发布时间：2023-10-10 15:58:41
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的高层建筑结构设计样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
随着城市化建设进程不断加快，城市居民人均居住面积不断缩小，土地资源日益紧张，给高层建筑带来了极大的发展空间。高层建筑提高了土地利用率，增大了人均居住面积，已经成为城市未来发展的主要方向，并逐步深入到人们的日常生活中去。结构设计是高层建筑的关键部分，直接影响了高层建筑的实用性能以及后期的维护，做好高层建筑的结构设计，使其满足抗风、抗震等相关标准的同时，还能方便居住用户的生产和生活。
2高层建筑结构设计中存在的问题
2.1短肢剪力墙设置问题
根据近年的高层建筑建设情况来看，短肢剪力墙在高层建筑物结构设计中出现频率较高，而短肢剪力墙的增设对建筑物的稳定性、抗震性能、牢固度的提升不仅没有起到促进作用，反而在一定情况下还会产生不利影响。因此，在设计高层建筑时，应尽量减少短肢剪力墙的使用频率，以提升高层建筑物结构的质量。
2.2嵌固端设置问题
地下室和人防是高层建筑结构设计中不可或缺的组成部分，而且地下室或人防顶板地区通常会修筑嵌固端，这就降低了高层建筑结构的稳定性。设计者在对嵌固端进行布置时，应充分考虑由此引发的问题，如对结构稳定性的影响、嵌固端楼板设计等。嵌固端布局时，应对其上下层的刚度比例、方位布局进行全方位的综合考量，通过专业的计算软件，对各项参数进行准确计算，尽量保障嵌固端布局和抗震缝隙二者之间的平衡。
2.3超高问题
建筑物超高问题是在施工过程中较为普遍的问题，高层建筑在施工过程中若超出相关的建筑标准，将严重影响建筑物结构的稳定性、安全性、抵御灾害的能力等，这是必须避免的问题。一些工程设计单位及建设单位，为了增加工程卖点，不顾客观实际，无限增高建筑工程的高度。相关部门应抓紧制定出台相关的法律法规制度，对高层建筑物的设计高度进行严格规定，并对建筑物的抗震性能、防火性能等其他与安全有关的性能进行科学控制。
2.4设计缺乏科学性
高层建筑物不同于普通的建筑物，该类建筑的机械性能和功能具有自身特点，这就要求在对高层建筑物进行设计时，要加强对结构设计的质量控制。然而，实际情况是，我国很多高层建筑设计者在专业水平和对相关技术法规了解程度方面，还存在极大的不足，无法将高层建筑物的抗震性、安全度和牢固度等参数纳入到结构设计范围之内，更有甚者，部分设计者受业主的影响，在没有充分安全保障的情况下，对高层建筑的结构设计进行更改，这势必会影响高层建筑物的安全性和实用性。高层建筑结构设计是否科学、规范，对于建筑物的使用寿命及用户的安全具有密切联系，应采取积极有效的管控措施，对建筑物的结构设计进行严格管控，保障高层建筑的使用性能和安全性能，维护用户的切身利益。
3高层建筑物结构设计应采取的对策
3.1高层建筑结构设计基础方案的选择
高层建筑设计之前，应对高层建筑工程项目的所在地区实际情况进行自习勘探，了解工程项目所在地区的地质、地貌、水文、气候等要素，在科学的指导下选择基础设计方案；设计人员应对建筑项目的结构类型、荷载情况进行全方位的了解，以便能对工程项目的施工条件、施工影响因素进行准确判断，使基础方案达到最优化。
3.2计算简图的选择
计算简图是高层建筑物结构设计的计算依据，因此，保障计算简图的精准性，对于建筑物结构设计的科学性具有直接影响。
3.3计算工具的选择
现代信息技术的发展及应用，极大的推动了建筑设计行业的发展，在高层建筑结构设计中，可利用先进的计算机技术对工程项目进行结构设计，并通过各参数的优化，实现工程结构设计的安全化、科学化、先进化和节约化。如仿真模拟软件、CAD制图技术等均得到了广泛的应用。高层建筑设计人员应不断提高自身的计算机应用水平，提高工程项目结构设计的效率和安全性。
3.4设计方案的选择
高层建筑工程项目施工之前，应对工程设计方案的可行性进行科学判定，在对设计方案进行评价时，应从工程的经济性角度、实用性角度、科学性及安全性等多个因素进行综合评定，以确保工程项目设计方案能够按照既定计划加以实施。
3.5提高设计技术
高层建筑物结构设计过程中，由于客观、主观因素的影响，不可避免的存在一些技术问题，影响了建筑物的安全性。为避免由于建筑物设计问题而带来的重大安全事故，在设计过程中，应采取有效的控制措施，以杜绝重大灾害的发生。如针对短肢剪力墙设置不合理问题，应根据工程实际情况，均匀分布短肢剪力墙，并对墙体的厚度及光滑度进行严格的质量控制。墙体控制在0.2-0.3m较为合适并保证墙体表面的光滑度；墙体过薄、过厚或墙体凹凸不平，都对建筑结构的稳定性造成极大的影响；同时，还可将部分剪力墙与较长的墙体进行结合，以提高整个建筑工程的安全性。
3.6设计者职业素养的提升
高层建筑结构设计的各项问题的解决，最终需要设计人员的参与，因此，提升设计者的职业素养，对于提升高层建筑物的设计质量具有直接影响。设计者应不断加强专业设计知识的学习，同时还要加强对建筑领域各项技术标准、法律法规知识的学习、以及建筑领域先进设计理念、设计技术、相关的计算机技术的学习，以保障高层建筑设计的先进性和安全性。
4总结
[关键词]高层建筑；结构设计；选型；结构体系；水平载荷
中图分类号：G621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0192-01
20世纪的最后20年，改革开放之后的中国随着综合国力的提高，新建了大批的高层建筑。但是目前我国内地高层建筑中，仍以高层住宅（12～30层）占主体，约占全部高层建筑的80%，所以钢筋混凝土高层建筑仍是具有很强的优势。本文就高层建筑的结构分析与设计特点进行分析，总结了高层建筑的结构体系类型，最后并分析了抗震设计在高层建筑中的应用。
一、结构分析与设计特点
（一）水平载荷成为决定因素
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。随着楼房层数的增多，水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。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；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中所引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面对某一高度楼房来说，竖向荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
（二）轴向变形不容忽视
通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项，因为轴力项影响很小，而剪切项一般可不考虑。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：采用框架体系和框-墙体系的高楼中，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，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，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增大。
（三）侧移成为控制指标
与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。
二、高层家住结构体系结构
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，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，便形成了框架-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和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载。框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，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弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
三、高层建筑结构分析与设计方法
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体系。要完全精确地按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都需要对计算模型引入不同程度的简化。
四、抗震分析与设计在高层建筑的应用
在罕遇地震作用下，抗震结构都会部分进入塑性状态。为了满足大震作用下结构的功能要求，有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析成为抗震设计的必要的组成部分。我国现行抗震规范（GB50011-2001）要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下（小震），按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下（大震）的变形验算。
在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种：首先是高度问题，对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。其次是材料选用和结构体系的问题，在高层建筑中，我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框-筒、筒中筒和框架-支撑），这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。第三是轴压比与短柱问题，在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。
五、结语
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。本文就高层建筑的结构设计的各个方面进行分析，一起有助于提高结构工程师在建筑空间中的设计能力，特别是在处理高层建筑方面的问题上。
参考文献
关键词 超限复杂高层；建筑结构设计
中图分类号：TU972 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0150-01
超限复杂高层建筑结构非常复杂，需要采用科学有效的设计方法，才能够实现设计的效果，确保设计的质量，下面针对于超限复杂高层建筑结构设计进行具体的分析。
1 超限复杂高层建筑结构设计概述
所谓超限复杂高层指的就是超限高层的复杂结构，其中剪力墙的结构设计、梁式转换设计等，在结构上与超限高层有着明显的区别，尤其是内在结构含有错层、跃层、中空等复杂建筑构造。对这类建筑的结构设计中，要比正常的超限高层结构设计复杂的多，尤其是结构的受力平衡点极难确定，而且由于结构的复杂性，在设计中要根据实际需求来对每个结构的剪力墙做好设计工作，因为这涉及到超限复杂高层建筑的抗震能力。美观也是建筑结构设计的重点因素，尤其是超限复杂高层建筑，对于这类建筑的设计外观不会有着传统建筑物的对称外观[1]。因此，在超限复杂高层建筑结构设计中，要将外观设计充分的展现出独有的特性，这样才能表现出超限复杂高层建筑结构设计的特点。
2 超限复杂高层建筑结构设计的特点
2.1 错层结构
错层在我们日常生活中经常见到的一种楼房结构，由于建筑的各个功能区的层高要求不同，针对这一现象设立了错层结构，不仅如此，有很多楼梯结构也存在跃层结构，都是按照功能区的高度不同而划分的，而这也是超限复杂高层建筑结构设计中的一大特点。在超限复杂高层建筑结构设计中，在进行结构模型分析的过程中，按照裙房的设计不同，再结合功能区高度要求的不同，从而实现超限复杂高层建筑物结构设计错层结构的良好设计[2]。
2.2 平面不规则
在对超限复杂高层建筑结构设计的过程中，由于存在的功能区域不同，因此平面结构设计也会存在不规则性，尤其是超限复杂高层建筑的剪力墙、钢筋混凝土等结构的设计中，对侧力构件、承重有着极大的作用，而对每个不同区域测量的抗震平衡点不同，就会导致各个结构出现不同的设计规则，这也是超限复杂高层建筑物结构设计的一大特性。
3 超限复杂高层建筑结构设计
3.1 抗风设计
风荷是建筑结构设计中应考虑的问题，尤其是超限复杂高层的建筑结构设计，因为高度的增加也使得受到风荷的影响越大，特别是在沿海地带的超限复杂高层在结构设计的过程中应将风荷作为重点设计。超限复杂高层建筑结构的抗风设计是将风产生的动力效应结合风振系数，再转变成建筑结构设计中的拟静力进行计算，当然，在抗风设计中需要对拟静力的计算结果通过模型风洞实验、结构动力分析、计算校核等，以保证抗风设计的稳定性和可靠性，否则，未对抗风设计进行校核的建筑物容易在风荷的影响下产生建筑墙体的开裂、玻璃墙体的破坏等，甚至会出现主体结构遭到破坏的现象，因此抗风设计在超限复杂高层建筑结构设计中占有重要的地位。在抗风设计中需要注意设计要点：由于超限复杂高层具有平面不规则性、楼梯高度较高、立面复杂等特征，在进行抗风校核时应采用风洞实验来保证建筑结构的稳定性和安全性；在超限复杂高层建筑之间距离较近时，应对相互之间产生的风力干扰的群体效应作出相应的判断，并将其渗入到抗风设计中[3]。
3.2 抗震设计
抗震设计是建筑物结构设计中的重点设计，尤其是超限复杂高层建筑的结构设计，因为建筑较高的原因，使得承受震力结构本身就处在弱势，因此对超限复杂高层结构中的抗震设计要比一般的建筑结构严格的多，主要在设计中应注意以下几点：对超限复杂高层建筑结构设计的地理位置、地质地貌等周边环节的调查分析，需要结合当地的情况对建筑进行抗震设计；建筑的整体结构设计，如界面大小、应变分布等，要有针对性的进行设计；对建筑结构设计方案进行抗震定量分析，为确保建筑结构抗震性能的优越性，应保证建筑结构的变形弹性需要达到建筑的抗震要求；确定建筑结构的位移和构件变形之间的关系，并在设计的过程中通过测量测试的方式来确定构件的变形值，为建筑结构抗震设计提供依据。
3.3 刚度设计
刚度设计是对建筑整体结构有着固定的作用，尤其是对建筑结构荷载情况有着直接的影响。在超限复杂高层建筑结构设计中，经常会发现结构设计发生扭转的现象，一旦建筑整体结构发生扭转就会使建筑物的水平荷载发生变化，而对建筑物的稳定性和安全性造成极其严重的影响，这种设计的发生主要是三个点不重合而引起的。所谓三个点指的就是建筑整体结构的重心点、建筑结构几何形状的中心点、建筑结构整体刚度的中心点等[4]。对超限高层建筑的刚度设计首先要将各个楼层中分布的水平作用力进行平均分布；将超限复杂高层建筑结构尽量采用规范的平面结构设计，如、矩形、正多边形、方形以及圆形等，这样可以有效的分布作用力，能避免或降低建筑结构发生扭转的问题。当然，超限复杂高层建筑结构也很少存在简单规范的平面设计，因此，对这类特殊的建筑结构刚度设计时，整体平面结构处于不规范的形态，要尽量将其凸现出的结构部分的宽度与厚度的比值确定在可控制的范围内，这样可以充分避免作用力分布不合理而导致建筑结构刚度设计出现问题造成的建筑扭转现象。另外，在对超限复杂高层建筑结构设计时，要从整体结构设计出发，尽量采用对称形态的结构设计，这样可以提高建筑刚度设计的稳定性和可靠性[5]。
4 结束语
在进行超限复杂高层建筑结构设计中，设计人员通过运用有效的设计方法，能够实现设计水平的提高，确保建筑的质量，促进建筑设计工作的顺利进行。
参考文献
[1]生永栓，王永红，陈伟松，博东恒.某超限复杂高层（错层）结构住宅设计[J].建筑结构，2009（S1）.
[2]邱俊强.对高层建筑结构设计中存在问题的分析[J].建材与装饰（中旬刊），2008（05）.
[3]杨亚红.馨雅如小区高层建筑超限工程设计概述[J].科技信息，2011（16）.
现代的高层建筑变得越来越纤细，产生更大侧移的可能性比以往大体积的多层高楼要大。建筑愈高，自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响愈大。正因为如此，抵消这些荷载的结构作用成为高层建筑设计的一个重要方面。高层建筑对侧向荷载的动力反应，可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形式的措施加以控制。因此，高层建筑的形式在很大程度上和结构的有效性有关，这也就决定了建筑的经济性。建筑的结构性能可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力，同时也决定着建筑各体量的组成。
从表象层面看，建筑表现为空间方面的概念的形式是表现总体环境的。对于某个建筑物最初方案设计．建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。但是，关于空间形式的整体设想，也要求建筑师必须考虑建筑形式中有关荷载与抗力之间关系的某些准则．即结构概念。这包括以下几方面：一是所设想的空间形式应当固定在地面上。二是所设想的空间形式必须能抵抗水平风力作用的地震作用。所以，在进行高层建筑设计时，建筑师的基本任务是；一方面要与结构工程师及其他工程技术人员协调合作，另一方面要根据建筑功能要求、建筑立意，场地情况、外力特征，施工条件及效率等因素，寻找出最经济、合理、美观的建筑方案。
二高层建筑结构设计的特殊性
(一)水平荷载成为决定因素。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，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，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
(二)轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续粱弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大，还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整。另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
(三)侧移成为控制指标。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，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。
(四)结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
三高层隔震体系的特殊性
高层、超高层陨震体系与常规的隔震体系相比，具有特殊性。首先对高层隔震建筑，上部结构不能满足刚体运动的假定，高振型反应分量的影响不能忽视，不能简单地以结构第一振型为主确定上部结构反应；二是由于高层、超高层结构的水平地震力产生的倾覆力矩比较大，在较大地震和强风作用下，隔震支座可能会有拉应力的出现，如何避免和控制隔震支座的拉应力是一个问题。三是高层、超高层的自振周期都比较长，所以必须进一步延长高层、超高层隔震建筑的基本周期，以达到更好的隔震效果。低弹性、大变形能力的隔震支座的开发和性能研究是在强震和强风作用下的各种分析，具有较高的研究价值和重大的工程意义。
四高层基础隔震系统组成
基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层，将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构3部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层，大部分被隔震层的隔震装置吸收，仅有少部分传到上部结构，从而大大减轻地震作用，提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索，如今基础隔震技术已经系统化、实用化，它包括摩擦滑移系统，叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统．性能稳定可靠，采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件，该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互盛置，经过专门的硫化工艺粘合而成，其结构、配方、工艺需要特殊的设计，属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有：天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。新晨
五高层基础隔震技术原理
关键字：高层结构特点选型
一. 高层建筑结构特点
①水平荷载对结构的影响大，侧移成为结构设计的主要控制目标之一。对一般建筑物，其材料用量、造价及结构方案的确定主要由竖向荷载控制，而在高层建筑结构中，高宽比增大，水平荷载（包括风力和地震力）产生的侧移和内力所占比重增大，成为确定结构方案、材料用量和造价的决定因素。其根本原因就是侧移和内力随高度的增加而迅速增长。
②楼（屋）盖结构整体性要求高。高层建筑结构的整体共同工作特性主要是各层楼板（包括楼面梁系）作用的结果，由于楼板在自身平面内的刚度很大，变形较小，故在高层建筑中一般都假定楼板在自产生平面内只有刚移（仅产生平动和转动），而不改变形状，并忽略楼板平面之外的刚度。因此，在高层建筑结构中的任一楼层高度处，各抗侧力结构都要受到楼板刚体移动的制约，即所谓的位移协调，这时抗侧刚度大的竖向平面结构必然要分担较多的水平力。
③高层建筑结构中构件的多种变形影响大。在一般房屋结构分析中，通常只考虑构件弯曲变形的影响，而忽略构件轴向变形和剪切变形的影响，一般是因为其构件的轴力和剪力产生的影响很小。而对于高层建筑结构，由于层数多、高度高，轴力很大，从而沿高度逐渐积累的轴向变形很显著，中部构件与边部、角部构件的轴向变形差别大，对结构内力分配的影响大，因而构件中的轴向变形影响必须加以考虑。
④结构受到动力荷载作用时的动力效应大。根据结构本身的特点不同，如结构的类型与形式，结构的高度与高宽比，结构的自振周期与材料的阻尼比等的不同，结构受到地震作用或风荷载作用时，产生的动力效应对结构的影响也不同，有时这种动力效应严重影响结构物的正常使用，甚至造成房屋的破坏。
⑤扭转效应大。当结构的质量分布、刚度分布不均匀时，高层建筑结构在水平荷载作用下容易产生较大的扭转作用，扭转作用会使抗侧力结构的侧移发生变化，从而影响各个抗侧力结构构件（柱、剪力墙或筒体）所受到的剪力，并进而影响各个抗侧力结构构件及其他构件的内力与变形。因此，在高层建筑结构设计中，结构的扭转效应也是不可忽视的问题。
⑥必须重视结构的整体稳定和抗倾覆问题。在高层建筑结构设计中，应该重视结构的整体稳定性与结构的抗倾覆能力，防止结构发生整体失稳的破坏情况。
⑦当建筑物高度很大时，结构内外与上下的温差过大而产生的温度内力和温度位移也是高层建筑结构的一种特点。
二.高层建筑结构选型
搞好结构工程的关键在于结构选型。.地震区高层建筑的体系选型,实际上属于抗震概念设计范畴,他是在总结震害规律及工程经验的基础上,以宏观概念为指导,正确地解决高层建筑的总体方案,选择合理的结构体系,以达到合理抗震。.通常应选择对抗震有力的地段,选用整体性较好的基础,立体结构应具有合理的地震作用传递途径,拥有多道抗震防线,具有必要的刚度和强度,具有合理的刚度和强度分布,避免竖向刚度的突变。另外亦宜选择风压体型系数较小的形状并避免高宽比过大.
对于多层或高层建筑,其竖向和水平结构体系设计的基本原理是相同的。但随着高度的增加，由于以下两个原因,竖向结构体系成为设计的控制因素,较大的竖向荷载要求有较大的柱、墙和井筒,更重要的是,侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多,必须精心设计。高层建筑的竖向结构体系从上到下一层层地传递累积的重力荷载,因此要求较大柱或墙截面来承受这些荷载，同时,这些竖向结构体系还必须把风荷载或地震作用等侧向荷载传给基础。可是,与竖向荷载相比,侧向荷载对建筑物的效应不是线性的,而是随建筑物的增高而迅速增大。当多层建筑的结构按恒载及活荷载设计时,柱、墙、楼梯或电梯井就自然能承受大部分水平力,高层建筑并非如此.为了使高层建筑足以抵抗相当大的侧向荷载和侧移,常常不得不进行专门的结构布置,柱、梁、墙和板的截面总是要大一些。
三.高层建筑结构体系选型与结构设计的关系
对于非地震区的高层建筑，水平荷载要以风荷载为主，所以高层建筑选型宜选用利于抗风作用的建筑体型，即风压体型系数较小的圆形、椭圆形等建筑体型。流线型的建筑体型及由下而上逐渐变小的截锥形体型也有利于抗风。在结构平面布置时，宜采用平面形状与刚度分布较均匀对称的结构，减轻风荷载作用之下扭转效应对结构内力以及变形造成的影响，并限制结构高宽比，防止倾覆。
而对于地震区高层建筑的结构体系选型，实际上是属于抗震概念设计的范畴，通过以宏观概念为指导，选择合理的方案和结构体系，达到合理抗震目的。如选用整体性较好的基础，立体结构具有合理的地震作用的传递途径、合理的刚度及强度分布等。
另外，高层住宅建筑根据其使用功能的特点，要在平面内布置许多纵、横内隔墙，而剪力墙结构能够使发挥结构作用的剪力墙和发挥分隔作用的纵、横内隔墙统一起来，显示它们在住宅建筑中的优越性。再加之它施工又方便，技术经济指标比较好、抗震性能比较可靠，因此，剪力墙结构体系应为高层住宅体系选型的首选。但是像高层旅馆的公共部分（比如大厅、会议室等）及公寓的某些部分常常要求较大的空间，这时就要优先考虑框架或框剪结构体系。
四. 高层建筑结构选型的若干思考
选型工作具有很强的综合性包含大量确定与不确定的因素,受诸多条件和因素影响,高层结构是否合理、经济的关键,随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。除了要考虑工程造价和投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性,施工条件,技术能力,施工工期,建筑材料和能源供应,建筑美学要求包括建筑群及其环境的配合建设场地的地形地貌自然灾害等等。
4.1竖向承重结构的选型在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑的是建筑物的高度和用途。不同结构体系的强度和刚度是不一样的,因而它们适应的高度也不同。一般说来,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况;框架―剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求;层数很多或设防烈度较高时,可用筒体结构。当建筑物的高度超出表中数值时,要进行专门的研究,采取有效的措施。选择结构体系应考虑的另一个因素是建筑物的用途。目前国内高层建筑按用途大体上可分三大类:住宅、旅馆及公共性建筑(办公、商业、科研、教学、医院等)。住宅建筑一般采用剪力墙结构。
4.2水平承重结构的选型水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。水平承重结构选型通常有以下几种,平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。平板体系:平板体系采用单向板或双向板,常用于剪力墙结构或筒体结构。其优点是板底平整,可以不加吊顶,结构高度低,可以降低层高。但当跨度大时,采用平板较困难,一般非预应力平板不宜超过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板厚度过大,楼面重量太大。采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖:在层高受限制情况下,公用建筑常采用无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽,以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的合适跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达9m。密肋楼盖:密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。当采用装配式楼板时,框架－剪力墙结构应加混凝土现浇面层。楼盖结构应满足:房屋高度超过50m时,框架―剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构;剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构。房屋高度不超过50m时,8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构;6、7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖;框架结构和剪力墙结构可采用装配整体式结构。同时对于现浇楼盖,混凝土强度等级不宜低于C20,也不宜高于C40。
4.3下部结构的选型高层建筑的基础是高层建筑的重要组成部分。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏,不但关系到结构的安全,而且对房屋的造价、施工工期等有重大的影响。高层建筑基础形式通常有以下几种:(1)柱下独立基础:适用于层数不多、土质较好的框架结构。当地基为岩石时,可采用地锚将基础锚固在岩石上,锚入长度≥40d。(2)交叉梁基础:即双向为条形基础。适用:层数不多、土质一般的框架、剪力墙、框架－剪力墙结构。(3)片筏基础:适用于层数不多土质较弱或层数较多土质较好时用。当基岩埋置深度很深,地下水位又很高,但是在距地表不深处有一定承载力和一定厚度的持力层时,选用片筏基础比选用桩基础可以节省投资和缩短工期。但片筏基础的刚度较弱,应注意对基础不均匀沉降、变形和裂缝进行验算。当地下水位很高时,还要进行抗浮验算。(4)复合基础:适用于层数较多或土质较弱时采用。CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基代表,目前它已大量应用于高层建筑地基。它既可适用于条形、独立基础,也可用于筏基和箱形基础。可用于填土、饱和土及非饱和土粘性土。
结语：高层建筑物有效地减轻了住房压力,但必然也带来了安全隐患,其结构设计显得尤为重要，随着设计理念的不断发展,高层建筑物必将朝着更加合理的方向发展。高层建筑结构的选型与结构布置直接影响着结构的安全性与经济性，设计中应根据房屋的高度、高宽比等多方面因素选取合理的结构体系。
参考文献
[1]沈蒲生．高层建筑结构设计[M]．北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]刘海卿,康珍珍,张丙军.高层建筑结构选型影响因素分析[J].科学技术与工程,2006(6).
[3]袁鸿.高层建筑结构设计探究[J].大众科技,2004,(08).
【关键词】高层建筑；结构设计；结构选型
1. 高层建筑结构的特点
80年代以前的高层建筑是指9层以及9层以上建筑。现在是将20层左右看作中高层建筑，100m左右30层为高层建筑。高层建筑结构设计中，常用钢和钢筋混凝土两种材料。
钢筋混凝土结构优点是成本低，耐久性和耐火性较好，维护费用低，材料来源广泛，能够浇注成复杂断面形状。它有多种结构体系可以选择，由于使用混凝土从进而节省钢材，经过优化设计，能够得到较好的抗震性能；缺点是构件断面大，自重大，抗裂性能差，延性较差，户外施工受到天气条件的影响。
钢结构的优点是强度高，韧性好，便于加工；高层钢结构具有结构断面小，自重轻，抗震性能好，便于施工，能够缩短工期；缺点是高层钢结构需大量钢材，造价高，钢结构耐火性能不好，要用大量防火涂料，钢材易于锈蚀，防火性能较差，设计施工技术也较复杂。
由于钢筋混凝土和钢结构都有明显的优缺点，在高层建筑结构设计中常采用钢与钢筋混凝土材料的组合结构，使二者互相取长补短，既能保证技术性能要求，又能取得良好的经济效果。钢与钢筋混凝土组合的常见形式有两种：1、钢骨混凝土构件，是在构件内部放上钢材，构件外部用钢筋混凝土包裹，利用钢材加强构件。这样既可以通过钢骨减小构件断面和改善抗震性能，也能由外包混凝土提高其刚度和耐火性能。也可在钢管内部填充混凝土，称为钢管混凝土，它有效地利用了钢材的抗拉性能和混凝土的抗压强度，增加了它的抗压和抗剪承载力，减小了柱截面有利于抗震，同事由于混凝土的吸热作用，增加了耐火时间；外部钢管可防止内部混凝土的脆性破坏另外，为采用高强混凝土提高供了可靠保证。2、组合结构，一部分用钢结构，一部分采用钢筋混凝土结构。
2. 高层建筑结构设计分析
2.1 水平负荷是决定因素
在较低建筑中，重力产生的垂直荷载是结构设计的决定因素，由风产生的水平荷载对结构的影响较小；在高层建筑中，水平荷载是主要因素，垂直荷载对高层结构设计也有重要影响。随着建筑层数的增加，水平荷载越发成为高层结构设计中的决定性因素。因为在竖构件中，楼房自重和楼面使用荷载产生的轴力和弯矩值，与楼房高度的一次方成正比；水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在构件中所引起的轴力，与楼房高度的平方成正比；另一方面，对某一高度建筑来而言，垂直荷载一般是定值，而由风震作用产生的水平荷载，是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.2轴向变形的影响
低层建筑结构设计取决于垂直荷载，水平荷载只考虑弯矩项。在高层建筑结构设计中，在高度上累积的轴向变形非常明显，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生明显改变。轴向变形的影响在结构分析中应当考虑，它是在施工过程中逐层施加的。所以在分析轴向变形时，不能简单的按一次加载考虑，而是在施工过程中分层施加垂直荷载。
2.3 结构侧移的影响
结构侧移已经成为高层建筑结构设计的关键因素。水平荷载作用下结构的侧向变形，随着楼层的增加而急速变大。过大的侧移会造成非结构构件和结构构件的损坏，也会使人感觉不舒服，从而影响使用。所以结构侧移要控制在一定范围内。高层结构设计，要求结构具有足够的强度，能够抵御水平荷载作用产生的内力；同时要有足够的抗侧刚度，使结构侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。
2.4 结构延性的影响
高层结构设计上应采以恰当的措施，保证结构具有足够的延性，使其在地震作用下的变形更大一些，即使进入塑性变形阶段后使其仍具有较强的变形能力，避免倒塌。
3. 高层建筑结构选型分析
影响高层建筑结构选型的因素很多，而且各因素之间的具有很强的相互作用，不确定的信息多，综合性很强，所以不仅要有力学分析，而且应该综合考虑经济、环境、安全、适用等多种因素。在分析时要抓住主要矛盾，而忽略次要矛盾。高层建筑结构选型的主要影响因素可归为以下：（1）结构的功能适应性；（2）结构的受力合理性；（3）结构的经济有效性；（4）结构的施工方便性；（5）结构的抗灾减灾能力；（6）建筑方案特征
3.1 结构的功能适应
结构选型时应首先关注结构型式对功能的适应。建筑物的功能主要有两个要求：空间要求和功能要求。根据高层建筑对空间的要求可大体确定建筑物的规模、尺度与建筑物之间关系。高层建筑的使用功能大体上分为住宅、旅馆、办公楼、公寓和综合楼等。比如高层住宅，其使用空间小，分隔墙体较多，且各层的平面布置基本相同，因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构。
3.2 结构的受力合理性
每种结构体系有各自的受力特征，结构选型必须保证结构体系受力合理。结构受力合理性包括结构能有效抗风、有效抗震、有明确的传力途径、应力分布合理、破坏机制合理等等。因此应仔细比较各种结的构体系优缺点，挑选出能几个较好结构体系，然后再结合其它影响因素作分析、筛选。
3.3 结构的经济有效性
工程建设实践要考虑提升工程投资的经济效益，因此选取结构选型方案时必须对不同结构体系进行经济比较。的手段是进行综合经济分析，全面考察影响经济效益的各要素，从整体和长远的角度分析结构方案经济性。
3.4 结构的施工方便性
建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响。首先，先进施工技术是实现先进结构型式的前提；其次，建筑结构方案要密切与施工条件相结合；再次，对于某些结构应充分考虑受力状况在施工阶段和使用阶段有很大出入 。
3.5 结构的抗灾减灾能力
结构抗灾减灾性能包括抗震减灾性能、抗风减灾性能、抗火减灾性能、地质 灾害性能。在高度合理性、刚度合适性、抗倾合理性中考虑设防风压保证其抗风减灾性能；在场地选择及基础选型中考虑抗地质灾害性能；结构抗火减灾性能需求可通过结构材料选择、防火构造措施、增加消防能力等措施防增来保证，选型时一般不直接考虑。
3.6 建筑方案特征
建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型，其中建筑体型包括平面体型和立体体型。平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成，立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成。
4. 结束语
随机经济的发展，技术的进步，面对越来越高的高楼，越来越复杂的结构体 系及建筑平面功能，我们在确定结构设计及结构选型的方案时只有本着经济、合理、技术先进的原则，在满足建筑使用功能及结构安全前提下，选择经济合理的结构方案。
参考文献
[1] 王光远. 工程软设计理论[M].北京：科学出版社，1992.
[2] 刘大海，杨翠如. 高层建筑结构方案优选[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.
关键词：转换层；高层建筑；梁式；竖向；抗震
中图分类号：TU208文献标识码： A
一、转换层的功能与设计原则
（一）转换层的功能
1、建筑功能
利用转换层结构可以为高层建筑提供宽阔的室内空间和出入口。
2、结构功能
高层建筑利用转换层可以实现上下部结构的转换，上部的剪力墙结构更适合于民用住宅结构，而下部框架结构由于可以具有较大的内部空间，更适宜商用。通过转换层将两者有效的融合为一体，确保了高层建筑结构的多样化。
3、轴线及上下层柱网转换
利用转换层进行结构设计时，在其不改变上下结构形式的情况下，可以通过对轴线及上下层柱网的改变，实现下部柱距的扩大，以大柱网的形式满足下部大空间的需求。
4、错位布置
在进行上下结构转换时，可以对上部结构和下部结构的轴线和柱网轴线进行错位布置。
（二）设计原则
高层建筑由于自身重量较大，所以对其稳定性和抗震性具有较高的要求，但在进行转换层设置时，极易导致竖向刚度突变的发生，从而导致高层建筑结构的抗震性能受到较大的影响，所以在进行转换层设计时需要遵循利用直接落地的竖向构件、宜低不宜高、宜小不宜大的诸多原则。即在进行转换层设置时，由于竖向构件会对刚度和结构的抗震性能带来突变，所以需要选择直接落地的竖向构件来进行设置；在进行转换层设置时，尽量选择高层建筑竖向位置较低的地方；同时为了确保所设置的转换层结构型式能够具有更明确的传力路径，所以需要对转换层结构进行优化，这样对于结构设计和施工都会有一定的益处；在转换时需要对刚度进行适度的控制，不宜过大，这样不仅有利于建筑物的安全性，而且也会带来较好的经济性。
二、结构转换层的类型及设计方法论述
高层建筑结构转换层可以分为四种类型：梁式转换层、厚板式转换层、箱式转换层和桁架式转换层。
（一）梁式转换层
特点：梁式转换层分为托柱形式转换梁截面设计和托墙形式转换梁截面设计，这两者是按功能不同来进行划分的。
1、托柱形式转换梁截面设计
当转换梁承接的是上部的普通框架时，可以按照普通的截面设计进行配筋计算，因为这时的转换梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一样的，但是，当转换梁承受的是上部斜杆框架时，就应该按偏心受拉构件进行截面尺寸设计，因为，此时的转换面承受的是轴向拉力。
2、托墙形式转换梁截面设计
在转换梁的施工过程中，力学问题是一个关键问题，必须要予以重视，当转换梁承受上部的墙体是小墙体时，要采取普通梁的截面设计方法进行配筋计算，且纵向的钢筋也可以放置在转换梁的底部，像普通梁那样布置就可以了；当转换梁承受的是上部墙体且满跨不开洞时，转换梁应采取的截面设计方法是深梁截面设计方法，它的受力特点和破坏形态表现为深梁，不过此时的转换梁跨中较大范围的内力较大，所以其纵向的钢筋就不应该弯曲或者截断了；当转换梁承托上部墙体满跨或者不满跨时，但是剪力墙长度比较大时，应该采取的转换梁设计方法是深梁截面设计方法。
（二）箱型转换结构
当转换梁的截面较大时，可以在转换梁的梁顶和梁底同时设置一层楼板，遍布全层，使得整个楼层都构成“箱子”形式，也因此被称为“箱型转换层。
箱型转换结构也是高层建筑设计中较为常用的一种结构形式，在设计过程中主要要注意支撑体系的合理设置，这是保证建筑施工质量的重要前提，主要特点有：层高大、自重大、混凝土强度高、结构受力比较复杂、墙柱模板支设困难等，主要优点是转换层本身的整体性非常好，但是，它也有其缺点，就是它直接占用了整个楼层的面积，使得这个楼层不能再有其他用途，只能当做设备层使用，还有一个缺点就是上面所提出的自重大、造价高，这也是在实际应用当中很少使用的原因。
（三）厚板式转换层
这种厚板厚梁式转换结构主要优点是布置灵活，整体性比较好，当上、下柱网线错开比较多很难用梁来承托时就需要采取这种形式，做成厚板，厚板的厚度也可以根据上下的结构以及柱网尺寸而定，但是这种厚板式转换层的自重很大，地震作用大，耗费材料多，不仅耗费资金而且还容易发生震害，所以这种方法采用的也不是很多。
厚板式转换层可以采用T B SA 等的三维空间分析程序对整体进行内力分析，主要是转换板的不规则边界，这样一般会采用有效单元法进行内力分析，还可以采用复杂楼板有限元分析软件进行进一步计算，还可以对板进行在竖向压力荷载作用下的受弯和局部压力等的计算。
（四）桁架式转换层
桁架可以分为两种，一种是空腹桁架，另一种是实腹桁架，这种桁架式转换层主要是由梁式转换层结构转换而来的，与梁式转换层相比它的受力更加明确、整体性好、抗震能力强、框支柱柱顶弯矩和剪力更加小一点，这是它主要的优点，但是缺点也比较明显，施工难度大，更加复杂、节点设计难度大。可以对其进行整体结构的内力分析，当高层建筑的下部为大商场时，需要的空间必须要大，上部则是居住办公等的小空间，这时就可以采用桁架式转换层，特别是在需要设置管道时，更要采取这种方式，一般采用桁架式转换层时应该满层进行布置，而且上弦节点要与上部密柱中心对齐。桁架式转换层的重量比较小，所以也减小了下部框架的承重负荷。
三、带转换层的高层建筑结构设计要点
（一）转换层结构布置
据相关研究已经显示，在底部的转换层中，如果其位置越高，它的上下高度的突变就会越大，转换层的上下内力的传递途径，其突变也会加剧，落地的剪力墙以及其他墙体就容易出现裂缝现象，框支柱内力加大，使得转换层的上部其附近的一些墙体就会被破坏。所以说，转换层的位置如果过于高，就会对抗震产生不利的影响。按照相关的研究结果显示，转换构件能够运用箱形结构、斜撑、厚板、转换大梁等形式，在地震区对于一些转换厚板的使用经验是比较少的，可以在一些非地震区采用，在一些大空间的地下室中，因为其周围有着约束的作用，而地震的反应也低于上部的框支结构，所以，在 7 度到 8 度地区的地震设计的一些地下室就能够采用这种厚板转换层。
（二）转换层竖向布置
转换结构可以根据结构的传力以及建筑的功能需要，沿着层高的建筑方向灵活布置，也可以符合建筑功能要求的基础上，能够在楼层的局部来设置转换层，而且自身的空间可以作为一种技术设备层，也可以作为一种正常的使用层，但是前提是要保证转换层的刚度，这样来防止刚度的过分悬殊。
（三）转换层抗震设计
为了进一步的保证设计的准确性与安全性，规定在一些框支剪力墙其转换层的位置如果是设置在第三层以上，那么框支柱以及剪力墙其底部的抗震等级要提高一级，如果已经是特一级就不再需要提高，而对于底部的框架来说，如果其为密柱框架，其抗震等级就不用再提高。转换层其构件在水平地震作用下的内力要将其调整，如果是八度的抗震设计，就要对竖向地震的影响需要考虑。
（四）转换层楼板设计
转换层将框支剪力墙分成上下两部分，对于这两者来说，其受力情况是有一定差距的，在上部的楼层中，因为外荷载而产生的水平力，有自己的分配原则，它是根据剪力墙的刚度来进行的。在下部楼层中，框支柱的刚度与落地的剪力墙的刚度也是不同的，后者承担着水平剪力，也就是说，在转换层处荷载的分配不是很均匀。转换层其楼板具有比较重的任务，转换楼板其自身的变形大、受力大，应该要保持足够的刚度来完成对于自己任务的支撑。
参考文献
[1]李多龙. 高层建筑结构设计的基本流程分析[J]. 江西建材. 2013(06)
[关键词]高层建筑结构结构体系剪力墙
一、高层建筑结构设计特点
1.水平荷载成为决定因素。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,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,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.轴向变形不容忽视。高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
3.侧移成为控制指标。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,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。
4.结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
二、高层建筑的结构体系
1.框架-剪力墙体系。当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,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,便形成了框架-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和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀,所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
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,其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高,有一定的延性,传力直接均匀,整体性好,抗倒塌能力强,是一种良好的结构体系,能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
3.筒体体系。凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系。筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。筒体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
三、高层建筑结构分析
1.高层建筑结构分析的基本假定
(1)弹性假定。目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均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。但是在遭受地震或强台风作用时,往往会产生较大的位移,进入到弹塑性工作阶段。此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态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。新晨
(2)小变形假定。小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。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>1/500时,P-Δ效应的影响就不能忽视了。
(3)刚性楼板假定。许多高层建筑结构的分析方法均假定楼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。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
(4)计算图形的假定。高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:①一维协同分析。②二维协同分析。③三维空间分析。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7个自由度。
2.高层建筑结构静力分析方法
(1)框架-剪力墙结构。框架-剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,由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壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法求解。
(2)剪力墙结构。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限单元法。此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多,机时耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。
(3)筒体结构。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。
等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板,以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。
