研究浅谈高层建筑结构设计理由学术

论文导读：度确定的建筑，结构竖向荷载的大小基本稳定，而水平方向上风载和地震作用的数值大小往往会随高层建筑结构的动力特性不同而存在较大幅度的变化。可见，水平荷载对高层建筑结构的影响大，侧向位移成为结构设计的主要控制目标之一。2.2控制结构侧移是关键因素与低层建筑结构的设计不同，高层建筑结构的侧移是其结构设计过程
摘要：目前，伴随着高层建筑在我国的飞速发展需求，建筑高度的日益增加，建筑类型以及功能也日新月异，难度相对而言逐渐变大。结构体系各式各样，高层建筑结构设计现在主要成为结构相关工程设计人员在设计工作重点和难点。
关键词:高层建筑结构设计
引言
随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，功能俱全的高层建筑越来越多，城市化进程不断加快以及对高层、超高层建筑的结构摘自：毕业论文格式模板www.7ctime.com
体系的研究日益完善，使得高层、超高层建筑得迅猛发展。高层建筑的出现，不仅改变了城市的建筑格局和人们的居住模式，还在一定程度上反映出科学技术与社会经济发展的水平。

1.高层建筑结构设计特点

1.1水平荷载成为决定因素。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，对某一定高度楼房来说，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，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
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；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。
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.高层建筑结构设计关键技术分析

2.1水平荷载相对于竖向荷载显得更为重要

结构需同时承受竖向和水平荷载，低层结构以抵抗重力为代表的竖向荷载为主，而水平荷载所产生的内力、侧向位移很小。对高层结构来说，随着建筑高度的增加，水平荷载随建筑高度的增高迅速增大。如把建筑物视作一简单的竖向悬臂构件，构件中由竖向荷载产生的轴力与高度（H）成正比；水平作用产生的弯矩与高度（H）的平方成正比；水平作用产生的侧向位移则与高度（H）的四次方成正比。对某一高度确定的建筑，结构竖向荷载的大小基本稳定，而水平方向上风载和地震作用的数值大小往往会随高层建筑结构的动力特性不同而存在较大幅度的变化。可见，水平荷载对高层建筑结构的影响大，侧向位移成为结构设计的主要控制目标之一。

2.2控制结构侧移是关键因素

与低层建筑结构的设计不同，高层建筑结构的侧移是其结构设计过程中的关键决定性因素。随着建筑高度的不断增加，水平侧向荷载下的结构侧移变形会快速增大。侧向位移过大将使结构产生附加内力，特别是对竖向构件，附加偏心力超过一定限值时，将会引起整个结构的倒塌破坏；同时，在风荷载作用下，如果侧向位移过大，将会引起居住者工作者的不适，在地震作用下，如果侧向位移过大，更会让人感到不安和惊慌。

2.3结构轴向变形的影响显著

对于高层建筑结构，由于层数多、高度高，轴力很大，从而沿高度逐渐积累的轴向变形很显著高层建筑结构中，一般竖向荷载的数值较大，在柱中会引起较大范围的轴向压缩变形，对结构体系中的连续梁弯矩大小产生显著影响。高层建筑的轴向变形的差异会达到一个比较大的数值，从而引起跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支座处的负弯矩值减小。

2.4结构延性的重要性

高层建筑相对于低层或是多层建筑来说结构更柔一些，受到地震的影响后，结构变化更大一些。所以采取恰当的措施保证结构具有足够的延性，使结构在塑性变形阶段仍然具有较强的变形能力。

3.高层建筑结构设计措施

3.1建筑地基设计

对高层建筑来说，在抗震设计中，房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。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，论文导读：
同时，也是地基基础整个工程造价的决定性因素，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。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂地基基础设计规范无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准。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，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。

3.2高层建筑不规则性设计

当结构的位移比和周期比超规范规定时，说明结构的抗扭刚度相对结构的抗侧刚度偏小，结构的扭转效应较大。在结构抗侧刚度较大，结构的层间位移满足要求的情况下，可减小结构的抗侧刚度，对楼层中部结构做减法，可取消、减短、减薄剪力墙，减小连梁高度等。当结构的抗侧刚度较小，侧移较大时，可对楼层周边结构做加法，可增大周边构件的刚度。对带裙房高层建筑，带裙房部分楼层的位移比和周期比往往超规范规定。由于裙房高度不高，裙房楼层的绝对侧移值很小，因此可不按高层建筑的侧移控制条件来要求裙房，即位移比可适当放宽。对某些建筑，因功能需要，下部几层为大空间，上部为办公或客房，隔墙较多，上下层刚度差别较大，此时刚度变化处的下一层宜指定为薄弱层，进行内力放大调整。

3.3高层建筑剪力墙结构设计

高层剪力墙结构是特定的将剪力墙和框架两种结构相互组合，进而形成一种新的体系。那么高层建筑的竖向荷载是由剪力墙和框架共同进行承担的，但是其水平的作用则主要就是由拥有较大的抗侧刚度的剪力墙来进行承担。这样的结构设计不仅仅具有剪力墙较强的抗震能力和较大的刚度，同时还具有框架结构的使用方便和布置灵活的特点，因此能够被广泛的应用在高层的旅馆建筑和办公建筑当中。而高层建筑的水平力也主要是由剪力墙和框架共同进行承担，正是因为剪力墙和框架的共同协同工作，其内力分布和受力状况都得到了较好的改善。

3.4高层建筑突出升高结构设计

在高层建筑中由于存在用水(生活用及消防用)及设置电梯的客观要求，因此，位于高层建筑屋顶上的突出升高部分是难以避免的。对该部分由于有地震中的高振型影响，所受地震力相对较大，因此，设计中应设法减轻该部非承重结构部分的重量。同时将该部分的平面位置设置于接近抗侧力结构的刚度中心处，对于结构抗震将是相当有利的。正常规情况下，屋顶突出升高部分的设备重量有电梯机房与水箱两部分。由于消防对水压头的要求，水箱常是设置在突出升高部分的中间高度处的楼板上，一般高层建筑中该水箱的重量是比较大的，可达40-60吨，最大为100吨以上。因而由其产生的地震力将是相当大的。为减少此项影响，采用悬吊水箱的做法将是有效的。考虑到高振型的周期极短，同时吊索不能承担剪力，而当吊点的水平位移与吊索的长度相比又为极小时，则对悬吊水箱的全重所产生的地震力甚至是可以略计的。悬吊水箱的自振周期是较长的。常可做到3~4秒以上，此值与结构主体的第一振型自振周期以及地面的卓越周期相比都是相差较大的，与结构高振型的振动周期比将相差更大，因此是不会产生合拍共振的现象。值得注意的一点是。当采用悬吊水箱时，吊杆上下宜做成铰接。同时对进水管、出水管及溢流管与水箱的接头须采用柔性软接头处理。
4.结束语
我国的高层建筑业得到了快速的发展，但是在发展的过程中，我们还是应该遵循高层建筑的设计原则和设计理念，选择最有效的高层建筑结构体系，建设好我国的高层建筑，令其更加符合甚至是超越国际市场上的标准，为我国的高层建筑业谋得更长远的发展。
参考文献
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