高層建筑結構設計分析

姬婕

（滁州全椒縣皖東規劃建筑勘察設計研究院）

高層建筑結構設計分析

姬婕

（滁州全椒縣皖東規劃建筑勘察設計研究院）

隨著高層建筑近年來的迅猛發展，建筑的高度也在不斷的增加，其建筑功能與建筑類型也越來越紛繁多樣，結構體系更是多樣化發展。高層建筑的結構設計已經成為現代設計師工作的難點和重點之一。而高層建筑的框架結構體系通過柱、梁等臭手建筑物橫向和縱向載荷，在多層或者是高度適中的高層建筑物中運用較為廣泛。本文簡要敘述了高層建筑的結構體系中分類的要點，并分析了基本原則和要求。

高層建筑；分析；結構設計

前言

隨著社會經濟的快速發展，城市化進程的腳步也在逐漸加快，隨著建筑用地日趨緊張，高層建筑越來越受到開發商的大力追捧。高層建筑不僅僅應該保證其足夠的安全性，更應該保證建筑結構的合理性以及經濟性?，F如今，伴隨科學技術飛速的發展，高層建筑的設計理論及建筑的施工技術正不斷地完善，建筑施工機械設備和建筑材料的性能也在不斷的進行改進，這位高層建筑的良好發展提供了必要的條件。由于高層建筑的設計是一項繁復高難度的工程，涉及了眾多科學技術領域，為了保證高層建筑涉及科學合理性，高層建筑結構設計工作一定放在工程設計工作的重要位置。

1 高層建筑結構分析和設計特點

1.1 高層建筑水平荷載

高層建筑物的水平荷載在建筑整體結構中起決定性的因素。因為建筑物的自重以及樓面所使用的荷載在縱向結構當中引起了彎矩和軸力數值只與建筑物高度一次方成正比關系，而水平的荷載對于建筑結構所產生傾覆力矩和因此產生的縱向構件軸力與建筑物二次方成正比關系。而另一方面來說，對于一定高度的建筑物來說，縱向荷載大概是一個恒定值，作為橫向荷載地震作用以及風荷載來說，數值會隨著結構動力特征變化而有著較大幅度的改變。

1.2 軸向變形需引起重視

在高層建筑物中，縱向荷載的數值較大，而且會在柱中造成較大范圍軸向變形情況，進而對連續梁的彎矩造成較大的影響，使得連續梁之間支座位置負彎矩值有所減小，且跨中的正彎矩以及端支座其負彎矩的數值有所增加；并且還將對預制構件下料的長度造成較大的影響，并且還能對構件的側移和剪力有所影響，構件縱向變形所造成的影響與其相互比較得出將對建筑物的結構造成不穩定的結果。

1.3 側移為控制指標

高層建筑與多層或低層建筑不同，建筑的結構側移情況城市結構設計中決定性的關鍵因素。隨著科技經濟的發展，高層建筑的樓高在不斷地刷新著記錄，隨著建筑物高度增加，橫向荷載之下，結構的側移變形將快速增加，設計人員應該將建筑結構在橫向荷載作用之下側移量必須控制在一定的合理范圍之內。

1.4 結構延性為重要設計指標之一

與高度較低的建筑相比較來講，高層建筑物的結構更柔，并且在地震等地質災害之下高層建筑物將發生的形變也會隨著高度的增高而有所增大。為了使高層建筑結構進入塑性的變形階段后仍然擁有比較強變形的能力，避免發生地質災害的過程中出現倒塌等事故的發生，就必須要在建筑構造上采取適當措施來確保建筑物結構擁有足夠延性。

2 高層建筑結構體系簡析

2.1 框架結構

建筑框架結構體系通過使用柱、梁來承擔建筑物橫向、縱向荷載，多用于多層建筑或高度較低的低層建筑之中。傳統結構的布置主要采用的是主次梁法，隨著社會科學技術發展逐步發展成為無蓋梁或者扁梁。再布置建筑框架結構過程中必須重視對稱均勻，且盡量做到直接傳力。高層建筑中框架結構主要抗側力和縱向承重構件為框架柱，其承擔壓應力，但是因為框架柱結構側向位移較大，側方向的剛度不足，在建筑物較高的情況下，不宜選用框架結構。

2.2 剪力墻結構

建筑結構中的剪力墻結構只要是利用建筑墻體承擔縱向稱重以及抵抗側向力。剪力墻其間距通常是4～9m，間距是由于建筑樓板構件的跨度所決定的。因此剪力墻結構體系多用于小房間的住宅建筑或小型旅館建筑之中?，F澆的鋼筋混凝土的剪力墻結構其有著良好的整體性，不容易在橫向力的作用之下產生側方向形變，并且擁有較大的剛度，其墻體的面積較大，更好的滿足對承擔力的要求，并且具有良好的抗震性能。建筑剪力墻結構在我國多用于十～三十層高的公寓式住宅建筑之中。但是剪力墻結構體系也有著較為明顯的缺點。其剪力墻之間的間距過小，抑制了建筑平面的布置，并且結構的自身重量較大，不能夠靈活地運用于較大面積的公共建筑區域。在剪力墻結構平面設計的過程中，也必須避免設計又實又長的墻，設計人員應多注意其剛力要均勻適中。

2.3 剪力墻-框架結構

在建筑結構中，將剪力墻結構與框架結構兩者體系融合起來便形成了剪力墻-框架結構。這種結構體系同時擁有兩種建筑框架的優點，不僅僅有著較為良好的承擔橫向荷載能力，并且可以靈活的進行建筑平面布局設計，有著良好的實用性。較為合理的建筑結構設計可以使剪力墻、框架兩者進行協調工作，共同發揮其優點。設計人員在進行高層建筑結構設計的過程中必須注意以下幾點：①在剪力墻、框架結構中，建筑樓蓋所承受的壓力加大，如若設計的剪力墻過少，就易出現應力集中現象。因此應在建筑整體結構中在兩個主軸的方向均勻的安置剪力墻，并合理的控制建筑剪力墻數量，令建筑呈現框架特征，能夠增加建筑空間的剛度，這樣有利于抵御強風和地震等不可控自然災害的發生。②在剪力墻框架結構當中，剪力墻所承擔的橫向荷載的作用之下大部分的基地的水平剪力以及總傾覆彎矩，因此應該注意建筑剪力墻面是否完整并且設計端柱或者翼緣，并且設置約束箍筋和縱筋對其承受力進行加強。每個剪力墻應當設計的盡量短，其高長之比不能夠超過9，這樣就可以減少剪力墻剪切的變形影響。在通常情況下承擔縱向荷載下的組合設計的壓力對剪力墻所產生軸壓比應該控制在0.6之內，這樣就能夠較為接近建筑框架柱軸壓比，并降低縱向重力的荷載作用之下所產生建筑二次應力所造成的影響。③為了保證建筑框架結構擁有較為良好的延性和抗側的能力，設計人員應該盡量的根據框架結構要求控制剪力墻框架的結構體系當中梁柱界面的尺寸。

2.4 建筑簡體結構

建筑簡體結構擁有較為良好的剛度，并且可以適用于大面積的建筑空間之中，因此在極高的高層建筑之中有著較為廣泛的應用。簡體結構體系是由多片橫縱交錯剪力墻或者框架所圍成封閉的桶裝骨架，并且通過每個樓層的層面使其加強連接，并且令整個建筑骨架有著比剪力墻或者框架更為優良的空間剛度。其能承受相當大的橫向荷載和縱向荷載，在高層建筑應用中擁有較大的發展空間。

3 結束語

隨著我國社會經濟建設不斷飛速進步，高層建筑勢必會取得進一步的發展。而滿足現代高層建筑物結構的力學分析模型、材料以及建筑形式都將會趨于復雜多元化的方向發展?？偠灾覈丝诨鶖当姸啵虼巳司恋負碛辛坎簧踟S富，高層建筑物因為其具有較高的土地利用率勢必造成社會發展的大勢所趨，隨著社會科學經濟發展人們對于建筑物功能性要求也越來越呈現多樣化的發展趨勢，高層建筑所用的類型也越來越豐富，為了高層建筑物結構的研究創新，體現其獨特的魅力?，F代建筑設計師必須追求新建筑的結構形式以及更加完善優良的力學建筑模型。對此我們應該大力的提倡運用概念性建筑設計思想促進高層建筑結構設計分析工程師充分的利用專業所學發揮出自身的創造性，來推動我國高層建筑結構的快速發展。

[1]黃星然.科學發展、改革創新，努力開創高層建筑的結構設計新局面.在全國工程建設項目管理工作會議的講話.2005.

[2]全國建筑結構設計分析工程師的培訓考試教材編撰委員會.建設工程理論概論.北京：知識產權出版社，2003.

[3]王東林.關于建設工程中高層建筑的結構設計簡要解析，第三版.北京：中國建筑工業出版社.

[4]建筑行業管理培訓材料編審委員會.國際建筑工程項目關于高層結構設計的新形勢.北京：中國建筑出版社.

[5]建設部.建筑工程監理統計公告.2006.

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1673-0038（2015）35-0027-02

2015-8-13

姬婕（1986-），女，工程師，主要從事建筑結構設計類工作。