高层建筑结构设计要点和问题探析

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1、高层建筑结构设计要点和问题探析　　摘要：随着我国经济技术及建筑行业的迅猛发展，城市建筑用地越来越紧张，高层和超高层建筑日渐增多，建筑结构体系越来越复杂多样。作为建筑结构设计人员应努力提高技术水平，在节约成本的基础上，使建筑更加安全可靠。本文就高层建筑结构设计的特点、原则以及设计中出现的一些问题做了简单的分析。关键词：高层建筑结构设计特点结构设计原则中图分类号：TU208文献标识码：AAbstract:WithChina’srapiddevelopmentoftheeconomictechnologyanda

2、rchitectureindustry,urbanarchitecturelandbecomesmoreandmorenervous,high-riseandsuperhigh-risebuildingsincreasedaybyday,andarchitecturestructuralsystembecomesmoreandmorecomplexanddiverse.Asdesignersofbuildingstructures,weshouldmakegreateffortstoimprovetechn

3、ologicallevel,tomakethebuildingsmoresafeandreliableonthebaseofcostsaving.Thisessaydoessomebasicanalysesonthecharacteristics，principlesofhigh-risebuildingsarchitecturaldesignandsome7problemsindesign.Keywords:high-risebuildings,characteristicsofarchitectural

4、design,principlesofarchitecturaldesign.1.高层建筑结构设计特点1.1水平力即地震力和风荷载为决定因素。高层建筑的主要荷载分水平力及竖向力两部分，水平力为影响高层建筑结构内力的主要因素。高层建筑中，在水平荷载作用下，结构最大的顶点位移与高度的四次方成正比关系即为：水平均布荷载△max=qH4/8EI，倒三角形水平荷载max=11qH4/120EI，EI为结构的刚度，其中E为弹性模量是常量取决于材料，I为截面惯性矩。高层建筑中，竖向荷载所引起的轴力与建筑的高度的一次方成正

5、比关系，竖向荷载主要引起结构的竖向构件压缩变形，传至基础对基础产生沉降或不均匀沉降。所以高度越高对建筑的影响越大，而水平荷载起更重要的主导作用。1.2结构的轴向变形影响高层建筑中，往往竖向荷载较大，对于框架、框-剪、框筒结构中墙柱的轴力很大，一方面会引起比较大的轴向变形；另一方面会对结构体系中的连续梁产生不利影响，将连续梁中间支座的负弯矩大大降低，使跨中的正弯矩和端支座的负弯矩大大增加。71.3侧向位移成为控制指标产生侧向位移对人们带来很多不利之处,如：1）因侧向位移产生很大的附加内力，从而使竖向墙柱等构件

6、的偏心加大，最严重的后果可能会导致房屋侧向坍塌[1]。2）侧移会导致居住者感到晃动的恐慌心情。3）侧移会使填充墙及建筑构件开裂或损坏。4）侧移严重也可能会导致电梯不能正常运行，各种水暖电管道线路破裂等危害。控制侧移是抗风荷载、抗地震力作用的基本任务之一。提高结构的侧向刚度来抵抗侧向变形是设计过程的一大设计原则。提高侧向刚度与材料的性质、构件或结构的截面及形状有关。选用合理的抗侧力体系也是设计的重要工作。1.4提高结构的延性成为结构设计的重要指标延性的概念即为从屈服阶段开始至到达最大承载力或者到达以后而承载力

7、并没有显著下降期间的变形能力。结构的延性很好的反映了结构后期变形能力。在建筑结构设计中，既要满足承载力的要求，还要满足结构的延性要求。结构延性的主要作用在于：7在抗震设防结构中，能有利的吸收和消耗地震能。抗震性能主要取决于结构的吸收地震力的能力，地震能量=承载力x变形能力，是由承载力与变形能力二者共同决定的。所以在结构设计中，应重视利用结构的延性来提高结构的抗震能力。延性越高越不容易发生脆性破坏。3）在超静定结构中，较强的延性性能能很好的适应地基的不均匀沉降和温度变化引起的裂缝等能力，还使结构充分的进行内力

8、重分布，最大限度的进行优化设计节约成本。2.高层建筑结构设计原则2.1选择合理的结构体系高层建筑结构体系多种多样，框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构。在工程设计中，首先要选择合理的结构体系方案，做到成本最小化，体系最优化。1）框架结构：由梁、板、柱、所组成的上部结构。主要受力构件为框架柱和框架梁，其优点为结构布置灵活，适用于大空间大开间的建筑物，但其缺点为刚度较小、抗震性能较低，层数较高的高层建筑不宜选用框