高层建筑结构设计若干问题探析

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1、高层建筑结构设计若干问题探析【摘要】随着高层建筑的快速发展，如何才能更好的提高高层建筑结构设计，文章作者根据自己多年来的工作经验，就针对高层结构设计中的常见问题进行了分析并提出了自己的看法，供大家参考借鉴。【关键词】高层建筑；结构设计近年来，由于建筑功能和城市规划的需要，加之建设用地的紧张，高层建筑的层数在不断增多。另一方面，层数日渐增多的高层公共建筑为满足不同用户的需要和适应现代社会高效率、快节奏的要求，而发展为高层综合大厦、综合性建筑的发展使平面布置和体型日益复杂；使结构体系多样化。最常用的结构体系有：剪

2、力墙、筒体结构、框架-剪力墙结构，特别是框架一剪力墙结构广泛用于办公和公共建筑，也大量应用于高层旅馆建筑。它主要由框架构成自由灵活的使用空间，容易满足不同建筑功能的要求，同时又有足够的剪力墙作为抗侧构件，具有较大的刚度，从而使得框剪结构具有较强的抗震能力，也大大减少了结构侧移，避免砌体填充墙在地震时严重破坏和倒塌。一、高层建筑结构体系（一）框架-剪力墙体系从结构体系上看由于它平面布置灵活，空间大，能适应较多功能的需要，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

3、框架，因而便形成了框架-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与连梁组成协同工作的结构体系。在该体系中，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。但是，框架结构的侧向刚度较小，在一般节点连接情况下，当承受侧向的风力或地震作用时，将会有较大的变形。因此，限制了这种结构形式的建造高度和层数但是在承受水平力时，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。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

4、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。（二）剪力墙结构体系为了满足更高层数的要求，出现了较高层数的剪力墙结构。一般是现在高层建筑中最常用的设计结构体系，采用剪力墙的结构可以减少非承受墙的数量室内没有外漏的梁柱。剪力墙纵横相交既可以做承重的结构又可以做分间隔的墙，由于墙体的交错，剪力墙结构具有良好的侧向刚度和规整的平面布置，按照功能要求，设置自下而上的现浇钢筋混凝土剪力墙，对抵抗侧向风力和地震作用是十分有利的，剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型，有一定的延性

5、，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因此它允许建造的高度远远高于框架结构。所以比框架结构的刚度要大得多这是在高层建筑中抵抗风荷载和地震的有力的条件。这种设计也有自己的缺点就是剪力墙组成很多小的房间，对建筑的整体的布局设计受到很多限制。（三）筒体体系筒体结构是近年来发展起来的新体系，凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，它的出现满足了高层建筑更高层数的要求，包括单筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种形式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙

6、围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体结构具有很好的整体性和抗侧力性能，很大的刚度和强度，在平面布置和满足功能要求方面也有明显的优势。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。为众多高层和超高层建筑结构所采用。二、高层建筑结构设计若干问题（一）水平荷载成为决定因素在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍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

7、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。（三）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。（四）侧移成为控制指标与较低楼房不同，结

8、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逐增大，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。（五）结构的规则问题新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范明确规定建筑不应采用严重不规则的设计方案因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以