高层建筑结构设计特点与方法浅析.pdf

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1、规划与设计建材与装饰2017年3月高层建筑结构设计特点与方法浅析张永园（河北大地建设科技有限公司050000）摘要：本文围绕高层建筑结构，总结了高层建筑结构设计的特点以及提出了高层建筑结构分析和各种体系相对应的方法。为探讨实际高层建筑结构分析与设计提供一定参考。关键词：高层建筑结构；结构体系；剪力墙中图分类号：TU973文献标识码：A文章编号：1673-0038（2017）12-0088-021高层建筑结构设计特点高层建筑结构是由竖向抗侧力构件（框架、剪力墙、筒体等）通过水平楼板连接构成的大型空间结构

2、体系。要完全精确地按1.1水平荷载成为决定因素照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载本假定：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（1）弹性假定。目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均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，采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常竖向荷载大体上

3、是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况。此其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状1.2轴向变形不容忽视态的，应按弹塑性动力分析方法进行设计。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴（2）小变形假定。小变形假定也是各种方法普遍采用的基本向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处假定。但有不少人对几何非线性问题（P-Δ效应）进行了一些研的负弯矩值减小，跨中正弯矩

4、之和端支座负弯矩值增大；还会对究。一般认为，当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下1/500时，P-Δ效应的影响就不能忽视了。料长度进行调整。（3）刚性楼板假定。许多高层建筑结构的分析方法均假定楼1.3侧移成为控制指标板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因一假定大大减少了结构位移的自由度，简化了计算方法。并为采素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，用空

5、间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。特别是对结构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。底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的2高层建筑的结构体系剪力作适当调整来考虑这种影响。（1）框架-剪力墙体系当框架体系的强度和刚度不能满足要3.2高层建筑结构静力分析方法求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代3.2.1框架-剪力墙结构替部分框架，便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平力时，框架框架-剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连和剪力墙通过有足够刚度的

6、楼板和连梁组成协同工作的结构体梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协系。调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由（2）剪力墙体系当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全亦不相同。框架-剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的

7、延性，传3.2.2剪力墙结构力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。况。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位（3）筒体体系移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的机算方法是平面有凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括限单元法。单筒体、筒体-框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空3.2.3筒体结构间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲筒体结构的分析方

8、法按照对计算模型处理手法的不同可分面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或为三类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析，这开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。里主要讨论三维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散3高层建筑结构分析杆件作等效连续化处理：①只作几何分布上的连续化，以便用连3.1高层建筑结构分析的基本假定续函数描述其内力；②作几何和物理上的连续处理，将离散杆件·88·2017年3月建材与装饰规划与设计深基坑边坡支护结构