發布時間：2023-10-10 15:58:41
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的高層建筑結構設計樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
隨著城市化建設進程不斷加快，城市居民人均居住面積不斷縮小，土地資源日益緊張，給高層建筑帶來了極大的發展空間。高層建筑提高了土地利用率，增大了人均居住面積，已經成為城市未來發展的主要方向，并逐步深入到人們的日常生活中去。結構設計是高層建筑的關鍵部分，直接影響了高層建筑的實用性能以及后期的維護，做好高層建筑的結構設計，使其滿足抗風、抗震等相關標準的同時，還能方便居住用戶的生產和生活。
2高層建筑結構設計中存在的問題
2.1短肢剪力墻設置問題
根據近年的高層建筑建設情況來看，短肢剪力墻在高層建筑物結構設計中出現頻率較高，而短肢剪力墻的增設對建筑物的穩定性、抗震性能、牢固度的提升不僅沒有起到促進作用，反而在一定情況下還會產生不利影響。因此，在設計高層建筑時，應盡量減少短肢剪力墻的使用頻率，以提升高層建筑物結構的質量。
2.2嵌固端設置問題
地下室和人防是高層建筑結構設計中不可或缺的組成部分，而且地下室或人防頂板地區通常會修筑嵌固端，這就降低了高層建筑結構的穩定性。設計者在對嵌固端進行布置時，應充分考慮由此引發的問題，如對結構穩定性的影響、嵌固端樓板設計等。嵌固端布局時，應對其上下層的剛度比例、方位布局進行全方位的綜合考量，通過專業的計算軟件，對各項參數進行準確計算，盡量保障嵌固端布局和抗震縫隙二者之間的平衡。
2.3超高問題
建筑物超高問題是在施工過程中較為普遍的問題，高層建筑在施工過程中若超出相關的建筑標準，將嚴重影響建筑物結構的穩定性、安全性、抵御災害的能力等，這是必須避免的問題。一些工程設計單位及建設單位，為了增加工程賣點，不顧客觀實際，無限增高建筑工程的高度。相關部門應抓緊制定出臺相關的法律法規制度，對高層建筑物的設計高度進行嚴格規定，并對建筑物的抗震性能、防火性能等其他與安全有關的性能進行科學控制。
2.4設計缺乏科學性
高層建筑物不同于普通的建筑物，該類建筑的機械性能和功能具有自身特點，這就要求在對高層建筑物進行設計時，要加強對結構設計的質量控制。然而，實際情況是，我國很多高層建筑設計者在專業水平和對相關技術法規了解程度方面，還存在極大的不足，無法將高層建筑物的抗震性、安全度和牢固度等參數納入到結構設計范圍之內，更有甚者，部分設計者受業主的影響，在沒有充分安全保障的情況下，對高層建筑的結構設計進行更改，這勢必會影響高層建筑物的安全性和實用性。高層建筑結構設計是否科學、規范，對于建筑物的使用壽命及用戶的安全具有密切聯系，應采取積極有效的管控措施，對建筑物的結構設計進行嚴格管控，保障高層建筑的使用性能和安全性能，維護用戶的切身利益。
3高層建筑物結構設計應采取的對策
3.1高層建筑結構設計基礎方案的選擇
高層建筑設計之前，應對高層建筑工程項目的所在地區實際情況進行自習勘探，了解工程項目所在地區的地質、地貌、水文、氣候等要素，在科學的指導下選擇基礎設計方案；設計人員應對建筑項目的結構類型、荷載情況進行全方位的了解，以便能對工程項目的施工條件、施工影響因素進行準確判斷，使基礎方案達到最優化。
3.2計算簡圖的選擇
計算簡圖是高層建筑物結構設計的計算依據，因此，保障計算簡圖的精準性，對于建筑物結構設計的科學性具有直接影響。
3.3計算工具的選擇
現代信息技術的發展及應用，極大的推動了建筑設計行業的發展，在高層建筑結構設計中，可利用先進的計算機技術對工程項目進行結構設計，并通過各參數的優化，實現工程結構設計的安全化、科學化、先進化和節約化。如仿真模擬軟件、CAD制圖技術等均得到了廣泛的應用。高層建筑設計人員應不斷提高自身的計算機應用水平，提高工程項目結構設計的效率和安全性。
3.4設計方案的選擇
高層建筑工程項目施工之前，應對工程設計方案的可行性進行科學判定，在對設計方案進行評價時，應從工程的經濟性角度、實用性角度、科學性及安全性等多個因素進行綜合評定，以確保工程項目設計方案能夠按照既定計劃加以實施。
3.5提高設計技術
高層建筑物結構設計過程中，由于客觀、主觀因素的影響，不可避免的存在一些技術問題，影響了建筑物的安全性。為避免由于建筑物設計問題而帶來的重大安全事故，在設計過程中，應采取有效的控制措施，以杜絕重大災害的發生。如針對短肢剪力墻設置不合理問題，應根據工程實際情況，均勻分布短肢剪力墻，并對墻體的厚度及光滑度進行嚴格的質量控制。墻體控制在0.2-0.3m較為合適并保證墻體表面的光滑度；墻體過薄、過厚或墻體凹凸不平，都對建筑結構的穩定性造成極大的影響；同時，還可將部分剪力墻與較長的墻體進行結合，以提高整個建筑工程的安全性。
3.6設計者職業素養的提升
高層建筑結構設計的各項問題的解決，最終需要設計人員的參與，因此，提升設計者的職業素養，對于提升高層建筑物的設計質量具有直接影響。設計者應不斷加強專業設計知識的學習，同時還要加強對建筑領域各項技術標準、法律法規知識的學習、以及建筑領域先進設計理念、設計技術、相關的計算機技術的學習，以保障高層建筑設計的先進性和安全性。
4總結
[關鍵詞]高層建筑；結構設計；選型；結構體系；水平載荷
中圖分類號：G621 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）10-0192-01
20世紀的最后20年，改革開放之后的中國隨著綜合國力的提高，新建了大批的高層建筑。但是目前我國內地高層建筑中，仍以高層住宅（12～30層）占主體，約占全部高層建筑的80%，所以鋼筋混凝土高層建筑仍是具有很強的優勢。本文就高層建筑的結構分析與設計特點進行分析，總結了高層建筑的結構體系類型，最后并分析了抗震設計在高層建筑中的應用。
一、結構分析與設計特點
（一）水平載荷成為決定因素
任何一個建筑結構都要同時承受垂直荷載和風產生的水平荷載，還要具有抵抗地震作用的能力。在較低樓房中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計，水平荷載產生的內力和位移很小，對結構的影響也就較小；但在較高樓房中盡管豎向荷載仍對結構設計產生著重要影響，水平荷載卻起著決定性的作用。隨著樓房層數的增多，水平荷載愈益成為結構設計中的控制因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎構件中所引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面對某一高度樓房來說，豎向荷載的風荷載和地震作用，其數值隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。
（二）軸向變形不容忽視
通常在低層建筑結構分析中，只考慮彎矩項，因為軸力項影響很小，而剪切項一般可不考慮。但對于高層建筑結構，情況就不同了。由于層數多，高度大，軸力值很大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生顯著的改變。對連續梁彎矩的影響：采用框架體系和框-墻體系的高樓中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數值，其后果相當于連續梁的中間支座產生沉陷，從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩增大。
（三）側移成為控制指標
與低層建筑不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結構的側向變形迅速增大。設計高層結構時，不僅要求結構具有足夠的強度，能夠可靠地承受風荷載作用產生的內力；還要求具有足夠的抗側剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，保證良好的居住和工作條件。
二、高層家住結構體系結構
當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時，往往需要在建筑平面的適當位置設置較大的剪力墻來代替部分框架，便形成了框架-剪力墻體系。在承受水平力時，框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協同工作的結構體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平荷載。框架-剪力墻體系的位移曲線呈彎剪型。
當受力主體結構全部由平面剪力墻構件組成時，即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中，單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結構其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度都比較高，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強，是一種良好的結構體系，能建高度大于框架或框架-剪力墻體系。
三、高層建筑結構分析與設計方法
高層建筑結構是由豎向抗側力構件（框架、剪力墻、筒體等）通過水平樓板連接構成的大型空間結構體系。要完全精確地按照三維空間結構進行分析是十分困難的。各種實用的分析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。
四、抗震分析與設計在高層建筑的應用
在罕遇地震作用下，抗震結構都會部分進入塑性狀態。為了滿足大震作用下結構的功能要求，有必要研究和計算結構的彈塑性變形能力。當前國內外抗震設計的發展趨勢，是根據對結構在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設計，結構彈塑性分析成為抗震設計的必要的組成部分。我國現行抗震規范（GB50011-2001）要求高層建筑的抗震計算主要是在多遇地震作用下（小震），按反應譜理論計算地震作用，用彈性方法計算內力及位移。對于重要建筑或有特殊要求時，要用時程分析法補充計算，并進行罕遇地震作用下（大震）的變形驗算。
在我國高層建筑的抗震分析與設計中常見的問題有以下幾種：首先是高度問題，對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態度。因為在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態會發生很大的變化，隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發生質變，即有些參數本身超出了現有規范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。其次是材料選用和結構體系的問題，在高層建筑中，我國150m以上的建筑，采用的三種主要結構體系（框-筒、筒中筒和框架-支撐），這些也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外特別在地震區，是以鋼結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構占了90%。如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內外都還沒有經受較大地震作用的考驗。根據現在我國建筑鋼材的類型、品種和鋼結構的加工制造能力，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土（柱）結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。第三是軸壓比與短柱問題，在鋼筋混凝土高層建筑結構中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。
五、結語
結構設計是一項集結構分析，數學優化方法以及計算機技術于一體的綜合性技術工作，是一項對國家建設有重大意義的工作，同時，亦是一門實用性很強的工作。本文就高層建筑的結構設計的各個方面進行分析，一起有助于提高結構工程師在建筑空間中的設計能力，特別是在處理高層建筑方面的問題上。
參考文獻
關鍵詞 超限復雜高層；建筑結構設計
中圖分類號：TU972 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0150-01
超限復雜高層建筑結構非常復雜，需要采用科學有效的設計方法，才能夠實現設計的效果，確保設計的質量，下面針對于超限復雜高層建筑結構設計進行具體的分析。
1 超限復雜高層建筑結構設計概述
所謂超限復雜高層指的就是超限高層的復雜結構，其中剪力墻的結構設計、梁式轉換設計等，在結構上與超限高層有著明顯的區別，尤其是內在結構含有錯層、躍層、中空等復雜建筑構造。對這類建筑的結構設計中，要比正常的超限高層結構設計復雜的多，尤其是結構的受力平衡點極難確定，而且由于結構的復雜性，在設計中要根據實際需求來對每個結構的剪力墻做好設計工作，因為這涉及到超限復雜高層建筑的抗震能力。美觀也是建筑結構設計的重點因素，尤其是超限復雜高層建筑，對于這類建筑的設計外觀不會有著傳統建筑物的對稱外觀[1]。因此，在超限復雜高層建筑結構設計中，要將外觀設計充分的展現出獨有的特性，這樣才能表現出超限復雜高層建筑結構設計的特點。
2 超限復雜高層建筑結構設計的特點
2.1 錯層結構
錯層在我們日常生活中經常見到的一種樓房結構，由于建筑的各個功能區的層高要求不同，針對這一現象設立了錯層結構，不僅如此，有很多樓梯結構也存在躍層結構，都是按照功能區的高度不同而劃分的，而這也是超限復雜高層建筑結構設計中的一大特點。在超限復雜高層建筑結構設計中，在進行結構模型分析的過程中，按照裙房的設計不同，再結合功能區高度要求的不同，從而實現超限復雜高層建筑物結構設計錯層結構的良好設計[2]。
2.2 平面不規則
在對超限復雜高層建筑結構設計的過程中，由于存在的功能區域不同，因此平面結構設計也會存在不規則性，尤其是超限復雜高層建筑的剪力墻、鋼筋混凝土等結構的設計中，對側力構件、承重有著極大的作用，而對每個不同區域測量的抗震平衡點不同，就會導致各個結構出現不同的設計規則，這也是超限復雜高層建筑物結構設計的一大特性。
3 超限復雜高層建筑結構設計
3.1 抗風設計
風荷是建筑結構設計中應考慮的問題，尤其是超限復雜高層的建筑結構設計，因為高度的增加也使得受到風荷的影響越大，特別是在沿海地帶的超限復雜高層在結構設計的過程中應將風荷作為重點設計。超限復雜高層建筑結構的抗風設計是將風產生的動力效應結合風振系數，再轉變成建筑結構設計中的擬靜力進行計算，當然，在抗風設計中需要對擬靜力的計算結果通過模型風洞實驗、結構動力分析、計算校核等，以保證抗風設計的穩定性和可靠性，否則，未對抗風設計進行校核的建筑物容易在風荷的影響下產生建筑墻體的開裂、玻璃墻體的破壞等，甚至會出現主體結構遭到破壞的現象，因此抗風設計在超限復雜高層建筑結構設計中占有重要的地位。在抗風設計中需要注意設計要點：由于超限復雜高層具有平面不規則性、樓梯高度較高、立面復雜等特征，在進行抗風校核時應采用風洞實驗來保證建筑結構的穩定性和安全性；在超限復雜高層建筑之間距離較近時，應對相互之間產生的風力干擾的群體效應作出相應的判斷，并將其滲入到抗風設計中[3]。
3.2 抗震設計
抗震設計是建筑物結構設計中的重點設計，尤其是超限復雜高層建筑的結構設計，因為建筑較高的原因，使得承受震力結構本身就處在弱勢，因此對超限復雜高層結構中的抗震設計要比一般的建筑結構嚴格的多，主要在設計中應注意以下幾點：對超限復雜高層建筑結構設計的地理位置、地質地貌等周邊環節的調查分析，需要結合當地的情況對建筑進行抗震設計；建筑的整體結構設計，如界面大小、應變分布等，要有針對性的進行設計；對建筑結構設計方案進行抗震定量分析，為確保建筑結構抗震性能的優越性，應保證建筑結構的變形彈性需要達到建筑的抗震要求；確定建筑結構的位移和構件變形之間的關系，并在設計的過程中通過測量測試的方式來確定構件的變形值，為建筑結構抗震設計提供依據。
3.3 剛度設計
剛度設計是對建筑整體結構有著固定的作用，尤其是對建筑結構荷載情況有著直接的影響。在超限復雜高層建筑結構設計中，經常會發現結構設計發生扭轉的現象，一旦建筑整體結構發生扭轉就會使建筑物的水平荷載發生變化，而對建筑物的穩定性和安全性造成極其嚴重的影響，這種設計的發生主要是三個點不重合而引起的。所謂三個點指的就是建筑整體結構的重心點、建筑結構幾何形狀的中心點、建筑結構整體剛度的中心點等[4]。對超限高層建筑的剛度設計首先要將各個樓層中分布的水平作用力進行平均分布；將超限復雜高層建筑結構盡量采用規范的平面結構設計，如、矩形、正多邊形、方形以及圓形等，這樣可以有效的分布作用力，能避免或降低建筑結構發生扭轉的問題。當然，超限復雜高層建筑結構也很少存在簡單規范的平面設計，因此，對這類特殊的建筑結構剛度設計時，整體平面結構處于不規范的形態，要盡量將其凸現出的結構部分的寬度與厚度的比值確定在可控制的范圍內，這樣可以充分避免作用力分布不合理而導致建筑結構剛度設計出現問題造成的建筑扭轉現象。另外，在對超限復雜高層建筑結構設計時，要從整體結構設計出發，盡量采用對稱形態的結構設計，這樣可以提高建筑剛度設計的穩定性和可靠性[5]。
4 結束語
在進行超限復雜高層建筑結構設計中，設計人員通過運用有效的設計方法，能夠實現設計水平的提高，確保建筑的質量，促進建筑設計工作的順利進行。
參考文獻
[1]生永栓，王永紅，陳偉松，博東恒.某超限復雜高層（錯層）結構住宅設計[J].建筑結構，2009（S1）.
[2]邱俊強.對高層建筑結構設計中存在問題的分析[J].建材與裝飾（中旬刊），2008（05）.
[3]楊亞紅.馨雅如小區高層建筑超限工程設計概述[J].科技信息，2011（16）.
現代的高層建筑變得越來越纖細，產生更大側移的可能性比以往大體積的多層高樓要大。建筑愈高，自然界所產生的重力荷載、風荷載和地震荷載的影響愈大。正因為如此，抵消這些荷載的結構作用成為高層建筑設計的一個重要方面。高層建筑對側向荷載的動力反應，可以通過改進結構系統以及選擇有效建筑形式的措施加以控制。因此，高層建筑的形式在很大程度上和結構的有效性有關，這也就決定了建筑的經濟性。建筑的結構性能可以定義為建筑承受荷載以及抵抗側移的能力，同時也決定著建筑各體量的組成。
從表象層面看，建筑表現為空間方面的概念的形式是表現總體環境的。對于某個建筑物最初方案設計．建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。但是，關于空間形式的整體設想，也要求建筑師必須考慮建筑形式中有關荷載與抗力之間關系的某些準則．即結構概念。這包括以下幾方面：一是所設想的空間形式應當固定在地面上。二是所設想的空間形式必須能抵抗水平風力作用的地震作用。所以，在進行高層建筑設計時，建筑師的基本任務是；一方面要與結構工程師及其他工程技術人員協調合作，另一方面要根據建筑功能要求、建筑立意，場地情況、外力特征，施工條件及效率等因素，尋找出最經濟、合理、美觀的建筑方案。
二高層建筑結構設計的特殊性
(一)水平荷載成為決定因素。一方面。因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與樓房高度的一次方成正比，而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。
(二)軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續粱彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大，還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整。另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。
(三)側移成為控制指標。與較低樓房不同，結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。
(四)結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
三高層隔震體系的特殊性
高層、超高層隕震體系與常規的隔震體系相比，具有特殊性。首先對高層隔震建筑，上部結構不能滿足剛體運動的假定，高振型反應分量的影響不能忽視，不能簡單地以結構第一振型為主確定上部結構反應；二是由于高層、超高層結構的水平地震力產生的傾覆力矩比較大，在較大地震和強風作用下，隔震支座可能會有拉應力的出現，如何避免和控制隔震支座的拉應力是一個問題。三是高層、超高層的自振周期都比較長，所以必須進一步延長高層、超高層隔震建筑的基本周期，以達到更好的隔震效果。低彈性、大變形能力的隔震支座的開發和性能研究是在強震和強風作用下的各種分析，具有較高的研究價值和重大的工程意義。
四高層基礎隔震系統組成
基礎隔震建筑體系通過在建筑物的基礎和上部結構之間設置隔震層，將建筑物分為上部結構、隔震層和下部結構3部分。地震能量經由下部分結構傳到隔震層，大部分被隔震層的隔震裝置吸收，僅有少部分傳到上部結構，從而大大減輕地震作用，提高隔震建筑的安全性。經過人們不斷的探索，如今基礎隔震技術已經系統化、實用化，它包括摩擦滑移系統，疊層橡膠支座系統、摩擦擺系統等。目前工程最常用的是疊層像膠支座隔震系統。這種隔震系統．性能穩定可靠，采用專門的疊層橡膠支座作為隔震元件，該支座是由一層層的薄鋼板和橡膠相互盛置，經過專門的硫化工藝粘合而成，其結構、配方、工藝需要特殊的設計，屬于一種橡膠厚制品。目前常用的橡膠隔震支座有：天然橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等。新晨
五高層基礎隔震技術原理
關鍵字：高層結構特點選型
一. 高層建筑結構特點
①水平荷載對結構的影響大，側移成為結構設計的主要控制目標之一。對一般建筑物，其材料用量、造價及結構方案的確定主要由豎向荷載控制，而在高層建筑結構中，高寬比增大，水平荷載（包括風力和地震力）產生的側移和內力所占比重增大，成為確定結構方案、材料用量和造價的決定因素。其根本原因就是側移和內力隨高度的增加而迅速增長。
②樓（屋）蓋結構整體性要求高。高層建筑結構的整體共同工作特性主要是各層樓板（包括樓面梁系）作用的結果，由于樓板在自身平面內的剛度很大，變形較小，故在高層建筑中一般都假定樓板在自產生平面內只有剛移（僅產生平動和轉動），而不改變形狀，并忽略樓板平面之外的剛度。因此，在高層建筑結構中的任一樓層高度處，各抗側力結構都要受到樓板剛體移動的制約，即所謂的位移協調，這時抗側剛度大的豎向平面結構必然要分擔較多的水平力。
③高層建筑結構中構件的多種變形影響大。在一般房屋結構分析中，通常只考慮構件彎曲變形的影響，而忽略構件軸向變形和剪切變形的影響，一般是因為其構件的軸力和剪力產生的影響很小。而對于高層建筑結構，由于層數多、高度高，軸力很大，從而沿高度逐漸積累的軸向變形很顯著，中部構件與邊部、角部構件的軸向變形差別大，對結構內力分配的影響大，因而構件中的軸向變形影響必須加以考慮。
④結構受到動力荷載作用時的動力效應大。根據結構本身的特點不同，如結構的類型與形式，結構的高度與高寬比，結構的自振周期與材料的阻尼比等的不同，結構受到地震作用或風荷載作用時，產生的動力效應對結構的影響也不同，有時這種動力效應嚴重影響結構物的正常使用，甚至造成房屋的破壞。
⑤扭轉效應大。當結構的質量分布、剛度分布不均勻時，高層建筑結構在水平荷載作用下容易產生較大的扭轉作用，扭轉作用會使抗側力結構的側移發生變化，從而影響各個抗側力結構構件（柱、剪力墻或筒體）所受到的剪力，并進而影響各個抗側力結構構件及其他構件的內力與變形。因此，在高層建筑結構設計中，結構的扭轉效應也是不可忽視的問題。
⑥必須重視結構的整體穩定和抗傾覆問題。在高層建筑結構設計中，應該重視結構的整體穩定性與結構的抗傾覆能力，防止結構發生整體失穩的破壞情況。
⑦當建筑物高度很大時，結構內外與上下的溫差過大而產生的溫度內力和溫度位移也是高層建筑結構的一種特點。
二.高層建筑結構選型
搞好結構工程的關鍵在于結構選型。.地震區高層建筑的體系選型,實際上屬于抗震概念設計范疇,他是在總結震害規律及工程經驗的基礎上,以宏觀概念為指導,正確地解決高層建筑的總體方案,選擇合理的結構體系,以達到合理抗震。.通常應選擇對抗震有力的地段,選用整體性較好的基礎,立體結構應具有合理的地震作用傳遞途徑,擁有多道抗震防線,具有必要的剛度和強度,具有合理的剛度和強度分布,避免豎向剛度的突變。另外亦宜選擇風壓體型系數較小的形狀并避免高寬比過大.
對于多層或高層建筑,其豎向和水平結構體系設計的基本原理是相同的。但隨著高度的增加，由于以下兩個原因,豎向結構體系成為設計的控制因素,較大的豎向荷載要求有較大的柱、墻和井筒,更重要的是,側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多,必須精心設計。高層建筑的豎向結構體系從上到下一層層地傳遞累積的重力荷載,因此要求較大柱或墻截面來承受這些荷載，同時,這些豎向結構體系還必須把風荷載或地震作用等側向荷載傳給基礎。可是,與豎向荷載相比,側向荷載對建筑物的效應不是線性的,而是隨建筑物的增高而迅速增大。當多層建筑的結構按恒載及活荷載設計時,柱、墻、樓梯或電梯井就自然能承受大部分水平力,高層建筑并非如此.為了使高層建筑足以抵抗相當大的側向荷載和側移,常常不得不進行專門的結構布置,柱、梁、墻和板的截面總是要大一些。
三.高層建筑結構體系選型與結構設計的關系
對于非地震區的高層建筑，水平荷載要以風荷載為主，所以高層建筑選型宜選用利于抗風作用的建筑體型，即風壓體型系數較小的圓形、橢圓形等建筑體型。流線型的建筑體型及由下而上逐漸變小的截錐形體型也有利于抗風。在結構平面布置時，宜采用平面形狀與剛度分布較均勻對稱的結構，減輕風荷載作用之下扭轉效應對結構內力以及變形造成的影響，并限制結構高寬比，防止傾覆。
而對于地震區高層建筑的結構體系選型，實際上是屬于抗震概念設計的范疇，通過以宏觀概念為指導，選擇合理的方案和結構體系，達到合理抗震目的。如選用整體性較好的基礎，立體結構具有合理的地震作用的傳遞途徑、合理的剛度及強度分布等。
另外，高層住宅建筑根據其使用功能的特點，要在平面內布置許多縱、橫內隔墻，而剪力墻結構能夠使發揮結構作用的剪力墻和發揮分隔作用的縱、橫內隔墻統一起來，顯示它們在住宅建筑中的優越性。再加之它施工又方便，技術經濟指標比較好、抗震性能比較可靠，因此，剪力墻結構體系應為高層住宅體系選型的首選。但是像高層旅館的公共部分（比如大廳、會議室等）及公寓的某些部分常常要求較大的空間，這時就要優先考慮框架或框剪結構體系。
四. 高層建筑結構選型的若干思考
選型工作具有很強的綜合性包含大量確定與不確定的因素,受諸多條件和因素影響,高層結構是否合理、經濟的關鍵,隨著建筑高度和功能的發展需要而不斷發展變化。除了要考慮工程造價和投資能力,還要考慮所選結構型式對建筑功能的適應性,施工條件,技術能力,施工工期,建筑材料和能源供應,建筑美學要求包括建筑群及其環境的配合建設場地的地形地貌自然災害等等。
4.1豎向承重結構的選型在對豎向承重結構進行選型時,首先考慮的是建筑物的高度和用途。不同結構體系的強度和剛度是不一樣的,因而它們適應的高度也不同。一般說來,框架結構適用于高度低、層數少、設防烈度低的情況;框架―剪力墻結構和剪力墻結構可以滿足大多數建筑物的高度要求;層數很多或設防烈度較高時,可用筒體結構。當建筑物的高度超出表中數值時,要進行專門的研究,采取有效的措施。選擇結構體系應考慮的另一個因素是建筑物的用途。目前國內高層建筑按用途大體上可分三大類:住宅、旅館及公共性建筑(辦公、商業、科研、教學、醫院等)。住宅建筑一般采用剪力墻結構。
4.2水平承重結構的選型水平承重結構對保證建筑物的整體穩定和傳遞水平力有重要作用。水平承重結構選型通常有以下幾種,平板體系、無梁樓蓋、密肋樓蓋和肋形樓蓋。平板體系:平板體系采用單向板或雙向板,常用于剪力墻結構或筒體結構。其優點是板底平整,可以不加吊頂,結構高度低,可以降低層高。但當跨度大時,采用平板較困難,一般非預應力平板不宜超過6m,預應力平板不宜超過9m,否則平板厚度過大,樓面重量太大。采用現澆預應力無粘結平板樓面可以減少板厚。無梁樓蓋:在層高受限制情況下,公用建筑常采用無梁樓蓋。無梁樓蓋最好帶現澆柱帽,以加強板柱連接的可靠性。無梁樓蓋的合適跨度是:普通鋼筋混凝土樓面6m以內;預應力混凝土樓面可達9m。密肋樓蓋:密肋樓蓋多用在跨度較大而梁高受限制的情況下。筒體結構角區樓面也常用密肋樓蓋。當采用裝配式樓板時,框架－剪力墻結構應加混凝土現澆面層。樓蓋結構應滿足:房屋高度超過50m時,框架―剪力墻結構、筒體結構及復雜高層建筑結構應采用現澆摟蓋結構;剪力墻結構和框架結構宜采用現澆結構。房屋高度不超過50m時,8、9度抗震設計的框架-剪力墻結構宜采用現澆樓蓋結構;6、7度抗震設計的框架-剪力墻結構可采用裝配整體式樓蓋;框架結構和剪力墻結構可采用裝配整體式結構。同時對于現澆樓蓋,混凝土強度等級不宜低于C20,也不宜高于C40。
4.3下部結構的選型高層建筑的基礎是高層建筑的重要組成部分。它將上部結構傳來的巨大荷載傳遞給地基。高層建筑基礎形式選擇的好壞,不但關系到結構的安全,而且對房屋的造價、施工工期等有重大的影響。高層建筑基礎形式通常有以下幾種:(1)柱下獨立基礎:適用于層數不多、土質較好的框架結構。當地基為巖石時,可采用地錨將基礎錨固在巖石上,錨入長度≥40d。(2)交叉梁基礎:即雙向為條形基礎。適用:層數不多、土質一般的框架、剪力墻、框架－剪力墻結構。(3)片筏基礎:適用于層數不多土質較弱或層數較多土質較好時用。當基巖埋置深度很深,地下水位又很高,但是在距地表不深處有一定承載力和一定厚度的持力層時,選用片筏基礎比選用樁基礎可以節省投資和縮短工期。但片筏基礎的剛度較弱,應注意對基礎不均勻沉降、變形和裂縫進行驗算。當地下水位很高時,還要進行抗浮驗算。(4)復合基礎:適用于層數較多或土質較弱時采用。CFG樁復合地基是高粘結強度復合地基代表,目前它已大量應用于高層建筑地基。它既可適用于條形、獨立基礎,也可用于筏基和箱形基礎。可用于填土、飽和土及非飽和土粘性土。
結語：高層建筑物有效地減輕了住房壓力,但必然也帶來了安全隱患,其結構設計顯得尤為重要，隨著設計理念的不斷發展,高層建筑物必將朝著更加合理的方向發展。高層建筑結構的選型與結構布置直接影響著結構的安全性與經濟性，設計中應根據房屋的高度、高寬比等多方面因素選取合理的結構體系。
參考文獻
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【關鍵詞】高層建筑；結構設計；結構選型
1. 高層建筑結構的特點
80年代以前的高層建筑是指9層以及9層以上建筑。現在是將20層左右看作中高層建筑，100m左右30層為高層建筑。高層建筑結構設計中，常用鋼和鋼筋混凝土兩種材料。
鋼筋混凝土結構優點是成本低，耐久性和耐火性較好，維護費用低，材料來源廣泛，能夠澆注成復雜斷面形狀。它有多種結構體系可以選擇，由于使用混凝土從進而節省鋼材，經過優化設計，能夠得到較好的抗震性能；缺點是構件斷面大，自重大，抗裂性能差，延性較差，戶外施工受到天氣條件的影響。
鋼結構的優點是強度高，韌性好，便于加工；高層鋼結構具有結構斷面小，自重輕，抗震性能好，便于施工，能夠縮短工期；缺點是高層鋼結構需大量鋼材，造價高，鋼結構耐火性能不好，要用大量防火涂料，鋼材易于銹蝕，防火性能較差，設計施工技術也較復雜。
由于鋼筋混凝土和鋼結構都有明顯的優缺點，在高層建筑結構設計中常采用鋼與鋼筋混凝土材料的組合結構，使二者互相取長補短，既能保證技術性能要求，又能取得良好的經濟效果。鋼與鋼筋混凝土組合的常見形式有兩種：1、鋼骨混凝土構件，是在構件內部放上鋼材，構件外部用鋼筋混凝土包裹，利用鋼材加強構件。這樣既可以通過鋼骨減小構件斷面和改善抗震性能，也能由外包混凝土提高其剛度和耐火性能。也可在鋼管內部填充混凝土，稱為鋼管混凝土，它有效地利用了鋼材的抗拉性能和混凝土的抗壓強度，增加了它的抗壓和抗剪承載力，減小了柱截面有利于抗震，同事由于混凝土的吸熱作用，增加了耐火時間；外部鋼管可防止內部混凝土的脆性破壞另外，為采用高強混凝土提高供了可靠保證。2、組合結構，一部分用鋼結構，一部分采用鋼筋混凝土結構。
2. 高層建筑結構設計分析
2.1 水平負荷是決定因素
在較低建筑中，重力產生的垂直荷載是結構設計的決定因素，由風產生的水平荷載對結構的影響較小；在高層建筑中，水平荷載是主要因素，垂直荷載對高層結構設計也有重要影響。隨著建筑層數的增加，水平荷載越發成為高層結構設計中的決定性因素。因為在豎構件中，樓房自重和樓面使用荷載產生的軸力和彎矩值，與樓房高度的一次方成正比；水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在構件中所引起的軸力，與樓房高度的平方成正比；另一方面，對某一高度建筑來而言，垂直荷載一般是定值，而由風震作用產生的水平荷載，是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。
2.2軸向變形的影響
低層建筑結構設計取決于垂直荷載，水平荷載只考慮彎矩項。在高層建筑結構設計中，在高度上累積的軸向變形非常明顯，軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生明顯改變。軸向變形的影響在結構分析中應當考慮，它是在施工過程中逐層施加的。所以在分析軸向變形時，不能簡單的按一次加載考慮，而是在施工過程中分層施加垂直荷載。
2.3 結構側移的影響
結構側移已經成為高層建筑結構設計的關鍵因素。水平荷載作用下結構的側向變形，隨著樓層的增加而急速變大。過大的側移會造成非結構構件和結構構件的損壞，也會使人感覺不舒服，從而影響使用。所以結構側移要控制在一定范圍內。高層結構設計，要求結構具有足夠的強度，能夠抵御水平荷載作用產生的內力；同時要有足夠的抗側剛度，使結構側移被控制在某一限度之內，保證良好的居住和工作條件。
2.4 結構延性的影響
高層結構設計上應采以恰當的措施，保證結構具有足夠的延性，使其在地震作用下的變形更大一些，即使進入塑性變形階段后使其仍具有較強的變形能力，避免倒塌。
3. 高層建筑結構選型分析
影響高層建筑結構選型的因素很多，而且各因素之間的具有很強的相互作用，不確定的信息多，綜合性很強，所以不僅要有力學分析，而且應該綜合考慮經濟、環境、安全、適用等多種因素。在分析時要抓住主要矛盾，而忽略次要矛盾。高層建筑結構選型的主要影響因素可歸為以下：（1）結構的功能適應性；（2）結構的受力合理性；（3）結構的經濟有效性；（4）結構的施工方便性；（5）結構的抗災減災能力；（6）建筑方案特征
3.1 結構的功能適應
結構選型時應首先關注結構型式對功能的適應。建筑物的功能主要有兩個要求：空間要求和功能要求。根據高層建筑對空間的要求可大體確定建筑物的規模、尺度與建筑物之間關系。高層建筑的使用功能大體上分為住宅、旅館、辦公樓、公寓和綜合樓等。比如高層住宅，其使用空間小，分隔墻體較多，且各層的平面布置基本相同，因此這種功能的建筑就比較適合采用剪力墻或框架剪力墻結構。
3.2 結構的受力合理性
每種結構體系有各自的受力特征，結構選型必須保證結構體系受力合理。結構受力合理性包括結構能有效抗風、有效抗震、有明確的傳力途徑、應力分布合理、破壞機制合理等等。因此應仔細比較各種結的構體系優缺點，挑選出能幾個較好結構體系，然后再結合其它影響因素作分析、篩選。
3.3 結構的經濟有效性
工程建設實踐要考慮提升工程投資的經濟效益，因此選取結構選型方案時必須對不同結構體系進行經濟比較。的手段是進行綜合經濟分析，全面考察影響經濟效益的各要素，從整體和長遠的角度分析結構方案經濟性。
3.4 結構的施工方便性
建筑施工的生產技術水平及生產手段對建筑結構型式有很大影響。首先，先進施工技術是實現先進結構型式的前提；其次，建筑結構方案要密切與施工條件相結合；再次，對于某些結構應充分考慮受力狀況在施工階段和使用階段有很大出入 。
3.5 結構的抗災減災能力
結構抗災減災性能包括抗震減災性能、抗風減災性能、抗火減災性能、地質 災害性能。在高度合理性、剛度合適性、抗傾合理性中考慮設防風壓保證其抗風減災性能；在場地選擇及基礎選型中考慮抗地質災害性能；結構抗火減災性能需求可通過結構材料選擇、防火構造措施、增加消防能力等措施防增來保證，選型時一般不直接考慮。
3.6 建筑方案特征
建筑的高度、高寬比、長寬比以及建筑體型，其中建筑體型包括平面體型和立體體型。平面體型是由平面規則性、平面對稱性、平面質量和剛度偏心等組成，立體體型是由結構高寬比、立面收進體型、塔樓和層間剛度等組成。
4. 結束語
隨機經濟的發展，技術的進步，面對越來越高的高樓，越來越復雜的結構體 系及建筑平面功能，我們在確定結構設計及結構選型的方案時只有本著經濟、合理、技術先進的原則，在滿足建筑使用功能及結構安全前提下，選擇經濟合理的結構方案。
參考文獻
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關鍵詞：轉換層；高層建筑；梁式；豎向；抗震
中圖分類號：TU208文獻標識碼： A
一、轉換層的功能與設計原則
（一）轉換層的功能
1、建筑功能
利用轉換層結構可以為高層建筑提供寬闊的室內空間和出入口。
2、結構功能
高層建筑利用轉換層可以實現上下部結構的轉換，上部的剪力墻結構更適合于民用住宅結構，而下部框架結構由于可以具有較大的內部空間，更適宜商用。通過轉換層將兩者有效的融合為一體，確保了高層建筑結構的多樣化。
3、軸線及上下層柱網轉換
利用轉換層進行結構設計時，在其不改變上下結構形式的情況下，可以通過對軸線及上下層柱網的改變，實現下部柱距的擴大，以大柱網的形式滿足下部大空間的需求。
4、錯位布置
在進行上下結構轉換時，可以對上部結構和下部結構的軸線和柱網軸線進行錯位布置。
（二）設計原則
高層建筑由于自身重量較大，所以對其穩定性和抗震性具有較高的要求，但在進行轉換層設置時，極易導致豎向剛度突變的發生，從而導致高層建筑結構的抗震性能受到較大的影響，所以在進行轉換層設計時需要遵循利用直接落地的豎向構件、宜低不宜高、宜小不宜大的諸多原則。即在進行轉換層設置時，由于豎向構件會對剛度和結構的抗震性能帶來突變，所以需要選擇直接落地的豎向構件來進行設置；在進行轉換層設置時，盡量選擇高層建筑豎向位置較低的地方；同時為了確保所設置的轉換層結構型式能夠具有更明確的傳力路徑，所以需要對轉換層結構進行優化，這樣對于結構設計和施工都會有一定的益處；在轉換時需要對剛度進行適度的控制，不宜過大，這樣不僅有利于建筑物的安全性，而且也會帶來較好的經濟性。
二、結構轉換層的類型及設計方法論述
高層建筑結構轉換層可以分為四種類型：梁式轉換層、厚板式轉換層、箱式轉換層和桁架式轉換層。
（一）梁式轉換層
特點：梁式轉換層分為托柱形式轉換梁截面設計和托墻形式轉換梁截面設計，這兩者是按功能不同來進行劃分的。
1、托柱形式轉換梁截面設計
當轉換梁承接的是上部的普通框架時，可以按照普通的截面設計進行配筋計算，因為這時的轉換梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一樣的，但是，當轉換梁承受的是上部斜桿框架時，就應該按偏心受拉構件進行截面尺寸設計，因為，此時的轉換面承受的是軸向拉力。
2、托墻形式轉換梁截面設計
在轉換梁的施工過程中，力學問題是一個關鍵問題，必須要予以重視，當轉換梁承受上部的墻體是小墻體時，要采取普通梁的截面設計方法進行配筋計算，且縱向的鋼筋也可以放置在轉換梁的底部，像普通梁那樣布置就可以了；當轉換梁承受的是上部墻體且滿跨不開洞時，轉換梁應采取的截面設計方法是深梁截面設計方法，它的受力特點和破壞形態表現為深梁，不過此時的轉換梁跨中較大范圍的內力較大，所以其縱向的鋼筋就不應該彎曲或者截斷了；當轉換梁承托上部墻體滿跨或者不滿跨時，但是剪力墻長度比較大時，應該采取的轉換梁設計方法是深梁截面設計方法。
（二）箱型轉換結構
當轉換梁的截面較大時，可以在轉換梁的梁頂和梁底同時設置一層樓板，遍布全層，使得整個樓層都構成“箱子”形式，也因此被稱為“箱型轉換層。
箱型轉換結構也是高層建筑設計中較為常用的一種結構形式，在設計過程中主要要注意支撐體系的合理設置，這是保證建筑施工質量的重要前提，主要特點有：層高大、自重大、混凝土強度高、結構受力比較復雜、墻柱模板支設困難等，主要優點是轉換層本身的整體性非常好，但是，它也有其缺點，就是它直接占用了整個樓層的面積，使得這個樓層不能再有其他用途，只能當做設備層使用，還有一個缺點就是上面所提出的自重大、造價高，這也是在實際應用當中很少使用的原因。
（三）厚板式轉換層
這種厚板厚梁式轉換結構主要優點是布置靈活，整體性比較好，當上、下柱網線錯開比較多很難用梁來承托時就需要采取這種形式，做成厚板，厚板的厚度也可以根據上下的結構以及柱網尺寸而定，但是這種厚板式轉換層的自重很大，地震作用大，耗費材料多，不僅耗費資金而且還容易發生震害，所以這種方法采用的也不是很多。
厚板式轉換層可以采用T B SA 等的三維空間分析程序對整體進行內力分析，主要是轉換板的不規則邊界，這樣一般會采用有效單元法進行內力分析，還可以采用復雜樓板有限元分析軟件進行進一步計算，還可以對板進行在豎向壓力荷載作用下的受彎和局部壓力等的計算。
（四）桁架式轉換層
桁架可以分為兩種，一種是空腹桁架，另一種是實腹桁架，這種桁架式轉換層主要是由梁式轉換層結構轉換而來的，與梁式轉換層相比它的受力更加明確、整體性好、抗震能力強、框支柱柱頂彎矩和剪力更加小一點，這是它主要的優點，但是缺點也比較明顯，施工難度大，更加復雜、節點設計難度大。可以對其進行整體結構的內力分析，當高層建筑的下部為大商場時，需要的空間必須要大，上部則是居住辦公等的小空間，這時就可以采用桁架式轉換層，特別是在需要設置管道時，更要采取這種方式，一般采用桁架式轉換層時應該滿層進行布置，而且上弦節點要與上部密柱中心對齊。桁架式轉換層的重量比較小，所以也減小了下部框架的承重負荷。
三、帶轉換層的高層建筑結構設計要點
（一）轉換層結構布置
據相關研究已經顯示，在底部的轉換層中，如果其位置越高，它的上下高度的突變就會越大，轉換層的上下內力的傳遞途徑，其突變也會加劇，落地的剪力墻以及其他墻體就容易出現裂縫現象，框支柱內力加大，使得轉換層的上部其附近的一些墻體就會被破壞。所以說，轉換層的位置如果過于高，就會對抗震產生不利的影響。按照相關的研究結果顯示，轉換構件能夠運用箱形結構、斜撐、厚板、轉換大梁等形式，在地震區對于一些轉換厚板的使用經驗是比較少的，可以在一些非地震區采用，在一些大空間的地下室中，因為其周圍有著約束的作用，而地震的反應也低于上部的框支結構，所以，在 7 度到 8 度地區的地震設計的一些地下室就能夠采用這種厚板轉換層。
（二）轉換層豎向布置
轉換結構可以根據結構的傳力以及建筑的功能需要，沿著層高的建筑方向靈活布置，也可以符合建筑功能要求的基礎上，能夠在樓層的局部來設置轉換層，而且自身的空間可以作為一種技術設備層，也可以作為一種正常的使用層，但是前提是要保證轉換層的剛度，這樣來防止剛度的過分懸殊。
（三）轉換層抗震設計
為了進一步的保證設計的準確性與安全性，規定在一些框支剪力墻其轉換層的位置如果是設置在第三層以上，那么框支柱以及剪力墻其底部的抗震等級要提高一級，如果已經是特一級就不再需要提高，而對于底部的框架來說，如果其為密柱框架，其抗震等級就不用再提高。轉換層其構件在水平地震作用下的內力要將其調整，如果是八度的抗震設計，就要對豎向地震的影響需要考慮。
（四）轉換層樓板設計
轉換層將框支剪力墻分成上下兩部分，對于這兩者來說，其受力情況是有一定差距的，在上部的樓層中，因為外荷載而產生的水平力，有自己的分配原則，它是根據剪力墻的剛度來進行的。在下部樓層中，框支柱的剛度與落地的剪力墻的剛度也是不同的，后者承擔著水平剪力，也就是說，在轉換層處荷載的分配不是很均勻。轉換層其樓板具有比較重的任務，轉換樓板其自身的變形大、受力大，應該要保持足夠的剛度來完成對于自己任務的支撐。
參考文獻
[1]李多龍. 高層建筑結構設計的基本流程分析[J]. 江西建材. 2013(06)
[關鍵詞]高層建筑結構結構體系剪力墻
一、高層建筑結構設計特點
1.水平荷載成為決定因素。一方面,因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值,僅與樓房高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩,以及由此在豎構件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;另一方面,對某一定高度樓房來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用,其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。
2.軸向變形不容忽視。高層建筑中,豎向荷載數值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,從而會對連續梁彎矩產生影響,造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大;還會對預制構件的下料長度產生影響,要求根據軸向變形計算值,對下料長度進行調整;另外對構件剪力和側移產生影響,與考慮構件豎向變形比較,會得出偏于不安全的結果。
3.側移成為控制指標。與較低樓房不同,結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加,水平荷載下結構的側移變形迅速增大,因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。
4.結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言,高樓結構更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力,避免倒塌,特別需要在構造上采取恰當的措施,來保證結構具有足夠的延性。
二、高層建筑的結構體系
1.框架-剪力墻體系。當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時,往往需要在建筑平面的適當位置設置較大的剪力墻來代替部分框架,便形成了框架-剪力墻體系。在承受水平力時,框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協同工作的結構體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載,剪力墻主要承受水平剪力。框架-剪力墻體系的位移曲線呈彎剪型。剪力墻的設置,增大了結構的側向剛度,使建筑物的水平位移減小,同時框架承受的水平剪力顯著降低且內力沿豎向的分布趨于均勻,所以框架-剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。
2.剪力墻體系。當受力主體結構全部由平面剪力墻構件組成時,即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中,單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結構,其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度都比較高,有一定的延性,傳力直接均勻,整體性好,抗倒塌能力強,是一種良好的結構體系,能建高度大于框架或框架-剪力墻體系。
3.筒體體系。凡采用筒體為抗側力構件的結構體系統稱為筒體體系。筒體是一種空間受力構件,分實腹筒和空腹筒兩種類型。筒體體系具有很大的剛度和強度,各構件受力比較合理,抗風、抗震能力很強,往往應用于大跨度、大空間或超高層建筑。
三、高層建筑結構分析
1.高層建筑結構分析的基本假定
(1)彈性假定。目前工程上實用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般風力作用下,結構通常處于彈性工作階段,這一假定基本符合結構的實際工作狀況。但是在遭受地震或強臺風作用時,往往會產生較大的位移,進入到彈塑性工作階段。此時仍按彈性方法計算內力和位移時不能反映結構的真實工作狀態的,應按彈塑性動力分析方法進行設計。新晨
(2)小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對幾何非線性問題(P-Δ效應)進行了一些研究。一般認為,當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時,P-Δ效應的影響就不能忽視了。
(3)剛性樓板假定。許多高層建筑結構的分析方法均假定樓板在自身平面內的剛度無限大,而平面外的剛度則忽略不計。一般來說,對框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是,對于豎向剛度有突變的結構,樓板剛度較小,主要抗側力構件間距過大或是層數較少等情況,樓板變形的影響較大。特別是對結構底部和頂部各層內力和位移的影響更為明顯。可將這些樓層的剪力作適當調整來考慮這種影響。
(4)計算圖形的假定。高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形有三種:①一維協同分析。②二維協同分析。③三維空間分析。三維空間分析的普通桿單元每一節點有6個自由度,按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點還應考慮截面翹曲,有7個自由度。
2.高層建筑結構靜力分析方法
(1)框架-剪力墻結構。框架-剪力墻結構內力與位移計算的方法很多,由于采用的未知量和考慮因素的不同,各種方法解答的具體形式亦不相同。框架-剪力墻的機算方法,通常是將結構轉化為等效壁式框架,采用桿系結構矩陣位移法求解。
(2)剪力墻結構。剪力墻的受力特性與變形狀態主要取決于剪力墻的開洞情況。不同類型的剪力墻,其截面應力分布也不同,計算內力與位移時需采用相應的計算方法。剪力墻結構的機算方法是平面有限單元法。此法較為精確,而且對各類剪力墻都能適用。但因其自由度較多,機時耗費較大,目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應力分布復雜的情況。
(3)筒體結構。筒體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類:等效連續化方法、等效離散化方法和三維空間分析。
等效連續化方法是將結構中的離散桿件作等效連續化處理。一種是只作幾何分布上的連續化,以便用連續函數描述其內力;另一種是作幾何和物理上的連續處理,將離散桿件代換為等效的正交異性彈性薄板,以便應用分析彈性薄板的各種有效方法。具體應用有連續化微分方程解法、框筒近似解法、擬殼法、能量法、有限單元法、有限條法等。
