浅析高层建筑结构设计与特点分析

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论高层建筑的结构特点和建筑体系

论高层建筑的结构特点和建筑体系

论高层建筑的结构特点和建筑体系高层建筑是指建筑物高度较大、结构较为复杂的建筑物,通常用于商业、办公和居住等用途。

随着城市化进程的加快和经济的不断发展,高层建筑已经成为城市中不可或缺的重要组成部分。

高层建筑的结构特点和建筑体系是设计中需要重点考虑的因素,本文将对这一主题进行深入探讨。

一、高层建筑的结构特点1.1 高层建筑的结构稳定性较强高层建筑由于自身的高度和体量,需要具备较强的结构稳定性,以抵御风压、地震等外部自然力的影响。

高层建筑的结构设计通常会采用混凝土框架、钢结构或混合结构等可靠的结构形式,以确保建筑能够在各种自然环境下保持安全可靠。

1.2 高层建筑的结构轻量化为了减轻自身重量,减少对基础的压力和地基的沉降,高层建筑的结构设计通常会采用轻质材料,如玻璃幕墙、铝合金、特殊钢材等,以实现建筑的轻量化设计,同时确保结构的稳定性和安全性。

1.3 高层建筑的结构变形与调整高层建筑由于自身的高度和复杂性,容易受到温度变化、自重、荷载等因素的影响,需要具备一定的变形与调整能力。

高层建筑的结构设计通常会考虑到变形预应力、伸缩缝、变形补偿等技术手段,以保证建筑在使用过程中能够自适应环境的变化。

二、高层建筑的建筑体系2.1 高层建筑的垂直交通体系高层建筑通常需要满足大量人员和货物的垂直交通需求,因此建筑体系中需要包含合理的垂直交通系统,如电梯、扶梯、楼梯等,以确保建筑内部的交通流畅和便利。

2.2 高层建筑的空调通风体系高层建筑的空调通风系统是建筑体系中的重要组成部分,需要满足建筑内部空气质量、温度、湿度等多方面的需求,以提供舒适的使用环境。

建筑体系中需要包含科学合理的空调通风设施,如空调机组、通风管道、送风口等。

2.3 高层建筑的消防安全体系高层建筑的消防安全是建筑体系中的重要关注点,需要满足建筑内部的火灾预防、疏散逃生等多方面的需求,以确保建筑的安全稳定。

建筑体系中需要包含完善的消防设施,如消防水源、灭火器、疏散通道等。

高层建筑的结构分析与设计

高层建筑的结构分析与设计

高层建筑的结构分析与设计高层建筑的结构分析与设计是一个复杂而关键的过程。

在这篇文章中,我们将探讨高层建筑的结构特点、分析方法以及设计原则。

我们旨在帮助读者了解高层建筑结构的重要性,以及如何在设计过程中充分考虑各种因素。

一、高层建筑的结构特点高层建筑相对于低层建筑具有以下几个特点:1. 水平荷载:高层建筑由于其较大的高度和风压,要承受水平荷载的影响。

这包括风荷载和地震荷载。

2. 竖向荷载:高层建筑需要承受来自自身重量、室内设备、楼层活载以及其他荷载的作用。

3. 地基条件:高层建筑的地基条件对其结构的承载能力有重要影响。

因此,在设计过程中需要充分考虑地基承载性和地质条件。

4. 结构材料的选择:高层建筑的结构材料需要具备足够的强度和刚度,以满足建筑的要求,并且要考虑周期性维护。

二、高层建筑的结构分析方法在高层建筑的结构分析过程中,常用的方法有:1. 有限元分析:通过将结构离散为一个个有限元,利用数值计算方法来模拟结构的应力、变形和动力响应。

2. 非线性分析:考虑结构的非线性特性,如材料的非弹性、刚度的非线性、连接的非线性等。

3. 动力分析:通过模拟结构在地震或风荷载下的响应,评估结构的抗震性能和安全性。

4. 稳定性分析:考虑结构的整体稳定性,以防止结构失稳。

三、高层建筑的设计原则在高层建筑的设计过程中,应遵循以下几个原则:1. 安全性:高层建筑的结构设计必须能够确保建筑在极端情况下的安全性,如地震、风灾等。

2. 经济性:设计师应在保证结构安全的前提下,尽量减少材料的使用量,提高结构的经济性。

3. 可持续性:高层建筑的结构设计应充分考虑建筑物的使用寿命和环境保护,以减少资源浪费和环境影响。

4. 美观性:高层建筑的结构设计应与建筑的外观和功能相协调,提高建筑的整体美观性。

结论高层建筑的结构分析与设计是一个复杂而重要的过程。

设计师需要充分考虑高层建筑的结构特点,采用适当的分析方法,并遵循相应的设计原则。

只有如此,才能确保高层建筑的结构安全、经济、可持续和美观。

浅析高层建筑结构设计

浅析高层建筑结构设计

1 结构 延性 是 高层建 筑设计 重 要性 质 . 3
延性是指构件和结构屈服后具有足够塑性变 形能力的一种性能, 一般 用延性 比来表示 。对于受 弯构件来说 , 随着 荷载增加, 首先受 拉区混凝 土 出现裂缝, 表现 出非弹性变形。然后受拉钢筋屈服 , 受压区高 度减 小, 受压区混凝土压碎, 构件最终破坏 。从 受拉钢筋 屈服到 压 区混凝土压碎. 是构件的破坏过程 。在这过程 中, 构件 的承载
能力 没 有 多 大 变 化 , 其 变 形 的 大 小 却 决 定 了破 坏 的性 质 。 钢 但 是
筋混凝土受弯 构件 的 M— 曲线 , 是 屈服 变形 , A( ) AY △u是极 限变形 。提高延性可以增加结构抗震潜力 ,增 强结构抗 倒塌 能 力 。高层建筑相对低层 结构而言 , 结构设计更柔一些 , 如果遇到 地震 ,震动作用下的建筑结构变形更大一 些。为了做好 防震设 计 , 免倒塌 , 避 建筑 在进入塑性变形阶段后仍具有较 强的变形能 力, 别需要在构造上采 以适当的设计, 特 确保建筑 设计具有很好
防 结构 的脆 性 破 坏 。
— 10 2 EI
21 构 件截 面抗 震承 载 力调整 .
水平地震作用 与重 力荷 载效应组合对 应的结构构件截面抗
震承载力须根据受力状态进行调整放大提高, 以达到结构 的柔
性破坏 。
设计高层结构时 , 不仅要求结构具有足够 的强度 , 能够可靠 地承受风荷载作用产生 的内力; 要求 具有 足够 的抗侧刚度 , 还 使 结构在水平荷载下产 生的侧移被控制在某一限度之 内,保证 良 好 的居住和工作条件 。 这是因为高楼 的使用功能和安全, 与结构
的 延性 。
随着楼层 的增加 , 水平荷载作用下结构的侧 向变形迅速增大 。

高层建筑结构设计特点及心得

高层建筑结构设计特点及心得

高层建筑结构设计特点及心得我国经济快速发展加快了建筑市场的发展,由于高层建筑的功能十分强大,且外形较为美观,获得了广泛的关注,但其结构十分复杂,高层建筑施工技术也较难,使得结构的设计备受关注,高层建筑的结构形式很多,且较为复杂,设计人员在对高层建筑进行结构设计时,必须与工程实际情况统一,只有这样才可以在最大程度上滿足使用需求并符合国家各项相关规定。

本文从高层建筑结构设计的特点出发,对其结构的体系及其设计中的要点问题进行研究,希望可以为今后的设计工作提供帮助。

标签:高层建筑;体系;结构设计;抗震;概念设计引言:高层建筑的快速发展,可以有效降低市政在城市用地方面的投资,给城市建设缓解了不少的压力,同时高层建筑也为建筑企业带来了良好的经济效益和社会效益,由于高层建筑相对传统低矮建筑的种种优点和优势,其已经成为广大人们群众最受欢迎的建筑。

现笔者将多年的高层建筑结构设计实际经验以及一些心得总结下来,供大家参考。

1.高层建筑结构设计特点分析和多层结构设计相比,高层建筑的结构设计的地位更加重要,所要考虑的问题也更加广泛,不同的结构体系,对建筑物平面布置、型体、高度、施工工艺、工期和成本等的要求均不一样。

现就高层建筑结构设计的特点进行分析如下:1.1将水平力作为设计的重点对于多层建筑结构,通常是将竖向载荷作为设计控制重点,一般只要满足了竖向承载力方面的要求,整个结构的安全性就基本有了保障。

而对于高层建筑,虽然竖向载荷仍然对其结构的设计存在重要的影响,但是随着建筑高度的增加,水平力的作用所占的比重会急速增加,直至对整个建筑结构设计起控制作用。

因为建筑本身重力和楼面活荷载对竖向结构构件引起的弯矩和轴力数值,只和建筑物高度一次方值成正比,但水平载荷对于结构造成的倾覆作用和对竖向结构构件引起的轴向力作用,却与建筑物高度两次方值成正比。

笔者在大量设计实践中,通过对计算结果的比较发现,对于高层建筑竖向构件,往往在计算轴压比结果相较于结构规范尚有较大富余的情况下,结构的水平位移控制参数才刚刚满足规范要求,从这一点我们不难看出水平力的作用对整个结构的影响。

高层建筑结构设计特点及措施

高层建筑结构设计特点及措施
构件设计
高层建筑的构件设计需要考虑到承载力的要 求,通过优化截面尺寸、材料选择和连接方 式等措施,提高构件的承载能力。
承载力
高层建筑的结构设计需要满足承载力的要求 ,即保证结构在承受设计荷载时能够保持稳
定,并满足正常使用的需求。
加强结构耐久性与维护性
要点一
耐久性
高层建筑的结构设计需要考虑耐久性的要求,即保证结 构在使用寿命内能够保持其承载能力和稳定性。
概念设计法
根据建筑功能、高度、地震烈度等因素,结合工程经验,对结构进行整体构思和 设计。
03
高层建筑结构设计特点
水平荷载的重要性
水平荷载对高层建筑结构的影响
水平荷载是影响高层建筑结构的关键因素之一,它包括风荷载和地震作用。由于高层建筑 自重和竖向荷载相对较小,水平荷载对结构的影响更为显著。
风荷载
结构稳定性
结构稳定性是指高层建筑结构在受到各种荷载作用时,保持其原有平衡状态的能力。如果结构不稳定 ,将会导致结构的变形、失稳甚至倒塌。因此,在高层建筑结构设计中,需要考虑结构的稳定性。
抗风抗震设计
抗风抗震设计是指在高层建筑结构设计中,采取相应的措施来提高结构的抗风和抗震能力。由于高层 建筑高度较高,受到的风荷载和地震作用也较大,因此抗风抗震设计是高层建筑结构设计中的重要环 节之一。
功能性
结构设计应满足建筑的使用功能要 求,保证结构的承载能力、刚度和 稳定性。
经济性
结构设计应在满足安全性和功能性 要求的前提下,充分考虑经济性, 降低工程造价。
可行性
结构设计应考虑施工技术的可行性 和实际施工条件的可能性,确保设 计的可实施性。
02
高层建筑结构类型与体系
常见的结构类型
框架结构

高层建筑结构设计的特点及注意事项

高层建筑结构设计的特点及注意事项

高层建筑结构设计的特点及注意事项随着现代城市建设的发展,高层建筑越来越多地涌现出来。

高层建筑具有建筑高度高、重量大、风载荷大等特点,高层建筑结构设计需要考虑的问题更为复杂。

本文将围绕高层建筑结构设计的特点及注意事项进行分步骤地阐述。

一、设计阶段对于高层建筑结构设计的任何一种工作,最终的目标都是使得建筑的稳定性和承载能力在安全的范围内最大化。

而在设计阶段,设计师首先需要确认建筑的结构类型,比如国内常见的钢筋混凝土结构、框架结构、桁架结构等。

其次需要对高度、面积、布局、建造成本等内容进行充分考虑,确保最终设计结果合理。

二、施工阶段在施工阶段,第一步是确保施工人员的素质和技能,因为建筑高度高,施工中的安全问题往往会更为关键。

其次需要做好现场安全工作,比如封闭施工区域,设置警示标志等。

同时还需要注意施工材料的质量和特性,以免返工或其他问题。

三、维护阶段在建成后的高层建筑结构中,维护阶段也极为重要。

高层建筑的维护工作通常分为两类:一是定期检测维护,这需要从各个方面进行检测,确定是否存在问题,及时修正。

二是临时修理工作,这通常是由某些特殊情况引发的,如天气突然恶劣等。

四、结构特点高层建筑结构设计的特点在于工程规模大、建造成本高、设计难度大、工期长等。

因此在建筑物的结构设计中,需要考虑的因素更多、更复杂、更严峻。

此外,高层建筑结构必须符合国家和地区相关的安全规范和标准,在设计和建造过程中需要持续关注和跟进这些标准。

五、注意事项高层建筑的结构设计必须遵循严谨的设计流程,因此如果在设计中出现任何问题都需要及时留意,以避免后期的麻烦。

在施工过程中,特殊的措施、手段必须谨慎地应用,以打造高层建筑安全的保障。

同时,施工单位也必须制定科学的施工方案,严格掌控施工进度,以确保整个建筑的质量。

总而言之,高层建筑结构设计的特点与注意事项,是一个相对较为复杂的工程,对于设计师和施工人员都需要充分考虑和了解。

只有在根据科学的设计和方案,并在细节上做好安全措施和维护工作,才能让更多的高层建筑拔地而起。

高层建筑结构特点分析

高层建筑结构特点分析随着城市化进程的不断推进,高层建筑成为了现代城市的标志性建筑物。

高层建筑的巍峨外观和独特结构给人们留下了深刻的印象。

然而,高层建筑的结构特点究竟是什么?本文将为您详细分析高层建筑的结构特点。

1.钢结构和混凝土结构的应用高层建筑的结构通常采用钢结构或混凝土结构。

钢结构具有强度高、刚度好等特点,能够承受大风荷载和地震力,适用于超高层建筑。

而混凝土结构则具有可塑性好、施工方便等优势,适用于中高层建筑。

根据具体的建筑需求和地理条件,高层建筑可以灵活选择钢结构或混凝土结构。

2.基础设计与地基处理高层建筑的基础设计和地基处理是确保建筑稳定性的重要环节。

由于高层建筑的重量和高度都较大,地基的稳固与否直接影响建筑的安全性。

通常,高层建筑会采用深基坑和桩基来增强地基的承载能力。

地基的处理还需要考虑周围地下水位、土壤的承载力等因素,以确保建筑的安全性和稳定性。

3.风荷载的考虑由于高层建筑面临较强的风荷载作用,其结构设计需要充分考虑风力的影响。

为了减小风荷载对建筑的影响,高层建筑常采用精密的气动外形设计,如流线型外墙和风洞试验等。

还会利用中空结构、剪力墙等手段增加建筑的抗风能力,确保建筑的安全性。

4.纵向与横向结构设计高层建筑的结构设计需要考虑纵向和横向力的作用。

纵向力包括重力和地震力,而横向力则包括风力和地震力。

为了抵御这些力的作用,高层建筑会采用剪力墙、框架结构、支撑系统等措施来增加建筑的刚度和稳定性。

通过合理的结构设计,可以使建筑在各种力的作用下保持稳定。

5.消防安全设计高层建筑的消防安全设计是必不可少的一部分。

由于高层建筑涉及较多人员和较高的人员密度,安全措施要更加完善。

除了设置消防通道和灭火设备外,高层建筑还需要考虑疏散的速度和途径,以确保在火灾等紧急情况下人员能够及时疏散。

高层建筑的结构特点包括采用钢结构或混凝土结构、基础设计与地基处理、风荷载的考虑、纵向与横向结构设计以及消防安全设计等。

高层建筑结构设计特点及相关应用分析

高层建筑结构设计特点及相关应用分析1、高层建筑结构设计特点(1)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,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大。

(2)侧移成为控制指标与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。

随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,影响结构安全,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

(3)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,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的平方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,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。

(4)结构延性是重要设计指标相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。

为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

2、高层建筑结构设计的主要原则2.1选择合适的基础方案基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型与载荷分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。

通常情况下,同一结构单元不宜用两种不同的类型。

2.2合理选择构方案一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。

总之,工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况都要进行综合分析,并与建筑、电、水、暖等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案。

2.3正确分析计算结果由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果。

高层建筑结构设计的特点及问题分析

动 力性 的不 同 而有 较大 的 变化 。
N为结 构层 数 。
结构 的第 二周 期 和第 三 周期 宜在 下列 范 围 内 第二 周期 : T 2 = ( 1 / 3 — 1 / 5 ) T 1 ;
第三 周期 : T 3 = ( 1 / 5 — 1 / 7 ) T 1 .
2 . 侧移成为控制指标与较低楼房不同, 结构侧移 已成为高楼结构设计中 的关键 因 素。 随 着楼 房 高度 的增 加 , 水 平荷 载 下结 构 的侧 移变 形迅 速 增 大 , 因 而 结构 在 水平 荷载 作用 下 的侧 移应 被 控制 在 某一 限度 之 内 。 3 航 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
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 。
关 键词 : 高 层建 筑 结 构设 计 特 点分 析 问题 分 析

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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浅析高层建筑结构设计与特点分析
发表时间:2019-02-26T14:07:25.443Z 来源:《防护工程》2018年第33期作者:刘开国
[导读] 对于一个城市而言,高层建筑往往具有一定的代表性和象征性,可以反映一个城市经济水平和发展程度。

乌鲁木齐新华筑建筑设计有限责任公司和田分公司新疆和田 848000
摘要:当前,随着我国经济快速发展,各地的高层建筑拔地而起,结构类型和功能也更加趋向于复杂化和多样化,为此,对建筑结构设计也就提出了更高的要求。

城市的高层建筑能代表一个城市的发展水平和综合实力。

因此,高层建筑在设计中必须考虑城市地标的责任感和使命感。

本文通过分析高层建筑的现状,总结了高层建筑结构的设计特点,从而进一步完善高层建筑结构设计,促进高层建筑的发展。

关键词:高层建筑;结构设计;特点分析
引言:对于一个城市而言,高层建筑往往具有一定的代表性和象征性,可以反映一个城市经济水平和发展程度,越来越多的具有特色的高层建筑成为了一个城市的坐标。

随着高层建筑技术的发展,高层建筑造型和表现形式趋于多样化,但随之所带来的弊端也越来越多的表现出来,高层建筑在成为城市风景的同时如何融入到整个城市建筑设计中成为高层建筑设计面临的一个重要任务。

1 高层建筑的现状分析
现代高层建筑起源于美国,已有100 多年的历史,美国的高层建筑在质量、层数及数量上一直居于世界领先地位,其中代表建筑是1931年建成的纽约帝国大厦(高381m,102 层)和1974 年建成的芝加哥西尔斯大厦(412 m,110 层)。

近几年来,亚洲国家和地区的高层建筑发展非常迅速,而且广泛采用新的结构体系和建筑形式,逐步成为世界建造高层建筑的新重心。

其中,日本、中东、马来西亚、新加坡、泰国是高层建筑发展迅速的国家。

我国高层建筑起源于20 世纪初的上海,近年来国内的高层建筑以极为迅速的态势在各地铺开,高度及层数不断突破。

据统计,我国高层建筑在数量上已超过万栋,高层建筑的类型涉及住宅、旅馆、办公、金融、商业综合楼等多种类型。

到目前为止,层数达30 层-60 层,高度为120 m-200 m 的高层建筑已经耸立在全国各个大、中城市,我国最高的101 层492m 的上海环球金融中心已经建成。

2 高层建筑结构设计关键技术分析
2.1 结构轴向变形的影响显著
对于高层建筑结构,由于层数多、高度高,轴力很大,从而沿高度逐渐积累的轴向变形很显著高层建筑结构中,一般竖向荷载的数值较大,在柱中会引起较大范围的轴向压缩变形,对结构体系中的连续梁弯矩大小产生显著影响。

高层建筑的轴向变形的差异会达到一个比较大的数值,从而引起跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大,连续梁中间支座处的负弯矩值减小。

2.2 水平荷载相对于竖向荷载显得更为重要
结构需同时承受竖向和水平荷载,低层结构以抵抗重力为代表的竖向荷载为主,而水平荷载所产生的内力、侧向位移很小。

对高层结构来说,随着建筑高度的增加,水平荷载随建筑高度的增高迅速增大。

如把建筑物视作一简单的竖向悬臂构件,构件中由竖向荷载产生的轴力与高度(H)成正比;水平作用产生的弯矩与高度(H)的平方成正比;水平作用产生的侧向位移则与高度(H)的四次方成正比。

对某一高度确定的建筑,结构竖向荷载的大小基本稳定,而水平方向上风载和地震作用的数值大小往往会随高层建筑结构的动力特性不同而存在较大幅度的变化。

可见,水平荷载对高层建筑结构的影响大,侧向位移成为结构设计的主要控制目标之一。

2.3 建筑体型和结构总体布置的重要性
由于地震的不可预知性,在抗震设防的低烈度地区也会发生强震。

因此,对于高层结构设计来说,必须要注重其抗震概念设计,确保“大震不倒”。

而合理的建筑体型、结构总体布置是实现此目标的重要措施之一,现行规范就对结构的平面和竖向布置提出了多项控制目标。

例如建筑平面狭长的高层,在水平偏心地震力作用下,建筑物长度方向的两边,容易出现过大受扭作用,导致竖向构件的大变形破坏;另外高层竖向构件侧向刚度的不连续,就像截面随高度不均匀变化的悬臂构件,易在刚度突变处出现应力集中,导致此处构件过早破坏,还有竖向构件布置的不连续,会使竖向构件的不连续处出现复杂受力和应力集中的问题,很难用现行设计软件进行合理分析。

而上述列举的几种情况,《高规》都对其提出了严格限制。

3 高层建筑结构设计的主要特点
3.1 侧移成为控制指标
与低层建筑不同,结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素,随着楼层的增加,水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。

设计高层结构时,不仅要求结构具有足够的强度,能够可靠地承受风荷载作用产生的内力;还要求具有足够的抗侧刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,保证良好的居住和工作条件。

3.2 结构延性是重要设计指标
相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。

为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

3.3 水平载荷成为决定因素
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力。

在较低楼房中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计,水平荷载产生的内力和位移很小,对结构的影响也就较小;但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响,水平荷载却起着决定性的作用。

随着楼房层数的增多,水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。

一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖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,以及由此在竖构件中所引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面对某一高度楼房来说,竖向荷载的风荷载和地震作用,其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

3.4 轴向变形不容忽视
通常在低层建筑结构分析中,只考虑弯矩项,因为轴力项影响很小,而剪切项一般可不考虑。

但对于高层建筑结构,情况就不同了。

由于层数多,高度大,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。

对连续梁弯矩的影响:采用框架体系和框-墙体系的高楼中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,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增大。

对构件剪力和侧移的影响,与考虑竖向杆件轴向变形的剪力相比较,不考虑竖杆件轴向变形时,各构件水平剪力的平均误差达30%以上,结构顶点侧移减小一半以上。

4 高层建筑结构设计发展趋势
随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。

在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。

高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。

5 结语
高层建筑的建设发展速度很快,如果设计时单一从质量上考虑分析,其结果是不完善、不理想的。

因为在高层建筑的结构设计工作中,不能够仅仅单一的重视结构计算工作的准确性,忽略整个结构方案在实际施工中的应用情况也不行。

应该设计出更加合理的结构方案,以便选择;应该根据工程的实际情况来进行具体的分析,并利用自身所掌握的知识和经验对实际建筑设计中遇到了各种问题进行适当的处理,以达到工程设计、施工的全面质量优化、结构设计合理,且安全可靠,造价经济。

参考文献:
[1]肖峻.高层建筑结构分析与设计[J].中化建设,2008,(12).
[2]李珂.高层建筑结构设计与分析[J].山西建筑,2009,11:70-71.。

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