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高層建筑結構概念范文1
0 前言
近些年來，建筑業有了突飛猛進的發展，城市建設的發展中，高層建筑越來越廣泛地應用，在不斷的結構設計研究與實踐中，人們積累了大量的實踐經驗。計算機技術的迅猛發展，為結構設計提供了快速、準確的設計計算工具。然而有很多設計還存在諸多缺陷，主要原因就是在總體方案和構造措施上未采用正確的構思，即未進行概念設計所致。所謂概念設計就是運用人的思維和判斷力，在設計前期從宏觀上決定結構設計的基本問題。一般指不經數值計算，是從結構概念入手，依據整體結構體系與結構子體系之間的力學關系、相對剛度關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體角度來確定建筑結構的總體布置和結構措施。
一概念設計的意義
由于結構方案設計階段，是不需要借助于計算機來實現的，這就需要我們綜合運用其掌握的結構概念，能做到結構功能與外部條件一致，充分展現先進的設計，發揮結構的功能并取得與經濟性的協調。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效的對結構體系進行構思、比較與選擇。所得設計方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
二 做好概念設計因思考的問題
1 結構方案要根據建筑使用功能、房屋高度、地理環境、施工技術條件和材料供應情況、有無抗震設防, 選擇合理的結構類型。
2 分析結構破壞的機制和過程, 以加強結構的關鍵部位和薄弱環節。
3 分析豎向荷載、風荷載及地震作用對不同結構體系的受力特點及傳遞途徑。
4 注意非結構構件對主體結構抗震產生的有力和不利影響, 協調布置, 并保證與主體結構連接構造的可靠性。
5 承載力和剛度在平面內及沿高度盡量均勻分布,避免突變和應力集中, 有利于防止薄弱的子結構過早破壞、倒塌, 使地震作用能在各子結構之間重分布, 充分發揮整個結構耗散地震能量的作用。
6 抗震房屋應設計成具有高延性的耗能結構, 并具有多道防線。
7 預估和控制各類結構及構件塑性鉸區可能出現的部位和范圍。
8 掌握各類結構材料的特性及其受溫度變化的影響。
三 結構體系設計
1 結構形式與特點
高層建筑對內部空間的要求，因其使用性質和功能不同，建筑平面布置也就隨之變化。小空間平面布置方案僅適用于住宅及旅館；辦公室要求大小空間兼有；餐廳、商場、展覽廳等，則要求有能靈活分隔的大空間；舞廳，宴會廳和報告廳等，又要求內部為無柱大空間。隨著結構技術的發展， 一些較新穎結構體系的運用，如懸挑、懸掛、巨型等結構，為滿足各種使用功能要求創造了有利的條件。
懸挑結構：體型獨特，外觀新穎，在建筑藝術上有特色，加之外柱截面很小，四周開敞，很受建筑師的歡迎。其特點是圍繞核心筒在各個方面作出懸挑，由核心承受所有的荷載，圍繞核心筒可以創造出沒有任何垂直支撐的平面形式，這使室內空間的使用更加方便、靈活。但這種結構類型建筑體型上大下小，形成了上層質量大、剛度大，而下層質量小、剛度小的不合理分布，因而上部樓層產生很大的水平作用使底部中央筒體受力很大，使用時要慎重對待。
懸掛結構：是指采用吊桿將高樓各層樓蓋分段懸掛在主構架上所構成的結構體系。主框架與矩形框架相類似，承擔全部側向和豎向荷載，并將它直接傳至基礎。除主框架落地外，其余部分均從上面吊掛， 可以不落地。
矩型結構：一般有矩形框架結構和矩形桁架結構。矩形框架結構由樓、電梯井組成大尺寸箱形截面矩形柱，有時也可以是大截面實體柱，每隔若干層設置一道1-2層樓高的矩形梁。它們組成剛度極大的矩形框架，是承受主要的水平力和豎向荷載的一級結構。上下層矩形框架梁之間的樓層梁柱組成二級結構，其荷載直接傳遞到一級結構上，其自身承受的荷載較小，構件截面較小，增加了建筑結構布置的靈活性和有效使用面積。緊靠上層矩形梁的樓層，甚至可以不設柱，形成較大空間，以滿足建筑需要。矩形桁架結構以大截面的豎桿和斜桿組成懸臂桁架，主要承受水平和豎向荷載。樓層豎向荷載通過樓蓋、梁和柱傳遞到桁架的主要桿件上。因此，矩形結構亦被稱為“超級框架結構”。
2 結構平面設計原則
在水平荷載作用下結構側移已成為高層建筑設計中的關鍵控制因素，如何在滿足相關要求的前提下選擇更好的抗側力體系成了結構工程師追求的重大目標。建筑平面的形狀宜選用風壓較小的形式，并應考慮鄰近高層建筑對其風壓分布的影響，還必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載。在地震作用下，建筑平面要力求簡單規則，風荷載作用下則可適當放寬。因為結構整體彎曲變形所引起的側移與結構體系抵抗傾覆力矩的有效寬度的三次方成反比例關系，所以不宜建造寬度很小的建筑物。一般應將結構的高寬比H /B控制在5-6以下, 當設防烈度在8度以上時，H /B限制應更嚴格一些。另外，建筑平面的長寬比也不宜過大，一般宜小于6，以避免兩端相距太遠，振動不同步，產生扭轉等復雜的振動，而使結構受到損害。在規則平面中，如果結構平面剛度不對稱，仍然會產生扭轉。所以，對任何平面形式的高層建筑來說，其抗側力結構的布置原則都是盡量使平面的質量中心接近于抗側力結構的剛度中心。因此，簡潔、規整、均勻對稱的平面設計，對于合理布置抗側力結構是有利的。由于質量分布很難做到均勻對稱，在結構布置時，除要求各向對稱外，還最好能具有較大的抗扭剛度，在滿足建筑功能的條件下，把抗測力構件從中心布置和分散布置，改為沿建筑周邊或四個角上布置，就大大提高結構的抗扭能力。
3 選擇合理結構布置, 協調建筑與結構的關系
高層建筑結構體系確定之后，結構布置的合理與否很大程度影響著建筑的使用，結構的經濟性和施工的合理性，特別是地震區會影響結構的抗震性能，結構布置不當，常常造成薄弱環節，引起震害。在高層建筑的設計中，結構布置一般應考慮以下幾點：
（1）高層建筑控制位移是主要矛盾，除應從平面體型和立面變化等面考慮提高結構的總體剛度以減少結構的位移。在結構布置時，應加強結構的整體性及剛度，加強構件的連接，使結構各部分以最有效的方式共同作用；加強基礎的整體性，以減少由于基礎平移或扭轉對結構的側移影響，同時應注意加強結構的薄弱部位和應力復雜部位的強度。此外增強結構整體寬度也可減少側向位移，在其它條件不變時，變形與寬度的三次方成正比。因此，宜對建筑物的高寬比加以限制，體型扁而重的建筑是不合適的，宜采用剛度較大的平面形狀，如方形、接近方形的矩形、圓形、Y形和#形等塔式建筑，即把使用要求及建筑體型多樣化和結構的要求有機地結合起來，又可形成側向穩定的體系。
（2）在地震區為了減少地震作用對建筑結構的整體和局部的不利影響，如扭轉和應力集中效應，建筑平面形狀宜規正，避免過大的外伸或內收，沿高度的層間剛度和層間屈服強度的分部要均勻，主要抗側力豎向構件，其截面尺寸、砼強度等級和配筋量的改變不宜集中在同一樓層內，應糾正“增加構件強度總是有利無害”的非抗震設計概念，在設計和施工中不宜盲目改變砼強度等級和鋼筋等級以及配筋量。簡單地說就是使結構各部分剛度對稱均勻，各結構單元的平面形狀應力求簡單規則，立面體型應避免伸出和收進，避免結構垂直方向剛度突變等。平面的長寬比不宜過大，以避免兩端相距太遠，振動不同步，應使荷載合力作用線通過結構剛度中心，以減少扭轉的影響。尤其是布置樓電梯間時不宜設在平面凹角部位或端部角區，它對結構剛度的對稱性有顯著的影響。
（3）應滿足建筑功能要求，做到經濟合理，便于施工。建筑物的開間、進深、層高、層數等平面關系和體型除滿足使用要求外，還應盡量減少類型，盡可能統一柱網布置和層高，重復使用標準層。
高層建筑結構概念范文2
關鍵字：高層建筑；結構設計；概念設計
Abstract: The industry of high-rise buildings in China with the development of city and area restrictions and vigorous development, in addition to building community increased,form and structure design of main building has become increasingly diversified, enrichment, in which, the structuredesign of high-rise building brought more problems to the engineering designer, is briefly described design features of structure design of high-rise building structure firstly,architectural design of high-rise buildings and high-rise buildings of the problem, introduces the concept of high-rise building structure design.
Keywords: high-rise building; structure design; conceptual design
中圖分類號：TU972文獻標識碼：A文章編號：
我國經濟市場的快速發展決定了城市建筑多功能化的趨向，人口數量的急劇增長和建筑用地日趨緊張決定了高層建筑列入城市發展規劃的必然趨勢，進而促進了相關產業的不斷壯大和發展。除此以外，科技技術的進步也為高層建筑提供了更為輕質的高強度材料，設計計算理論方面的發展也為高層建筑結構設計帶來了更為夯實的理論基礎，而計算機技術的普及應用與建筑結構設計分析相結合，更為高層建筑的發展提供了必要的技術支持。
一、高層建筑的建筑設計狀況概述
近些年來，隨著我國社會經濟的快速發展，市場對于高層建筑的需求也越來越高，伴隨著這種社會需求形式，高層建筑在各地如雨后春筍般涌現，這為建筑行業的發展提供了良好地機遇，于此同時，高層建筑的特點為占地面積較小，建筑面積大，建筑造型較為獨特，具有高集約性的特點。這些特點能夠充分滿足城市建筑日益緊張的用地局面，能夠占用更少的用地，進而有效節約城市用地，同時能夠有著良好地采光，日照以及通風效果。這些優點使得高層建筑在現代化城市中得到了快速的發展。然而隨著高層建筑高度的快速增加，如何有效進行建筑的防火防災，已經成為了城市建筑一個不可避免的難題。正是這些特點，使得高層建筑在現代化大都市中得到了迅速的發展，但是，隨著建筑高度的增加，建筑的防火、防災、熱島效應等已成為人們急待解決的難題。
二、當下高層建筑的結構設計特點
高層建筑的結構設計與多層或底層建筑的設計相比，結構的設計項目比其他工程項目的內容要重要一些，由于建筑結構設計與建筑的平面布置、立體構型、建筑高度、施工技術的標準、水電管道的布設、工程竣工時間的耗費以及工程造價投資等方面有著十分密切的關系，下面，筆者就對高層建筑的結構設計特征進行詳細介紹。
2.1水平力是結構設計的重要因素
多層或底層的建筑結構設計中，通常都是將以重力代表的豎向荷載來對整體的房屋結構設計進行控制，而高層建筑的結構設計中，豎向荷載所起到的控制因素占比不大。由于高層建筑的自重和樓面使用所產生的荷載在豎向構件中所產生的彎矩及軸力的數值與建筑高度的一次方呈正比關系；而該荷載在水平構件中所產生的傾覆力矩以及在豎向構件中引起的軸力則與建筑高度的二次方呈正比；從另一個角度來說，若建筑高度到達一定程度時，其豎向荷載的數值為定值，而水平荷載則因為受到各種環境因素的影響，其數值會因為結構動力性的不同而產生較大的變化。
2.2側移是結構控制的重要指標
結構側移在多層和底層建筑的結構設計中并沒有受到重視，而高層建筑的結構設計中，結構側移扮演著十分重要的角色，水平荷載結構的側向形變與建筑高度的四次方成正比，因此其數值會隨著建筑高度的增加而增加。除此以外，高層建筑的高強度輕質材料的應用、側向位移的速增、新型結構設計和建筑形式都會隨著建筑高度的突破而一一出現，這樣一來，高層建筑的結構設計不僅在強度標準上有所提升，同時結構的抗推剛度也要隨之增強，只有這樣才能保證在該結構設計下建筑由于水平荷載而產生的側移量被控制在一定范圍內，若超過限定范圍，則會出現以下現象：1.附加內力的增強會在側向位移增大時加劇偏心現象，而附加內力超過了限定大小數值時，就會導致房屋惻塌；2.填充墻或室內裝飾產生裂縫或損壞，導致建筑物的機電設備管道受到沖擊，會造成電梯軌道變形而停止運行；3.建筑主體結構構件產生裂縫，甚至出現損壞；4.給建筑使用者帶來心理上的不適合壓力。
2.3對建筑的抗震性能要求更高
風荷載和豎向荷載是高層建筑正常使用時所涉及的基礎抗震性能設計的內容之一，具備抗震設防的高層建筑結構設計，除了要考慮到以上正常使用的荷載以外，還要保證建筑結構具備良好的抗震性能，大震不倒、小震不壞是高層建筑抗震性能的表現。
2.4軸向變形重視的加強
現代高層建筑常見的設計結構中，框架體系的應用較為普遍，而在這種建筑結構中，框架的中柱軸壓應力會比邊柱的軸壓應力要大，也就是說中柱的軸向壓縮變形會比邊柱軸向壓縮變形要大。建筑高度越大，中柱和邊柱軸向形變的差異就會越大，當超過限定范圍時，會導致連續梁中間支座下陷，從而導致連續梁中間支座位置的負彎矩值減小，端支座負彎矩值和跨中正彎矩值變大。
三、高層建筑結構設計中存在的問題
3.1高層建筑結構受力性能設計問題
無論是多層、底層建筑還是高層建筑，在對水平和豎向的結構系統進行設計時，所涉及到的基本原理都一樣的，設計思想方面的唯一差異就是，在建筑高度有所增加的狀態下，結構設計應該提高對豎向結構體系的重視，原因有兩點：1.側向荷載與豎向荷載相比，其側向力所產生的傾覆力矩會大很多；2.在垂直荷載比較大的情況下，應該保證結構設計中加入墻、柱或井筒等承受力較大的空間構建。
3.2高層建筑結構扭轉問題
剛度中心、結構中心和幾何形心是建筑結構的主要內容，統稱為結構三心。高層建筑的設計原則之一是要做到三心合一，也就是建筑三心的點盡可能集中在一個點上。所謂結構扭轉現象就是指建筑的整體結構設計沒有達到這一要求標準，進而使得建筑在水平荷載的作用之下發生結構扭轉振動的現象。
四、高層建筑結構概念設計思想
4.1選擇有利的抗震場地
應盡量選擇有利的地段，避開對建筑抗震不利的地段，實在無法避開時，應盡量使建筑物場地選擇建在基巖或薄土層上，或具有較大“平均剪切波速”的堅硬場地土上，從根本上減輕地震對建筑物的破壞作用。
4.2確保結構的整體性
結構的整體性是保證結構各部件在地震作用下協調工作的必要條件。不開洞或者是開洞較小的現澆鋼筋混凝土結構樓蓋和鋼混凝土組合樓蓋具有整體性好、平面內剛度大的優點，增加結構的整體性，有助于結構的協同工作。因此優先選用現澆樓板，且盡量要少開洞或不不開洞。
4.3減輕結構自重，控制結構剛度
地震作用的大小與建筑自重成一定比例，自重越輕，地震效應也就越小，因此附屬結構要盡量選用輕質材料。同時結構剛度在滿足位移的基礎上宜小不宜大。增大結構構件截面，提高了結構剛度和抗力大小，但同時也會招來更大的地震力。因此，不可盲目增大結構的剛
度，而要對其加以控制。
五、結束語
綜上所述，高層建筑的結構設計作為一個長期、復雜且往復循環的一個建筑發展過程，其間，負責建筑設計的工程師不僅要按早建筑業內的規范來進行設計規劃，更要在設計的過程中結合建筑區域的地質地況來進行結構設計，運用多種設計方案和設計思想，通過對比分析出最佳的設計圖紙，從而保證高層建筑結構設計的質量和效率。
參考文獻:
[1]天水市建筑勘察設計院 陳龍;淺談建筑結構設計中的概念設計[N];天水日報;2008年
[2]劉潔;建筑結構概念設計[J];河南廣播電視大學學報;2006年03期
高層建筑結構概念范文3
關鍵詞: 高層建筑；結構設計；抗震概念；應用
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A
0引言；近年來，由于人類對于自然環境的不斷破壞，各類自然災害發生的較為頻繁。高層建筑結構設計中抗震概念設計是對建筑抗震設計的宏觀控制，合理的運用抗震概念和原則是建筑結構抗震設計的必要前提，在高層建筑工程一開始從建筑的場地選擇、平立面形式、結構布置以及延性等方面進行考慮，從根本上消除高層建筑中抗震的薄弱環節，再通過計算與結構措施，能夠保證設計出的高層建筑具有良好的抗震能力，顯著的提高高層建筑的抗震可靠度。
一．高層建筑結構設計中抗震概念設計的意義
高層建筑結構設計中應該非常重視抗震概念設計，因為高層建筑結構非常復雜，當發生地震時具有動力不確定性特點，人們對地震時對結構認識的局限性，再加上材料性能和施工安裝的變易性、模擬地震波的模糊性等因素，導致計算結果和實際之間具有很大的差異。簡單的依賴數值計算獲得結構并不能有效的解決高層建筑的實際抗震問題，尤其是地質特征的差異性原因，導致許多國家甚至是地區指定的抗震規范都有明顯的差異。高層建筑結構抗震概念設計在依據數值計算的基礎上，還增加了實踐經驗元素，并且結構概念設計甚至比分析計算更重要，使得這一抗震設計理念能夠滿足區域差別下從事高層建筑結構設計的實際需求。強調高層建筑結構設計中抗震概念設計的重要性，其目的是為了引起高層建筑結構工程是在進行建筑結構設計時，特別重視相應的結構規程以及抗震概念設計中的相關規定，從而擺脫傳統的結構設計中只重視計算結果的誤區，要求結構工程師嚴格的按照結構設計計算原則，再結合地區的抗震規范，以此保證高層建筑結構的抗震性能。
二．影響建筑物抗震效果的因素
2.1 建筑結構建造過程中所使用的材料和施工過程在實際抗震設計時，抗震 效果與建筑結構的材料具有十分密切的關系。但在許多時候工作人員往往意識不到這一點。建筑材料的質量的好壞與建筑物所受到的地震作用力有直接的關系，質量好的材料所受到的地震作用力就小，則質量差的則所受到的力就大。因此一些輕型材料的應用，對于提高建筑物的抗震性能具有非常好的效果，不僅施工材料對于抗震性能有所影響，施工過程中的每一個具體環節都會對抗震效果有所影響，所以在高層建筑施工中，要控制好施工的質量，做好相應的監管工作，從而保證高層建筑的施工質量，使建筑的抗震效果有所保證。
2.2 建筑物自身的結構設計
結構設計的好壞直接關乎建筑物的質量，同時也是對抗震效果具有關鍵性的影響因素，所以在實際建筑物結構設計中，保證抗震效果是非常必要的。目前在建筑物抗震結構設計時通常以在震不壞、大震不倒為目標，因此在建筑設計時，無論是點式還是板式建筑，其合理的結構設計都是十分重要的，這對提高建筑物的抗震效果將起到積極的作用。另外建筑物在平面結構布置時，其盡量做到質心和剛心的重合，因為在建筑物平面布置時一般都較為復雜，一旦發生地震如果質心和剛心不一致時則會導致地震的作用力加劇，從而形成較大的破壞性，所以為了有效的提高地城的抗震能力，則需要做到質心與剛心的重合。
2.3 建筑物所處地質環境情況
建筑物所處位置的地質情況對建筑抵抗各種自然災害發生時的破壞性具有非常重要的意義。通常在地震發生時，如果建筑物位于巖石地帶、山體附近、容易產生滑坡的地質情況下時，則一旦發生地震所造成的破壞是十分巨大的。所以為了有效的增強建筑的抗震性能，可以在進行建筑位置選擇時即做好詳細的勘測工作，盡量避開容易在地震中由于導致地表發生變化的不利地段，選擇有利的地點進行建筑物建造。
三.抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用
3.1抗震概念設計應該重視高層建筑的結構規律。在高層建筑的抗震概念設 計應用中，應該對高層建筑的體型設計進行科學的修正，保證在質量、剛度、對稱、規則上分布均勻，保證設計的整體性，避免局部出現剛度過大的問題。高層建筑的結構布局對抗震概念設計具有十分重要的作用，簡單、對稱的建筑在地震中的應力分析和實際反映很容易做到，并且能夠達到相一致，但是在凹凸的立面與錯層設計的高層建筑中，當地震發生時將會產生復雜的地震效應，很難做到對高層建筑抗震效果的最佳分析。因此，高層建筑的抗震概念設計應該重視結構的規律性。
3.2抗震概念設計在結構體系上的應用。高層建筑抗震結構體系是抗震概念設計的關鍵，抗震概念設計在結構體系上的應用依據高層建筑物的高度以及抗震等級選擇合適的抗側力體系，通過概念近似手算確定結構設計方案的可行性以及主要構件的基本尺寸。抗震結構方案選擇的合理性，直接影響建筑抗震概念設計的經濟性與安全性。合理的選擇建筑結構體系，應該注意以下三個方面: 其一，選擇建筑結構體系時，應該對因為部分結構或者部分構件的破壞而導致整體建筑結構體系喪失對抗震能力或者重力荷載的承載能力，應該堅持抗震設計原則中的贅余度功能和內力重分配功能，這一原則的重要性在許多建筑物地震后的實際狀況中都得到了很好的印證; 其二，選擇建筑結構體系時，不僅僅應該要求建筑體系的受力明確、傳力合理以及傳力路線，還應該有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計算簡圖，這些都應該和不間斷的抗震分析相符合; 其三，其中延性是建筑結構中的重要特性之一，結構體系的變形能力取決于組成結構的構件和連接的延性水平，提高結構構件的延性水平，是提高高層建筑抗震設計概念在建筑結構設計應用中的重點問題，通過采用豎向和水平向混凝土構件，能夠增強對砌體結構的約束，當配筋砌體在地震中即使產生裂縫也不會倒塌或者散落，保證高層建筑早地震中不至于喪失對重力荷載的承載能力。
3.3抗震概念設計在結構構件上的應用。高層建筑抗震的實現需要各個構件的支撐，因此，抗震結構體系中的各個構件都必須具有一定的剛度與強度，并且還應該具有可靠的連接性。高層建筑的結構體系是一個多層次超靜定結構，因此其抗震結構也應該設置多道抗震防線，這樣在地震作用下，即使一部分構件先被破壞，剩余的構件依然具備支撐的作用，形成獨立的抗震結構，承受地震力與豎向荷載。因此，合理的預見高層建筑結構先屈服或者破壞的位置，適當的調整構件的強弱關系，形成多道抗震防線，實現對高層建筑結構體系的合理控制，這是結構抗震耗能的一種有效措施，是建筑抗震結構概念設計的重要內容。
四．結束語
總而言之;隨著高層建筑的不斷興起，其抗震結構設計成為人們關注的焦點，目前技術的進步，使高層建筑結構的抗震設計技術和方法越來越先進，越來越完善。但社會需求的不斷提升，也需要設計人員不斷強化自身的專業技能，同時還要做好對建筑環境及地質的分析和研究工作，從而根據實際情況來選擇適合的抗震結構，從而增強高層建筑結構的抗震能力，避免在地震發生時造成嚴重的傷亡和損失。
參考文獻
高層建筑結構概念范文4
關鍵詞：概念設計高層建筑結構設計優化設計
1工程概況
某工程項目用地共計11.25hm2，總建筑面積約為72萬m2，擬建成包括高檔公寓、SOHO公寓、普通住宅、商業、寫字樓等多種功能的大型商業綜合體，整個綜合體共分為A、B、C、D、E5個建筑組群。本工程為其中的B區，建筑面積1O萬m2，地下部分為兩層地下室，平時主要用于商業、設備用房及車庫，地下二層戰時為核5級人防地下室；地上部分裙房2～4層，兩棟住宅塔樓均為40層。
工程結構設計使用年限為50年，建筑結構的安全等級為二級，地基基礎設計等級為甲級。抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.1g，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類。風荷載按lOOa重現期的風壓值計算，基本風壓wo=O.60kN/m2，地面粗糙類別采用B類，由于塔樓高寬比4.34＞4.0，風荷載體形系數采用1.4。
2基礎及地下室設計
2.1 工程地質及水文地質情況
根據勘察報告，場區地貌屬山前坡洪積平原。場地內巖土分層自上而下描述如下：第1層：雜填土，第2層：細砂，第3層：粉質粘土，第4層：強風化云母片巖，第5層：中風化云母片巖，該層未穿透。場區內無不良地質現象，無液化土層，區域穩定性較好，適宜工程建設。
場區地下水位標高0.85～3.43m(黃海高程)。地下水類型為第四系松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。抗浮設計水位標高建議值為4.00m2，相對于±0.00為-0.25m。
2.2 基礎類型
根據勘察報告，并考慮抗浮要求，裙房部分的基礎采用筏板基礎，以第3層粉質粘土層( fak =280 kPa )或第4層強風化云母片巖層( fak =3OO kPa )為基礎持力層。筏板厚度為0.6m框架柱位置根據抗沖切需要設置相應尺寸的柱墩。
塔樓基礎考慮過兩種方案，一是天然筏板基礎，二是大直徑人工挖孔樁基礎。通過從結構造價、施工方便等方面綜合比較，最后采用了傳力直接的大直徑人工挖孔樁+墻下承臺梁+防水板基礎。挖孔樁樁長約13m，樁徑1000～1600，擴底1800―2900，樁端持力層為第5層中風化云母片巖，樁端極限端阻力標準值pr q =6000 kPa 。
2.3 地下室抗浮設計
地下室抗浮設計水位為-0.25m，需要進行抗浮設計。設計上采用抗拔錨桿（Φ150)進行抗浮，錨桿進入強風化巖不小于lOm，長度不小于14m，單根錨桿抗拔承載力特征值為360kN。
2.4 地下室結構超長及主裙樓差異沉降
地下室平面尺寸為206x137m，大大超過規范要求。但考慮到設縫對建筑結構的不利影響，設計時通過采取適當的結構措施(采用微膨脹混凝土、設置后澆帶、加強配筋等)、建筑措施(純地下室頂板及墻加強保溫措施)及施工措施(分段施工、加強養護、采用添加劑等)，在地下室范圍內不設變形縫而設置收縮后澆帶。另外，為解決主裙樓之間的差異沉降問題，在主裙樓之間還設置了沉降后澆帶。收縮后澆帶要求在混凝土澆筑兩個月后可進行封閉，沉降后澆帶則需根據沉降觀測的結果進行分析后再選擇合適時機進行封閉。
3上部結構方案
工程地下室部分不設伸縮縫和沉降縫，整個工程連為一體，地下室頂板設計為上部結構的嵌固部位。上部結構通過設置2道抗震縫將結構分為完全獨立的3個部分，其中左上角和右下角均為40層的2個塔樓，左下部分為2層的框架結構。
兩棟塔樓均為剪力墻結構體系，結構高度119.9m，為A級高度的鋼筋混凝土高層建筑。塔樓平面外包尺寸為27.8x31.7m，高寬比H/B=4.34，長寬L/B=1.14，均滿足規范的有關要求。
結構方案階段，首先根據概念設計的原則進行剪力墻的平面布置，盡量控制剪力墻的墻肢長度滿足普通剪力墻的要求，并盡量布置帶有翼緣的剪力墻，以提高整個建筑物的抗震性能。二是充分利用中間交通核心形成的剪力墻內筒的抗側力作用，盡量減小剪力墻的數量和尺寸。再根據結構的規則性和整體性原則，對整體計算分析的結果從周期比、位移比、剛度比和層間受剪承載力之比、剛重比以及層間位移角等方面進行綜合分析和判斷，在經過多輪結構優化后，確定了塔樓的結構方案。其中，塔樓的剪力墻厚度從底部的400厚到300到250再到上部的200厚均勻變化；混凝土強度等級也從底部的C50到C40，最后過渡到C30，并且剪力墻厚度的變化與混凝土強度等級的變化均錯開數層。優化后的標準層結構平面布置詳見圖1。
圖1標準層結構平面圖
根據本工程的特點和結構平面布置圖，還采取了一些構造加強措施：正常樓層板厚為h=l10，地下一層樓板由于人防采用400厚，±0.00樓板作為整個工程的嵌固端厚度h=180，裙房屋面層樓板厚度加厚為h=130，塔樓屋面層樓板厚度采用h=150；內筒左右兩側及電梯間由于樓板開大洞，板厚均加強為h=150，以傳遞水平力。
4結構整體計算分析
4.1 振型分解反應譜法
結構整體計算分析時采用了2個不同的計算軟件，先采用SATWE進行整體計算，再采用Etabs中文版進行驗證。地震作用計算首先采用考慮扭轉偶聯振動影響的振型分解反應譜法，塔樓的部分計算結果如表1。結果表明，兩種軟件的計算差別不大，各項指標均滿足規范的有關要求。
表1塔樓的部分計算結果
項目SATWEETABS
周期，ST13.153.03
最大層間位移角，Y向1/22731/3195
4.2 彈性時程分析補充計算
本工程結構高度大于100m，抗震設防烈度為7度，需進行多遇地震下的彈性時程補充分析計算。選用1條人工波RHITG035以及2條實際地震記錄TAF-2TH2TG035，采用SATWE進行彈性動力時程分析，輸入地震加速度的最大值為35cm/s2。
結果表明：每條時程曲線計算所得結構底部剪力均大于振型分解反應譜法結果的65/%，三條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值大于振型分解反應譜法結果的80%，選波有效。時程分析法計算所得剪力平均值在大部分樓層小于振型分解反應譜法計算結果，在頂部個別樓層出現了大于振型分解反應譜法的現象。針對這個問題在SATWE中采用了地震力放大系數的方法進行解決，這部分樓層配筋計算據此進行。
5結語
高層建筑結構概念范文5
【關鍵詞】高層鋼結構；抗震；概念設計
0.引言
作為建筑領域的新興力量，我國多高層鋼結構建筑行業發展迅速?；炷两Y構的房屋受壓較好，但抗拉能力極弱，二者強度差距達10倍，當地震來臨時，房屋在地震波循環荷載作用下，極易發生整體垮塌。而鋼結構具有良好的延展性，可以將地震波的能耗抵消掉。由于鋼材基本上屬各向同性材料，抗拉、抗壓、抗剪強度均很高，而且具有良好的延展性，特別是鋼結構憑著自己特有的高延展性減輕了地震反應，所以鋼結構可以看作比較理想的彈塑性結構，通過結構的塑性變形吸收和消耗地震輸入能量，從而具有較高的抵抗強烈地震的能力，同時鋼結構相對于其他結構自重輕，這也大大減輕了地震作用的影響。
1.高層鋼結構建筑抗震性能化設計目標
在高層鋼結構建筑抗震性能化的設計過程中，任何高層鋼結構建筑結構抗震性能設計的相關目標都有兩個：一是地震發生時，不會因為高層建筑物的鋼結構遭到結構破壞而影響建筑內人員的逃生；二是在地震發生時，不致因高層建筑物的鋼結構遭到結構破壞而使建筑產生的損失更大。
為了滿足總體目標的規則和要求，高層建筑的結構抗震設計的相關功能目標必須包括以下兩點：一是高層建筑物的某些部位的結構構件以及高層建筑物的子結構及結構整體在有地震發生后的某一段的時間內不能夠產生整體坍塌狀況，從而以保證高層建筑內的工作人員和居住人員有足夠的時間逃生；二是建筑物的某些部位的結構構件以及高層建筑物的整體結構在發生地震下不能產生嚴重的影響，能夠繼續使用，不會迅速地變形或產生倒塌現象，從而在震后建筑物的結構功能能夠最大程度上盡快得到恢復，從而相對程度上減少高層建筑在發生地震時直接和間接的經濟損失和人員傷亡。
2.高層鋼結構抗震概念設計的一般原則
概念設計一般指不通過數值計算，只根據結構體系震害、力學關系、結構破壞機理、試驗現象與工程經驗，對一些比較復雜、難以做出精確、理性的分析或規范中難以規定的工程問題，而獲得的基本設計構思?？拐鸶拍钤O計根據抗震設計的復雜性，避免了無必要的繁瑣計算，為抗震計算創造便于計算的模型，使計算分析結果更能反映地震時結構反應的實際情況，從宏觀上實現了合理抗震。目前國內有一些高層鋼結構設計軟件，但對抗震計算的可靠性仍值得商榷，應先由概念設計對高層建筑設計進行總體把握。
在實際結構設計中，高層鋼結構抗震概念設計一般原則包括：
2.1建筑的體形要簡單，平立面布置宜規則
體形簡單和規則的建筑，受力性能明確，設計時容易分析結構在地震作用下的實際反映及其內力分布，構件細部構造也容易處理；反之，剛度和強度的突變，引起的應力集中或變形集中，容易形成薄弱環節，造成嚴重后果。
2.2建筑的質量和剛度變化要均勻
建筑的剛度和質量分布不對稱，容易在水平地震作用下發生扭轉震動，設計時對質量和剛度分布不連續的情況應加以限制，采取必要的構造措施。
2.3選擇合理的抗震結構體系，設置多道抗震防線
當設計既抗風又抗震的高層建筑時，希望設計成在風荷載和規范規定的地震作用下是剛性的結構體系，但當地震作用非常大時，又可通過控制其屈服而變成有延性的結構?？蓪⒋笮拓Q向和水平構件聯結成巨型框架，豎向構件既可單獨抵抗橫向剪力，在地震作用下，與水平構件又可組成整體結構，而豎向獨立構件與整體結構的振動周期是明顯不同的。
2.4增加抗彎結構體系的有效寬度
穩固高層建筑物的一個辦法是把重量向邊緣轉移，在高度一定的情況下，限制建筑物的高寬比，國外70年代及以前建造的高層鋼結構，高寬比較大的，如紐約世界貿易中心雙塔為6.6，其它建筑很少超過此值。
2.5設計結構分體系應使其構件以最有效的方式相互作用
大量研究表明，偏心支撐具有彈性階段剛度接近于延性框架的特點，是一種良好的抗震結構，其原理是強柱，強支撐和弱消能梁段，即在大震時消能梁段屈服形成塑性鉸，且具有穩定的滯回性能，即使消能梁段進入應變硬化階段，支撐斜桿、柱和其余梁段仍能保持彈性。
2.6每層樓蓋應足以起水平隔板作用
我國抗震規范推薦鋼結構的樓蓋宜采用壓型鋼板現澆鋼筋混凝土組合樓板或非組合樓板，對超過12層的鋼結構，必要時可設置水平支撐，總的來說，就是要保證樓蓋的整體性。
2.7設置粘彈性阻尼器
粘彈性阻尼器是一種十分有效的減振耗能構件，它可以有效的減小結構構件的地震設計內力和結構橫風向的風振加速度。
2.8埋入式和外包混凝土式柱腳具有較好的抗震能力，地震區應優先采用
地震區設計錨栓時，應充分考慮地震剪力，增強錨栓的抗震強度，我國鋼結構中外露式柱腳應用普遍，而埋入式或外包混凝土這種柱腳在罕遇地震下的抗震性能值得我們注意。
2.9材料使用
高層建筑鋼結構的鋼材，宜采用Q235等級B、C、D的碳素結構鋼，以及Q345等級B、C、D、E的低合金高強度結構鋼，有可靠根據，可采用其他牌號的鋼材；抗震結構鋼材的強屈比不應小于1.2；應有明顯的屈服臺階；伸長率應大于20%；應有良好的可焊性。對承受沿板厚方向的拉力作用的焊接構件，當板厚度超過限值時，應檢驗其z向性能。
2.10降低地震作用效應
在建筑物頂部裝一個“大型調節減震器”，地震時在慣性作用下通過上了油的金屬片向相反方向傾斜，從而對建筑物的振動產生阻尼作用，減少建筑物的位移。此方法也可用于對建筑抗風不足予以彌補。
3.結束語
目前，高層鋼結構的抗震概念設計已經越來越得到結構設計界的重視。由于各個地區之間的經濟水平、地質地貌、設計水平及設計軟件普及等都存在較大差異，所以，在復雜的設計條件下，概念設計應該是保證結構抗震安全性的關鍵手段，也將是建筑抗震設計的首要步驟。
【參考文獻】
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[2]丁志耀.多高層鋼結構住宅抗震性能探究[J].華東科技（學術版），2012（4）.
高層建筑結構概念范文6
關鍵詞：抗震概念設計；高層建筑；結構設計
1高層建筑結構設計中抗震概念設計的意義
概念設計的應用范圍廣泛，包含了極多的結構設計，從中可以知道概念設計的作用越來越重要概念設計的重要性主要有以下幾點：（1）如今的計算理論及結構設計理論有待完善，存在著各種各樣的缺陷以及不可計算性所以，概念設計的應用則不僅解決了計算理論的缺點，還解決了在結構設計中實際存在的那些大量無法計算的問題，更加合理的完成了建筑的結構設計。（2）結構設計過程需要進行大量的數學計算，需要借助計算機來完成而在方案的初級設計階段不能使用計算機來輔助計算因此，需要熟練掌握結構概念的結構工程師根據自己的合理計算和準確的判斷來篩選高效低造價的結構設計方案。（3）對于結構設計的工程中存在的大量繁瑣的計算，往往需要借助計算機完成構設計人員也過分依賴計算機，這樣會降低工作人員對設計數的敏感性，對于計算中存在的數據錯誤和運算方法不合理問題不能辨別和糾正，從而使結構設計存在諸多問題，并給建筑結構留下很多安全隱患由以上分析可知，概念結構設計對建筑結構設計有相當重要的影響，其地位是不可取代的。
2高層建筑結構設計中抗震概念設計的原則
2.1結構的整體性
在高層建筑結構中，樓蓋的整體性對高層建筑結構的整體性起到十分重要的作用，其相當于水平隔板，不僅要求聚集和傳遞慣性力至各個豎向抗側力的子結構，還要求這些子結構具有較強的抗震能力，能夠抵抗地震作用，尤其是當豎向抗側力子結構的分布不均勻、結構布置復雜以及抗側力子結構的水平變形特征存在差異時，整個高層建筑就依靠樓蓋使抗側力子結構進行協同工作。
2.2結構的簡單性
結構的簡單性指的是結構在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設計規范中明確規定“結構體系應該有明確的計算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑”，只有結構簡單，才能對結構的位移、內力以及模型進行分析，準確的分析出高層建筑抗震的薄弱環節，然后采取相應的措施，避免薄弱環節的出現。
2.3結構的剛度
結構的剛度和抗震能力水平在地震作用下是雙向的，確定結構的剛度，然后合理的布置結構能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下，地結構沿著平面上兩個主軸方向都應該具有足夠的剛度與抗震能力，結構的剛度不僅僅應該控制結構的變形，還應該盡可能降低地震作用對高層建筑結構的沖擊，如果結構發生較大的變形，將會產生重力二階效應，導致結構失衡而被破壞，降低高層建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念設計中，應該重視結構的剛度設計。
3抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用
3.1地基基礎與建筑場地的合理選擇
在建筑結構抗震設計之前需要對建筑場地進行選址，在工程選址過程中應盡可能選在抗震性能相對較好的建筑場地，盡量避免抗震性能較低的場地，若無法避免，那么應做好相應的預防措施，以免遭受地震的居民受到危害。而對于建筑地基基礎的選擇，要保證建筑地基基礎選擇的科學性，首先應對建筑所在地的地質狀況進行全面勘察，應盡可能選擇土質堅實的場地，這樣對建筑結構防震抗震有一定的幫助。若地質條件不允許，則應結合當地建筑結構場地實際情況，因地制宜選擇建筑地基結構，一般情況下建筑地基結構可分為剛性結構與柔性結構兩種，對于建筑場地相對較為堅硬的土質，應選擇柔性結構，反之則應該選擇剛性結構，以此來降低地震災害給建筑物以及人們帶來的危害。
3.2建筑物結構、外形與尺寸的設計
對于建筑物而言，影響建筑抗震性能的主要因素有建筑物結構、建筑外形以及建筑各結構的尺寸等等，所以抗震設計人員在設計過程中要充分考慮影響建筑抗震性能的因素，對建筑結構、尺寸以及外形等因素進行綜合考量，從而做出合理性安排。在建筑平面設計中首先要考慮建筑的防震性能，在設計過程中要有意識的提高建筑防震性能，盡可能選擇易于進行防震設計的建筑設計方案。據相關調查研究得知，不規則建筑物與普通建筑物的抗震性能相比，其抗震性校對較低，因此在不規則建筑物結構設計中，為了防止地震的過度危害，應采取一定的防護措施。
3.3科學處理建筑主體結構與非承重結構構件的關系
建筑主體結構與非承重結構構件有著密切關系，如何科學處理建筑主體結構與非承重結構構件的關系是現今建筑概念設計中尤為關注的話題?？茖W處理兩者之間的關系尤為必要，因為保證建筑主體結構與非承重結構構件的關系，可以有效降低用戶在地震災害中的損害，具有一定的防震減震效果。在地震災害中對于已經破壞的非承重結構構件應及時更改設計，避免其影響整個建筑主體結構的安全性能。在建筑抗震概念設計中要充分考慮兩方面因素，一方面需要考慮非承重結構構件遭受地震災害后可能對建筑主體結構造成的影響。
3.4選擇適合建筑特征的抗震結構體系
每個建筑物都有其獨特之處，對于不同建筑物其所選擇的建筑抗震結構體系也有所區別。通常情況下建筑抗震結構可以大致分為兩類，一類是材料類結構，另一類則是結構形式類結構。建筑抗震結構體系選擇是建筑概念設計的重要內容，建筑所處環境不同在抗震設計也有一定的差異性，在建筑抗震結構體系選擇過程中，應根據建筑實際特性選擇建筑所需的抗震結構，這是一個較為細致復雜的工作，設計人員要充分利用自身所掌握的知識以及經驗對抗震結構體系進行有效分析，對建筑抗震設計中所要運用的材料、抗震結構體系以及抗震技術等進行綜合考量，確保建筑抗震結構體系選擇的合理性與科學性。
3.5對材料質量進行嚴格把關，確保抗震施工質量
建筑抗震性能如何在很大程度上取決于抗震材料，由此可見抗震材料選擇在建筑概念設計中的重要性。從某種角度上來講，建筑概念設計對建筑抗震施工質量具有一定的保障作用。完善的概念設計能夠正確引導建筑抗震設計，避免抗震施工走入誤區，對抗震施工的各項工序具有指導性意義。在材料選擇及使用中要對材料質量進行嚴格把關，充分考慮材料的抗震性能是否符合國家標準，選擇優質合格的抗震材料，達到抗震的最終目的。
4結語
綜上所述，抗震概念設計作為高層建筑結構設計中的一個重要組成部分，通過合理的抗震概念設計，能夠有效的提高高層建筑的抗震可靠性。因此，相關設計人員應該熟練的掌握和運用抗震概念設計，全面的考慮各項因素，從而建造出更多精品高層建筑工程，為社會造福。
參考文獻：
[1]華穎.抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用[J].中華民居，2013（06）
