高层建筑结构设计的影响因素

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高层建筑结构设计特点简述

高层建筑结构设计特点简述

高层建筑结构设计特点简述0 前言随着我国经济的快速发展,高层建筑如雨后春笋,一栋栋拔地而起。

建筑的高层化和多样化发展,使得建筑结构设计方面的变化越来越多。

面对建筑类型、功能、数量的不断增加,高层建筑结构体系的多样化,高层建筑结构设计迎来了新新的机遇与挑战。

作者通过实践、总结,对高层建筑结构设计及结构体系,作出以下分析:1 高层建筑结构设计的特点1.1 决定因素是水平荷载对某一定高度楼房来说,其竖向荷载基本上是定值,但是其水平荷载随着结构动力特性的不同将有较大幅度变化,并不是定值。

由于楼房自重和建筑楼面的使用荷载在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值,与建筑高度成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力,却与楼房高度的平方成正比[1]。

1.2 重要设计指标是结构延性在地震作用下,高层建筑相比于低层建筑的结构变形会更大一些。

因此,为了使高层建筑结构具有较强的变形能力,避免高层建筑倒塌,一定要在其结构设计时采取相应的措施,确保高层建筑的结构具有足夠的延性。

1.3 控制指标为侧移在高层建筑结构设计中,结构侧移是关键的控制指标,这与低层建筑有很大的不同。

由于在水平荷载作用下,高层建筑结构的侧移变形与建筑高度的四次方成正比。

建筑高度越高,其结构的侧移变形将大大增加。

因此,必须在水平荷载作用下,将高层建筑结构的侧移控制在允许的限度范围内。

1.4 不能忽视轴向变形高层建筑的竖向荷载很大,其将会在柱中引起比较大的轴向变形,从而减小连续梁中间支座处的负弯矩值,增大跨中正弯矩和端支座负弯矩值。

此外,竖向荷载还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。

2 高层建筑的结构体系现阶段高层建筑常采用的结构体系主要有剪力墙结构体系、框架一剪力墙体系以及简体体系三种,其优缺点见表1[2]。

表1 结构体系优缺点比较结构体系优缺点剪力墙结构体系侧向刚度比较优良,平面布置也很规整,对侧向风力和地震的抵抗能力较强,釆用此种结构可以建造高度远大于框架结构的建筑。

关于影响高层建筑结构设计的一些因素探索研究

关于影响高层建筑结构设计的一些因素探索研究

关于影响高层建筑结构设计的一些因素探索研究【摘要】本文主要详细的论述了影响高层建筑结构设计的几点因素。

高层建筑结构的结构型式繁多,框架、剪力墙、框架-剪力墙结构体系是高层钢筋混凝土建筑结构中最为传统的、广为应用的结构体系。

本文就此谈了谈自己的观点和看法,希望同行业工作人员参考和借鉴。

【关键词】高层建筑;结构设计;影响因素前言在高层结构设计中,水平力是控制的主要因素,在地震区水平力是高层建筑结构设计的决定因素。

剪力墙结构刚度大、周期短、地震作用大,在设计中应注意调整结构刚度。

近年来出现了一系列新的结构体系,其中有巨型框架结构、巨型桁架结构、悬挂和悬挑结构。

目前采用这些结构体系的工程尚较少,经验不多,对于这些结构的研究也不够深入、成熟,尚不能普遍推广于设计与施工中。

一、设计的主要因素是水平作用任何建筑结构都要抵抗竖向荷载和水平荷载,在低层和多层结构设计中,往往是以重力为代表的竖向荷载起控制作用,对于高层结构的设计,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要作用,但起控制作用的是水平荷载。

之所以如此,其根本原因在于侧移和内力随高度的增加而迅速增长,例如一根悬臂杆件,在竖向荷载作用下,产生的轴力仅与高度成线性比例,但在水平荷载作用下,其弯矩与高增加。

因此,在高层建筑结构设计中,抗侧力的设计是关键,水平荷载是决定因素。

对于一定高度的建筑物,作为其水平荷载的风荷载和地震作用将随结构动力特性的不同而有显著的变化。

二、侧移成为控制指标与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层建筑结构设计的关键因素。

随着建筑高度增加,水平荷载作用下结构侧向变形迅速增大,结构侧移与高度呈现四次方关系上升。

在高层建筑结构设计中,不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗倒移刚度,以保证结构在水平荷载作用下所产生的侧移限制在一定范围内。

侧移是高层建筑的要害问题,之所以要控制结构侧移,其主要原因有:1、侧移过大,使建筑物内的人在心理上产生不适应,控制结构侧移是保证建筑物正常使用的需要。

高层建筑结构设计的影响因素

高层建筑结构设计的影响因素

高层建筑结构设计的影响因素摘要:作为城市发展的重要标志,近年来,城市高层建筑的数量在增多,层高在增加,建筑物的结构也在变化,不仅会影响到侧移的刚度,更会影响到承载力、材料用量等。

本文主要分析当前影响我国高层建筑结构设计的因素。

关键词:高层建筑;结构设计;影响因素引言结构体系的选择主要是受高层建筑的层数、高度及功能的影响,在高层建筑结构设计的过程中,关键是要控制好高层建筑物的水平力,尤其是在地震频发的地区,更要加强对高层建筑水平力的控制,选型是关键。

一、高层建筑结构设计的特点1、抗震设计的主要因素随着国力的增长,我国抗震设计的要求在不断的提高。

高层建筑混凝土构件应根据抗震设防分类、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。

结构抗震性能设计应分析结构方案的特殊性、选适宜的结构抗震性能目标,并采取满足预期的抗震性能目标的措施。

结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。

2、侧向位移是重要控制指标高层建筑结构设计中,随着建筑高度的变高,侧移变形会快速增加,当然这是在水平荷载下结构的分析,这是的结构一定要保持足够的刚度及抵抗侧向力,结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规范规定的范围内。

如侧向位移会产生主体结构构件出现较大裂缝,甚至损坏现象。

3、承载力是基础要素与低层、多层建筑相比,高层建筑需要更严格的承载力。

假使地基或桩基情况不发生改变,高层建筑设计也应该减轻自身的重量。

如在高层建筑的抗风设计中,应保证结构有足够承载力,必须具有足够的刚度;控制在风荷载作用下的位移值,保证有良好的居住和工作条件;外墙、窗玻璃、女儿墙及其他围护和装饰构件,必须有足够的承载力,并与主体结构有可靠的连接,防止房屋在风荷载作用下发生部分损坏的可能。

例如,建筑物质量过大会导致期重心在地震中发生倾覆力,会导致建筑物结构的抗震能力减弱。

超高层酒店办公楼结构设计实例浅析

超高层酒店办公楼结构设计实例浅析

超高层酒店办公楼结构设计实例浅析一、引言:介绍超高层酒店办公楼结构设计的背景和意义二、超高层酒店办公楼结构设计的影响因素:结构材料、高度、地震设计等等三、超高层酒店办公楼结构设计的方法:钢构架结构、混凝土框架结构、复合墙梁式结构等四、超高层酒店办公楼结构设计实例分析:以某个超高层酒店办公楼为例,进行结构设计及其优化方案的分析和讨论五、总结与展望:对超高层酒店办公楼结构设计现状和未来发展趋势进行总结和展望。

超高层酒店办公楼作为当代大城市的标志性建筑之一,其对于城市的形象、经济、科技、环保等方面都有不可忽视的重要作用。

随着社会的不断发展和建筑技术的不断更新,超高层酒店办公楼的建筑高度也在不断攀升。

超高层酒店办公楼结构设计是超高层建筑的关键,其建筑结构的安全、可靠、经济、美观等多方面都对于建筑本身及其周边区域产生着巨大的影响。

超高层酒店办公楼结构设计的目标是在满足建筑使用功能和建筑外观要求的基础上,实现建筑结构的最优化方案,确保建筑的安全稳定和经济合理。

超高层酒店办公楼结构设计涉及多个方面的因素,包括结构材料、高度、地震设计、风载荷、人工活荷载、温度变化、地基承载力、结构节点等等。

其中,建筑高度是超高层建筑结构设计中的一大关键点,超高层建筑的高度带来的不仅是工程技术上的挑战,还需要考虑社会经济、环保、设计美学等方面的影响。

结构材料的选择包括混凝土、钢结构、复合材料等,不同的材料选择对于建筑结构的安全、耐久性、美观度等方面有着不同的影响。

地震设计也是超高层建筑结构设计中的一个非常重要的方面,地震对于超高层酒店办公楼结构的影响将直接影响到其安全性和可靠性。

超高层酒店办公楼结构设计也是建筑科技创新和技术突破的重要领域。

近年来,建筑结构设计方面的新技术、新材料等的不断发展,也为超高层酒店办公楼结构设计带来了新的挑战和机遇。

例如,采用新型复合材料的结构,不仅可以极大地提高建筑的安全性和可靠性,还可以有效地降低建筑的自重和耗能,达到更好的环保和经济效益。

高层建筑的风振效应与结构设计

高层建筑的风振效应与结构设计

高层建筑的风振效应与结构设计随着城市化进程的加速,高层建筑成为现代城市的标志之一。

然而,高层建筑在风力的作用下容易产生风振效应,这对建筑的结构安全性提出了挑战。

因此,高层建筑的结构设计需要充分考虑风振效应的影响,以确保建筑的稳定性和安全性。

风振效应是指由于风力对建筑所产生的振动效应。

当风力穿过高层建筑的结构体系时,会导致建筑物发生振动,这种振动可能会对建筑的结构产生一定的影响。

风振效应主要体现在两个方面:一是平面振动,即建筑在水平方向上产生的振动;二是立面振动,即建筑在垂直方向上产生的振动。

这两种振动都可能对建筑的稳定性和安全性产生影响,因此在结构设计中需要予以重视。

高层建筑的风振问题首先需要从建筑物的形状与几何特征入手。

建筑物的形状对风力的作用有很大的影响,尤其是在高层建筑中尤为明显。

对于高层建筑来说,形状越复杂、不规则,风力作用产生的非定常问题就越复杂,从而增加了风振问题的发生概率。

因此,在高层建筑的结构设计中,应尽量简化形状,避免出现过于复杂的几何特征,以减小风力对建筑的作用。

另外,高层建筑的结构材料与连接方式也是影响风振效应的重要因素。

在结构设计中,应选择适合高层建筑的材料,如钢材、混凝土等,以提高建筑的稳定性和抗风振能力。

此外,合理选择建筑的连接方式也能有效减小风振效应。

例如,在高层建筑的结构设计中,可以采用刚性钢结构连接的方式,以提高建筑的抗风振能力。

另一个影响高层建筑风振效应的因素是建筑物周围环境的影响。

建筑周围的环境,如附近的其他建筑、树木等,会引起风场的变化,进而影响风力的作用。

因此,在高层建筑的结构设计中,需要充分考虑建筑周围环境的影响,并采取相应的措施来减小风振效应的影响。

例如,在建筑物的周围可以种植一些低矮的树木,以减小风力的作用。

同时,高层建筑的结构设计还需要考虑风振效应对人体的影响。

风振效应会对建筑内的人体产生不利影响,如引起晕眩、不适等症状。

因此,在高层建筑的结构设计中,还需要充分考虑人体的舒适性。

高层建筑结构

高层建筑结构

高层建筑结构高层建筑是当今城市化发展的产物,它们以其独特的外观和卓越的功能而成为城市的地标。

然而,高层建筑的结构却是支撑其巨大重量的关键因素。

本文将探讨高层建筑结构的重要性、常见的结构类型以及优化的方法。

1. 高层建筑结构的重要性高层建筑的结构是确保其稳定和安全运营的基础。

一座高层建筑需要能够承受自身重量、地震、风载以及其他自然或人为因素带来的负荷。

因此,高层建筑的结构设计必须经过精确计算和严格验证,以确保其能够安全地抵御各种外力。

2. 常见的高层建筑结构类型在高层建筑中,常见的结构类型包括框架结构、剪力墙结构、筒状结构和悬挂结构。

2.1 框架结构框架结构是高层建筑中最常见的结构类型之一。

它通过垂直和水平的钢筋混凝土框架来承载建筑物的重量,将荷载分散到整个结构中。

框架结构具有良好的抗震性能和可灵活布局的优点,因此被广泛应用于高层建筑中。

2.2 剪力墙结构剪力墙结构是通过在建筑物的外围或内部设置钢筋混凝土墙壁来承担水平荷载的结构类型。

这些墙壁能够有效地抵抗地震和风载荷,同时还能提供良好的刚度和稳定性。

剪力墙结构适用于需要额外抗震性能的高层建筑。

2.3 筒状结构筒状结构是一种以中央核心筒为主要承载元素的高层建筑结构。

核心筒由混凝土或钢材构成,并通过横向连接楼层的梁和柱提供稳定性。

筒状结构的优势在于其对地震和风荷载的高抗性能,同时还能提供大开间和灵活的楼层布置。

2.4 悬挂结构悬挂结构是一种将建筑物的重量悬挂在以钢索和吊杆为主的悬挂系统上的结构类型。

这种结构类型适用于极高的建筑,因为它能够将建筑物的负荷通过悬挂系统直接传递到地基,从而减小了对建筑本身的力学要求。

3. 高层建筑结构的优化方法为了提高高层建筑的结构性能和可靠性,可以采取以下优化方法:3.1 模型分析与仿真使用现代计算机模型和仿真技术对高层建筑结构进行分析和测试,以确保其设计符合安全标准。

通过精确的数值计算和模拟,可以更好地理解结构的行为及其对外力的响应,从而进行合理的优化设计。

高层建筑的结构特点

高层建筑的结构特点一、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。

其主要特点有:(一)水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。

而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。

因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。

另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

(二)侧移成为控指标与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。

随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形快速增大,与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。

另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的快速增大,在设计中不仅要求结构具备足够的强度,还要求具备足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,否则会产生下述情况:1.因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏,使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运转。

(三)抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具备良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。

(四)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。

建筑构造影响因素、设计原则


(3)各种人为因素的影响 人们在生产和生活活动巾,往往遇到火灾、爆 炸、机械振动、化学腐蚀、噪声等人为因素的影 响。故在进行建筑构造设计时,必须针对这些影 响因素,采取相应的防火、防爆、防振、防腐、 隔声等构造措施,以防止建筑物遭受不应有的损 失。
2 建筑技术条件的影响
由于建筑材料枝术的日新月异,建筑结构技术 的不断发展与变化,建筑施工技术的不断进步, 建筑构造技术也嬗变翻新、丰富多彩。例如悬索、 薄壳、网架等空间结构建筑,点式玻璃幕墙,彩 色铝合金等新材料的吊顶,采光天窗中庭等现代 建筑设施的大量涌现,可以看出,建筑构造没有 一成不变的固定模式,因而在构造设计中要综合 解决好采光、通风、保温、隔热、洁净、防噪声 等问题,以构造原理为基础.在利用原有的、标 准的、典型的建筑构造的同时,不断发展或创造 新的构造方案。
影响建筑构造的因素
1.外界环境的影响 环境因素包括外界各种自然条件和各种人为的因素 (1)外力作用的影响 作用在建筑物上的各种外力统称为荷载。荷载可分为 恒荷载(如结构自重)和活荷载(如人群、家具、风雪及地 震荷载)两类。荷载的大小是建筑结构设计的主要依据。 也是结构选型及构造设计的重要基础,起着决定构件尺 度、用料多少的重要作用。 风载是高层建筑水平荷载的主要因素,风力随着地面的 不同高度而变化,在沿江沿海地区,风力影响更大,设 计时必须遵照有关设计规范执行。
(4)注意美观大方 建筑物的形象除了取决于建筑设计中的体 型组合和立面处理外,一些建筑细部的构造设 计对整体美观也有很大影响。例如栏杆的型式、 阳台的凸凹、室内外的细部装修,各种转角、 收头、交接处的接头设计.都应合理处理.并 相互协调,注意美观大方
按主要承重结构的材料分为六大类:
①生土—木结构 以土坯、板筑(干打垒)等生土墙和木屋架作为主要承重结 构的建筑,称为生土—木结构建筑。 ②砖木结构 用砖墙(或柱)、木屋架作为主要承重结构的建筑, 称为砖木结构 建筑。 ③砖混结构 用砖墙(或柱)、钢筋混凝土楼板和屋顶承重构件作为主要承重结 构的建筑,称为砖混结构。 ④钢筋混凝土结构 主要承重构件全部采用钢筋混凝土结构的建筑,称为钢筋混凝 土结构建筑。 ⑤钢结构 主要承重构件全部采用钢材制作的建筑,称为钢结构建筑。 ⑥其他结构建筑 充气建筑, 塑料建筑,覆膜建筑,木结构。

高层建筑结构设计的影响因素

高层建筑结构设计的影响因素摘要:高层建筑结构设计中应根据实际情况做好结构分析,多做方案比较,根据使用功能和技术经济合理性确定好结构的体系,是用剪力墙结构还是框架结构等,然后从结构的整体去分析它的刚度比、周期比、位移比、剪重比、刚重比、层间受剪承载力等。

本文探讨了高层建筑结构设计的影响因素。

关键词:高层建筑;结构设计;特点;影响因素引言高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载,同时也承受着竖直方向的荷载,并且对地震作用也要有足够的抵抗能力。

一般情况下,低层建筑结构受到水平方向上的影响比较弱,然而在高层建筑中,地震作用和外界水平风荷载成为影响结构的主要因素。

随着建筑物高度的增加,高层建筑的位移增加较快,但是高层建筑过大的侧移不仅会影响人的舒适度,同时也会影响建筑物的正常使用,并且容易损坏结构构件以及非结构构件。

一、高层建筑结构设计特点1、水平荷载成为决定因素因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖向构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比。

2、轴向变形不容忽视高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大,还会对预制构件的下料长度产生影响,应根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整,对构件的剪力和侧移有影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。

3、侧移成为控制指标随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅逐增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在一定限度之内。

二、高层建筑结构设计的影响因素1、水平荷载成为决定因素一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖向构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对一定高度的楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。

高层建筑不仅是城市现代化的象征,更是解决城市人口密集、土地资源紧张的有效手段。

然而,高层建筑的结构设计面临着诸多挑战,需要综合考虑多种因素,以确保其安全性、稳定性和经济性。

一、高层建筑结构设计的特点高层建筑与低层建筑在结构设计上存在显著差异。

首先,高层建筑所承受的风荷载和地震作用明显增大。

随着高度的增加,风的影响愈发显著,风振效应可能导致结构的疲劳和破坏。

地震作用也会随着高度的增加而放大,对结构的抗震性能提出了更高的要求。

其次,高层建筑的竖向荷载较大。

由于层数众多,建筑物自重以及活荷载的累积效应不容忽视,这对结构的竖向承载能力和基础设计带来了考验。

再者,高层建筑的结构体系更为复杂。

常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。

不同的结构体系在力学性能、适用高度、经济性等方面各有优劣,需要根据具体情况进行选择和优化。

二、高层建筑结构设计的主要考虑因素(一)安全性安全性是高层建筑结构设计的首要原则。

这包括结构在正常使用条件下的承载能力、稳定性,以及在极端情况下(如强烈地震、大风)的抗倒塌能力。

在设计过程中,需要依据相关的规范和标准,进行详细的力学分析和计算,确保结构能够承受各种可能的荷载组合。

(二)稳定性高层建筑的高宽比通常较大,容易产生失稳现象。

因此,在结构设计中需要通过合理的布置构件、增加抗侧力构件的刚度等措施,提高结构的整体稳定性。

(三)经济性在满足安全性和稳定性的前提下,应尽量降低工程造价。

这需要在结构选型、材料选用、构件尺寸优化等方面进行综合考虑,以达到经济合理的设计目标。

(四)使用功能高层建筑往往具有多种功能,如办公、居住、商业等。

结构设计应满足不同功能区域的使用要求,如大开间的办公区域需要采用较为灵活的结构体系,而住宅区域则更注重房间的规整和隔音效果。

(五)施工可行性设计方案应便于施工,考虑施工过程中的技术难度、施工周期和成本等因素。

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高层建筑结构设计的影响因素
摘要:高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,高层建筑结构设计中应根据实际情况做好结构分析,多做方案比较。

否则任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。

本文介绍了高层建筑结构设计的影响因素,探讨了高层建筑结构设计应注意的问题。

关键词:高层建筑结构设计影响因素注意问题
中图分类号:[TU208.3]文献标识码:A 文章编号:
高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载,同时也承受着在垂直方向的荷载,并且对于地震的抵抗能力也有要求。

一般情况下,建筑结构受到低层建筑结构水平方向上的影响比较弱,然而在高层建筑中,外界地震的影响和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。

随着建筑物高度的增加,高层建筑的位移增加较快,但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度,同时使得建筑物的使用受到影响,并且容易损坏结构构件以及非结构构件。

基于此,在设计高层建筑结构时,首先控制侧移在规定的范围之内,所以,高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。

一、高层建筑结构设计的影响因素
1、水平荷载成为决定因素
一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖向构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

2、高层建筑结构受力性能
对于一个建筑物的最初的方案设计, 建筑师考虑更多的是它的空间组成特点, 而不是详细地确定它的具体结构。

建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定
都是非常重要的, 由于建筑物是由一些大而重的构件所组成, 因此结构必须能将它本身的重量传至地面, 结构的荷载总是向下作用于地面的, 而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的
关系, 所以, 在建筑设计的方案阶段, 就必须对主要的承重
柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

对于低层、多层和高层建筑, 竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的, 但是, 随着高度的不断增加, 竖
向结构体系成为设计的控制因素, 其原因有两个: 其一, 较
大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒; 其二, 侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。

与竖向荷载相比, 侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的, 而随建筑高度的增高迅速增大。

例如, 在所有条件相同时, 在风荷载作用下, 建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比, 而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比, 地震的作用效应更加明显。

在高层建筑中, 问题不仅仅是抗剪, 而更重要的是整体抗弯和抵抗变形, 可见, 高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。

3、高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点, 即三心合一。

结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一, 在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。

为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏, 应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局, 尽可能地使建筑物做到三心合一。

在水平荷载作用下, 高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。

为使楼层水平力作用沿平面分布均匀, 减轻结构的扭转振动, 应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。

在某些情况下, 由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制, 高层建筑不可能全部采
用简单平面形式, 当需要采用不规则L 形、T 形、十字形等比较复杂的平面形式时, 应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内, 同时, 在结构平面布置时, 应尽可能使结构处于对称状态。

4、轴向变形不容忽视
任何建筑结构在外力作用下产生的位移都包括弯曲、轴向变形和剪切变形三部分。

在低层建筑结构设计中,通常只考虑弯曲变形,而忽略铀向变形和剪切变形的影响,因为一般结构构件的轴力和剪力产生影响较小,可不考虑。

而高层建筑由于层数多、轴力大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会对高层结构的内力产生很大影响。

此外,高层结构中的剪力墙的截面也往往很大。

因此,剪切变形的影响不可忽略。

采用框架体系和框架―――剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴向压力往往大于边柱的铀向压力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。

当房屋很高时,此种差异轴向变形将会达到较大的数值,其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

故在高层建筑设计中,轴向变形不能不考虑。

在高层建筑结构的力学计算中,根据所选计算手段,所计算的构件变形因素是有区别的。

对于简化助手计算方法,
一般只计算最基本的变形。

采用计算机方法计算时,计算的变形因素要多一些。

当用空间协同工作方法时,考虑了梁的弯曲、剪切变形,考虑了柱、剪力墙的弯曲、剪切和轴向变形;当用完全的三维空间分析方法时,除考虑了前面全部变形外,还增加了梁、柱、剪力墙的扭转变形,以及剪力墙墙体截面的翘曲变形。

二、高层建筑结构设计应注意的问题
1、结构选型。

对于高层建筑结构而言,在工程设计的结构选型阶段应注意以下几点:
(1)结构的规则性问题。

新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件。

而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。

”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

(2)结构的超高问题。

对于超高限建筑物,应当采取科学谨慎的态度。

因为在地震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。

随着建筑物高度的增加,许多影响因素将发生质变,即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。

,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意。

(3)嵌固端的设置问题。

不仅关系到结构中某些构件
内力分配的准确性,而且还影响结构产生侧移的真实性, 以及结构局部的经济性,由于高层建筑~般都带有地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,高层建筑在进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置,在这个问题上,结构设计工程师需要注意如下几个方面如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等。

2、地基与基础设计
对高层建筑来说,在抗震设计中,房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。

不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是地基基础整个工程造价的决定性因素,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。

在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。

3、结构计算与分析
在结构计算与分析阶段,如何准确,高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理。

(1)首先基本选定结构方案后, 紧接着就是高层结构设计的核心部分--结构计算由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分内容进行了调整和改进,因此,对这一阶段比较
常见的问题应该有一个清晰的认识。

(2)周期折减系数,在高层结构中设置了非结构的砌体填充墙,在结构计算时应考虑其对主体结构的影响。

周期的折减应考虑到门窗洞口的设置对周期的影响,不同的结构类型和填充墙的多少也决定了周期折减系数的取值,而不能一概而论。

(3)振型数目是否足够。

阵型数的多少与结构的层数有关,对振型的取值都有较为明确的规定。

在新规范中增加一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。

因此,在计算分析阶段, 根据规范要求对计算结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。

参考文献:
[1]杨建国. 论建筑结构设计中的概念设计[ J] . 山西建筑,2007, 33( 15) : 66- 67.
[2]孙军.高层建筑结构设计的问题分析[J].山西建
筑,2008(19)
[3]何俊旭.高层建筑结构设计及结构选型探讨[J].价值工程,2010.2:214.。

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