论高层建筑结构设计及应用

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1、论高层建筑结构设计及应用：城市建筑及建筑产业的发展越来越迅速，而高层建筑的功能、结构也呈现出越来越多样化的特点，各种结构的创新技术层出不穷，丰富了高层建筑的结构形式，相应的结构设计也由传统单一的设计指标向着多元化的以性能为基础的方向发展。本文就针对高层建筑的结构设计与应用展开讨论。　　关键词：高层建筑；结构设计；应用　　一、结构设计的涵义与特点　　（一）结构设计涵义　　建筑设计过程中，结构设计是其中一个重要的因素。而建筑结构设计发展到现在，与传统的结构支撑早已不可同日而语，结构形态的表现性受到越来越多设计师的重视。在建筑

2、创作中，进行形态构思最重要的方法之一即为结构表现，其对于建筑结构中艺术因素的发掘更为注重，通过这种方法找出结构与艺术的结合点，将抽象的结构概念变为生动的建筑语言。　　（二）高层建筑结构设计的主要特点　　与低层、多层建筑结构相比，高层建筑结构设计在各种专业设计中的地位更加重要，作用更加突出。结构体系选择不同，会对建筑平面的布置、楼层高度、立面体形以及施工技术、工期长短和造价水平等产生直接的影响。高层建筑结构设计的主要特点体现在以下几个方面：　　1、水平力设计是主要因素　　与低层、多层建筑结构设计中竖向荷载对结构设计起着决定

3、性作用不同，高层建筑中竖向荷载虽然对结构设计仍然有着重要的影响，但是起着决定作用的却是水平荷载。由于建筑自重与楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴和与弯矩数值，只是和建筑高度的一次方成正比；而水平荷载会对结构产生倾覆力矩，并且由此在竖向构件中还会引起轴力作用，其与建筑高度的两次方成正比。此外，如果建筑的高度达到一定水平，竖向荷载大多数为定值，而风荷载与地震作用均为水平荷载，结构动力性不同会对其数值产生较大的影响。　　2、侧移为控制指标　　与低层楼房不同，结构侧移是高楼结构设计中至为关键的因素。楼房的高度越大，其受到水平荷载

4、作用时，结构的侧移变形会快速增加，所以结构在受到水平荷载的作用时，其侧移量要被控制在一定的限度内。　　3、抗震设计要求更高　　在进行高层建筑的抗震设计时，不仅要将正常使用过程中的竖向荷载、风荷载等因素考虑进来，而且还要保证结构良好的抗震性能，尽量做到小震不坏、大震不倒的要求。　　4、轴向变形　　在高层建筑设计中，竖向荷载比较大，足以在柱中引起比较大的轴向变形，从而连续染弯矩会受到其作用，导致连续梁中支座处的负弯矩值变小，而跨中正弯矩的和——端支座负弯矩值会增大；而且预制构件的下料长度也会受到其影响，要按照轴向变形计算值调

5、整下料的长度；此外，构件的侧移与剪力均会产生影响，相比构件竖向变形来说，其结果为偏于不安垒。　　5、结构延性为重要的设计指标　　与低层楼房相比。高楼的结构相对更“柔”一些，在受到地震的作用时，其变形幅度会更大。为了保证结构在进入塑性变形范围后其变形能力仍有较强的水平，防止倒塌，就要在构造上采取相应的措施，以保证结构较好的延性。　　二、高层建筑结构设计的主要步骤　　（一）确定合理的基础设计方案　　在进行高层建筑的基础设计过程中，要结合当地的地质条件、荷载的具体分布、上部的结构类型以及相邻建筑的影响和施工条件等各项因素进行分

6、析，选择合理性、经济性的基础方案。在设计过程中，地基的潜力要充分发掘，如有必要要对地基的变形进行计算。在基础设计过程中，地质勘察材料就已经完整的形成，如果建筑缺乏相应的地质报告，则要到现场查看，邻近的建筑物资料也可作为参考。　　（二）确定最佳结构方案　　一个成功的建筑结构设计，一定是最经济、最合理的方案。结构体系的设计不但要明确其受力，还要便于传力，不同的结构体系不可混用于相同的结构单元。所以在进行结构设讲地，工程的设计要求、施工情况以及材料供应等均要作用综合分析的因素，与水、电、暖等同时进行协商，以此为基础进行结构的选

7、型，最终确定出最佳方案。　　（三）确定适用的计算简图　　结构计算是以计算简图为基础的，而实际结构设计中因为计算简图的不合理而导致结构不安全的问题时有发生，因此，计算简图的适用性、合量性也是保证结构安全的重要因素之一。由于实际结构的节点不是单纯的刚结，因此计算简图要有相应的构造来保证，不过其误差不可超出相关标准规定的范围。　　（四）分析计算结果　　现在计算机技术在高层建筑的结构设计中得到了广泛的应用，但是由于其软件种类众多，不同类型的软件由于其算法不同，有可以得出不同的计算结果。因此设计人员在利用计算时，如果发现程序和某个

8、结构的实际情况不符，或者存在人工输入的错误，甚至软件自身的缺陷等都要及时查找原因并纠正，以保证计算结果的准确性。　　（五）采用合理的构造方法　　高层建筑结构设计的过程中，要对构件的延性尤为注意，对其薄弱位置更加关注。钢筋锚固的长度要注意，尤其是钢筋直线段的锚固长度，而且温度应力对其所造成的影响也要考虑进去。此外，平面