高层建筑结构发展现状及前沿发展方向

1、大&算2大限远程与继续教育学院本科生毕业论文（设计）题目：高层建筑结构发展现状及前沿发展方向学习中心：层次：专业：年级：学号：学生：指导教师：完成日期：内容摘要本文首先简单介绍了高层建筑结构发展发展现状，并对高层建筑的发展特点和在设计工作工作中对抗震设计工作、防风设计工作、防火设计工作、计算分析工作、试验研究工作等要注意的问题进行详细的研究；并对高层建筑结构的发展战略进行研究，如超高层建筑结构体系及设计方法的研究、组合结构、混合结构的研究、对减振控制技术的研究、抗风及防火关键技术的研究、对超高层建筑灾害监测预警与集成应用技术的研究等进行探讨；最后对高层建筑结构的某大厦高层结构实例的工程概况和结

2、构设计概况进行介绍。案例当中以具体的数据概括了以上结论。关键词：超高层建筑结构；性能设计目标；结构；内容摘要引言01 绪言12 发展现状22.1 高层建筑的发展特点22.1.1 高层建筑发展迅速，数量多，分布广22.1.2 建筑高度不断增加，超高层建筑以混合结构、组合结构为主52.1.3 结构体型日趋复杂62.1.4 新型结构不断涌现72.2 设计工作72.2.1 抗震设计工作82.2.2 防风设计工作82.2.3 防火设计工作82.3 计算分析工作102.4 试验研究工作102.5 存在的问题与不足103 发展战略123.1 超高层建筑结构体系及设计方法的研究123.2 组合结构、混合结构的

3、研究123.3 对减振控制技术的研究133.4 抗风及防火关键技术的研究143.5 对超高层建筑灾害监测预警与集成应用技术的研究143.6 开展城市防灾抗灾的研究144 某大厦高层结构的实例154.1 工程概况154.2 结构设计概况165 结论与展望18参考文献19翻开历史，可以看到高层建筑在我国的发展可以追溯到封建社会时期的一些高塔等建筑进入20世纪80年代以后，随着我国社会主义市场经济改革的不断深化，众多的高层建筑不但出现在北京、上海、广州这样的大城市，而且出现在了一些二三线的中小城市，并且建筑高度不断增长，建筑设计日臻成熟，结构体系丰富多样，土木工程更加注重科技，使建筑材料和施工技术都

4、得到了发展和提高。基于上述情况，本文对高层建筑发展进行总结，从发展特点、高层结构的研究设计工作、高层建筑相关规范标准研究等方面进行展开。对于个人知识和经验，由于个体存在差别性导致设计人员知识和经验的差异性，正是这种差别的存在导致了设计者对于设计内容理解的差异，导致功能相同、约束条件相同的设计经过不同设计人员设计其结果不一样，不同的结构工程师可能在符合规范的基础上不同的理解设计出结构体系、空间尺度、结构材料都不一样的设计。目前不同的高层建筑的结构设计，结构设计的过程是设计者发挥主观能动性的过程，同也是知识的相关运用和经济效益相关分析找两方面高度融合的过程。由于事物都存在两面性，高层建筑在服务社会

5、的同时也会给社会带来灾难，如果建筑质量不过关后果将不堪设想。经过几十年的发展，高层建筑物已经到处可见，发展态势比较好。但所以高层建筑物要满足抗震、抗风、防火、防意外事件的使用要求。1绪言高层住宅始于西欧，美国二战后各种高层建筑开始如雨后春笋般建起来，超高层住宅建筑的建设期就是那个时候开始的，新型结构、新材料和和智能高科技设备的发展的超高层住宅建筑的关键因素，因此这些物质基础对建筑向垂直高度发展提供了必要的手段。各大建筑集团和财政集团在那个黄金时代的经济大发展下争相建设世界最高大厦，这都成为随后发展起来的亚洲城市的典范，因此，超高层住宅也就伴随着超高层办公楼的日渐成熟而诞生。在这一系列影响超高层

6、住宅建设的因素当中，经济是至关重要的，而中国的超高层住宅的发展也是这样。中国经济的改革开放的春风下发展很快，超高层住宅建筑也伴随着的飞速发展，因此中国的城市化迎来了新一轮的发展契机，城市的快速发展的同时基础建设也逐步提高，超高层住宅建筑给带来了城市人口剧增提供了保障，故此时在城市中心区中，对于寸土寸金的土地上来说，建造高容积率的建筑就变得势在必行；相对来说，在美国，超高层建筑的发展已经成熟，所以中国的大城市便首先发展起来了超高层建筑，随着经济的发展和人口的增加，超高层住宅的建设也就顺理成章了。高层建筑结构还具有复杂性，其往往需要考虑更多的影响因素。由于高层商业住宅楼将下部作为商业空间，上部作为

7、住宅公寓的作法较为普遍，因此就涉及到转换的概念，将上部的剪力墙体系及下部的大柱网框架体系融合在一起。对于酒店而言，上部往往是小柱网、薄壁柱，下部则是大柱网的框架体系，也需要做一个转换。另外，高层建筑结构的空间利用也更为复杂，一些高层办公楼、高层酒店建筑中，有时会设置几层的共享空间或者室内绿化空间，这对结构设计时的刚性楼盖假定造成影响，受力也更为复杂。在结构立面方面，由于高层建筑结构的快速发展，其立面越来越多样化，立面退台、部分切块、挖洞、尖塔、悬挂、大悬臂等是其中的常见的形式，这也给结构的设计带来新的挑战，结构的竖向刚度容易发生突变，对抗震及抗风不利。2发展现状2.1 高层建筑的发展特点2.1

8、.1 高层建筑发展迅速，数量多，分布广社会生产力水平决定了高层建筑的建筑物高度和结构形式的发展，两者之间是高度密切相关的。抵御侵略的功能是古代各国建造高层建筑的最主要目的,随后修建高层建筑是因为宗教原因的目的,由于当时材料和技术的限制，高层建筑在古代都是采用木材和砖石材料,其内部相对使用空间较狭小，是因为建筑物的结构体系复杂并且材料教笨重。18世纪到19世纪末,以欧洲为主导的工业革命给世界的经济带来了繁荣和的飞速发展，生产力得到前所未有的提高。在这个时期,城市化发展水平提高，城市规模扩大并且迅速发展,城市人口数量急剧增长,导致城市中心的土地使用紧张。因此,为了满足城市人口的居住需求，必须在十分

9、紧张的城市土地上建筑更多供人们居住地方，房屋建筑使用面积必须得到快速提升,所以在这种实际情况下，建筑物的高层不得不向更高的方向发展。同时在那个时期工业革命的兴起,钢铁工业得到了快速发展,一批新型钢材料的出现为高层建筑的发展奠定了材料方面的基础。此外,科学技术在那个时期也快速涌现，尤其是电梯的出现,为建造高层建筑提供了技术前提。高层建筑发展的必要条件可总结为以下三条:钢材在钢铁工业高速发展时期技术得到提升,然后其被大量用于房屋建筑上土地资源在满足城市居住的发展中十分的紧张,同时生产力得到迅速发展;电梯的发明。1885年，美国芝加哥建造了史上第一座高55m共10层的高层建筑一一家庭生命保险大楼。从

10、此半个多世纪的时间,高层建筑开始迅速发展。随后美国纽约建成了ParkRow大厦（高118m,共30层），被列为十九世纪前最高的建筑。由于不断改革的建筑体系,钢筋混凝土结构，建筑材料的不断发展，井喷式方法不断改善不断进步,高层建筑的命运已经不在受到材料和方法的限制,至此高层建筑在我们的大街小巷决然而起屹立不倒,并且不断的创造世界第一高度的新纪录。1935年帝国大厦于美国纽约建成（高250米,共102层）高层建筑的第二阶热潮段达到顶峰,此后41年内,帝国大厦犹如一个神话没人再能挑战。由于历史的变更第二次世界大战打响了，陷入混乱的世界,各方面行业的发展都停滞不前,建筑业当然也不例外。最终还是战争结束

11、，建筑行业才慢慢复苏,20世纪末期高层建筑迎来了第二春。不论是宏观的经济繁盛，还是建筑业本身的完善，最终在共同的努力下高层建筑整体得到了提高。到了20世纪80年代末期及90年代，我国高层建筑的发展进入黄金时期，无论是高层建筑的数量还是质量都得到了迅猛发展，高层住宅逐渐走进我们的生活，尤其以上海、深圳、广州、北京这几个城市为主，其中主要的高层建筑有：1998年的金茂大厦（如图1-1），其位于上海，共88层，高达420米，是当时我国最高的建筑;广州在1996年也建成了80层，高达391米的中信广场（如图1-2）;同一年，深圳也建成了384米高的地王大厦（如图1-3），其楼层数为69层；与此同时，香

12、港也建成了两栋标志性的高层建筑，分别是中环广场（如图1-4）及中国银行大厦（如图1-5），前者为78层，高374米，后者为70层，高369米。2002年，世界最高建筑前十名我国已占了其中的5幢，而前100名则有17幢。1-1 金茂大厦1-4中环大厦图1-5中国银行广场2.1.2 建筑高度不断增加，超高层建筑以混合结构、组合结构为主由于这些复杂高层建筑结构的受力较为复杂，竖向及平面刚度突变，其一些特点超出规范的规定，因此，高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010对这类复杂高层建筑结构的设计进行了规定。带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构和连体结构规范明确规定9度抗震时不应采用，这也是考虑

13、到目前这类复杂高层建筑结构缺乏研究和工程实践经验，考虑到安全的问题，因此规定不得用于实际工程。出于同样的考虑，规范对剪力墙结构、框架-剪力墙结构、错层高层建筑的适用范围进行了限制，同时，考虑到连体结构连接体部位易产生严重震害，且这种不利状况随着高度的增加而愈加严重，因此B级高度高层建筑不宜选用连体结构。另外，由于实践表明B级高度高层结构当外筒框支层以上选用壁式框架时抗震性能比密柱框架更差，因此规范对其适用高度规定更为严格。不同类型的复杂高层结构具有相应的特点，因此有必要对这些复杂高层结构进行分类。带转换层的高层结构一般多出现在商业住宅等，通常有底部被作为商业、大空间的厅堂、交通通道，上部则被用

14、作酒店套房、住宅，或者底部被作为办公，而上部则被用于酒店需要设置大空间厅堂、大空间的套房等。这些建筑的竖向结构构件很多时候不能上下连续，需要采用转换层以实现上下的转换与过渡，但转换层结构容易造成竖向刚度突变以及竖向构件不连续，设计中应该留有充足的上、下连续并且落地的剪力墙或筒体。连体结构是指几幢高层建筑之间由架空的连体相互连接，连接体的跨度有几米长以至几十米长，有时建筑会有几个连接体，这使得建筑的竖向刚度发生突变，结构的扭转效应增大，且一些连接体的竖向地震作用会变得明显。另外，由于建筑外观的需要，还有些竖向收进和悬挑结构，除了需要考虑竖向刚度突变和高阶振型的问题外，还要考虑附加的倾覆力矩对结构

15、的影响。如果结构带加强层，具能够比较好的增强整体结构的侧向刚度，使其满足设计的需要，但在加强层邻近楼层容易产生刚度和内力突变，对结构的抗震不利，因此需要谨慎选择加强层的数量、位置等。而平面不规则的结构可以分为平面形状不规则、抗侧力结构布置不规则以及楼盖连接比较薄弱三种，这类结构的共同特点是地震作用产生的效应会比较大，部分楼盖不能满足整体刚性楼板假定，承载力较弱，局部应力变形比较大，易形成薄弱部位。高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010有独立的复杂高层建筑结构设计章节，对比较常见的复杂高层建筑结构的设计和分析给出了较为详细的规定，如带转换层的高层建筑结构、带加强层的高层建筑结构、错层结构、

16、连体结构、竖向体型收进、悬挑结构。自20世纪80年代始，尤其是90年代至21世纪初，新出现的现代高层建筑表现出了全新的面貌，无论是建筑艺术、建筑造型，还是建筑多功能、多用途方面都体现出创新性，其体型较之前更为复杂，内部空间也更为多变，而且往往是不规则结构，对结构工程师提出了新的挑战。但随着结构工程师的不断努力以及结构设计技术的不断发展，如今已建成大量的复杂高层建筑。2.1.3 结构体型日趋复杂仅仅满足实用，安全，经济的建筑物是远远不够的，追求美观也是现在社会的必然之路。我国建筑行业日益的发展，大部分的设计师已经不单单要满足业主的居住实用性，还要在建筑美观方面大下功夫，不断的改革创新。从而才有了

17、今大市面上哪些千奇百怪的复合体高层建筑，进而让我过高层建筑在世界上有了一席之位。但是在美观的同时结构无非还是两种，一呢混合结构，二是新型体系结构。(1)随着建筑高度的不断攀升，技术水平也不断提高。从结构上来说，目前超高层建筑大多采用钢结构或钢混凝土组合结构，材料强度也在提高。值得关注的是，混凝土强度越大就越脆，不利于抗震。因此，有人在混凝土内加钢板或型钢，或在外面用加密箍筋、在钢管中注入混凝土以增加其抗震性能。目前，我们完成的最高建筑高度约五六百米，如果需要达到更高的高度，比如1000米的大楼呢？其实，从技术角度来说完全没有问题，但需要成本和材料的更多投入。我们怎么才能把楼房建得又高、投资又省

18、呢？这就需要新材料、结构的新形式。(2)标准化的建筑体系，即适应标准化建造的体系，要把整个体系、部品、连接设计好。建筑体系可以分解为筋、骨、皮、胆四大部分。“筋”即各类管线；“骨”即骨架，结构部分；“皮”是围护系统；“胆”是内部的装修，包括整体式卫浴等。要把这四部分标准化，组成标准化的体系。目前，标准化的建筑有以下几类：第一类是模块式标准化建筑。最大的模块就是把几个房间做成一个标准模块，如集装箱式房屋。第二类是板式标准化建筑，其中屋面板、楼板、墙板等是标准件。第三类是构件式标准化建筑，对建筑来说包括楼梯踏板等构件，对结构来说包括梁、柱等构件。如果标准化模块越大，越容易实现标准化的制作和建造，但

19、不能适应建筑多样化的要求。模块越小，越容易实现多样化的要求，但不容易实现标准化建造，连接就是其中一个难点。2.1.4 新型结构不断涌现随着我国国民经济的持续发展，人们的消费水平有了较大提高，消费观念也发生了深刻的改变。特别是对住宅-一种最昂贵、最长久的消费品，人们已不仅仅是追求面积、地段、楼层等住宅外在的商品特性，对其内在品质诸如住宅的安全性、功能性、可改造(修复)性、自然通风采光条件、运行能耗、环保性能及周边环境等，也有了越来越高的要求。然而，与空前繁荣的住宅建设不相适应的是，在我国每年竣工的十多亿平方米住宅中，80%Z上是砖混结构，而且绝大多数是毛坯房。一方面，用于住宅建设的粘土砖及其制品

20、要消耗可耕地面积达20多万亩，造成了国有土资源的极大浪费，阻碍了国民经济的可持续发展；另一方面，二次装修不同程度地破坏了主体结构，造成人力、物力资源的重复和浪费，影响了居住环境的质量。同时，施工队伍水平的参差不齐和管理混乱使得商品住宅的质量投诉事件不断上升。因此，建设符合时代要求的全装修节能环保型的“绿色建筑”，是时代赋予我们的使命。2.2设计工作我国是多地震国家，并且我国大部分高层建筑结构所在地区恰巧又是地震活动较为频繁的地区，高层建筑集中的地区为东南沿海，如上海、广东、深圳，基本风压也较大。因此高层建筑大多要考虑抗震、抗风问题。2.2.1 抗震设计工作主动耗能减震和被动耗能减震是建筑结构的

21、减震最主要的两种形式。被动耗能减震在高层建筑中有被动调谐质量、阻尼器耗能支撑、带竖缝耗能剪力墙和安装各种被动耗能阻尼器等。主动减震比较复杂，其操作是由计算机控制的，结构进行主动控制和混合控制的各种作用过程由调谐质量阻尼器执行，该阻尼器被各种驱动器驱动。结构主动减震基本原理是：各种安装在结构上的驱动装置和传感器，与计算机（控制系统）相连接，传感器装置的震动和结构反应被计算机系统实时进行分析，计算机发出信号并被驱动装置接收，各种与结构反应相反的作用被计算机发出指令时驱动装置对结构不断地施加，以减小结构反应在遇到地震或风的作用下。目前，该技术在很多国家得到应用，特别是高层建筑结构中各种耗能减震控制装

22、置得到使用。在中国这种技术还没有得到大力推广，只有部分高层建筑工程中得到应用。二十一世纪人类进入了互联网时代，该技术使计算机、办公电子设备和各种通讯设备不受震动干扰而安全平稳地运行，具有重要现实意义。2.2.2 防风设计工作作用在建筑物不同面积上的局部风载，是确定墙和屋盖单元的强度和刚度以及设计其连接件所必需的。建筑物的局部风载往往比总风载受建筑物表面形状的影响更大。现今幕墙已发展为装饰用部件并成为重要的建筑单元，窗区格的尺寸显著增大，要求玻璃设计为结构单元，承受风引起的力、遮荫和温度变形等各种综合作用。玻璃幕墙，特别是高层建筑的玻璃幕墙，不仅需要抵抗大的力还必需设计成能够适应整个建筑结构的各

23、种变形。因此准确得出建筑物局部风载具有很重要的意义，一般只能通过风洞试验才能获得。对风荷载的动力性质研究发现，一个高、细而柔的结构可因颤振面对风有很大的动力响应。此反应的动态放大取决于阵风频率与结构自振频率的相关程度，以及阵风大小和建筑物尺寸的相对比例。阵风成紊流的风载突然产生的效应比同样大小的荷载但渐渐作用的效应要大得多。因此风载的强度取决于它变化的快慢也取决于结构的响应。2.2.3 防火设计工作（一）需设置大型气体灭火系统的高层建筑一般为电信业的枢纽大楼、金融大楼、电力调度大楼、图书馆、档案大楼、广播电视大楼等。其主要特点是保护区域多、单一保护区的几何尺寸大、楼层跨度大。以上高层建筑物内需

24、气体灭火系统保护的主要场所有计算机房、结算中心、数据库房、档案库房、贵重物品库、变配电室和电信业的交换机房、传输机房、数据通信机房、测量室、网管中心、无线机房、电源室及电力业的电力调度室、电力控制中心等。火灾类别主要属于电气火灾和A类火灾。以上建筑物一般由于电气问题而引发火灾，这一类火灾的初期往往产生较大的烟雾，所以选用良好的感烟探测装置来进行早期火灾的探测是十分必要的。火灾的形成与发展是有一定规律的，灭火系统是扑灭初期火灾的一种有效手段。（二）疏散楼梯设计合理。发生火灾时，电路中断电梯因此不能运转，不能作为疏散楼梯，楼梯最成为主要的疏散通道。高层建筑的楼梯间应该设计成防烟楼梯、封闭楼梯间或者

25、室外楼梯，防烟楼梯和封闭楼梯不但能对火灾起到浓烟和有毒气体的隔离作用还能减缓火势蔓延。设置疏散楼梯的数量要符合规定，疏散楼梯应分散布置，这样有利于人员朝多个方向疏散，避免发生火灾时人流拥挤的现象，也可以防止疏散楼梯同时被烟火封堵的情况发生。（三）留设足够建筑物间距。在规划高层建筑物时，应该考虑到发生火灾时对周围建筑物的影响，留设足够的间距。高层建筑与相邻建筑的间隔距离应当保证在发生火灾时不会对相邻建筑物造成破坏，如果是建筑倒塌，应当保证间距足以隔离火势，避免引起周围建筑物起火，以免引起更大的火灾和造成更大的损失。（四）合理设置防火分隔设施。在高层建筑内应该按合理的间距设置防火分隔设施。在水平方

26、向，设置防火卷帘、防火门、防火墙等防火分隔设施在水平方向上将各楼层分割成多个分区，从而在楼层水平方向阻止火灾的蔓延；在竖直方向，楼板常常被充当防火分隔设施，但是在建筑中电梯井、竖向管道、楼梯间等的竖向井道部位，相应的防火分隔设施必须被设置。（五）设置避难层。根据高层民用建筑设计防火规范规定，“建筑高度超过100m|公公共建筑，应当设避难层（问）”，还规定：”避难层的设置，自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层。”用于发生火灾时为人员提供临时避难场所。当有火灾等紧急情况发生时，高楼上的人员可先就近到避难层暂时躲避，等待救援。避难层应设消防电梯出口、消防专用电话、并应设有消火

27、栓和消防卷盘。避难层的建筑装修材料应采用非燃烧体。2.3 计算分析工作随着高层建筑的快速发展，结构层数越来越多，高度越来越大，平面布置和立面体形越来越复杂，从而使结构计算分析的重要性越来越明显，用计算机进行计算分析已成为高层建筑结构设计不可或缺的手段。计算机技术和结构分析软件的普及，一方面使结构计算分析的精度提高，另一方面为比较准确地了解结构的工作性能提供了强有力的技术手段。因此，合理地选择计算分析方法，确定计算模型和相关参数，正确使用计算机分析软件，检验和判断计算结果的可靠性等对高层建筑结构至关重要。本节将阐述高层建筑结构计算分析的基本原则和要求，主要包括结构分析模型及简化、计算参数确定、重

28、力二阶效应及结构稳定、作用效应组合、弹塑性变形验算方法等内容。2.4 试验研究工作建筑试验的任务是基于结构的受力和破坏的基本原理，使用各种仪器表和试验设备，对结构物受力后的性能进行观测，通过测量的数据，如变形、应变、温度、振幅、频率和裂缝的宽度等，来了解并掌握结构的力学性能，对结构或构件的承载能力和使用性能做出评估；本文将重点介绍结构的静力加载试验。建筑结构试验可以根据不同的试验目的将其分为研究型试验和生产型试验。研究试验主要用在科研上，生产型试验则不同于研究型试验，生产型试验通常具有直接的生产目的和具体的工程对象。2.5 存在的问题与不足由于高层建筑来的施工条件恶劣、施工技术复杂，对于工程施

29、工周期长、施工技术要求高的高层建筑必须要有健全的建筑施工技术管理机制，这样才能够有效的保证工程施工的顺利进行。但是在我国相应的建筑施工技术管理机制并没有很好的应用到一些高层建筑施工中，主要表现在：首先，分工上并不是十分的明确，在建筑施工技术人员的分工，有的工程技术人员无事可做，有的却承担多完成不了的工程施工技术工作，从而导致整个工程的工期延期或者拖延；其次，施工技术人员分工责任不明确，在施工技术出现问题时，没有相应的人员对其进行及时的解决。一、消防安全制度不健全，消防安全责任落实不到位。施工现场管理人员不重视，思想麻痹大意，缺少现场监督与检查，对操作人员缺乏消防安全教育，人员素质参差不齐，务工

30、人员消防安全意识不强等极易导致建筑工地发生火灾事故，极易造成重大损失和人员伤亡。二、施工现场临时用电设备多，电气线路私拉乱扯现象较严重，用电设备线路老化。尤其在后期装饰阶段，随着施工承包队伍的增多，如果管理不善，极易引起电气火灾事故。如2009年2月5日上午9时许，武汉汉正街批发市场民房楼发生的火灾就是因为线路老化引起的。三、由于高层建筑施工中承包单位较多，民工的流动性较大，给现场消防安全管理带来了很大难度，火灾隐患不易被及时发现。民工临时宿舍人员也较密集，个别再建工程间作宿舍和仓库，不注意用电安全，一旦发生火灾，容易产生群死群伤事故。四、施工现场缺少可靠的灭火器材，如干粉式灭火器设置不足或灭

31、火器已失效。临时用水管线水压低、水量小，无法满足高层建筑消防要求。五、施工现场道路不通畅，发生火灾后，消防车不畅通，无法靠近火场，阻碍了灭火行动。3发展战略根据高层建筑结构自身的发展，相关研究工作需要进一步深化。3.1 超高层建筑结构体系及设计方法的研究任何结构都是由水平构件和竖向构件组成的空间结构，不同的结构体系被构成，它们由不同的组成方式和荷载传递途径。水平构件包括梁、板，又称为楼盖体系，竖向构件有墙、柱、斜撑等。竖向荷载作用在楼盖、屋盖上，由楼板传至梁（楼盖体系），再传至墙、柱、斜撑等（竖向构件），最后传递到基础。水平荷载由梁、柱、斜撑、墙组成的抗侧力体系（包括竖向和水平构件）抵抗，并必

32、须有楼盖的参与，最后传至基础。在高层建筑中，在高层建筑结构设计的首要考虑及决策重点是抗侧力结构体系的选择与组成。抗侧力体系决定后，水平构件体系的大格局（是梁板体系还是平板体系）已经确定，相关关于细节楼盖布置可以进一步推敲，也有可能反过来影响抗侧力体系。因此，抗侧力体系和楼盖体系要被综合考虑在设计方案阶段。高层建筑结构是否合理、经济的关键是高层建筑的抗侧力体系。高层建筑的抗侧力体系有框架-核心筒、框架-剪力墙（筒体）、剪力墙、框架、框架-核心筒伸臂、束筒、筒中筒、巨型框架、脊骨结构体系等。随着建筑功能及形式的不断发展，抗侧力结构体系也需要不断改进、不断创新、不断发展，在积累经验和深入研究的基础上

33、逐渐形成各种高效、新的并且合理的抗侧力体系。3.2 组合结构、混合结构的研究一般要求。当层数在4层及以上时，一般应设置专门的抗侧力构件，可选择在山墙、部分隔墙、楼（电）梯间等部位的模块单元设置竖向桁架。桁架形式一般可为八字形、V字形、单斜撑形以方便开设门窗等需要。该模块单元一般称为非标准单元，其余则为标准单元。框架柱的截面尺寸宜同墙厚，一般不宜突出内墙面，可以突出外墙结构面。模块单元应注意单元组装、单元运输和吊装施工过程的安全性和可行性，并应验算结构的刚度、强度、抗裂性是否满足规范要求，确保模块单元成品不发生损坏。第一，主模块单元。在结构上除了承受自重荷载作用外（包括恒荷载和活荷载），尚应承受

34、上部模块单元体系之荷载。在风荷载和地震作用下，尚应承受部分侧向作用。因此一般模块单元四个框架柱和上下各四个框架梁需要较大的刚度和强度，而且梁柱节点必须形成刚接，部分主模块单元当承受较大的侧向力时，需具备较大的侧向刚度，可采用设置普通支撑、偏心支撑、消能支撑或设置消能器等方式，其中普通支撑主要提高侧向刚度。偏心支撑尚能提供部分消耗地震能量，后两种主要是消耗地震能量，达到减震的效果，并提高一部分刚度。其形式概述如下：一是普通支撑。普通支撑一般在模块单元的长向侧面内呈八字形或V字形布置；在模块单元的短向侧面内，由一斜杆或由两十字交叉的斜杆构成的支撑。二是偏心支撑。在模块单元的长向侧面，上框架梁和下框

35、架梁之间设有由两斜杆构成的支撑，所述两斜杆呈八字形或V字形布置，支撑与框架梁和框架柱中心线交点应偏离，该偏离段即为钢梁消耗能段，其原理为通过该段钢梁的剪切变形消耗能量。对于人形支撑，梁耗能段设置在下框架梁。对于V字形支撑，梁耗能段设置在上框架梁，耗能段长度一般可取1000毫米，其腹板应设置加劲板。第二，次模块单元。在模块单元进行组合时，部分可采用次模块单元填塞，还有部分现有建筑中结构楼面上设置功能性模块，也可采用此模块单元。次模块单元结构一般仅承受自重，以及承受本身在地震中产生的惯性力，并将上述两种力传递至主模块单元，因此次模块单元的抗侧刚度和强度远小于主模块单元，故在次模块单元中，除了模块底

36、部框架梁与框架柱宜作刚接，模块单元顶部因荷载较轻，因此，上部框架梁与框架柱可以做成铰接。3.3 对减振控制技术的研究减振控制技术是抗震、抗风设计的一条重要途径，近年来在发达国家（日木、美国等）得到了较为广泛的应用，近两年在新建工程中我国开始逐渐应用。但存在着较大差距在我们的研究工作和世界先进水平之间，因此我国需要深入开展相关研究工作。隔震技术在高层建筑中开始有一定应用，但尚有一些技术问题，如隔震支座的抗拉问题等需要深入研究。主要研究内容应包括：在结构控制方而，除进行必要的理论研究外，更需加大产品的研发力度，而且在产品的性能和质量方而有待加强，迫切需要国产的高性能、高质量、新型的结构振动控制装置

37、。消能减振设计方法的细化与改进、各类速度型与位移型阻尼器的适用范围与设计基木原则、控制指标。隔震设计适用范围的调整、除橡胶隔震垫以外的各类滑动平移转动支座的应用设计方法和措施。3.4 抗风及防火关键技术的研究随着高层建筑高度的增加，风荷载对于结构影响越大，机构对风荷载也更加敏感，在不少地区，在高层建筑中控制结构安全性能和使用性能的关键因素成为抗风研究和设计。应进一步加强对高层建筑横风向响应和等效静力风荷载、干扰效应、行人风环境以及居住者舒适度判据等方而的研究。此外，国际工程界对超高层建筑上的风压、风速测试工作也非常重视，在某些世界著名的超高层建筑上架设有测振仪、风速仪，进行长期的测风测振工作，

38、积累了一定的数据。我国在此方而还有较大差距，规范采用的风剖而在超高层建筑的高度范围内缺乏实测数据的支持。3.5 对超高层建筑灾害监测预警与集成应用技术的研究国家对民用建筑设计有相关规定规定：超过100m的建筑，任何建筑都统称为超高层建筑，增加了很多的技术难点。所以和普通建筑有很大差别由于人口集中，逐渐的空间得到了良好的发展，有横向发展到纵向，一是节约能源，二是节约土地，从而美化了城市。3.6 开展城市防灾抗灾的研究高层建筑因其建筑面积大、建筑高度较高、人员居住集中、供电要求高等特点对建筑的防火体系提出了更高的要求。在设计高层建筑的防火体系时要对建筑的基本构件的耐火极限有严格要求。在极限所允许的

39、范围内，保证消防人员及时扑救和人员的安全撤离。在火灾事故中高层建筑物的危害远远大于普通低层建筑物其表现出的火灾特点主要有：火势蔓延的途径较多、人员疏散困难导致发生严重的人员伤亡现象；消防设施不完备，扑救工作困难；建筑材料被燃烧会导致不同程度的局部坍塌甚至全部坍塌。4某大厦高层结构的实例4.1 工程概况某超高层建筑位于贵州某新城核心商务区，高层塔楼的平面为长方形，高度近200米，将成为新城区域的高度与形态上控制点。塔楼采用以玻璃为主的外围护结构，使得建筑高大体量得以虚化，整体与自然融为一体。贯彻山城融合理念，裙房形态呈现山体状群房设计，在材质上则采用了玻璃，石材，绿化表皮三种不同质量感的形态复合

40、构成。水平退台既形成了大量人与白云山交流对话的空间，同时以水平为主的线条，与主楼挺拔的竖向构图形成鲜明对比。在南侧采用了弧形的形态，与塔楼获得呼应的效果。工程总用地面积39780平方米，总建筑面积294091平方米，地上建筑面积171909平方米，地下建筑面积122182平方米。本工程是商业办公综合楼，包括6层商业裙房（建筑高度为30米）与46层超高层办公楼塔楼一栋（建筑高度为199.850米），4层地下室，局部3层（负一层，负二层为商业及车库，负三、负四层为车库及设备用房，其中负四层为机械停车库，建筑总效果图如图4-1所示。图4-1建筑效果图地下室总的平面尺寸为244.30mX165.20m

41、,分为两个区域，一期部分为三层地下室，平面尺寸为122.7mx79.7m,二期为四层地下室，地下四层范围平面尺寸为165.2mX164.6m,底板标高为一19.000m；地下三层至首层（0.000m）平面尺寸为165.2mx244.3m,地下三层底板标高为13.800m；地下室建筑功能包括商业、车库、人防、设备用房及货场等附属设施。裙楼部分建筑物6层，平面尺寸（竖向构件范围）为142.4mX171.65m,地面以上高度约30日包括商业、办公等公共建筑。主塔楼46层，平面尺寸（竖向构件范围）为54.6mX35.5m,地面以上高度约200m,包括办公、会所、餐饮、避难层等，效果图如图4-2所示。图4-2大厦效果图本工程结构的设计使用年限为50年，抗震设防类别为乙类（重点设防类）。设计基本地震加速度值为0.1g,设计地震分组为第一组。基本风压按100年重现期的风压采用，基本风压值Wo=0.6kN/m,地面粗糙度类别为C类。4.2 结构设计概况勘察单位提供的地质勘察报告显示，本工程的建筑场地类别属中软场地土n类。依贵州省地震烈度区划图资料，拟建场地属七度区。而由贵州省工程抗震检测中心提供的某项目工程场地地震安全性（以下简称安评）。本工程中主塔楼地面以上46层，高度199.85m,高宽比H/B=1/5.4;标准层平面为长乂宽=54.6mX35.5m的矩形，长宽比A/B=1/