高层结构建筑设计精选(九篇)

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第1篇：高层结构建筑设计范文

关键词：高层建筑结构设计 分析

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1我国的高层结构建筑的发展

1.1 钢材的国产化 国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB 4104-2000)，比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/ T1591-94)又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。

1.2 钢结构设计国产化 国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。

1.3 高层及超高层结构体系 对于高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过100m为超高层建筑。

对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。

2高层建筑结构设计分析

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高层建筑结构分析的基本假定

2.3.1弹性假定。目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时,往往会产生较大的位移,进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。

2.3.2小变形假定。小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题(P-Δ效应)进行了一些研究。一般认为,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效应的影响就不能忽视了。

2.3.3刚性楼板假定。许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。

2.3.4计算图形的假定。高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:①一维协同分析。②二维协同分析。③三维空间分析。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7个自由度。

2.4高层建筑结构静力分析方法

2.4.1框架-剪力墙结构。框架-剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,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-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。

2.4.2剪力墙结构。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。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。剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多,机时耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。

2.4.3筒体结构。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。一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板,以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。

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。这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。

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-薄壁杆系矩阵位移法。这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构,这是目前工程上采用最多的计算模型。

3 结语

高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，而建筑结构设计方面的变化也越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量口渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，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]梅洪元，付本臣．中国高层建筑创作理论发展研究[R]．高层建筑与智能建筑国际学术研讨会，2002.

第2篇：高层结构建筑设计范文

关键词：建筑结构设计；问题探讨；解决措施

1 引言

随着城市化进程的加快，国民经济水平迅速提高，人们对住宅建筑的要求也相应有所提高。而伴随着城市人口的增多，城市住房的紧张，高层建筑成为城市发展的必然趋势，也给建筑设计带来了一定的难题，如何使得高层建筑同时满足人们的居住要求，同时具有经济、舒适、美观的特点，在安全方面又要有所保障，同时在节能方面也有所建树，这是现阶段建筑设计者们不容忽视的一个重要问题。

2 建筑的本质

人类建筑从生成之初，经历了多种形态的演变，才具有房屋的雏形。经过几千年的风雨，房屋的建筑材料也渐渐由最初的草木、砖石到钢筋水泥，以至如今生态技术的运用。可以说建筑的发展伴随着整个人类发展的历史，而人们对建筑的理解也渐渐从防风雨、避寒暑发展到艺术和文化的载体，这是建筑设计中哲学观的升华。现代人对建筑的理解具体可归纳为以下四点：

（1）建筑是人类活动的容器，因此建筑必须具备内部空间，其形状、尺度必须满足该建筑的各种活动。

（2）建筑是特定气候的调节器，因此建筑的外面，即墙体和屋面必须在封闭空间和外部环境中间起到屏障作用，对光、热、声起到良好的控制。

（3）建筑师对资源进行利用的，因此对相关的材料、人力、技术和土地等资源都要加以合理的利益，并且每种资源的升值情况，也会对使得建筑整体和所处地段整体增值。

3 高层建筑结构设计的基本原则

3.1遵循建筑结构设计的基本原则

建筑设计的基本原则是安全舒适，并结合一定的经济和审美因素的结合，构建的一个完整的建筑设计方案，最佳的建筑结构设计要努力追求以上几点因素的平衡，以用户的安全和舒适为目标，以最佳的方案，体现出建筑物经济、美观、便于施工的优点，结构设计在一定程度上优先于建筑设计。

3.2合理选择建筑结构形式

建筑物地面以上的结构形式对工程造价产生直接的影响，就我国目前的情况而言，主要有砖混结构、框架结构、排架结构等，对其优势和劣势条件进行对比，因地制宜，综合当地经济能力，给出最适合本地区经济条件的结构形式，设计出造价低、质量好的住宅建筑。

4 高层建筑结构设计的基本方法

4.1 地基的基础设计

建筑结构设计中，一般对地基与基础的设计比较重视，该阶段的设计对后续的设计工作产生直接影响，也是工程造价的决定性因素。因此在对这一阶段的设计中，应当严格按照相关规定，做到认真仔细，保证万无一失。设计人员应该因地制宜的根据当地的具体条件和当时的相关政策对设计进行一定的调整，保证地基的基础设计的完善。

4.2结构计算和分析

结构的计算和分析要做到准确高效，在对计算软件的选择时，要做好做好全面的考虑，因为一个不合理的计算软件可能会浪费大量的时间，甚至造成一定的安全隐患。在对建筑进行结构设计时，还应到考虑到风载荷与建筑自振周期的影响，主要应结合具体情况，对风雅高度变化的系数和风振动力系数进行合理的确定。保证振型数目的充足，一百年对结果中该振型参数的正确判断，这都是设计人员需要重点关注的问题。

4.3剪力墙的设计

在对剪力墙进行设计时，必须注意到分部的均匀和合理，这样才能使得整个建筑的质心和钢心位于同一位置。大多数小高层建筑的剪力墙比较广，数量也比较大，因此要对剪力墙的钢筋配置进行有力的控制，使得工程的安全性和经济性得到保障。根据相关规定，剪力墙应按照其受力特点及区别，在设计中对具体条件进行综合考虑，选择合理的剪力墙设计，以避免不力的影响。

5 高层建筑结构设计中应注意的问题

5.1箱、筏基础底板跳板的阳角问题

当羊角面积在整个基础底面积中所占的比例较小时，可以将之砍成直角或斜角，若底板钢筋为双向双排，且在悬挑部分不变时，阳角则不许加辐射筋。

5.2梁、板的计算跨度问题

梁板结构可以理解为在梁的中心线上放置一个刚性支座，以取消梁的概念，将梁板看做变截面板。在扁梁结构中，梁高与板厚差别较小时，计算长度应渠道梁的中心，选取梁中心处的弯距与梁厚，及梁边弯距和板厚配筋取二者大值配筋。

5.3弹回再压缩设计

当基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基地受到约束，不能反弹，而坑中心地基的基土反弹，回弹部分可以人工进行清除。当基础较小，坑底约束很大时，回弹可以被忽略。相对于譬如机箱的较小约束，被坑边约束的部分都可以被当做安全储备，因此计算沉降通常会大于实际沉降。

5.4主梁有次梁处附加筋问题

在结构设计中，应该在梁下部集中力应当附加钢筋，这样梁的下部或截面高度范围内的集中荷载，就可以全数由附加的横向钢筋承担。根据梁截面高度范围的变化，当主次截面相差不大时，次梁荷载较大，这时应该附加筋；主次梁的截面均相差若很大，而荷载相对较小的情况，主梁不加筋。

6 高层建筑结构设计的改进措施

6.1设计时注意选择新型的工艺技术

国家建设部《技术政策》中指出“要树立建筑产品观念，各个环节要重视建筑最终产品的质量和功能的改进，通过技术进步，实现产品和施工工艺的更新换代”。这句话阐明了新技术、新工艺和质量的关系。在选择工艺技术时，应从我国的实际出发，积极采用先进的和成熟的新技术、新工艺，达到提高经济效益的目的。

6.2 充分考虑环境因素

从环境上进行严格控制，主要是对工程的水文、地质、气象等情况进行全面的了解和掌握。对影响工程质量的环境因素进行深入的调查和研究，使各项活动得以正常、有序进行，这是提高高层住宅建筑质量的必要条件。

6.2.1水文地质方面

在具体的工程勘察、设计和施工工作中，水文地质是一个至关重要的问题，但是这一问题长期以来容易受到人们的忽视。其重要性主要体现在，地下水既是岩土体的组成部分，对岩土体工程的特性有着直接的影响，除此之外，还是基础工程的工作环境，对建筑物的稳定性和耐久性影响巨大。因此，水文地质方面的问题应该在设计之初就进行充分的考虑。

6.2.2气象气候方面

随着现代建筑技术的逐渐发展，人们开始认识到，无论在什么形式的建筑设计、以至建筑的形式和材料、建筑工艺和施工等各个方面，掌握施工地区气候条件及其规律是至关重要的，是提高房屋建筑施工质量不可忽视的研究内容。在具体的设计施工中，应结合当地特色的气象条件，对设计方案进行调整，这样才能保证设计的完整有效，施工的顺利进行。另外，施工的进度应该根据气象条件进行调整，尽量避开不适合施工的天气，诸如雨雪、大雾天气，切不可为了赶工期，就盲目的在不适宜的天气条件下进行赶工，这样不但会使得工程质量没有保障，对施工人员的生命财产安全也会造成威胁。

7 小结

现阶段高层建筑的选型方面，虽已引起国内外众多专家学者的重视，但是由于起步较晚，理论研究方面还有很多不够到位的地方，结构选型的决策具有一定的复杂性，一定要对众多条件进行综合的考虑，排除不确定性，在原有的研究结果上开拓创新，形成一个相对完善的方案，为高层建筑的选型提供科学的依据，使得高层结构体系得到长足的发展。

参考文献：

[1] 刘建文. 高层建筑结构选型与布置剪力墙合理数量研究[D].湖南大学，2006.

第3篇：高层结构建筑设计范文

关键词：建筑工程，结构，抗震设计

Abstract: using the modern science and technology to reduce and prevent earthquake disaster, the structure aseismatic design is a kind of effective method. So here is the author of the current structural seismic design Suggestions to explore.

Keywords: construction project, the structure, the seismic design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不确定性。因此，建筑结构抗震设计就显得尤为重要。

1．有关抗震设计的若干概念

为了保证结构的抗震安全，根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。尽可能设置多道抗震防线，强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，在首次破坏后在遭受余震，结构将会因损伤积累而导致倒塌。适当处理结构构件的强弱关系，使其在强震作用下形成多道防线，并考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响，是提高结构抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应。结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能构件应有较高的延性和适当的刚度，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。合理控制结构的非弹性(塑性铰区)，掌握结构的屈服过程，实现合理的屈服机制。框架抗震设计应遵守“强柱、弱梁、结点更强”的原则，当构件屈服、刚度退化时，结点应能保持承载力和刚度不变。采取有效措施，防止钢筋滑移、混凝土过早的剪切破坏和压碎等脆性破坏。考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时，基础结构或地下室机构应保持弹性工作。高层建筑的地基主要受力范围内存在较厚的软弱黏性土层时，不宜采用天然地基。采用天然地基的高层建筑应考虑地震作用下地基变形对上部结构的影响。为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：①结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。②保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。③增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。

2．抗震设计一般规定

2．1多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和适用的最大高度应符合要求。平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构，适用的最大高度应适当降低。合相应的计算和构造措施要求。

2．2钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算措施要求。

2．3钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：框架一抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加：裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级；当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级；抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑应结合有关抗震设防标准的规定和确定抗震等级；其中，8度乙类建筑高度超过规定的范围时应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。

2．4高层钢筋混凝土房屋宜避免采用规定的不规则建筑结构方案，不设防震缝。

3. 建筑防震设计方法

建筑抗震的概念设计指在进行建筑结构抗震设计时，应着眼于建筑物结构的总体地震的震动反应，按照建筑结构的破坏机制和破坏过程，灵活应用建筑抗震的设计准则，全面而合理地解决建筑结构设计中出现的基本问题。

钢结构建筑有许多优良的特性。有很好的抗震、抗风性能。钢结构整体刚性好、强度高、重量轻、变形能力强，建筑物自重仅为砖混结构的1／5，抗震性能却是砖混结构的2倍以上，并有很强的抗风性能，有效的保护人民生命和财产安全。建筑钢结构都是由多层水平的楼盖和竖向的柱、墙等组成。楼盖主要承受竖向荷载，而建筑竖向的柱、墙等构件因为建筑高度的变化，其组成方式和受力变形．特性结构体系也有明显的变化。框架、剪力墙及筒体是结构中抵抗竖向及水平荷载的基本单元，由它们及其变体组成了各种结构体系，如框架结构体系、框架一支撑结构体系、框架-剪力墙体系、框架一简体结构体系、交错析架结构体系等。

建筑设计应设置多道抗震设防体系。由于地震的震动往往会持续一定时间，而且震动是往复的。根据对地震的大量研究可以看出，建筑物的倒塌通常是由于地震的持续往复作用，使建筑物的结构造到破坏，从而丧失了对建筑物重力荷载的承载能力。所以，建筑抗震规范提出“强柱弱梁、强剪弱弯”的抗震设计思想。建筑柱桩是建筑主要承受重力荷载的构件，通过科学、合理处理柱与梁之间的强弱关系，使建筑框架梁在地震中先于柱子屈服，出现了塑性铰，从而耗散一定的地震能量，柱桩在建筑抗震中退居到第二道抗震设防体系。剪切破坏属于力学的脆性破坏，而弯曲破坏是材料力学中的延性破坏，破坏后出现塑性铰，建筑结构还能够继续承载。“强剪弱弯”的设计思想则使剪切破坏退居到第二道抗震设防体系。

建筑抗震设计要具备合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。结构构件必须具备足够大的承载能力和刚度(刚度包括抗侧刚度和抗扭刚度)，结构构件的承载能力和刚度是相关的，一般来说，建筑刚度越大，其承载能力也越大。增大建筑结构构件的承载力，可以推迟地震时构件的屈服能力，减轻地震对构件的屈服程度，降低对构件延性的要求，但这提高了建筑工程造价。要实现经济合理的建筑抗震结构体系，使建筑物在遭受大地震侵袭时，仍具有很强的抗倒塌能力，最理想的是建筑物部分结构构件破坏，通过延性耗散地震能量，避免建筑物的倒塌。

建筑延性系数设计方法。该方法的实质是通过建立建筑构件的位移延性系数或建筑截面曲率延性系数与塑性铰区混凝土极限压应变的关系，由结构约束箍筋来保证核心混凝土能够满足所要求的极限压应变，从而使建筑构件具有所需要的延性系数。建筑延性包括建筑结构延性、构件延性和截面延性三个方面。结构延性可以用顶点位移延性和层间位移延性来表达；构件位移延性与塑性铰区长度和截面延性等有关；截面延性与建筑物的几何形状、混性土强度、轴压比、纵筋含钢率、含箍特征值等因素有关。

采用能力谱方法进行建筑抗震设计。该方法是通过地震反应谱曲线和建筑结构能力谱曲线的叠加来评估建筑结构在给定地震作用下的反应特性。反应谱是指单自由度体系在给定地震输入下的加速度谱；能力谱是指通过对建筑结构进行静力推的分析，转换得到等效单自由度体系的加速度和位移之间的关系曲线。能力谱方法由Freeman等提出，经过不断的完善和革新。《日本建筑标准法》和美国ATC-40都采用能力谱法作为基于性能，位移抗震设计方法。Chopra提出了将能力谱方法和结构损伤指数评定相结合的屈服位移能力谱的地震损伤分析方法，增加并强化了能力谱法的实用性。因此，能力谱法的实质是采用的基于承载力的设计方法加位移、变形的能力校核，并依据能量的设计方法。对抗震设计的研究表明地震动瞬时能量在大多数情况下对结构最大位移反应具有决定性作用。但要建立基于能量的有效建筑抗震设计框架还需更深入的研究。

4．结束语

随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用用于结构设计。结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变

参考文献

第4篇：高层结构建筑设计范文

关键词：高层；超高层；结构设计；风载荷

0、引言

随着城市化进程的加快，高层和超高层建筑数量不断增加，在满足城市发展需要的同时，也在一定程度上对建筑结构的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求。由于建筑结构直接关系到高层建筑的整体性能及使用功能，因此在设计过程中必须对之予以重视。在实际的设计过程中必须通过多种技术手段，从多个途径突出混凝土建筑结构施工的整体效果。

1、复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素

建筑载荷的选取是建筑结构设计的首要工作，对于大多数高层建筑而言，可以根据建筑结构设计载荷规范中的相关要求予以确定。其次则需要对其他的建筑结构设计影响因素进行分析，确定对应的结构设计措施。

1.1 风载荷

对于复杂高层与超高层建筑结构的设计，由于其高层容易受到风载荷的影响，尤其是一些超高层建筑，其主要控制的因素就是风载荷。例如，台北的101大楼设计过程中，不但参考了当地的相关设计规范，而且还委托加拿大相关设计公司进行了相关的风洞试验，以提高该建筑的抗风载能力。在试验过程中，设计了一个以1：500为比例的模型在半径为600m的风场环境中进行试验，验证建筑在不同风况下的受力情况。

1.2 地震力

对于地震力的预测，当前的技术条件存在一定的限制，难以对之进行准确预算。即使对地震有深入研究的日本，以无法准确的预算地震的发生时间、地点。所以，高层建筑设计过程中尤其要注意抗地震力的设计。同时，还需要考虑建筑主楼、裙楼在地震力作用下的不同反应。

1.3 地基基础

对于复杂高层建筑与超高层建筑，地基基础发挥了十分重要的作用。在实际的施工过程中药根据不同的地基形态采取稳定性强的地基结构。例如，对于深厚的软地基，高层建筑地基必须选择使用桩筏基础或者桩箱基础。同时，可以根据实际的地质情况采取对应的基础措施：使用深度不大的年轻岩基，通过将现浇混凝土桩基深入岩层中的方式为建筑提供基础支撑；对于深度较大的岩层，例如在地面100m以下，可以利用岩层上层常见的层状冲积土，使用框格式的地下连续墙为建筑提供基础支撑；对于地下基层条件较好的地层，可以采用筏形基础即可。在地基设计过程中，应该根据不同的地质情况选择对应的组合式基础方案，最终确定一个技术经济性最高的方案。

1.4 建筑功能使用需求

所有的建筑都是以满足其使用功能需要而建设的，因此建筑结构设计必须以此条件为基础，这是一个不能忽视的问题。在设计过程中，需要考虑到建筑的艺术性、使用功能需要以及经济性等多个方面的要求。同时，在设计时还必须保证所设计的结构能够在既有施工技术条件下实现，而且保证当前的建筑材料必须达到设计使用需求，这是建筑结构设计需要控制的一个重要因素。

3、复杂高层与超高层建筑结构设计策略

3.1 合理减小框架中的柱距与梁距

（1） 减小柱距

建筑框架是将梁、柱通过刚性连接的方式组合而成的刚性体系，整个结构体系的抗推刚度受梁、柱截面与数量的直接影响，通过减小柱距能够有效的提高整个结构体系的刚度。

（2） 减小粱距

通过增加框架中梁的数量，不但可以减小框架在载荷作用下的总变形，而且还可以增加柱子在轴力作用下形成的力偶，使得其能够更好的抵抗结构体系的总力矩。

3.2 充分发挥梁柱的组合效果

通过简单的减小柱距、梁距，虽然能够在一定程度上达到提高框架体系抗推刚度的目的，但是不能从根本上改善框架的整体效能。这时结合增加梁、柱数量的方式，不但能有效增加框架的整体抗推刚度，而且还能够提高框架的抗风载荷能力。

3.3 采用弯一剪双重结构体系

弯一剪双重抗侧力结构体系，就是指通过采用弯曲型与剪切型两种不同变形性质的构件形成一个完整的结构体系。两种不同类型的构建通过在各个不同楼板中联系起来进行协同工作，明显减小了整个建筑结构的顶点位移与下部各楼层的层间位移。

（1） 框一墙体系

在水平力的作用下，单独的框架整体变形是典型的剪切变形，其上部层间侧移相对较小，而下部的层间侧移则较大。而单独的剪力墙则是弯曲型变形，其层间侧移为上部大、下部小。在采用框一剪双重体系之后，可以将各楼层楼板联系起来，使得框架与剪力墙能够协同承受载荷，从而确保了框架与剪力墙变形的一致性，提高了结构的抗载荷能力了。

（2） 框一撑体系

合理设计的框架一支撑体系同样可以收到与框一墙体系相当的效果，即最终达到减小结构顶点侧移与最大层间位移的目的。

（3） 筒中筒体系

筒中筒体系的构建原理与上述两种结构体系类似，但是其起到的结构增强效果更好。

3.4 合理设置刚臂

对于建筑平面是方形布置的高楼，当采用芯筒一框架体系时，因为大部分的侧向力是由芯筒来承担的，这使得整栋建筑的侧移曲线基本上是由芯筒的变形直接控制的。在水平载荷的作用下，芯筒以弯曲变形为主。同时，由于芯筒的平面尺寸还受到建筑的竖向服务性设施面积影响，直接造成了芯筒的高度与宽度比值较大的问题。为了达到减小建筑结构侧移的目的，可以在高层建筑中每相隔十来层布置一个设备层，在其中添加桁架，形成刚臂。这样将能够使得芯筒与的框架柱连接为一体，使得结构的外柱也可以参与到结构的整体抗弯体系中，有效的一直了芯筒各个水平截面，尤其是顶部截面的倾斜，有效减少了建筑各个岛层建筑结构的侧向位移。

结语

复杂高层与超高层建筑设计过程中，结构设计是影响综合性极强的工作，尤其是在满足建筑使用功能需求的同时，还要满足高层建筑的建设环境需要，通过全盘考虑的方式采取严格的设计措施和设计途径，基于建筑混凝土整体结构设计的多项要求，提高建筑结构的整体稳定性。除此之外，还必须重视施工过程中的材料选择控制，例如钢筋的合理配置等。另外，还必须考虑施工现场的运输条件以及养护作业技术水平等，确保施工条件能够有效的支撑起建筑的结构设计体系，使得建筑结构体系达到对应的要求。

参考文献

第5篇：高层结构建筑设计范文

关键词：高层建筑；人防工程；结构设计；设计策略

为了避免自然灾害对高层建筑的居民造成影响，建筑设计人员应结合高层建筑的具体情况做好人民防空工程的建设工作。人民防空工程的建设目的主要是保证居民的生存安全，避免突发灾害到来时造成集中性的人身伤亡。人防工程中不仅要重视工程建设质量，还需为居民准备医疗救护装备以及物资供给。

1高层建筑人防工程概述

目前，高层建筑的人防工程主要分为附建式、单建式、地道式以及坑道式等，人防工程的种类需要依据建筑物的地形进行选择。其中，地道式工程（见图1）主要集中在平地地区，该类工程通常属于暗挖工程；坑道式的工程主要集中在吴荣先南京兴华建筑设计研究院股份有限公司工程师高层建筑的人防工程结构设计策略探究山地和丘陵地区，大部分是施工地面高于最低出口的暗挖工程，与地道式工程的实施原则正好相反；附建式工程是人们常说的防空地下室，主要用于阻挡外来的攻击，应用较为广泛，通常上部为坚固的地面性建筑物，但是在修建前一定要根据国家的相关规定开展建筑修建工作；单建式人防工程主要修建在地下土层中间，工程建设内容复杂，并且需要较大的作业场地，可能会影响附近的地面建筑和地下管道[1]。

2高层建筑人防工程结构设计中存在的问题

2.1抗震结构设计问题

目前，为了减少突发性事件对高层建筑居民生活的影响，我国开始根据高层建筑的具体情况，制定人防工程结构设计的相关规定。但是在人防工程建设的过程中，因为计划方案过于复杂，人口众多，导致在设计方案的过程中出现了一些问题[2]。人防工程主要是为了抵抗地震带来的威胁，避免因为战争等不可抗力因素对居民造成伤害，由此可知人防工程需要抵抗强大的外力，因此应该谨慎选择建筑材料。我国地震频发，不同地区的地震强度不同，由于高层建筑的数据测量较为频繁，工程设计人员通常会根据个人的设计经验制定方案，从而会出现很多误差，高层钢结构建筑设计图如图2所示。图1地道式工程。

2.2抗风结构设计问题

由于在较高的区域经常会遇到强度较大的狂风，因此高层建筑物很容易受到大风的影响。工程设计人员在制定方案时，也需要从该角度出发进行抗风结构方面的设计（见图3），但是由于高层建筑自身存在的问题，导致工程建设的进行受到了阻碍。第一，抗风结构设计易受风力影响。高层建筑的风力强度也随着天气的变化不断变化，如果风力过大，人防工程的内部结构会与建筑物之间产生摩擦和震动现象。抗风结构设计易受建筑风力影响，严重时会威胁人身安全，出现墙体裂缝、建筑塌陷等现象。第二，一些工程设计人员对于高层建筑结构特点不够了解，导致制定的方案不够合理[3]。不同的建筑结构需要选择不同的重力点，如果建筑重力点判断错误，很有可能造成重力方向与地面作用产生偏差。

2.3消防结构设计问题

为了避免突发性的火灾给居民带来困扰，每一栋居民楼都需要安装消防设施（见图4），建筑设计人员在制定结构方案时，应当提前了解高层建筑物消防通道的所在位置，但是由于高层建筑物的内部结构过于复杂，在进行工程建设时也产生了大量的问题。第一，高层建筑内部结构过于复杂。因为高层建筑较普通建筑来说，内部的建筑结构过于繁琐，并且不同建筑物需要的建筑材料有所不同，设计方案的内容也较为复杂。其中，高层建筑内部包括消防设施、逃生楼梯、电梯设备、战士出口等建筑结构，并且人员居住场所较为紧凑。为了尽可能减少建筑面积浪费情况，保证高层建筑居民的正常生活，建筑设计人员应当提前了解建筑内部的相关信息，制定出切实可行的方案。第二，因为高层建筑自身具有风力大、空气流动性强的特点，因此在高层建筑产生火灾时，短时间内就会迅速蔓延，并且涉及面较广，会对社会安全造成不良影响。第三，我国大部分地区都以高层建筑为主，并且所有高层建筑的内部结构大多数都是垂直的形态。一旦出现火灾，这种建筑形态不仅不利于开展消防工作，还不利于疏散居民[4]。

3高层建筑的人防工程结构设计策略探究

高层建筑人防工程具有较大的特殊性，设计人员务必要保证工程结构的经济实用效果，不仅要充分突出其应有的预防价值，还要保证工程结构的使用寿命与防护性能。在强化人防工程综合效能的基础之上，一一落实必要性的设计需求。一方面，设计人员应当从人防工程建筑的抗震结构上、抗风结构上、消防结构上进行合理的优化与完善，强化其内部荷载能力。另一方面，设计人员要杜绝逃生通道成为逃生死角情况的发生，尽可能为人们与留出充足的疏散、逃离空间，人防工程组成如图4所示。

3.1优化抗震结构设计

人防工程建设是为了保障高层建筑居民的人身安全，其中工程的抗震性是否达到一定的水平，标志着地震到来时人防工程是否能够抵御外来的威胁。因此建筑设计人员在方案设计中应当注重提升工程抗震结构设计的质量，减少突发自然灾害对居民的影响。首先，严格按照实际情况选择建筑材料。为保证内部建筑材料的质量，工作人员应当做好调查工作，提前了解建筑内部的具体情况，根据不同场所进行合理安装，根据高层建筑的具体情况设计承载力的分布体系。为了使工程建设的内部结构更加稳定，不断提高人防工程的稳定性，设计人员应当根据高层建筑垂直形态的特点选择建筑构件。其次，制定合理的设计方案。如果地震的强度过大很有可能产生地基沉降现象，进而会破坏人防工程的内部结构。因此，建筑设计人员在确定设计方案时，应充分考虑地基的建设情况，并根据高层建筑的内部结构调整方案[5]。最后，保证上部结构与桩箱的高度持平。建筑设计人员应当详细了解桩箱安装的深度，及时根据桩箱上部的物体结构进行调整，尽量保证上部结构与桩箱的高度持平[6]。这种结构设计能够增加建筑之间的承重力，从而间接提高人防工程的抗震能力。

3.2优化抗风结构

首先，提高工程建筑结构的稳固性。为了保证工程建设不出现问题，工作人员应当选择级配比较高的砂石，并提前利用砂石进行回填，根据紧密程度进行选择，尽可能保证建筑内部不出现倾覆的可能[7]。其次，合理选择非承重构件。非承重构件的合理选择不仅能够提高人防工程的建筑质量，还可以减少风力对建筑物造成的损伤。在工程建设过程中，为保证工程建设顺利进行，设计人员应当合理选择非承重构件。在人防工程中，耗能减震系统起到了重要作用，该系统主要由剪刀墙、楼板、耗能支撑等建筑构件组成。为了保证减震系统能够充分发挥作用，设计人员应当合理设计减震系统的内部结构，不断增强耗能减震的效果[8]。最后，减少因天气情况对高层建筑造成的影响。风力过大可能会导致建筑出现裂缝，严重时会威胁居民的人身安全。因此工作人员应当根据当地的具体情况，在高层建筑的基础上，针对风力较大的区域对建筑进行加固，在保证工程建筑稳固性的基础上加强建筑内部的荷载内力[9]。

3.3优化消防结构设计

首先，合理设计防火间距。为了减少人员伤亡，在制定人防工程计划时，应当充分考虑居民的人身安全，及时根据建筑物的内部情况进行调整，合理设计防火间距。因为测量防火间距存在一定的危险性，因此工作人员应当合理选择测量方式，在保证工作人员人身安全的基础上开展相关工作，详细计算每栋建筑物之间的距离以及每栋建筑物中可燃物件边缘之间的距离[10]。其次，要优化内部分割结构。为避免火势蔓延，工作人员应当重视内部分割结构设计，这样不仅能够为居民争取更多的逃生时间，还可以避免烟雾快速扩散。最后，合理设置疏散通道。大部分高层建筑的疏散路线为垂直型，并且在发生火灾时所有电梯都会停用，整个建筑物断电会导致逃生路口成为死角。因此，设计人员应当将疏散通道设置在楼梯间，这样不仅能够减少火势蔓延，还可以让居民有序撤离，减少人员伤亡，疏散通道如图5所示。

4结语

第6篇：高层结构建筑设计范文

关键词：高层建筑；结构优化；设计；分析

中图分类号：TU208文献标识码： A

引言

随着国民经济的快速发展，加上科学技术的不断进步，我国高层建筑行业取得了重大的突破。越来越多的高层建筑对我们的设计提出了新的课题，节约成本降低造价成为开发商必谈的话题，因此结构优化成为我们设计师面临的新课题，高层建筑结构设计是否合理，不仅仅影响到高层建筑安全性，而且还直接影响到高层建筑的工程造价。本文主要研究高层建筑结构设计原则，探讨高层建筑结构设计问题与策略，为设计单位在高层建筑结构设计方面的进一步开展提供借鉴。

1、高层建筑的结构设计原则

1.1、确定合理基础方案

针对高层建筑而言，基础设计，主要根据高层建筑的地质条件决定，确定合理、科学的基础设计，结构设计人员必须掌握高层建筑的荷载分布、选择正确的结构类型，确定具体施工方案，对建筑工程的各类条件进行综合分析后，方可确定合理基础方案。

1.2、确定合理计算模型

针对高层建筑结构而言，计算模型应传力明确，抗震体系合理，若计算模型不合理，极易导致结构设计不合理，进而导致一些不必要的安全问题。所以，高层建筑结构设计必须在满足安全基础上，确定合理计算模型。

1.3、确定合理计算工具

随着信息化技术的不断发展，计算机技术在建筑结构设计中被广泛运用，信息技术为高层建筑设计提供越来越多不可估量的作用，各种计算软件层出不穷。所以，建筑结构设计人员，必须全面掌握计算软件优缺点，熟悉使用条件、使用范围，确定合理的计算工具。

1.4、确定合理的构造措施

针对高层建筑结构而言，结构设计满足符合“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的设计原则，确保薄弱部位的强硬，合理确定钢筋锚固长度，提高构建延性性能。

2、高层建筑结构设计的控制因素

2.1、风荷载

高层建筑和超高层建筑的设计中，对风荷载的严格控制是至关重要的，特别是对于超高层建筑。例如：高度超过百米的高层建筑，风荷载的设计除了按照当地有关规定外，还必须由专业的风洞试验室进行风荷载的试验研究，以探求该高层建筑准确的受力状况。

2.2、地震力

目前，地震区的建筑设计与施工都必须考虑地震力的影响，正确选择高层建筑的抗震等级，合理的采用构造措施，对于高层和超高层建筑来说非常重要。

2.3、地基基础

地基是高层建筑设计首先要解决的问题，地基的天然条件决定了高层建筑运用何种方式进行地基处理。例如，山东菏泽属于中软弱地基，地基条件较差，在小高层建筑中多数采用复合地基，高层建筑多数采用桩基；而新加坡来福士城的高楼群，则由于地下地质条件好，在进行地基设计时采用了筏性基础。以上实例都是地基单一设计型的案例，但是在很多时候，需要根据当地的地基条件采用不同的基础方案，把这些基础方案进行比较和结合，选择一个安全可靠、经济合理的组合方案运用到地基建设中。

3、高层建筑结构优化探讨

3.1、将概念设计和细部结构设计进行优化

所谓概念设计实际上也就是指一些没有具体的数值来进行量化的指标，包括地震裂度以及其本身的不确定性等，因此在进行设计计算的时候难免会和现实产生较大的差别，正是在这样一种背景下我们才需要在对这样一种指标进行设计和确定时选择使用概念设计的方法，将数值仅仅只是作为辅助或者是参考的依据来进行。在这样一种设计的过程当中更为强调的就是设计人员本身的灵活性以及应用结构设计优化方法的能力，这样良好的结合才能够真正实现效果上的最优化。因为细节是构成整体的单位，所以对各种设计细节的严格管理，也就可以实现整体的功能的有效发挥，因此，在建筑结构设计的施工过程中，应该重视对建筑细节的处理。

3.2、将抗震构造以及框架梁设计进行优化

为了进一步提高城市高层建筑结构设计的安全性以及稳定性，建筑结构设计单位在高层建筑结构设计方面做出了重大的努力，取得了重大的突破，高层建筑结构安全性以及稳定性水平得到进一步提升。但是由于我国的建筑物抗震标准较低，在抗震与构造方面，很难处理好结构设计与抗震烈度之间的关系。为此，在实际的高层建筑抗震与构造设计中，抗震与构造设计需要有一定的弹性，这样才可以满足高层建筑结构设计安全性以及稳定性要求。举例来讲，中震烈度的重现期是475年，被超越率是10%;大震的重现期约为2000年，被超越率是2%。我国建筑构造规定的安全度及抗震计算方法也相对较低，且在轴压比、配筋率以及梁柱承载力匹配程度等抗震延性的相关规定也不够严格。结构设计造价在建筑整体投资之中比例的减少也应给予重视，尤其是在高烈度区域应有严格的抗震方法以及构造措施来保证建筑物结构的稳定性与安全性。另一方面，在实际的高层建筑结构设计过程中还需要进一步解决与框架柱和剪力墙相连的框架梁设计问题。就高层建筑结构的截面设计而言，竖向变形差过大通常会导致与框架柱和剪力墙相连的框架梁出现超筋现象，进而影响到框架梁截面设计。

框架梁端部竖向变形差所引起的剪力和固端弯矩的计算函数式如下:

其中，MAB/MBA为框架梁固端弯矩;QAB/QBA为框架梁端剪力;Δ为框架梁端部竖向变形差;Ib为框架梁截面惯性矩;I为框架梁计算长度。

3.3、对建筑结构中抗侧力体系进行优化

现代高层以及超高层建筑的安全性可靠性保证通常会受到结构的抗侧力体系影响，合理的抗侧力体系能够保证其安全性。因此在对建筑结构的抗侧力系统选择时应当注意：

3.3.1、建筑的高度是结构体系选择的主要影响因素，通过结合实践可以总结如下规律：对于建筑高度同结构的抗侧力体系选择，当建筑物高度小于100米时，通常采用框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构作为抗侧力体系；当建筑物高于100米低于200米时，通常采用剪力墙结构、框架-核心筒结构作为抗侧力体系；而当建筑物高度在200-300米之间时，通常采用框架-核心筒结构、框架-核心筒-伸臂结构作为建筑物的抗侧力体系；建筑物高度在300米-400米之间时，框架-核心筒-伸臂结构以及筒中筒结构是常见的抗侧力体系；而建筑高度高于400米低于600米时常用的结构抗侧力系统为，筒中筒-伸臂结构，巨型框架/桁架/斜撑结构、组合体结构。

3.3.2、在建筑的设计上，应尽可能地确保结构抗侧力构件相互联结、组合为一个整体。

3.3.3、对于建筑中采用了多重抗侧力结构体系的具体实际情况时，应综合分析每种结构体系在建筑设计中的效用，对各自的贡献度有合理的估计和评判。

4、结语

建筑是凝固的艺术，建筑师总是希望通过建筑物表达自己的设计意图，力求艺术性和实用性的完美结合。结构师在保证安全性的前提下，当然应该敢于挑战新的结构形式，使建筑师的意图得以实现。在建筑结构设计的过程中，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则，对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异；使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通；能不使用转换层的就应避免使用，以减小结构分析和设计上的困难，另外也不经济，还容易造成应力集中；竖向刚度最好不要突变，而要渐变，否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象，这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的。

参考文献：

[1]陈耀.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].福建建材,2011,04:36-37+39.

[2]邵永玻.高层建筑混凝土结构优化设计的探讨[J].门窗,2012,07:151+160.

第7篇：高层结构建筑设计范文

关键词：高层建筑 剪力墙体系 结构设计 设计 探讨

剪力墙体系结构是一种混凝土材质的土墙结构，在高层建筑中代替了原来的框架结构中的梁柱，主要作用是承受竖直和水平方向的各种荷载引起的内力，对于其他结构的水平力也可以很好地控制。目前，剪力墙结构被广泛的应用于高层建筑中。剪力墙为高层建筑物提供的抗剪强度与刚度都很大，可以有效的保证建筑施工的质量。

1 高层建筑物的受力特点与支撑件

对于高层建筑而言，越高所承受的竖直压力就越大，水平风荷影响也越大，所承受的外力主要就是水平和垂直方向。对于比较低的建筑来说，高度较低，地基面积较大，相对而言所受的风荷及地震影响就很小，在高层建筑上，水平荷载产生的倾覆力会很大，设计人员主要考虑的问题是水平荷载，轴向变形及结构延性等方面。

1.1 水平载荷

建筑物的高度达到一定数值后，它们在竖直方向上承载的荷载变化量并不大，所承受的风荷载以及地震作用的水平荷载会呈现一定的规律性，建筑物的结构特性不同，风荷载及地震水平荷载则会随之发生较大变化。

1.2 轴向变形

建筑物越高，竖向荷载越大，竖向荷载越大，连接柱中的轴向变形就会越大，相应的，连续梁的弯矩所受影响就会越大，预制构件的下料长度也会受影响而有所改变，由此可见，在施工时必须计算出轴向变形值，并及时调整下料长度。

1.3 结构侧移

高层建筑的结构设计关键之一是结构侧移的控制，楼房越高，水平荷载下结构的侧移就会越大，对于楼房的稳定性威胁也就越大，因此，高层建筑物的结构侧移一定要严格控制，以确保楼房的稳定性。

1.4 结构延性

相对于低层建筑而言，高层建筑的结构柔和性较好，在地震侵袭发生较大震动时，会产生较大的变形。建筑物在塑性变形阶段中对变形能力的要求相对较高，要想保证结构延性，必须在建筑设计中采取一定的措施。

2 剪力墙结构设计的基本原则

剪力墙结构在建筑中主要承担竖直方向重力与水平方向荷载，剪力墙结构的设计既要安全合理，又要考虑经济问题。设计过程中，各种位移限制值都要满足，结构构件中抗侧力构件的作用也要充分考虑到。设计时，剪力墙的数量也要满足位移限制值相关规范的要求，数量应该尽量少，但又不能影响基本振犁的要求。建筑中剪力墙结构所承受的倾覆力矩应不小于总数的一半。

2.1 调整楼层最小剪力系数方面的原则

设计中剪力墙结构的布置要尽量减小，大开间的剪力墙结构布置是最好的设计方案，侧向刚度结构可以达到较为理想的状态。楼层间的剪力系数尽量小，但不能超出规范的极限范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩于整体总底部承受的地震倾覆力比要小于或等于1:4，这样既可以减轻结构自重，同时降低了地震带来的危害又可以节约用费。

2.2 调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则

规范规定的最大的楼层间的位移在计算的时候，如果楼层地区地震比较频繁，所用的标准值产生的楼层计算可以保留在结构的整体弯曲变形，应该计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层建筑中。高层建筑重点考虑的方面就是楼层间的扭转和剪力变形。结构的剪切变形由竖向构建的数量决定着，在建设施工中，有足够多数量的构件还是远远不够的，更要考虑构建的布局是否合理，如果不合理，就会产生过大的扭转变形，楼层间的位移就达不到要求。因此，对于高层建筑而言，不能只是以楼层间的位移来确定竖向构件的刚度，而应该尽量减小扭转变形。

2.3 调整剪力墙结构连续超限方面的原则

剪力墙结构的连续跨高比太小会导致弯矩出现及剪力过大，超过规范限度，跨高比一般大于或等于2.5。规范规定，在跨高比小于5的时候，连续梁不能够拆减。跨高比的正确选择，可以很好地避免弯矩及剪力过量，可保持在规定范围内。在结构设计时，如果可以有效合理的用上这些，可以大大降低工程成本。

剪力墙结构不只应该符合相关规定，在设计时要考虑多方面的因素，建筑物的平面、立面应尽量均匀，剪力墙结构应尽量远离房屋中心，以保证房屋整体的抗扭。

3 剪力墙结构设计

剪力墙的刚度较大，整体性较好，容易达到承受的荷载要求。设计师主要考虑以下几个方面：

3.1 剪力墙界面的厚度要求

剪力墙厚度尽量小的优点主要是保证剪力墙平面的刚度及其稳定性。当剪力墙相较于墙体平面外面时，相交处可以作为剪力墙的支撑，对于平面外的刚度与未稳定性有很好的保证。剪力墙最小厚度确认时，计算依据主要是建筑物层高及无支长度中的较小值。进行抗震设计时，底部加强区根据地震的具体大小情况来设计，地震越大，底部加强区所占层高或者无支长度总面积比较越大，且面积一般不小于160mm。非抗震设计时，底部加强区一般不会大于层高或无支长度的百分之25%。

3.2 剪力强结构中混凝土强度等级要求

剪力墙中混凝土要求相对较高，等级最少要为C20，如果剪力墙结构中带有筒体与短肢，那么其中的混凝土强度最少要为C25。

3.3 剪力墙结构在进行抗震设计时，构造边缘的构件在剪力墙墙肢中是必不可少的。在非抗震设计中，其墙端部位的构件配置及钢筋配置都要符合相关的规定要求。

3.4 剪力墙结构设计中要考虑竖向分布时钢筋配筋率的最小值，主要作用就是保证混凝土墙体在受到弯力较大时出现裂缝时不至于立刻达到抗弯承载力的极限，还可以防止斜裂缝出现后发生脆性剪拉破坏。

3.5 剪力墙结构开洞构造设计。若是剪力墙结构中开洞较小，其影响较小在计算时可不必考虑在内。为了保证剪力墙结构截面的承载力，要在钢筋切断集中处将洞口补足，并且钢筋直径最小要达到12mm。具体施工要根据实际情况，边缘构件的设置根据实际情况。

3.6 高层建筑剪力墙结构体系受到的竖直方向荷载比较大，竖直荷载包括建筑整体的自身重量及楼面荷载产生的影响。由于荷载的存在，竖直方向会产生轴力，是连续梁内出现弯矩。计算时依据的是其受力面积。若是水平荷载，其计算就要按平面考虑了。剪力墙结构计算工作比较复杂且工作量较大，在建筑施工时，要针对不同的剪力墙结构的受力特点进行计算。

剪力墙结构体系是一种抗剪性能较好的结构，设计时要考虑建筑施工的具体情况，设计时应尽量避免竖向刚度突变，确保其刚度。

4 结束语

剪力墙结构体系的重要度在建筑施工中占有相当大的比重，近年来，高层建筑飞速发展，呈上升趋势。剪力墙结构得到更为广泛的应用。目前我国设计人员正在朝着剪力墙结构体系设计深度方向努力。但是相对与国外设计技术来说，我们还存在着很多方面的不足之处，还有很多需要改进的地方，上升空间也比较大。因此，我们需要投入更多的精力与时间做好剪力墙结构的设计工作。笔者也会一直努力。

参考文献：

[1]苏绍坚.住宅楼剪力墙结构设计分析[J].核工程研究与设计，2007，01．

[2]吴继成.高层框架剪力墙结构设计[J].建设科技，2010，06．

[3]李盛勇，张元坤.剪力墙边缘构件的一种科学配筋形式[J].建统结构，2003，08.

[4]龚海秀.剪力墙结构设计的几点体会[J].江西化工，2010，02．

第8篇：高层结构建筑设计范文

关键词:建筑结构；不规则性；偏心距；抗扭效应

随着科学技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，人们对物质外观、精神文化的需求也在不断加强，在审美观的全面提升下，当代高层建筑物的结构设计也从以前的规则性、对称性逐步转向不规则性、不对称性。在高层建筑结构设计中,不规则性可能会影响高层建筑的结构布局、位移比的控制、架空楼层或薄弱楼层设计、施工图的设计等，因此需从经济性、安全性、合理性的角度出发准确判断并分析高层建筑结构设计的不规则和位置，以最大程度的增加建筑物的各种结构性能。

1、我国高层建筑不规则结构的现状

经济全球化与科学技术高新化进程在不断加深，我国各行各业也在不断进步与发展，近些年来，我国房地产业、建筑业的发展势头较为迅猛，许多大中小城市都在不断的扩建和改造，而建筑设计者也为了顺应时代的召唤和城市建设的多元化发展，他们渐渐改变了建筑物务必规则与对称的传统观念，更多的尝试去设计一些不规则、不对称的多样化、标新立异结构的建筑物。现代人们的观念也在逐渐的改变，各大城市中已经出现了很多不规则的复杂结构建筑物，这是我国乃至全球范围内建筑行业今后的发展方向。另一方面，尽管不规则和不对称结构的建筑物使城市更加美丽和繁华，但其设计和建造无不考验着设计人员和建筑施工人员，这也对他们提出了更高更严的要求。

2、高层建筑不规则结构的分类

高层建筑不规则结构主要可以分为两大类：其一是竖直方向建筑物的不规则的结构类型，比如竖向抗侧力部分构件的不连续、侧向刚度结构不规则、楼层架空层使其质量与承载力均发生突变等等；其二是平面方向不规则的结构类型，比如楼板局部由于反梁结构突起出现的不连续、厨房及卫生间降板使楼板凹凸不规则、扭转导致的不规则等等。

2.1 竖直方向建筑物的不规则

2.1.1 竖向抗侧力部分构件的不连续

高层建筑物中竖向抗侧力部分构件不连续的判断标准即在竖直方向上的部分抗侧力构件自身的内力借助水平转换构件使之向下传递。

2.1.2侧向刚度结构不规则

高层建筑物中侧向刚度结构不规则的判断依据是本楼层中侧向刚度取值是否小于本楼层上面一层该值的百分之七十，或者小于本楼层上面相邻的三个楼层该值平均值的百分之八十，那么除去顶层不计算，则楼层局部收进的水平方向数值不小于与本层相邻下一层的百分之二十五。

2.1.3 楼层质量以及承载力的突变

高层建筑物楼层之间是否质量突变，其判断标准是本楼层的质量大于与其相邻的下面一个楼层质量的二分之三倍。而判断承载力是否突变的标准是楼层之间的抗侧力结构抗剪力数值小于与其相邻的上一层该值的百分之八十。

2.2 水平方向建筑物的不规则

2.2.1 楼板局部产生不连续

高层建筑物楼板局部产生不连续的判断依据是本层楼板设计尺寸与平面刚度是否发生急剧突然的变化。

2.2.2楼板凹凸不规则

高层建筑物楼板凹凸不规则主要是判断其结构平面凹进一侧（如厨房、卫生间的降板）尺寸会大于该楼板投影方向上面总尺寸的百分之三十。

2.2.3 楼板扭转不规则

高层建筑物楼板扭转不规则的判断依据是本楼层弹性水平位移的最大值要大于其两端处弹性水平位移的平均值的1.2倍，亦或是本楼层最大的相邻层间位移要大于其两端处的层间位移的平均值的1.2倍。

3、高层建筑不规则结构设计采取的对策

高层建筑物在地震的时候较易遭受破坏的一些结构大多都是平面不规则性结构，同时建筑物的刚度偏心、质量、承载力以、抗扭转刚度过于脆弱的建筑结构，其中，扭转效应对于建筑设计结构的破坏是最为严重的，那么，在工程设计的时候就有必要对其结构的相关扭转效应进行有效控制与限制，例如可以尽量对建筑物设计结构平面上的不规则进行控制，这就能够防止较大偏心的出现，进而使得建筑物的内部结构出现明显的扭转效应；另外，还可以在一定的条件下尽量增强高层建筑物设计结构的扭转刚度，抑制其太脆弱而产生破坏。因此，有效研究减少建筑物内部结构扭转效应的对策就成为设计过程中所要重点关注的问题。

3.1 提高建筑物抗扭构件的抗剪力

高层建筑物的抗震设计就是达到建筑物在地震时安然无恙的效果，这单单依靠结构布局的调整是不够的，由于建筑物结构在非弹性时期内，对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象，那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能，这样就可保证建筑物在地震的时候还会处于整体弹性的状态。

3.2 控制高层建筑物结构的抗扭刚度与抗侧刚度之比

由于高层建筑物内部结构中扭转效应和结构周期之比的二次方趋于一种线性的关系，那么在建筑物结构设计的时候，需要想方设法的减小其结构周期。比如说在设计楼层剪力墙时，要在条件允许的情况下加厚或加长相邻的剪力墙，尤其是要注重距离刚心比较远的剪力墙。通常使建筑物结构中抗扭刚度加大的方法是在相应构件上增设拉梁，并且尽量缩短其结构扭转周期，另外也可以加大相邻连梁刚度来达到目的。

3.3 在结构中加设防震缝来减小地震造成的破坏

现代建筑工程中越来越多的出现一些复杂的各类建筑结构，这都是由于实际条件限制而使得无法将平面结构设计成规则或是对称的结构，这时就有必要设置规范的防震缝来把结构分解成相对简单的单一结构个体，其中还要注意在设置抗震缝的过程中，若两侧的构件体系差异较大或者对震动反应表现不同之时，那么抗震缝的设计宽度就要更多的考虑薄弱一侧的结构构件；而当结构相邻的建筑构件基础沉降量比较大的时候，也可增设兼做沉降缝的建筑抗震缝。

3.4 建筑结构设计中的偏心距减小

科学研究表明在一定条件下，高层建筑物结构设计中的偏心距和扭转效应呈线性关系，那么可以控制建筑物结构在平面上的布置，让其设计结构的刚心与质心最大程度的接近，这样就能有效的减小楼层之间的位移比，进而改善建筑物内部结构中的扭转效应。在工程实际的设计过程中，为了使结构偏心距尽量减小，首先就要进行准确的初步计算，在找到结构的刚心和质心后加以分析，并调整整个建筑结构在平面布置上的不对称和不规则性，与此同时，还要运用有关数据和条件，加之实践经验来判断出建筑物平面结构的实际刚度分布，以便能够有效增减偏离质心的抗侧力结构构件。

4、小结

高层建筑物的实际设计过程中，为了不影响建筑后续的建模、布置、施工，就要对建筑结构的不规则性合理判断，这样才能确认建筑设计的安全性、经济性、合理性。在结构设计的时候需要重点考虑建筑物的薄弱楼板或构件，在强化的同时不断控制减小，这也是今后高层建筑结构设计中对不规则性研究所要解决的重要问题。

参考文献：

[1] 辛．高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J]．建筑科学，2012，3：69．

第9篇：高层结构建筑设计范文

关键词：梁式转换层；高层建筑；结构设计

近年来随着我国社会经济持续不断的发展，人们的生活质量及水平也随之得到了极大程度的提升与发展。进而，对相关建筑物的结构设计及要求也在不断地增加，以此来更好地满足人们在日常生活中对停车及购物等方面的要求。基于此，很多的高层建筑采用了梁式转换层的结构来进行设计与规划，进而提升了整个高层建筑的实用性，为人们的生活提供了更多的便捷。

1高层建筑梁式转换层设计概述

1.1梁式转换层结构设计特点

就当前我国高层建筑中应用梁式转换层的效果来看，通过应用梁式转换层能够促使高层建筑的上下荷载力保持在一个平衡的状态之中，进而能够有效地避免由于结构发生形变而导致受力不均匀的现象，进而增加了整个结构的稳定性。此外，在设计建筑的过程中，通过在梁式转换层中增设一些管道、通道等线路能够提升整个高层建筑多功能性，为其中的用户提供暖气、水电等相关的保障措施。但是，目前我国带有国内转换层的高层建筑大多采用的都是上部剪力墙、下部框架式的结构，其框架式剪力墙的结构如图1所示。这种形式的设计还需要通过应用相关的转换构建来对高层建筑的结构内力进行重新的分配，进而来调整高层建筑的内部应力，防止其发生形变。

1.2高层建筑梁式转换层的构造特点

在高层建筑的设计过程中，转换层的应用十分普遍，其中的建筑构造形式也存在着多样性的变化，具体如图2所示。目前，在我国高层建筑转换层的设计中，梁式转换层的应用最多，板式转换层以及箱型转换层等的应用次数较低。梁式转换层由于尺寸较大、结构设计简单、便于施工等特点，在实际的建设设计当中的应用十分广泛。此外，梁式转换层在高层建筑设计应用中还有性能稳定、工程造价核算便捷以及经济效益较高等有利的特点。

1.3高层建筑梁式转换层受力特点

梁式转换层在高层建筑应用过程中主要是维持高层建筑内部稳定，使其能够受力均匀，通过上部密集小空间的竖向载荷传递到下部稀疏的大空间中。但是由于高层建筑的结构设计通常都比较复杂，所具有的功能也具有多样化的特性，从而会造成内部荷载在竖向传递的过程中出现中断的问题，进而造成建筑整体刚度发生突变的现象。这种建筑的形式在发生地震时，很容易由于下部结构的稀疏而发生坍塌及变形的事件。因此，在对高层建筑进行转换层设计时，需要针对受力均衡问题展开有效的分析与解决，由此来避免建筑结构被破坏的事故发生，尽可能地减少相关财产的损失。

2梁式转换层的高层建筑结构设计案例

2.1工程概况

A市某高层建筑，有地下1层，地上22层，总建筑面积为25840m2。其中的1-4层为商业用房，1层的层高为5m，2-4层的层高为4m，采用框架简体结构。5-20层均为住宅层，层高为3m，采用的是剪力墙简体结构。21-22层分别是电梯的机房以及屋面水箱，层高为3m。针对这种情况，需要在整栋建筑物中的4-5层之间设置一个结构转换层，同时存放相关的操作设备。其楼层结构平面设置的情况如图3所示。

2.2楼层转换方案

在对这个高层建筑进行楼层结构转换的时候，所采用的转换层的结构形式为梁式、板式、箱式等多种形式。由于这些转换层能够形成一个较大的空间，进而完成结构类型以及轴线的转变。其中的梁式转换层对相关的受力结构比较明确，从而在设计及施工过程中的操作比较便捷，应用的范围较为广泛。因此，在本工程的施工过程中采用梁式转换层的方式，其转换层的高度为2.5m，转换梁上、下两端与楼板相连，上层楼板厚度为20cm，下层楼板的厚度为300cm。转换梁承托上部的剪力墙，且所使用的混凝土强度为C40。

2.3整体结构分析

在高层建筑梁式转换层中所使用的转化梁本身是杆件，能够直接地按照梁单元进行相关的分析与设计，同时，梁的轴线位于转换层的上层楼板处，在整体结构中需要通过对上下层的刚度进行比较来确定适当的力度，防止竖向刚度的变化而形成薄弱层。据此，转换层的下层柱子截面尺寸可以设置为110cm×110cm，剪力墙的厚度为50cm，混凝土的强度等级为C45。同时，转换层上层的剪力墙的厚度为35cm，混凝土的强度等级为C45。

2.4转换梁设计

在高层建筑中，转换梁承托上部剪力墙，受力较大，也是保障整个结构安全性的关键性因素。转换梁的跨度大约在9m左右，截面的高度为2.5m。但是由于我国在混凝土设计规范中没有明确地给出承载力计算的方法，进而对此进行了两种连续短梁的试验研究。

2.4.1试验结果

本试验中所采用的转换梁为转换梁1/5的缩尺模型，其截面尺寸及配筋的形式如图4所示。通过经过相关试验可知：该转换梁的正截面平均应变符合平截面的建设。斜裂缝在加载点与中支座的内剪跨区的梁腹中部出现，属于剪斜裂缝，并通过长时间的发展成为临界斜裂缝。底部的纵筋和顶部的纵筋会顺着梁的方向来分散相应的应力，因而在斜裂缝出现之前，需要与弯矩图保持一致性，而在斜裂缝出现之后则与弯矩图产生明显的差距，由此就说明了转换梁内的应力发生了较大程度的变化。此外，在转化梁的底部纵筋处于受拉状态中，顶部纵筋的内剪跨内也随之处于一种受拉状态。当试验受到破坏时，内剪跨区段之内，临界斜裂缝的箍筋会受到一定的拉力，剪压区内的混凝土压疏。当穿越斜裂缝的箍筋应力变化为原来的应力的53%时，剪压区内的混凝土中就没有压疏现象。

2.4.2相关构造要求

依据相关的试验结果，为了保证梁式转换层中的转换梁在斜裂缝出现后能够起到纵筋拉杆的效果，其底部纵筋不能够在跨内形成弯折或者是截断的现象，需要将整个纵筋全部地伸入到支座中，并使用相关的可靠锚进行固定。同时，转换层的顶部纵筋在跨中不能够较早地被折断，最好进行通长布置。由于转换梁的横截面尺寸较大，因此需要依据梁高来配置一定数量的水平腹筋。由此，就能够承受到一定的受剪承载力，进而对整个裂缝的发展情况有一个抑制的作用，能够有效地减少相关温度以及混凝土收缩对整个工程的影响力。

2.5转换层抗震设计

在进行转换层结构设计的时候，由于有转换层的存在，致使高层建筑物在高度方向上的刚度均匀性会受到较大的影响，进而造成承载力构件与墙、柱截面产生突变，线路发生曲折的现象等等，因此，转换结构需要较大的抗震性能。基于此，需要在该建筑物3层及以上的部分都设置部分框支剪力墙结构的转换层。同时，相关构架的抗震等级还需要依照国家相关的标准进行。此外，还需要配备相关构件抗震性能的构造措施，以此来有效地提升建筑物的抗震等级，增加高层建筑物转换层的抗震效果。

3结语

在高层建筑结构设计的过程中，通过应用梁式转换层能够有效地提升整个工程的项目建设效果，由此来提升整个高层建筑的稳定性。此外，通过应用梁式转换层还能够在相关的成本造价、费图4试验梁截面尺寸及配筋用方面有一定程度的提升。因此，在高层建筑设计的过程中可以通过应用梁式转换层来保证整个建筑工程设计的稳定性，同时还能够对相关设计、施工单位的操作进行有效的控制，从而避免产生相关的问题及困难，最终做到优化高层建筑设计，提升整个工程的结构。

作者:胡建荣 单位:新余市规划设计院

参考文献：

[1]熊进刚，吴晓莉，程文瀼，陈礼建，杨建明.有梁式转换层的高层建筑结构设计与研究[J].工业建筑，2001（6）：33-36.

[2]赵京江.结构设计中梁式转换层设计要点———怡福苑A1幢住宅结构设计体会[J].建筑技术管理，2015（6）：76-78.

[3]熊进刚，李艳.带结构转换层的高层建筑结构设计[J].南昌大学学报：工科版，2002（4）：15-18.