高层建筑结构设计特点.pdf

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1、2012年11月童村目蔫商规划与设计【文章编号11673-0038(2012)33-0035--02高层建筑结构设计特点陈新(中国西南建筑设计研究院四川成都610000)摘要：本文主要介绍高层建筑结构的设计特点，并分析高层建筑结构的作用，受力，变形等特征，论述以承受力，延展性，刚度等特性为主的结构设计概念，依据高层结构的设计特点，提出设计概念，原则与建议。讨论现代我国的高层结构主要四种体系。关键词：高层建筑；结构；概念设计；特点前言我国高层建筑发展迅猛，数量增加极快，其类型也功能日新月异，结构体系越来越多样化，材料性能多方向化，施工安装差异化以及更多不可预测的因素，将会使设计计算与实际情况有

2、较大的差异。因此，高层建筑结构设计必须加强结构的安全可靠性，定量，定性地分析计算，并根据设计结构进行必要的结构概念设计。1高层建筑结构设计的主要特点1．1水平力相对于低层和多层以重力为代表的控制竖向荷载的设计结构，高层建筑结构设计的重点是对于水平荷载的的控制，当然，竖向荷载对高层建筑结构的设计也有重要影响。由于建筑本身荷载和楼板上的荷载对于竖向构件引起的轴力和弯矩的数值，与建筑物的高度成正比；而水平荷载对于结构所产生的倾覆力矩、由此在竖向构件中产生的轴力，其数值都与建筑高度的两次方成正比。其他方面，对建筑高度在一定范围之内，其竖向荷载基本上是定值，而由风荷载和地震产生的水平荷载，会随着结构的

3、动力性的变化而有较大的变化。1．2侧移侧移并不是低层或多层建筑设计的主要因素，但在高层建筑结构设计中，结构侧移是一个至关重要的因素。随着建筑高度的越来越高，由水平荷载造成的结构侧向变形也会迅速增大，其数值与建筑物高度的4次方成正比。除此之外，随着建筑高度的越来越高、质轻，高强，优质的材料的应用、新型的建筑形式和结构体系的涌现使侧向位移不断的增大，在设计中既要使结构拥有足够的强度，更要求结构有足够的抗推刚度，尽可能减少由水平荷载引起的侧移。1．3较高的抗震设计要求对于高层结构设计都应该包括较高的抗震设计，在全面考虑竖向荷载、风荷载使建筑物能正常使用的前提下，必须做好防震，抗震的工作，使高层建筑

4、有良好的抗震性能，使建筑物小震不坏、大震不倒。1．4减小高层建筑的自重高层建筑自身结构重量的减轻相对于多层建筑更具有现实意义。①结构的抗震效应与结构的质量成反比，所以，减轻建筑物自重可以有效的增加结构的抗震效应，从而提高结构的抗震性能。②对于地基或桩基的承载力方面考虑，在地基和桩基条件一定的前提下，减轻建筑的自重，可以增加建筑层数，从而减小由于地基或桩基带来的基础造价和处理措施费用。1．5轴向变形对于采用框架体系和框架剪力墙混合体系的高层建筑，其框架结构里中柱所承受的压应力大于边柱所承受的压应力，使中柱的轴向压缩变形相对于边柱的轴向压缩变形更大。随着高度的增加，此种轴向变形的差值也会随着增大

5、，当差异达到一定程度时，会导致与连续梁中间支座沉陷相同的后果，进而减小连续梁中间支座的负弯矩值，使跨中的正弯矩值和端支座负弯矩值相应增大，最终影响建筑物的正常使用。1．6概念设计与理论计算计算设计和概念设计组成了抗震设计的最主要组成部分。对于高层建筑结构的抗震设计，其计算是在理论与假想的基础上的，我们可以用最合理的分析手段，最完善的分析原则，但相对于地震的复杂性和不可预知性来说，是远远不够的。地基土与结构的复杂性，可能使理论分析计算毫无保障，有可能理论分析计算的结构和实际情况有较大的差异，特别是在结构的弹塑性阶段之后，由于受力较大，往往会有构件局部开裂，最终导致破坏，这时的结构已不能用一般的

6、计算原理规划与设计叠村目豢商2012年11月去计算分析。实践证明，把握好高层建筑的概念设计至关重要。2高层建筑的主要结构体系2．1框架。剪力墙体系这一结构体系能灵活的布置平面，使建筑物具有较大的空间，能满足不同功能需求。框架体系的强度和刚度不足时，我们在建筑内的适当位置布置剪力墙，以此来满足体系的刚度与强度，这就形成了高层建筑的主要结构形式。但从另一方面来说，框架结构具有侧向刚度过小，当受到侧向风力或其他不可预知力时，节点按照一般连接方式的情况下，会受到较大的侧向力，使高层建筑出现变形。因此，制约了这种结构体系的建筑高度和层数，但是在受到较大水平力时，框架结构与剪力墙体系，会通过具有较大刚度

7、的连梁和楼板协同工作。2．2剪力墙结构体系较高层数剪力墙的出现是为了满足越来越高的建筑物，剪力墙结构体系的建筑具有侧向刚度良好，平面布置规整等特点。根据不同的功能要求，自下而上设置现浇钢筋混凝土剪力墙，能较大程度上提高建筑物的抗震与抵抗侧向风力的作用。剪力墙体系的变形位移呈弯曲型曲线，结构属于刚性结构。延展性较好，荷载力传递直接均匀，整体性好，有较强的抗倒塌能力。允许的建筑高度也远远高于框架结构，是一种应用较