高层建筑结构设计与表现

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1、高层建筑结构设计与表现　　现代的高层建筑变得越来越纤细，产生更大侧移的可能性比以往大体积的多层高楼要大。建筑愈高，自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响愈大。正因如此，抵消这些荷载的结构作用成为高层建筑设计的一个重要方面。高层建筑对侧向荷载的动力反应，可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形状的措施加以控制。论文格式，结构表现。因此，高层建筑的形式在很大程度上和结构的有效性能有关，这也就决定了建筑的经济性。建筑的结构性能可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力，同时也决定着建筑各种体量的组成。　　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

2、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。　　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，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑

3、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。论文格式，结构表现。与较低楼房不同，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。　　4)结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高层建筑结构更柔一些，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。　　1)选择有效房屋形式以控制侧移。由于水平荷载成为决定性因素，因而控制侧移成为必要手段。过去的高层

4、建筑形式多为矩形棱柱体，而从几何观点看，这种形式对侧移是颇为敏感的。倘若采用对侧向力不太敏感的房屋形式，比如外柱倾斜式、上窄下宽式、圆形或椭圆形、三角形和新月形的房屋形式，利用它的几何形状所具有的力学特点，就可使结构更加有效，造价也更低。　　2)高层建筑地下室的设置。当今高层建筑的下面都设有地下室，这通常出于两种考虑及需要。一种出于使用要求。比如可将大面积停车场或仓库、机房、配电间等一系列附属用房和人防工程等设于地下，从而节约地上建筑面积。另一种，则是出自结构的考虑和需要，因为设置地下室可减轻地基压力，提高房屋层数，增加房屋抗倾覆力和改善房屋抗震性能和总体刚度。因此，如何

5、减轻作用于地基上的总荷重具有很现实的意义。论文格式，结构表现。　　3)高层建筑中转换层的应用。伴随着建筑多层次、多功能的发展，转换层结构应运而生。转换层属水平结构，用它去改变下方楼层柱子的排列，或过渡上下层剪力墙的不同布置，以此来获得特别的楼层柱网即创造大空间并将上部荷载传递到下面相对少而大的柱或墙上，也是现代高层结构设计的重要内容。　　4)高层建筑防火设计。高层建筑因其巨大的高度和复杂的功能，一旦发生火灾便将造成巨大的危害。因而高层建筑防火问题若不能妥善解决，高层建筑的存在和发展都将受到严重威胁。因此在进行高层建筑防火设计时，要首先考虑结构防火，比如火灾的因素、火灾的控

6、制、消防通道、救护工作以及结构的防火方式等。其次，在明确结构防火目的的同时，还要对防火有效时间和防火程度及范围进行设计。论文格式，结构表现。最后，还要保证建筑的稳定性，即建筑的承重结构必须在防火墙经火灾烧毁后仍能残存下来。论文格式，结构表现。　　结构是影响建筑设计的重要因素，当代结构设计已经突破了传统概念上的“结构支撑”，越来越多的重视结构形态的表现性。结构表现成为建筑创作中形态构思的重要方法，结构表现着重挖掘建筑结构中的艺术因素，寻找结构和艺术的结合，变抽象的结构概念为生动的建筑语言。结构的表现不仅因满足功能要求呈现出来，而且通过结构工程师和建筑师的合作，还能实现设计者

7、的个人美好愿望。　　建筑结构艺术体现是建立在对工程原理特别是结构的原理和性能理解的基础上，并包含三层含义：效能、经济和雅致。所谓效能就是指在充分发挥结构优势基础上，又充分利用天然资源，从而使其尽可能有效的承受施加在它们上面的荷载。经济也是衡量一个建筑好坏的标准之一，节约天然资源的要求要和节约社会资源的需要相平衡，要做到用最少的钱建造最多功能的建筑，也正是由于设计者们注重经济的理念，将建筑造型与结构造型更有机的结合，才创造了许多伟大的结构艺术品。另外，雅致的结构形式更能够打动人心，引起人们的审美情感。雅致的结构表现因素有很多，比