对高层建筑结构设计的分析.pdf

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1、对高层建筑结构设计的分析■罗国栋麓江苏省都市建筑设计研究院有限公司。江苏宿迁223800摘要：本文在国内高层建筑的四大结构体系(剪力、框一剪、框架、简体)的基础上，对高层建筑结构体系的设计因素以及原则进行了分析，并提出了相关重点设计点供高层结构设计师参考。关键词：高层建筑结构设计结构体系注意问题前言改革开放之后，我国城市发展开始与国际接轨，并且作为发展需求，高层建筑快速兴起，目前我国的高层建筑在各大城市中已经占有一定的比重。所以建筑设计人员要在掌握高层建筑结构体系的前提下，具体分析地方具体情况，确保高层建筑符

2、合安全、功能以及经济三大标准。1高层建筑结构设计的原则与体系分析1．1设计原则(1)高层建筑结构设计的重点在于结构的构造与选型，结构体系的选择要把抗风性能和抗震性能放在第一位，然后再考虑经济效益、平立面布置方案以及构件的连接性。相较于建筑的抗风性能，目前国内外更关注高层建筑的抗震性能，并要求高层建筑的抗震设计要保证整个建筑物的结构有足够的承载力、延性和刚度。(2)钢筋混凝土高层建筑的结构设计的重点在于建筑、施工和设备三者之间的配合度，其原则是要保证经济合理、技术先进、安全适用，建议使用新型的材料、工艺和设备。

3、1．2应用范围目前，我国的高层建筑常用钢筋混凝土结构，其结构体系包括以下几种：(1)剪力墙结构体系，就是在高层建筑中布置被称作“剪力墙”的钢筋混凝土墙体，其目的是提高高层建筑结构的抗侧力钢度和抗剪强度。另外，墙体也可用于维护和分格房间。剪力墙是沿横向和纵向两个方向正交布置，或者沿多轴线进行斜交布置，这样就可以同时承受水平荷载和竖向荷载。剪力墙结构的优点在于荷载承受能力强，布局较为规整，房间造型整齐美观，在经济上可以节省刚材料的开支。另外，经过长期的考察，我们发现剪力墙结构的抗震性能很好。剪力墙结构的特点是以较

4、多的墙体来承受荷载，这也就决定了这种结构不适于大房间的布置，所以为了能够在像会议室和门厅等这些大面积的公共用房也使用剪力墙结构，设计师会在进行结构设计时在建筑物的部分底层或者部分层用框架代替剪力墙，也叫做框支剪力墙结构。但这种结构不适于地震多发区，因为这种结构的底层柱子的刚度比上层小很多，一旦遭遇地震，上下层柱子会发生剧烈的变形。(2)框架一剪力墙结构体系，将框架结构和剪力墙结构结合起来，综合了两种结构的优点，既有较强的抗震能力和刚度，又有布置灵活的特点，被广泛用于高层建筑中的公寓和办公楼等。(3)框架结构体

5、系，是高层建筑结构最常见的形式之一。这种结构体系的承重构件是基础、梁、柱以及楼板，其中主要承重结构是由梁、柱和基础组成的平面框架，承重原理是将各个平面框架连接起来，形成一个空间结构体系其优点是平面布置灵活性高，立面设置较为简单，建筑自重较轻。(4)简体结构体系，这一结构体系弥补了平面工作状态的剪力墙和框架结构在抗震设计方面的缺陷。具体设计方案是用剪力墙来组成空间薄壁筒体，形成竖向悬臂箱形梁，以增加柱子的密度来增强梁的剐度，还可以用一个或者多个简体作为主要构件承受水平荷载。简体结构的型式有以下几种：①筒中筒结构

6、，顾名思义，这种结构是由内、外两个筒体构成，内筒是剪力墙簿壁筒，而外筒就是由密柱组成的框筒。外柱的密度较大，其·42·主要作用是抗震和抗风。②巨型结构体系，这种结构体系是将由若干根大面积的实体柱子或者电梯井组成的巨型柱子和巨梁构成的巨型框架作为一级结构，承受所有方向的荷载，而其他楼面的柱子和梁所构成的二级结构，只是把楼面的荷载传递给一级框架结构。因为二级结构的柱梁截面比较小，所以建筑布置的灵活性很高。③框架简体结构，其设计原理和框架剪力墙结构很相似，主要是承受水平荷载，具体布置情况是：在中央设置剪力墙簿壁筒作

7、为主要承受构件，在周边布上大柱距的普通框架作为辅助承受构件。④成束筒结构，也就是将多个剪力墙薄壁简体设置成束，一般这种结构适合于平面形状复杂的建筑。2高层建筑结构设计的注意事项相较于其他建筑结构，高层建筑结构比较复杂，并且计算工作量也较大，同时结构体系的选择会直接影响到高层建筑工程的各个环节，其中包括：平面布置、楼层高度、施工技术以及工程造价等。所以在高层建筑结构设计中，要注意以下几个方面：2．1严格控制侧移指标高层建筑与其其他建筑的不同最直接的表现是楼层多，这也是决定高层建筑结构的根本因素。因为建筑高度越高

8、，水平荷载对结构的侧向形变的影响会越明显，两者之间的关系可以用公式△=qH4／8El表示，解释为变形程度与建筑高度的4次方成正比例的关系。另外，还有很多因素影响着建筑结构，比如在建筑形式、结构体系以及建筑材料等方面的发展，这也就要求设计师们在进行高层建筑结构设计时，不仅要考虑结构的强度，还要注重结构的抗推刚度，以保证水平荷载所产生的侧移在一定范围内，不然会发生一些严峻情况，如会对住户的心理造成恐慌；