高层建筑结构设计第三版思考题答案-高层建筑结构设计

下面是中达咨询给大家带来关于浅谈高层建筑结构设计的相关内容，以供参考。

一、高层建筑的特点

1．在相同的建设场地中，建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。设计精美的高层建筑还可以为城市增加景观，如马来西亚首都的石油大厦和上海的金茂大厦等。但高层建筑太多、太密集也会对城市带来热岛效应，玻璃幕墙过多的高层建筑群还可能造成光污染现象。

2．在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面，将这些空闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。例如在新加坡的新建居住区中，由于建造了高层建筑群，留下了更多地面空间，可以更好地建设城市绿化和人们休闲活动空间。

3．高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这样就会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，高层筑的防火要求要高于中低层建筑，也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。

二、高层建筑结构体系的特点

随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载。高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。

1．框架结构体系。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制；剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小；框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。

2．剪力墙结构体系。利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。

现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足；剪力墙结构体系主要缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。

当剪力墙的高宽比较大时，是一个受弯为主的悬臂墙，侧向变形是弯曲型，即层间侧移随着层数的增加而增大。剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。

根据施工方法的不同，可以分为：全部现浇的剪力墙；全部用预制墙板装配而成的剪力墙；内墙现浇、外墙为预制装配的剪力墙。

在承受水平力作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。剪力墙的水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。高层建筑剪力墙结构，以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲形，特点是结构层间位移随楼层增高而增加。

3．框架—剪力墙结构（框架—筒体结构）体系。在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来；取长补短；共同抵抗水平荷载，就组成了框架—剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体，又可称为框架—筒体结构体系。

框架—剪力墙（筒体）结构比框架结构的刚度和承载能力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件（隔墙及外墙）的损坏，这样无论在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑，目前在我国得到广泛的应用。

4．筒体结构。单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。平面剪力墙组成空间薄壁筒体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱框筒，即框筒；筒壁若用空间桁架组成，则形成桁筒。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。

5．巨型结构。巨型结构一般由两级结构组成。第一级结构超越楼层划分，形成跨若干楼层的巨梁、巨柱（超级框架）或巨型衍架杆件（超级衍架），以这巨型结构来承受水平力和竖向荷载，楼面作为第二级结构，只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上。常见的巨型结构有巨型框架结构和巨型桁架结构。

不同的结构体系所具有的强度和刚度是不一样的，因而它们适合应用的高度也不同。一般说来，框架结构适用于高度低，层数少，设防烈度低的情况；框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求；在层数很多或设防烈度要求很高时，可用筒体结构。

三、高层建筑结构设计的基本要求

1．结构的规则性。

（1）不应采用严重不规则的结构体系。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，应符合下列要求：

1）应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；

2）应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；

3）对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强。

（2）高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求：

1）结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；

2）宜具有多道抗震防线。

2．规则结构的主要特征。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

规则结构一般指：体型（平面和立面）规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变。

3．规则平面布置需满足的要求。结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，力争均匀对称，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑平面要力求简单规则，风力作用下则可适当放宽。抗震设防的高层建筑，平面形状宜简单、对称、规则，以减少震害。

在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规则的平面布置。

抗震设计的B级高度钢筋混凝土高层建筑、混合结构高层建筑，其平面布置应简单、规则，减少偏心。

四、高层建筑结构设计

在高层建筑中，竖向荷载对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比；另一方面，对一定高度建筑来说，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，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。对一些较柔的高层建筑，风荷载是结构设计的控制因素，随着建筑物高度的增高，风荷载的影响越来越大。高层建筑中除了地震作用的水平力以外，主要的侧向荷载是风荷载，在荷载组合时往往起控制作用。因此，高层建筑在风荷载作用下的结构分析与设计引起了研究人员和工程师们的重视。

竖向荷载设计应减轻自重。高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

五、结语

高层建筑存在诸多问题，高难度，高技术，高风险都需要大量技术工作人员去解决，本文简单地介绍一些高层建筑的构造及特点，遇到不同的问题用不同的方法去解决。

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高层建筑结构设计要点分析？

随着经济的快速增长，城市化进程的飞速发展，高层建筑在我国的一些大中城市发展迅速，大大丰富了城市景观，与此同时高层建筑的结构类型和功能也更加趋向于复杂化和多样化，为此，对建筑结构设计也就提出了更高的要求。在本文中，笔者主要从高层建筑结构的选型设计、抗风设计三个方面论述了城市高层建筑结构的设计问题。　

近代随着科学技术的发展，尤其是钢铁、电梯的出现以及后来钢筋混凝土的应用，为高层建筑发展创造了前所未有的机遇，高层建筑也成为城市空间中一道独特的风景。

1 高层建筑结构的选型设计

对于一个城市而言，高层建筑往往具有一定的代表性和象征性，可以反映一个城市经济水平和发展程度，根据工程实践经验，如果高层建筑结构体系选型不当，任凭再用先进的结构理论和精确的计算方法，也较难作出安全可靠、经济合理的高层建筑结构设计。正确处理高层建筑结构体系的选型问题，对于高层建筑结构设计而言，具有重要意义。

1.1 高层建筑结构体系的分类

高层建筑结构体系按结构形式分类主要有：框架结构；抗震墙结构；框架―抗震墙结构；筒体结构；部分框支抗震墙结构；板柱―抗震墙结构等等。不同的结构体系所具有的强度和刚度是不一样的，因此它们适用的高度也不同。各种结构形式适用的高度范围在《建筑抗震设计规范》中有明文规定。一般地，框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，在考虑抗震设防要求的建筑中，由于框架梁柱截面较小，抗震性能差，刚度较低，而且高层建筑中的框架填充墙在地震中破坏严重，修复费用较高。故其多用于高度低、层数少的公共建筑。框架―抗震墙结构既具有框架结构布置灵活、方便使用的特点，又有较大的刚度和较强的抗震性能，多用于公共建筑和旅馆建筑等。抗震墙结构刚度很大，空间整体性好，承载力大，在水平力作用下侧移小，用钢量较省。它比较适用于高层住宅及旅馆建筑等隔墙较多的建筑。一般框架―抗震墙结构和抗震墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求；筒体结构抗侧刚度大、空间受力性能好，当建筑物的层数多、高度大、设防烈度高时，采用前述几种结构体系往往难于满足要求，可用筒体结构。

1.2 结构选型阶段要注意的问题

一是要注重结构的规则性。由于新、旧规范在这一方面出现了比较大的变化，新规范在此增加了比较多的限制因素。比如平面规则性方面的信息、嵌固端上、下层之间刚度比方面的信息等。与此同时，新规范采取了强制性规定，要求建筑物不能采用严重不规则之设计方案。所以，工程技术人员在明确新规范的限制条件中一定要加以注意，从而避免出现后期施工图设计阶段之被动。

二是要注重结构的超高性。新规范在应对超高问题上，除了把原先的限制高度设置为A级高度之外，同时还应增加B级高度之建筑。所以，一定要对高层建筑结构中的这一项控制因素加以注意，假如结构为B级高度建筑，或者已经超过了B级高度，那么其设计方法与处理方法都将出现一个相当大的变化。在具体的工程设计之中，出现过因为结构类型之变更而忽略这一问题的情况，从而造成施工图在审查时未能通过，一定要重新做出设计，这对于工程的工期与造价等总体规划存在着相当大的影响。

三是要注重嵌固端设置。因为高层建筑普遍带有二层或者二层以上的地下室与人防工程，嵌固端极有可能被设置于地下室的顶板上，同时也有可能被设置于人防顶板等处。例如，对嵌固端楼板设计、加强对嵌固端上下层刚度比限制、在进行结构整体运算时做好嵌固端设置等。假如忽视了其中的任何一方面，均有可能对后期设计工作造成大量安全隐患。

2 高层建筑的抗风设计

2.1 高层建筑结构在风荷载作用下的破坏形式

主体结构开裂或损坏，如位移过大引起框架、剪力墙、承重墙裂缝或结构主筋屈服；层间位移引起非承重隔墙开裂；局部风压过大引起玻璃、装饰物、围护结构破坏；建筑物的频繁、大幅度摆动使居住者感到不适；长期的风致振动引起结构疲劳，导致破坏。

2.2 高层建筑结构抗风的一搬设计原则

保证结构具有足够的强度，能可靠地承受风荷载作用下的内力；结构必须具有足够的刚度，控制高层建筑在水平荷载作用下的位移，保证良好的居住和工作条件；选择合理的结构体系和建筑外形。采用较大的刚度可以减少风振的影响；圆形、正多边形平面可以减少风压的数值；尽量采用对称平面形状和对称结构布置，减少风力偏心产生的扭转影响；外墙、玻璃、女儿墙及其它围护构件必须有足够的强度并与主体结构可靠地连接，防止局部破坏。

2.3 抗风设计的主要研究内容

2.3.1 风荷载的计算

我国规范GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》对荷载统计采用50年设计基准期，并且用平稳二项随机过程来描述荷载的随机过程。气流遇到建筑物时，在建筑物表面上产生压力或吸力，即形成风荷载，其大小主要与近地风的性质、风速、风向有关，也与建筑的高度、形状和地表面状况有关。

根据新规范进行主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值按下式计算，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积：

式中：为风荷载标准值(kN/m2)；为基本风压(kN/m2)；为风压高度变化系数；为风荷载体型系数；范围为高度处的风振系数。

2.3.2 风荷载作用下高层建筑的振幅、震动速度和加速度控制

2.3.3 高层建筑的水平位移指标

根据现行的建筑结构设计规范，对于高层建筑结构在风荷载作用下的变形响应主要作以下两方面的限制：①限制结构的顶端水平位移u与总高度H的比值(u/H)，目的是控制结构的总变形量；②限制相邻两层楼盖间的相对水平位移Δh与层的比值(Δu/h)，一般Δu /h在结构的各层中具有不同的比值，且往往最大的Δu/h要超过u/H的限值。限制最大的Δu/h目的是防止填充墙、装饰部件的损坏，避免电梯轨道和管道等设施产生过大的变形。

高层建筑结构的变形控制对于控制风振侧移是非常重要的，结构侧移特别是层间侧移是决定建筑物破坏程度的因素，因此能否将侧移控制在允许限度内，是检验抗侧力体系有效性的重要指标。

3 结束语

随着经济的迅速发展和城市规模的不断扩大，在城市中涌现出越来越多的高层建筑。做为高层建筑的结构设计人员应不断学习和提高，重视结构试验研究成果，结合施工实践，通过大量工程经验的积累，作出技术先进、安全可靠、经济合理的各种高层建筑的结构设计。

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高层办公建筑标准层设计结构要求？

社会经济发展越来越迅速，建筑行业的发展也随着社会经济的增长得到了很大的提高。在城市中建筑行业的占地面积越来越大，建筑几乎成为了城市的标志，是城市所不可缺少的亮点。怎样设计出合理利用空间的建筑，是目前社会中所面临的一个非常重要的问题。文章主要针对高层建筑的设计特点和原则进行分析和研究，以此提供出更好的高层建筑的设计方案。

1高层建筑结构设计的基本原则

1.1结构方案最优化原则

建筑施工前，需对建筑施工制定出一个合理的建筑结构方案。建筑方案对建筑工程的施工来说是非常必要的环节，它指导着整个建筑施工的构建。建筑结构方案的制定，需针对建筑所处的位置环境，以及周边的环境进行一个详细的了解和分析，从而对建筑所在地有一个准确的把握。另外，还需针对经济、技术、施工等方面的特点进行综合性的分析，制定出一个最合理的建筑施工方案。

1.2计算简图合理化原则

高层民用的建筑在进行制定建筑结构方案时，必须要保证建筑结构是稳定和安全的，需避免一切安全风险隐患的出现，这时候就需要对建筑结构进行一个准确的公式计算，将建筑结构方案数字化，必须要确保数字的正确性。认真选择计算公式，计算公式一旦发生错误就会对计算结果产生很严重的影响，从而影响到建筑施工的安全，甚至在未来的使用中也会存在很多的安全风险隐患。

1.3结果分析精准化原则

在目前的社会生活当中，计算机的应用越来越广泛。计算机给数据的处理带来了很大程度的便利。在建筑结构方案的设计过程当中，可以合理的对计算机进行应用，利用计算机强大的数据分析，以及计算功能，对建筑结构方案需要的数据进行准确的计算。这种利用计算机进行计算的方法，可以弥补工作人员手工计算中容易出现的错误等不足，保证建筑结构方案的正确性。

2高层建筑结构设计的特点

2.1控制指标

高层建筑和基层建筑的建筑施工有很大的区别，因楼层不同，所以在制定建筑结构方案时，侧重的要点也是不一样的。其中高层建筑中结构侧移是较重要的一项设计要素，所以在进行建筑结构方案的制定时，必须要注重结构侧移的控制范围。

2.2轴向变形

轴向变形在建筑结构的设计中野是非常重要的一个元素，高层建筑的施工，如果在竖向荷载数值变大时，那么在竖向构架中，也许会够出现相对比较大的轴向变形，这样会造成对连续梁弯距的破坏，对建筑的整体结构也会产生影响。

2.3水平荷载

在建筑结构的设计中，水平荷载是非常重要的一个元素。建筑结构设计中的竖向荷载所造成的轴力与建筑物的整体高度的一次方成正比，水平荷载所造成的倾覆力和竖向的构件生成的轴力这两种利益与建筑物的整体高度的二次方也成正比。也就是说，假如建筑物的高度增长的话，这个值也会变大，从而会对整个建筑结构产生很大的影响。

3高层建筑结构设计应注意的问题

3.1注重选材

高层建筑结构设计的是建立在选择高质量材料的基础之上的，对材料进行选择时，应当尽可能的选择能够承受较高强度的的材料，这种材料再地震的时候能够有效地防止建筑坍塌。楼层，楼层面所需用的材料的选择，应当为钢板加混凝土的结构所构成的材料。建筑面长的结构需要选择钢筋混凝土等材料，选择出合适的材料可以有效的提高高层建筑的使用寿命。

3.2平面结构的选择

如果选用的平面结构属于正方形结构，可以是基于一种立面体型结构，结构的上部分较小，下部分较大。这样设计能够在最大程度上减少建筑物上面的受风面积，从而保证建筑物的稳定性。最好选用流线光滑的外形，从而使得建筑的风压体型系数降低。

3.3注重选择结构体系

结构体系的选择须认真考虑。一般来说，在高层建筑当中比较常见的结构体系就是剪力墙结构体系，剪力墙结构体系作用非常大，能够提高高层建筑物的抗震能力。不仅如此还能够满足用户在审美方面的要求。

3.4注重概念设计

在高层建筑设计中都离不开高层建筑概念的支持，在制定建筑方案时必须要符合建筑设计理念，而且在施工图绘制过程当中也应该做到与建筑设计理念相符，除此之外，在现场施工服务过程中也要涉及到建筑概念。通常来说，在进行建筑施工设计必须要达到下面几点要求：建筑布局平面设置应该保证规则性；在对建筑场地进行选择过程当中应该选择抗震效果较强的地点，避免抗震条件不佳的地方，从而提高抗震的强度；保证高层建筑的安全性和稳定性。

3.5注重抗震设计

高层建筑设计和普通建筑是不一样的，主要原因在于高层建筑比普通建筑高度要大，而且对方力的承受度也是不一样的，对地震强度的反应程度也不同，所以在高层建筑设计时必须要注重抗震方面的设计。在对工程建筑进行抗震设计时必须要仔细的考察建筑中的地形地质条件，应该选择比较坚硬的土地，坚硬土地的抗震强度比较大。如果选择地质疏松的土地是不利于抗震的，地质疏松的地区土层变化程度较大，所以想要把握土层的变化是非常困难的，在进行抗震过程当中也会遇到重重阻碍。

3.6弹性假定下高层建筑结构分析现阶段对高层建筑结构进行分析时使用最多的计算方法就是弹性假定计算方法，这种方法应用范围比较广泛，而且计算方法非常简单。大部分建筑结构受风力和垂直荷载的强力作用，都会呈现出一种弹性状态，利用这种假定方法能呈现出实际的工作情况。但这种方法也存在一定的局限性。当遇到台风或者地震等自然灾害时就会发生一些故障问题，会出现位移很大的情况，工作状态为弹塑性状态，所以就不应继续使用弹性方法来计算了。

4结束语

高层建筑可以缓解城市用地减少的紧迫问题，最大程度上的利用土地资源，同时也能够促进城市建筑的立体化和美观化。高层建筑并非是一个简单的工程，需要相关设计人员具有较高的技术水平，还需要其掌握充分的专业技术理论知识。除此之外，建筑设计人员必须要懂得法律规定和条款等，保证建筑设计的安全性，从而提高建筑设计的整体质量，降低建筑设计的经济成本，设计出舒适健康美观的城市建筑。

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论高层建筑结构分析与设计？

高层办公建筑标准层设计有哪些结构要求？

1.结构体系对层数的约束

高层建筑主体结构具有多样性，迄今为止主要有：框架、框架剪力墙、剪力墙、筒体、筒中筒、束筒、框筒等等。不同的结构体系所能达到的层数或高度有所不同。因此，当总建筑面积确定后，标准层平面规模将受到层数限制的影响，结构体系对平面规模虽属间接影响，但在设计中必须考虑两者的互动性，理想的平面规模需要合理的结构体系做保证。

2.高、宽比的要求

就体量而言，通常希望高层办公楼不要太瘦，否则对结构的抗风、抗震控制不利。这种要求体现在对高层建筑高、宽比的限制上，我国的高层建筑结构设计规范对建筑的高、宽有一定要求。

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高层民用建筑结构设计要点？

论高层建筑结构分析与设计具体内容是什么，下面中达咨询为大家解答。

一、高层建筑结构设计特点

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。

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。

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。

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。

二、高层建筑的结构体系

1.框架-剪力墙体系。当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀,所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。

2.剪力墙体系。当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时,即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中,单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构,其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高,有一定的延性,传力直接均匀,整体性好,抗倒塌能力强,是一种良好的结构体系,能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。

3.筒体体系。凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系。筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。筒体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

三、高层建筑结构分析

1.高层建筑结构分析的基本假定

(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)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。

(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。

(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.高层建筑结构静力分析方法

(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)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。

(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。

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高层建筑结构概念设计

高层民用建筑结构设计要点是非常重要的，设计要点的制定是专业人员经过实地考察并结合专业知识，每个细节都很关键。中达咨询就高层民用建筑结构设计要点和大家说明一下。

前言

随着我国城市化进程的持续推进，越来越多的人口涌向城市中，导致城市建筑用地变得越来越紧张，为了缓解这一问题，高层建筑成为建筑行业发展的主要趋势。在高层民用建筑建设的过程中，建筑结构设计至关重要，直接影响着建筑的整体性能。因此对高层民用建筑结构设计的要点以及常见问题进行分析具有十分重要的实践意义。

1高层民用建筑结构设计的要点分析

随着高层建筑工程数量的增加，高层民用建筑结构设计在整个建筑设计中所占的比重也越来越高。高层民用建筑结构设计会对建筑的平面布置、立面体形以及内部管道设置等方面产生较大的影响，同时不同的设计方案下施工技术的选用也有所差异，从而影响到整个建筑工程的工期和造价。由此可见，高层民用建筑结构设计的重要性不容忽视，其要点主要包括以下几个方面：

1.1水平荷载

在进行低层或是多层建筑结构设计时，通常需要考虑到竖向荷载控制而进行设计，然而在高层民用建筑结构设计中，不仅需要考虑到竖向荷载，水平荷载也不容忽视。因为高层民用建筑在竖向上荷载引起的轴力以及弯矩数值和建筑的高度的一次方成正比。而水平荷载造成的倾覆力矩以及轴力则和建筑高度的二次方成正比。此外，对于一些特定高度的建筑来说，其竖向荷载是固定的，但是水平荷载则会随着结构动力特性的变化而产生相应的变动。因此在高层民用建筑结构设计的过程中，水平荷载是必须考虑的一项因素。

1.2结构延性

和低层楼房相比，高层民用建筑结构的柔和度相对较大，因此更容易在地震的作用下出现变形情况。因此高层民用建筑结构必须具备较好的延性，且强于进入塑性变形阶段之后的变形力，如此才能最大程度的避免高层建筑出现的倒塌的情况。因此在建筑结构设计中必须采取一定的措施提升高层建筑结构的延性。

2高层建筑结构设计的原则

2.1选择最佳结构方案

在进行高层民用建筑结构设计时，除了要考虑设计的合理性以及经济性之外，还需加强对结构形式以及结构体系的重视，尤其需要注意的是，最好避免不同类型结构体系混合使用的情况。设计人员应该对各方面影响因素进行全面细致的分析，保障建筑结构体系受力的明确性和受力传达的便捷性，在此基础上确定高层建筑结构施工方案。

2.2选择合理的计算简图

高层民用建筑结构的计算简图直接影响着高层建筑结构的计算公式和结构构造方法，一旦计算简图出现错误，将会给高层民用建筑结构埋下严重的安全隐患，因此只有合理选择计算简图，才能保障建筑结构的安全性。虽然在选择计算简图时会出现一定的误差，但只要将其控制在合理的范围内就可以为施工活动提供良好保障。

3高层民用建筑结构设计中的常见问题分析

3.1高层民用建筑结构设计选型不当

高层民用建筑结构设计选型不当具体表现在以下几个方面：其一，结构过高。根据我国建筑抗震规范的要求，建筑结构高度存在一定的限制，但是结构超高的问题却普遍存在着。例如，将原有的限制高度设定为A级高度，或是增加了B级高度的建筑。因此在高层民用建筑结构设计的过程中，必须对这一因素进行严格的控制。很多情况下，一旦遭遇结构类型变更问题，就很容易忽略结构高度的相关规定，这时必须及时组织专家会议对设计进行论证，如此才能最大程度的避免因此类问题对工程工期和造价产生的不利影响。其二，结构不规则。高层民用建筑结构的规则程度直接影响着其抗震性能，因此在抗震规范中对建筑结构的规则性作出了强制性约束。因此在高层民用建筑结构设计中应该严格遵守规范要求，避免对后续施工活动造成影响。其三，嵌固端设置不当。一般情况下，高层民用建筑都带有二层或是以上的人防或是地下室，嵌固端就可能会设置在地下室或是人防的顶板上，这就导致一部分设计人员对嵌固端的设置出现了忽视，引发一系列问题，如嵌固端上下层抗震等级不一致、上下层刚度比不达标等。

3.2高层民用建筑结构设计中的计算问题

计算分析是高层民用建筑结构设计的关键环节，准确、高效的内力分析才能为结构设计提供可靠的依据，保障工程的整体质量。在建筑结构计算分析阶段，常见的问题主要包括以下几个方面：其一，软件选择不合适。当前阶段，高层民用建筑结构设计常用的计算软件主要包括TAT、SATWE以及TBSA等。采用不同软件进行模型计算时会出现一定的差异。因此想要保障计算分析的准确性，就需要设计人员结合建筑的类型选择合适的软件，如此才能有效的避免偏差。同时，可以使用多种软件，并对各软件的计算结果进行对比分析，从中选择最合理的计算结果。但是在实际工作中，常常存在软件选择不合理的情况，不仅造成时间和精力的浪费，同时也埋下了一定的安全隐患。其二，地震力是否放大的问题。这一部分的主要内容一直受到新老规范的关注，新规范要求必须结合大量的工程实测周期数据来确定不同体系下高层民用建筑结构的自振周期折减系数。其三，振型数目是否足够。在新规范中，引入了振型参与系数的相关概念，并给出明确的参数限值。但是由于在旧规范中并不存在振型参与系数的相关概念，导致新规范中给出的参数限值并不符合要求。因此在高层民用建筑结构设计的过程中，有必要对计算的结果参数进行细致的判断，如有必要，可以对振型的数目取值进行适当的调整。

4结语

综上所述，近些年来，我国城市高层民用建筑获得了迅速的发展，为了保障建筑质量的安全可靠，必须对建筑结构设计中存在的各类问题进行完善。对此，应该结合我国高层民用建筑结构设计理论的发展情况，对高层民用建筑结构设计的原则和理念进行明确，选择最佳的建筑结构体系，如此才能促进我国建筑行业的健康发展。

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住宅高层建筑结构抗震设计？

高层建筑结构概念设计

　高层建筑结构的概念设计含义高层建筑的结构概念设计是指在高层房屋设计中利用概念的方法来进行判断和推理、创新决策的一个过程。

　摘要： 高层建筑一直是被当下广泛使用的。在高层建筑结构设计中，房屋高度因素一直是影响设计的关键因素。所以这类建筑在结构受力等方面都具有比较严格的要求，包括在建筑本身要承载的风荷载以及抗震效果都对高层建筑设计有着很高的要求。所以，本文将对高层建筑结构概念设计以及高层剪力墙结构的优化进行探讨和浅显的分析。

　关键词：高层建筑;概念设计;高层剪力墙;结构优化

　一、高层建筑结构定义以及概念设计

　1、高层建筑结构定义通常我们会把超过一定楼层数或一定的高度的建筑称之为高层建筑。对于高层建筑的海拔高度设定各国的要求不一样，标准也就不一样。在这里，我们主要了解我国对于高层建筑结构的定义。在中国，以前的相关规定，八层以上的楼层建筑都称之为高层建筑，而就现在来看，将近二十层的楼房被称之为中高层，三十层楼层的房屋将近一百米高称为高层，而五十层左右的楼房大于两百米的被定义为超高层。

　在新的《高层建筑混凝土结构技术规程》里的规定是这样：十层及十层以上或高度超过二十八米的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑楼房高度超过一百米时，则称之为超高层建筑。中国的房屋六层及六层以上就必须需要安装电梯，对十层楼层以上的房屋就必须得有特殊的防火措施，所以中国的《民用建筑设计通则》(GB50352?2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)中将十层及十层往上的住宅房屋与房屋高度超过二十四米的公共建筑和综合性建筑都统称之为高层建筑。

　2、高层建筑结构的概念设计1)高层建筑结构的概念设计含义高层建筑的结构概念设计是指在高层房屋设计中利用概念的方法来进行判断和推理、创新决策的一个过程。通常包括了设计中运用到的材料、风荷载能力、结构的形体、节骨点，构型的选择方面，同时也包括了关于计算参数、计算方法的使用，以及对于结果的判断、选择以及调整。

　另外还包含了高层建筑结构的制造和安装过程的详细策划等等。但是概念设计有一个弊端就是高层建筑中提出的新的理念，它其实是缺少一个专门的理念支持的，所以还要结合在实践中的不断经验应用、研究、总结和积累。2)高层建筑结构的意义房屋概念设计它的意义就在于：第一，是对于传统教学方式的补给，传统的教学式主要是老师来规划题目、设计参数，学生计算、绘图。其实这样一方面的确是提高了学生的执行能力，但是另外一方面是忽略了让学生主动探索、选择、创新、决策能力的培养，所以在对房屋概念设计中，除了要精确的计算方式还要拥有灵活的概念设计思想。

　第二，对于一般设计经验的总结和升华，我们通常的高层设计都是凭借经验或者是总工程来定夺，但是这就造成了一般设计人员没有能够履行自觉的进行概念设计，这样是比较难进行对于理论的.实践升华的，所以每个设计师都应该自觉的履行概念设计的职责，探索新的设计思路。第三，推动社会的进步，现在社会上追求的粗放型的发展，就会对于房屋设计质量进行自觉忽略，只追求工程量，不注重降低标准会对安全造成很大的隐患。人口数量的不断剧增，造成很多压力包括环境方面的压力。所以概念设计的就是要对于这些问题进行正确的引导跟合理规划。

　二、高层剪力墙结构及优化

　1、高层剪力墙结构说到高层建筑不得不说下人们越来越重视的在高层建筑中剪力墙的结构优化设计。剪力墙结构在整个建筑物中是很重要的形式之一，其优点主要是防风，抗震还有就是经济性能高等优点。一方面能保证建筑的功能性和安全性，另一方面又能节约成本。剪力墙分为两种，一种是平面剪力墙另一种则是筒体剪力墙。前者主要是用于钢筋混凝建筑或是无梁建筑结构，普遍用于相对于低层的建筑物。后者主要用于高层建筑结构当中，通常也是钢筋混凝土浇筑而成，有利于剪力墙防风荷载和抗震的性能。

　2、高层剪力墙结构的优化剪力墙的用钢量是在整个住宅建筑标准中含钢量的百分之四十五到百分之六十五。用在剪力墙边缘的结构部件的含钢量约有百分之三十到五十左右，所以对于经济指标来说，是取决于剪力墙的好坏的。按常规，剪力墙的安置规则是如何尽量减少其数量和考虑减少其边缘的那些部件来尽可能的获得建筑物最大的抗侧，抗扭的刚度，而另一方面又能减少一部分经济的支出。

　剪力墙的结构优化我觉得应该分为以下的几点：第一，加强周边力量，减弱中间的力量，就是说把剪力墙安置在周围的房屋围护墙结构处，如果有必要，就在房屋的窗台之间设置高梁来提升整体的刚度。像比如电梯楼道间的剪力墙作为建筑物中部的剪力墙就可以适当减少一些，这样更有利于提高主体建筑机构的抗扭度。第二，尽量多添加和均匀长墙，减少短墙的设置，但长墙长度都应该小于等于八米，不得超过八米。

　在保证各个墙体的承重能力下，应该精心挑选有利于承受水平竖向荷载的间隔墙作为剪力墙，但是要尽量拉大剪力墙的间距，避免了在同个小区域布置了多条剪力墙。通过加长剪力墙的高度，来减少剪力墙的重复设置，有利于提升整个建筑结构的抗扭性和灵活性。能够使剪力墙破坏的模式主要是剪跨比和轴压比，只要剪跨比不要小于二，轴压比在正常范围里面，那么高层的剪力墙就算墙长大于了八米，剪力墙的剪跨比一般都是会大于二的，也就说明能够满足其延性破坏的要求。

　但是要避免个别墙肢作为长墙，如果因为个别墙肢相对较长，而其余的墙肢较短时，有时就会引起其余结构不能起到第二道抗震的防线，就会制造安全隐患。第三，就是剪力墙在设置时尽量设置为?L?、?T?、?十?字型，应该要避免设置形状过于复杂曲折。第四，应该设置连续性的剪力墙，比如多一些半框设计在里面，更能减少空间的复杂，可以说是化繁为简。第五，剪力墙的厚度应该跟随其高度的变化较为均匀的做出适当变化。

　三、结语

　综上，合理的概念设计和结构优化对于剪力墙的升级有着很重要的意义。我们不仅仅要有按着某些已成文的设计参数的精确执行能力，还需要有着对于概念设计的思维。对于结构优化，我们要化繁为简，考虑周全，能够在不浪费的情况下做到既能对建筑设计有很好的启迪，又能满足建筑的安全性达到更高的要求。

　参考文献：

　[1]凃浩.高层建筑的结构优化设计研究[J].信息化建设.2016(01)

　[2]茹牧野.高层建筑造型艺术与结构概念设计思路探索[J].江西建材.2015(09)

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1、结构规则性

建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，要求建筑物平面对称均匀。

2、层间位移限制

高层建筑都具有较大的高宽比，而位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，因此，在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况。

3、控制地震扭转效应

当建筑结构的平面布置等不规则建筑结构刚度中心不重合，当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面，并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周，增加抗侧力构件数量的方法，在地震发生时建筑结构会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。

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