浅谈高层建筑结构设计的分析

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1、浅谈高层建筑结构设计的分析：随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑高度的不断增加，建筑类型与功能愈来愈复杂。高层建筑作为特殊的建筑形式，加强其结构设计的实践探讨非常必要。建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量人口渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。本文分析了高层建筑结构形式特点的基础上，从不同角度对加强高层建筑结构设计的思路进行了分析。　　关键词：高层建筑结构设计设计分析　　前言　　随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要，促使高层建筑得以快速

2、发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展，抗风和抗震理论的不断完善，加之新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高，为高层建筑迅速发展提供了必要的技术条件。　　1高层建筑结构设计的意义及依据　　1.1概念设计的意义　　高层建筑能做到结构功能与外部条件一致，充分展现先进的设计，发挥结构的功能并取得与经济性的协调，更好地解决构造处理，用概念设计来判断计算设计的合理性。　　1.2概念设计的依据　　高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质，设计和构造处理原则，计算程序的力学模型和功能，吸取或不断积累的实践经验。

3、　　2掌握高层建筑结构形式的特点　　2.1结构形式多样化、复杂化　　传统的高层结构型式有框架结构、剪力墙结构或筒体结构等，但随着建筑功能的提升，形式的多样化使得传统结构形式需要进一步更新。因而使用多种结构形式，或者在常用结构形式上补充其他结构，已经成为一种常见的方式。　　2.2节点形式和构造趋于复杂　　高层建筑结构形式复杂，使得不通构件的连接节点变得复杂化。不同的构件形式，不通采用的构件连接方式决定了节点的类型，如刚接、铰接或滑动不同节点受力方式也会影响结构的设计要求，相对来说，节点设计成为了高层结构特别是钢结构高层结构安全的控制因素。　　2.3高度的增加带来侧向力的

4、变化　　高层建筑由于其高度的增加，使得有顶部传递给底部的重力荷载随之增加，使得竖向结构体系承受了更多的载荷，对柱、墙等竖向支撑构件的要求更高。再者高度的增加必然会导致高层建筑侧向风荷载的增加，再加上地震荷载的共同作用，高层建筑荷载的侧向作用相比于传统建筑而言已经成为荷载控制的主导因素。而且侧向荷载对建筑物作用的效应不是线性的关系，对内力是平方的关系，对位移则是4次方的关系，显然在侧向荷载作用之下，高层结构的水平荷载起了控制作用，因此必须严格控制侧面位移。对于低层、多层或高层建筑，其竖向和水平结构体系设计的基本原理是相同的。“效应”，此时若忽视掉就必然使得塔楼的计算误差

5、仍然有较大，从而导致结构出现不安全的隐患。　　3高层建筑结构设计的特点　　轴向变形不容忽视：高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测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。　　3.1结构延性是重要设计指标：相对于底层建筑而言，高层建筑的结构更柔和一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使高层建筑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

6、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。　　3.2水平荷载成为决定因素：一方面，因为高层建筑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变化。　　4高层建筑结构设计的几个问题　　4.1高层建筑结构受力性能　　对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体

7、结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。　　4.2高层建筑结构设计中的扭转问题　　建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水