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多高層建筑結構設計范文1
關鍵詞：高層建筑概念設計意義探討
一概念設計意義
多高層結構概念設計的基本原則有結構簡單、規則及具有足夠的水平剛度和抗震能力；注重結構的整體性。概念設計的范圍較大，即有大的方案選擇，又有小的細節構造，應該貫穿在設計的各階段和步驟中。概念設計是結構工程師通過自身的力學知識和工程經驗，運用經無數事故分析，震害分析，模擬實驗的定量定性分析及長期的困內外設計與使用經驗分析、歸納、總結出來的具有基礎性、整體性、全局性和關鍵性的設計基本原則、規定和方法。通過概念設計能夠從宏觀上確定結構設計的基本問題，在初步設計時把握建筑的概念性整體方案，明確結構總體系與各分體系之間的傳力關系，加強結構整體性，保證結構成為高延性的抗震耗能結構。
二 概念設計的應用分析
⑴平立面形式是保證結構簡單的重要基本條件。結構平面的布置必須考慮有利于抵抗水平荷載和豎向荷載，做到受力明確，傳力集中，盡可能減少扭轉影響。許多震害表明，平面不規則不對稱的建筑，無論是砌體結構還是混凝土結構都會因扭轉產生而破壞。因此，簡單、規則、對稱、長寬比不大，平面外伸長度小的平面形式是理想的選擇。這樣做可使結構的剛度、質量和承載力分布均勻，質量中心和剛度中心宜重合，實現扭轉效應的減小。建筑的立面形式以連續、簡潔為宜，較大程度的內收、外挑或中間層部分構件不連續會造成結構的剛度和質量沿豎向分布不均勻，豎向抗剪承載力不連續，豎向剛度出現突變和不規則，對建筑結構的抗震不利。面對當前建筑方案中出現平立面不規則的情況，作為結構工程師應該運用概念設計的原則盡可能地與建筑工程師溝通，通過調整結構布置和加強構造措施等設計手段使結構趨于合理。
對于平面規則的結構，如果剛度中心偏心，仍會有扭轉現象產生。這時可調整抗側力構件，使其均勻布置，尤其是考慮具有較大剛度的樓梯間布置。另外，注意控制結構的周期比、位移比。周期比是結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期的比值，表明了側向剛度和扭轉剛度的相對關系；位移比是樓層豎向構件最大位移與平均位移的比值，是各樓層相對剛度大小的體現?？刂扑鼈兛墒菇Y構的抗側力構件平面布置更合理、更有效，使結構不出現過大的扭轉效應。周期比超限時，當位移比滿足要求時，可減小抗側力構件的剛度，加大平動自振周期，對框剪和剪力墻結構，連接樓層端部橫縱剪力墻，形成“T”型和“L”型，加大結構的抗扭剛度。位移比超限時，可提高結構的抗扭剛度和承載力，對于平面特別復雜和剛度相差懸殊的結構可設置防震縫。
⑵多高層建筑的結構體系應該具有足夠的抵抗水平荷載和豎向荷載的能力，同時，還應具有良好的抗震承載力和變形能力，出色的耗能性能。筆者認為應注意以下幾個方面。 a.形成明確的傳力路徑。多高層建筑結構體系應具備明確合理的傳力途徑，使作用在其上部的豎向及水平荷載能夠直接傳往基礎，避免傳力的迂回。其次盡可能形成簡單正確的計算簡圖，減小計算模型與實際情況的差異。所以在具有轉換層、錯層、大底盤多塔等復雜結構體系中，概念設計更為突出。b.保證多道防線措施的運用?！犊拐鹨幏丁芬蠼Y構體系應具有多道防線，通過合理處理結構剛度、承載力分布和構件的強弱關系，利用前道防線的破壞，消耗地震能量。改變結構的動力特性，減小地震作用，保證“大震不倒”的設防目標。實踐表明：在純框架結構中，增加鋼或鋼筋混凝土柱間支撐，利用支撐的屈曲耗能，能夠成為第一道防線很好地保護框架柱子。在框一剪結構和剪力墻結構中，連梁的開裂和屈曲可消耗能量保護墻體，但前提必須加強連梁的抗剪性能，保證強剪弱彎，或者設置雙連粱也能夠起到良好的效果。多層砌體結構中設置罔梁和構造柱，在汶川大地震中再次驗證了能夠增大砌體延性，加強結構穩定性的抗震作用，成為砌體結構的第二道防線。多道防線作為概念設計對于防止結構倒塌具有重要意義，在設計中應予以足夠的重視。c.真正實現強柱弱梁。強柱弱梁是保證結構延性的措施之一，即使塑性鉸出現在梁端，形成梁鉸機制，使得柱子不發生斷裂，保證結構的穩定性。這一措施在《抗震規范》和《高規》具體表現為梁端彎矩設計值М。小于柱端彎矩設計值M，根據不同的抗震等級，滿足M>M，為抗震調整系數。
但在具體設計中，由于考慮現澆樓板參與梁的受力，將粱的抗彎剛度增大1．5～2倍，同時梁的支座配筋率高甚至出現超筋，加上板的實際配筋，使梁的實際剛度增大，實際梁端承載力大于梁端彎矩。盡管通過柱端彎矩調整系數放大彎矩，但柱子的實際配筋往往以構造配筋居多。因此實際結構體系卻成為強梁弱柱的柱鉸機制，反而降低了結構穩定性。所以對于柱子可加大配筋，適當減小梁的截面尺寸和限制鋼筋用量，將利用軟件計算的梁端配筋調整系數取1.O，不再放大梁端的實配鋼筋面積，考慮板鋼筋的實際作用。這些是保證強柱弱梁得以真正實現的設計措施。
⑶結構的整體性是保證結構各體系及構件間共同工作的必要前提，結構空間整體剛度的大小直接決定了結構抗震能力的強弱。加強結構的整體穩定性，避免由于部分結構構件發生局部破壞而導致整體結構喪失承載力發生倒塌。a.保證樓蓋的剛性要求。多高層建筑結構中，樓蓋對結構的整體性起著非常重要的作用，它不僅要承受豎向荷載，而且作為豎向抗側力構件的水平支撐，兼有向其傳力和保證其協調工作的作用。尤其當豎向抗側力結構布置不均勻、復雜或各抗側力構件水平位移不同時，結構將更加依靠樓蓋體系來保證抗側力結構的協同工作。因此樓蓋設計應采用現澆形式，盡量避免平面狹長、跨度或外伸長度較大，平面不規則，樓蓋開大洞等情況。b.注重非結構構件抗震措施。非結構構件包括建筑非結構構件和建筑附屬機電設備及其與結構主體的連接。雖然在抗震設防上非結構構件的破損程度允許高于主體結構構件，但其破壞和功能喪失也會帶來嚴重的經濟損失甚至危及人的生命安全
對非結構構件，其基本抗震措施有：加強與主體結構連接部位的預埋件、錨固件設計，以承受非結構構件傳給主體結構的附加地震作用；優先選用輕質材料墻體作為非承重墻體，合理布置剛性非承重墻體的位置，避免結構形成剛度不均勻；填充墻體應采用有效措施與主體結構拉結，同時考慮減小對結構體系的不利影響，例如采用柔性拉結；通過設置連系梁、圈梁，構造柱等加強自身的穩定性和與主體的拉結。
多高層建筑結構設計范文2
關鍵詞：高層建筑；結構設計；設計措施
Abstract: With the rapid development of China's economy, China's development of high rise buildings are on a new level, there are appeared a lot of new chic, the facade fabric layers, large body of the high-rise building. In this paper, the structure design of high-rise building on problem analysis.
Key words: high-rise building; structure design; design measures
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）06-0020-02
一、高層建筑結構設計定義
高層建筑設計就是要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，更好地解決構造處理，用概念設計來判斷計算設計的合理性。
高層建筑的主體結構是由樓層結構、傳遞豎載結構、抗側力結構、基礎結構以及豎向交通結構等幾個主要部分構成的。建筑物在受力后，這些構成部分之間相互配合，協調受力，構成一定的傳力路線，將外力(豎向荷載或水平荷載)傳給地基。因此各個構成部分之間的受力是互相影響，互相干擾的。設計中要想使整個結 構做得比較完美，在技術上、用材上、造價上有其先進性，就需要從整體出發，多方面慎重推敲，挖掘局部潛力，為良好的綜合效果提供方便條件。二、高層建筑結構設計存在問題及措施
高層建筑結構主要存在的問題有結構的超高問題，短肢剪力墻的設置問題，嵌固端的設置問題和結構的規則性問題。針對這些問題具體的解決對策應從以下幾方面入手：
1.建筑地基設計。對高層建筑來說，在抗震設計中，房屋的高寬比是一個需慎重考慮的問題。不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是地基基礎整個工程造價的決定性因素，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜地基基礎設計規范無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的“地基基礎設計規范能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。
2.高層建筑不規則性設計。當結構的位移比和周期比超規范規定時，說明結構的抗扭剛度相對結構的抗側剛度偏小，結構的扭轉效應較大。在結構抗側剛度較大，結構的層間位移滿足要求的情況下，可減小結構的抗側剛度，對樓層中部結構做減法，可取消、減短、減薄剪力墻，減小連梁高度等。當結構的抗側剛度較小，側移較大時，可對樓層周邊結構做加法，可增大周邊構件的剛度。對帶裙房高層建筑，帶裙房部分樓層的位移比和周期比往往超規范規定。由于裙房高度不高，裙房樓層的絕對側移值很小，因此可不按高層建筑的側移控制條件來要求裙房，即位移比可適當放寬。
3.高層建筑剪力墻結構設計。高層剪力墻結構是特定的將剪力墻和框架兩種結構相互組合，進而形成一種新的體系。那么高層建筑的豎向荷載是由剪力墻和框架共同進行承擔的，但是其水平的作用則主要就是由擁有較大的抗側剛度的剪力墻來進行承擔。這樣的結構設計不僅僅具有剪力墻較強的抗震能力和較大的剛度，同時還具有框架結構的使用方便和布置靈活的特點，因此能夠被廣泛的應用在高層的旅館建筑和辦公建筑當中。而高層建筑的水平力也主要是由剪力墻和框架共同進行承擔，正是因為剪力墻和框架的共同協同工作，其內力分布和受力狀況都得到了較好的改善。
4.高層建筑突出升高結構設計。在高層建筑中由于存在用水(生活用及消防用)及設置電梯的客觀要求，因此，位于高層建筑屋頂上的突出升高部分是難以避免的。對該部分由于有地震中的高振型影響，所受地震力相對較大，因此，設計中應設法減輕該部非承重結構部分的重量。同時將該部分的平面位置設置于接近抗側力結構的剛度中心處，對于結構抗震將是相當有利的。正常規情況下，屋頂突出升高部分的設備重量有電梯機房與水箱兩部分。由于消防對水壓頭的要求，水箱常是設置在突出升高部分 的中間高度處的樓板上 ，一般高層建筑中該水箱的重量是比較大的，可達40-60噸，最大為100噸以上。因而由其產生的地震力將是相當大的。為減少此項影響，采用懸吊水箱的做法將是有效的。懸吊水箱的自振周期是較長的。?？勺龅? ~ 4秒以上，此值與結構主體的第一振型自振周期以及地面的卓越周期相比都是相差較大的，與結構高振型的振動周期比將相差更大，因此是不會產生合拍共振的現象。值得注意的一點是。當采用懸吊水箱時，吊桿上下宜做成鉸接。同時對進水管、出水管及溢流管與水箱的接頭須采用柔性軟接頭處理。
三、建筑結構的經濟性分析
建筑結構經濟性包括內容注重經濟性的建筑設計包含非常廣泛的內容。傳統中只強調改進建筑材料保溫性、改善建筑體形系數、提高建筑材料的氣密性等一系列節能降耗措施，現在建筑隨著形勢的發展，人們對居住環境不僅從結構性出發，更要在建筑結構的經濟性角度考慮，如空間組織、技術組織、結構設置、能源與資源利用，以及建筑循環再利用等方面全面地確立經濟性的原則、方法。
建筑結構的經濟性就是只以較少的成本來獲得最大的效用。其中由美國建筑師、工程師R·B·富勒提出的“少費多用”原則是較常用普通的原則?！吧儋M多用（more withless）”原則的含義是，憑借有效的手段或方式，利用最小化的量的材料、資源來投資，目的在于獲得盡可能大的發展效益?！吧儋M多用”原則，順應目前的發展形勢，在建筑堅持可續費發展的思路上，該原則是一條重要的、有效的、節約型的設計方式。在富勒的實踐中，“少費多用”原則最具代表性地表現在他對空間結構及建材應用的創意中。他的短桿網架穹隆結構體系（geodesic dome ）被稱為人類迄今為止最輕、最高效、最為有力的空間圍合手段，在造型、尺寸、材料選用上具有很大的靈活性，且造價低廉、營造方便。
“少費多用”原則還體現在建筑空間組織、利用的高效化方面。原則堅持對平面面積的充分利用，還注重三維空間的挖掘。比如某市圖書館設計中提出了“ 模塊式”圖書館的創作思路，將圖書館劃分成不同的功能模塊，采用不同的層高、柱網，進行類比布局。這樣可以減少“三統一”標準空間所造成的浪費，充分發揮空間效益。某高效空間住宅的設計中則對廚房、廁所的上區、臥區上下等潛在空間進行了有效的利用。將每戶主、次二個開間設置為不同層高，對應于不同的功能使用要求，大大提高了住宅空間的使用效益。
多高層建筑結構設計范文3
關鍵詞：大底盤 多塔樓 高層建筑 結構設計
在當前社會不斷發展中，高層建筑結構不斷涌現，結構形式個性多樣，其設計方式更是五花八門，其功能更是向著多樣化發展，為了滿足社會發展要求，其設計方式隨著科學技術成果的應用而逐步完善。近年來涌現出大量體型復雜的高層建筑，其中大底盤多塔樓占據了較大的比例，逐步成為當前高層建筑結構形式中的主要形式。大底盤多塔樓是通過將高層建筑底部幾層公共空間設置為大底盤，并在其空間結構上設置兩個或者兩個以上的塔樓，從而改變傳統高層建筑結構的造型，同時提高建筑物的整體性和抗震性能。這樣的結構形式在施工和設計中由于樓體之間和各部分主體相連，使得其在設計中設計和功能發生變化。然而在建筑設計中由于結構形態較為復雜，并會產生扭轉振動問題，如結構布置不當，可能會造成豎向剛度突變、扭轉振動反應和振動引起的樓層變動和完整性能的不穩，同時造成建筑結構形式的變動，嚴重影響了建筑功能質量和使用壽命。其在設計中設計模式比一般建筑結構形式要復雜的多，因此要嚴格結合當前的制度和設計規章進行設計，保證高層建筑設計的質量和性能。
一、概述
大底盤多塔樓高層建筑結構體系的主要特點是：在當前建筑施工和設計中多動獨立的高層建筑底部設置成為一個整體性的大型地下結構形式，形成一個大底盤，大底盤多塔樓高層建筑結構在大底盤上一層突然收進，屬豎向不規則結構；大底盤上有2個或多個塔樓時，結建筑物結構振型價位復雜，并且由于這復雜的結構形態會產生相應的扭曲振動模式，因此需要在設計中嚴格控制，一旦結構布置不當，其豎向剛度發生巨大的變化，進而引起扭轉振動反應及高振型影響將會加劇。在實際工程的設計中，大底盤多塔樓高層建筑結構的設計為大底盤結構頂層樓板可作為上部多塔樓的嵌固端。通常帶地下停車位的住宅小區基本屬于該種類型。
從結構設計的角度來說，由于大底盤為塔樓嵌固端，各個塔樓在水平和豎向荷載的作用下可以認為是相互獨立的，結構內力分析可以分開進行。在這種情況下上部塔樓的結構設計是常規的，可以不作討論。在進行結構大底盤部分的內力分析時，必須進行整體計算，但由于塔樓的側向剛度相對于大底盤的側向剛度來說比較小，因此，上部單個塔樓的在水平地震力作用下對于離塔樓位置較遠的大底盤構件產生的影響很小，所以該種情況下對于大底盤的構件內力可以不考慮由于上部多塔樓的存在而對大底盤產生的復雜影響。鑒于此，高層建筑設計規程中并未把此類結構形式歸為復雜高層建筑。同樣的，在結構設計中，對于豎向荷載作用下，需要進行整體模型計算，來進行基礎等構件的設計，在水平荷載作用下，不需要對整體模型進行多塔樓相互影響的復雜結構分析。
二、大底盤頂層樓板可作為上部多塔樓結構的嵌固端
我們在接觸到的工程實例中遇到了一些問題，下面以實例來進行簡要說明，某住宅小區，地下二層為人防地下車庫，地下一層為自行車庫，地上為四棟11層的短肢剪力墻結構，抗震設防烈度6度，地震力加速度0.05g，場地類別Ⅳ類，地基基礎設計等級丙級，短肢墻抗震等級三級，框架抗震等級四級。由于該高層住宅的地下室抗側剛度較大，為典型的大底盤多塔樓結構。在結構設計初期，作為先決條件，首先應先進行多塔樓的嵌固端部位的判斷，大底盤地下室部分的豎向構件范圍選取為從大底盤頂層向外擴大底盤一層層高范圍的區域。該建筑工程項目在設計的過程中，是通過嵌固端位置的確定地面綠化及管線的輻射。由于地面綠化及市政管線的敷設要求，地下車庫頂板往往上部要求覆土很厚，最少0.8 m～1.0 m，一些高檔小區甚至達2 m～3 m。由于地下室頂板存在較厚的覆土，對結構側向變形有一定約束作用，但其約束效應與回填土施工質量存在很大的關聯性，通常在設計的時候都是采用關聯控制手段和方法來全面分析，并且對設計重點環節謹慎處理。
三、設計要點分析
隨著大底盤多塔樓高層建筑的增多人們開始越來越關注其在地震作用下的工作性能。在國內外多次地震中高層建筑由于承載力不足、側移過大等原因發生嚴重破壞甚至倒塌的事例屢見不鮮。大量研究顯示在動力響應方面震害調查與實驗研究以及有限元計算結果間存在差異這表明人們對結構抗震特性還不是完全清楚因此對其進行進一步的研究是非常必要的。在大多盤多塔樓高層建筑結構設計中，主要用"調"、"抗"、"放"整體結構構思的先進設計思想，以及解決類似技術難題的思路與方法，專門設計了一種適用于高層建筑的新型連體鋼結構"呼吸系統"，同時，對做好現場技術服務與確保工程質量的關系進行了實踐與研討，工程實例經受了多次超強特大臺風和多年的冷熱溫度變化等多種受力工況的考驗，實現了預期的目標。地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。 地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確。
另外，從整體模型的震型的震動中，我們也可以發現，在大底盤層，遠離塔樓的結構構件振動幅度很微小。也就是說，水平力作用下，塔樓對大底盤層遠離塔樓處的構件影響很小。因此，我們可以得出結論，在滿足大底盤頂層為上部塔樓嵌固層的條件下，各塔樓是可以拆開分別進行結構計算分析，這樣的計算假定和簡化是符合結構的實際受力狀況的，其計算結果也是可用于后續工程設計的。另外，為了保證大底盤頂層樓板的嵌固功能，必須保證大底盤頂層平面內具有足夠的剛度，采用的構造加強措施有：大底盤頂層樓板結合人防要求，板厚取為300mm厚，且板配筋雙層雙向拉通設置，配筋率不小于0.3%；另外落地的剪力墻配筋除應符合計算要求外，還應比對應部位上部短肢剪力墻的配筋大1.1倍以上?！∫陨鲜顷P于對大底盤多塔樓高層結構設計的一些分析和探討，希望有不足之處能得到同行的指正。
多高層建筑結構設計范文4
一、在高層建筑設計中出現的問題
（一）設備不合理的問題
在高層建筑是設計和施工中，設備的配備對于整個高層建筑設計和施工中是最基礎的保障，在有些高層建筑設計和施工中因為設備的配備不合理而帶給建筑結構的不合理是經常發生的。在我國國內，會因為設備裝置的放置不合理和設備系統的設計不合理而導致建筑施工甚至后期使用時產生很大的不良影響。
（二）樓層平面剛度的計算問題
在國內的一些高層建筑結構設計中，有些設計在整體的結構觀念上有欠缺，甚至在結構布置上沒有考慮周到，在如此的情況下為了省時省力，采用樓板變形的計算程序。盡管采用樓板變形的計算程序其理論是沒有錯誤甚至是十分準確的，但設計者卻遺忘了在確定樓板變形程度上的數據很難精確成一個數據[1]。這時如果采用樓板變形的計算程序，因為其數據都不能準確的得到，就更不用說得出結果的準確程度有多高了。
（三）縱向框架的問題
在現行的建筑抗震設計規范中，水平地震的作用力一般按兩個主軸的方向分別計算。各個方向的抗測力構件用于支撐各個方向的地震力。也就是說，在對整體框架進行結構設計的時候，縱向框架的力和橫向框架的力兩者的重要性是相同的。然而在實際高層建筑結構設計中，往往忽略了地震的縱向作用，導致結構設計的缺陷，使得梁的支座負筋，跨中縱筋和箍筋的配筋值都不足[2]。
二、對于高層建筑結構設計出現問題的對策
（一）高層建筑結構計算簡圖的選擇
在對高層建筑進行結構設計的時候首先要進行結構計算，而結構計算一般需要選擇一種計算簡圖，在選擇的計算簡圖上進行高層建筑結構設計的計算。如果在一開始的時候就選擇了不合理的簡圖，那么在高層建筑結構設計的時候就容易出現結構不合理的問題[3]。因此，如果能在一開始就選擇了一個合理的高層建筑結構計算簡圖，那么對于高層建筑結構設計會是一個重要的保障，同樣的，合適的構造方法應該和相應的計算簡圖的方法匹配。重要的是，在實際高層建筑結構設計中，計算簡圖的結構節點不應只是鋼節點或者鉸節點，需要保證計算簡圖的誤差在相應規范的規定范圍內。
（二）平面及立面的選擇
在進行高層建筑結構設計中，“三心合一”是一個重要的概念?！叭暮弦弧敝傅氖歉邔咏ㄖw的幾何形心、剛度中心、結構重心盡可能地在空間中交匯于一個點。如果不能在高層建筑結構設計中做到“三心合一”，那么整個高層建筑的結構設計就會出現扭轉問題。扭轉問題會在風載等水平載荷的作用下對高層建筑的相應結構造成嚴重危害，繼而影響到整個高層建筑的結構設計。為了防止扭轉問題對于整個結構的危害，設計人員在設計時應該盡可能的使高層建筑整體達到“三心合一”的狀態，要選擇合理的結構形式和平面布局。因此，在選擇平面和立面形式的時候，對高層建筑的平面要選擇比較簡單的形式，便于設計人員在進行計算和設計的時候條理清晰、不易混淆。大量的資料表明，對稱結構更穩定，更容易在地震中保持安全，因此，選高層建筑的平面形式時要多選結構簡單、線條規則、更加對稱的平面形式。
（三）剪力墻的優化
在其它建筑中，原來框架結構中起承受水平和豎直兩個方向的力的構件是梁柱，而在高層建筑中取代梁柱來承受水平和豎直兩個方向的力的是剪力墻體系結構。剪力墻體系結構是一種混凝土材質的土墻結構，不僅可以直接承受水平和豎直的力，對于其它結構的水平載荷也可以起到調節作用。因此，不斷優化剪力墻的結構對于整個高層建筑結構設計的進度和安全性都有著巨大的影響。在進行剪力墻結構體系優化的時候，需要注意剪力墻設計中的連梁的設計是很重要的一部分。高層建筑設計人員可以把連梁之間的各個墻體連接起來而形成聯肢墻。這種設計可以使得墻肢的約束條件增加，從而使墻體的各個部分都得到了更多的內力，十分有效的提高高層建筑的抗震能力。但是這種做法的缺點在于對于投資商來說造成了不必要的浪費，然而對于整個高層建筑結構的安全性來說絕對是利大于弊的。
多高層建筑結構設計范文5
關鍵詞：建筑、結構設計、方法、注意事項
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
面對我國高層建筑規模越來越復雜化的今天，結構工程師將面臨巨大的挑戰，如何以簡單清晰的思路應對設計的多元化，需引起足夠的重視。尤其是在對鋼筋混凝土高層建筑進行結構設計時，其中有許多的重點和細節需要加以注意。
1.我國高層建筑結構設計現狀分析
根據《民用建筑設計通則》GB 50352-2005第3.1.2條的規定，住宅建筑一層至三層為低層住宅，四層至六層為多層住宅，七層至九層為中高層住宅，十層及十層以上為高層住宅；公共建筑及綜合性建筑總高度超過24m者為高層（不包括高度超過24m的單體主體建筑）；高層大于100m的民用建筑為超高層建筑。
根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ 3-2010規定，10層及10層以上或房屋高度超過28m的住宅建筑，以及房屋高度大于24m的其他民用房屋屬于高層建筑。[1]
由于目前我國的城市建筑用地緊缺，以及一、二線城市資源匯聚，辦公、住宅的需求量日益增加，增加建筑物高度是解決此兩者矛盾的最有效手段。據數據表明，全球在建摩天大樓的87%是在中國，相信在未來，高層建筑設計將在建筑設計業成為主流。
高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構設計相比較，結構設計在各專業中占有比較重要的地位，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期的長短和投資造價的高低。根據筆者近幾年的觀察來看，對于超高層建筑，因為使用空間對結構構件尺寸的限制，鋼混結構占的比重較大；而普通高層建筑，特別是100m以下的住宅建筑，都是以普通混凝土結構為主導，其中又以剪力墻結構最為主流。
根據以往地震震害的數據表明，磚混結構，特別是底框―磚混結構的震害較為嚴重。因此新規范對此類結構形式的要求加嚴了。
2.建筑結構設計的要求分析
一座優質的建筑最關鍵的因素是它的使用安全，因此，在進行建筑結構設計時首先要考慮人們的生命財產安全，結構設計人員在進行建筑結構設計的時候需要做到以下幾個方面。（1）在進行結構設計時，設計人員要充分考慮設計的精度，在結構設計中對數值設計的要求非常高，必須把誤差降到最小。對建筑結構所有部位的承載力極限狀態進行準確計算，同時對其正常使用狀態的最大承載力進行計算。（2）在進行結構設計時，設計人員應對建筑結構進行全面的分析，對建筑中的各個要素進行綜合考慮。最重要的是要考慮到建筑的安全，把建筑物安全放在第一位，要盡一切可能提高建筑結構設計的質量。[2]
3.結構設計中的常見問題
3.1結構規則性的問題
對建筑結構的規則性，建筑抗震設計規范及高層建筑混凝土結構技術規程對結構平面布置及豎向布置作了詳細的要求。對于結構的平面形狀，宜簡單、規則、質量、剛度和承載力分布宜均勻，不應采用嚴重不規則的平面；對于結構豎向布置，宜規則、均勻，避免有過大的外挑和收進，側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。對此，在高層建筑物結構設計時，應及早參與到建筑的前期設計中去，以控制建筑結構的規則性，達到經濟合理的要求。
3.2嵌固端的設置問題
高層建筑在進行結構分析計算之前必須首先確定結構嵌固端的位置，我們這里所說的嵌固指的是強度嵌固而非力學嵌固（完全剛性的固定）。嵌固端的設置是否準確不僅關系到結構中某些構件內力分配的準確性，而且還影響到結構位移的真實性，最終會影響結構的安全性及經濟性。因此，結構設計師應通過計算結果及工程實際情況兩者來確定嵌固端的合理部位，使其能較為真實地反映結構實際的情況，提高計算的精度。
3.3短肢剪力墻設置
受建筑使用空間的影響，結構布置中經常會出現短肢剪力墻的情況。規范規定短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。而廣東省標準《高層建筑混凝土結構技術規程》DBJ 15-92-2013，第7.1.8條注1規定，短肢剪力墻指截面高度不大于1600mm且截面厚度小于300mm的剪力墻。
抗震設計時，高層建筑結構不應全部采用短肢剪力墻；B級高度高層建筑以及9度的A級高度高層建筑，不宜布置短肢剪力墻，不應采用具有較多短肢剪力墻結構。
3.4結構超高問題
在鋼筋混凝土高層結構設計中，對于高層建筑的總高度，在抗震規范和高規中都有嚴格的要求，A級高度的為普通高層建筑結構，B級高度的為復雜高層建筑結構。對于B級高度的高層建筑，按照相關文獻的規定，該類建筑屬于超限建筑工程，需要進行抗震設防專項審查，且要求更為嚴格的計算分析和構造措施，以保證建筑物的安全。因此，在高層結構設計時，應該按照規范要求與建筑師協商嚴格控制建筑物高度，以合理控制造價，避免造成社會資源的浪費。
3.5地基與基礎設計方面存在的問題
作為建筑結構的最底層構件，基礎承托上部結構傳遞來的荷載，并將其傳遞至地基?；A設計為結構設計的根本，處理不當，往往會出現牽一發而動全身的連鎖反應。
應選用整體性好，能滿足地基承載力和建筑物容許變形要求的基礎形式，以調節不均勻沉降，達到安全實用和經濟合理的效果。根據上部結構類型、層數、荷載及基底土層的承載力及壓縮模量，可逐次考慮采用獨立柱基、條形交叉梁、滿堂筏板或箱形基礎、樁基、樁筏。其中筏板基礎可以是梁板式和平板式，當建筑物層數較多、地下室柱距較大、基底反力很大時，宜優先采用平板式筏基。多高層建筑宜設置地下室以減少地基的附加壓力和沉降量，以滿足天然地基的承載力和增加上部結構的整體穩定性?；A有一定的埋置深度，對房屋抗震有利，可以減小上部結構的地震反應。同時，由于基礎有一定的埋置深度后，地下室前后墻的被動土壓力和側墻的摩擦力限制了基礎的擺動，使基礎底板壓力的分布趨于平緩。基礎設計除滿足地基承載力要求外，基礎沉降復核也同樣重要，因為沉降問題引起的問題年年都有，而且這方面的治理也較為復雜，所以需要設計人員在前期考慮清楚，采取相應的措施協調沉降，2013年的注冊結構工程師考試加大了基礎沉降計算的題量，也是志在引起大家的注意。
作為全國性的規范標準，只能在大方向上對基礎設計作出規定。但是地基基礎的設計地方性很強，尤其是樁基的設計應因地制宜，各地區對樁的選型、成樁工藝、承載力取值有各自成熟經驗，不少省、市有地區規范，當工程所在地區有地區性地基基礎設計規范或標準時，應依據該地區的規范或標準進行地基基礎的設計。例如貴州地區，對于獨立基礎的剪切計算有別于國家規范，如按國家規范計算，則會比相鄰工程的造價高出許多，不符合地區情況，會影響設計院以后在當地的發展。[3]
以現在的設計計算理論，對于上部結構、基礎、地基的整體作用問題，還不夠完善，還達不到真正設計計算量化的要求。雖然我國目前也有了專門的高層建筑與地基基礎共同作用理論的相關程序，但大多數的設計人員還是引用以往不考慮上、下共同相互作用的影響，只考慮基礎和地基共用的影響。實例表明，只考慮基礎與地基間承載力關系設計的筏板基礎，鋼筋最大應力實測值遠小于鋼筋抗拉強度，造成很大程度上的浪費。在新理論沒有得到證明之前，一線設計人員需頂著業主鋼筋含量要求的壓力，結合工程實測數據，對比工程情況，合理取舍。
4.結語
建筑工程質量的好壞直接關系到國家的利益和人民的生命安全，同時也決定了人們的生活質量。在今后的工作中,建筑結構設計人員需要重新認識自己工作的重要性,明確自己的責任,提高對結構設計質量安全問題的辨別能力,積累結構設計的工作經驗,使建筑結構設計工作行業逐步步入正軌,使建筑物的設計更安全、更合理。
參考文獻
[1]王續晶。高層建筑結構設計問題探討[j].價值工程
多高層建筑結構設計范文6
關鍵詞：高層建筑；結構設計；問題
中圖分類號：TU208文獻標識碼： A
一、高層建筑結構的特點
(一)整體結構更具有柔和性
與底層建筑相比，高層建筑的整體結構更具有柔和性的特點，在地殼運動和具有震動性環境中極易發生變形，導致建筑物的傾斜，倒塌。因此高層建筑的結構延展性應當作為高層建筑結構設計的一個重要設計指標，在構造上采取適當的措施來避免高層建筑塑性變形階段之后延展能力的喪失，使其具有更強的抗震性和結構穩定性，從而保障住戶的生命財產安全。
(二)豎向載重負荷較大
高層建筑的第一個特點就在于豎向利用空間，這也是在現代城市寸土寸金情形下成為城市建設設計寵兒的首要原因。高層建筑的豎向載荷很大，就可能在柱中引起較大的軸向變形，這樣一來，一方面對連續梁彎矩會產生較為嚴重的影響，對于連續梁中間支座處的負彎矩而言，就會導致負彎矩減小，而對于跨中正彎矩和端支座負彎矩值而言，就會導致兩者的擴張，不利于高層建筑的穩固性。另一方面，對于構件下料長度的預測，是依據軸向變形的計算值來對下料長度進行逐步調整，一旦對軸向變形計算值不準，會進一步影響構件剪力和側移，從而會導致建筑的不安全因素增加。因此，鑒于高層建筑豎向載重負荷較大的特點，要充分考慮軸向變形的程度。
(三)水平荷載的重要作用
所謂水平荷載是指，物體受水平方向的作用力，在高層建筑的設計時，一旦高度確定，其豎向荷載基本上為定值，變動幅度不大，而建筑的穩定性是與高層建筑的荷載能力與建筑高的比值度緊密相關的，一般而言，建筑高度與建筑物自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值為正相關，而水平荷載對結構產生的傾覆力矩和由此在豎構件中引起的軸力的數值，是與建筑高度的平方成正比，因此豎向荷載大體定值的情況下，可以通過結構特性不同可以改變的水平荷載就成為設計時重點注意的地方，將水平荷載的風荷載和地震作用數值通過合理的結構設計控制在有利于建筑的最完美的狀態。
二、高層建筑結構設計的原則
(一)選擇合適的計算簡圖
由于結構計算以計算簡圖作為基礎而進行，計算簡圖的選擇不合適會造成結構安全事故，因此為了保證結構的安全就必須選擇合適的計算簡圖，并且還需要配合相應的構造措施。盡管實際的結構節點不能是純粹的剛接點或者鉸接點，然而我們也要分析判斷，將誤差設計在合理的范圍內。
(二)選擇合適的結構方案
選擇合適的結構方案即選擇可行的結構體系和結構形式。結構體系需要滿足傳力簡捷，受力明確的條件。同一結構單元不能混合使用不一樣的結構體系，地震區要盡可能的符合豎向和平面規則。同時要綜合分析工程的材料供應、設計要求、施工條件、地理環境等情況，和其他專業進行充分的協商，然后進行結構的選型，以確定好結構方案。在有必要的情況下需要進行多方案的比較，建立模型分析比對，選擇最合理的結構方案。
(三)選擇恰當的基礎方案
要根據上部結構的類型、工程地質條件、施工條件、相鄰建筑物影響、載荷分布等因素來選擇恰當的基礎方案。在設計的時候要盡可能的發揮地基潛力，在必要的時候要做好地基變形的驗算。并配合詳細的地質報告來做基礎設計，以及進行現場的查看或者對臨近的建筑資料進行參考。
(四)做好計算結果的分析
目前結構設計多為軟件計算，且種類比較多，不同的軟件易和不同的計算方法都會導致不同的結果。設計前應全面了解程序的適用條件和范圍，熟悉設計規范，讓計算機作為輔助設計。設計過程中容易出現錯誤，如人工輸入錯誤; 軟件本身有缺陷; 結構的實際情況和程序的不符等，都會導致計算結果不準確，所以設計師計算完成后，應對電算結果認真分析審核，做出準確的判斷。
三、目前在高層建筑結構設計中存在的常見問題分析
由于經濟發展原因，我國高層建筑施工相對歐美等發達國家起步較晚，但隨著改革開放對經濟的巨大促進作用，我國高層建筑施工建設進度加快。但由于施工經驗和技術的先天不足，導致我國目前高層建筑結構設計施工中存在諸多問題，而這些問題的直接體現便是高層建筑服務壽命和使用質量遠不及歐美等發達國家。通過大量的研究與分析，我們發現我國目前高層建筑結構設計中存在的問題主要有以下幾點：
(一)建筑空間布局不當
高層建筑在設計過程中除了考慮建筑的實際使用功能，同時也要照顧到外在的美觀和該建筑與周邊設施的環境適應性。因此在高層建筑結構設計的實際工作中需要綜合考慮建筑高度和建筑高寬比以及建筑與周邊設施相對距離。
在某些地區的商品寫字樓樓盤建設過程中，常出現各樓盤布局相對集中的現象，彼此間距過小。如某地兩棟35層高度樓盤在進行設計時沒有充分考慮北側樓盤采光需要，既沒有進行錯位布局設計，也沒有拉開建筑距離（實際上兩棟樓盤南北距離僅僅三十余米），實際上造成了北側大樓底層常年采光不暢，嚴重影響了建筑的使用功能。
(二)高層建筑嵌固端的設置不當
一般來說，高層建筑地面以下都附建有地下室，用作地下停車場或者地下商場。在進行地下工程設計時，設計人員常忽視了對建筑物的嵌固端位置設計，這常會影響到嵌固端的樓板設計、嵌固端的上下層剛度比例限制、嵌固端的上下層抗震等級的一致性、建筑整體建構設計與嵌固端位置協調等，并由此引發一系列問題，既不利于工程施工的正常進行，也給建筑使用安全埋下一定的隱患。
(三)建筑材料的選用不當
我國多地屬于地震多發地帶，根據國外的設計施工經驗，一般地震多發地的高層建筑主體結構采用鋼結構為主，多種類復合材料為輔的建筑結構。但在我國高層建筑設計中，大多采用鋼筋混凝土或者沙石混合結構。一是由于鋼結構設計技術過于復雜，國內尚不能完全掌握鋼結構高層建筑的設計施工技術，二是由于鋼筋混凝土結構已經得到了豐富的研究和實踐，更容易控制設計與施工質量。但從實際效果來看，采用鋼筋混凝土結構的高層建筑很容易在施工和使用過程中發生鋼筋混凝土結構彎曲變形側移幅度較大的現象，由此不利于建筑的長期正常健康使用。
(四)建筑安全性設計不足
高層建筑不同于一般建筑，人口相對密集，而且不利于緊急狀態下的人員快速疏散，因此需要特別注意對建筑安全性的設計，主要包括消防滅火、應急逃生通道、抗震、抗風、防雷電設計等。對于高層建筑來講，其受力載荷較大，在劇烈的地質運動（如地震）及自然條件（雷雨大風等強對流天氣）沖擊下極容易發生建筑受力穩定性遭到影響或者破壞、部件結構穩定性下降等現象。高層建筑中的防滅火是高層建筑日常安全管理中的重點，如果結構設計中沒有完善的消防滅火設施系統以及應急逃生通道，該高層建筑在事實上存在著嚴重的安全漏洞，一旦發生火災事故，后果不堪設想。在我國很多高層建筑結構設計中對消防滅火、應急逃生通道、防風、防震、防雷電設計均有不足，不利于建筑的日常正常使用和管理。
四、高層建筑結構設計問題的解決措施
建筑結構的合理性和科學性直接決定著建筑的整體質量，影響著人們的生命和財產安全，所以在建筑結構設計中為避免以上問題的出現，應注意以下幾個方面的問題。
(一)增強高層建筑結構的剛度，盡量減少位移
位移對高層建筑結構的影響非常大，合適的結構體系、平面的體型、立面的改變等方面是探討減少位移不可缺少的內容，只有綜合考慮了上面的方面，才能有效控制位移。另外，在高層建筑的結構進行布置時，要適度地加強高層建筑樓蓋的剛度，將各個構建連接好。在高層建筑結構相對薄弱的位置和應力較復雜的位置，要加強重視，不可忽略。對于高層建筑結構體系中的抵御復力矩的寬度、結構寬度，要進行適當有效地加大，減少高層建筑的側向位移。如今高層建筑結構設計中使用的材料范圍越來越廣，采用的結構形式也越來越新穎，這也就隨之對高層建筑結構設計的影響越來越大。然而隨著混凝土材料性能的日趨完善，其在高層建筑結構中的使用也越加廣泛。
(二)優化高層建筑的消防結構設計
隨著建筑業的發展，高層建筑在城市中的應用越發普遍。除去自然災害引發的地震以外，還要充分考慮人為因素引起的災害，比如火災。高層建筑結構越復雜越高，那么一旦引起了火災，使用者的人身安全和財產安全就會受到極大的威脅。因此，在高層建筑結構的設計中注意防火是很關鍵的。首先，防火間距要合理，設計人員在進行設計時，要按照相關規定進行操作，精確地測出建筑物之間的實際距離。然后，對于設計要因地制宜，防火結構一定要符合實際的地形情況。除此之外還有安全疏散通道的設計也很重要。一般而言，安全疏散通道應該進行垂直結構設計，而且盡量多設計幾條，利于慌亂人群的疏散。安全疏散通道中一定要設計防煙區，避免煙霧將疏散的人群嗆暈。設計人員可以使用分隔式的設計，可以更好地控制火勢和煙霧的蔓延。另外，防火門、防火墻以及其他防火設備等也需要設計人員注意。
(三)優化高層建筑的抗震性能
高層建筑結構的設計要保證各個地方的剛度對稱且均勻，其平面形狀也要盡量的規范和盡量的簡單。如果能夠保證以上要求達到標準，那么在計算地震應力時就會容易的多，處理起來也會容易很多。比如地震應力扭轉和集中地方的處理等等。由此可見，在設計高層建筑的結構時，要盡量可能地將建筑剛度的中心點和地震力作用中心點設計到一起，正常情況下，偏心距e 要比與外力作用線垂直的建筑物邊長的5%小。高層建筑物體積龐大，噸位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出現地震或者其他使之震動的因素，造成的損失將是巨大的。為了避免災難的發生，必須要優化好高層建筑的抗震性能。
(四)優化高層建筑自身的缺陷
高層建筑自身所帶有的缺陷也是很多的，比如高層建筑的溫度收縮問題、沉降問題等，除此之外，高層建筑因為其體型很龐大宏偉，內外部結構千變萬化，十分復雜，所以極其容易對建筑物本身造成不利的影響。如果工作人員想要加強高層建筑物的安全工作，就不能忽略以上其自身的弱點，并且還要根據不同的問題進行不同的設計，妥善處理?，F今，建筑行業的結構分析技術和其計算方法得到了更好的提高，在高層建筑的平面設計方面也出現了設計不規范、不對稱以及曲線形設計等現象，在高層建筑實際中也應用到了耗能減震技術。
五、結束語
總之，在高層建筑結構設計中，結構工程師不能僅僅重視結構計算的準確性而忽略結構方案的具體實際情況，應作出合理的結構方案選擇。高層建筑結構設計人員應根據具體情況進行具體分析掌握的知識處理實際建筑設計中遇到了各種問題。
參考文獻：
[1]趙東曉.高層建筑結構設計的問題與對策研究[J].商品混凝土,2012,09:132-133.
