高层建筑主体结构设计探析

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1、高层建筑主体结构设计探析　　摘要：世界上的任何角落都拥有地标性建筑物，这种建筑物不仅体现了广大人民群众对建筑行业的贡献和建筑技术的卓越发展，随着近代经济的发展和科技力量的不断强大，对高层建筑的发展有了很大的改变。本文主要对高层建筑主体结构设计相关问题进行了简要探讨。关键词：高层建筑；主体结构；设计中图分类号：TU97文献标识码：A引言高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计，在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过

2、程。一、高程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：1、水平荷载成为决定因素 7一方面，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

3、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、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。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。3、抗

4、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，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、中震可修、大震不倒。4、主体结构延性是重要设计指标7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。 二、主体结构选择1、主体结构的规则性问题规范在这方面规定了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，规范采用强制性条

5、文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在这些限制条件上必须严格注意，以避免设计阶段工作的被动。2、主体结构的超高问题在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，将钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度区分为A级和B级。一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。3、嵌固端的设置问题7由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，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，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列

6、需要注意的方面，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等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。三、高层建筑结构设计问题分析1、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问组成特点，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

7、，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。2、建筑结构的三心合一和扭转建筑结构的几何形心，刚度中心、结构重心即为我们常说的建筑三心。在结构设计时要求建筑三心尽可能地汇合于一点，即所谓三心合一。建筑结构的扭转问题就是指在设计中一栋建筑物没有做到三心合，在水平力作用下结构发生扭转振动效应。由于水平力作用在高层建筑中起着控制作用，常有建筑物因扭转振动而发生严重破坏。为避

8、免建筑物因水平力作用而扭转破坏，要求我们在设计时进行合理的结构选型和精心的平面布置，尽可能地使建筑物三心合一。73、建筑结构的轴压比轴压比是指柱组合的轴力设计值Nc与柱的横截面面积Ac和混凝土抗压强度设计值fc乘积的比值。试验和震害表明；钢筋混凝土柱的轴力过大、柱的延性将显著变小，很容易发