高层建筑结构概念设计
高层建筑结构设计中概念设计和结构措施
浅析高层建筑结构设计中的概念设计和结构措施摘要：高层建筑结构随着时代的发展，规模和投资力度都大大增加，高层建筑的设计也变得越来越重要，高层建筑的结构设计也成为结构工程设计师设计工作的主要重点和难点。
本文就高层建筑的发展，介绍了概念设计的一些知识，并通过对高层建筑受力特点的分析，探讨了高层建筑结构中概念设计的有关问题。
关键词：高层建筑；概念设计；结构体系引言:高层建筑相比于其他建筑来说有着自己独特的设计特点，高层建筑的高度、自重力以及受到水平拉力时的反应都区别于其他的建筑，因此，在进行高层建筑的设计时，不仅要注意结构的定量计算分析，更应该注意结构的概念设计，即结构的宏观控制和定性判断。
1、高层建筑结构体系设计高层建筑结构从出现发展到现在，随着不同结构形式的出现，建筑形式相继呈现出不同的表现状态。
从结构的角度来看待高层建筑的话，杆状是高层建筑结构形式的基本特点，相比起竖向荷载，水平荷载成为了高层建筑结构的控制因素，高层建筑结构的底部在水平荷载的压力下，其弯矩和剪力都表现为最大，这就要求高层建筑结构要有很强的抗侧移和抗倾覆能力，设计的基本概念也就因此而成为对建筑形体、刚度、延性还有结构体系的合理正确的要求。
高层建筑选择结构体系的决定因素通常是建筑物自身的高度和空间，不同的结构体系因为刚度、强度、结构样式都不尽相同，在进行设计时所适合的高度和空间也会不同。
高层建筑结构的基本构件包括板、梁、柱、框架、衍架、网架、拱、壳体、墙，还有索，板的高度大于厚度，承受的是垂直于板面的荷载，梁是截面小于跨度的结构构件，柱是线性构件，框架既能承受竖向荷载，同时也能承受水平荷载，衍架是具有三角形区格的平面或者是空间的承重结构构件，网架是通过节点按照一定的网格形式连接多根杆件而形成的空间结构，拱式平面结构构件，壳体是曲面形的构件，墙是竖向构件，承受的是平行于墙面方向的荷载，索是以柔性受拉钢索形成的构件。
高层建筑结构体系有钢结构、钢筋混凝土结构和一种混合结构，钢结构包括框架结构体系，也就是钢性连接的柱梁体系，但是这种结构体系的有效性只限于中层建筑结构，框架剪力衍架结构体系，既有框架，又有剪力衍架的一种结构体系，框筒和成束筒，框筒是一种筒体结构，在很大程度上增加了建筑物的抗颠覆能力，成束筒是将单独的筒体捆绑在一起，这种结构体系不仅减小了筒体的剪力滞后效应，还大大加强了结构的侧向荷载能力，对角支撑筒体就是在外框筒结构上增加交叉斜支撑形成的结构体系，这种结构体系有效性很强，可以增加窗洞面积，由三位空间衍架组成的结构体系叫空间衍架结构体系，内部对角支撑衍架实际上也是一种空间衍架结构。
《高层建筑结构设计》第2章_高层建筑结
际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面
风力的大小。 • 当风流经过建筑物时， 通常在迎风面产生压力（风荷
载体型系数用+表示），在侧风面及背风面产生吸力
（风荷载体型系数用-表示）。
• 风压值沿建筑物表面
的分布并不均匀， 如
右图所示， 迎风面的
风压力在建筑物的中
部最大， 侧风面和背
风面的风吸力在建筑
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
三、地震作用
2. 三水准抗震设计目标及一般计算原则
④ 一般计算原则
a) 一般情况下， 应至少在结构两个主轴方向分别考虑水平 地震作用计算；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度 大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震 作用。
b) 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双 向水平地震作用下的扭转影响。其他情况，应计算单向 水平地震作用下的扭转影响。
周期应根据场地类别和设计地震分组按附表8.5 采用，
计算8、9 度罕遇地震作用时， 特征周期应增加0.05ｓ。
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
三、地震作用 4. 反应谱理论
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
4. 反应谱理论
附表8.4 水平地震影响系数最大值
② 当建筑结构的阻尼比不等于0.05时，地震影响系数曲线
的形状参数和阻尼比调整应符合下列要求：
a) 曲线水平段地震影响系数应取
。
b) 曲线下降段的衰减指数应按下式确定：
γ=0.9+(0.05 - ζ)/(0.3+6ζ)
式中 γ ——曲线下降段的衰减指数；ζ ——阻尼比。
高层建筑结构概念设计
概述
结构工程师 对结构概念 和结构体系 不感兴趣 ， 工作缺乏创 造性
限制和 约束了 业主所 想要的 空间形 式和功 能
1.2 帮助建筑师开拓空间形式与功能
有一定复杂性的工程设计，在建筑方案设计 阶段，结构工程师的参与是项目设计所必要 的知识投入。 在此阶段，需要结构工程师对结构体系的总 体认识，对结构受力和变形特性的整体概念， 也需要关于结构设计的经验和判断力。
【例1-1】 芝加哥第一国家银行大楼 】
业主向往在大楼整个底部有4～ 层楼高的无柱大 业主向往在大楼整个底部有 ～5层楼高的无柱大 空间。 空间。 结构工程师 和建筑师首 次慷慨和充 分的满主了 银行家梦寐 以求的底部 大空间。 大空间。
【例1-2】西尔斯大厦 】
110层 442m高 束筒结构（ 110层、442m高，束筒结构（每个钢框筒为 22.86m×22.86m＝523㎡ 22.86m×22.86m＝523㎡）
【例1-5】关于柱的轴压比
N n 轴压比的定义： = 轴压比的定义： f c bh
轴压比限值的实质是柱子截面在大小偏心受压界 限破坏状态下的轴压比。 限破坏状态下的轴压比。 抗震规范中所涉及到的影响轴压比限值的因素： 抗震规范中所涉及到的影响轴压比限值的因素： 结构类型、抗震等级、剪跨比、箍筋形式、 结构类型、抗震等级、剪跨比、箍筋形式、柱中 是否设芯柱。 是否设芯柱。
在风荷载和多遇地震下， 在风荷载和多遇地震下，核心筒具有足够的刚度和承 载力； 载力； 在罕遇地震下， 在罕遇地震下，作为第一道防线的连梁屈服出现塑性 形柔性筒作为独立的抗震单元， 铰，4个L形柔性筒作为独立的抗震单元，结构刚度降 自振周期增大，阻尼增加，地震作用减小， 低，自振周期增大，阻尼增加，地震作用减小，结构 仍具有预期的受力性能。 仍具有预期的受力性能。 震后情况：连梁剪切破坏，墙体未见裂缝。 震后情况：连梁剪切破坏，墙体未见裂缝。 动力分析见书中表1 动力分析见书中表1-1。 与尼加拉瓜美洲银行相距不远的尼加拉瓜中央银行 平面布置见书中图2 在此次地震中破坏惨重。 （平面布置见书中图2-7）在此次地震中破坏惨重。
高层建筑结构设计 课后习题解答(部分)
高层建筑结构课程习题解答土木工程学院二0一二年秋Chap11、高层建筑定义JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》将10层及10层以上或高度超过28ｍ的住宅建筑结构和房屋高度大于24ｍ的其他民用建筑，划为高层民用建筑。
1）层数大于10层；2）高度大于28m；3）水平荷载为主要设计因素；4）侧移成为控制指标；5）轴向变形和剪切变形不可忽略；2、建筑的功能建筑结构是建筑中的主要承重骨架。
其功能为在规定的设计基准期内，在承受其上的各种荷载和作用下，完成预期的承载力、正常使用、耐久性以及突发事件中的整体稳定功能。
3、高层按结构体系分类结构体系是指结构抵抗外部作用构件的组成方式。
从结构体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构、筒体结构、悬挂结构及巨型框架结构等。
Chap 21、为什么活荷载的不考虑不利布置？计算高层建筑结构在竖向荷载作用下的内力时，一般不考虑楼面及屋面竖向活荷载的不利布置，而是按满布考虑进行计算的。
其一，在高层建筑中各种活荷载占总竖向荷载的比例很小，尤其对于住宅、旅馆和办公楼等，活荷载一般在1.5～2.5kN/㎡范围内，只占全部竖向荷载的10％～20％，因此活荷载不同的布置方式对结构内力产生的影响很小；其二，高层建筑结构是个复杂的空间结构体系，层数与跨数多，不利分布的情况复杂多样，计算工作量极大且计算费用上不经济，因此，为简化起见，在实际工程设计中，可以不考虑活荷载不利分布，按满布方式布置作内力计算后再将框架梁的跨中弯矩乘以1.1～1.3的放大系数。
2、高层建筑结构抵抗水平力的构件有哪几种？各种构件有哪些类型（1）有：梁、柱、支撑、墙和筒组成；（2）梁：钢梁、钢筋混凝土梁、钢骨（型钢）混凝土梁；柱：钢柱、钢筋混凝土柱、钢骨（型钢）混凝土柱；钢管混凝土柱等；支撑有：中心支撑和偏心支撑等；墙：实体墙、桁架剪力墙；钢骨混凝土剪力墙等；筒有：框筒、实腹筒、桁架筒、筒中筒、束筒等；3、如何确定高层建筑的结构方案（1）、结构体系的确定：按：高度、风荷载、地震作用；功能、场地特征；经济因素、体型等因素确定采用以下结构体系；（2）、构件的布置（3）、对构件截面进行初选；4、如何确定高层建筑的风荷载和地震作用；1、风荷载的确定：大多数建筑（300m 以下）可按荷载规范规定的方法计算；少数建筑（高度大、对风荷载敏感或有特殊情况者）还要通过风洞试验）；规范规定的方法：0k z s z w βμμω=z β--基本风压；s μ--风载体型系数；z μ--风压高度变化系数；z β--z 高度处的风振系数；2、地震荷载分为：反应谱法和时程分析法；《抗震规范》要求在设计阶段按照反应谱方法计算地震作用，少数情况需要采用时程分析进行补充；5、减少高层建筑温差影响的措施是什么？减少温差影响的综合技术措施主要有：（1）采取合理的平面和立面设计，避免截面的突变。
高层建筑设计的几个重要概念
1.什么是高层建筑和高层建筑结构？JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》和JGJ99—1998《高层民用建筑钢结构技术规程》是如何规定？答：对于高层建筑，目前尚无一个统一的定义，不同国家、不同时期，对高层的定义也不同，原则上以层数和高度来确定。
可以认为10层或10层以上的住宅建筑和约24m以上高度的其他建筑为高层建筑。
JGJ3—2010《高层建筑混凝土技术规程》将10层及10层以上或高度超过28m的住宅建筑结构和房屋高度大于24m的其他民用建筑，划为高层。
JGJ99—1998《高层民用建筑钢结构技术规程》规定，10层及10层以上的居住建筑和高度超过24m以上的其他民用建筑为高层高层建筑结构:用于高层建筑的结构形式或体系，是建筑中的主要承重骨架；在荷载作用下具有足够的安全性、适用性、耐久性和稳定性。
2.高层建筑结构抗震设防的三水准要求是什么？为达到这些要求，应采用那几个阶段抗震设计方法？答：三个水准要求是:“小震不坏，中震可修，大震不倒”,即：高层建筑结构在小震作用下维持在弹性状态，建筑物不坏或不修就可以使用；在中震作用下，可以局部进入塑性状态，可能有一定损坏，但是结构不坏，经一般修复即可使用；在大震作用下，不倒塌或发生危及生命的破坏。
为达到这些要求，应采用以下两个阶段的设计：第一，除了确定结构方案和结构布置时考虑抗震，还应按小震进行抗震计算和保证结构延性构造设计，以满足三个水准。
针对所有抗震设计的高层建筑。
第二，用大震进行结构易损部位的塑性变形验算，针对甲级建筑和特别不规则的建筑。
3.高层建筑结构的工作特点有哪些？其布置原则是什么?答：①水平作用对高层建筑结构的影响占主导地位，轴向变形和剪切不可忽视。
②高层建筑结构刚度大、延性差、易损布置原则：①综合考虑使用要求、建筑美观、结构合理、便于施工等因素；②体型规则，a结构平面布置均匀、对称、，并具有较好的抗扭刚度；b结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力、质量力分布均匀，无突变。
高层建筑结构的受力特征和结构的概念设计
钢柱，用
钢
量
0.7kN/m2
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上海 金贸 大厦
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高层建筑的结构体系
筒体结构的布置原则：减少剪力滞后 密柱深梁：柱中距为1.2m～3.0m，横梁跨高比为
2.5～4 长宽比不宜大<2，接近正方形较好 高宽比宜大，以利于空间作用发挥，高宽比>3，
高度不宜低于60m 选择合适的楼板体系，楼板具有足够的刚度
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高层建筑的结构体系
4、筒体结构 （空间受力体系）
• 一个或多个筒体来抵抗水平力的结构为
筒体结构（筒体由剪力墙组成空间薄壁 筒体或框架柱形成密柱框筒）
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高层建筑的结构体系
4、筒体结构 （空间受力体系）
（1）框筒结构：内筒承受竖向荷载，外筒承受 水平荷载，柱距一般在3m以内，框筒梁比较 高，开洞面积在60%以下
(2)、竖向荷载一般为定值（除了需考虑竖向地震作用外），水平荷载 （风、地震）均为不确定的因素，且随很多因素（时间、地点、结 构动力特性、周边环境等）变化有较大幅度的变化。
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高层建筑的特点
2、竖向构件的轴向变形不容忽视
(1)、对连续梁弯矩的影响
中柱、边柱轴向应力不同引起压缩变形的差 异
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高层建筑的结构体系
3、框架—剪力墙（筒体）结构
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高层建筑的结构体系
（1）剪力墙数量
• 以满足位移限制为依据设置剪力墙数量
（2）剪力墙的布置及间距
• 宜分散不宜集中 • 满足建筑使用要求和结构刚度的要求 • 纵横向剪力墙布置均应满足要求 • 布置应均匀、对称、周边，使刚度中心和质量中心尽量接
对当前高层建筑结构概念设计
对当前高层建筑结构概念设计探讨摘要：随着高层建筑规模的不断发展和投资力度的不断增加，高层建筑的设计变得越来越重要。
分析了超高层建筑结构概念设计的重要性，并从多个方面加以详细阐述。
关键词：超高层建筑；结构；概念设计高层建筑概念设计多，尤其是需要抗震设防的超高层建筑结构部分的概念设计更多，除少数概念设计有定量指标外，大多数概念设计只有定性要求，如何合理地把握好结构概念设计的尺度，常常因建筑而异。
本文笔者结合设计实践，从多方面阐述超高层建筑结构概念设计时需要注意的一些问题。
1 结构设计特点1.1 重力荷载迅速增大随着建筑物高度的不断增加重力荷载呈直线上升，作用在竖向构件柱、墙上的轴压力增加，对基础承载力的要求也更加提高。
1.2 控制建筑物的水平位移成为主要矛盾1.2.1 风作用效应加大风是引起结构水平位移的主要因素，决定风载标准值(wk=βzusuzwo)大小的各参数随着建筑物高度的增加发生如下变化：us只与建筑物的平面形状有关，βz变化不大(总趋势随高度增加会减小，但变化幅度不大)；wo取值较普通结构增大许多(超高层建筑属于特别重要的结构，对风作用相当敏感，应按n=100年，甚至n=200年的重现期采用)；uz在梯度风高度范围内呈上升趋势(以地面粗糙程度c类为例，建筑物高度从1oom增加到400m，uz增大约1.84倍)，因此，作用在建筑物上的风载沿高度方向呈倒三角形状或抛物线状(图1)。
图1 风荷载高度变化示意建筑物越高，风合力就越大，合力作用点位置就越高，对建筑物产生的作用效应(如建筑物底部总剪刀、总弯矩、楼层层间位移角、顶层最大水平位移值等)也越大。
1.2.2 地震作用效应加大多遇地震下对建筑物进行弹性分析计算时，建筑物高度的增加使结构自重增加、重心位置提高，地震作用产生的水平剪刀和竖向力增大、作用位置提高，整个结构内力增加；在罕遇地震作用下将导致薄弱部位的加速破坏。
1.3 p一△效应成为不可忽视的问题超高层建筑高度比较大，侧向刚度相对较弱，水平位移量大(图2)，重力与水平位移所产生的附加弯矩常常大于初始弯矩的10％，必须考虑重力二阶p一△效应。
高层建筑结构设计(共44张PPT)
• 高层建筑结构设计概述 • 高层建筑结构体系与选型 • 高层建筑结构荷载与效应 • 高层建筑结构分析与设计 • 高层建筑结构抗震设计 • 高层建筑结构抗风设计 • 高层建筑结构施工图绘制与审查
01
高层建筑结构设计概述
高层建筑定义与特点
高层建筑定义
一般指高度超过一定层数或高度 的建筑物，具体标准因国家和地 区而异。
。
可变荷载
包括楼面活荷载、屋面活荷载、雪 荷载、风荷载、吊车荷载等，是随 时间变化的荷载。
偶然荷载
包括地震作用、爆炸力、撞击力等 ，是偶然事件引起的荷载。
水平荷载与效应
风荷载
高层建筑受到的风荷载较大，需要考虑风压高度变化系数、风荷 载体型系数等。
地震作用
地震时地面运动对结构产生的水平惯性力，需要考虑地震烈度、 场地类别、结构自振周期等因素。
适用范围
剪力墙结构的房屋高度一 般不超过100m。
框架-剪力墙结构体系
优点
适用范围
框架结构布置灵活，可以获得较大的 空间；剪力墙结构抗侧力刚度大，整 体性好，两者结合可以取长补短。
框架-剪力墙结构的房屋高度一般不超 过150m。
缺点
框架和剪力墙的变形性能相差较大， 在地震作用下，两者的受力情况较难 协调。
通过改变结构刚度、阻尼、质量分布等方式，优化高层建筑结构的抗风
性能。
03
结构抗风设计流程
阐述高层建筑结构抗风设计的流程，包括初步设计、详细设计、施工图
设计等阶段。
风振舒适度控制标准与方法
风振舒适度评价标准
介绍国内外关于高层建筑风振舒适度的评价标准，如加速度限值、位移限值等。
风振舒适度控制方法
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文章编号：1009-6825（2013）02-0048-02高层建筑结构概念设计初探孙建文（晋城市晋方圆建筑检测有限公司，山西晋城048000）摘要：从设计的不同阶段如何对高层建筑结构概念设计的把握方面进行了论述，初步认识了高层建筑结构的概念设计，达到了推广学习、进一步掌握高层建筑结构概念设计的效果。
关键词：概念设计，规范，一体化计算机结构设计程序中图分类号：TU971文献标识码：A习惯的传统设计往往给结构工程师造成一种错觉：认为结构设计就是“规范+计算”，或是“规范+一体化计算机结构设计程序”。
其导致的结果必然是：1）依赖和盲从于规范，认为规范就是结构设计的全部法律依据，殊不知规范只是建筑物和构筑物所需要的最低标准要求，而且是滞后的。
2）盲目依赖和依靠一体化计算机结构设计程序，而对结构设计程序的基本理论假定、应用范围、限制条件等缺乏了解，对计算结果不能进行正确的判断、取舍。
如何走出传统设计的误区。
作为一名结构工程师，在高层建筑结构的设计中，应本着积极、主动的态度，自觉地完成高层建筑结构的概念设计，这是我们走出传统设计误区的关键。
那么，什么是高层建筑结构的概念设计。
高层建筑结构的概念设计就是在特定的空间形式、功能和地理环境的条件下，以结构工程师自身确定的理想承载力、刚度和延性为主导目标，用整体构思来设计各部分有机相连的结构总体系，并能有意识地利用和发挥结构总体系和主要分体系，以及分体系与构件之间的最佳受力特征与协调关系。
高层建筑结构的概念设计分为三个阶段：第一阶段，即建筑方案设计阶段。
结构工程师以自身拥有的高层建筑结构体系功能及其受力、变形特征的整体设计概念与判断力去帮助建筑师开拓和实现业主梦寐以求的，或已初步构思的空间形式及其使用、构造与形象功能。
并以此为统一目标，与建筑师一起构思总结构体系，并能明确结构总体系和主要分体系之间的最佳受力特征要求。
第二阶段，即初步设计阶段。
结构工程师通过概念性近似计算能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，这种近似的计算方法概念清楚，定性准确，手算简单快捷，能较快地对结构体系进行探索、优化，乃至最后确定分体系及其构件的基本尺寸，并确认设计方案的可行性。
第三阶段，即施工图设计阶段。
由初步设计阶段可以得到结构体系的计算模型和所需输入的原始数据，在施工图设计阶段，结构工程师结合自身拥有的结构概念、经验和判断力，对计算机内力分析输出数据的可靠性与否进行判断。
作为一名结构工程师，如何去把握，或者说有意识地去进行高层建筑结构的概念设计。
一句话，对应于高层建筑结构概念设计的三个阶段，分别进行概念设计。
首先，在建筑方案设计阶段，要正确把握高层建筑结构的概念设计，必须坚持结构设计没有惟一解的设计理念，充分发挥结构工程师的创造力和创新能力，协助建筑师以达到令业主满意的建筑。
例如，美国芝加哥第一国家银行大楼建设之初，银行业主追求和向往能在他们银行大楼的整个底部有一个4层 5层楼高的无柱大空间，以充分满足他们银行业务在使用功能和形象功能上的需要。
在芝加哥第一国家银行大楼方案设计中，结构工程师和建筑师合作开拓了一种新的结构形式，即将电梯井筒与设备井筒分别设置在建筑物的纵向两侧，作为巨型柱，并将第一道设备层设置在第6层，往上每隔18层再各自设置一道，作为承载力和刚度很大的巨型水平构件，并与周边的巨型柱有机地刚性连接在一起，从而构成了一种巨型框架体系的结构功能与受力特征，不但能有效地抵抗重力荷载和水平荷载，还在整个大楼底部5110m 2櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅的1）在翼缘板上，对着纵长焊缝，由弯曲中心向两头作线状加热，即可矫正弯曲变形。
如果效果不理想，可用辅助加载的方法。
2）翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热。
用这种办法矫正柱、梁的弯曲变形效果显著，横向线状加热宽度普通取20mm 90mm ，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中心向两头扩大。
加热三角形从顶部开始，从中心向两边扩大，一层层加热直到三角形的底为止。
6．2．3柱、梁腹板的波浪变形矫正波浪变形是在波峰处用圆点加热法配合手锤矫正。
加热圆点的直径一般为100mm 200mm 。
烤嘴从波峰起作圆形挪动，选用中温矫正。
当温度到达600ħ 700ħ时，在波峰为止加垫板后再用大锤击打垫板，使加热区金属受压，冷却后变平。
矫正时完成一个点后再进行加热矫正第二个波峰点。
参考文献：［1］GB 50205-2001，钢结构工程施工质量验收规范［S ］．［2］GB 50018-2002，冷弯薄壁型钢结构技术规范［S ］．Welding stress and deformation control of steel structure industrial plantLI Jian-bin（Hebei Yongcheng Project Management Limited Company ，Baoding 071000，China ）Abstract ：According to the welding stress and deformation control problems of steel structure industrial plant members ，discussed from materials quality ，processing technology ，welding sequence ，welding processing and other links ，and put forward the eliminating method of welding stress and control measures and correction method of welding deformation ，in order to ensure the safety and reliability of structural members．Key words ：industrial plant ，steel member ，welding stress ，deformation control·84·第39卷第2期2013年1月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVol．39No．2Jan．2013文章编号：1009-6825（2013）02-0049-02断裂损伤理论在混凝土中的应用研究刘黎（三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002）摘要：针对混凝土的断裂与损伤在工程中的普遍性，讨论了混凝土断裂损伤机理，介绍分析了几个经典模型，总结了断裂损伤理论在工程中的应用现状，并展望了其应用前景。
关键词：混凝土，断裂损伤力学，裂纹中图分类号：TU375文献标识码：A断裂损伤力学是固体力学的一个分支，是断裂力学和损伤力学的简称。
断裂力学是研究含裂纹固体介质的强度和裂纹扩展规律的学科，它采用均匀性假设，且假设仅在材料缺陷处不连续；损伤力学是研究材料内部存在错位、夹杂、微裂纹和微孔洞等分布缺陷时，在外荷载作用下损伤的演化规律及其对力学性能的影响，二者共同描述了结构从原有缺陷到宏观裂纹形成继而断裂的全过程。
1961年M．Kaplan 首先运用断裂力学方法分析混凝土裂缝［1］，后来许多学者对缝端微裂缝模型进行了深入的研究［2，3］。
本文探讨混凝土的断裂损伤机理，并对断裂损伤力学在混凝土中的发展及应用前景进行了展望。
1混凝土中的断裂损伤过程混凝土中存在大量微孔洞和微裂纹，这些裂纹可分为随机分布的微裂纹和有一定方向的宏观裂纹，其材料在受到外部荷载或内部温度应力等作用时，加剧了混凝土缺陷的扩大、延伸、汇合，原有的裂纹尖端骨料界面的微裂纹也会扩展并绕过骨料不断发展，随着荷载增加，材料在成型时和使用过程中产生的裂缝就会内外贯通，产生应力集中现象。
在混凝土成型时存在的各种不同形式的缺陷，一方面是导致宏观裂缝萌生的根源，另一方面对主裂缝起到了屏蔽和劣化的双重作用［4］。
2混凝土断裂损伤力学的研究现状2．1混凝土断裂力学的研究现状国内外很多研究学者进行各种断裂模式（张开型、滑开型、撕开型、复合型）的试验研究以及断裂韧度的测试，提出了一系列应力强度因子的计算方法和经验断裂判据，主要成果有：A．Griffith［5櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅］面积内无一根柱子，实现了业主梦寐以求的大空间。
同时，在建筑方案设计阶段，结构工程师所构思的结构总体系应有一个多道防线、刚柔结合的理想刚度目标。
即具有一定大的刚度和承载力抵御风荷载和规范设防烈度水准的地震作用，以及在第一道防线的有意识屈服后，在结构变柔的同时仍具有足够大的弹塑性变形能力和延性耗能能力来抵御可能遇到的罕遇大地震。
其次，在初步设计阶段，要正确把握高层建筑结构的概念设计，必须掌握各种结构体系的近似计算方法。
英国工程师A．L．L．Baker 讲过：工程师所掌握的最佳计算方法，应该是运用最简单、最直接的计算方法。
而近似的计算方法就是对一个结构工程师进行高层建筑结构设计能力的最基本的要求。
例如，对于框架结构体系，必须掌握的近似计算方法为：竖向荷载作用下的直接弯矩分配法，水平荷载作用下的近似计算法。
同时，结构工程师还必须了解抗侧力构件的变形近似计算，通过获取不同抗侧力结构（或构件）之间的相对刚度比较概念，来大致估算建筑物的变形，以便于提出或比较各种可行的结构总体方案。
最后，在施工图设计阶段，仍然要注意把握和运用高层建筑结构的概念设计。
例如，钢筋混凝土框架柱的轴压比超过了规范的限值，我们要结合具体设计综合判断。
众所周知，规范控制轴压比限值的目的：要求钢筋混凝土框架柱截面达到具有较好延性功能的大偏心受压破坏状态，以防止小偏心受压状态的脆性破坏。
同时我们知道，影响钢筋混凝土框架柱截面延性功能的因素除轴压比外，还有框架柱的配箍特征、核心区混凝土的抗压强度等级、纵向钢筋承担截面轴压的能力、框架柱的截面形状等因素，轴压比限值的大小必须根据具体工程设计综合所有因素进行一定程度的合理调整。
综上所述，作为一名结构工程师，在高层建筑结构设计中，应始终坚持概念设计的理念，既不盲目照搬规范，也不盲从于一体化计算机结构设计程序，任其随意摆布；只有始终坚持概念设计的理念，才可能不断地追求尽善尽美的设计思想，而其结构的概念、经验、判断力和创造力才会随年龄与实践的增长而越来越充实，其设计成果才能不断创新。
参考文献：［1］JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S ］．［2］GB 50010-2010，混凝土结构设计规范［S ］．［3］GB 50011-2010，建筑抗震设计规范［S ］．［4］高立人．高层建筑结构概念设计［M ］．北京：中国计划出版社，2005．On exploration for conception design for high-rise buildingsSUN Jian-wen（Jincheng Jinfangyuan Building Inspection Co．，Ltd ，Jincheng 048000，China ）Abstract ：The paper indicates how to learn the concept design for the high-rise buildings at various stages of the design ，and has the primary un-derstanding for the concept design of the high-rise architectural structure ，so as to extend and grasp the concept design of the high-rise buildings in future．Key words ：concept design ，regulation ，integrated computer structural design program·94·第39卷第2期2013年1月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVol．39No．2Jan．2013。