵活，所以很少在公共建筑设计中使用。而框架、剪力墙组合结构则是结合了两者的优点、改善了其中的缺点，所以被广泛应用于高层建筑的结构设计中。

2.高层建筑结构设计要求

1) 刚度要求。高层建筑面临着众多的水平作用力影响，容易出现较大幅度的侧向位移，设计人员在进行混凝土结构设计时，必须在保证其具有足够强度的基础上，同时使其具备合理的刚度及自振频率，进而将楼层水平位移控制于允许范围。

2) 侧向力。目前，高层建筑的结构设计中，其结构内力与变形等问题，主要受到地震的水平作用力及外部环境中的风力等因素的影响，层数的不断增多会带动水平作用力的持续加大。所以，在设计混凝土结构时，必须要充分地将这些侧向力的影响考虑在内。

3.高层建筑结构设计原则

（1）高层建筑结构设计的原则，首先一点就是要选择出合理的结构计算简图，因为如果所选择的计算简图不合理的话，那就有可能因为安全问题而出现事故。所以，选择合理的计算简图是高层建筑结构设计的前提。除此之外，因为在建筑的结构节点除了饺节点和钢节点外还有其他的节点，所以应选择与计算简图相适应的构造方法，将两者间的误差控制在一定的范围内，这样才能保证高层建筑在安全上不会出问题。

（2）高层建筑结构设计原则的第二点就是要选用合适的基础设计，即根据高层建筑所处位置的地质条件来选择基础设计。这一点的要求是要对高层建筑的结构类型、施工情况、荷载分布等问题进行综合性的分析，然后以此为依据选择出最合理的基础设计方案。基础设计方案的选择是以该处的地质勘查报告为依据的，它要求能够在最大限度上发挥地基的潜力，相关的地基变形检验是必不可少的。

（3）高层建筑结构设计原则第三点就是要对结构方案进行合理的选择，这一点要求结构设计方案要在满足结构的体系与形式的同时，还要满足高层建筑的经济性要求。这需要对地理条件、施工条件、建材、供水、供暖以及供电等等问题进行综合的分析，使各个方面都协调在一起，最终确定出最合理的结构设计方案。

4高层建筑结构设计难点

高层建筑在结构设计上主要的难点有三个：

（1）防风结构的设计。因为风振作用对高层建筑的影响较大，所以抗风问题在结构设计中是很重要的一部分。因为高度问题，高层建筑对风会造成阻隔和扰动，而风的动力效应在因此而改变后，会对高层建筑产生一个振动的作用力，而受此影响最大的就是高层建筑的动力荷载，风压很有可能会损坏到高层建筑的主体结构，严重的可能会发生玻璃幕墙爆裂、墙体开裂等情况。

（2）难点是高层建筑的抗震结构设计。高层建筑在抗震结构方面向来最为薄弱，那是因为在地震发生时很难确定会产生哪些后果以及高层建筑本身的结构过于复杂，再加上相关的设计人员在设计过程中分析的不够全面，所以经常会出现高层建筑抗震结构的设计在安全性和耐久性有所缺失等问题。

5高层建筑结构的优化设计

（1）抗风结构优化设计

在基础设计上，要使用配比较高的砂石来保证地基的密实度，同时还要设置抗拔锚杆，以此来提高建筑基础的抗拔强度。在减振系统设计上，要多利用耗能支撑、剪力墙、楼板等组成的耗能减振系统来减少风荷载对高层建筑的影响。对于风荷载与水平力的问题，要对高风压区进行加固。这主要是从水平压力、水平荷载内力等方面进行综合考虑，来为高层建筑进行加固设计。

（2）抗震结构优化设计

①提高结构设计的整体规则性，以此确保承载力体系分布的合理性。②改善地基的抗震设计，即在简化建筑平面、提高地基的强度与高度的同时，将上部结构的重点和群桩设置在同一直线之上。③在剪力墙的设计方面，要提高高层建筑承重结构的抗侧力，以此来满足承载力的耗能与延续性，这样可以有效地提高高层建筑的抗震能力。

6.结语

高层建筑结构设计上的问题并不只有上文所提到的这些，而解决的对策也同样不只如此，它关系到的问题是多方面的，本文所提到的只是其中较为主要的问题。作为设计人员，在进行高层建筑的结构设计时，要时刻保持严谨的工作态度来面对设计中的每一个细节，让高层建筑的结构设计真正的兼备安全性、合理性与科学性。

参考文献：

[1] 孙 凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程，2011（06）.

第6篇：高层建筑结构设计特点范文

【关键词】建筑工程；结构特点；设计措施

一、高层建筑结构体系的特点

地震时建筑物的破坏程度，主要取决于主体结构变形的大小，因此建筑结构的变形计算与控制在抗震设计中起着越来越重要的作用。目前，世界上多数国家的抗震规范都明确提出了控制结构变形的要求，有的还提出了基于位移的抗震设计方法，我国的抗震规范提出了抗震设防三个水准的要求，采用二阶段设计方法来实现，即：在多遇地震作用下，建筑主体结构不受损坏，非结构构件没有过重破坏，保证建筑的正常使用功能的弹性变形验算；在罕遇地震作用下防止结构倒塌的弹塑性变形验算。由于结构受到的地震作用与结构自身的重量及刚度有关，而结构的变形也与其刚度有关，所以，研究不同结构体系的刚度特征和变形特点，有助于我们选择更加合理可靠的结构形式，更好地满足抗震设计的要求。

一般的建筑结构，在整体上都可以视为一个嵌固在地基上的悬臂柱，但选用不同类型的结构抗侧力体系，在水平荷载作用下结构具有不同的变形性质，通常采用的结构抗侧力体系有：框架体系、框架一剪力墙、剪力墙体系及筒体体系等。

二、高层建筑的结构的基本构架

一是框架结构。框架结构由梁、柱构件通过节点连接而成，平面布置灵活，容易形成大空间，全现浇时，房屋的整体性强，延性较好，施工方便，承受竖向荷载能力较强；缺点是侧向刚度小，在水平荷载作用下侧向变形大，承受水平地震作用的能力较弱，因而建造高度受到限制"其侧移曲线表现为剪切型，层间位移下大上小，层间最大位移角出现在下部楼层。

二是剪力墙结构。承受建筑物竖向和水平荷载的主体结构全部为剪力墙时，即形成剪力墙结构体系"这种结构抗侧移刚度大，空间整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，侧移曲线表现为弯曲型，层间位移下小上大，层间最大位移角出现在中上部楼层，地震时非结构构件破损小，高层建筑中当剪力墙的高宽比较大时，相当于一个以受弯为主的竖向悬臂构件，经合理设计，可控制剪力墙的最终破坏以受弯破坏为主，延性较好"其缺点是平面布置不灵活，不容易满足公共建筑等使用大空间的要求，结构自重大，地震作用大，造价较高。

三是框架一剪力墙结构。如上所述，框架结构体系具有空间大！平面布置灵活！立面处理丰富等优点，但侧向刚度差，抵抗水平荷载能力低"剪力墙结构体系则相反，抗侧力强度和刚度均很大，但平面布置欠灵活，不适应大空间的要求"因此把两种结构体系结合起来，在同一结构单元中同时采用框架和剪力墙结构，共同承受竖向和水平荷载，如框架一剪力墙结构体系"在这种结构体系中框架和剪力墙共同承担风荷载和水平地震力的作用，由于框架与剪力墙在水平荷载作用下的受力和变形性能各异，必须通过各层楼板或连梁使它们变形协调一致，达到框架与剪力墙的协同工作"当剪力墙单独承受水平荷载时，其侧移曲线为弯曲型，顶部侧移增长迅速，层间相对位移上大下小，而框架结构侧移曲线为剪切。底部侧移增长迅速，层间相对位移下大上小"两者通过各层楼板连在一起使侧移一致，则侧移曲线为介于弯曲型和剪切型之间的某一曲线一弯剪型"，在下部层间位移小的剪力墙对框架施加跟荷载方向相反的力，给框架支持；在上部则反过来，层间位移小的框架对剪力墙施加跟荷载方向相反的力，给剪力墙以支持，这种协同工作结果，使框架下部和剪力墙上部的层间相对位移均相应地减小，从而降低了整个结构体系的层间相对位移和顶端位移，提高了建筑物的侧向刚度。

四是筒体结构体系。利用电梯井、楼梯间和管道井等四周的墙体围成筒状，便形成实腹筒体。实腹筒体具有很好的抗弯、抗剪和抗扭刚度，它可以单个或几个筒体来抵抗整个结构单元的水平荷载，也可以和其它的结构体系共同组成抗侧力结构体系，当围成筒体的四周墙体在各层都开有规则布置的门窗洞时，便形成空腹筒体，又称框架筒体，简称框筒，通常是利用建筑物的周边布置密排柱，以及上、下层窗洞间的窗裙梁（深梁）所形成的密集空间网格组成的筒体，框筒结构承载水平荷载时的工作形态，从整体来看，跟实腹筒相似，但由于框筒的筒壁是网格式的结构，剪力滞后现象严重，分析内力时必须计及"当建筑物高度更高，刚度要求更大，并要求有较大的开敞空间时，可采用筒中筒结构"这种体系通常由建筑物周边所围成的外框筒，以及实腹筒的内核组成，内、外筒之间由平面内刚度很大的楼板连接，迫使外框筒和实腹内筒协同工作，形成一个比仅有外框筒时刚度更大的空间结构体系。

近些年来，建筑业有了突飞猛进的发展，城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。它以其高度强烈地影响着规划、设计、构造和使用功能。就结构特性而言，高层建筑是必须着重考虑水平荷载和竖向荷载组合影响的建筑物。设计高层建筑时，它的结构除在上述荷载组合下的强度、刚度和稳定性应予以保证外，还必须控制由风荷载（或地震水平作用）所产生的侧向位移，防止由此产生的结构的和非结构性材料的破坏；控制由风荷载造成顶部楼层的加速度反应，以使用户对摆动的感觉和不舒适感降到最低程度。这就需要设计师从一开始就应该以一个立体的概念设计为基础。

三、高层建筑结构设计的三维层次

把房屋看成一个三维空间块体分层次来分析，对于复杂的高层，例如多塔机构也可以把它分成几块，分别研究其倾覆、刚度、承载力等问题，然后组合起来。首先，在方案阶段，可以把基本设计方案概念化，建立一个符合建筑空间三维形式的结构方案。在该阶段分析总结构体系的荷载和抗力关系、高宽比与抗倾覆、承载力和刚度，并预估基本分体系的相互关系。由于整个结构必然是由一些平面单元组成，因此在初步设计阶段。其二要扩展方案，把那些体现初步设计基本要求的、主要是二维的平面体系包括进来，进行基本水平和竖向分体系的总体设计，从而得到主要构件及其相互的关系。其三是施工图设计阶段，处理一维的构件设计，具体设计所有分体系的构件、连接和构造详图，对第二阶段做出的粗略决定进行细化。

对于高层建筑结构，可以设想成为一个从地基升起的竖向悬壁构件，承受水平侧向荷载和竖向重力荷载的作用。侧向荷载是由风吹向建筑物引起的水平压力和水平吸力，或者是由地震时地面晃动引起的水平惯性力。重力荷载则是建筑物自身的总重力荷载。这些侧向荷载和重力荷载的组合，趋向于既可能将它推倒（受弯曲），又可能将它切断（受剪切），还可能使它的地基发生过大的变形，使整个建筑物倾斜或滑移。对抗弯曲而言，结构体系要做到不使建筑物发生倾覆，其支撑体系的构件不致被压碎、压屈或拉断，其弯曲侧移不超过弹性可恢复极限；对抗剪切来说，结构体系要做到不使建筑物被剪断，其剪切侧移不超过弹性可恢复极限；对地基和基础来说，结构体系的各支撑点之间不应发生过大的不均匀变形，地基和地下结构应能承受侧向荷载引起的水平剪力，并不引起水平滑移。由于风力和水平地震作用力对于高层建筑是动荷载，使建筑结构抗弯曲和抗剪切时都处于运动状态，就会导致建筑物中的人有震动的感觉，使人有不舒服感。如果建筑物晃动得太厉害，还会使非结构构件（如玻璃窗、隔墙、装饰物等）断裂，甚至危及屋外行人的安全。所以，高层建筑结构要避免过大的震动。

参考文献：

[1]王敏等，组合剪力墙的抗震研究与发展[J]；地震工程与工程振动；2007年05期

[2]林树枝，超限高层建筑抗震设计及抗震审查[J]；福建建筑；2005年Z1期

[3]施金平等，高层建筑中高位箱形转换层结构的抗震设计[J]；工程抗震与加固改造；2005年06期

第7篇：高层建筑结构设计特点范文

关键词 超限复杂高层；建筑结构设计

中图分类号：TU972 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0150-01

超限复杂高层建筑结构非常复杂，需要采用科学有效的设计方法，才能够实现设计的效果，确保设计的质量，下面针对于超限复杂高层建筑结构设计进行具体的分析。

1 超限复杂高层建筑结构设计概述

所谓超限复杂高层指的就是超限高层的复杂结构，其中剪力墙的结构设计、梁式转换设计等，在结构上与超限高层有着明显的区别，尤其是内在结构含有错层、跃层、中空等复杂建筑构造。对这类建筑的结构设计中，要比正常的超限高层结构设计复杂的多，尤其是结构的受力平衡点极难确定，而且由于结构的复杂性，在设计中要根据实际需求来对每个结构的剪力墙做好设计工作，因为这涉及到超限复杂高层建筑的抗震能力。美观也是建筑结构设计的重点因素，尤其是超限复杂高层建筑，对于这类建筑的设计外观不会有着传统建筑物的对称外观[1]。因此，在超限复杂高层建筑结构设计中，要将外观设计充分的展现出独有的特性，这样才能表现出超限复杂高层建筑结构设计的特点。

2 超限复杂高层建筑结构设计的特点

2.1 错层结构

错层在我们日常生活中经常见到的一种楼房结构，由于建筑的各个功能区的层高要求不同，针对这一现象设立了错层结构，不仅如此，有很多楼梯结构也存在跃层结构，都是按照功能区的高度不同而划分的，而这也是超限复杂高层建筑结构设计中的一大特点。在超限复杂高层建筑结构设计中，在进行结构模型分析的过程中，按照裙房的设计不同，再结合功能区高度要求的不同，从而实现超限复杂高层建筑物结构设计错层结构的良好设计[2]。

2.2 平面不规则

在对超限复杂高层建筑结构设计的过程中，由于存在的功能区域不同，因此平面结构设计也会存在不规则性，尤其是超限复杂高层建筑的剪力墙、钢筋混凝土等结构的设计中，对侧力构件、承重有着极大的作用，而对每个不同区域测量的抗震平衡点不同，就会导致各个结构出现不同的设计规则，这也是超限复杂高层建筑物结构设计的一大特性。

3 超限复杂高层建筑结构设计

3.1 抗风设计

风荷是建筑结构设计中应考虑的问题，尤其是超限复杂高层的建筑结构设计，因为高度的增加也使得受到风荷的影响越大，特别是在沿海地带的超限复杂高层在结构设计的过程中应将风荷作为重点设计。超限复杂高层建筑结构的抗风设计是将风产生的动力效应结合风振系数，再转变成建筑结构设计中的拟静力进行计算，当然，在抗风设计中需要对拟静力的计算结果通过模型风洞实验、结构动力分析、计算校核等，以保证抗风设计的稳定性和可靠性，否则，未对抗风设计进行校核的建筑物容易在风荷的影响下产生建筑墙体的开裂、玻璃墙体的破坏等，甚至会出现主体结构遭到破坏的现象，因此抗风设计在超限复杂高层建筑结构设计中占有重要的地位。在抗风设计中需要注意设计要点：由于超限复杂高层具有平面不规则性、楼梯高度较高、立面复杂等特征，在进行抗风校核时应采用风洞实验来保证建筑结构的稳定性和安全性；在超限复杂高层建筑之间距离较近时，应对相互之间产生的风力干扰的群体效应作出相应的判断，并将其渗入到抗风设计中[3]。

3.2 抗震设计

抗震设计是建筑物结构设计中的重点设计，尤其是超限复杂高层建筑的结构设计，因为建筑较高的原因，使得承受震力结构本身就处在弱势，因此对超限复杂高层结构中的抗震设计要比一般的建筑结构严格的多，主要在设计中应注意以下几点：对超限复杂高层建筑结构设计的地理位置、地质地貌等周边环节的调查分析，需要结合当地的情况对建筑进行抗震设计；建筑的整体结构设计，如界面大小、应变分布等，要有针对性的进行设计；对建筑结构设计方案进行抗震定量分析，为确保建筑结构抗震性能的优越性，应保证建筑结构的变形弹性需要达到建筑的抗震要求；确定建筑结构的位移和构件变形之间的关系，并在设计的过程中通过测量测试的方式来确定构件的变形值，为建筑结构抗震设计提供依据。

3.3 刚度设计

刚度设计是对建筑整体结构有着固定的作用，尤其是对建筑结构荷载情况有着直接的影响。在超限复杂高层建筑结构设计中，经常会发现结构设计发生扭转的现象，一旦建筑整体结构发生扭转就会使建筑物的水平荷载发生变化，而对建筑物的稳定性和安全性造成极其严重的影响，这种设计的发生主要是三个点不重合而引起的。所谓三个点指的就是建筑整体结构的重心点、建筑结构几何形状的中心点、建筑结构整体刚度的中心点等[4]。对超限高层建筑的刚度设计首先要将各个楼层中分布的水平作用力进行平均分布；将超限复杂高层建筑结构尽量采用规范的平面结构设计，如、矩形、正多边形、方形以及圆形等，这样可以有效的分布作用力，能避免或降低建筑结构发生扭转的问题。当然，超限复杂高层建筑结构也很少存在简单规范的平面设计，因此，对这类特殊的建筑结构刚度设计时，整体平面结构处于不规范的形态，要尽量将其凸现出的结构部分的宽度与厚度的比值确定在可控制的范围内，这样可以充分避免作用力分布不合理而导致建筑结构刚度设计出现问题造成的建筑扭转现象。另外，在对超限复杂高层建筑结构设计时，要从整体结构设计出发，尽量采用对称形态的结构设计，这样可以提高建筑刚度设计的稳定性和可靠性[5]。

4 结束语

在进行超限复杂高层建筑结构设计中，设计人员通过运用有效的设计方法，能够实现设计水平的提高，确保建筑的质量，促进建筑设计工作的顺利进行。

参考文献

[1]生永栓，王永红，陈伟松，博东恒.某超限复杂高层（错层）结构住宅设计[J].建筑结构，2009（S1）.

[2]邱俊强.对高层建筑结构设计中存在问题的分析[J].建材与装饰（中旬刊），2008（05）.

[3]杨亚红.馨雅如小区高层建筑超限工程设计概述[J].科技信息，2011（16）.

第8篇：高层建筑结构设计特点范文

关键字：高层建筑；结构设计；要点分析

1高层建筑结构设计的基本原则

1.1结构方案合理化原则。高层建筑结构方案的合理化是指高层建筑结构设计方案必须与结构体系和结构形式的要求保持一致，同时应满足经济性的要求，其中结构体系的具体要求为传力简单化、受力明确化。针对某些结构单元相同的高层建筑物，其结构体系应相同。1.2计算简图合理化原则。高层建筑结构设计的基础是计算简图，计算简图的合理性直接关乎高层建筑结构的安全，由此可见高层建筑结构设计必须坚持简图合理的原则。高层建筑结构构件及节点的简化可以有多种选择，但必须把计算结果的误差控制在合理的范围内，以免对建筑结构产生负面的影响，从而影响建筑结构的安全。1.3结果分析精准化原则。伴随着计算机技术的迅速发展，当前很多领域都开始应用计算机技术，并且发挥着至关重要的作用，而在建筑结构方案设计中，通过应用计算机技术能够对相关数据进行科学更加科学的分析，不仅能够有效的降低人工计算存在的失误，而且还能确保建筑结构方案的准确与合理。

2高层建筑结构设计特点

2.1水平荷载。建筑同时承受竖向荷载和地震及风产生的水平荷载，在多层建筑中，因水平荷载产生的内力和位移相对较小，对建筑建构设计的影响不大，主要是以重力为代表的竖向荷载着建筑结构的设计起控制作用。而在高层建筑中，很多时候是水平荷载对建筑结构设计起决定性作用，尽管竖向荷载对结构设计会产生重要的影响，但相对于水平荷载来说，影响相对较小。2.2轴向变形。对于多层建筑轴力项相对于弯矩项来说，对结构设计产生的影响不是很大，结构设计时可只考虑弯矩项而忽略轴力的影响。但是对高楼层建筑结构进行分析所要考虑的因素就不太一样了，需充分考虑到高层建筑的层数、高度对竖向构件轴力值的影响。随着高度的不断增加，竖向构件的轴力变形也会变得特别明显，当竖向构件轴向变形达到一定的程度，会使高层建筑的结构内力数值和分布产生变化。2.3建筑侧向位移。随着建筑楼层及高度的增加，在水平荷载的作用下产生的侧向位移也会不断的增大。高层建筑设计时，需要保证足够的结构强度，在应对风荷载及地震作用产生的内力作用时，才能有足够大的力量去抵御。为了能够将风荷载及地震作用下产生的侧移距离控制在一定的限度之内，就必须拥有足够的抗侧刚度能力，才能较好的保障结构安全及正常使用的舒适度。

3高层建筑结构设计存在的问题分析

3.1建筑短肢剪力墙设置存在问题。随着人们对住宅平面与空间的要求越来越高，高层住宅建筑中短肢剪力墙的运用越来越多。在一般情况下，建筑结构的短肢剪力墙是指墙肢的高度、厚度比例为5-8的墙体。短肢剪力墙与普通剪力墙相比承担较大轴力与剪力，抗震性能较差，从受力特性及构件的安全储备有别普通剪力墙，为安全起见，在高层住宅结构中短肢剪力墙布置不宜过多，不应采用全部为短肢剪力墙的结构，在某些情况下还要限制建筑高度。3.2抗震结构设计问题。高层建筑结构设计中很重要的内容是结构抗震设计。受高层建筑高度过高、荷载过大的影响，一旦出现了地震，就会诱发出各种不可估计的问题。现阶段我国建筑工程建设要求高层建筑最低要保证五十年的设计基准期，并对高层建筑的抗震设计进行了明确的规定。但是在实际结构设计中，存在设计人员对规范理解不透、概念设计模糊等问题。如果高层建筑结构设计人员没有充分认识到上述问题，就会给高层建筑留下安全隐患。3.3扭转问题。质量中心、刚度中心和几何中心是高层建筑结构设计中的“三心”，“三心合一”也是高层建筑结构设计过程中需要尽量达到的目标。但是在实际设计中存在“三心”偏离较大的问题。在三心偏离较大的情况下，受较大水平力的影响就会出现高层建筑扭转震动的问题，影响高层建筑的安全。

4高层建筑设计相关假定

4.1弹性假定。当建筑处于一般风力的、正常使用竖向荷载及低于设防烈度的地震的作用时，建筑结构构件一般处于弹性的工作阶段，这一假定与实际的工作情况存在的差异不大。但当遭遇强震作用或者强烈的台风天气时，建筑产生的位移会比较大，结构构件会转入弹塑性的工作阶段。在这个时候就应当按照弹塑性动力分析方法进行分析，而不能只按照弹性假定的方法计算，否则就不能将结构构件的真实工作状态反映出来，留下安全隐患。4.2小变形假定。小变形假定方法是除了弹性假定之外另一种比较常用的方法，但也有学者对几何非线性问题进行研究。除了弹性假定，小变形假定方法也常被采用。但有不少学者对几何非线性问题（P-Δ效应）做了一些研究。一般情况下，当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1/500时，P-Δ效应的影响就不能被忽视了。4.3刚性楼板假定。目前在我国对很多高层建筑结构进行分析时，都是将楼板的平面内刚度设定为无限大，而将楼板平面外的刚度予以忽略。在这种假定下，建筑结构体系的自由度在一定程度上减少，对计算方法进行了简化。此外通过这种假定，使得在使用薄壁杆件的理论在对筒体体系的结构进行计算时非常方便，但是一般情况下，因为受到计算方式以及其他因素的影响，使得这种假定通常比较适合对建筑的框架以及剪力墙体系的计算。4.4计算图形的假定。在高层建筑架构体系中，整体分析将采用的计算图形分为一维、二维协同分析和三维空间分析三种。其中，三维空间分析的普通杆单元，每一节点含有6个自由度，按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应该考虑截面翘曲，截面翘曲有7个自由度。

5高层建筑结构设计要点

5.1建筑的载荷设计。在高层建筑的建筑结构设计中，建筑的安全性以及稳定性是设计的重中之重，而建筑的荷载直接影响着建筑的安全以及稳定，因此在进行建设设计时一定要做好荷载的计算。相对于一般的建筑，高层建筑的荷载及其组合要复杂的多，相关的设计人员在进行建筑的荷载计算时需要考虑的内容也多得多。在进行高层建筑的荷载计算时，最主要的内容是以下两个方面：建筑的地震荷载以及风荷载。在实际的设计中，复杂的超限高层建筑还应当进行的风洞试验及振动台试验，以确保建筑的安全。5.2建筑抗震性能的设计。因为高层建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其对应力的承受能力也不一样，因此当地震时其产生的反应程度也不是一样的，因此对于高层建筑，在进行设计的时候必须要充分考虑抗震设计。而且抗震设计时，必须要对建筑所处的地形地质条件都进行充分的考虑，通常土地比较坚硬的其抗震强度会比较大，所以要尽量选择硬度比较大的土层，而避开那些土质疏松的地层，而对土层的变化进行有效的把握成为抗震设计中的一个困难点。5.3高层建筑结构的包络设计。包络设计是近年来比较常见的设计方式，可以有效解决工程项目结构设计中存在的各种问题。当前工程设计问题变化比较多，有许多因素都会影响到结构效应，各种问题盘根错节，使用目前已经掌握的只是或者软件很难对其进行准确的分析。学术科学和工程的不同点在于后者难以长时间等待。因此要通过优化结构设计的形式，利用最少的经济投入来获取最大的经济效益，并解决工程项目存在的问题。不同的工程条件可以用不同的网络设计原则来处理，在对待转换结构转换层或者连体结构时，也可以用网络设计，对构件进行分析验算，取不利值包络设计。

总之，高层建筑的复杂性不仅要求其设计人员必须具有较高的综合素质，而且还有掌握足够的理论知识以及相关的法律知识，而且在对其进行结构设计时也要对对建筑周围的环境进行综合的考虑，由此来提高设计的质量，同时降低建造的成本，促进高层建筑的健康发展。

作者:崔惠林 单位:保定市城乡建筑设计研究院

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[6]邹喜财.高层建筑结构设计的要点分析[J].建材与装饰,2016,12:123-124.

第9篇：高层建筑结构设计特点范文

关键词：高层建筑，结构设计；问题；对策

随着我国城市化建设步伐的加快，对高层建筑的需求也越来越大。在建筑行业中，建筑结构设计风格的多样化给当代高层建筑结构设计带来了许多新的问题。高层建筑结构设计是高层建筑项目实施的前提和基础，只有做好建筑结构设计工作，才能更好地开展项目建筑。在高层建筑结构设计中，不仅要注重外观，同时也要重视抗震、抗风设计，全面把控高层建筑结构设计，进而为现代社会发展设计出经济且使用的建筑。

1 高层建筑结构设计存在的问题

1.1 抗风问题

随着现代社会的进步与发展，高层建筑在这个快速发展的社会不断被建成。高层建筑与其他房屋建筑不同的是它在高度较高，楼层多，而在高空中，受风力的影响，会对高层建筑结构产生威胁，一旦风力加大时，就有可能就会对高层建筑结构较为薄弱的部位产生破坏，进而威胁到我国社会的健康发展。

1.2 抗震问题

地震灾害作为危害我国当前建筑结构的重要因素之一，地震对高层建筑的影响更为突出。就目前我国高层建筑结构设计拉拉面，抗震结构一直是高层结构设计过程中的难点，目前设计人员对突发灾害的不了解，对地震的了解更是很少，再加上设计人员缺乏灵活性，在结构设计过程中大都是凭借经验来进行设计，缺乏科学依据。另外，高层结构较为复杂，往往设计人员在对其进行抗震计算时结果不是很精确导致抗震结构设计并不完善，极易引发高层建筑在地震灾害中的强烈破坏。

1.3 消防问题

当前社会发展形势下，集餐饮、娱乐、写字楼、酒店等多种功能与一体的高层建筑逐渐成为现代社会发展的主流，而在这些高层建筑中，一旦高层建筑发生火灾时，人们逃生难度就会很大。然而就目前我国高层建筑结构设计工作来看，很多建筑在选取材料的不合理，没有考虑其所用材料是否是易燃性。如果采用的材料不合理，在逃生疏散时难度比较大，火势蔓延上快，给消防工作带来很大难题。

1.4 设计人员问题

在高层建筑结构设计工作中，设计人员专业水平的高低直接影响到了高层建筑结构设计质量与效率。而就我国目前高层建筑设计工作来看，设计人员的专业水平还不够，与西方国家相比还存在很大的差距。同时，我国现阶段的高层建筑结构设计人员在抗风、抗震设计方面的经验还不足，在实际工作中大都是以经验来进行设计，高层建筑设计与房屋建筑结构设计乜有明显的差异，进而使得高层建筑结构设计达不到理想的设计要求。

2 高层建筑结构设计存在问题的应对策略

高层建筑结构的主要特点就是高，在高层建筑中，其层数越高，结构刚度就越差，其受到风力和地震力的影响也就越强。严重时，可引起高层住宅的侧位移，进而造成高层建筑倒塌或者其他安全事故。同时再加上地震的影响，对高层建筑的危害尤为突出，一旦高层建筑的抗震、抗风性能不佳，势必会造成难以计量的经济损失及人员伤亡。由此可见，抗风和抗震设计对于高层住宅结构是非常必要的。

2.1 做好高层建筑结构的抗风设计

风作为影响高层建筑稳定性的一个重要因素，为了确保高层建筑稳定，在高层建筑结构的设计中，就必须保证高层建筑结构的强度及刚度。通过提高高层建筑结构的强度及刚度来增强高层建筑的抗风性能。而在进行抗风设计工作室，必须要结合高层建筑结构自身特点，全面计算高层建筑结构的受风面积，合理计算风力对高层建筑的影响。其次，要选择科学合理的高层住宅结构外形，以减少风对其的作用力，选择圆形或正多边形最佳。另外，在高层建筑结构设计过程中，对相应非承重构件可利用耗能构件，如楼板、剪力墙等来抵消风能对建筑的影响。高层建筑在风力作用下极有可能产生结构内力，水平方向的结构内力可能与风力叠加进而形成更大的水平作用力，对建筑物影响较大。所以相关设计过程中要控制水平力对建筑的影响程度，同时采用高性能混凝土进行施工，进一步减少结构内力的出现。

2.2 做好高层建筑结构抗震的设计

在高层建筑中，地震的危害是非常大的，为了保证高层建筑的抗震性能，在进行高层建筑结构设计时，首先，要科学、合理的利用地址勘探技术，对高层建筑建设场地进行综合勘探，进而为高层建筑选择合适的施工地点，避开不理的建筑场地。其次，地震灾害直接损坏的就是基地结构，为此，在高层建筑结构设计中，要增强地基的稳定性，在进行混凝土结构浇筑的时候要保证混凝土施工质量，增加混凝土结构的配筋，在相对较长的结构单元中，留出一定距离的混凝土后浇带，以便于混凝土的自由收缩，提高其承受温度的能力，确保混凝土结构性能。

2.3 加大设计人员的的培养

在这个竞争日益激烈的社会环境下，人才有着决定性的作用，就我国高层建筑结构设计工作来看，要想保障高层建筑结构设计质量与效率，就必须加大专业设计人员的培养。首先，要加强现有设计人员的的教育，不断提高他们的专业水平和专业技能；其次，要加强对外联系，学习国外先进的设计方法及经验，将其应用到我国高层建筑结构设计工作中，在不断实践过程中提高高层建筑结构设计质量，进而为我国现地社会设计出高质量、高性能的高层建筑。

3 结语

随着我国现代社会经济的发展，高层建筑在现在社会中越来越常见。在高层建筑不断发展的同时，其安全问题也日益重要。而在高层建筑中，抗震、抗风、消防等问题对高层建筑的安全有着重大影响。为了确保高层建筑安全，在进行高层建筑结构设计时就必须重视建筑结构额抗风、抗震设计，做好消防设计，进而为我过现代社会设计出安全性高的建筑。

参考文献

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