高层建筑结构设计论文

1、浅谈高层建筑结构设计摘要：高层建筑的设计对于建筑的整体安全和可靠性冇很大影 响。随着我国高层建筑的不断增加与发展，在后期的设计建造过程屮, 应从超高的问题、扭转问题、设备承载设计问题以及建筑的刚度问题 着手，在充分认识高层建筑的结构特点的基础上，合理完成高层建筑 的设计工作，促进建筑业的高速发展。关键词：鬲层建筑；结构设计；措施引言高层建筑结构体系和房屋高度的发展是与经济及科学技术的发 展密切相关的。通过人口的集屮以及建筑高度的增高，大幅度减少对 土地的利川，同时有助于缩短建筑工期，减低建设成本。高层建筑的 设计是其建设过程中较为重要的环节，针对高层建筑的特点需要对建 设的结构以及设备等方面进

2、行合理的设计，才能有效保证高层建筑的 建设有效性和科学性。1高层建筑结构的特点高层建筑相对于一般的建筑而言，主耍的特点就是其整体的建筑 高度较高。而这一特点将会带来一系列建筑结构方面的问题。建筑的 构建是由水平和竖向构建组成，高层建筑中的主要水平构件包括了 梁、板。竖向构建主要包括了墙、柱、斜撑等。竖向荷载作用在楼盖、 屋盖上，由楼板传至梁，再传至墙、柱、斜撑等，最后传递到基础。 水平荷载由梁、柱、斜撑、墙组成的抗侧力体系抵抗，通过楼盖最后 传至基础。高层建筑会受到水平和垂直荷载两个方向的作用，水平作 用力一般是由于外界的风或者地震荷载所产生，而垂直荷载则i般是 指建筑木身的重力，以及分布丁各

3、楼层的人员及设备的荷载。一般而 言，在低层建筑屮，其所受到的水平作用力较小，因此所带來的影响 也较小。而随着建筑高度的增高，受到的水平风荷载影响将越来越人, 因此会产生较大的水平侧向位移，而这无疑会对人们的居住舒适度和 建筑的安全性造成较大的影响。因此，在进行高层建筑的设计时，应 尤其注意对具水平荷载作用的控制，通过抗侧力结构设计减少侧向位 移，保证高层建筑的经济性和稳定性。2高层建筑结构设计的原则2.1合理的抗震设计高层建筑的抗震设计是整个设计过程中较为重要的环节，在进行 抗震设计时应充分结合建筑的基木体型以及建筑所处的抗震设防烈 度要求进行设计。抗震设计是在重视“计算设计”的同时，要着重从

4、 结构的整体出发，在抗震设计屮具有主导作用，在结构抗慮设计过程 中在结构的刚度、强度、延度和轴压比方血加强结构的概念设计。建 筑的结构主耍为简单-平而和不规则平而两种，一般而言在地震多发地 段会采用简单平面如方形、圆形、矩形等，用于抵抗地震发生时较强 的水平作用力。而不规则平面则是应对城市中由于街道以及土地的限 制，需要根据场地的实际情况对建筑进行设计，可以采用不规则平面 的方式。对于不同类别的高层建筑，需要釆取不同的抗震措施，对结 构进行粘确的地震反应分析，保证建筑的抗震可靠性。2. 2选用合理的计算简图在进行高层建筑的结构计算时，需要用到相关的计算简图。进行 结构力学分析之前，应首先将实际

5、结构进行抽象和简化，使之既能反 映实际的主要受力特征，同吋又能使计算人人简化。这种经合理抽象 和简化，用来代替实际结构的力学模型叫做结构的计算简图。计算简 图的选取在结构的力学分析中占有相当重要的地位，它直接影响着计 算工作量的人小和分析结构与实际间的差异。在进行计算简图的选取 时，应注意正确反映结构的实际受力情况，使计算结果尽可能与实际 相符。对结构的内力和变形影响鮫小的次要因素，可以较大地简化甚 至忽略，使计算大大简化。2. 3完善结构措施在对高层建筑的结构进行选择时，应充分保证结构措酒的完善 性。由于不同的结构构件所承受的荷载不同，在整个建筑屮所发挥的 作用也不尽相同。因此，在进行结构设

6、计时，应从整体出发，充分分 析各类构建的材质、受力情况以及延展性，保证各类构件能够有效合 理的共同工作。因此，在进行结构设计时，还需耍注重外部温度以及 犬气对于建筑的彫响，保证构件面对不同的坏境变化时均能达到其和 应的强度要求。在进行设计时需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯以及强压 弱拉的基本原则，保证各类构件的统一性和整体性。2. 4止确分析计算结果计算结果的分析是对整体结构设计的结果进行分析的过程，一般 通过计算机软件的模拟来实现。目前可用于进行结构计算与分析的软 件较多，不同的软件的计算程序也不尽相同。因此在进行结构模型的 计算与分析时，应根据结构的实际情况对相关的计算软件以及计算方 式进行选择

7、。若是计算方法选择不正确或是由丁人为的因素导致冇 误，则会严重影响到计算结果的正确性。在计算完成后，应对结果进 行进一步的分析和比较，根据现场的实际情况进行校对，并最终得到 准确的计算结果。3高层建筑结构设计存在的问题及对策3.1超高的问题在高层建筑中，对于其总体建筑高度的确定是很重要的，建筑的 高度设计必须满足莫相关的结构和抗眉的要求。我国建筑规范对高层 建筑的结构高度有着严格的规定，在新规定中不但把原来限制的高度 规定为八级髙度，并且增加了B级高度，从而使高层建筑结构的设计 方法和措施祁有了很人的改进。在进行建筑的设计时，建筑的高度对 于其受到的水平荷载以及自身的重力都有很大的影响。同时，

8、过高的 建筑将会増加建设的成本以及工期。因此，力对高层建筑进行设计时, 应尤其注意对其超高问题的处理，合理保证建筑的高度，通过各专业 的协调，达到整体设计的最优。3. 2扭转问题房屋结构的扭转问题是口前lit界上地震工程中的一个热点问题， 高层建筑因功能需要或由于受地形限制等原因，常常不能设计得完全 对称，使得扭转耦联问题特别突出。一般而言，在设计时就要求结构 平面力求简单、规则、对称，结构的主耍抗侧力构件应对称均匀布置, 尽量使结构的刚度中心和质量中心重合。在方案阶段或初设阶段，结 构专业就应当加入建筑专业的工作，从前期就要满足抗震的的要求， 从概念设计上就要提前把握。扭转不规则时，应计及扭

9、转影响，1L楼 层竖向构件最人的弹性水平位移和层间位移分别不宜人于楼层两端 弹性水平位移和层间位移平均值的1. 5倍。3. 3设备承载设计问题高层建筑屮往往会存在很多相关的设备，包括各类空调和消防系 统，月由于高层建筑的层数较多，这类设备的数量也往往较多。而一 般而言，这些设备都被放置在楼层的梁底下，如杲没有梁底开洞，就 没有办法进行设备的安装。因此对于梁底承载力的计算和校验就显得 尤为重要，若是设计不合理则有可能由于设备的荷载导致梁底承载力 不足而导致结构的安全性问题。加强梁底的承载力设计一方面可以通 过在孔洞的周围补强筋以及通过开孔梁挠度、裂缝宽度等数据进行分 析和设计。在进行钢筋混凝土梁

10、的承载力计算时，还要综合考虑不同 种类的腹部开孔方式，以提高计算的准确性。有效的承载力度计算以 及裂缝控制措施対丁 建筑结构设计的稳泄性而言具有十分重要的意 义。3. 4建筑的刚度问题在进行高层建筑时，往往会面対建筑刚度选择问题。刚度対于建 筑的抗震以及经济性有着很大的影响。因为刚度大的结构地爲作用 人，会川到更人尺寸的构建，从而会增加成本。而较柔的结构地震作 用小，可节省材料，但是变形较大。因此在进行建筑的抗震设计时， 需要根据实际的情况，如建筑的具体高度、体系以及周围的环境等对 建筑的刚度进行选择，不能i概而论。重要的是设计时要进行变形限 制，将变形限制在规范许可的范围内，要使结构冇足够的刚度，设置 部分剪力墙的结构有利于减小结构变形和提高结构承载力。对于场地 的情况分析则在于，若地基较硕则可以采取稍微柔一点的结构，而对 于软土地基则应选择刚一点的结构。通过综合考虑，对建筑的刚度进 行选择才能保证建筑的整体抗震性和经济性。4结语近年来随着高层建筑发展的速度不断加快，对结构设计提出了更 高的要求，这就需要结构设计人员需要不断的强化自身技术水平的提 升，具有高度的责任心，加强自身实践经验的积累，能够在实际设计 工作中对每一道设计工序都能够做到有效的处理，对存在的问题进行 金方位的考虑，确保高层建筑各项性能都能达到相关规范的要求，确