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當前高層建筑結構設計工程師面臨的一個首要問題就是怎樣才能設計出安全、舒適、經濟、美觀，并能滿足人們精神及物質生活要求的高層建筑。因此，對高層建筑結構設計要點的熟練掌握，是高層建筑結構設計人員的必備基本素質。筆者將多年從事高層建筑結構設計的經驗做了一個總結，提出了高層建筑結構設計中一些需要注意的問題，并對高層建筑結構設計的體系作了分析，以供參考。
1 高層建筑結構設計的特點分析
1.1 水平荷載是高層建筑結構設計當中的決定因素
高層建筑所承受的樓面荷載及其自身重量于豎向構件當中的彎矩及軸力數值與高層建筑的實際高度成正比；高層建筑結構中傾覆力矩的產生與水平荷載相關，結構的軸力也由豎向構件所引起，傾覆力矩及軸力都與高層建筑本身的實際高度成正比；對于具有特定高度的建筑來說，豎向荷載在一般情況下是一個定值；而高層建筑結構中的水平荷載數值由結構動力的特性決定，隨動力特性變化而變化，尤其是水平荷載當中的風荷載。
1.2 軸向變形在高層建筑結構設計當中是不可忽視的因素
如高層建筑所承受的豎向荷載值較大，可引起柱中出現軸向變形的現象，且幅度較大，從而影響連續梁的彎矩，對連續梁中部的支座處負彎矩值產生了減小作用，而對端支座的負彎矩值及跨中正的彎矩值則是產生了增大作用。較大的豎向荷載值還會影響預制構件下料的長度；在這樣的情況下，就需要以軸向變形作為依據的計算值，調整下料長度。此外，豎向荷載值對構件側移及剪力產生的影響也不可忽視，因其與構件豎向的變形相比較考慮，會產生與不安全結果不相符合的現象。
1.3 側移是高層建筑結構設計中的控制指標
高層建筑與低矮的樓房不一樣，高層建筑結構設計工作中，關鍵的影響因素為結構側移；隨建筑本身實際高度的增大，水平荷載之下的建筑結構側移的變形會迅速增大。可以發現，在水平荷載的作用下，需要對結構側移進行控制，使其保持在一定的限度之內。
1.4 結構延性為高層建筑結構設計的重要指標
高層建筑的結構要比低矮樓房的結構更柔，在地震的作用下，出現的變形幅度會更大，減少了倒塌的現象。在高層建筑的構造方面可采取相應的措施，使之進入到塑性變形的階段后，仍具有足夠延性，保持較強變形能力。
2 高層建筑結構設計體系分析
2.1 剪力墻-框架體系的設計
在高層建筑結構中的框架體系剛度及強度均不能達到要求時，常常需要在高層建筑的平面內適當的位置，建立剪力墻以代替結構中的部分框架，將剪力墻-框架結構體系應用于結構設計當中[3]。當建筑物承受來自水平方向的壓力時，剪力墻及框架可以通過剛度足夠強的連梁及樓板共同組成相互協同結構工作體系。在剪力墻-框架設計體系中，承受來自垂直方面荷載的主體為框架體系，水平剪力的承受主體為剪力墻；在剪力墻-框架體系中，位移曲線為彎剪型。結構側向的剛度由于剪力墻的作用而增大，建筑在水平方向上的位移得以減小；框架所承受的水平方向上的剪力出現明顯下降的趨勢，豎向的內力分布變得均勻。
2.2 剪力墻結構體系的設計
剪力墻結構體系是指由平面的剪力墻結構組成的建筑主體受力結構。在剪力墻結構體系當中，全部的水平力及垂直荷載由單片的剪力墻所承受。剪力墻結構體系是一種剛性的結構，位移曲線是一種彎曲型結構。剪力墻結構體系的剛度及強度均相對較高，具有一定延性，在傳力時具有直接及均勻的優點，整體性好，且抗倒塌的能力較強，不失為一種優良的建筑結構體系，其可建的高度一般大于剪力墻-框架體系。
2.3 筒體結構體系
筒體結構體系指的是以筒體作為抗側力的構件建筑結構體系，筒體結構體系主要包括筒體-框架、單筒體、多束筒及筒中筒等其他多種形式。可將筒體分為空腹筒及實腹筒兩個大類。筒體為空間受力的結構構件與三維豎向的結構單體，由曲面墻或平面墻圍成；也可由窗裙梁、密排柱及開孔鋼筋外墻等構成。筒體結構體系的強度及剛度均相對較高，在大空間、大跨度等特殊類型的高層建筑中被廣泛應用
3 高層建筑結構設計的基本假定分析
由剪力墻及簡體框架組成了高層建筑主體結構，組成的方式為平樓板水平連接。因此，在三維空間中精確及完善的分析高層建筑結構設是存在難度的，特別是不同的實用分析方法，要引入不同程度的簡化計算模型。以下四種假定是高層建筑結構設計中比較常見的計算模型。
3.1 小變形基本假定
在一般情況下，小變形基本假定在高層建筑結構設計分析中被應用得最多。很多從幾何方面入手的研究人員對P—效應進行了詳細研究，并得出以下注意事項：在建筑高度與頂點的水平位移的比值大于0.2%的情況下，需高度重視建筑結構受到P—效應影響的程度。
3.2 剛性樓板基本假定
在分析高層建筑結構設計時，存在的問題主要是過于注重平面內剛度，而忽視了平面外剛度。采用剛性樓板基本假定的分析法不僅能將結構的位移自由度減少，計算的方法簡化，而且能為筒體結構空間薄壁的桿件理論創造良好的計算及使用條件。在一般的情況下，在剪力墻結構體系及框架結構體系當中運用剛性樓板基本假定是可行的。但是，就豎向剛度結構出現突變的情況而言，受到樓板變形的影響較大，如有些樓板的層數不多、剛度不大及抗側力構件的間距過大等情況，尤其是結構底部及每層頂部內力的影響更為顯著。對于以上問題，要采取一些適當的調整措施進行解決。
3.3 彈性基本假定
目前，在高層建筑結構設計的分析方法當中，彈性基本假定
計算方法被運用的范圍較廣。尤其在垂直荷載的計算當中，因高層建筑結構長時間處于彈性的工作階段，實際工作情況與彈性基本假設的情況相吻合。但如果遭到較嚴重的自然災害，如較大強風及地震等，建筑結構會因較大的位移幅度而產生裂縫，從而進入到彈塑性的工作階段。在這樣的情況下，為了能使高層建筑結構狀態得到真實的反應，只能在結構設計中運用彈塑性分析方法。
3.4 計算圖形基本假定
高層建筑結構設計中三維空間的分析方法主要為計算圖形基本假定。二維協同分析沒有將側力構件中公共的節點在外位移納入到分析的范圍當中；側力構件外的剛度及扭轉剛度并沒有受到高度重視。分析精通桿的三維空間中每一節點時，自由度只有六個，不足以完成分析，使用計算圖形基本假定分析法，可以彌補這一缺陷。
4 結束語
高層建筑的快速發展增加了對其力學及結構分析模型等方面的諸多要求。因此，尋找新的結構設計形式與正確的力學分析模型，是當前高層建筑結構設計工作人員的主要奮斗目標；只有找到新型建筑結構設計形式與正確的力學分析模型，才能使高層建筑獲得更好的發展。
參考文獻
篇2
（1）水平力是設計的決定性因素。在低層或者多層的建筑結構設計中，常常用重力為代表的豎向荷載去控制建筑物的結構。然而，在高層建筑中，雖然豎向荷載能起到一定的控制作用，但是水平荷載在其中卻起著決定性的作用，因而不能忽視。使得水平荷載比豎向荷載更起決定性作用的主要原因在于，高層建筑物的自身重量和使用荷載在豎向構件中能夠引起的軸力和彎矩的數值，僅僅與建筑物的高度一次方成正比，而水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及在豎向構件中引起的軸力，與建筑高度兩次方成正比。
（2）側移是設計的重要控制指標。在高層建筑結構設計中，結構側移是高樓結構設計中的重要控制因素，這一點與低層建筑不一樣。當樓房的高度不斷增加的時候，水平荷載下的結構側移變形會逐漸拉大，這就給高層建筑的穩定性造成了一定的影響。因此，在設計高層建筑結構的時候，應該將水平荷載作用下的側移控制在一個限度之內。
（3）抗震設計要求較高。在高層建筑結構設計中，對于抗震設計的要求顯得更高。一般來說，除了要求抗震設防的高層建筑有普通的豎向荷載、風荷載以外，還應該促進結構設計具有良好的抗震性能，達到小震不壞，大震不倒的目的。
（4）軸向變形需加以重視。在高層建筑中，豎向荷載數值變大的時候，會在柱內產生較大的軸向變形，使得連續梁彎矩發生變化，讓連續梁之間支座處的負彎矩值變小，還會對預制構件的下料長度造成影響。因此，在進行高層建筑結構設計的時候，要對軸向變形的數據進行仔細計算，對下料長度進行有效的調整，防止高層建筑的軸向變形數據不斷拉大。
2 高層建筑結構設計的原則
高層建筑結構的設計是一個復雜繁瑣的內容，其中需要注意的內容涉及也十分廣泛，根據多年的工作經驗總結，主要集中在以下幾個方面：
2.1結構方案的選擇
合理的結構設計方案對于工程來講是十分關鍵的，好的設計方案在滿足結構形式和體系的基礎上，還要充分考慮造價成本，把經濟適用發揮到最大程度。結構體系的最基本的原則是受力明確、傳力簡單，結構方案在滿足使用、安全要求的基礎上，盡量的簡潔。最終結構方案的確定，需要對地理條件、工程設計需求、材料的選擇和施工條件等進行全面的考量和整合，并且和建筑水、暖、電各個分項相互協調，綜合各方面因素進行最后的確定。
2.2計算簡圖的選擇
計算簡圖是進行高層建筑結構設計的基礎，是所有計算數據的出處和根源所在。關系到各環節的建筑尺寸和誤差。如果不能選擇合理的計算簡圖，對于結構安全就會埋下隱患。因此，高層建筑結構設計的安全保障前提，就是合理計算簡圖的選擇。同時，在選擇了計算簡圖之后，還應該采用相應的構造方法保證其安全性。在結構的實際施工中，結構節點不單單是鋼節點或者鉸接點，要使得計算簡圖的誤差在規定的允許范圍之內。
2.3 計算結果要進行準確的分析
科技的發展也推動建筑領域不斷的進步，計算機作為現在科技發展的集中產物，自然在建筑結構設計中也得到了廣泛的應用。經過幾年的發展，市場上的計算機軟件種類和數量都大大提升，但問題也隨之涌現出來，很多時候，統一種類的計算數據在不用軟件中處理產生的結果并不一致。這就對計算數據的準確程度提出了嚴苛的校對要求，也對結構設計人員的能力提出了更高水平的要求。在全面了解軟件的使用范圍和條件的基礎上，選擇最為合理準確的軟件也成為設計人員必須完成的課題。與此同時，建筑結構受到各種不可掌控的實際情況制約，與計算機得出的理想結果不能達到完全的吻合，因此在計算機輔助設計的同時，設計人員的主導能力還是最為關鍵的。
3高層建筑結構設計中關鍵要點分析
（1）扭轉問題設計。要求高層建筑的結構設計必須三心盡可能匯于一點，即建筑結構的剛度中心、幾何形心、結構重心三心合一。倘若在設計中未很好地做到三心匯聚一點，建筑易發生扭轉問題，并在水平力作用下造成高層建筑結構的毀壞。
（2）抗風結構設計。高層建筑由于其具有樓層多，高度高的特點，因此相比較其他建筑，在建筑物表面更易改變風的流動性和空氣的動力效應。在樓層柔軟部分風和空氣會產生動力形式和靜力形式，并由此產生的震動，會對樓層的墻體、裝飾結構以及支撐結構產生破壞，危害建筑的穩定性，所以在進行高層結構設計的過程中，應該進行抗風結構的設計，杜絕建筑物在自然因素的影響下留下隱患。
4高層建筑結構設計問題的有效對策
4.1合理設計平面布局
高層建筑結構設計過程中，扭轉問題出現的原因是由于三心未合一導致的建筑物質量分布不均勻。所以在設計過程中，相關設計人員對高層建筑應當采用相對規則的圖形，例如正方形、矩形、圓形、正多邊形等較為簡單、分布均衡的平面形式。盡量不采用L形、T形、十字形等復雜平面形式。在環境要求或結構要求特殊情況下，應當根據相應規范進行設計，避免建筑結構突出部分過大，同時盡量保證結構的對稱性。
4.2優化抗風結構設計方案
針對高層建筑結構抗風結構存在的難點和問題進行優化。一是基礎優化。要保證高層建筑結構的抗風性良好，首先要保證高層結構的基礎牢固。二是增加高層建筑耗能結構設計。在高層建筑結構設計過程中，對相應非承重構件利用耗能構件如樓板、剪力墻等來抵消風能對建筑的影響。三是減小水平荷載和風力疊加對高層建筑的影響。四是增大結構承載力和抗風力。根據相關數據進行高層建筑結構承載力驗算和抗風力驗算，在此基礎上制定一個放大系數，進一步保證高層結構的抗風性能。
4.3優化抗震結構設計方案
當今高層建筑結構的抗震設計存在很多問題和難點，結合相關設計經驗總結了集中抗震結構的優化方案。一是合理布置抗側力構件。二是增加地基抗震能力。三是設計高性能剪力墻。高性能剪力墻的設計能夠有效地提高剪力墻在地震過程中吸收建筑內力的能力，可以適當增加墻體和樓板的剛度來控制建筑位移，達到抗震目的。四是進行高層結構構件的簡化和一體化。通過對扶壁、筒口、筒腳的簡單化設置，達到相應建筑物的對稱。
4.4加強消防結構設計
當下很多大型火災、恐怖襲擊等惡劣事件已經讓高層建筑的消防結構設計面臨必須改善和加強的地步，但是消防設計應該從消防結構設計和使用期間消防規范來共同執行。在高層建筑消防結構設計過程中，應該加強對防火結構間的距離控制，在符合當地的地形條件基礎上，高層結構在防火結構間距離上可適當加大處理。在材料使用上，可以盡量減少易燃材料的使用，同時增加耐火材料的運用來達到防火目的。另外，良好的疏散系統是保證火災發生之后減少人員損傷的重要保證。高層建筑的疏散系統呈垂直狀態，容易導致疏散效率不高的問題出現。在消防結構設計時，可以通過設置雙通道疏散，增設防煙區、耐火區、避難層等設施來增加消防能力。同時，高層結構可以通過設置相應的隔離結構來有效地控制火勢蔓延，增強建筑消防安全能力。
參考文獻：
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Keywords: high building; Structure design; Design choice; points
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號
前言
高層建筑是社會經濟發展和科技進步的產物。隨著大城市的發展，城市用地緊張，市區地價日益高漲，促使近代高層建筑的出現，電梯的發明更使高層建筑越建越高。宏偉的高層建筑是經濟實力的象征，具有重要的宣傳效應，在日益激烈的商業競爭中，更扮演了重要的角色。
一、 高層建筑結構體系的選擇分析
高層建筑結構是否合理、經濟的關鍵就是高層建筑抗側力結構體系的選擇是否合理，抗側力結構體系有框架、剪力墻、框架－剪力墻、框架－核心筒、筒中筒等。對結構選型來說，沒有普遍使用的選擇標準，往往是隨著建筑的環境、功能要求有所變化，每一選擇都有其優劣這就需要結構工程師認真地對比和考慮。例如：框架結構建筑平面布置靈活，構件類型少，設計和施工都較簡單，但其抗側剛度小，當建筑較高時，梁柱截面大，影響室內使用空間；剪力墻結構整體性好，抗側剛度大，側移小，但其平面布置不靈活，一般適用住宅及旅館；而框架－剪力墻結構則綜合了框架結構和剪力墻結構的優點，并可以設計成雙重抗側力體系，框架－剪力墻結構設計中要注意的就是剪力墻的布置要均勻，剛心與質心重合或相近，且剪力墻數量不宜過多，滿足規范的側移限值即好。框架－核心筒的受力性能與框架－剪力墻相同，由于外框架間距大，使得建筑空間大而靈活，采光好，是高層公共建筑和辦公用房的理想選擇，在高度較高時，還可以加伸臂減小側移。筒中筒結構由于柱距小近年已較少應用。
二、 高層建筑結構設計特點
2.1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。
2.2 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。
2.3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。
2.4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。
三、 高層建筑結構設計的基本原則
3.1以承載力、剛度、延性為主導目標，實施多道防線、剛柔結合的結構形式。即應具有一定大的剛度和承載力來抵御風荷載和小震，隨著第一道防線破壞，結構變柔后仍有足夠大的彈塑性變形能力和延性耗能能力來抵御未來可能遭遇的罕遇大震。
3.2 在對結構進行分析計算時，應該運用最簡單、最直接、概念最清楚的計算方法，將結構的受力與傳力途徑設計成簡單、直接、明確。盡可能避免出現以抗扭為主導的關鍵性傳力構件。
3.3 盡可能使結構平面布置的正交抗側力剛度中心(簡稱剛心)和建筑物表面力(風力)作用中心或質量重心(質心)靠近或重合，以避免或減小在風荷載或地震作用下產生的扭轉效應。
3.4建筑物豎向布置的抗側力剛度構件也最好設計成均勻、連續，避免出現軟弱層和上下層間的剪切剛度、彎曲剛度和軸壓剛度的突變。
3.5 應重視上部結構與其支承結構整體共同作用的機理，即傳力與受力結構兩者之間的共同作用；例如，在高層建筑的箱基和筏基的底板設計中，計算軟件無法進行上部結構－地下室－地基基礎的相互作用分析，計算出來的底板內力遠遠大于底板實際受到的內力。
四 高層建筑結構設計的設計方法要求
4.1屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經沿用多年，不打算修改。但屋面結構，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2。《鋼結構設計規范》征求意見稿規定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結構設計規范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規定，遇到超載情況，就要出安全問題。現在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。
4.2屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時說過不包括屋脊點垂度。現在了解到，美國是計算的。他們作框架分析，一般是將構件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現斜坡，使屋面變形。現在打算做個規定，剛架側移后，當山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。
4.3鋼柱換砼柱
少數單位設計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設計好之后，又根據業主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應當指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構件內力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關。建筑結構是一門科學，如果不按科學辦事，是要吃苦頭的。今后國家要執行建筑法，實行強制性條款，違反其中一項，出了工程事故，是要受罰的。
五 高層建筑結構設計應注意的要點
在高層建筑的抗震設計中，概念設計的思想也得到延伸，所以結構工程師必須對結構地震破壞機理有深刻的認識，對地震試驗研究成果有一定的理解，這樣才能從概念上作出判斷，并采取措施。我國的抗震設防目標是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。抗震結構構件必須有足夠大的承載能力，足夠的剛度、延性和耗能能力，以達到抗震設防目標。在同一地震作用下，剛度小的結構變形大，剛度大的結構變形小，所以，對同種材料而言，鋼筋混凝土框架結構比設置了剪力墻的鋼筋混凝土結構震害嚴重。另外，建筑的體型和結構總體布置也是在抗震設計值得特別重視的，平面形狀上宜簡單、對稱、避免過多的外伸、內凹、避免細腰形和角部重疊平面；電梯、樓梯的布置盡量避免布置在端角和凹凸處；避免錯層布置等。建筑立面也應是規則、均勻、從上到下外形變化不大，沒有過多的外挑內收，避免突變。還有一點就是建筑的非結構構件與建筑主體結構必須存在可靠連接，使其在地震時不脫落，以免發生倒塌傷人。
六 結論
隨著高層建筑進一步的發展，滿足高層建筑的形式，材料，力學分析模型都將日趨復雜多元，為了滿足市場的要求，高層建筑結構設計師必須嚴格執行設計標準，根據工程實地情況選擇合理的結構方式，注意高層建筑結構設計的難點和要點，為后期的施工打下良好的基礎。
參考文獻
[1]肖峻．高層建筑結構分析與設計[J]．中化建設，2008，（12）．
篇4
前言
我國改革開放以來，建筑業有了突飛猛進的發展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑上海金茂大廈88層，高420.5米；如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米。目前我國的高層建筑在城市化建筑中的比例也越來越大。隨著對高層建筑使用功能要求的日益嚴格，高層建筑的高度不斷增加，建筑類型與功能越來越復雜，高層建筑的結構體系也是越來越多樣化，高層建筑結構設計也越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點。面對如此形勢，作為設計人員必須充分了解高層建筑結構設計特點及其結構體系，只有這樣才能設計出高質量、高品質的高層建筑。
一、高層建筑結構設計的特點
1、結構延性是重要設計指標。相對于低矮的建筑物，高度較大的建筑物結構更柔一些，在風力、地震、沉降等自然力的作用下會產生更大的變形。為了使高層建筑結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免損毀倒塌，在結構上采取合適的措施，使高層建筑具有一定的結構延性是一個不容忽視的問題。
2、水平載荷成為決定因素。在低矮建筑結構設計中，一般都是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計，但是在高層建筑中，盡管豎向載荷的影響仍舊巨大，但是起決定作用的是水平載荷。這是因為建筑物的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，只是與樓房高度的一次方成正比；但是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。
3、側移變形不容忽視。與底層建筑不同，高層建筑的水平荷載數值往往很大，并且這種水平載荷會隨著建筑物高度的增加迅速變大，所有在設計中不僅要求建筑物結構具有足夠的強度，還需要具有足夠的抗推剛度，使建筑物在水平荷載下產生的側移被控制在某一范圍之內。
4、抗震設計要求更高。抗震設計時現代高層建筑設計中必須要考慮的因素，對于高層建筑抗震設防結構的設計，除了要考慮正常情況下的豎向荷載、水平載荷以及風荷載外，良好的抗震性能也是不容忽視的，高層建筑抗震設計的要求要做到小震不壞、大震不倒。
二、 高層建筑結構設計的方法
1、 選擇合適的基礎方案。在設計中，基礎設計應綜合考慮工程施工的地質條件，建筑結構類型與載荷分布，周圍建筑物影響及施工條件等多種因素，選擇既經濟又合理的方案，設計時應充分發揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算。基礎設計應根據詳盡的地質勘察報告進行設計。在設計時應注意，對于同一結構單元，應盡量避免使用兩種不同的類型。
2、計算簡圖的選用應該適當。結構計算式在計算簡圖的基礎上進行的，計算簡圖選用不當則會導致結構安全的事故常常發生，所以選擇適當的計算簡圖是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節點不可能是純粹的鉸結點和剛結點，但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。
3、 選擇合理的結構方案。通常情況下，一個合理的設計應該是一個經濟的結構方案，結構體系與結構形式的選擇應該切實可行。結構體系的設計應使受力明確，傳力簡捷。同一結構單元應該使用一致的結構體系。綜合來看，在工程設計時必須設計要求、材料選用、地質條件等情況進行綜合考慮，并與其他保障行業充分協商，在此基礎上進行結構選型，擇優選用，確定結構方案。
4、計算結果統一分析。在現在建筑結構設計中，計算機技術已經得到普遍采用，但是由于市場上軟件種類很多，標準不統一，不同軟件計算的結果往往會不同。所以結構設計人員應了解使用的程序的適用范圍、使用條件等。并且在使用不同的程序或軟件時應該注意統一標準，對不同的結果認真分析，慎重校核，做出合理判斷。
5、采取相應的構造措施。在進行結構設計始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓若拉原則”，特別要注意構件的延性性能；對薄弱部位進行加強；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執行段錨固長度；并且還應考慮溫度應力的影響力。
三、 高層建筑結構的相關問題分析
1、建筑的超高問題：在抗震規范和相關規范中，對結構的總高度有著嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度，增加了B級高度，處理措施與設計方法都有較大改變。在實際工程設計中，出現過由于結構類型的變更而忽略該問題，導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。
2、短肢剪力墻的設置問題：在新規范中，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據實驗數據和實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。
3、嵌固端的設置問題：由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。
4、結構的規則性問題：新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。
四、結語
總之，高層建筑結構的設計是一項復雜的工作，需要工程技術人員正確理解規范，合理應用計算軟件，應重視高層建筑結構的設計的每個環節，重視結構計算的準確性，還應該考慮方案的實際情況，作出合理的結構方案選擇，運用掌握的知識處理實際建筑設計中遇到了各種問題，把握工程設計要點，針對其中不足的地方，采取相應處理方法進行必要的調整完善，才能設計出高質量、高品質的工程。
篇5
隨著社會經濟的迅速發展和建筑功能的多樣化, 城市人口的不斷增多及建設用地日趨緊張和城市規劃的需要, 促使高層建筑得以快速發展。高層建筑結構設計給工程設計人員提出了更高的要求, 作為一個龐大復雜的系統，高層建筑的結構設計，一方面要滿足包括抗震，抗風等在內的安全性能的要求，另一方面，也要滿足高層建筑結構的科學性和合理性。
一、高層建筑結構設計的意義及依據
1.概念設計的意義
高層建筑能做到結構功能與外部條件一致，充分展現先進的設計，發揮結構的功能并取得與經濟性的協調，更好地解決構造處理，用概念設計來判斷計算設計的合理性。
2.概念設計的依據
高層建筑結構總體系與各分體系的工作原理和力學性質，設計和構造處理原則，計算程序的力學模型和功能，吸取或不斷積累的實踐經驗。
二、高層建筑結構設計的原則
1. 選擇合理的高層建筑結構計算簡圖
在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結構安發生的事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，其結構節點不單是鋼節點或者餃節點，保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。
2. 選擇合理的高層建筑結構基礎設計
按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案。基礎方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的類型。
3. 選擇合理的高層建筑結構方案
合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區，那么應力需要平面和豎向的規則。在進行了地理條件，工程設計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業的相協調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。
4. 對計算結果進行準確的分析
隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。
5. 高層建筑的結構設計要采用相應構造措
施高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。
三、高層建筑結構設計問題分析
1. 高層建筑結構受力性能
對于一個建筑物的最初的方案設計，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。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。
2. 高層建筑結構設計中的扭轉問題
建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時，應盡可能使結構處于對稱狀態。
3. 高層建筑結構存在著超高的問題
基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為A級高度，并且增加了B 級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。
4. 高層建筑結構設計短肢剪力墻設置
我國建筑新規范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5~8 的墻，按照實際經驗以及數據，高層建筑結構設計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結構設計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。
5. 高層建筑結構設計嵌固端的設置
一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。
6. 高層建筑結構的規則性
在關于高層建筑的新規范中，對于高層建筑結構的規則性做出了很多限制，比如規定了結構嵌固端上層和下層的剛度比，平面規則性等等，并且硬性規定了“高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案。”因此，為了避免后期施工設計階段的改動，高層建筑結構的設計必須嚴格遵循規范的限制條件。
結束語：
隨著高層建筑進一步的發展，高層結構的設計越發重要起來，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。為了革新高層建筑，體現其魅力，追求新的結構形式和更加合理的力學模型將是土木工程師們的目標和方向。
參考文獻：
[1]何俊旭.高層建筑結構設計及結構選型探討[J].價值工程,2010.2:214.
篇6
前言
高層建筑目前在我們的城市建設當中所占的比例是越來越大，而建筑結構設計方面的變化也越來越多，很多新興的結構設計方案以迅猛的速度呈現在我們的城市建設中。高層建筑得到了前所未有的發展，應用于建筑工程中的材料、形式、力學分析模式也越來越復雜，結構體系更是多種多樣，高層建筑結構設計也成為了工程設計師所面臨的一項重大課題。因此，為了能夠滿足建筑的功能需求，在對結構進行設計之前，對其中所涉及的要點進行探討和分析是必不可少的，只有在充分掌握設計要點的基礎上，才能夠設計出符合建筑功能要求的整體結構。
1 建筑結構設計要點
高層建筑結構設計主要是指在滿足安全、適用、耐久、經濟和施工可行的要求下，按有關設計標準的規定，對建筑結構進行總體布置、技術經濟分析、計算、構造和制圖工作，并尋求優化的過程。建筑結構的設計特點主要可以分為以下幾個方面：
1) 水平荷載是決定因素。水平荷載對高層建筑結構具有重要的作用，也是高層建筑結構設計中所主要考慮的因素。在高層建筑中，由于豎向荷載所引起的軸力與建筑高度的一次方成正比，而水平荷載所引起的傾覆力矩及豎向構件的軸力與建筑高度的二次方成正比。由此可見，隨著高層建筑高度的不斷增加，這個值也會隨之逐漸增大，對建筑結構的影響也必然會越來越大。
2) 結構延性成為重要設計指標。延性主要是在高層結構抗震設計中采用的，結構延性主要是指材料的結構、構件或構件的某個截面從屈服開始至達到最大承載能力或達到以后而承載力還沒有顯著下降期間的變形能力。隨著荷載的不斷增加，受彎構件受拉位置的混凝土就會出現裂縫的情況，嚴重的還有可能導致構件被破壞。
3) 軸向變形也同樣很重要。軸向變形在結構設計中也是不容忽視的。高層建筑中所涉及到的豎向荷載值往往都比較大，很容易引起柱中的軸向變形，從而對連續梁彎矩產生一定程度的影響，同時還會影響到預制構件的下料長度。因此，建筑設計師一定要對此給予高度的重視。
2 高層建筑的結構體系
設計師如果想要對建筑的結構進行科學合理的設計，就必須全面了解其體系的構成。就我國目前高層建筑的結構體系來看，主要包括以下幾個方面:
1) 剪力墻體系。剪力墻主要是指承受風荷載或地震作用所產生的水平剪力的墻體。而剪力墻體系主要是受力主體結構全部都是由平面剪力墻的構件組成的一種體系。其不僅能夠承擔結構中水平構件所產生的豎向荷載，而且還能夠承擔外部因素所引起的振動作用，比如地震作用以及風力等。剪力墻本身具有較高的強度和剛度，同時具有一定的延性，是一種不錯的結構體系。
2) 框架—剪力墻體系。由于剪力墻本身具有較好的強度和剛度，因此，在框架體系的強度和剛度達不到建筑使用需求的時候，往往會采取安裝剪力墻的方法來代替部分框架，二者所形成的體系就是框架—剪力墻體系。其中，框架所承受的主要是垂直荷載的力量，剪力墻所承受的是水平剪力。剪力墻的設置不僅能夠在很大程度上增強建筑的側向剛度，使其水平位移變小，而且還能夠使框架所受的力實現均勻分布。
3) 筒體體系。筒體結構體系由框架—剪力墻結構與全剪力墻結構綜合演變和發展而來的。筒體結構體系是將剪力墻或密柱框架集中到建筑的內部和而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，目前在高層建筑中被廣泛應用。
4） 嵌固端的設置：由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。
5) 結構的規則性：新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。
3 高層建筑的結構分析
3.1 高層建筑結構分析的基本假定
在進行高層建筑結構分析基本假定的時候，結構分析人員通過采用彈性假定的方法來進行。目前，彈性的計算方法已經成為了工程上最為實用的結構分析方法。通常情況下，建筑結構在垂直荷載和風力的影響下，會處于一個彈性工作階段，在這種條件下，這種彈性假定是基本符合現實情況的。但是如果遭受到地震和強臺風作用的時候，建筑就會根據實際情況產生不同程度的位移，進入到彈塑性的工作階段。此時工作人員如果按照彈性方法對內力和位移情況進行計算，那么其結果必然不能夠充分反映結構的工作狀態，因此，必須要采用彈塑性動力的分析方法進行分析。此外，剛性樓板假定也是高層建筑結構分析基本假定的內容之一。
我國目前有很多隨著當今建筑結構的不斷改革和創新，剪力墻成為了建筑結構設計不可缺少的重要形式。因為剪力墻結構的抗側剛度比較大、側移能力較小、良好的抗震效果相對而言比較良好。剪力墻結構在高層建筑的設計中應用越來越普遍，人們對剪力墻結構的要求隨之越高。在原來的剪力墻基礎上，我們可以結合框架結構優點和弊端，從而設計出一套靈活的剪力墻結構體系，提高當前建筑結構設計的水平，具體問題具體分析，最大程度上提高和優化整體結構的設計水平。
3.2 高層建筑結構靜力分析方法
剪力墻的受力特性與變形狀態一般都是由它的開洞情況造成的。一般剪力墻中，它的墻肢截面高度都是厚度的8 倍。短肢剪力墻的截面高度是厚度的6.5 倍左右。剪力墻結構的計算方法可以利用平面有限單元法。此方法具有精準性和高效性，適用于多種多樣的剪力墻。它的一些弊端也是顯而易見的，比如特殊開洞墻、框支墻的過渡層的設計情況相當復雜，容易出差錯等。
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。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。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。
4 建筑結構工程特征
合理利用土地資源、空間和節約施工成本以及保證施工的質量，是高層建筑施工過程中的主要目的。所以具備良好的空間工作性能成為高層建筑設計的必然要求，我們可以利用剪力墻結構的雙向布置，設計出完整的結構空間。結構體系的主要作用是提高建筑物抗震性能，完善設計的結構，從而保證剪力墻在應用過程中的最佳質量。
篇7
0 前言
隨著我國國民經濟的快速發展和城市化進程的加快，城市規模不斷增大，人口不斷增加，使得城市住房建設用地高度緊張，以及人民對生活質量的高標準的追求，新建高層建筑是城市發展的必然趨勢。這就必然給結構工程師們對高層建筑的設計也帶來了許多新的課題和更高的挑戰。如何設計出舒適、安全、經濟、美觀，同時又要符合人們精神生活要求的建筑。滿足人們生產和生活的需求，是結構設計師們必須要面對和需要解決的首要問題。掌握高層建筑結構設計的要點，正確處理高層建筑設計過程中出現的問題，是每個結構設計師所必須具備的基本素質。本文結合筆者多年從事結構設計經驗對高層建筑結構設計中應注意的一些問題進行了總結，以供結構設計人員參考借鑒。
1高層建筑的結構特點及應注意的問題
（1）結構延性是重要設計指標：高樓層因為其獨特的特性在很多方面都比低層樓房有優勢，其最顯著的特點就是高層樓房擁有較好的柔韌性，正是因為這種特性，使得這種高層樓房在發生地震的時能夠適度變形，從而消散地震對其的影響。因此想要保證高層建筑的延性，樓房在建造的時通常會在施工過程別是在其進入塑性變形階段之后，其仍然能夠保持很強的變形力，這樣就能保證樓房在遇見晃動的情況之下不會出現坍塌的現象，因此在設計的時候需要針對這種情況采取專門的措施進行防護。
（2）軸向變形不容忽視：如果建造高層樓房的時采用剪力墻結構，則建筑中心軸受到的壓力將會比建筑四周的支柱受到的壓力要大很多，因此其形變量也要遠遠地大于周圍支柱軸。通常，如果建筑物的高度越高，那么其產生形變的可能性也就越大極易導致建筑的中心支柱因為受到較大的壓力而出現坍塌的現象。因此，如果在進行建造高層時缺乏合理的設計，那么建筑完工之后，中軸則會承擔過多的壓力從而使得中軸底座的負彎矩變得很小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大這樣很容易使中軸出現形變的情況，一旦中軸出現形變之后，整個建筑的連續彎矩就會受到較大的影響，這樣就會大大加劇建筑的不安全性。
（3）水平荷載成為決定因素：高層樓房的設計不僅要考慮豎向荷載，還需要考慮建筑的水平荷載能力的影響，主要是因為：①如果在設計的時候僅僅考慮豎向荷載，那么其相關聯的數據和設計高度成一次方關系，這在設計的時候是不夠的，但是水平荷載相關的數據能夠保證其和高度成二次方關系[1]；②在建筑物設計的時候關于豎向荷載是相對固定的，但是水平荷載卻受到眾多因素的影響，在設計的時候還需將地震、風等能夠對建筑物造成破壞的因素考慮在內。
2選擇合理的高層結構體系的重要性
在設計高層建筑結構體系時，不同的抗側力結構選用的鋼筋混凝土結構也是不同的，可分為框架結構、剪力墻結構等，不同的結構在設計的時有著不同的作用，因此建筑師在設計的時候需要根據建筑的實際情況合理的進行選擇和利用。
（1）框架結構體系。在鋼筋混凝土結構以及鋼結構中使用最多的就是框架結構，其在構建時使用非常靈活，不僅能夠提供較大的空間，而且還能將梁和柱進行完美的融合，呈現出建筑的整體構架。在設計框架結構體系時需要對位移以及框架―剪力墻機構的內力等進行測量，在測量的時候使用較多的就是連梁連續化假定法。應首先確定剪力墻以及框架水平進行位移，然后再計算各種參數，然后綜合考慮，合理的進行設計。
（2）剪力墻結構。構建剪力墻結構的時候通常都是根據建筑物的結構形式來具體設計，合理的利用建筑物的墻體來承受一部分壓力。剪力墻結構通常是在鋼筋混凝土結構中使用的，利用墻體來承載來自于建筑的全部水平以及豎向荷載。
（3）筒體結構。筒體建構的分類比較多，主要包括實腹筒、框筒等。實腹筒主要是采用平面剪力墻結構組成空間筒體；框筒在設計時主要是使鍵框架的肢距減小；桁筒在設計的時候通常都是用空間桁架組成。不同的結構在計算的時候往往采用不同的計算方式，主要有等效連續化方法、等效離散化方法；三維空間分析等。
3與高層建筑結構的有關問題分析
（1）高度問題。我國為了對建筑行業的高層建筑進行規范設計，對當前國內的建筑物高度進行了詳細的設定。這種對高度的限制保證了在現有的技術水平能力之下建造較為安全的建筑物。但是現在很多的混凝土建筑物的高度都超過了國家相關規范中制定的高度，其存在著一定的安全隱患。所以，在設計上一定要認真對待，應該邀請那些專業性強、經驗較多的建筑設計師進行合理設計。
（2）結構的規則性問題。新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件。比如，當結構的位移比和周期比超規范規定時，說明結構的抗扭剛度相對結構的抗側剛度偏小，結構的扭轉效應較大。對某些建筑，因功能需要，下部幾層為大空間，上部為辦公或客房，采用的隔墻較多，上下層剛度差別較大，此時剛度變化處的下一層宜指定為薄弱層，可進行內力放大調整。
（3）短肢剪力墻的設置問題。在新規范中，將墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據實驗數據和實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了較多的限制，因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩[2]。
4結語
城市中的高層建筑成為反映城市經濟繁榮和社會進步的重要標志。隨著對高層建筑使用功能要求的日益嚴格，高層建筑的高度不斷增加，高層建筑的結構體系也是越來越多樣化，高層建筑結構設計也越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點。
篇8
1.高層建筑結構工程特點
高層建筑結構由于建筑高度特殊性導致建筑受力較特殊，所以有其獨特的結構特點。高層建筑的開發可以節約土地資源，但是高層建筑的結構設計卻比一般建筑要難，不僅要保證結構整體性，還要保證抗震能力。梁、板、柱、墻和基礎等是構成建筑形體的力學構件和體系。所以，在結構設計中要保證它們的整體協調性，正確對構件進行選擇，才是保證整個建筑質量的重要環節。
2.高層建筑結構體系
2.1框架結構體系
框架結構體系是高層建筑結構體系中的一種。它是由梁、柱構件通過節點連接構成承載結構。框架結構的特點是體系在平面的布置中比較靈活，但是其占用的空間比較大，需要較大的空間來安排。近年來，由于建筑層數的增加，建筑高度不斷變高，導致框架結構所承受的彎矩和剪力也隨之而增加，所以，在結構的配料上就要進行相關的改進，配料的增加導致結構自身重量增加，占用的空間更大，所以，在空間處理上會出現一系列的問題，在成本造價方面也會不經濟。導致使用受限。
2.2剪力墻體系
剪力墻體系是另外一種結構體系。一般用于鋼筋混凝土結構中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載。在承受水平力的作用時，剪力墻相當于一根下部嵌固的懸臂深梁。它與框架結構相比，它的特點就是剛度比較好，不易變形，空間整體性好，在鋼材的使用上比較節省，成本方面比較經濟，空間處理也比較容易，在抗震設計上，由于不易變形，所以能夠較好地滿足抗震要求。
2.3框架-剪力墻體系
框架剪力墻體系是一種綜合性較強的體系結構。此種體系是把框架和剪力墻兩種結構組合在一起形成的體系。房屋的豎向荷載分別由框架和剪力墻共同承擔，而水平作用主要由抗側剛度較大的剪力墻承擔。框架剪力墻結構體系擁有兩種結構的優點，在空間布置中，比較靈活，而且使用方便，在抗震設計上，剛度大抗震能力較強，所以這種結構在高層建筑中得到廣泛的應用，能夠很好的保障高層建筑的穩定性與抗震能力。
2.4筒體體系
將剪力墻在平面內圍合成箱形，形成一個豎向布置的空間整體受力的框筒，這就是所謂的筒體體系。近年來由于高層建筑的高度不斷的創新，建筑結構設計受到前所未有的挑戰。上訴三種結構由于結構自身特點，當層數超過一定限度后，就會導致結構要求的增強，承載力，抗震能力要求更高，所以，筒體結構體系的應用越來越受到重視，它可以較好地滿足高層建筑在各種受力下的要求。具有很好的抗震能力，而且較其他結構來說，經濟合理，成本較低。
3.高層建筑結構設計要點
3.1防止截面鋼筋超配
要保障結構的合理性就要保證結構構件質量合格。高層建筑的設計要點中，抗震能力的設計比較重要，要使高層建筑在遭遇強烈地震時具有很強的抗倒塌能力，最理想的辦法是使結構中所有的構件都具有很高的延性。要提高構件的延性，適宜性比較困難的工程，在實際工程中很難完全做到這一點，但是保證構件的延性是保證高層建筑抗震能力的基礎，所以，在設計中，可以根據不同類型不同高度的高層建筑進行不同的構件延性的提高。要使結構能進入彈塑性狀態，并能通過結構的塑性變形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震，就必須做到“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱桿件”，才能使結構在進入彈塑性狀態后形成合理的延性較大的屈服機制。構件的承載力大小受到配筋的影響，所以配筋的用量要適當。
3.2保證高層建筑的整體穩定性
高層建筑由于高度大，所以受風荷載的影響比較大，要保證其整體穩定性是關鍵。在地震發生時，如果整體穩定性差，整個建筑都可能發生倒塌。所以在設計時，要進行對整個建筑進行抗傾覆穩定性驗算，使地震作用下的傾覆力矩與相應的重力荷載在基礎與地基交界面上的合力作用點，不應超出力矩作用方向抗傾覆構件基礎邊長的 1/4。其次，建筑的高寬比也是影響建筑穩定性的因素，加大建筑物下部幾層的寬度，使其滿足規范高寬比的限值，從而保證上部結構的穩定。此外，穩定的基礎是最重要的，要保證基礎的埋設深度達到要求，埋設的深度要根據建筑高度進行相關的計算，要保證計算準確無誤。每一個環節都很重要，都要嚴格要求，才會保障整個建筑的質量。
3.3剪力墻設計
剪力墻的合理設計也是保證整體結構合理的關鍵。規范規定，剪力墻在端部應設置暗柱、端柱等邊緣構件。這些邊緣構件的作用相當于磚混結構的約束柱，當結構的剛度較小，地震作用下層間位移和頂點位移較大時，邊緣構件所起的作用也就越大，此時暗柱的截面和配筋就應加大。所以，在剪力墻設計中要注意，要根據結構要求進行尺寸與配筋的選擇，不能隨意進行配筋。
3.4地下室的設計
地下室對于高層建筑來說，雖不外露，但是在結構中卻承擔著重要責任。一般情況下，地下室外墻所承受的主要荷載為結構自重、地面活載、側向土壓力等。由于地下室有其獨特的環境，結構也就不同于外部，在進行設計的時候，要綜合考慮各個因素的影響，權衡成本，在保證結構合理的基礎上還要保證經濟。地下室結構設計中，外墻的設計比較關鍵。地下室外墻的受力狀況與上部結構類型及平面布置有很大關系。所以在設計時，要仔細考慮分析受力特點，結合上部結構類型，以及平面布置特點，對外墻結構綜合設計。例如，當上部結構為框架結構時，上部填充砌體及±0.00 樓板對地下室外墻頂端的約束程度很小，此時可假定墻體頂端為鉸接。當上部結構為鋼筋混凝土剪力墻結構時，剪力墻及±0.00 樓板對地下室外墻頂部的約束程度很大，此時可假定墻壁頂端為固接。這些專業性較強的結構知識都要有所考慮，所以設計者要有綜合性的知識，保證結構的每一部分的合理性。
4.結語
總而言之，高層建筑是未來建筑的發展主要趨勢，為了保證人民生命財產安全，保證高層建筑質量，就要保證結構設計合理規范，它是直接影響高層建筑的質量因素。為此就要求相關結構設計工作人員以及監管人員在過程中發揮作用，嚴格要求，對過程中出現的問題要及時總結并采取有效對策進行解決，保證結構的合理性，穩固性，保障高層建筑質量合格，達到國際化標準，為高層建筑行業的長遠發展打好基礎。
參考文獻：
篇9
Keywords: high-rise buildings; office; structural design
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：
引言
高層辦公綜合樓建筑的主體結構體系只有多樣性，迄今為止主要有：框架、框粱剪力墻、剪力墻、筒體、筒中筒、束筒、筒框(筒體稀柱框架結構的簡稱)、帶支撐或帶剛臂(剛性加強層的簡稱)的筒框、巨形支撐等等；一幢高層建筑的主體結構可以由其中的某一個體系單獨構成，也可以由其中的某一個總至三個體系按不同比例組合而成。現將深入探討關于辦公樓的結構設計要點，為同行提供參考借鑒。
高層結構的均勻對稱布置
對于實際工程中理想的絕對均勻對稱的高層建筑結構幾乎是不存在的，但是結構的均勻對稱有利于結構的抗震抗風，有利于結構在重力荷載下正常工作，它是一個好的高層建筑結構設計的重要標志。
（1）結構的對稱性。結構的對稱性內含于建筑之中，它主要指的是高層建筑中抗側力的上體結構的對稱。對稱的建筑如平向對稱的筒體框架結構、筒中筒結構、筒體結構、框剪結構、剪力墻結構、框架結構等，一般比較容易實現結構的利稱性。對于不對稱的建筑如平面形狀復雜的L型、T型等高層建筑，樓電梯間偏于平面一側或一角的高層建筑等，內含結構的基本對稱仍是有可能實現的，這主要取決于結構工程師結合建筑平面的功能和需要進行合理的結構布。如筒體、剪力墻的合理布置，可以設法調整結構的剛心與建筑物質心、平面的形心盡量接近，從而實現結構的基本對成。
對于結構的較大不對稱，將引起結構在水平側力作用下產生較大的扭轉變形，不利于結構抗側力，不利于非結構構件如填充墻的正常工作，同時要招致結構耗材、成本的較大增加。所以高層建筑的主體結構對稱性十分重要，要注意不可能條件下盡量予以滿足，這點在建筑平而布置中尤需特別加以注意。
（2）結構的均勻性。從工程實踐表明，對于高層建筑結構的均勻性書要體現在以下四個方面：高層建筑主體抗側力結構兩個主軸方向的剛度比較接近、變形特性比較相近：這是因為實際的高層建筑結構都是三維空間的，實際的地震荷載、風荷載具有任意的方向性；高層建筑主體抗側力結構兩個主軸方向的剛度比較均勻，就能具有比較良好的抗震抗風性能。高層建筑主體抗側力結構沿豎向斷面、構成變化比較均勻、不要突變。這里主要是指主體結構的層剪切剛度不要突變。這種均勻的高層建筑結構可以避免因薄弱層的破壞而引起的結構整體破壞，尤以強震區的高層建筑結構需特別注意。
另外高層建筑主體抗側力結構的平而布置，應注意同一主軸方向各片抗側力結構剛度盡量均勻，應避免在主體結構的布置中設置某一、二片剛度特別大而延性較差的結構，如長窄的實體剪力墻。此時，即使結構仍滿足對稱性和剛度的要求、但由于個別結構剛度巨大，地震發生時，將首先吸收極大的能量，應力特別集中，而容易首先招致破壞，從而引起整體結構的破壞。同一主軸方向的各片抗側力結構剛度均勻，水平荷載作用下應力分布將比較均勻，有利于結構抗震延件的實現。
（3）高層建筑主體抗側力結構的平面布置還應注意中央核心與周邊結構的剛度協調均勻，保證主體結構具有較好的抗扭剛度，以避免高層建筑物在地震或風的扭矩作用下產生過大的扭轉變形而引起結構或非結構構件的破壞。這是因為實際的建筑平面變化無窮，特別是相鄰未來建筑的影響，即使自身對稱的建筑，風荷載仍會產生較大的扭矩，有時將超出設計控制的范圍。
（4）對于豎向構件的布置。應盡量使豎向構件在垂直荷載作用下的壓應力水平接近均勻，以避免豎向構件之間壓應力的二次轉移。這點同樣可以應用于基礎設汁，要注意使基礎反力水平接近、剛度均勻。當然豎向構件在垂直荷載下壓應力水平(即軸壓比：豎向構件組合設計壓應力與該構件截面混凝土設計強度之比)絕對的一致是不可能的，但是豎向構件在垂直荷載下壓應力水平就已經有較大差異的高層結構顯然是不合理的。因為壓應力的二次轉移是以樓屋蓋梁板變形協調傳遞為代價的，勢必要使樓屋蓋梁板產生一定的附加二次內應力從而增加其用鋼量和斷面，造成材料的浪費和造價的增加。同時要指出的是，垂直荷載下豎向構件壓應力水平的調整協調十分復雜，它取決于整體結構的實際施工構成過程，實際的垂直荷載作用的時間、混凝土材料的徐變、收縮特性等，影響十分復雜，設計時很難事先予以準確的控制；因此到目前為止，尚無較好的軟件來實現這個復雜過程的準確計算反映。這反過來又極易給結構造成內在的隱患。所以對于垂直荷載下豎向構件壓應力水平接近均勻是最合理優化的結構選擇；實際的高層建筑結構設計應該也是不難能夠實現它的。
高層辦公綜合建筑結構的復雜性
3.1主體結構的轉換
對于下部商業空間、上部住宅公寓的綜合樓，下部商業空間通常希望采用比較規則的大柱網框架體系，上部住宅公寓為避免室內出現較大的柱子利于防火、防盜、隔音，改善使用條件，又通常希望采用大開間的剪力墻體系。這二種體系的結合，必然要產生左體結構由上部剪力墻結構到下部筒體框架或框架剪力墻結構的轉換。
對于上部酒店客房下部大堂、商務、會議、健身、商業等的綜合樓，下部建筑空間，通常希望采用規則的大柱網框架體系，上部酒店客房通常希望小柱網、薄壁柱，以減小房間內柱子尺寸，便利于客房室內布置，提高客房的使用標準，客房內也通常希望避免布置梁格，可提高室內凈高，避免吊頂、改善室內空間。這二種體系的結合，必然要產生主體結構中上部小柱網、薄壁柱到下部大柱網的轉換。從國內外這種主體結構的轉換已有大量成功的工程實例，事實證明，這些必要的轉換不僅具備建筑的合理性也具備結構的可行性，關鍵在于建筑師、結構工程師密切的配合和精心的設計。
3.2結構空間的滲透
由于建筑造型和建筑功能的需要，某些高層辦公樓、高層酒店建筑中，有時需要設置幾層高、甚至通高的共享空間，有時需要局部設有幾層通高的綠化空間，相應部分的樓蓋被抽空，通常高層建筑結構中基本常用的設計假定——剛性樓蓋假定難以實現，甚至使部分結構形成長、短柱，結構受力比較復雜。
辦公樓結構節點形式
對于辦公樓采取現澆鋼筋混凝土結構情況時，鋼筋混凝土結構一般適宜設汁成剛性連續節點，即節點具有轉功的約束，此時施工簡便，結構整休性好；同時結構各部分構件受力較均勻，有利于充分發揮所有結構構件的抗側力作用從而提高結構的抗側剛度。對于鋼結構或鋼很凝土組合結構，則其水平構件、文撐構件與柱、墻之間的連接一般適宜設計成鉸節點，即節點僅能傳遞剪力，具有平動約束，而無轉動約束。此時的節點一般由梁腹板與柱節點外伸連接板螺栓連接或焊接構成，施工快捷簡便，節省工地勞動力，這在勞動力昂貴的西方發達國家尤其適用：此時梁可按簡支設計，支撐可按軸心受力構體設計，受力十分明確。但是相對來說，此時結構的整體抗側剛度相比連續節點的結構整體剛度要有所減弱，而且需要有專門的抗側力結構體系如支撐、抗彎框架等來構成結構的整體抗側剛度，以保證結構的抗側力工作以及結構的整體穩定性。
結語
高層辦公綜合樓建筑結構的多樣性發展，為建筑師、結構工程師對高層建筑結構體系、材料、構造的優化選擇提供了可能。建筑師從事高層辦公綜合樓建筑設計時，思路要開闊、概念要清楚，選取適合具體工程命題的結構體系、形式、材料、構造的選擇并不具有唯一性，而是可以從多種選擇中作出抉擇。結構工程師從事高層建筑結構設計時，同樣應該理解、支持和幫助建筑師針對不同的建筑功能作出切合實際的合理的結構體系、形式、材料、構造的選擇。
參考文獻：
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前言
高層建筑結構設計是針對高層建筑特性的建筑結構設計在滿足安全、適用、耐久、經濟和施工可行的要求下，按有關設計標準的規定，對建筑結構進行總體布置、技術經濟分析、計算、構造和制圖工作，并尋求優化的過程。
一、結構分析與設計特點
1水平載荷產生的內力及側移的影響
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，水平荷載作用下結構產生的內力及側向位移迅速增大，這同樣也要求結構具有足夠的抗側剛度，使之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。總之水平荷載愈益成為結構設計中不可小視的控制因素。在6度抗震設防設計中，很多情況是風作用為控制性工況；在7度以上抗震設防設計中地震作用是控制性作用，地震作用對高層建筑危害的可能性也比較大，高層建筑結構設計中的抗震設計是重點。
2豎向變形的影響
通常在多層建筑結構分析中，由于軸力項影響很小，多以考慮彎矩項為主。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。
3結構整體剛度的影響
高層建筑的剛度決定其在地震中吸收與釋放能量的大小，剛度大的建筑在地震中吸收的能量多，釋放的較少；較柔的結構在地震中吸收的能力少，釋放的多。故此結構在地震中的整體剛度表現一定要適中，特別需要在構造上采以恰當的措施，來保證結構的剛度要求。
二、高層建筑的結構體系
不同的建筑會采用不同的結構體系。結構體系是指結構抵抗外部作用的構件組成方式。在高層建筑中,抵抗水平力是設計的主要矛盾,因此抗側力結構體系的確定和設計就成為結構設計的關鍵問題。高層建筑中基本的抗側力單元是框架、剪力墻、實腹筒(又稱井筒)框筒及支撐,由這幾種單元可以組成多種結構體系。
1剪力墻體系
建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時,剪力墻(抗震規范稱之為抗震墻)墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載,同時承擔風力或地震作用傳來的水平荷載。剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻,因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。剪力墻結構體系有很好的承載能力,而且有很好的整體性和空間作用,比框架結構有更好的抗側力能力,因此,可建造較高的建筑物。剪力墻的間距應有一定限制,故不可能開間太大,對需要大空間時就不太適用、靈活性差,一般適用于住宅、公寓和旅館。剪力墻結構的樓蓋結構一般采用平板,可以不設粱,所以空間利用比較好,可節約層高。
2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。
3筒體體系
筒體結構由框架或剪力墻圍合成豎向井筒，并以各層樓板將井筒四壁相互連接起來，形成一個空間構架。通常簡體結構基本形式有三種：實腹筒、框筒及桁架筒。筒體結構最主要的特點就是它的空間受力性能良好。不論哪一種簡體，在水平力作用下都可看成固定于基礎上的箱形懸壁構件，它比單片平面結構具有更大的抗側剛度和承載力，并具有良好的抗扭剛度。簡中筒結構是一種抵抗較大水平力的有效結構體系，但其抗側剛度較大，吸收地震能量大，延性不好，這就造成造價比較高，從經濟效益角度考慮還需慎重。
三、高層建筑結構分析的基本假定
高層建筑結構是由豎向抗側力構件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。
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，高層建筑結構往往會產生較大的位移，出現裂縫，進入到彈塑性工作階段。
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 － 效應) 進行了一些研究。一般認為，當頂點水平位移與建筑物高度 H 的比值/H ＞1/5O0時，P － 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。這一假定大大減少了結構位移的自由度，簡化了計算方法。并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結構提供了條件。
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:
4．1維協同分析
按一維協同分析時，只考慮各抗側力構件在一個位移自由度方向上的變形協調。在水平力作用下，將結構體系簡化為由平行水平力方向上的各榀抗側力構件組成的平面結構。根據剛性樓板假定，同一樓面標高處各榀抗側力構件的側移相等，由此即可建立一維協同的基本方程。在扭矩作用下，則根據同層樓板上各抗側力構件轉角相等的條件建立基本方程。一維協同分析是各種手算方法采用最多的計算圖形。
4．2二維協同分析
二維協同分析雖然仍將單榀抗側力構件視為平面結構，但考慮了同層樓板上各榀抗側力構件在樓面內的變形協調。縱橫兩方向的抗側力構件共同工作，同時計算; 扭矩與水平力同時計算。在引入剛性樓板假定后，每層樓板有三個自由度，樓面內各抗側力構件的位移均由這三個自由度確定。
4．3三維空間分析
篇11
我國復雜高層及超高層建筑不斷崛起，建筑企業為了提高自身企業在建筑市場中的競爭力，對復雜高層及超高層建筑結構設計也有了更高的要求。復雜高層及超高層建筑結構設計中包含了諸多設計方面及影響因素，在設計施工前要根據高層建筑規范要求及實際情況進行科學合理的設計分析，確保建筑結構設計施工的科學性合理性，從而提高復雜高層及超高層建筑的安全性能，促使建筑企業走向一個新的里程碑。
復雜高層及超高層建筑結構設計中的抗震設計分析
復雜高層及超高層建筑相對于普通建筑而言，具有一定的特殊性，復雜高層及超高層建筑結構較為繁雜，且具有一定的高度，若出現緊急情況或者是地震自然災害等不易救援，在這種情況下在復雜高層及超高層建筑中進行抗震設計就顯得尤為必要。評價一個復雜高層建筑或者是超高層建筑結構抗震設計是否合格，可以從以下兩方面進行分析：
1.抗震設計時要保證其為彈性狀態
復雜高層建筑及超高層建筑倘若出現地震自然災害由于其海拔過高必然會影響到周圍的建筑物，給城市帶來一定高的災害，對其進行抗震設計是防患于未然的一種措施，在抗震設計中保持其為彈性狀態，能夠降低地震對建筑物的損壞率。
抗震倒塌設計
在復雜高層建筑及超高層建筑結構抗震設計中，要對建筑所能承受的地震振動侵害的大小，對其最大地震振動進行計算分析，能夠在一定程度上降低地震災害的侵害程度。其次，對于地震結構設計中的延性構件進行合理設計，其非彈性變形的能力不得超過其本身的變形能力，而對于非延性構件，其承受地震自然災害的抗壓力應該大于其本身建筑所能承受的壓力，不論是復雜高層建筑結構設計還是超高層建筑結構設計，都要對其構件進行合理的控制，保持抵抗地震自然災害的彈性。
復雜高層及超高層建筑結構設計要點分析
復雜高層及超高層建筑在建筑施工中相比普通建筑而言，具有一定的難度，其工程量較大，樓層較高，所以在建筑結構設計中要遵循一定的施工要求，準確把握施工要點，這樣才能提高施工質量，保證復雜高層建筑及超高層建筑的安全性及穩定性，以下筆者根據諸多建筑企業進行復雜高層及超高層建筑結構設計施工中所總結的建筑結構設計要點：
重視建筑結構概念設計，著眼整體
復雜高層及超高層建筑其施工程序較為繁雜，在對其進行施工設計時，需要全面把握其結構概念，重視復雜高層及超高層建筑結構的概念設計，要做好復雜高層及超高層建筑結構概念設計，首先，應該從建筑的規則性及均勻性著手，在實際施工中要重視建筑施工中的對稱性，保證建筑整體的美觀；其次，結構設計中需要多個施工人員的配合，所以在建筑結構概念設計中要注重傳力途徑的建設，要保證施工中有一條清晰直接的通道實現傳力，在傳力途徑建設中主要從結構豎向傳力及抗側立傳力兩方面出發；再者，在建筑結構設計施工中，要把握好復雜高層及超高層建筑的整體性，它在一定意義上直接體現了建筑企業的施工水平，另外我國提倡節能減排，建筑企業要想適應這一形勢，在超高層建筑結構設計施工中就要融入節能減排的理念，在建筑物內部安裝節能設備。
合理選擇抗側力結構體系
抗側力結構設計是復雜高層及超高層建筑結構設計中的重要組成部分，良好的抗側力結構設計能夠提高復雜高層及超高層建筑的安全性能，為用戶提供良好的居住或辦公環境，因此在建筑結構設計施工中一定要合理選擇抗側力結構體系。選擇合理的抗側力結構需要了解建筑的實際高度進行科學的分析選擇，另外在整個結構設計中要盡量使抗側力結構體系中的各構件緊密連接在一起，保證其內部構件的整體性。結合建筑實際狀況對每種抗側力結構體系進行分析，了解其在建筑結構設計中所發揮的作用，根據復雜高層及超高層建筑的不同特點及當地的地理環境從而選擇正確的抗側力結構設計方法。
注重抗震設計各個環節的把握
抗震設計是復雜高層及超高層建筑結構設計的重中之重，它直接關系著建筑整體的安全性及穩定性，是確保建筑安全的重要環節，因此在復雜高層及超高層建筑結構設計中一定要嚴格把控抗震設計中的各個環節，提高抗震設計各個環節的合理性與科學性。在抗震設計中對抗震材料的選擇是十分重要的，它在一定程度上直接影響了抗震設計的抗震性能，選擇抗震材料要根據復雜高層或者是超高層建筑的特點進行購買，針對不同的高度選擇抗震性能等級不同的材料。在建筑結構抗震設計施工前，要擬定行之有效的設計方案，確定建筑結構的變形彈性，在抗震施工中對其變形彈性的把控需要符合地震預期要求，另外還需要合理控制地震作用下的層間位移，進行層位位移在一定程度上能夠降低地震給建筑帶來的侵害。
全面了解所要設計的建筑結構特點才能準確把握結構設計的要點，在抗震設計中要科學對建筑結構的變形及結構位移進行科學的研究分析，精確兩者之間的連帶關系，從而更好的進行抗震結構設計，提高復雜高層及超高層建筑的安全性能，延長復雜高層及超高層建筑的使用壽命。倘若該建筑處于地震災害的常發地區，應該進行多方面抗震設計，提高其抗震延性，增強復雜高層及超高層建筑的抗壓力，減少因地震災害而出現建筑倒塌事件的發生。
建筑結構抗震設計的質量及方法從一定意義上來講直接決定了其抗震能力及效果，在整個建筑結構抗震設計中，設計人員一定要按照高層抗震設計的相關規定，而后再結合超高層及復雜高層建筑所在的具置，周邊環境進行分析，從而制定出符合建筑結構施工要求的抗震設計方案，以便后期施工人員抗震結構設計施工的順利進行。抗震設計對復雜高層及超高層建筑結構設計具有重要的意義，良好的抗震性能能夠降低降低地震自然災害對建筑的侵害，確保建筑的安全，從而保證住戶的人身安全。
總結
復雜高層及超高層建筑與普通建筑相比，施工難度大，注意事項較多，所以要做好復雜高層及超高層建筑結構設計，要結合復雜高層建筑或者超高層建筑所在的地理位置及特點進行全方位的結構概念設計，制定科學合理的設計方案，從而保證設計人員順利進行結構設計施工建設，提高復雜高層及超高層建筑的結構設計水平，從而確保整個建筑的安全質量，為住戶或者辦公者提供良好的建筑環境。
參考文獻：
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篇12
在建筑行業發展中，越來越多新技術、新工藝和新材料應用其中，這就對工程結構設計提出了更高的要求。尤其是在當前復雜高層和超高層建筑的結構設計中，可能受到一系列客觀因素影響，為工程結構埋下安全隱患，影響工程結構設計質量。尤其是在高層建筑結構設計中，相較于普通的建筑而言，結構設計要求更高，需要充分結合建筑特性，把握復雜高層和超高層建筑設計技術要點，提升設計合理性，為后續施工活動有序開展打下堅實的基礎。
一、復雜高層和超高層建筑結構設計
某建筑工程總高度78.5m，高22層，主樓地下兩層，地面20層。建筑結構為框剪結構，通過多方設計方案論證，樁基工程選擇后壓漿鉆孔灌注樁，選擇端承-摩擦樁的裝荷載形式，壓漿鉆孔灌注樁295根，φ700樁252根，有效樁長18m～19m。采用標號C25的混凝土，關注前0.5m?～0.5m?碎石置于空洞地步。關注過程中，導管同孔底之間的距離為0.5m，連續灌注混凝土。
復雜高層和超高層建筑結構設計中，相較于普通的建筑結構設計而言存在明顯的差異。一般其概況下，普通建筑的高度是在200m以下，復雜高層和超高層建筑的高度則超過了200m，這就對建筑工程穩定性提出了更高的要求。普通建筑多為鋼筋混凝土結構，而復雜高層和超高層建筑結構則是多為鋼結構或是混合結構，設計技術含量較高，結構更為復雜。此外，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，需要充分考慮到建筑抗震要求、環境因素、自重以及風荷載等因素的影響，設計內容較為復雜，所以復雜高層和超高層建筑結構設計難度更大。
二、復雜高層和超高層建筑概念設計
（一）提升對概念設計的重視程度
近些年來，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計理念不斷創新，積累了豐富的結構設計經驗，其中最具代表性的就是概念設計。在概念設計中，提升結構設計規則性和均勻性；結構中作用力傳遞更為清晰；結構設計中應該充分體現高標準的要求；結構設計中融入節能減排理念，促使結構設計更為科學合理；設計中，提升建筑材料利用效率，在滿足建筑結構整體設計要求的同時，迎合可持續發展要求。基于此，為了滿足上述設計要求，設計人員應該同建筑工程師進行密切的交流，在充分交流基礎上，提升建筑結構設計合理性。
（二）選擇合理的結構抗側力體系
在復雜高層和超高層建筑結構設計中，為了可以有效提升結構設計安全性，選擇抗側力體系是尤為必要的。在選擇結構抗側力體系中，應該根據建筑具體高度來選擇，明確結構抗側力體系和建筑物高度之間的關系，如果建筑高度在100m以下，可以選擇框架、框架剪力墻和剪力墻體系；如果建筑高度在100m～200m以內，則選擇框架核心筒、框架核心筒伸臂；建筑高度在600m左右時，選擇筒中筒伸臂、桁架、斜撐組合體；在結構設計中，需要充分考慮到結構內部各個部件之間的關系，形成一個整體；如果建筑工程結構中存在多個抗側力結構體系，應該分別對這些抗側力結構體系進行分析，在此基礎上科學分析和判斷。
（三）提高建筑抗震設計重視程度
提高建筑抗震設計重視程度是尤為必要的，尤其是在復雜高層和超高層建筑結構設計中，抗震設計對于建筑安全影響較大。在選擇抗震方案中，需要選擇合理的施工材料，質量符合建筑要求；盡可能降低地震過程中能量的擴大，對建筑構件的承載力進行驗收，計算地震下建筑結構位移數值；高層建筑工程設計中，結構抗震手段的應用需要在得到位移數據基礎上實現，設計更加合理的建筑工程結構設計方案，一旦建筑結構發生變形可以起到有效的保護作用；結構設計中體現出建筑構件的生產要求和界面變化情況，提升結構設計穩定性和牢固性。
（四）復雜高層和超高層建筑結構設計融合經濟理念
在復雜高層和超高層建筑結構設計中，由于工程項目較為龐大，在具體的結構設計中，可能受到客觀因素影響出現一系列成本問題。故此，在建筑結構設計中，需要充分融合經濟型設計理念，對結構設計方案優化處理，避免建筑工程結構冗長帶來的資源和資金浪費，提升資金利用效率。
三、復雜高層和超高層建筑結構設計精準性
（一）選擇合理的結構設計軟件，提升設計結果精準性
在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計工程師需要充分掌握前沿的設計手段和方法，能夠選擇合理的分析軟件，提升計算結果準確性。當前我國復雜高層和超高層建筑結構計算軟件種類繁多，但是不同軟件側重點存在明顯的差異，這就需要在結構設計中，設計人員可以了解到不同軟件的具體功能和應用范圍，結合工程結構設計要求來選擇合理的計算機軟件。此外，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，還應該對力學理念合理判斷和分析，結合自身豐富的設計經驗，提升計算結果精準性。
（二）加強荷載和作用力的考量
在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計工程師需要充分結合復雜高層和超高層建筑結構特性，明確結構自身的豎向荷載力大小和風荷載的影響因素，將其融入到后續的結構設計中，提升設計合理性。復雜高層和超高層建筑結構設計中，除了需要考慮到結構穩定性問題以外，還可以組織風洞試驗，測試建筑的抗風能力。在后續的實驗中，可以設計模型來模擬在不同風場環境下，建筑物的抗風能力和受力情況，有針對性提升建筑物結構的穩定性。
建筑工程結構設計中，還需要考慮到倒塌水準，主要表現在以下幾個方面：其一，復雜高層和超高層建筑的延性結構構件，構件的彈性變形能力高低同結構抗震能力存在密切聯系；其二，對于復雜高層和超高層建筑中的構件，滿足各項技術要求；就復雜高層和超高層建筑結構設計要求，對于建筑物中的控制構件，滿足建筑結構抗震設計要求，能夠在不同環境下保持相應的彈性。
（三）科學計算自振周期
復雜高層和超高層建筑結構設計中，需要充分把握震動規律，提升設計合理性。但是不同的振幅和頻率，可能出現大幅度震動現象，進而影響到建筑結構穩定性。故此，在建筑結構設計中，需要科學計算出自震周期，結合抗震強度、建筑高度進行科學計算，確保自振結果精準性。
（四）建筑的垂直交通設計
復雜高層和超高層建筑的結構形式主要為框架―剪力墻和核心筒結構，此種建筑結構形式可以有效提升結構穩定性，同時垂直交通體系結構可以產生較大的水平在和抵抗力。除了需要考慮到樓梯、電梯和衛生間等區域以外，向平面中央集中，可以有效減少空間占地面積，賦予建筑更好的交通環境和采光效果。垂直交通結構體系設計中，需要充分協調采光和節能之間的關系，便于后續的維護工作開展。
結論
篇13
引言
我國社會經濟的迅猛發展和人口壓力迫使城市建筑無限可能地縱向發展，高樓林立已然成為城市的一道亮麗風景線，現代高層建筑越來越向多功能的綜合用途發展。人們對高層建筑平面空間的設計要求越來越高，普通的框架結構顯然已不能滿足人們對高層建筑室內空間的使用和整體美觀的愿望。剪力墻從縱向及橫向來承擔荷載，其剛度有力地抗擊著水平荷載，已經被高層建筑結構設計廣泛使用。
一、剪力墻結構設計的基本原則
剪力墻結構在建筑中主要承擔豎直方向重力與水平方向荷載，剪力墻結構的設計既要安全合理，又要考慮經濟問題。設計過程中，各種位移限制值都要滿足，結構構件中抗側力構件的作用也要充分考慮到。設計時，剪力墻的數量也要滿足位移限制值相關規范的要求，數量應該盡量少，但又不能影響基本振犁的要求。建筑中剪力墻結構所承受的傾覆力矩應不小于總數的一半。
1、調整樓層最小剪力系數方面的原則
設計中剪力墻結構的布置要盡量減小，大開間的剪力墻結構布置是最好的設計方案，側向剛度結構可以達到較為理想的狀態。樓層間的剪力系數盡量小，但不能超出規范的極限范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩于整體總底部承受的地震傾覆力比要小于或等于1:4，這樣既可以減輕結構自重，同時降低了地震帶來的危害又可以節約用費。
2、調整樓層間最大位移與層高之比方面的原則
規范規定的最大的樓層間的位移在計算的時候，如果樓層地區地震比較頻繁，所用的標準值產生的樓層計算可以保留在結構的整體彎曲變形，應該計入扭轉變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。高層建筑重點考慮的方面就是樓層間的扭轉和剪力變形。結構的剪切變形由豎向構建的數量決定著，在建設施工中，有足夠多數量的構件還是遠遠不夠的，更要考慮構建的布局是否合理，如果不合理，就會產生過大的扭轉變形，樓層間的位移就達不到要求。因此，對于高層建筑而言，不能只是以樓層間的位移來確定豎向構件的剛度，而應該盡量減小扭轉變形。
3、調整剪力墻結構連續超限方面的原則
剪力墻結構的連續跨高比太小會導致彎矩出現及剪力過大，超過規范限度，跨高比一般大于或等于2.5。規范規定，在跨高比小于5的時候，連續梁不能夠拆減。跨高比的正確選擇，可以很好地避免彎矩及剪力過量，可保持在規定范圍內。在結構設計時，如果可以有效合理的用上這些，可以大大降低工程成本。
剪力墻結構不只應該符合相關規定，在設計時要考慮多方面的因素，建筑物的平面、立面應盡量均勻，剪力墻結構應盡量遠離房屋中心，以保證房屋整體的抗扭。
二、高層剪力墻結構設計要點
1、剪力墻結構的合理布設
在對剪力墻結構進行合理布設時首先要注意以下幾點：
（1）剪力墻應沿主軸方向雙向均勻的進行布設，采用兩個方向抗側剛度接近為宜，不宜采用單向的方式進行布設。盡量使得剛度中心與質量中心靠近，減小地震造成的扭轉。若無法避免，則最好在剪力墻的相應部位設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5倍時，應計算暗柱配筋；
（2）剪力墻結構的抗側力剛度和承載力均較大，為充分利用剪力墻的這一特征，減輕結構重量，增大剪力墻結構的可利用空間，墻不宜布置太密，以便使結構具備適宜的側向剛度。（3）在結構布置過程中，應避免布置墻肢長度過長（≥8m）的墻體。當有少量墻肢長度大于8m時，計算中，樓層剪力主要由這些大的墻肢承受，其他小的墻肢承受的剪力很小，一旦地震，尤其超烈度地震時，大墻肢容易遭受破壞，而小的墻肢又無足夠配筋，整個結構容易被各個擊破，這是極不利的。所以，對于大的剪力墻墻肢，應采用留置結構洞口（洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁），把長墻肢分解成合理的墻肢長度，調整其剛度。
（4）剪力墻的門窗洞口宜上下對其，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。當無法上下對其，成列布置時，應按有限元方法仔細計算分析，并在洞口周邊采取加強措施。
2、剪力墻厚度的確定
剪力墻墻肢截面比較適宜簡單、規則，建立阿強的豎向剛度應均勻，其門窗口最好成列布置，上下對齊，形成較為明顯的連梁和墻肢，避免出現使墻肢剛度相差懸殊的洞口設置。在抗震結構設計師，一、三級抗震等級的剪力墻底部加強部位最好不要采用錯洞墻，二、三級抗震等級的剪力墻均不宜采用疊合錯洞墻。《高層建筑混凝土結構技術規程》中對剪力墻的截面尺寸有具體的規定“按一、二級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應小于200mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/20，且不應小于160mm；按三、四級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應小于160mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/25，且不應小于180mm”。
3、剪力墻結構構件延性設計
要使剪力墻具有延性，就要控制塑性鉸在某個恰當的部位出現；在塑性鉸區域防止過早出現剪切破壞（即強剪弱彎設計），并防止過早出現錨固破壞（強錨固）；在塑性鉸區域改善抗彎及抗剪鋼筋構造，控制斜裂縫開展，充分發揮彎曲作用下抗拉鋼筋的延性作用。剪力墻的塑性鉸通常出現在底截面，因此，剪力墻底部應設置加強區，加強范圍不宜小于H/8(H為剪力墻總高)，也不小于底層層高。當剪力墻高度超過150m時，其底部加強部位的范圍可取墻肢總高度的1/10。影響墻肢延性的因素主要有：
（1）剪力墻截面有、無翼緣對剪力墻延性影響很大。當截面沒有翼緣時，延性較差。有了翼緣或端柱后，延性大為提高。
（2）剪力墻隨軸力增大，延性降低。
（3）當鋼筋總量不變，但端部鋼筋與分布鋼筋的分配比例不同時，墻肢延性不同。在規范許可條件下，適當增加端部鋼筋，減少分布鋼筋，即可提高承載力，又可提高延性。
（4）設置約束邊緣構件是提高延性的有效方法。
4、剪力墻墻體配筋
一般要求水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。鋼筋滿足設計計算及規范建議的最小配筋率即可。剪力墻的加強區域10@200，非加強區域8@200雙層雙向即可。雙排鋼筋之間采用6@600×600拉筋。但是地下部分的墻體配筋大多受到水壓力、土壓力產生的側壓力控制，因此需要另行計算和配置，地下部分的墻體由于簡化計算經常有豎向筋控制，在這種情況下為增大計算墻體的有效高度，可以經地下部分墻體的水平筋放置在內側，豎向筋放置在外側。
結束語
隨著人們的高層需求不斷增多，商業與住宅都出現了大量的高層建筑，這對城市的土地面積是一種有效的利用，符合目前社會發展的趨勢要求。高層建筑中剪力墻的應用更是體現出了絕對的優勢。不但滿足最基本的實用性要求，更是對人們日益增長的個性化需求、工程經濟性需求以及耐久性要求都可以實現。剪力墻結構設計技術的應用，極大地提高了建筑工程的質量，也有效降低了生產成本。在未來，剪力墻的結構設計將會有效避免劣勢問題，通過技術的運用、完善的計算，不斷提高剪力墻結構設計技術水平，促進我國建筑工程質量的不斷提升。
