高层建筑结构设计和结构选型探析

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1、高层建筑结构设计和结构选型探析　　摘要：随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，功能俱全的高层建筑越来越多，而建筑师为了建筑立面美观和艺术上创新，常常使得建筑平面形状和立体的空间形状复杂不规则，建筑体型日趋多样化。关键词：高层建筑;结构设计;结构选型Abstract:Withtherapiddevelopmentofthenationaleconomy,theimprovementofpeople’slivingstandard,moreandmorehigh-risebuildingsandcompletefunction

2、,andthearchitectforthebuildingfacadeaestheticandartisticinnovation,oftenmakesthebuildingplaneshapeandstereospacecomplexshapeirregular,buildingsizebecomingmorediverse.Keywords:high-risebuilding;structuredesign;structureselection中图分类号：[TU208.3]文献标识码A文章编号引言对于高层建筑的结构设计,首先摆

3、在结构工程师面前的是结构选型的问题。高层建筑结构的选型通常要遵循一定的原则,8它不仅考虑到建筑物的适用性、经济性、抗震性能,而且要考虑施工安装的影响。正确处理高层建筑结构体系的选型问题,对于高层建筑结构设计而言,具有至关重要的意义。1高层建筑结构设计的特点1.1水平力是设计主要因素设计在多层建筑结构设计中，主要考虑结构竖向荷载。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。因为结构自重和楼面使用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

4、及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑结构高度的两次方成正比。另一方面，对于一定高度建筑来说，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特性的不同而有较大的变化。1.2侧移成为控制指标与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。另外，高层建筑随着高度的增加、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度。1.3抗震

5、设计要求更高8有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、中震可修、大震不倒。1.4减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，作用于结构上的地震剪力大，地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，

6、从而造成附加弯矩更大。1.5轴向变形不容忽视采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。2高层建筑结构选型与建筑设计8在结构的功能要求被确定以后，即可根据功能要求进行结构的选型。例如对于高层建筑，在选型上可以考虑框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等，在用材上可考虑钢结构

7、、钢筋混凝土结构、组合结构等。对于大多数建筑物，工程造价中约有50%～70%用于结构工程，而且结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的50%～70%。因此搞好结构工程对于建筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。搞好结构工程的关键在于结构选型，如果选型不当，即使结构计算很精确，也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺陷，所以结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。在非地震区的高层建筑，水平荷载以风荷载为主。所以非地震区高8层建筑选型宜选用有利于抗风作用的建筑体型，也就是宜选用风压体型系数较小的建筑

8、体型，比如圆形、椭圆形等。流线型的建筑体型以及由下往上逐渐变小的截锥形体型的体型系数相对较小，有利于抗风。在进行结构平面布置时，宜使用结构平面形状和刚度分布尽量均匀对称，以减轻风荷载作用下扭转效应对结构内力和变形的影响，并应限制结构高