高層建筑結構設計要點大全11篇

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篇（1）

1高層建筑結構設計的基本原則

1.1結構方案合理化原則。高層建筑結構方案的合理化是指高層建筑結構設計方案必須與結構體系和結構形式的要求保持一致，同時應滿足經濟性的要求，其中結構體系的具體要求為傳力簡單化、受力明確化。針對某些結構單元相同的高層建筑物，其結構體系應相同。1.2計算簡圖合理化原則。高層建筑結構設計的基礎是計算簡圖，計算簡圖的合理性直接關乎高層建筑結構的安全，由此可見高層建筑結構設計必須堅持簡圖合理的原則。高層建筑結構構件及節點的簡化可以有多種選擇，但必須把計算結果的誤差控制在合理的范圍內，以免對建筑結構產生負面的影響，從而影響建筑結構的安全。1.3結果分析精準化原則。伴隨著計算機技術的迅速發展，當前很多領域都開始應用計算機技術，并且發揮著至關重要的作用，而在建筑結構方案設計中，通過應用計算機技術能夠對相關數據進行科學更加科學的分析，不僅能夠有效的降低人工計算存在的失誤，而且還能確保建筑結構方案的準確與合理。

2高層建筑結構設計特點

2.1水平荷載。建筑同時承受豎向荷載和地震及風產生的水平荷載，在多層建筑中，因水平荷載產生的內力和位移相對較小，對建筑建構設計的影響不大，主要是以重力為代表的豎向荷載著建筑結構的設計起控制作用。而在高層建筑中，很多時候是水平荷載對建筑結構設計起決定性作用，盡管豎向荷載對結構設計會產生重要的影響，但相對于水平荷載來說，影響相對較小。2.2軸向變形。對于多層建筑軸力項相對于彎矩項來說，對結構設計產生的影響不是很大，結構設計時可只考慮彎矩項而忽略軸力的影響。但是對高樓層建筑結構進行分析所要考慮的因素就不太一樣了，需充分考慮到高層建筑的層數、高度對豎向構件軸力值的影響。隨著高度的不斷增加，豎向構件的軸力變形也會變得特別明顯，當豎向構件軸向變形達到一定的程度，會使高層建筑的結構內力數值和分布產生變化。2.3建筑側向位移。隨著建筑樓層及高度的增加，在水平荷載的作用下產生的側向位移也會不斷的增大。高層建筑設計時，需要保證足夠的結構強度，在應對風荷載及地震作用產生的內力作用時，才能有足夠大的力量去抵御。為了能夠將風荷載及地震作用下產生的側移距離控制在一定的限度之內，就必須擁有足夠的抗側剛度能力，才能較好的保障結構安全及正常使用的舒適度。

3高層建筑結構設計存在的問題分析

3.1建筑短肢剪力墻設置存在問題。隨著人們對住宅平面與空間的要求越來越高，高層住宅建筑中短肢剪力墻的運用越來越多。在一般情況下，建筑結構的短肢剪力墻是指墻肢的高度、厚度比例為5-8的墻體。短肢剪力墻與普通剪力墻相比承擔較大軸力與剪力，抗震性能較差，從受力特性及構件的安全儲備有別普通剪力墻，為安全起見，在高層住宅結構中短肢剪力墻布置不宜過多，不應采用全部為短肢剪力墻的結構，在某些情況下還要限制建筑高度。3.2抗震結構設計問題。高層建筑結構設計中很重要的內容是結構抗震設計。受高層建筑高度過高、荷載過大的影響，一旦出現了地震，就會誘發出各種不可估計的問題。現階段我國建筑工程建設要求高層建筑最低要保證五十年的設計基準期，并對高層建筑的抗震設計進行了明確的規定。但是在實際結構設計中，存在設計人員對規范理解不透、概念設計模糊等問題。如果高層建筑結構設計人員沒有充分認識到上述問題，就會給高層建筑留下安全隱患。3.3扭轉問題。質量中心、剛度中心和幾何中心是高層建筑結構設計中的“三心”，“三心合一”也是高層建筑結構設計過程中需要盡量達到的目標。但是在實際設計中存在“三心”偏離較大的問題。在三心偏離較大的情況下，受較大水平力的影響就會出現高層建筑扭轉震動的問題，影響高層建筑的安全。

4高層建筑設計相關假定

4.1彈性假定。當建筑處于一般風力的、正常使用豎向荷載及低于設防烈度的地震的作用時，建筑結構構件一般處于彈性的工作階段，這一假定與實際的工作情況存在的差異不大。但當遭遇強震作用或者強烈的臺風天氣時，建筑產生的位移會比較大，結構構件會轉入彈塑性的工作階段。在這個時候就應當按照彈塑性動力分析方法進行分析，而不能只按照彈性假定的方法計算，否則就不能將結構構件的真實工作狀態反映出來，留下安全隱患。4.2小變形假定。小變形假定方法是除了彈性假定之外另一種比較常用的方法，但也有學者對幾何非線性問題進行研究。除了彈性假定，小變形假定方法也常被采用。但有不少學者對幾何非線性問題（P-Δ效應）做了一些研究。一般情況下，當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時，P-Δ效應的影響就不能被忽視了。4.3剛性樓板假定。目前在我國對很多高層建筑結構進行分析時，都是將樓板的平面內剛度設定為無限大，而將樓板平面外的剛度予以忽略。在這種假定下，建筑結構體系的自由度在一定程度上減少，對計算方法進行了簡化。此外通過這種假定，使得在使用薄壁桿件的理論在對筒體體系的結構進行計算時非常方便，但是一般情況下，因為受到計算方式以及其他因素的影響，使得這種假定通常比較適合對建筑的框架以及剪力墻體系的計算。4.4計算圖形的假定。在高層建筑架構體系中，整體分析將采用的計算圖形分為一維、二維協同分析和三維空間分析三種。其中，三維空間分析的普通桿單元，每一節點含有6個自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點還應該考慮截面翹曲，截面翹曲有7個自由度。

5高層建筑結構設計要點

5.1建筑的載荷設計。在高層建筑的建筑結構設計中，建筑的安全性以及穩定性是設計的重中之重，而建筑的荷載直接影響著建筑的安全以及穩定，因此在進行建設設計時一定要做好荷載的計算。相對于一般的建筑，高層建筑的荷載及其組合要復雜的多，相關的設計人員在進行建筑的荷載計算時需要考慮的內容也多得多。在進行高層建筑的荷載計算時，最主要的內容是以下兩個方面：建筑的地震荷載以及風荷載。在實際的設計中，復雜的超限高層建筑還應當進行的風洞試驗及振動臺試驗，以確保建筑的安全。5.2建筑抗震性能的設計。因為高層建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其對應力的承受能力也不一樣，因此當地震時其產生的反應程度也不是一樣的，因此對于高層建筑，在進行設計的時候必須要充分考慮抗震設計。而且抗震設計時，必須要對建筑所處的地形地質條件都進行充分的考慮，通常土地比較堅硬的其抗震強度會比較大，所以要盡量選擇硬度比較大的土層，而避開那些土質疏松的地層，而對土層的變化進行有效的把握成為抗震設計中的一個困難點。5.3高層建筑結構的包絡設計。包絡設計是近年來比較常見的設計方式，可以有效解決工程項目結構設計中存在的各種問題。當前工程設計問題變化比較多，有許多因素都會影響到結構效應，各種問題盤根錯節，使用目前已經掌握的只是或者軟件很難對其進行準確的分析。學術科學和工程的不同點在于后者難以長時間等待。因此要通過優化結構設計的形式，利用最少的經濟投入來獲取最大的經濟效益，并解決工程項目存在的問題。不同的工程條件可以用不同的網絡設計原則來處理，在對待轉換結構轉換層或者連體結構時，也可以用網絡設計，對構件進行分析驗算，取不利值包絡設計。

總之，高層建筑的復雜性不僅要求其設計人員必須具有較高的綜合素質，而且還有掌握足夠的理論知識以及相關的法律知識，而且在對其進行結構設計時也要對對建筑周圍的環境進行綜合的考慮，由此來提高設計的質量，同時降低建造的成本，促進高層建筑的健康發展。

作者:崔惠林 單位:保定市城鄉建筑設計研究院

參考文獻：

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[5]楊俊.高層建筑結構設計中的要點分析[J].江西建材,2014,13:35-36.

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Abstract: with the development of land resources, the growing tension, high-rise building more and more as the choice in the urban construction and development of a kind of form of construction, and the design of the building structure changes more and more, building type and function more and more complex, high-rise building structure design also has become more and more high building structure engineering design work of the difficult points and key. So the article through the structure design of a high-rise building, and discusses the design put forward that should be paid attention in the main points, for everyone to discuss and study.

Keywords: high building; Structure design; Design choice; points

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號

前言

高層建筑是社會經濟發展和科技進步的產物。隨著大城市的發展，城市用地緊張，市區地價日益高漲，促使近代高層建筑的出現，電梯的發明更使高層建筑越建越高。宏偉的高層建筑是經濟實力的象征，具有重要的宣傳效應，在日益激烈的商業競爭中，更扮演了重要的角色。

一、 高層建筑結構體系的選擇分析

高層建筑結構是否合理、經濟的關鍵就是高層建筑抗側力結構體系的選擇是否合理，抗側力結構體系有框架、剪力墻、框架－剪力墻、框架－核心筒、筒中筒等。對結構選型來說，沒有普遍使用的選擇標準，往往是隨著建筑的環境、功能要求有所變化，每一選擇都有其優劣這就需要結構工程師認真地對比和考慮。例如：框架結構建筑平面布置靈活，構件類型少，設計和施工都較簡單，但其抗側剛度小，當建筑較高時，梁柱截面大，影響室內使用空間；剪力墻結構整體性好，抗側剛度大，側移小，但其平面布置不靈活，一般適用住宅及旅館；而框架－剪力墻結構則綜合了框架結構和剪力墻結構的優點，并可以設計成雙重抗側力體系，框架－剪力墻結構設計中要注意的就是剪力墻的布置要均勻，剛心與質心重合或相近，且剪力墻數量不宜過多，滿足規范的側移限值即好。框架－核心筒的受力性能與框架－剪力墻相同，由于外框架間距大，使得建筑空間大而靈活，采光好，是高層公共建筑和辦公用房的理想選擇，在高度較高時，還可以加伸臂減小側移。筒中筒結構由于柱距小近年已較少應用。

二、 高層建筑結構設計特點

2.1水平荷載成為決定因素。一方面，因為樓房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，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

2.2 軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。

2.3側移成為控制指標。與較低樓房不同，結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。

2.4結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。

三、 高層建筑結構設計的基本原則

3.1以承載力、剛度、延性為主導目標，實施多道防線、剛柔結合的結構形式。即應具有一定大的剛度和承載力來抵御風荷載和小震，隨著第一道防線破壞，結構變柔后仍有足夠大的彈塑性變形能力和延性耗能能力來抵御未來可能遭遇的罕遇大震。

3.2 在對結構進行分析計算時，應該運用最簡單、最直接、概念最清楚的計算方法，將結構的受力與傳力途徑設計成簡單、直接、明確。盡可能避免出現以抗扭為主導的關鍵性傳力構件。

3.3 盡可能使結構平面布置的正交抗側力剛度中心(簡稱剛心)和建筑物表面力(風力)作用中心或質量重心(質心)靠近或重合，以避免或減小在風荷載或地震作用下產生的扭轉效應。

3.4建筑物豎向布置的抗側力剛度構件也最好設計成均勻、連續，避免出現軟弱層和上下層間的剪切剛度、彎曲剛度和軸壓剛度的突變。

3.5 應重視上部結構與其支承結構整體共同作用的機理，即傳力與受力結構兩者之間的共同作用；例如，在高層建筑的箱基和筏基的底板設計中，計算軟件無法進行上部結構－地下室－地基基礎的相互作用分析，計算出來的底板內力遠遠大于底板實際受到的內力。

四 高層建筑結構設計的設計方法要求

4.1屋面活荷載取值

框架荷載取0.3kN/m2已經沿用多年，不打算修改。但屋面結構，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2。《鋼結構設計規范》征求意見稿規定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結構設計規范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規定，遇到超載情況，就要出安全問題。現在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。

4.2屋脊垂度要控制

框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時說過不包括屋脊點垂度。現在了解到，美國是計算的。他們作框架分析，一般是將構件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現斜坡，使屋面變形。現在打算做個規定，剛架側移后，當山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。

4.3鋼柱換砼柱

少數單位設計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設計好之后，又根據業主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應當指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構件內力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關。建筑結構是一門科學，如果不按科學辦事，是要吃苦頭的。今后國家要執行建筑法，實行強制性條款，違反其中一項，出了工程事故，是要受罰的。

五 高層建筑結構設計應注意的要點

在高層建筑的抗震設計中，概念設計的思想也得到延伸，所以結構工程師必須對結構地震破壞機理有深刻的認識，對地震試驗研究成果有一定的理解，這樣才能從概念上作出判斷，并采取措施。我國的抗震設防目標是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。抗震結構構件必須有足夠大的承載能力，足夠的剛度、延性和耗能能力，以達到抗震設防目標。在同一地震作用下，剛度小的結構變形大，剛度大的結構變形小，所以，對同種材料而言，鋼筋混凝土框架結構比設置了剪力墻的鋼筋混凝土結構震害嚴重。另外，建筑的體型和結構總體布置也是在抗震設計值得特別重視的，平面形狀上宜簡單、對稱、避免過多的外伸、內凹、避免細腰形和角部重疊平面；電梯、樓梯的布置盡量避免布置在端角和凹凸處；避免錯層布置等。建筑立面也應是規則、均勻、從上到下外形變化不大，沒有過多的外挑內收，避免突變。還有一點就是建筑的非結構構件與建筑主體結構必須存在可靠連接，使其在地震時不脫落，以免發生倒塌傷人。

六 結論

隨著高層建筑進一步的發展，滿足高層建筑的形式，材料，力學分析模型都將日趨復雜多元，為了滿足市場的要求，高層建筑結構設計師必須嚴格執行設計標準，根據工程實地情況選擇合理的結構方式，注意高層建筑結構設計的難點和要點，為后期的施工打下良好的基礎。

參考文獻

[1]肖峻．高層建筑結構分析與設計[J]．中化建設，2008，（12）．

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在城市化大發展的今天，大量人口涌入城市，在帶來巨大勞動力的同時也挑戰了人口居住能力。為了更好的節約城市土地空間，提升城市化發展水平，城市中的高層建筑物越來越多。但是隨之而來的是高層建筑的質量問題，比如高層建筑設計人員對建筑結構設計不規范，進而導致建筑質量下降，影響到整個建筑的安全性。設計人員在進行相應設計時需要綜合考慮城市發展狀況以及高層建筑的結構設計，這樣可以保證建筑結構質量，提升建筑的安全性。

1、高層建筑結構特點及布置原則

1.1 高層建筑結構特點

在高層建筑中，每一個建筑都有自身的結構特性。這需要設計師根據建筑周圍狀況以及建筑自身的特性來進行結構設計，這樣才可以保證建筑整體質量，提升建筑的安全性。高層建筑結構要承受兩種載荷，他們分別來自垂直載荷以及水平載荷，同時它還要承受自然災害例如地震的影響。相對于低層建筑來說，高層建筑所要承受的載荷力比較大，如果結構設計不精確，會直接影響到建筑的安全質量，最終會影響到人民的生命財產安全。在高層建筑中，載荷以及地震的作用會隨著建筑物的高度增加而增加，這樣容易導致建筑位移速度加快，但是如果位移過大，就會導致建筑安全問題出現，還會對非結構構件以及結構構件造成損壞。因此在進行結構設計時，設計人員應該講結構的位移控制在一定范圍內，減少位移帶來的建筑結構風險。

1.2 高層建筑結構布置原則

高層建筑結構的布置非常嚴格，這樣才可以保證建筑的安全。在高層建筑結構的布置原則中主要有兩種。第一，結構平面布置；第二，結構立體布置。結構平面布置就是指在進行建筑結構的設計和布置時，設計人員要按照平面的形狀來進行，做到簡單、規則和對稱，這樣可以使質心和剛心重合。如果建筑結構的偏心過大，就會導致結構構件的位移，使得應力過于集中，影響到建筑結構質量。在高層建筑平面布置中，不宜采用不規則的平面，應該遵循相應的規定和設計要求來進行設計，從而提升建筑的結構質量。如果確實布置的平面不規則，則需要將其分為若干個規則簡單的平面來進行處理，這樣有助于建筑的抗震，提升建筑的抗震效果。而結構立體布置，則需要在結構的豎向布置中遵循規則和均勻的原則。在這樣的結構中建筑剛度應該自下而上逐漸減小。如果下層剛度過小，就會導致下層結構的承壓能力較弱，使得建筑承載力集中在下部，進而出現結構問題。嚴重時還可能會導致建筑的全面倒塌，因此在結構立體布置中需要遵循相關原則，確保建筑結構的質量。上部樓層在收進時要保持尺寸的科學性，減少收進對建筑結構的不利影響，提升建筑結構的整體質量。

2、高層建筑結構設計要點

2.1 地基與基礎設計

高層建筑結構中地基是建設施工的基礎。建筑設計師在進行高層建筑結構設計的過程中要對建筑地基進行全面了解，要對建筑結構和建筑環境進行全面分析，確保將環境和施工有效結合在一起，提高設計的可實行性。我國的建筑環境差異較大，地質情況各不相同，因此在進行設計的過程中設計人員要對地質狀況進行深入研究，確保施工順利進行。設計人員要首先對地質水位進行勘探，對地質數據、上層結構類型、使用功能、施工條件進行綜合考慮。其次要對周圍建筑環境安全進行研究，觀察建筑物沉降或傾斜狀況。最后要對建筑物設置位置及標高進行了解，對建筑施工科學性進行分析，確保施工順利進行。

2.2 水平荷載問題

施工的過程中影響建筑質量的因素主要有：垂直荷載、風力產生的水平荷載、地震抵抗力等。水平荷載對建筑質量起決定性作用。水平荷載是建筑結構設計的主要控制因素，其在樓房自重及樓面自重等方面具有非常好的結構控制效果，可以對樓房結構進行傾覆，加強建筑豎構件的作用力。設計人員要對水平荷載的大小和方向進行分析，對水平荷載可能導致的高層建筑結構問題進行預防和控制，加強對建筑結構的強化效果，減少水平荷載造成的建筑結構問題。

2.3 結構側移問題

側移問題是當前高層建筑設計中的關鍵影響因素。在高層建筑結構中，水平荷載作用可以導致高層結構向側面變形，導致建筑結構出現側移。因此，設計人員要對結構強度進行有效控制，加強對風荷載作用力產生的內力抵抗效果，要對內側的剛度進行強化，確保在水平荷載下產生的側移在一定的范圍內，降低可能出現的側移問題，提高高層建筑的使用安全性。設計人員要對高層建筑的側移進行定時監測，對超出側移范圍的高層建筑及時進行處理，降低可能出現的建筑質量問題和安全問題。

2.4 結構延性問題

高層建筑結構具有較好柔和性，在地震作用下可以形成更大的形變。為了提高高層建筑結構的抗震作用，設計人員要對建筑結構塑性形變進行強化，保證高層建筑在進行塑性形變的過程中仍具有較強的抵抗變形能力。要在進行高層建筑結構設計的過程中對高層建筑結構進行合理強度強化，對高層建筑邊角、高層建筑底座等部分進行合理處理，保證高層建筑結構具有足夠的延性，加強高層建筑的安全性和穩定性。

2.5 結構選型問題

高層建筑結構施工工藝在一定程度上不僅會影響到建筑施工材料的消耗，還在很大程度上影響到工期和質量。因此在進行高層建筑結構選型的過程中，設計人員要對建筑結構體系進行全面控制，對建筑結構工藝進行合理選取。在進行選型的過程中，設計人員要對高層建筑結構平面及立面進行控制，保證將建筑結構的幾何中心、剛度中心、結構中心有效匯于一點，提高單獨結構的控制效果。要注意將建筑結構力學分析進行完善，保證建筑施工的受力效益和受力特性，對高層建筑結構選型概念階段進行設計，保證建筑施工的經濟效益。設計人員要對選型環境、工藝、施工效果等因素進行全面考慮，提高建筑結構的綜合效益，降低可能出現的工程資源消耗和工程資源浪費現象。

2.6 抗震及連梁問題

在進行抗震設計的過程中，高層建筑一般不采取單純框架結構體系，常選取框架一剪力墻、剪力墻、筒體結構等完成對自身結構的加固和抗震。這種方法可以有效提高對地震的抵抗效果，加強建筑結構的經濟性。除此之外，高層建筑在進行內力和位移計算的過程中還常使用彈性剛度。彈性剛度可以有效對連梁超筋或截面控制超過剪壓比的連梁剛度進行控制，提高連梁的效果。在框架-剪力墻結構中，設計人員可以對連梁的剛度進行降低，對剛度系數進行折減。當折減后建筑結構仍不能滿足設計的需要和要求，設計人員可以適當對連梁進行內調幅，但是在實際調幅過程中要保證調幅力度低于20%。

3、結語

當前我國高層建筑越來越多，尤其是在土地資源比較緊張的大城市。加強高層建筑結構的討論，能夠更好的提升建筑結構質量，保證建筑的安全。通過上述建筑問題以及建筑結構設計要求的討論，使我們更加深入的了解到高層建筑結構設計的重要性。嚴格規范建筑結構設計人員的設計行為，明確建筑結構設計的各項標準，可以提高建筑結構的科學性，保證建筑內部人民的生命財產安全。因此，科學的高層建筑結構設計理念，能夠適應我國建筑行業發展的要求，能夠適應我國社會經濟進步的需要。

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中圖分類號：TU97文獻標識碼： A

前言

近年來，我國建筑行業快速發展，高層建筑以其空間優勢得到了較好的發展，是標志著城市經濟迅速發展的里程碑。然而由于高層建筑結構復雜，且施工量大等原因，要求工程設計人員在結構設計中應準確把握設計要點，確保高層建筑結構的安全性，以及投入使用的穩定性。

一、 高層建筑結構設計要點

（一）選用適當的計算簡圖：結構計算是在計算簡圖的基礎上進行的，計算簡圖選用不當則會導致結構安全的事故常常發生，所以選擇適當的計算簡圖是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節點不可能是純粹的鉸結點和剛結點，但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。

（二）正確分析計算結果：在結構設計中普遍采用計算機技術，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此設計師應對程序的適用范圍、條件等進行全面了解。在計算機輔助設計時，由于結構實際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤。或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果，因而要求結構工程師在拿到電算結果時應認真分析，慎重校核，做出合理判斷。

（三）選擇合理的結構方案

一個合理的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案，即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確，傳力簡捷，必須對工程的設計要求、材料供應、地理環境、施工條件等情況進行綜合分析，并與建筑、電、水、暖等專業充分協商，在此基礎上進行結構選型，確定結構方案，必要時應進行多方案比較，擇優選用，考慮各結構體系的合理性、適用性和經濟性。

1、框架結構。框架結構一般用于多層及小高層結構，最大高度范圍60.0m 以下(6 度設防)。框架結構的特點是，具有較大的室內空間，使用方便，但內凸的框架柱直接影響到房間的實際使用面積及家具布置。

2、框架剪力墻結構。剪力墻結構因其即能承擔垂直荷載又能抵抗水平力作用，所以在高層建筑中得以廣泛使用。剪力墻體系屬剛性結構,其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度均比較高,有一定的延性，傳力均勻、直接，抗倒塌能力強，整體性好,能見高度大于框架，是一種良好的結構體系。

3、框架-核心筒結構：以內部設置混凝土筒體，周圈設置框架，來作為抗側力體系并承擔豎向荷載的結構。（筒體其實是剪力墻的一種特殊形式）

4、筒中筒結構：以內部外部設置雙重混凝土筒體，來作為抗側力體系并承擔豎向荷載的結構。 板柱-剪力墻結構：以混凝土柱和樓板（即無梁樓蓋體系）組成的框架及剪力墻共同工作來作為抗側力體系并承擔豎向荷載的結構。

5、部分框支剪力墻結構：剪力墻結構的一種。其中部分剪力墻不落地，通過轉換梁（也叫框支梁）把荷載傳至框支柱（框架柱的一種特殊形式）。

（四）采取相應的構造措施：結構設計始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉原則”，注意構件的延性性能；加強薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執行段錨固長度；考慮溫度應力的影響。此外，還要注意按對稱、均勻、規整原則考慮平面和立面的布置；綜合考慮抗震的多道防線；盡量避免薄弱層的出現；正常使用極限狀態的驗算都需要概念設計做指導。

（五）地基與基礎設計

高層建筑結構中基礎更是極其重要的一部分，在高層項目的整個工程造價中，基礎占有很大一部分，結構設計師對地基與基礎設計都特別重視，高層建筑設計不同于多層建筑。其基礎設計應根據工程地質條件、上部結構類型與載荷分布、相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，先要對施工場地的地質情況和地下水水位進行了勘探，從而得出相關的數據，同時還要對高層上部結構的類型和施工條件、使用功能等進行綜合的考慮，同時還要考慮到施工時對周圍的建筑安全性的影響，這樣才能有效的保證建筑物建成后發生傾斜或沉降。

（六）高層建筑結構平面及立面形式的選擇

在結構設計時要選擇合理的平面布局和結構形式，盡可能達到建筑物的三心合一，因此在設計時對平面和立面形式進行選擇是十分關鍵的。作為高層建筑，更適宜規則、簡單的對稱形態。同時如果平面布置極不對稱，有過多的內凹、外凸等復雜形式都會加大震害。因此在高層結構的設計中，要保證結構的抗震設計中，結構體系的選擇、布置、構造措施比軟件的計算結果都要精確，這樣將保證結構具有良好的抗震性，從而保證結構的安全性。

（七）高層的連梁設計

在內力和位移計算時，其構件可采用彈性剛度，在處理連梁超筋或截面控制超過剪壓比的首要方法是選好剛度折減系數。當連梁剛度折減后，部分樓層的連梁仍然不滿足要求時，可采用內調幅，調幅不宜超過20%。

（八）提高結構重要部位的延性

結構延性是指結構吸收地震能量后的變形能力。結構延性設計是高層結構概念設計的一項重要內容。結構主要靠延性來抵抗地震作用產生的非彈性變形。在結構豎向，對于體形較簡單的、剛度沿高度均勻分布的高層建筑，應著重提高底層構件的延性；對于大底盤高層建筑，應著重提高主樓與裙房頂面相銜接的樓層中構件的延性；對于不規則立面的高層建筑，應著重加強體形突變處樓層構件的延性。在結構平面位置上，應該著重提高房屋周邊轉角處、平面突變處和復雜平面各翼相接處構件的延性。

（九）充分考慮結構抗震性能

當前國內外抗震設計的發展趨勢，是根據對結構在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設計，結構彈塑性分析成為抗震設計的必要組成部分。在需要抗震設防的高層建筑中，盡可能不采用純框架體系，可以采用框架一剪力墻、剪力墻或筒體結構體系，要根據我國的具體條件進一步總結對高層建筑的剛度要求，以便能夠更經濟合理地布置剪力墻和筒體等抗側力構件。

筒體體系：凡采用筒體為抗側力構件的結構體系稱為筒體體系,包括筒體-框架、單筒體、多束筒、筒中筒等多種形式。筒體是一種空間受力結構，分為空腹筒和實腹筒兩種類型。筒體體系具有很高的剛度和強度，各構件受力比較合理，抗震、抗風能力很強，往往應用于大空間、大跨度或超高層建筑。

二、高層建筑結構方案設計中應注意的問題

（一）考慮受力性能

對于一個建筑物的最初的設計，設計師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而結構設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。

（二）提倡概念設計

概念設計通常是指不經數值計算，特別是在一些難以作出精確理性分析或在規范中難以規定的問題時，結合整體結構體系以及分體系間的結構破壞機理、力學關系、試驗現象以及工程經驗等所獲得的基本設計原則與設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置以及抗震細部措施的宏觀控制。采用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇。所得方案一般概念清晰、定性正確，防止后期設計階段出現不必要的繁瑣運算，具有經濟可靠的優點。

結語

對于高層結構設計的要點要進行深入的分析研究，重視結構計算的準確性的同時，還應結合結構方案的具體實況，對結構方案做出科學合理的選擇。工程設計人員應堅持具體情況具體分析，并不斷開拓思路，汲取新的技術理念，融入到實際設計中，確保高層建筑結構設計的安全、實用與美觀。

參考文獻

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[2]王作榮.談高層建筑結構設計的要點[J].企業科技與發展，2010，（16）.

[3]楊俊.高層建筑結構設計中的要點分析[J].江西建材，2014，（13）.

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中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

高層建筑目前在我們的城市建設當中所占的比例是越來越大，而建筑結構設計方面的變化也越來越多，很多新興的結構設計方案以迅猛的速度呈現在我們的城市建設中。高層建筑得到了前所未有的發展，應用于建筑工程中的材料、形式、力學分析模式也越來越復雜，結構體系更是多種多樣，高層建筑結構設計也成為了工程設計師所面臨的一項重大課題。因此，為了能夠滿足建筑的功能需求，在對結構進行設計之前，對其中所涉及的要點進行探討和分析是必不可少的，只有在充分掌握設計要點的基礎上，才能夠設計出符合建筑功能要求的整體結構。

1 建筑結構設計要點

高層建筑結構設計主要是指在滿足安全、適用、耐久、經濟和施工可行的要求下，按有關設計標準的規定，對建筑結構進行總體布置、技術經濟分析、計算、構造和制圖工作，并尋求優化的過程。建筑結構的設計特點主要可以分為以下幾個方面：

1) 水平荷載是決定因素。水平荷載對高層建筑結構具有重要的作用，也是高層建筑結構設計中所主要考慮的因素。在高層建筑中，由于豎向荷載所引起的軸力與建筑高度的一次方成正比，而水平荷載所引起的傾覆力矩及豎向構件的軸力與建筑高度的二次方成正比。由此可見，隨著高層建筑高度的不斷增加，這個值也會隨之逐漸增大，對建筑結構的影響也必然會越來越大。

2) 結構延性成為重要設計指標。延性主要是在高層結構抗震設計中采用的，結構延性主要是指材料的結構、構件或構件的某個截面從屈服開始至達到最大承載能力或達到以后而承載力還沒有顯著下降期間的變形能力。隨著荷載的不斷增加，受彎構件受拉位置的混凝土就會出現裂縫的情況，嚴重的還有可能導致構件被破壞。

3) 軸向變形也同樣很重要。軸向變形在結構設計中也是不容忽視的。高層建筑中所涉及到的豎向荷載值往往都比較大，很容易引起柱中的軸向變形，從而對連續梁彎矩產生一定程度的影響，同時還會影響到預制構件的下料長度。因此，建筑設計師一定要對此給予高度的重視。

2 高層建筑的結構體系

設計師如果想要對建筑的結構進行科學合理的設計，就必須全面了解其體系的構成。就我國目前高層建筑的結構體系來看，主要包括以下幾個方面:

1) 剪力墻體系。剪力墻主要是指承受風荷載或地震作用所產生的水平剪力的墻體。而剪力墻體系主要是受力主體結構全部都是由平面剪力墻的構件組成的一種體系。其不僅能夠承擔結構中水平構件所產生的豎向荷載，而且還能夠承擔外部因素所引起的振動作用，比如地震作用以及風力等。剪力墻本身具有較高的強度和剛度，同時具有一定的延性，是一種不錯的結構體系。

2) 框架—剪力墻體系。由于剪力墻本身具有較好的強度和剛度，因此，在框架體系的強度和剛度達不到建筑使用需求的時候，往往會采取安裝剪力墻的方法來代替部分框架，二者所形成的體系就是框架—剪力墻體系。其中，框架所承受的主要是垂直荷載的力量，剪力墻所承受的是水平剪力。剪力墻的設置不僅能夠在很大程度上增強建筑的側向剛度，使其水平位移變小，而且還能夠使框架所受的力實現均勻分布。

3) 筒體體系。筒體結構體系由框架—剪力墻結構與全剪力墻結構綜合演變和發展而來的。筒體結構體系是將剪力墻或密柱框架集中到建筑的內部和而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，目前在高層建筑中被廣泛應用。

4） 嵌固端的設置：由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

5) 結構的規則性：新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。

3 高層建筑的結構分析

3.1 高層建筑結構分析的基本假定

在進行高層建筑結構分析基本假定的時候，結構分析人員通過采用彈性假定的方法來進行。目前，彈性的計算方法已經成為了工程上最為實用的結構分析方法。通常情況下，建筑結構在垂直荷載和風力的影響下，會處于一個彈性工作階段，在這種條件下，這種彈性假定是基本符合現實情況的。但是如果遭受到地震和強臺風作用的時候，建筑就會根據實際情況產生不同程度的位移，進入到彈塑性的工作階段。此時工作人員如果按照彈性方法對內力和位移情況進行計算，那么其結果必然不能夠充分反映結構的工作狀態，因此，必須要采用彈塑性動力的分析方法進行分析。此外，剛性樓板假定也是高層建筑結構分析基本假定的內容之一。

我國目前有很多隨著當今建筑結構的不斷改革和創新，剪力墻成為了建筑結構設計不可缺少的重要形式。因為剪力墻結構的抗側剛度比較大、側移能力較小、良好的抗震效果相對而言比較良好。剪力墻結構在高層建筑的設計中應用越來越普遍，人們對剪力墻結構的要求隨之越高。在原來的剪力墻基礎上，我們可以結合框架結構優點和弊端，從而設計出一套靈活的剪力墻結構體系，提高當前建筑結構設計的水平，具體問題具體分析，最大程度上提高和優化整體結構的設計水平。

3.2 高層建筑結構靜力分析方法

剪力墻的受力特性與變形狀態一般都是由它的開洞情況造成的。一般剪力墻中，它的墻肢截面高度都是厚度的8 倍。短肢剪力墻的截面高度是厚度的6.5 倍左右。剪力墻結構的計算方法可以利用平面有限單元法。此方法具有精準性和高效性，適用于多種多樣的剪力墻。它的一些弊端也是顯而易見的，比如特殊開洞墻、框支墻的過渡層的設計情況相當復雜，容易出差錯等。

剪力墻的受力特性與變形狀態主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應力分布也不同，計算內力與位移時需采用相應的計算方法。

剪力墻結構的機算方法是平面有限單元法。此法較為精確，而且對各類剪力墻都能適用。但因其自由度較多，機時耗費較大，目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應力分布復雜的情況。

4 建筑結構工程特征

合理利用土地資源、空間和節約施工成本以及保證施工的質量，是高層建筑施工過程中的主要目的。所以具備良好的空間工作性能成為高層建筑設計的必然要求，我們可以利用剪力墻結構的雙向布置，設計出完整的結構空間。結構體系的主要作用是提高建筑物抗震性能，完善設計的結構，從而保證剪力墻在應用過程中的最佳質量。

篇（6）

Abstract: this paper mainly in high-rise building in the structural design of the need to pay attention to some of the main point to carry on the summary, including some influencing factors, the design of the important index and some assumptions, hope this research can provide some references to related unit.

Keywords: high building; Structure design; points

中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：

改革開放以來，我國的建筑行業經歷了一次次質的飛躍，尤其是在上個世紀九十年代至今，中國的房地產業異軍突起，創造了一個又一個的發展奇跡。而隨著近年來城市美化運動的不斷興起，城市在新建建筑和舊有建筑改造方面越來越多的選擇了高層建筑。高層建筑占地面積小，可容納較多的人口，而且抗震性能好，因此高層建筑在城市中所占的比例越來越高，像是北京上海等土地價格較高，人口稠密的大型城市，包括倫敦、東京、紐約等世界上的大型城市，放眼看去幾乎都是高層建筑。那么，在高層建筑的設計中應該怎樣做好相關的工作呢？下面本文就結合在高層建筑結構設計工作中所總結出的一些經驗，將其中一些要點歸納如下，希望能為相關單位提供一些參考。

1.高層建筑結構設計的影響因素

1.1水平荷載

在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

1.2軸向變形

豎向荷載很大的高層建筑，在柱中不僅能引起很大的軸向變形，還會對連續梁彎矩產生很大的影響，最終減少連續梁中間支座的負彎矩值，增大跨中正彎矩值和端支座負彎矩值。除此之外，預制構件中的下料的長度也會受其影響，所以，對下料長度進行調整時，要根據軸向變形的計算值。

1.3側移

與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比。

另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況：

⑴因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數值時，將會導致房屋側塌。

⑵使居住人員感到不適或驚慌。

⑶使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。

⑷使主體結構構件出現大裂縫，甚至損壞。

2.重要設計指標

在“生態節能型”建筑物的設計中，對整個城市影響較小的高層建筑主體下的裙房，對于街道的寬度和人情化空間創造的影響卻很大。裙樓立面設計與其上部的立面不一樣，為了增加其下部空間的色彩，它需要全面而又細致的設計，這主要與部分的裙房和公眾視覺接觸較多的原因有很大關系。對整個建筑形象起到強化個性作用的高層建筑屋頂，對生態環境影響較小，但在塑造高層建筑的標志方面卻有很大的影響作用，所以，很有必要根據建筑的基座和樓身兩方面進行塑造高層建筑物的屋頂。

3.對高層建筑結構的詳細分析

3.1關于高層建筑結構基本假定的分析

由于高層建筑的結構是由簡體框架、剪力墻三者經過水平平樓板連接構成的。所以，從三維空間結構對其進行精確而又完全的分析還存在一定的難度。尤其在每種實用的分析方法中，要引入多種程度不一的簡化適應于計算模型。以下幾個基本假定在高層建筑中較為常見：

3.1.1小變形假定

通常情況下，在高層建筑結構分析的基本假定中，小變形假定被使用得較多。很多研究人員從幾何非線性方面，也就是P—效應，對其進行詳細的研究。得出這樣的注意事項：當頂點水平位移與建筑物的高度比值大于0.2%時，就需要高度重視P—效應的影響程度。

3.1.2剛性樓板假定

在高層建設結構的分析中，存在注重自身平面內的剛度無限大，忽略平面外的剛度的現象十分嚴重。這一假定不僅減少了結構位移的自由度，簡化計算方法的同時，還為筒體結構的計算使用空間薄壁桿件理論創造了良好的條件。通常情況下，使用剛性樓板假定在框架體系和剪力墻體系中是完全可行的。但對于有突變的豎向剛度結構來說，影響樓板變形也較大。例如一些樓板剛度不大、層數不多、主要抗側力的構件間距太大等一些情況，特別是在結構底部、頂部每層內力、位移的影響效果更為顯著。針對這些問題，要適當采取一些調整的措施。

3.1.3彈性假定

現階段，彈性假定的計算方法，在工程的高層建筑結構分析方法中使用得較為廣泛。特別是在垂直荷載中，高層建筑結構處于彈性工作階段時間較久，彈性假定與實際工作狀況相吻合。可是，遇到地震或者較大強風等自然災害時，其結構就會因位移幅度較大產生裂縫現象，從而步入彈塑性工作階段。為了能反映出高層建筑結構的真實工作狀態，只能在設計中使用彈塑性動力分析方法。

結束語

隨著國內土地價格的持續上漲，城市人口壓力的不斷增大，高層建筑必然會越來越多，新型建筑技術和新型建筑材料的使用也可以使得建筑的形式更加復雜多樣，這就要求高層建筑在設計上也要不斷的進步與完善，不斷研究更加合理的各種設計模型。讓城市建筑為人民的生活添加更多的方便與色彩。

篇（7）

隨著我國社會經濟的不斷發展，對建筑功能的多樣化需求越來越高。再加上城市人口的不斷增多、建筑用地日益緊張，高層建筑發展加快。隨著結構設計新規范的提出，結構設計人員在工作中經常會遇到新問題，需不斷探索與實踐。

選擇恰當的基礎方案與結構方案

一方面，建筑的基礎設計應充分考慮地質條件，對高層建筑的上部結構類型、負荷分布、施工條件以及對相鄰建筑的影響等因素綜合分析，并從中獲得恰當的基礎方案。在設計過程中，盡量發揮地基潛力，并做好地基的變形驗算工作。在基礎結構設計中，應出具詳細的地質勘察報告，如果沒有地質報告的建筑，應做好現場觀察，并參考類似的建筑資料。一般情況下，同一個結構單元不能采用不同的類型。另一方面，一個合理化的結構設計，必須配備經濟合理的結構方案，其中包括結構體系與結構形式等。結構體系中明確受力與傳力情況，而地震區則遵循平面與豎向原則。總之，基礎方案與結構方案作為高層建筑設計的重要內容，必須綜合分析工程的各項設計要求、地理環境、材料供應以及施工條件等因素，做好電工、水暖、建筑等各專業的協調，并在此基礎上完善結構選型，最終確定結構方案。

高層建筑結構的受力分析

對于高層建筑的最初設計方案，設計人員應充分考慮空間組合特點，而不是直接確定具體結構。建筑物的地面對整個建筑物空間的豎向與水平穩定性至關重要。由于高層建筑物主要由大且重的構件組成，結構設計需將自身重量傳遞到地面。由于結構的負載力始終向下作用在地表面，而高層建筑結構設計的基本要求就是明確建筑的向下作用力和地基承載力的關系。因此，在開始設計高層建筑結構方案時，必須對建筑的主要承重墻、承重柱的數量及分布進行總體規劃。在高層建筑中，應確保豎向與水平的結構體系設計符合相同原理，但是隨著建筑高度的增加，豎向結構體系變成設計的主要控制因素，主要由于：一是較大的垂直負載力對較大的樁體、墻體、井筒等提出了更高要求；二是高層建筑的側向力產生了更多的傾覆力矩及剪切變形。與豎向負載力相比，側向負載對高層建筑物的反映并不是以線性增加，而是隨著建筑層數的增高而加大。因此，在高層建筑中，除了基本的抗剪力之外，還要考慮到抵抗變形和整體抗彎因素，同時認識到高層建筑的結構受力情況與低層建筑有所差異，在設計中區別對待。

提高建筑結構的關鍵部位延性

為了提高高層建筑的抗倒塌能力，應注重提高建筑構件的延性。但是在實際高層建筑工程中，很難完全確保延性的提升。當前最經濟可行的方法就是提供建筑中關鍵構件的延性。在建筑的豎向結構中，如果高層建筑的底盤大，則應提高主樓和裙房頂面的銜接，以提升樓層構件延性；如果高層建筑的體形簡單、剛度均勻分布，那么可重點加強建筑底層構件的延性；對于不規則的立面建筑，注重提高體形突變處的樓層構件延性。在結構的平面結構中，應注重提高建筑平面突出、轉交位置，以及復雜平面的翼向連接處延性；對建筑的偏心結構來說，對于建筑擁有多道抗震防線的抗側力構件，則要做好第一道抗震防線構件的延性處理，同時注重加強建筑周圍，尤其在剛度較弱位置的構件延性。

位移的限值問題

在高層建筑結構設計的計算結果中，側移是重要的衡量指標，可直接反映建筑結構的整體剛度，根據側移的情況來看，可判斷結構剛度的大小。結構剛度的過大或者過小，都需要設計人員重新考慮結構的選型。對于高層建筑來說，其頂點位移的限值不僅決定了數值大小，同時也與振動頻率相關。一般情況下，人對建筑的振動頻率大小較敏感，但是對振動幅度卻很難感應到。因此，只要保證結構的擺動頻率不影響人們的舒適度即可；同時應注意避免由于結構的變形過大而產生損壞，采取適當的位移，限值應保持在規定標準范圍內，特殊情況下適當放松指標。

另外，由于計算方法、計算程序的不同，如果同一個結構采取不同的程序計算，那么層間位移的數值也會有所區別。其中主要原因可能是采用的軟件差別，不同的軟件對高層建筑的“層間位移”概念定義不同，有些是指樓層發生轉動后的最大角點位移；有些是指建筑的型心位移；對于規則性的建筑來說，角點位移能更準確地反映出結構樓層位移狀況，這也是結構設計人員應加強注意的問題。

計算簡圖和計算結果分析

一方面，高層建筑結構計算主要建立在簡圖計算的基礎上。如果簡圖計算的不合理，則可能給結構安全造成威脅。因此，選擇恰當的計算簡圖，是確保高層建筑結構安全的重要因素之一。計算簡圖需通過結構保障，計算簡圖的誤差應控制在一定范圍內；另一方面，加強對計算結果的科學分析。在當前高層建筑結構設計中，已經普遍應用計算機技術，但是相關計算軟件還有待開發，不同軟件會造成計算結果的差異。因此，設計人員在計算中還應發揮主導作用，全面掌握各種技術條件。在利用計算機進行輔助設計時，如果發現某一程序與結構的實際情況不相符，或者出現數據輸入錯誤等問題，就需要設計人員及時分析并校核，作出合理判斷，解決存在的問題，盡量減少誤差。

高層建筑的抗震分析

在我國高層建筑的抗震分析與設計中，通常考三方面問題的影響作用：一是建筑物的高度問題，尤其對超高限建筑物，更要抱有謹慎態度；二是材料的選擇與結構體系問題；三是軸壓比和短柱的問題，往往為了控制高層建筑的軸壓比，造成柱的截面過大，而此時柱的縱向鋼筋確實構造配筋，影響了建筑的抗震力。

可見，高層建筑物除了承受基本的垂直荷載力之外，更重要的是承擔側向風荷載力與地震沖擊力。實際上，高層建筑的結構抗側力，隨著樓層的不斷增加而產生變化，所以在建筑的各層之間，極易出現薄弱層面，也就是側面變形和應力的集中處，需要在結構設計中加強注意。在高層建筑的結構設計中，應盡量避免相鄰層之間的剛度偏心距變化。例如，以我國當前的建筑抗震設計規范來看，對建筑物的抗震提出了三大標準、兩階段的設計方法。其中，第一階段的設計，參考第一標準的地震參數，計算出高層建筑結構在彈性作用下，產生的地震效應和構件截面大小；第二階段的設計，參考第三標準的地震參數，核算建筑結構的薄弱層，或者算薄弱層面的側向位移與轉覺

角，確保設計值小于規定值。

由上可見，隨著我國社會經濟生活的不斷發展，高層建筑的發展也日新月異。因此，結構設計人員應不斷學習并提高自身素質，充分掌握力學知識、力學規律及結構受力的變形規律等，并注重吸收其他建筑的震害教訓與經驗，加強對結構實驗成果的深入研究，與工程實踐相結合，精心做好出理念先進、技術先進、經濟合理及安全可靠的高層建筑結構設計工作。

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[3]孫佳琦.高層結構設計需要控制的六個比值及調整方法[J].考試周刊.2009（47）

篇（8）

Abstract: office design theory based on analysis of the particularity of the design of office buildings. Expounded the basic principles of the office building design, architectural design, structural design, the important principles and design methods. Summed up the office structure design concept, to meet the evolving needs of the community.

Keywords: high-rise buildings; office; structural design

中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：

引言

高層辦公綜合樓建筑的主體結構體系只有多樣性，迄今為止主要有：框架、框粱剪力墻、剪力墻、筒體、筒中筒、束筒、筒框(筒體稀柱框架結構的簡稱)、帶支撐或帶剛臂(剛性加強層的簡稱)的筒框、巨形支撐等等；一幢高層建筑的主體結構可以由其中的某一個體系單獨構成，也可以由其中的某一個總至三個體系按不同比例組合而成。現將深入探討關于辦公樓的結構設計要點，為同行提供參考借鑒。

高層結構的均勻對稱布置

對于實際工程中理想的絕對均勻對稱的高層建筑結構幾乎是不存在的，但是結構的均勻對稱有利于結構的抗震抗風，有利于結構在重力荷載下正常工作，它是一個好的高層建筑結構設計的重要標志。

（1）結構的對稱性。結構的對稱性內含于建筑之中，它主要指的是高層建筑中抗側力的上體結構的對稱。對稱的建筑如平向對稱的筒體框架結構、筒中筒結構、筒體結構、框剪結構、剪力墻結構、框架結構等，一般比較容易實現結構的利稱性。對于不對稱的建筑如平面形狀復雜的L型、T型等高層建筑，樓電梯間偏于平面一側或一角的高層建筑等，內含結構的基本對稱仍是有可能實現的，這主要取決于結構工程師結合建筑平面的功能和需要進行合理的結構布。如筒體、剪力墻的合理布置，可以設法調整結構的剛心與建筑物質心、平面的形心盡量接近，從而實現結構的基本對成。

對于結構的較大不對稱，將引起結構在水平側力作用下產生較大的扭轉變形，不利于結構抗側力，不利于非結構構件如填充墻的正常工作，同時要招致結構耗材、成本的較大增加。所以高層建筑的主體結構對稱性十分重要，要注意不可能條件下盡量予以滿足，這點在建筑平而布置中尤需特別加以注意。

（2）結構的均勻性。從工程實踐表明，對于高層建筑結構的均勻性書要體現在以下四個方面：高層建筑主體抗側力結構兩個主軸方向的剛度比較接近、變形特性比較相近：這是因為實際的高層建筑結構都是三維空間的，實際的地震荷載、風荷載具有任意的方向性；高層建筑主體抗側力結構兩個主軸方向的剛度比較均勻，就能具有比較良好的抗震抗風性能。高層建筑主體抗側力結構沿豎向斷面、構成變化比較均勻、不要突變。這里主要是指主體結構的層剪切剛度不要突變。這種均勻的高層建筑結構可以避免因薄弱層的破壞而引起的結構整體破壞，尤以強震區的高層建筑結構需特別注意。

另外高層建筑主體抗側力結構的平而布置，應注意同一主軸方向各片抗側力結構剛度盡量均勻，應避免在主體結構的布置中設置某一、二片剛度特別大而延性較差的結構，如長窄的實體剪力墻。此時，即使結構仍滿足對稱性和剛度的要求、但由于個別結構剛度巨大，地震發生時，將首先吸收極大的能量，應力特別集中，而容易首先招致破壞，從而引起整體結構的破壞。同一主軸方向的各片抗側力結構剛度均勻，水平荷載作用下應力分布將比較均勻，有利于結構抗震延件的實現。

（3）高層建筑主體抗側力結構的平面布置還應注意中央核心與周邊結構的剛度協調均勻，保證主體結構具有較好的抗扭剛度，以避免高層建筑物在地震或風的扭矩作用下產生過大的扭轉變形而引起結構或非結構構件的破壞。這是因為實際的建筑平面變化無窮，特別是相鄰未來建筑的影響，即使自身對稱的建筑，風荷載仍會產生較大的扭矩，有時將超出設計控制的范圍。

（4）對于豎向構件的布置。應盡量使豎向構件在垂直荷載作用下的壓應力水平接近均勻，以避免豎向構件之間壓應力的二次轉移。這點同樣可以應用于基礎設汁，要注意使基礎反力水平接近、剛度均勻。當然豎向構件在垂直荷載下壓應力水平(即軸壓比：豎向構件組合設計壓應力與該構件截面混凝土設計強度之比)絕對的一致是不可能的，但是豎向構件在垂直荷載下壓應力水平就已經有較大差異的高層結構顯然是不合理的。因為壓應力的二次轉移是以樓屋蓋梁板變形協調傳遞為代價的，勢必要使樓屋蓋梁板產生一定的附加二次內應力從而增加其用鋼量和斷面，造成材料的浪費和造價的增加。同時要指出的是，垂直荷載下豎向構件壓應力水平的調整協調十分復雜，它取決于整體結構的實際施工構成過程，實際的垂直荷載作用的時間、混凝土材料的徐變、收縮特性等，影響十分復雜，設計時很難事先予以準確的控制；因此到目前為止，尚無較好的軟件來實現這個復雜過程的準確計算反映。這反過來又極易給結構造成內在的隱患。所以對于垂直荷載下豎向構件壓應力水平接近均勻是最合理優化的結構選擇；實際的高層建筑結構設計應該也是不難能夠實現它的。

高層辦公綜合建筑結構的復雜性

3.1主體結構的轉換

對于下部商業空間、上部住宅公寓的綜合樓，下部商業空間通常希望采用比較規則的大柱網框架體系，上部住宅公寓為避免室內出現較大的柱子利于防火、防盜、隔音，改善使用條件，又通常希望采用大開間的剪力墻體系。這二種體系的結合，必然要產生左體結構由上部剪力墻結構到下部筒體框架或框架剪力墻結構的轉換。

對于上部酒店客房下部大堂、商務、會議、健身、商業等的綜合樓，下部建筑空間，通常希望采用規則的大柱網框架體系，上部酒店客房通常希望小柱網、薄壁柱，以減小房間內柱子尺寸，便利于客房室內布置，提高客房的使用標準，客房內也通常希望避免布置梁格，可提高室內凈高，避免吊頂、改善室內空間。這二種體系的結合，必然要產生主體結構中上部小柱網、薄壁柱到下部大柱網的轉換。從國內外這種主體結構的轉換已有大量成功的工程實例，事實證明，這些必要的轉換不僅具備建筑的合理性也具備結構的可行性，關鍵在于建筑師、結構工程師密切的配合和精心的設計。

3.2結構空間的滲透

由于建筑造型和建筑功能的需要，某些高層辦公樓、高層酒店建筑中，有時需要設置幾層高、甚至通高的共享空間，有時需要局部設有幾層通高的綠化空間，相應部分的樓蓋被抽空，通常高層建筑結構中基本常用的設計假定——剛性樓蓋假定難以實現，甚至使部分結構形成長、短柱，結構受力比較復雜。

辦公樓結構節點形式

對于辦公樓采取現澆鋼筋混凝土結構情況時，鋼筋混凝土結構一般適宜設汁成剛性連續節點，即節點具有轉功的約束，此時施工簡便，結構整休性好；同時結構各部分構件受力較均勻，有利于充分發揮所有結構構件的抗側力作用從而提高結構的抗側剛度。對于鋼結構或鋼很凝土組合結構，則其水平構件、文撐構件與柱、墻之間的連接一般適宜設計成鉸節點，即節點僅能傳遞剪力，具有平動約束，而無轉動約束。此時的節點一般由梁腹板與柱節點外伸連接板螺栓連接或焊接構成，施工快捷簡便，節省工地勞動力，這在勞動力昂貴的西方發達國家尤其適用：此時梁可按簡支設計，支撐可按軸心受力構體設計，受力十分明確。但是相對來說，此時結構的整體抗側剛度相比連續節點的結構整體剛度要有所減弱，而且需要有專門的抗側力結構體系如支撐、抗彎框架等來構成結構的整體抗側剛度，以保證結構的抗側力工作以及結構的整體穩定性。

結語

高層辦公綜合樓建筑結構的多樣性發展，為建筑師、結構工程師對高層建筑結構體系、材料、構造的優化選擇提供了可能。建筑師從事高層辦公綜合樓建筑設計時，思路要開闊、概念要清楚，選取適合具體工程命題的結構體系、形式、材料、構造的選擇并不具有唯一性，而是可以從多種選擇中作出抉擇。結構工程師從事高層建筑結構設計時，同樣應該理解、支持和幫助建筑師針對不同的建筑功能作出切合實際的合理的結構體系、形式、材料、構造的選擇。

參考文獻：

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1前言

由于復雜高層與超高層建筑建設難度相對較大，為保證人們居住的安全性，相關建筑結構設計人員就應該以提高建筑結構安全性為主要目標，找出更有利于高層建筑建設的結構設計措施，從而在促進建筑行業發展的同時，保證復雜高層與超高層建筑建設能夠具有合理性、抗震性，提高人們居住的舒適度與安全性。

2高層建筑整體結構設計特點

高層建筑整體結構設計特點主要體現在以下幾方面：一是由于高層建筑相對較高，建筑水平荷載對建筑整體會產生一定的豎向軸應力，并在水平上受到自然災害、風力等因素影響。因此在設計高層建筑整體結構時，除需要考慮到建筑豎向荷載外，也應該深入考慮到建筑水平荷載。二是由于高層建筑頂部壓力相對較大，建筑在后期使用過程中，會出現軸向變形的問題，從而影響建筑梁彎距。因此為了保證高層建筑整體安全性，在結構設計時就應該加強對建筑梁彎矩的重視，避免發生高層建筑軸向變形問題[1]。三是對高層建筑整體抗震性的要求。高層建筑在設計過程中應該重視其結構延性，保證高層建筑能夠更好的抵抗地震災害，從而保證居住人們的生命安全。

3復雜高層與超高層建筑結構設計要點

3.1提高對建筑結構設計的重視，優化結構設計方案

復雜高層與超高層建筑結構設計方案直接決定了建筑結構后期應用的安全性。基于此，在進行結構設計時，相關人員就應該提高對建筑結構設計的重視，從而能夠結合建筑工程周圍實際情況，優化已經研制出的結構設計方案。首先，復雜高層與超高層建筑結構設計人員應該重視概念設計，在前期設計階段需要堅持結構設計規則性、整體均衡性等原則，保證建筑結構各個部分都能夠發揮出更有力的支持作用；其次，在完善復雜高層與超高層建筑結構設計時，結構設計人員應該加強與工程施工人員的溝通，從而在外觀效果、施工效果的角度上實現對建筑結構設計方案的優化，避免建筑結構出現后期轉換的問題[2]。最后，由于計算機技術在結構設計過程中發揮了重要的作用，因此相關人員還應該積極采取有效的計算機軟件，實現對結構設計方案更科學的優化。

3.2深入分析建筑結構設計指標，提高結構設計的合理性

建筑結構設計指標不僅是復雜高層與超高層建筑結構設計人員應該遵循的指標，也是保證復雜高層與超高層建筑結構設計合理性的重要因素。因此在設計建筑結構時，相關人員就應該加強對以下幾點內容的重視，從而提高復雜高層與超高層建筑結構設計的合理性。一是地震荷載指標：在研究人員的深入分析下，發現超高層建筑結構自震周期在6秒至9秒之間，因此在地震荷載指標的影響下，建議復雜高層與超高層建筑結構設計中直線傾斜下降時間控制在十秒左右。同時在分析該項技術指標時，也要全面結合建筑周圍的實際情況，從而保證評估結果能夠滿足建筑結構合理性的要求；二是風荷載指標：由于復雜高層與超高層建筑主要會受到地震以及風力的影響，因此相關人員還應該遵照當前所提出的風荷載指標對建筑結構設計進行全面評估，從而實現對建筑變形的控制，提高建筑居住的安全性。

3.3根據相關建筑結構設計規范，保證結構設計的抗震性

由于建筑結構直接影響著人們的生命安全，因此在建筑行業快速發展的背景下，國家制定了科學、合理的建筑結構設計規范。針對復雜高層與超高層建筑提出的設計規范，有以下兩種：《高層建筑混凝土結構技術規程》和《高層建筑抗震規程》。要想保證復雜高層與超高層建筑結構設計更加合理，能夠更好的滿足建筑抗震性要求，相關人員在設計復雜高層與超高層建筑時，就要嚴格按照相關建筑結構設計規范進行設計工作。同時也要全面考慮到當前建筑項目所處的外部環境、需求的抗震類別以及施工條件，以保證復雜高層與超高層建筑結構設計抗震能力為建設目標。在按照相關規范設計后，利用相關分析方法對復雜高層與超高層建筑進行結構抗震性的深入分析。

3.4重視后期居住的舒適性，保證建筑結構設計的科學性

在復雜高層與超高層建筑結構設計中，除需要重視上述設計要點外，還需要考慮到后期人們居住的舒適性。一方面，這是當今社會人們生活水平提高后對建筑結構提出的要求，另一方面，也是復雜高層與超高層建筑必須達到的建設目標。由于復雜高層與超高層建筑豎向荷載相對較大，因此在前期施工以及后期居住中，都會出現一定的壓縮變形問題[3]。基于此，為了保證后期人們能夠居住的更加舒適，在進行建筑結構設計及施工過程中，就應該積極采取預變形技術，并通過計算機軟件進行詳細的模擬演練，從而保證建筑結構設計能夠更加科學合理，更好的滿足人們居住要求。

4總結

綜上所述，相關結構設計人員在設計復雜高層與超高層建筑時，要深入分析建筑結構設計指標、相關建筑結構設計規范以及居住的舒適程度，從而保證設計人員能夠設計出結構更加合理、抗震性能更高、科學性更高的復雜高層與超高層建筑結構方案，保證復雜高層與超高層建筑使用壽命與安全性，為人們居住、工作提供更安全的環境。

參考文獻：

[1]劉國榮.試論超高層建筑結構的抗震性設計[J].中國新技術新產品,2015(11):118.

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中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A文章編號：

一、高層建筑結構受力特點

從本質上看，高層建筑為豎向懸臂結構。水平荷載讓結構發生彎矩，而垂直荷載讓結構發生的軸向力與建筑物的高度基本上是線型關系。從受力的特性來講，垂直荷載方向是固定的，只會隨著建筑物的增高而產生梁的加大，但是水平荷載能夠來源于每一個方向。當是均布荷載的時候，彎矩和建筑物高度所體現出的線型關系是二次方的變化；從側移特性來講，豎向荷載產生的側移相對較小，水平荷載當是均布荷載的時候，側移高度體現出的關系是四次方變化。例如，在所有條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應更加明顯。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形。

二、正確選擇合理結構體系

由于高層建筑中抗水平力成為設計的主要矛盾，因此采用何種抗側力結構是結構設計的關鍵性問題。根據抗側力結構的不同，鋼筋混凝土結構可分為框架結構、框架-剪力墻結構、剪力墻結構和筒體結構等幾種結構體系，這些體系的受力特點、抵抗水平力的能力，特別是抗震性能等有所不同，因此具有不同的適用范圍。

（一）框架結構體系 由梁、柱、基礎構成平面框架,它是主要承重結構,各平面框架再由梁聯系起來,形成空間結構體系。框架結構的優點是建筑平面布置靈活。外墻采用非承重構件,可使立面設計靈活多變。但是框架結構本身剛度不大,抗側力能力差,水平荷載作用下會產生較大的位移,地震荷載作用下較易破壞。不高于15層宜采用框架結構,可以達到比較好的經濟平衡點。 （二）剪力墻結構體系 剪力墻結構體系是利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構體系。墻體同時作為維護及房間分隔構件。剪力墻間距一般為3―8m,現澆鋼筋混凝土剪力墻結構整體性好,剛度大,在水平荷載作用下側向變形小,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,都表現了很好的抗震性能,震害較少發生,程度也很輕微。但是剪力墻結構間距不能太大,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―剪力墻結構體系 框架―剪力墻結構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件,框架和剪力墻協同工作的體系。在框架一剪力墻結構中,由于剪力墻剛度大,剪力墻承擔大部分水平力(有時可以達到80%~90%),是抗側力的主體,整個結構的側向剛度大大提高。框架則承受豎向荷載,提供較大的使用空間,同時承擔少部分水平力。由于有了剪力墻,其體系比框架結構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構構件(隔墻和外墻)的損壞。這樣無論在非地震區還是地震區,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構,布置在內部,外部柱子的布置就可以十分靈活；內筒采用滑模施工,的框架柱斷面小、開間大、跨度大,很適合現在的建筑設計要求。

（四）筒中簡結構體系 筒中筒結構體系由一個或多個簡體為主抵抗水平力。通常簡體結構基本形式有三種:實腹筒、框筒及桁架筒。筒體結構最主要的特點就是它的空間受力性能。不論哪一種簡體,在水平力作用下都可看成固定于基礎上的箱形懸壁構件,它比單片平面結構具有更大的抗側剛度和承載力,并具有良好的抗扭剛度。簡中筒結構是一種抵抗較大水平力的有效結構體系,但是由于它需要密柱深梁,當采用鋼筋混凝土結構時,可能延性不好,而且造價昂貴。 除了上述的幾種結構體系外,還有其他一些結構體系,如薄殼、膜結構、網架等。隨著時代的進步,會涌現出越來越多更好的結構體系。這就需要不斷學習,從各方面考慮運用經濟合理的手段到達目標。

三、選擇結構類型注意要點

（一）結構的規則性 新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。 （二）結構的超高在抗震規范與高規中。對結構的總高度都有嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此。必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。 （三）嵌固端的設置

由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

四、結構計算與分析

（一）結構整體計算的軟件選擇

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中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

在建筑行業發展中，越來越多新技術、新工藝和新材料應用其中，這就對工程結構設計提出了更高的要求。尤其是在當前復雜高層和超高層建筑的結構設計中，可能受到一系列客觀因素影響，為工程結構埋下安全隱患，影響工程結構設計質量。尤其是在高層建筑結構設計中，相較于普通的建筑而言，結構設計要求更高，需要充分結合建筑特性，把握復雜高層和超高層建筑設計技術要點，提升設計合理性，為后續施工活動有序開展打下堅實的基礎。

一、復雜高層和超高層建筑結構設計

某建筑工程總高度78.5m，高22層，主樓地下兩層，地面20層。建筑結構為框剪結構，通過多方設計方案論證，樁基工程選擇后壓漿鉆孔灌注樁，選擇端承-摩擦樁的裝荷載形式，壓漿鉆孔灌注樁295根，φ700樁252根，有效樁長18m～19m。采用標號C25的混凝土，關注前0.5m?～0.5m?碎石置于空洞地步。關注過程中，導管同孔底之間的距離為0.5m，連續灌注混凝土。

復雜高層和超高層建筑結構設計中，相較于普通的建筑結構設計而言存在明顯的差異。一般其概況下，普通建筑的高度是在200m以下，復雜高層和超高層建筑的高度則超過了200m，這就對建筑工程穩定性提出了更高的要求。普通建筑多為鋼筋混凝土結構，而復雜高層和超高層建筑結構則是多為鋼結構或是混合結構，設計技術含量較高，結構更為復雜。此外，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，需要充分考慮到建筑抗震要求、環境因素、自重以及風荷載等因素的影響，設計內容較為復雜，所以復雜高層和超高層建筑結構設計難度更大。

二、復雜高層和超高層建筑概念設計

（一）提升對概念設計的重視程度

近些年來，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計理念不斷創新，積累了豐富的結構設計經驗，其中最具代表性的就是概念設計。在概念設計中，提升結構設計規則性和均勻性；結構中作用力傳遞更為清晰；結構設計中應該充分體現高標準的要求；結構設計中融入節能減排理念，促使結構設計更為科學合理；設計中，提升建筑材料利用效率，在滿足建筑結構整體設計要求的同時，迎合可持續發展要求。基于此，為了滿足上述設計要求，設計人員應該同建筑工程師進行密切的交流，在充分交流基礎上，提升建筑結構設計合理性。

（二）選擇合理的結構抗側力體系

在復雜高層和超高層建筑結構設計中，為了可以有效提升結構設計安全性，選擇抗側力體系是尤為必要的。在選擇結構抗側力體系中，應該根據建筑具體高度來選擇，明確結構抗側力體系和建筑物高度之間的關系，如果建筑高度在100m以下，可以選擇框架、框架剪力墻和剪力墻體系；如果建筑高度在100m～200m以內，則選擇框架核心筒、框架核心筒伸臂；建筑高度在600m左右時，選擇筒中筒伸臂、桁架、斜撐組合體；在結構設計中，需要充分考慮到結構內部各個部件之間的關系，形成一個整體；如果建筑工程結構中存在多個抗側力結構體系，應該分別對這些抗側力結構體系進行分析，在此基礎上科學分析和判斷。

（三）提高建筑抗震設計重視程度

提高建筑抗震設計重視程度是尤為必要的，尤其是在復雜高層和超高層建筑結構設計中，抗震設計對于建筑安全影響較大。在選擇抗震方案中，需要選擇合理的施工材料，質量符合建筑要求；盡可能降低地震過程中能量的擴大，對建筑構件的承載力進行驗收，計算地震下建筑結構位移數值；高層建筑工程設計中，結構抗震手段的應用需要在得到位移數據基礎上實現，設計更加合理的建筑工程結構設計方案，一旦建筑結構發生變形可以起到有效的保護作用；結構設計中體現出建筑構件的生產要求和界面變化情況，提升結構設計穩定性和牢固性。

（四）復雜高層和超高層建筑結構設計融合經濟理念

在復雜高層和超高層建筑結構設計中，由于工程項目較為龐大，在具體的結構設計中，可能受到客觀因素影響出現一系列成本問題。故此，在建筑結構設計中，需要充分融合經濟型設計理念，對結構設計方案優化處理，避免建筑工程結構冗長帶來的資源和資金浪費，提升資金利用效率。

三、復雜高層和超高層建筑結構設計精準性

（一）選擇合理的結構設計軟件，提升設計結果精準性

在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計工程師需要充分掌握前沿的設計手段和方法，能夠選擇合理的分析軟件，提升計算結果準確性。當前我國復雜高層和超高層建筑結構計算軟件種類繁多，但是不同軟件側重點存在明顯的差異，這就需要在結構設計中，設計人員可以了解到不同軟件的具體功能和應用范圍，結合工程結構設計要求來選擇合理的計算機軟件。此外，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，還應該對力學理念合理判斷和分析，結合自身豐富的設計經驗，提升計算結果精準性。

（二）加強荷載和作用力的考量

在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計工程師需要充分結合復雜高層和超高層建筑結構特性，明確結構自身的豎向荷載力大小和風荷載的影響因素，將其融入到后續的結構設計中，提升設計合理性。復雜高層和超高層建筑結構設計中，除了需要考慮到結構穩定性問題以外，還可以組織風洞試驗，測試建筑的抗風能力。在后續的實驗中，可以設計模型來模擬在不同風場環境下，建筑物的抗風能力和受力情況，有針對性提升建筑物結構的穩定性。

建筑工程結構設計中，還需要考慮到倒塌水準，主要表現在以下幾個方面：其一，復雜高層和超高層建筑的延性結構構件，構件的彈性變形能力高低同結構抗震能力存在密切聯系；其二，對于復雜高層和超高層建筑中的構件，滿足各項技術要求；就復雜高層和超高層建筑結構設計要求，對于建筑物中的控制構件，滿足建筑結構抗震設計要求，能夠在不同環境下保持相應的彈性。

（三）科學計算自振周期

復雜高層和超高層建筑結構設計中，需要充分把握震動規律，提升設計合理性。但是不同的振幅和頻率，可能出現大幅度震動現象，進而影響到建筑結構穩定性。故此，在建筑結構設計中，需要科學計算出自震周期，結合抗震強度、建筑高度進行科學計算，確保自振結果精準性。

（四）建筑的垂直交通設計

復雜高層和超高層建筑的結構形式主要為框架―剪力墻和核心筒結構，此種建筑結構形式可以有效提升結構穩定性，同時垂直交通體系結構可以產生較大的水平在和抵抗力。除了需要考慮到樓梯、電梯和衛生間等區域以外，向平面中央集中，可以有效減少空間占地面積，賦予建筑更好的交通環境和采光效果。垂直交通結構體系設計中，需要充分協調采光和節能之間的關系，便于后續的維護工作開展。

結論