時間：2023-08-16 09:19:41
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
我國當(dāng)前主要通過常微分方程求解器對高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)進行分析。高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)常微分方程求解器功能強大，自適應(yīng)求解效果非常好，可以有效滿足對用戶進行預(yù)先解答，提高解答的精度，降低解答指定的誤差限。當(dāng)前我國在高層建筑結(jié)構(gòu)分析通過對常微分方程求解器的應(yīng)用，有效實現(xiàn)了對高層建筑結(jié)構(gòu)樓板變形時的動力計算、穩(wěn)定計算和靜力計算，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整體分析和處理。建筑人員通過使用常微分方程求解器的分析，有效降低了在進行高層建筑結(jié)構(gòu)分析時的處理量，降低了高層建筑結(jié)構(gòu)分析中的方程組數(shù)，有效提高運算效果，從本質(zhì)上實現(xiàn)了對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
在對高層建筑結(jié)構(gòu)常微分方程求解器進行深入研究的過程中，清華大學(xué)教授包世華和袁駟有效提高了常微分方程求解器的應(yīng)用，實現(xiàn)了對常微分方程求解器的深化研究。袁駟教授利用有限元技術(shù)，對偏微分方程的半離散化進行控制，有效實現(xiàn)了對常微分方程組的求解，提高了對結(jié)構(gòu)線性函數(shù)的應(yīng)用。通過常微分方程求解器的直接求解，對有限元線進行實際應(yīng)用，有效對一般力學(xué)問題進行計算，在很大程度上提高了一般力學(xué)問題的計算效果。而包世華教授對半解析-微分方程求解器方法進行分析深化，有效將半解析-微分方程求解器方法應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)靜力、動力、穩(wěn)定性的分析驗證中，提高了對高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的效果。
2高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法
高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法在高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中又被稱為時程法。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法主要是對地震波直接輸入結(jié)構(gòu)，完成結(jié)構(gòu)的彈塑性性能分析。這種方法要求結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員建立專門結(jié)構(gòu)彈塑性恢復(fù)性動力方程，通過逐步積分法實現(xiàn)對地震過程中速度、加速度、位移等的時程變化，完成對建筑結(jié)構(gòu)的描述。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法對建筑結(jié)構(gòu)在強震的作用下彈性及非彈性階段的內(nèi)力變化進行深入研究，有效對高層建筑構(gòu)件可能出現(xiàn)的損壞、開裂、屈服、倒塌進行分析，提高建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析效果。當(dāng)前在國內(nèi)的高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法主要輸入地震波為隨機人工地震波，結(jié)構(gòu)模型的計算多采取層模型。除此之外，高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法還加大了對樓板結(jié)構(gòu)變形的分析，使用并列多質(zhì)點計算模型進行計算，對高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動和評議進行研究，有效提高了對土體、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)耦合振動的模擬效果。
近年來我國還高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法中對扭轉(zhuǎn)振動進行分析，取得顯著進展。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法能夠有效對高層建筑結(jié)構(gòu)中存在的薄弱環(huán)節(jié)進行分析，提高對結(jié)構(gòu)延展性、變形的實際分析效果。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法預(yù)計的破壞形態(tài)與實際地震的破壞效果非常接近，有效對地震危害進行防護處理，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)的防震效果。但是當(dāng)前對高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法的整體看法不一。部分人員認(rèn)為采取大型高速計算機對典型地震波進行分析；但是部分人員認(rèn)為典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在進行研究的過程中要對研究算法進行簡化，對近似方法進行研究。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法的逐漸發(fā)展，越來越多國家在進行高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的過程中開始對地震波根據(jù)實際情況進行選取，模擬效果大幅提高。
3基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法
基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法主要是通過數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化理論及計算機技術(shù)實現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一種新方法?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法有效實現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)設(shè)計的被動分析道主動設(shè)計的轉(zhuǎn)變，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性，對設(shè)計具有非常好的促進效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法對空間的要求較為嚴(yán)格，設(shè)計過程中要保證以最小的質(zhì)量產(chǎn)生最大的剛度。因此，設(shè)計人員要對框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻進行充分分析，實現(xiàn)墻體的優(yōu)化布置和數(shù)量選取，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分力學(xué)析效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中要求保證適度的剛度，對剛度要進行嚴(yán)格控制。尤其是在分析剪力墻與地震作用的時，要對剪力墻剛度進行優(yōu)化設(shè)計，確保建立正確的最優(yōu)化剛度模型，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的模型實際應(yīng)用效果。目前我國的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法發(fā)展還不全面，在進行單位建筑面積上剪力墻慣性矩度量指標(biāo)設(shè)計的過程中還存在較多問題。我國的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法仍處於研究和發(fā)展階段。高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中的數(shù)學(xué)模型進行深入研究，對剪力墻最優(yōu)剛度進行有效分析，從本質(zhì)上提高數(shù)據(jù)分析處理效果，拓寬基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的應(yīng)用前景。
4基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法
在進行分區(qū)的過程中，高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對有限元進行全面分型。有限元中雜交元和非協(xié)調(diào)元的發(fā)展在很大程度上促進了分區(qū)廣義變分原理的發(fā)展，為分區(qū)廣義變分原理奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。清華大學(xué)龍馭球教授對分區(qū)廣義變分原理進行研究，實現(xiàn)了對分區(qū)廣義變分原理的深化。龍馭球教授的分區(qū)混合有限元法將分區(qū)廣義變分原理進行拓展，實現(xiàn)了繼位移法、雜交元法之后的改革和完善。分區(qū)混合有限元法對彈性體分類，對勢能區(qū)使用位移單元能量分析，將結(jié)點位移作為基本未知量。而余能區(qū)使用應(yīng)力單元，將結(jié)構(gòu)應(yīng)力函數(shù)作為基本未知量，實現(xiàn)對能量項的交界面附加。分區(qū)混合有限元法在滿足位移和力的基礎(chǔ)上保證了位移的連續(xù)和收斂性，有效對總能量泛函駐值分區(qū)混合進行方程選取。分區(qū)混合有限元法適應(yīng)性非常強，分區(qū)較為靈活，在很大程度上保證了函數(shù)的收斂性，對高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析具有非常好的促進效果。
高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計最開始出現(xiàn)的是比較簡單的框架結(jié)構(gòu)，隨后又出現(xiàn)了鋼筋混凝土構(gòu)造的剪力墻結(jié)構(gòu)，由框架部分與剪力墻部分共同作用的框剪結(jié)構(gòu)，由筒體體系構(gòu)成的筒體結(jié)構(gòu)以及不同結(jié)構(gòu)相結(jié)合而形成的組合結(jié)構(gòu)和一些巨型結(jié)構(gòu)(巨型梁結(jié)構(gòu)、巨型柱結(jié)構(gòu)等等)。這些結(jié)構(gòu)各有受力特點，適用于高度不同的結(jié)構(gòu)體系，不同建筑結(jié)構(gòu)的選擇也影響著后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。高層建筑的結(jié)構(gòu)形式與工程施工、工程造價、建筑設(shè)備安裝等諸多因素密切相關(guān)，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該注意設(shè)計特點和設(shè)計要點。第一，高層建筑相對低層建筑整體上會導(dǎo)致受力增加，相對于豎直荷載，水平荷載地位提高，成為決定性因素，必須考慮基于水平荷載的建筑荷載能力，水平荷載主要包括地震和風(fēng)荷載，高層建筑應(yīng)該有更加優(yōu)秀的抗震能力。第二，高層建筑的側(cè)移是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要因素，也是重要的控制指標(biāo)。第三，高層建筑的柱中容易產(chǎn)生豎向變形，這會造成連續(xù)梁的長度變化和預(yù)制構(gòu)件的下料長度變化，忽略軸向變形是潛在的危險因素。第四，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意有較大的結(jié)構(gòu)延性，作為一種預(yù)防措施保證整體結(jié)構(gòu)在高荷載作用產(chǎn)生巨大變形下不至于倒塌。
2高層建筑設(shè)計的一般原則
2．1關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的選取原則在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計和受力分析過程當(dāng)中，要進行相關(guān)的計算，而計算簡圖是進行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的基礎(chǔ)，所以計算簡圖的選取恰當(dāng)與否關(guān)系著高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，也關(guān)系著高層建筑的使用是否安全可靠。在進行高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的選取時，要特別的仔細認(rèn)真，這樣才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果的可靠，保證高層建筑的安全建設(shè)和使用。同時，計算簡圖要有一定的構(gòu)造措施和構(gòu)造方法來保證安全，尤其是建筑節(jié)點在圖紙上和實際中略有差別，必須保證計算簡圖的誤差在允許的設(shè)計誤差范圍內(nèi)。此外，設(shè)計工程師要仔細的分析軟件計算的結(jié)果，避免因為不同計算軟件的計算結(jié)果而造成比較大的計算偏差和失誤。
2．2關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案選取原則高層建筑的基礎(chǔ)比較深，基礎(chǔ)設(shè)計要考慮多種因素。高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計必須參考詳細的地質(zhì)勘探報告，然后結(jié)合地區(qū)的地質(zhì)條件進行基礎(chǔ)的合理設(shè)計。同時，采用哪種高層建筑的結(jié)構(gòu)類型也影響著基礎(chǔ)的設(shè)計工作，不同的建筑類型的荷載不同，高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計必須與結(jié)構(gòu)類型和荷載分布相一致。綜合考慮各種因素來確定基礎(chǔ)的設(shè)計工作的目的是使地基的穩(wěn)定性能和承載能力發(fā)揮到最大。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案一般要滿足兩方面的要求，一是受力特性和建筑的力學(xué)性質(zhì)的合理性，對于整個高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的受力和荷載要明確，力的分析與計算必須簡單。二是要滿足經(jīng)濟成本合理性的基本要求，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案直接決定了后續(xù)的施工方案的選取工作和施工設(shè)計，這個過程必須考慮整體建筑施工成本合理的要求。另外，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案也必須考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、地理地形條件、工程施工的要求、施工方案和建筑設(shè)備安裝等具體的因素，在各種因素相互協(xié)調(diào)的情況下，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計的最優(yōu)方案。
2．3關(guān)于計算結(jié)果正確性分析的原則隨著計算機技術(shù)的不斷進步，計算機應(yīng)用軟件不斷地加入到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析計算當(dāng)中，但是與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)的軟件的品種數(shù)量眾多，不同的軟件品種的計算方法、流程和編程實現(xiàn)方法不一定相同，導(dǎo)致了有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算結(jié)果存在著許多差異。設(shè)計工程師要正確認(rèn)識和分析這些計算結(jié)果的差異，充分了解所采用的計算軟件的計算范圍和計算條件，要在仔細審核的基礎(chǔ)上進行仔細的判斷，排除人工數(shù)據(jù)輸入的錯誤，才能夠得出所需要的正確結(jié)果。
3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題分析
3．1高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計相關(guān)問題高層建筑的地基設(shè)計既是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提性工作，也是建筑設(shè)計師非常重視的一個問題。地基設(shè)計的重要性不言而喻，地基設(shè)計的質(zhì)量直接影響著基礎(chǔ)的類型選擇和工程的造價?；A(chǔ)的設(shè)計工作包含了基礎(chǔ)的類型設(shè)計和對地基的處理工作。地基類型的選擇要考慮到上部結(jié)構(gòu)的荷載、地基的承受荷載的能力以及工程的整體造價等因素，其中比較重要的是上部建筑荷載的準(zhǔn)確計算和結(jié)構(gòu)選型。另外在地基的設(shè)計和相關(guān)計算中一定要遵守國家規(guī)范和地方性規(guī)范，因為就全國來說，各地的地質(zhì)條件差別很大，國家規(guī)范沒有辦法作出統(tǒng)一全面的規(guī)定，所以在地基的設(shè)計工作中要注意遵守地方性的設(shè)計規(guī)范的問題。
3．2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剪力墻設(shè)置問題高層建筑中的剪力墻的數(shù)量要求和位置的設(shè)置問題也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要因素之一。第一，在現(xiàn)行的建筑規(guī)范中，具體描述了短肢剪力墻的定義問題，短肢剪力墻是指截面的高度和厚度的比在5－8的墻體，在具體的建筑應(yīng)用中，短肢剪力墻的使用受到諸多限制，結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)盡量少使用這種墻體結(jié)構(gòu)，避免后續(xù)的設(shè)計上的諸多問題。第二，剪力墻的位置設(shè)置除了在建筑的兩端以外，在建筑的縱向中軸線還應(yīng)該增加剪力墻結(jié)構(gòu)，并調(diào)整剪力墻中心的位置，合理設(shè)置厚度以及截面，使建筑的結(jié)果位移保持在合理的范圍之內(nèi)。
3．3高層建筑中的結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題關(guān)于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的新舊質(zhì)量規(guī)范在諸多問題的內(nèi)容描述上都存在著一定的變化和改動，這主要體現(xiàn)在兩個方面，第一，新的建筑規(guī)范中針對舊的建筑規(guī)范的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則性問題，增加了許多的限制條件，比如建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的平面規(guī)則性問題和結(jié)構(gòu)嵌固端的剛度比問題。第二，新的建筑規(guī)范中采用強制性的條文規(guī)定了嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是不能采用的。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計師要注意到新舊規(guī)范的的內(nèi)容改動，嚴(yán)格遵守規(guī)定的限制條件，合理的規(guī)劃自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免為后續(xù)的施工設(shè)計和施工圖的設(shè)計工作帶來不必要的麻煩。
4結(jié)語
傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法一個很大的局限在于所按照要求得到的截面并非是最佳截面，而且建設(shè)完成后的工程結(jié)構(gòu)存在一些缺點，例如質(zhì)量大、造價高等，這與其設(shè)計過程密不可分。一般而言，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循以下程序：參照——估計——分析——驗算——調(diào)整。也就是所使用的設(shè)計方案是在已有工程設(shè)計實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上提出來的，之后，在從強度、剛度以及穩(wěn)定性等多個方面采用力學(xué)分析的方式對其進行安全校核，如果驗算結(jié)構(gòu)不滿足要求就要進行設(shè)計調(diào)整。然而該驗算時所假定的計算模型難以保證合理，最后得到一組截面，在很大程度上取決于最初假定的誤差程度，再者，設(shè)計時迫于時間及結(jié)構(gòu)計算的復(fù)雜性往往決定了調(diào)整的次數(shù)是有限的，因而設(shè)計出的最終產(chǎn)品難以保證是最優(yōu)的。而結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計雖然與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計有一樣的設(shè)計過程，但產(chǎn)品的良好性能、產(chǎn)品所具備的的高安全性以及高經(jīng)濟性是其設(shè)計的主要目的。并且產(chǎn)品的高經(jīng)濟性與高安全性是從結(jié)構(gòu)的體積最小、質(zhì)量最輕以及產(chǎn)品造價最低等三個方面進行衡量的。而且，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的一個最大特點是對設(shè)計中出現(xiàn)的一系列問題按照數(shù)學(xué)規(guī)劃的方式對其解決，然后再利用計算機，對眾多方案進行比較，并從中選出最優(yōu)的設(shè)計方案，這是傳統(tǒng)設(shè)計過程所不能比擬的。框架一剪力墻結(jié)構(gòu)以其良好的受力性和適用性在現(xiàn)代高層建筑領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛?，F(xiàn)階段，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑物的數(shù)量只增不減，面對這種情況，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的合理選擇以及優(yōu)化對降低造價、提高建筑質(zhì)量有著重要的指導(dǎo)意義。然而目前在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》中，對高層建筑的結(jié)構(gòu)選型、合理布置等的相關(guān)規(guī)定尚未完善，存在一些不足，這就為高層框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供了充足的設(shè)計理由。
2.抗震性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計
首先，為了有效提高高層建筑的抗震性能，可以將剪力墻設(shè)計成四周有梁柱的并且?guī)в羞吙虻膲?。主要是因為，邊框墻可以使斜裂縫向相鄰墻面擴展的現(xiàn)象得以避免，而且當(dāng)墻板遭到破壞后，還看將其作為承重構(gòu)件，起到承重的作用。除此之外，設(shè)計的邊框還能夠?qū)σ驂ι硗褜吙蛄褐a(chǎn)生的附加剪力起到承載的作用。其次，對每肢墻的高寬比進行合理的控制。雙肢墻或多肢墻的設(shè)計,可以使出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)豎縫和洞口連梁處的裂縫和屈服部位得到有效的控制，同時還能夠降低其剛度，從而避免剪切破壞或者是底部墻體過早屈服現(xiàn)象的發(fā)生。最后，剪力墻的剛性連梁，其跨高比一般為1。當(dāng)連梁的跨高比為5時，具有較好的延性和耗能，并且連梁兩端相對豎向位移的延性系數(shù)都高于8，滯回曲線的飽滿度也比較高；當(dāng)跨高比降至1時，延性系數(shù)則也會隨之降低，達到3，并且滯回曲線遠遠偏離飽滿度，最終導(dǎo)致彎剪遭到破壞。因此，需要對其組成和構(gòu)造進行相應(yīng)的改進。即在梁高的一半位置處留一水平通縫，并在縫的上、下兩側(cè)各埋置一個開有橢圓形螺栓的鋼板，最后用高強螺栓將兩個鋼板連結(jié)在一起，從而使連梁具有一定的“剛性”功能。如果在大震的作用下,導(dǎo)致兩鋼板有相對滑動現(xiàn)象的發(fā)生，此時就會使剛性橋梁工作時跨高比由1變?yōu)?，并且延性系數(shù)提高了3倍多。
3.高層框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)
在現(xiàn)階段的高層建筑中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計大多采用高層框剪結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要是由兩部分組成，框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)。高層框剪結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用，主要是因為該種結(jié)構(gòu)不僅具有較強的抗側(cè)力剛度，還能為建筑的使用提供一個更大的平面空間。但是在對該結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中出現(xiàn)的一些問題會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)方案存在缺陷,致使浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，在設(shè)計中應(yīng)該對框剪結(jié)構(gòu)的受力和變形特點引起高度的重視。高層框架結(jié)構(gòu)主要是由梁柱線性桿件組成的。剪力墻和豎向懸臂彎曲結(jié)構(gòu)相似,并且呈彎曲變形。在剪力墻結(jié)構(gòu)中,所有抗側(cè)力構(gòu)件具有的抗彎曲剛度較大,并且側(cè)移變形相同，其中水平力按其等效剛度EI比例進行分配。
4.高層建筑框剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化
近年來，國家加大了對建筑行業(yè)的宏觀調(diào)控力度，明確規(guī)范了高層建筑物的安全使用要求，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了更多的限制，主要體現(xiàn)在對高層建筑工程項目中可能存在的安全隱患的防控。例如：嚴(yán)格要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的下層和上層感度比必須控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。國家不斷出臺了新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)則，并明確指出在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不能使用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在實際的設(shè)計工作中，必須嚴(yán)格按照新規(guī)范進行設(shè)計，避免為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計埋下安全隱患。
2抗震設(shè)計問題
抗震設(shè)計規(guī)范明確規(guī)定了抗震設(shè)計目標(biāo)，并針對不同地區(qū)、不同重要性的建筑對抗震設(shè)防進行了合理分類。因此，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須要使結(jié)構(gòu)能夠滿足延性要求。同時，在抗震設(shè)防中應(yīng)當(dāng)遵循多道設(shè)防原則。當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構(gòu)件在遭遇地震被破壞后，要能夠有第二道，甚至是第三道防線立即接替，使建筑物不至于倒塌。當(dāng)高層建筑物在遭受地震后，重力荷載是導(dǎo)致建筑倒塌的直接原因。因此在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須優(yōu)先選擇輕質(zhì)高強的原材料。在滿足強度和結(jié)構(gòu)變形要求的前提下，綜合考慮經(jīng)濟性因素，盡可能選用質(zhì)量較輕的材料。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師要能夠與時俱進，積極應(yīng)用成熟、可靠的現(xiàn)代化技術(shù)和新產(chǎn)品，不斷提高自身設(shè)計水平，為建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程貢獻自己的一份力量，為企業(yè)爭取良好的經(jīng)濟利益。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，利用結(jié)構(gòu)自身的抗震性能來抵抗地震作用，是一種較為被動消極的抗震政策，建筑結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生破壞，造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失將會不可估量。因此，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須通過為結(jié)構(gòu)施加控制裝置，加強結(jié)構(gòu)減震控制。在地震來臨時，控制裝置和結(jié)構(gòu)自身共同承受地震作用，通過二者的協(xié)調(diào)作用，能夠有效減輕地震反應(yīng)?；A(chǔ)隔離是結(jié)構(gòu)減震控制的一種很好的方法，通過安裝隔震裝置系統(tǒng)形成隔震層，能夠有效延長結(jié)構(gòu)周期，使結(jié)構(gòu)本身處于延性工作狀態(tài)，有效吸收地震能量，減小結(jié)構(gòu)主體的地震反應(yīng)，避免房屋破壞甚至倒塌。
3建筑超高問題
建筑開發(fā)公司為了為自身謀取更多的利益，通過提高建筑高度來提高土地的利用率，雖然在很大程度上降低了工程建設(shè)項目成本，但也給高層建筑結(jié)構(gòu)造成了超高問題，并存在很多私自在建筑物上增高的違反操作現(xiàn)象。我國部分城市處于地震高發(fā)區(qū)，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計師要充分根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)地貌情況，考慮當(dāng)?shù)氐卣鸢l(fā)生的趨勢。建筑的超高問題嚴(yán)重影響了高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果，為建筑結(jié)構(gòu)的安全使用埋下了隱患。近年來，國家逐步提高了對建筑物超高問題的重視程度，要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后必須經(jīng)過層層審批，通過后方可開工。這樣，在很大程度上避免了開工一段時間后又發(fā)現(xiàn)超高問題，有助于確保工程進度。同時，高層建筑施工是一次性的工程，中途返工會造成高額經(jīng)濟損失，加強審批，有助于避免不必要的經(jīng)濟損失，防患于未然。目前，我國對于高層建筑結(jié)構(gòu)高度有了更加詳細的劃分，建筑設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在設(shè)計之前明確自己的結(jié)構(gòu)高度分類，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進行設(shè)計，提高高層建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全。
4嵌固端設(shè)置問題
目前，大多數(shù)高層建筑物設(shè)有兩層或兩層以上的人防或者地下室。高層建筑物的人防及地下室的頂板上都要設(shè)置嵌固端。此時，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就要考慮嵌固端設(shè)置可能造成的問題。在進行結(jié)構(gòu)計算時，要考慮嵌固端設(shè)計對計算參數(shù)的影響，全面考慮其可能造成影響的多種可能，有效協(xié)調(diào)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫的寬度及縫隙與嵌固端的位置，并將嵌固端的上層和下層對應(yīng)的感度比值控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。此外，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要為嵌固端樓板設(shè)計合理的位置。在進行嵌固端的設(shè)計時，要綜合考慮各方面因素，選擇最優(yōu)的設(shè)計方案，盡可能避免其在高層建筑結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)安全問題。這樣，在確保結(jié)構(gòu)安全的前提條件下，有助于促進建筑工程項目的順利完工。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；措施
中圖分類號：TU208文獻標(biāo)識碼： A
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
1、計算簡圖的選擇要適宜
在高層建筑的計算簡圖中有大家公認(rèn)的一個原則，在各種方案選取的時候必須除去個人的主觀意見，綜合各方面因素來選擇一個最為合適的設(shè)計方案，方案的選取與工程的整體機構(gòu)安全有著直接的聯(lián)系。無論對于哪一項工程來講，只有在計算簡圖的基礎(chǔ)上才能進行建筑結(jié)構(gòu)的初步計算，因此我們可以看出對于選取合適的計算簡圖是極為重要的。眾所周知，再精準(zhǔn)的計算與設(shè)計，誤差在施工的過程中都是不可避免的。實際上，在工作中誤差是可以存在的，只要我們把誤差的范圍合理的控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，那么誤差對于工程的整體質(zhì)量就不會產(chǎn)生很大的影響，因此需要我們更加精確的來計算簡圖，保證與實際誤差相差較小。
2、基礎(chǔ)方案的選擇
不能因為工程的需要而使周圍的環(huán)境遭到破壞，以至于周邊環(huán)境的生態(tài)平衡遭到破壞，是現(xiàn)在設(shè)計的一個環(huán)保性特點。任何一個工程都必須以環(huán)境為中心來進行設(shè)計和施工，使工程能夠很好地融入到自然中，使生態(tài)環(huán)境平衡和諧共存。在進行基礎(chǔ)方案的設(shè)計時，首先要把各個方面的相關(guān)因素每一項都要進行考慮，把每一方面的因素都要綜合起來，然后對工程的整體進行一系列的評估來考慮其經(jīng)濟性，接著進行對設(shè)計方案的正式審核，最后再進行施工，在施工過程中始終要以可持續(xù)發(fā)展為中心的理念進行施工，那么工程的質(zhì)量定會有一定的保障。
3、結(jié)構(gòu)方案的選擇
由于高層建筑的結(jié)構(gòu)特點是很復(fù)雜的，在施工時我們要對各個方面的問題進行考慮，例如線路的安排，供水問題等每一方面我們都必須要考慮周全。在結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中有一些重點考慮的部分，例如：周圍的施工環(huán)境、材料的選擇要求、抗擊自然災(zāi)害的能力。我們必須要嚴(yán)格遵守原則：水平和豎直。結(jié)構(gòu)方案不只是施工單位一方面的事情，使用方和施工單位要意見達成統(tǒng)一，在設(shè)計中和以后的發(fā)展方向上要仔細詳細的展望，為了選擇更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，能夠最大限度的達到預(yù)期的目的。
4、對計算結(jié)果準(zhǔn)確的分析
現(xiàn)在，計算機技術(shù)的進步使得計算機技術(shù)在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠進行應(yīng)用，但是不同的計算機軟件有可能導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)一定的偏差，因此對計算機軟件的計算結(jié)果需要我們進行準(zhǔn)確分析和把握。那么進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的人員必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面有充分實際的技能，還要充分的了解所應(yīng)用的計算機軟件，因此才能對計算機結(jié)果進行客觀而準(zhǔn)確的分析?；谟嬎銠C軟件的不完善性，軟件可能存在缺陷，計算結(jié)果有可能會使得計算結(jié)構(gòu)與實際情況存在一定的偏差，出現(xiàn)偏差時要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對計算結(jié)果進行判斷，在設(shè)計中做出一定程度的調(diào)整，來適應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。
二、當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題
隨著高層建筑的不斷興建，我國很多高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中都暴露出了一些問題，對高層建筑的建設(shè)帶來了不利的影響。
1、對高層建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計
與多層建筑相比，高層建筑在高度和層數(shù)上都有一個明顯的突破。從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度，高層建筑與多層建筑在設(shè)計方法以及設(shè)計原理上基本是一致的。兩者的區(qū)別主要體現(xiàn)在水平荷載作用，高層建筑的結(jié)構(gòu)材料必須能夠抵抗更大的水平荷載，對于高層建筑特別是帶高位轉(zhuǎn)換層、多塔樓和大底盤的高層建筑，都很容易在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)問題。
2、高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的問題
高層建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計要求很高，有很多高層建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計沒有對荷載進行全面的考慮，在進行局部填土、隔墻設(shè)置等都沒有對荷載偏心的影響進行考慮。在地基基礎(chǔ)設(shè)計中，沒有進行沖切、抗剪和抗彎的處理。
3、高層建筑在軸壓比的控制上的問題
軸壓比的限制比在高層建筑中有著嚴(yán)格的規(guī)定，很多高層建筑的設(shè)計難以滿足軸壓比的規(guī)范要求，很多構(gòu)件的截面受到了限制。軸壓比的限制對高層建筑的質(zhì)量會產(chǎn)生很大的影響。
4、高層建筑對連梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計
高層建筑的連梁設(shè)計包括截面的尺寸、剪壓比的限制、連梁的剪力設(shè)計取值等等。如果高層建筑中對連梁的設(shè)計不準(zhǔn)確，截面高度過大，跨度過小，就會影響高層建筑的抗震效果。一旦發(fā)生地震，連梁的剪力和彎矩過大，難以達到相應(yīng)的抗震規(guī)范，影響高層建筑的使用安全。
5、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果難以判斷
對結(jié)構(gòu)計算結(jié)果進行判斷并不容易，高層建筑結(jié)構(gòu)計算所要考慮的因素眾多，不僅要對結(jié)構(gòu)自振周期、振型曲線、水平位移特征等因素進行考慮，還要考慮其抗震設(shè)計的合理性。因此，很多高層建筑的設(shè)計中難以對結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果進行準(zhǔn)確的判斷，往往遺漏一些影響因素，造成結(jié)構(gòu)計算的不合理。
三、解決高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的具體措施
1、如何對高層建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)進行設(shè)計
當(dāng)高層建筑的設(shè)計中有地下室這一內(nèi)容時，要對荷載進行全面的考慮，地下室的外挑部分、局部填土、停車、水池等都會受到荷載偏向的影響。
在對筏基和箱基的梁板配筋進行計算時，必須對底板上直接作用的梁板自重和荷載進行相應(yīng)的扣除，當(dāng)箱筏的四邊邊區(qū)格和四角的地基反應(yīng)力過大的時候要對其進行加強配筋。
如果高層建筑的地面有中庭設(shè)計，就必須對基礎(chǔ)底沿的軸線上進行基礎(chǔ)梁的設(shè)置。在使用倒梁法進行內(nèi)力分析時，注意不到頂?shù)闹虚g柱是不能夠作為支點的，在進行集中荷載計算時必須同時計算柱底反力。
在對箱基進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要注意對洞口上下的連梁進行考慮，驗算其截面面積，如果洞口的大小或者位置出現(xiàn)修改，要對連梁抗剪強度和抗彎進行復(fù)核。
如果采用的整體筏基和箱基的設(shè)計，就要對其樁土進行考慮，樁土的共同工作會產(chǎn)生一定的影響。在對基礎(chǔ)底板進行計算時，要對樁同作用的狀態(tài)或樁沉降狀態(tài)下的地基反力進行考慮。
2、如何對高層建筑的軸壓比進行控制
一般來說提高混凝土的強度是對高層建筑軸壓比進行控制的直接方法。如果還不能達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則還可以使用其他方法來對軸壓比進行控制。
混凝土的變形能力受到柱的箍筋的影響，因此可以通過對混凝土的橫向變形進行約束，來對裂縫的擴展進行延緩，并對截面抗剪能力進行提高。增大配箍率、使用合適的配箍形式都可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)延性的提高。在設(shè)計時，如果采用井字復(fù)合箍進行沿柱全高，且保持箍筋的直徑、間距和肢距，一般來說直徑在8毫米以上，間距在100毫米以內(nèi)，肢距在100毫米以內(nèi)。如果采用復(fù)合螺旋箍進行沿柱全高，則要保證8毫米以上的箍筋直徑，100毫米以內(nèi)的螺距和100毫米以內(nèi)的肢距。
在彈性模量方面，鋼筋的彈性模量高于混凝土6倍有余，如果配置了較多的縱向鋼筋在柱中，有余軸向壓力的影響，鋼筋會承擔(dān)更多的壓力，從而降低混凝土承擔(dān)的壓力。在設(shè)計中可以在柱截面中部加入附加芯柱，另加的縱向鋼筋的總面積不少于柱截面面積的0.8%都必須加入縱向鋼筋。
提高混凝土強度等級對軸壓比的控制有直接的效果，但混凝土的強度越高其脆性也越大，因此要控制混凝土強度等級不超過C60。
3、如何進行連梁設(shè)計
在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》以及《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)設(shè)計規(guī)范當(dāng)中都明確的規(guī)定了連梁的截面尺寸、剪壓比限制以及剪力設(shè)計取值等內(nèi)容。在具體的工程設(shè)計過程當(dāng)中，因為連梁具有較小的跨度以及高度較大的截面，因此在地震的作用下，彎矩和剪力在經(jīng)過內(nèi)力的計算之后都比較大，因此無法使規(guī)范的要求得到充分的滿足，在對其進行設(shè)計的時候必須要以不同的情況為根據(jù)從而采取不同的措施。在地震作用下，為了對連梁的延性進行保障，并對剪力和彎矩進行有效的傳遞，剛度折減的系數(shù)就要高于0.55；在風(fēng)荷載的作用下，為了將連梁的裂縫控制在正常的適用范圍內(nèi)，就要使剛度折減的系數(shù)高于0.80。此外，如果調(diào)整剛度折減系數(shù)后連梁仍然難以滿足要求，則可以采用內(nèi)調(diào)幅，并配置足夠的箍筋。若連梁的超筋較多時，可以對連梁的高度進行減小，以減小剪力和彎矩。
四、結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題
在建筑行業(yè)我們要不斷的提升自己，主要從以下幾方面：技術(shù)領(lǐng)域，先進的技術(shù)是提高我們自身能力的保障，只有不斷的學(xué)習(xí)先進的技術(shù)，才能夠緊跟科學(xué)的腳步，也要鼓勵員工學(xué)習(xí)先進的科學(xué)技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新；在設(shè)備方面，我們應(yīng)該加大對先進的設(shè)備的投入力度，要做到我們的技術(shù)與世界接軌，對于那些新的高科技的設(shè)備一定要嚴(yán)格按照說明書的指導(dǎo)步驟進行使用。這樣不但能夠提高我們的能力而且能夠更好的運用這些高端的設(shè)備，從而大大的提高使用壽命；只有這樣我們才會更好的壯大自己，保證我們的工程質(zhì)量，讓人們能夠更加安心的生活，提高生活質(zhì)量。
五、結(jié)束語
為了充分的保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和可靠性，我們應(yīng)對其結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題進行深入的研究和分析，針對這些問題選擇最具針對性并且科學(xué)合理的設(shè)計對策，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工過程中，相關(guān)人員應(yīng)具備清晰的概念設(shè)思路，同時選擇最有效的設(shè)計措施和施工方法，從而促進我國高層建筑的健康發(fā)展。
參考文獻：
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關(guān)鍵字：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計特點 結(jié)構(gòu)體系 南北異同
中圖分類號：TU318文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點。
首先，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與底層、多層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比較來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計所占的比重更大，結(jié)構(gòu)體系的選擇設(shè)計直接關(guān)系到很多重要問題，比如說平面布局、立體形態(tài)、樓層達到的高度和樓層管道的設(shè)置等。高層建筑設(shè)計良好與否更關(guān)系大到工程日期的長短和投資造價的多少。其次，在建筑考慮上的首要因素是水平力。因為低層建筑的高度較低，水平力的大小一般可以忽略不計，而顯而易見高層建筑的高度就會比較高，建筑設(shè)計上水平力的大小就必須要考慮。通常要細致研究建筑的水平力產(chǎn)生的內(nèi)力和位移的情況。再次，高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計上要注意減輕自身重量。設(shè)計者應(yīng)該從地基的設(shè)計上進行考慮，如果地基的設(shè)計和結(jié)構(gòu)是一樣的，那么努力做到減輕自身樓層的重量，就等于相應(yīng)的在不增加基礎(chǔ)投資的情況下增加了可建造樓層的層數(shù)，這樣就有效的提高了經(jīng)濟效益。還有一點值得一提的是，就是針對增加了抗震設(shè)置的高層建筑，建筑工程者一定要細致的勘探地形和地質(zhì)，建筑適宜選擇在土質(zhì)堅硬而且位置開闊的地段，這樣更有利于抗震防災(zāi)。盡可能避開那種存在落差的地段、土質(zhì)的陡坡、河岸、邊坡以及斷層的破碎帶等，不得在危險的地段建造高層的建筑物，以防止對人們的生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重損害。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體系介紹。
在國內(nèi)的高層建筑中，基本上都是使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而在結(jié)構(gòu)體系上，高層建筑大概有如下的幾個結(jié)構(gòu)：框型的結(jié)構(gòu)、剪力墻的結(jié)構(gòu)、筒形結(jié)構(gòu)等。
(1)框型結(jié)構(gòu)在組成上是由基礎(chǔ)、樓層、梁子和柱子等四種承重的構(gòu)件。它在設(shè)置構(gòu)造上是高層中常見的構(gòu)造，用基礎(chǔ)、梁子和柱子等承重材料構(gòu)造成一個平面的框架然后再通過連接梁將各個平面連接成一個框架整體，有了一定的空間體系。由于框架結(jié)構(gòu)的高層建筑所形成的空間相對大，一般學(xué)校、辦公樓、醫(yī)院、旅館和工廠的廠房廣泛應(yīng)用此種結(jié)構(gòu)體系，但是這種體系也是存在明顯的優(yōu)缺點?？蛐徒Y(jié)構(gòu)很明顯的優(yōu)點就是建筑平面設(shè)計靈活，空間比較大，這也是以上設(shè)施廣泛應(yīng)用的原因，還有的優(yōu)點就是整個的高層結(jié)構(gòu)自身重量輕，投資造價比較低，而且在建筑界上的計算理論都已經(jīng)相當(dāng)成熟，對建筑的設(shè)計合理和安全有一定的保證?？蛐谓Y(jié)構(gòu)的高層建筑的缺點就是抗側(cè)力的能力比較弱，在風(fēng)荷載的作用下就很容易產(chǎn)生大的位移，如果發(fā)生地震等地質(zhì)災(zāi)害，框型結(jié)構(gòu)的樓層損傷會嚴(yán)重。
（2）剪力墻就是高層建筑為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，在樓層中設(shè)置的鋼筋混凝土墻。這種建筑設(shè)計就是在提高高層建筑整個房屋的剛度和抗側(cè)力同時還能對房間進行分格布局。在鋼筋混凝土墻的水平力承受下，剪力墻沿多軸線斜交進行布置，能夠很好的優(yōu)化房屋空間整體性，而且剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性很強，因為它獨有的鋼筋混凝土牢固性和空間構(gòu)造特殊，因此在地震災(zāi)后的損害要小。但是剪力墻構(gòu)造的高層房屋由于墻體多都不會太大，一般很難滿足大面積的公共用房。
（3）隨著高層建筑在設(shè)計上的要求增加，框架和剪力墻等平面結(jié)構(gòu)很難滿足建筑領(lǐng)域更高的層數(shù)和更高技術(shù)的抗震指數(shù)。于是建筑設(shè)計者創(chuàng)新推出可筒形結(jié)構(gòu)的建筑體系。通常的筒形結(jié)構(gòu)包括框架—筒形結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、成束筒結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等，都是通過剪力墻構(gòu)造成筒狀的薄壁筒體，它們可以作為梁子支撐框架，同時加密柱子，以增強梁子的剛度，以此形成空間整體受力的筒形建筑。這些常見的筒形結(jié)構(gòu)設(shè)計都是建筑者以自己獨到設(shè)計加上專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)演變而來，在保證質(zhì)量安全和構(gòu)造合理的情況下，加大了建筑物的美觀程度。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計南北方設(shè)計上的不同點。
在國內(nèi)的建筑特色上，南北方的高層建筑設(shè)計上存在的差異性比較大。第一，在建筑物的設(shè)計上，北方的高層建筑著重點是在保溫上，因為北方的天氣比較寒冷，在建筑選擇上就宜選擇高層塔式建筑結(jié)構(gòu)，用意就是在能有效的進行御寒保溫。而南方的建筑設(shè)計首先就要考慮通風(fēng)設(shè)置。他們的高層建筑設(shè)計更多的選擇板式構(gòu)造，因為板式結(jié)構(gòu)比較薄，很容易達到空氣流通的效果。第二，在北方的高層建筑設(shè)計中，更多的選擇內(nèi)廊構(gòu)造，著重考慮內(nèi)部的美觀大方而外部的陽臺設(shè)計不是很要求，同時陽臺遮陽效果也顯得不是很重要。在南方高層建筑設(shè)計上就恰恰相反，南方的建筑設(shè)置多存在外廊構(gòu)造，外在的美很重要，同時因為南方氣候炎熱溫度高，建筑者必須要重視陽臺的遮陽效果，達到防暑的目的。第三，在建筑物的選擇上，北方的玻璃窗經(jīng)常選擇大片結(jié)構(gòu)，顯示出北方人的大氣磅礴，而南方的高層建筑的玻璃窗選擇就重視細節(jié)美，不會選擇大片玻璃，多是選擇小的美型構(gòu)造，這就是顯示了南方人思想的細膩。第四，北方的高層建筑設(shè)計在天臺構(gòu)造的處理設(shè)計上不是特別用心，基本上天臺的用處不大，而南方人經(jīng)常把高層建設(shè)的天臺設(shè)計成美麗的花園，在閑暇時間進行觀賞，這同時也提升了建筑物的欣賞價值。
四、小結(jié)：以上介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計特點、結(jié)構(gòu)體系以及注意問題等。總之，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，過程中出現(xiàn)的任何錯誤或者遺漏都可能使整個設(shè)計變得復(fù)雜或使設(shè)計出現(xiàn)不安全的因素，建筑設(shè)計人員必須全面和充分了解結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，態(tài)度認(rèn)真工作嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜ピO(shè)計處理好高層建筑結(jié)構(gòu)的每個細節(jié)問題，使城市中的高層建筑的設(shè)計達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、保證質(zhì)量的基本原則。在設(shè)計人員的辛勤工作下，我們有理由相信城市中將會有更多的設(shè)計獨特、工藝精湛的高層建筑發(fā)出奪目的光彩，吸引眾多的路人駐足贊嘆！
參考文獻:1.孔令輝.張永飛. 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題與探討. 城市建設(shè)理論研究 2011年第27期.
2.于昕. 試論高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題及對策. 城市建設(shè)理論研究 2011年第30期.
關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；剪力墻；超高；概念設(shè)計
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點
與單層或多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮的因素較多，尤其是如果實現(xiàn)建筑整體美觀性和安全性的協(xié)調(diào)，逐漸成為廣大設(shè)計師關(guān)注的焦點問題。近年來，在國內(nèi)各地區(qū)頻繁出現(xiàn)高層建筑建設(shè)質(zhì)量問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理是其主要原因之一，設(shè)計師難以把握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點，由于設(shè)計方案的不合理性，最終導(dǎo)致建筑的整體質(zhì)量難以保證。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1.1水平荷載具有決定性因素
由于高層建筑的層數(shù)一般在15層以上，其自身重量和使用荷載必然會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件產(chǎn)生一定的軸力，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須注意水平荷載的問題，保證建筑的整體高度與彎矩值形成正比。對于水平荷載與建筑結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的傾覆力距，則應(yīng)與建筑整體高度的二次方形成正比。
1.2結(jié)構(gòu)延性至關(guān)重要
與多層建筑相比，高層建筑結(jié)構(gòu)的柔性相對較大，特別是在地震或地基不規(guī)則沉降過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的幾率較大，因此，為了進一步提升高層建筑結(jié)構(gòu)在塑性變形后的變形能力，防止其出現(xiàn)倒塌的問題，必須采取有效的措施增強高層建筑結(jié)構(gòu)的延性。
1.3側(cè)移是主要控制性指標(biāo)
在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，側(cè)移是設(shè)計師必須考慮的關(guān)鍵性問題之一。隨著現(xiàn)代高層建筑層數(shù)的不斷增加，結(jié)構(gòu)在水平荷載的強大作用下，其出現(xiàn)側(cè)向變形的幾率也無形中增加，所以一定要將高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移控制在合理的范圍內(nèi)。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題
目前，國內(nèi)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中雖然積累了一定的經(jīng)驗，并且積極吸取了國外的先進設(shè)計理念，但是對于相關(guān)問題的把握和控制仍然存在一定的缺陷，這是阻礙我國建筑行業(yè)整體設(shè)計水平發(fā)展的主要因素之一。結(jié)合國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，應(yīng)注意的問題主要有以下幾點：
2.1框架柱截面大小的選擇
對于框架柱而言，軸壓比越小在往復(fù)水平上荷載下的滯回曲線也會越豐滿，即耗能能力越大，延性就愈好。而對于柱凈高與截面高度的比值小于4的短柱，在往復(fù)水平荷載作用下其滯回曲線呈較瘦的反s形，耗能能力降低、延性較差，呈剪切破壞。
高層建筑的底部柱，由于對軸壓比值有要求， 因此往往會將柱截面取得很大，但是由于受到層高的限制就使得框架柱成為了短柱。在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要確定截柱面的大小要注意以下幾點：框架柱的截面首先必須滿足規(guī)范軸壓比的需要，從而為結(jié)構(gòu)的豎向承載力和底板的抗沖切承載力提供保障。而對于形成的短柱，則可以通過增加體積配箍率或是沿著柱身增加箍筋達到提高延性的效果：采用鋼管混凝土柱、勁鋼混凝土柱或是高強混凝土柱；柱的軸壓比必須滿足規(guī)范限制，軸壓比過大則結(jié)構(gòu)的延性無法得到保證，過小又會造成結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)較差。
2.2短肢剪力墻的設(shè)置問題
在我國建設(shè)部組織編制的《高層建筑設(shè)計規(guī)范》中，對于短肢剪力墻作出了明確的定義，即墻肢截面的高厚比為5.8的墻被統(tǒng)稱為短肢剪力墻。根據(jù)相關(guān)建筑技術(shù)部門的研究和實驗，對于短肢剪力墻在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用也提出了具體的要求，因此，在今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計師應(yīng)盡量減少或取消短肢剪力墻的設(shè)置，以免為建筑的后期設(shè)計和竣工質(zhì)量檢驗造成麻煩。
2.3結(jié)構(gòu)的超高問題
在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，超高問題是較為突出的，根據(jù)我國《建筑抗震規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，必須對建筑的整體高度進行嚴(yán)格控制。我國高層建筑的限制高度一般分為：A級和B級兩個標(biāo)準(zhǔn)，對于高層建筑的處理措施與設(shè)計方法的要求也有所改變。在高層建筑的實際設(shè)計工作中，設(shè)計師應(yīng)根據(jù)建筑類型合理確定其高度，并且在通過相關(guān)部門的審核后，方可組織施工。
3 加強高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施
在我國高層建筑數(shù)量增多、規(guī)模擴大，以及工藝和技術(shù)要求不斷提高的背景下，在今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要不斷采取新的理念和方法，全面提高設(shè)計方案的合理性、可行性與經(jīng)濟性，這也是促進我國建筑行業(yè)發(fā)展的先決條件。針對國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，應(yīng)采取一下加強措施：
3.1進行合理的概念設(shè)計
在國外的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計較為流行，而國內(nèi)則較少采取此方法。所謂的概念設(shè)計是指在通過科學(xué)的構(gòu)想來完善設(shè)計工作，促進設(shè)計方案更趨合理化、人性化。在我國的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)用概念設(shè)計方法時，必須考慮到結(jié)構(gòu)的平面布置與剛度宜，以保證高層建筑的平面布置簡單、規(guī)則，減少凸出或凹進等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。另外，在概念設(shè)計中盡量減少扭轉(zhuǎn)對于結(jié)構(gòu)的危害性也是十分重要的，可以從以下兩方面入手：進一步增加結(jié)構(gòu)自身抵抗扭轉(zhuǎn)的性能；盡量減少或控制因地震作用而引起的建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)問題。
3.2選擇合理的結(jié)構(gòu)體系
總結(jié)國內(nèi)的高層建筑工程實踐經(jīng)驗不難發(fā)現(xiàn)：在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果結(jié)構(gòu)體系的選擇不合理，而僅是依靠所謂的先進理論和計算方法進行設(shè)計，難以保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性與可靠性，而且會留下較多的安全和質(zhì)量隱患。由此可見，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系是至關(guān)重要的，而且設(shè)計師應(yīng)該重點分析的問題之一。目前， 國內(nèi)的高層建筑中主要采用：抗震墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)、板柱一抗震墻結(jié)構(gòu)、框架.抗震墻結(jié)構(gòu)，以及部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)等，每一種結(jié)構(gòu)體系都具有其自身的優(yōu)點的缺點，適用的環(huán)境也有一定的差異，所以設(shè)計師一定要結(jié)合工程項目的實際要求進行合理的結(jié)構(gòu)體系選型。
3.3科學(xué)進行計算
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，科學(xué)進行各類數(shù)據(jù)的計算是設(shè)計師必須掌握的專業(yè)技能。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，設(shè)計師要選取相應(yīng)的計算模型。在進行概念設(shè)計時，要注意簡化計算流程，以保證設(shè)計工作的時效性。目前，在國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算中，各種專業(yè)的計算機軟件和工具已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計師僅需將各種實地測量數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，就可以在短時間內(nèi)獲取所需的各種專業(yè)數(shù)據(jù)，大大提高了設(shè)計師的工作效率和設(shè)計方案的準(zhǔn)確性。
近年來， 我國高層建筑的建設(shè)有了迅猛的發(fā)展，而且成為促進國內(nèi)建筑行業(yè)發(fā)展的重要建設(shè)項目。但是從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量而言，存在的弊端和問題相對較多，必須引起國家建筑主管部門和相關(guān)單位的高度重視。在未來的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，廣大設(shè)計師一定積極運用先進的設(shè)計理念和方法，在提高相關(guān)數(shù)據(jù)計算精確度的基礎(chǔ)上，全面提高設(shè)計方案的質(zhì)量，為工程項目的建設(shè)提供專業(yè)的工藝和技術(shù)依據(jù)。
參考文獻：
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一、高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計
(一)高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的三維層次
把房屋看成一個三維空間塊體分層次來分析,對于復(fù)雜的高層,例如多塔機構(gòu)也可以把它分成幾塊,分別研究其傾覆、剛度、承載力等問題,然后組合起來。首先,在方案階段(I),可以把基本設(shè)計方案概念化,建立一個符合建筑空間三維形式的結(jié)構(gòu)方案。在該階段分析總結(jié)構(gòu)體系的荷載和抗力關(guān)系;高寬比與抗傾覆;承載力和剛度;并預(yù)估基本分體系的相互關(guān)系。由于整個結(jié)構(gòu)必然是由一些平面單元組成,因此在初步設(shè)計階段(Ⅱ),要擴展方案,把那些體現(xiàn)初步設(shè)計基本要求的、主要是二維的平面體系包括進來,進行基本水平和豎向分體系的總體設(shè)計,從而得到主要構(gòu)件及其相互的關(guān)系。而在最后的第Ⅲ階段,即施工圖設(shè)計階段,處理一維的構(gòu)件設(shè)計,具體設(shè)計所有分體系的構(gòu)件、連接和構(gòu)造詳圖,對第Ⅱ階段做出的粗略決定進行細化。
對于高層建筑結(jié)構(gòu),可以設(shè)想成為一個從地基升起的豎向懸壁構(gòu)件,承受水平側(cè)向荷載和豎向重力荷載的作用。側(cè)向荷載是由風(fēng)吹向建筑物引起的水平壓力和水平吸力,或者是由地震時地面晃動引起的水平慣性力。重力荷載則是建筑物自身的總重力荷載。這些側(cè)向荷載和重力荷載的組合,趨向于既可能將它推倒(受彎曲),又可能將它切斷(受剪切),還可能使它的地基發(fā)生過大的變形,使整個建筑物傾斜或滑移。對抗彎曲而言,結(jié)構(gòu)體系要做到不使建筑物發(fā)生傾覆,其支撐體系的構(gòu)件不致被壓碎、壓屈或拉斷,其彎曲側(cè)移不超過彈性可恢復(fù)極限;對抗剪切來說,結(jié)構(gòu)體系要做到不使建筑物被剪斷,其剪切側(cè)移不超過彈性可恢復(fù)極限;對地基和基礎(chǔ)來說,結(jié)構(gòu)體系的各支撐點之間不應(yīng)發(fā)生過大的不均勻變形,地基和地下結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受側(cè)向荷載引起的水平剪力,并不引起水平滑移。由于風(fēng)力和水平地震作用力對于高層建筑是動荷載,使建筑結(jié)構(gòu)抗彎曲和抗剪切時都處于運動狀態(tài),就會導(dǎo)致建筑物中的人有震動的感覺,使人有不舒服感。如果建筑物晃動得太厲害,還會使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如玻璃窗、隔墻、裝飾物等)斷裂,甚至危及屋外行人的安全。所以,高層建筑結(jié)構(gòu)要避免過大的震動。例如:在建造機關(guān)事務(wù)局12層的辦公綜合樓,它長48m、寬18m、高36m。建筑物兩邊各有9根柱,橫行柱距為18m,縱向柱距為6m,中央有一個6×12m的電梯和管道井筒?？紤]水平荷載的傳遞有幾種不同方式,進行結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選,分析兩種結(jié)構(gòu)方案:一種為僅由核心筒承受水平力,外柱僅承受大部分豎向荷載,不抵抗水平力,梁和柱鉸接;一種為縱橫兩個方向柱和梁剛接形成框架,來抵抗縱橫兩個方向的水平力。在方案一中:筒井所受的風(fēng)荷載為1.4×6×8=67.2KN/m,豎向荷載近似為15120KN,井簡墻自重為6×36×(6+12)×2=7776KN,可得抵抗傾覆彎矩的豎向荷載為22896KN。則可計算出合力偏心矩e=M/G=67.2×36×18/22896=1.9m,超過核心范圍(6/6=1m),不滿足穩(wěn)定要求。必須加強、加寬基礎(chǔ)或采用下部錨固,才能避免基礎(chǔ)向上抬起。在方案二中:由橫行跨度的框架承擔(dān)全部水平力。因此,在一個方向風(fēng)荷載作用下,總框架一側(cè)柱子受壓,另一側(cè)柱子受拉,并可近似求得總壓力或拉力為:67.2×36×18/18=2418.2KN,大致由每側(cè)9根柱子平均分擔(dān)2419.2/9=268,8KN/柱<7×3×9×10=1890KN,即比每根柱所承受的恒載小很多,基礎(chǔ)不會向上抬起。因此方案二比方案一好,應(yīng)采用方案二的結(jié)構(gòu)。
二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
通過受力因素分析,下一步就考慮采用什么結(jié)構(gòu)體系,有下面幾種高層建筑結(jié)構(gòu)體系可供選擇,其結(jié)構(gòu)體系有:框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)等。根據(jù)其受力特點,結(jié)合高層概念設(shè)計的三維層次考慮,選取合適的結(jié)構(gòu)體系或其組合體系。
(一)框架結(jié)構(gòu)體系
由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架,它是主要承重結(jié)構(gòu),各平面框架再由梁聯(lián)系起來,形成空間結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點是建筑平面布置靈活,可以做成有較大空間的會議室、餐廳、車間、營業(yè)廳、教室等。需要時,可用隔斷分割成小房間,或拆除隔斷改成大房間,因而使用靈活。外墻采用非承重構(gòu)件,可使立面設(shè)計靈活多變。但是框架結(jié)構(gòu)本身剛度不大,抗側(cè)力能力差,水平荷載作用下會產(chǎn)生較大的位移,地震荷載作用下較易破壞。不高于15層宜采用框架結(jié)構(gòu),可以達到比較好的經(jīng)濟平衡點。
(二)剪力墻結(jié)構(gòu)體系
剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。墻體同時作為維護及房間分隔構(gòu)件。剪力墻間距一般為3—8m,現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好,剛度大,在水平荷載作用下側(cè)向變形小,承載力要求容易滿足,適于建造較高的高層建筑。而且其抗震性能良好,在歷次的地震中,都表現(xiàn)了很好的抗震性能,震害較少發(fā)生,程度也很輕微。但是剪力墻結(jié)構(gòu)間距不能太大,平面布置不靈活,而且不宜開過大的洞口,自重往往也較大,不是很能滿足公共建筑的使用要求,而且其成本也較大。
(三)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系
框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系由框架和剪力墻組成。剪力墻作為主要的水平荷載承受的構(gòu)件,框架和剪力墻協(xié)同工作的體系。在框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中,由于剪力墻剛度大,剪力墻承擔(dān)大部分水平力(有時可以達到80%~90%),是抗側(cè)力的主體,整個結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大提高?？蚣軇t承受豎向荷載,提供較大的使用空間,同時承擔(dān)少部分水平力。由于有了剪力墻,其體系比框架結(jié)構(gòu)體系的剛度和承載力都大大提高了,在地震作用下層間變形減小,因而也就減小了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(隔墻和外墻)的損壞。這樣無論在非地震區(qū)還是地震區(qū),都可以用來建造較高的高層建筑。還可以把中間部分的剪力墻形成簡體結(jié)構(gòu),布置在內(nèi)部,外部柱子的布置就可以十分靈活;內(nèi)筒采用滑模施工,的框架柱斷面小、開間大、跨度大,很適合現(xiàn)在的建筑設(shè)計要求。
(四)筒中簡結(jié)構(gòu)體系
