浅析高层建筑结构设计

1、    浅析高层建筑结构设计    徐涛摘要：高层建筑结构设计已逐渐成为了当今高层建筑的核心内容。所以，对高层建筑的结构设计进行研究是十分有意义。关键词：高层建筑；结构；设计：tu208： a引言随着社会的发展，高层建筑目前在城市建设当中所占的比例是越来越大，新式结构设计方案越来越多的应用于实际工程中，这就给高层建筑结构设计人员提出了更高的要求，本文研究了高层建筑结构设计有关内容。一、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构与多层建筑结构有着很多的不同特点,高层建筑物同时承载着垂直荷载和水平荷载,垂直荷载就是由建筑物高度引起的;水平荷载就是由建筑物外界的风力所

2、引起的。当然,高层建筑物的抗震效果一定是要高于低层建筑物的。而由于低层建筑物的楼层比较低,所以产生的垂直荷载也非常小;由于多层的平面要较高层小的很多,所以多层的水平荷载也是非常的微乎其微。影响高层建筑物荷载的主要因素大多数是外界的风力和地区的地震等自然因素。高层建筑物的位移也是不可忽略的,建筑物的位移快慢与建筑物的高层是成正比的,建筑物的高度越高,位移就会越快,而位移快了不仅会对建筑物的使用情况产生了影响,还会对使用者在使用当中的舒适度造成影响,更严重的会对建筑结构产生一定的影响,从而对使用者的安全也会造成一定的影响。因此在高层建筑物中一定要控制建筑物的位移程度,要控制在不影响建筑物的安全性、

3、使用性等的范围内,更好的设计出优秀的建筑结构设计方案。二、高层建筑的结构体系设计随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。高层建筑结构设计影响着建筑物的规划、设计、构造和使用功能。其中结构体系设计成为是否经济合理进行高层建筑的关键。1、框架结构体系框架结构主要承重结构，由梁、柱、基础构成平面框架。对于框架柱而言，轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满，即耗能能力越大，延性就愈好。其优点:建筑平面布置灵活，可以依据自身的要求设计。其缺点:框架结构本身刚度不大，抗侧力能力差，水平荷载作用下会产生较大的位移，地震荷载作用下较易破坏。不高于巧层宜采用框架结

4、构，可以达到比较好的经济平衡点。框架体系中，角柱的受力应该比别的柱差，为了防止角柱遭遇扭转变形或是弯压变形吗，柱截面不宜过小，同时还要加密箍筋，起到增加受压区混凝土约束的作用。注意事项:在框架结构体系中，一定要考虑高层建筑的底部柱，柱截面的大小要注意:在高层建筑中，应该尽量的三排柱结构设计方案;采用钢管混凝土柱、劲钢混凝土柱或是高强混凝土柱;通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性。2、剪力墙结构体系当建筑结构的框架体系强度和刚度不能满足设计要求时，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框架，从而形成了框架一剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板

5、和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。当墙体受力主体全部由剪力构成的话，就会是剪力墙体机构，剪力墙结构体系是把建筑物墙体当作承受荷载的结构体系。对于剪力结构墙间距一般为3一8m，墙体同时作为维护及房间分隔构件。其优点:其刚度、强度都比较高，传力直接均匀，有一定的延性，整体性好，抗倒塌能力强，结构体系特征明显。现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好，刚度大，在水平荷载作用下钡u向变形小，承载力要求容易满足，适于建造较高的高层建筑。抗震性能力强，承受力好。其缺点:剪力结构墙间距设计方面不能太大，空间平面布局不太灵活，自重大，开洞宜小等。注意事项:在高层剪力墙

6、结构中，连梁的设计收到很多制约，刚度在高层建筑结构设计中，与剪力墙相连并且允许开裂可作刚度折减的梁称作连梁。应该选用跨高比较大的连梁，减少其剪切破坏，按常规设计方法配筋，进行截面抗剪设计，保证其延性。联系墙肢的连梁，不仅会影响剪力墙的受力，而且其本身的受力条件也比较复杂。在剪力墙结构设计中，必须坚持的原则就是强墙弱连梁，对连梁的刚度要进行折减，降低其抗弯能力。3、筒结构体系以筒体为抗侧力构件的结构体系统都称为筒结构体系，它包含单筒，多筒，复合筒等，它是由由一个或者几个简体为主抵抗水平力。也有把简体结构分为实腹筒、框筒及析架筒的说法。其优点:筒体结构体系能使整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心

7、的筒式悬臂梁来抵抗水平力，其是以空间受力为主，具有较大的刚度、强度、整体性，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。其缺点延展性能有问题，并且全部此阿勇成本高，造价高。注意事项:在建筑是讲多层筒体结构组合在一起能够产生更大抵抗水平荷载的能力，使结构具有更大抗力性，这样的结构也是多筒结构设计，如加哥西尔斯大楼就是9个筒结合在一起的多筒结构使其具有更好的刚性和能力。当然，还可以让筒体结构设计和其他结构设计一起运用，如带加强层的框架一一核心筒结构与一般的框架一核心筒结构在受力上更强大，当然除了这几种建筑结构体系外，还有其他一些结构体系，如网架，薄壳等。随着建筑业的

8、不断发展，我们还会开发出更多、更加实用的结构体系，这就要求我们建筑设计师不断学习，不断创新。三、高层建筑结构的抗风、抗震、消防设计1、抗风结构优化设计在基础设计上，要使用配比较高的砂石来保证地基的密实度，同时还要设置抗拔锚杆，以此来提高建筑基础的抗拔强度。在减振系统设计上，要多利用耗能支撑、剪力墙、楼板等组成的耗能减振系统来减少风荷载对高层建筑的影响。对于风荷载与水平力的问题，要对高风压区进行加固。这主要是从水平压力、水平荷载内力等方面进行综合考虑，来为高层建筑进行加固设计。2、抗震结构优化设计提高结构设计的整体规则性，以此确保承载力体系分布的合理性。改善地基的抗震设计，即在简化建筑平面、提高

9、地基的强度与高度的同时，将上部结构的重点和群桩设置在同一直线之上。在剪力墙的设计方面，要提高高层建筑承重结构的抗侧力，以此来满足承载力的耗能与延续性，这样可以有效地提高高层建筑的抗震能力。3、消防结构优化设计防火间距上的设计，在设计时要全面的考虑间距在火灾中的隔断、灭火功能，同时在设计时还要考虑到建筑结构的耐火性问题以及排烟的问题。对安全疏散结构进行合理的设计，这主要是为了解决火灾中的疏散困难，在设计上：a.注意防烟区的设置；b.注意双向疏散方面的设计，如合理安排避难层等。在设计上注意分割结构的安排，这主要是为了控制火势与烟雾的范围，这方面一般使用的是垂直的楼板结构设计方式、水平的单元墙以及防火墙结构设计，以及相关的排烟、防火门等装置的设计。结束语随着高层建筑进一步的发展，高层结构的设计越发重要起来，结构设计是一项集结构分析，数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作，是一项对国家建设有重大意义的工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。为了革新高层建筑，体现其魅力，追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工程师们的目标和方向。参考文献1何