多高層建筑結構設計

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多高層建筑結構設計范文第1篇

關鍵詞：多層建筑 ；高層建筑；結構設計

中圖分類號：TU208.3 文獻標識碼：A 文章編號：

1. 高層建筑結構受力方面

隨著社會的發展，都市的生活在給人們帶來繁華的同時，人口問題和住房壓力也讓我們陷入困境之中，因此多層建筑逐漸消失與歷史舞臺，取而代之的是一座座拔地而起的高層建筑。而相對于多層建筑，高層建筑的結構設計也更為復雜，面對諸多的設計難點，受力問題就是要解決的當務之急。

空間組成特點是一個設計師在進行方案設計的時候首要應該關注的講點，而不是急于確定其詳細的設計結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。

很多人認為底層、多層和高層建筑的結構是不同的，其實這種觀點是片面的。在實際的結構設計當中，對于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結構體系的設計基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結構體系成為設計的控制因素，其原因有兩個：其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；其二，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。

當然，在實際處理豎向力和側向力的過程當中，通過實踐我們不難發現，與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應更加明顯。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。

2. 結構選型階段

結構的設計和選型階段對于高層建筑的設計來說，是最為重要的，所以在這個階段，設計師一定要綜合多方面考量。同時針對建筑過程中可能遇到的問題要進行正確的預估。

2.1結構的規則性問題

要熟悉結構設計的規則，在最新的規范當中，許多內容都是與舊規范相悖的，所以一定要熟知規范規則。例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。

2.2結構的超高問題

在結構設計的時候，要對高層建筑的高度有一個嚴格的限制。最新的規范也將高度作為重點項目進行規范，除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此。必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。

如果事前不能對建筑的高度做出正確的預估，就很可能會造成嚴重的經濟損失。以往我們也遇到過類似情況，導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。

2.3嵌固端的設置問題

現在的高層建筑一般都帶有地下室，因此嵌固端設置的為止也是結構設計的一個重要環節。因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

3. 地基與基礎設計方面

無論是多層建筑還是高層建筑，打好地基都是一項基礎性的工作，也是安全性的重要保障。因此，地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。

我國對地基的設計和建筑方面有著明確的規范，一定要嚴格按照規范措施實施操作。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。

想要保障地基基礎建設的安全工作，就要深入的了解地方性的法規政策。地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。

4. 高層建筑結構分析的基本原則

4.1 整體參數的設定

在機構的計算方面，最初就應該把握好高層建筑的具體數字，嚴格按照法規中的參數來設置。在進行抗震計算時需考慮振型的數量，數量多了會浪費時間，并可能使計算結果發生畸變，數量太少又會使計算結果失真，《高規》第5.1.13.2款規定抗震計算時振型數不應小于15。最大地震力作用方向可由設計軟件自動計算，但若該角度絕對值超過1 5度，就應重新計算。結構的基本周期是計算風荷載的重要指標，設計初期可能不知道其準確值，可待計算之后從計算書中讀取，并重新計算。

4.2 結構體系的合理性分析

結構的合理性是保障建筑的能夠順利進行的重要幫手，所以一定規范結構設計原則。周期比是結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比，它是控制結構扭轉效應的重要指標，結構設計中應限定周期比，以便使抗側力的構件的平面布置更有效更合理。層間位移比和剛度比分別是控制結構平面不規則性及豎向不規則的重要指標，《建筑抗震設計規范》和《高規》中均對它們做出了明確的要求。此外，為了建筑結構的整體穩定性及安全性，還應控制好結構的剛重比和剪重比。

4.3 結構構件的優化設計

為保障機構設計的合理性，在進行的過程中，要對高層建筑的結構設計做出優化，還應計算結構單個構件內力和配筋，如計算梁、柱、剪力墻軸壓比，優化構件截面設計等。采用軟件對混凝土梁計算時，出現以下幾種情況時，便會提示超筋：梁的彎矩設計值超過梁的極限承載彎矩；超過《抗震規范》要求梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率2.5％ ；混凝土梁斜截面計算結果不符最小截面的要求。當剪力墻連梁超筋時，表明其在水平地震力作用下抗剪承載力不夠，應予以調整。規范中允許適當折減地震作用下剪力墻連梁的剛度，使其出現塑性變形，但還應保證其配筋滿足彈性變形時承載力的要求。以上計算得出初始設置的構件截面和形狀后，還應在考慮結構的周期、位移、地震力等的前提下，適當優化構件截面，使其在滿足受力要求的前提節省材料。

五、結束語

高層建筑逐步取代多層建筑是城市發展的必然選擇，不僅能夠有效的節省我們的土地資源，還能為我們創造更多的空間。為提高用地效率，城市建筑大多朝向高層和超高層發展，這也為建筑的結構設計提出了更高的要求。因而我們廣大建筑設計人員應熟練掌握高層建筑結構設計的相關要點，合理選擇建筑結構體系，做好結構設計的計算和優化，提高建筑的結構安全性，降低設計和建造成本，為社會創造出更多的高層建筑精品。

參考文獻：

[1]肖峻，高層建筑結構分析與設計[J]，中化建設，2008，(12)

多高層建筑結構設計范文第2篇

關鍵詞：多塔；高層建筑；結構；設計分析

中圖分類號：I043 文獻標識碼：A文章編號：

Abstract :This paper based on the classification of multi-tower high-rise buildings’ structure system ,this study expounds the key points of the design ,combined with a engineering case of one multi-tower high-rise building structure ,started from the size and calculation analysis evaluation parameters ,It introduced the structural design analysis of multi-tower high-rise building .

Key words: multi-tower，high-rise building，structure，design analysis

1． 引言

隨著我國高層建筑工程項目的增加，越來越趨于多功能方向的發展，這就要求建筑功能多樣化和建筑體型多樣化，近年來大量出現的多塔高層建筑結構就是應這方面的需求而產生。作為較為新穎的建筑結構類型，其結構設計優劣等方面的分析引起了相關工程技術人員的關注，相關部門也出臺了很多規范進行標準規定，都體現了對其的重視。

2． 多塔高層建筑結構設計要點

多塔高層建筑結構是指在上部采用兩個或兩個以上的塔樓作為主體結構的高層建筑結構類型，多塔高層建筑結構體系具有多方面的自我特征。在大多數多塔結構中,由于整個項目較大的規模,底層多數屬于超長且超寬結構,上部塔樓大多數存在不對稱，這些特點要求多塔高層建筑結構設計必須著重多個方面的分析。

2.1 地基基礎不均勻沉降問題的設計解決

對于多塔高層建筑來說，各塔樓由于總高度較高且層數較多，其傳遞至地基基礎的荷載一般都較大,塔樓部位基礎設計地基應力要比無塔樓的其他部位大的多。設計中首先要采用兩種以上的計算方法計算有無塔樓部分的沉降差和沉降量，然后設計者根據計算得到的沉降差決定是“放”還是“抗”，即是在各塔樓與無塔樓處設置沉降后澆帶來加強兩部位的沉降觀測，還是綜合考慮強度需要和附加彎矩與剪力所需鋼筋進行相鄰構件設計，不使用后澆帶。前者在塔樓與無塔樓部分分界處的構件中增加的配筋較少，而其較大的缺點是由于達到沉降穩定需要較長時間，施工周期延長，增加結構的構造復雜性，造成現場施工的管理困難；后者施工周期快,底層可以完整施工,但其缺陷在于往往增加了造價。

2.2 把好建筑材料使用關，加強檢測

地下室部分使用混凝土強度等級需控制在C30 左右，水泥用量需控制在250Kg 左右，水泥品種不宜使用礦渣水泥，條件許可的情況下可添加20%粉煤灰, 用以減小大體積混凝土澆筑造成的結構水化熱，阻止結構裂縫的提前開展。

2.3 結構設計與施工方面注意良好配合

首先是特殊部分附加鋼筋的設置和構造鋼筋的設計要經過構件受力計算，計算和裂縫控制都應滿足相關規范規定。其次，底板宜一次性澆注完成，基坑范圍內水位專人專門掌握控制。再次，施工階段設后澆帶，頂板與底板和側墻都可不連續設置，但是各個后澆帶等都必須在相關規范規程規定的參數范圍內。此外，多塔高層建筑墻體易出現豎向收縮裂縫, 其水平筋的間距宜小于150mm，水平構造筋的配筋率宜大于0.4%。還有墻體與柱子連接部位插入長度宜在1500~2000mm范圍內, 加強鋼筋采用φ8~φ10，插入柱子長度200~300mm，插入邊墻深度1200~1600mm，其配筋率還要提高10%~15%。施工中還有樓板宜按照規范配置細而密的構造鋼筋網等等要求必須嚴格滿足。

3． 工程實例

3.1 工程概況

某兩棟八層塔樓（建筑功能為計算機房、圖書閱覽、實訓室、辦公室和會議室等）組成，總高度為36.1m，總建筑面積約1.8 萬方。為滿足建筑造型和使用功能的需要，兩棟塔樓在頂部位置設兩層連廊，跨度為32 米，層高6.4m，連體部分采用鋼結構。場地基本風壓為0.5，基本地震烈度為7度，地震基本加速度設計值為0.15g，設計地震分組第一組。擬建場地土層類型屬中軟土，場地類別屬III 類。

3.2 結構體型的評定及相應加強措施

本工程主要采用框架-剪力墻結構, 體型規則性評定參數包括四個方面。第一，平面體形規則, 中間連梁部位略有收進，但不大于該方向的30%；第二，兩個塔樓主體立面上整體結構分開是規則的；第三，樓層剛度突變均都小于25%；第四，平面內抗側力構件的布置和質量分布基本均勻對稱。

由于建筑立面的要求，連接體采用了豎桿的空腹桁架，具體通過空腹桁架內型鋼連接實現了結構剛性連接，且與連體相連部位樓層的框架梁均都采用鋼骨梁。為進一步加強平面剛度，保證抗側力構件的協同工作，樓板采用現澆梁板體系。

3.3 相關計算結果

1）主要計算措施

為滿足建筑設計的各項性能指標，采取了多項計算和設計措施。第一，小震彈性設計，即在小震作用下，結構全部按照彈性狀態，構件變形和承載能力滿足規范要求。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》5.1.13 條要求，采用兩種不同力學模型進行三維空間軟件分析計算整體內力及位移。第二，對連體部位進行中震彈性驗算，來保證結構重要部位構件抗震承載力能滿足抗震性能的目標要求。第三，采用PUSHOVER程序進行結構罕遇地震作用下彈塑性靜力分析，來考察結構在罕遇地震下表現的抗震性能，控制整體結構塑性變形能滿足規范要求。第四，考慮到連體結構剛度豎向不規則性，定義連接結構薄弱層，并將薄弱層的地震剪力乘以增大系數1.15。第五，考慮到連接部分豎向地震作用影響，提高一個級別的連接體和與連接體相鄰結構構件的抗震等級。還有，考察整體反應時和連接體鋼結構反應時，阻尼比分別取取0.05和0.035。

2）SATWE 及PMSAP 計算分析

主體結構的整體分析根據中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制的《多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWE》進行，校核工作采用《復雜多、高層建筑結構分析與設計軟件PMSAP》進行。抗震分析時考慮雙向地震效應、扭轉耦聯效應和偶然偏心效應，采用剛性樓板假定驗算結構最大水平位移和層間位移。

3）小震彈性時程分析結果

采用SATWE程序進行結構多遇地震下彈性時程分析，選用三條地震波進行計算，分別為天然波TH3TG055、人工波RH3TG05和天然波TH4TG0555。通過時程法計算得到的結構層間位移角比反應譜法的計算結果都要小，時程法計算得到的基底剪力與反應譜法較為接近，反應譜法計算結果同三條波平均反應計算結果的變化規律大致相符，滿足設計要求。

4）中震計算主要結果及分析

采用SATWE 進行連體結構部分中震彈性計算，地震影響系數取中震的0.33，取消組合內力調整，其他主要計算參數與小震相同。

5）大震彈塑性靜力分析

采用《多層及高層建筑結構彈塑性靜動力分析軟件》分別進行結構X向、Y向彈塑性靜力推覆分析，水平荷載分布模式采用小震下各層地震力分布進行計算保證罕遇地震作用下結構的最大側向位移滿足規范規定的水平位移限值要求。

參考文獻：

[1] 鄭毅敏，劉永璨等．杭州市民中心多塔連體結構設計研究[J]．建筑結構，2009，39（01）：54-58.

[2] 梁偉，王力波等．14中海馥園大底盤多塔住宅樓的結構設計[J]．建筑結構，2004，34（03）：44-46.

[3] 李永．大底盤多塔結構的方案設計[J]．工業建筑，2002，32（07）：25-27.

多高層建筑結構設計范文第3篇

關鍵詞：多高層建筑；上部結構；優化設計；方法研究

Abstract：This paper summarizes the many tall buildings' upper optimization design involves the overall strategy optimization, system optimization, structure optimization and design model to optimize processing method, a twelve layer of high-rise building optimization processing examples analysis optimization design can achieve the effect of.

Key words：Many tall buildings; Upper structure; Optimization design; Method research

中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A 文章編號：

引言

多高層建筑大量的建設需求使得對其結構優化設計一直都是結構領域探討研究的重點課題之一。結構優化的理論研究已經經歷了較長的發展歷史，也取得了眾多的優化實踐經驗，但是仍缺乏系統性和全面性，相對來講對程序設計模型優化等還十分匱乏。多高層建筑從設計策略上就要實現優化，繼而從多類型的結構體系選擇進行荷載抗力優化處理，接著從整體性角度提高結構性能，通過結構體系和算法手段，實際操作表明優化效果明顯。

上部結構設計策略的優化

數學計算優化方法是基于傳統的結構問題特點而建立發展起來，運用計算機程序技術進行結構的算法優化設計，較為先進的有最優準則法和遺傳算法。最優準則法是起步較早的結構優化設計方法之一，其以預先規定好一組優化設計需要滿則的準則為基本出發點，繼而依據這些準則來建立實現優化設計相關迭代公式進行計算。通常依據已有工程經驗，使用相關的理論研究、分析和判斷，繼而得出迭代算法，較為適用于連續變量情況近似的工程優化方法。遺傳算法發展史較短，其為近些年來新興啟發式算法之一，基于生物進化學說的自然遺傳機制優化的算法。遺傳算法將結構的優化設計問題轉變為生物的進化過程，使用優勝劣汰機制以取得優化處理后的最優解，其操作參數的 編碼，而非參數自身。遺傳算法進行結構優化策略的優勢在于其操作眾多的起始點，并非單一點，有效地避免了搜索進程向局部的最優解收斂，同時期使用的概率轉變規則避免了確定性規則的單一性，實現復雜系統的優化應用。

結構體系的優化設計

多高層建筑結構體系的優化設計目標在于實現結構足夠的豎向荷載及水平荷載抵抗能力，使其具備良好的變形性能、耗能減震能力和抗震承載能力。

3.1 傳力路徑明晰化處理

多高層建筑的結構體系需要保證傳力途徑的明晰化，使得作用于結構上部的水平和豎向荷載可以直接傳向基礎，避開出現傳力迂回的情況。優化結構體系時要盡量形成較為正確簡單的計算簡圖，降低實際情況同計算模型之間的差異。在進行傳力路徑處理過程中保證概念設計最優化，尤其是有錯層、轉換層和大底盤等復雜結構體系形式中其作用更為突出。

3.2 多道設防措施的采用

最新修訂的抗震規范對結構體系多道設防機制形成要求更為嚴格，通常使用合理處置承載力的分布、結構剛度與構件之間強弱的關系，利用第一道防線破壞來消耗地震能量的方式，改變整個結構的動力特性，實現減小地震作用的目標。大量的多高層建筑設計實踐經驗表明，對于純框架的結構體系，加設鋼或者鋼筋混凝土的柱間支撐，使用支撐屈曲作用來耗能，更能優化結構抗震性能，最大限度的發揮第一道防線對框架柱保護能力。對于剪力墻結構和框架剪力墻結構，可以通過連梁的屈曲和開裂來消耗地震能量以保護墻體。第一道設防能力發揮的前提是保證連梁抗剪性能相對值，確保強剪弱彎，或設置雙連梁以提高抗震效果。

3.3 強柱弱梁全面實現

作為結構延性措施保障之一的強柱弱梁，其保證就算塑性鉸在梁端出現，形成了梁鉸機制，避免柱子斷裂，強化結構穩定性要求。高層設計規范和抗震規范都要求梁端的彎矩設計值比柱端的彎矩設計值要小來實現這一性能要求，結構的優化設計同樣遵從這一設計指標，按照具體的抗震等級，保證新規范抗震調整系數情況下的具體公式要求。具體優化設計過程中，因為考慮到現澆樓板能夠參與到梁受力體系之中，所以適當對梁抗彎剛度擴大1.5倍到2倍，梁支座配筋率高和板上實際配筋問題造成梁實際的剛度較計算值往往偏大，實際的梁端承載力較梁端彎矩要大。

結構整體性優化設計

由于結構空間的整體剛度大小直接的關乎著結構抗震能力強弱，結構整體性保證了結構各個體系和構件之間能夠共同工作。樓蓋的剛性處理對于結構整體穩定性能的提高效果非常明顯，保證樓蓋承受豎向荷載能力的同時，實現其在水平方向上的支撐能力。對于豎向抗側力不均勻的結構布置或者各個抗側力構件的水平位移不同時發生的情況，樓蓋體系的抗側力保證性能協同作用尤為重要。通過非結構構件同結構主體間的連接作用同樣具有良好的結構整體性提高性能，進行結構優化設計時需要加強非結構構件同主體結構的連接部位預埋件和錨固件的設計，保證非結構構件附加地震作用合理傳向主體結構。

設計計算模型優化處理

5.1 設計計算變量選擇

合理選擇變量時優化設計問題處理最基本的問題，對于不同界面變量采用不同的方法實現了對不同優化模型及優化算法操作的簡化。矩形混凝土梁要選取梁寬B和梁高H最為優化的變量，出現不滿足約束條件的時候，增加H大小直到滿足要求，但是如果H/B大于3就要同時增加B，使得H/B小于3，優化截面。圓形和矩形混凝土柱要選擇彎矩平面垂直面的柱寬B，此時柱截面高度H取аB，其中а參照建筑的布局和規范取值。

5.2 局部約束優化處理

局部的優化對于整體結構設計意義重大，合理控制各個局部性能就能夠實現整個建筑結構的綜合性能，主要的優化處理集中于構造的約束和強度條件的約束。混凝土柱的優化約束需要著重考慮堆成配筋優化，大偏心受壓和小偏心受壓公式計算完成后考慮受剪強度條件和梁的約束條件，進行配筋率約束，繼而控制軸壓比和整體綜合性能。

結構優化設計處理效果分析

6.1 工程概況

圖1 某十二層鋼筋混凝土框架結構平面布置圖

某十二層鋼筋混凝土框架結構平面布置圖如上圖1所示，應用本文所總結的優化設計計算方法對其整體優化設計。建筑物總體高度39.9m，底層層高3.6m，其余層層高3.3m，全部使用C30混凝土，樓面恒荷載取5 kN/m2、活荷載5 kN/m2，梁上荷載取20 kN/m2，基本風壓為0.55 kN/m2，地面粗糙程度為C級，場地土類別為Ⅱ類，地震分組為第一組，加速度取0.1g，結構阻尼比0.05。

6.2 采用優化措施的設計效果

下表1 所列為使用了本文所闡述的優化設計方法完成本結構的優化設計后底層柱內力結果，數據顯示優化后的結構柱端軸力和柱端彎矩明顯有所降低，適當的乘以富于系數即可在滿足結構安全性的前提下實現該多高層建筑的經濟效益。

表1 底層柱的內力結果

結語

隨著建筑體量的不斷擴大，對建筑結構采取合理的優化設計已經逐漸成為研究重點。從工程實踐情況表明，對結構優化主要是從結構體系設計及其結構計算方法入手。結構體系上優化就是要使多高層建筑的結構體系需要保證傳力途徑的明晰化，使得作用于結構上部的水平和豎向荷載可以直接傳向基礎，從多類型的結構體系選擇進行荷載抗力優化處理，接著從整體性角度提高結構性能，通過結構體系和算法手段，實際操作表明優化效果明顯。而結構計算方法優化就是對結構設計采取有效的數學計算優化方法，運用計算機程序技術進行結構的算法優化設計，如較為先進的有最優準則法和遺傳算法。

參考文獻：

[1] 沈汝偉．對建筑結構優化設計的探討[J]．鐵道科學與工程學報，2011，28（12）：118~119．

[2] 何飛平 ．淺析建筑工程中建筑結構優化設計[J]．知識經濟，2009，27（11）：31~33．

多高層建筑結構設計范文第4篇

關鍵詞：高層建筑； 結構設計； 原則； 方法

Abstract: With the economic development and the scarcity of construction land of China, high-rise buildings are more and more, and its structure systems present diversified trend, so strengthening the design of high-rise building structure is of important significance. Combined with working experience, the design principles and the relevant precautions of high-rise building structure are analyzed and discussed, hoping to discuss the emphasis and difficulties of the high-rise building structure design with readers.

Key words: high-rise building; structure design; principle; method

中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

隨著城市化進程的不斷加速，城市用地越來越緊張，因此高層建筑的應用越來越廣泛；加強對高層建筑結構設計的重視程度，既可確保安全性、穩定性，也可順利實現經濟效益目標，其重要性不言而喻。以下將對相關問題進行具體分析：

高層建筑結構設計的重點與難點

1.1 水平荷載的優化

在高層建筑設計中，涉及到的水平荷載問題非常重要。一方面，考慮到高層建筑自身的重量以及各個樓面的荷載作用主要集中于豎向構件，而由此產生的彎矩數值、軸力數值等與建筑高度的一次方呈正比例關系；另一方面，對于高層建筑來說，豎向的荷載力為定值，但是水平荷載力將隨著建筑結構特性的不同而有所差異[1]。不同結構形式、不同烈度地區的水平控制荷載主要體現在水平地震作用及風荷載兩種情況。

1.2 結構變形的控制

對于高層建筑結構設計來說，位移問題是設計的關鍵要素之一。隨著當前建筑的高度不斷增加，水平荷載力也有所提高，因此建筑結構位移和變形隨之加大，如何確保高層建筑結構的安全性、穩定性，是非常重要的話題，這也需要采取有效措施將建筑結構水平荷載作用下的變形幅度控制在規范要求之內。

1.3 結構延性的調整

在高層建筑結構設計中，應考慮到震動情況下的變形問題。為了確保建筑結構受到變形力之后仍能保持良好性能，而不至破壞或者坍塌，這就需要在設計過程中采取相應措施，對其延性進行優化調整。

1.4 豎軸向變形的約束

以高層建筑結構設計的實際情況來看，一般豎向的荷載值比較大，如果在設計過程中忽略這一問題，可能引發軸向變形問題（超高層結構尤其明顯），進而對連續梁彎矩產生影響；這時候，可能對連續梁中間部位的支座負彎矩值造成影響，并且增大端支座的跨中正彎矩與負彎矩等；在高層建筑結構設計中，應該根據軸向變形的實際情況對相應數值進行確定；采取有效方式應對軸向變形問題、加強對構件剪力值、側移幅度等控制，確保建筑結構的安全性、穩定性[2]。

高層建筑結構設計應遵循的原則

2.1 合理的結構計算模型

合理的結構受力模式計算模型，在高層結構設計中的重要性不言而喻，如果計算模型與工程實際不相符，則可能對結構設計精準性產生影響，嚴重者甚至引發結構事故。因此，若想確保高層建筑結構設計的合理性、安全性、穩定性，必須加強對計算模型的重視程度。

2.2 基礎的優化設計

以高層建筑的地質條件為出發點，有針對性地選擇基礎設計形式，對建筑的上部結構類型、荷載分布等進行綜合分析，合理選擇施工條件，減少對周邊建筑物產生的影響；通過考慮各方面的實際因素，最終確定施工組織方案。合理方案的選擇，必須充分發揮地基潛力并應考慮經濟型及施工簡便性，必要情況下需要對地基變形控制[3]-[4]。此外，在高層建筑結構設計中，需要制定詳盡的地質勘查報告，必要時應進行現場施工勘查并應充分考慮周邊建筑物的情況，還必須對降水、抗浮問題采用有效的措施。

2.3 確定高層建筑結構方案

只有提高結構設計方案的經濟性、合理性，同時滿足高層建筑的結構體系要求，才能確保整體設計的順利實現。對于結構體系來說，要求明確受力過程，保障傳力的簡潔性。對于同等的結構單元來說，結構體系也應相同；如果高層建筑位于地震區域內，那么就需要充分考慮平面規則與豎向規則。

2.4 分析計算結果的合理性

隨著我國科技水平的不斷進步升，結構設計中計算機的應用越來越廣泛，可以選擇的計算軟件種類非常多，不同軟件可能獲得不同的計算結果，對設計人提出更高要求，既要了解工程實際情況，也要掌握軟件適用的條件、范圍等，提高軟件的針對性、適用性；由于計算機的程序并不可能與建筑結構完全相符，應用計算機輔助手段，可能產生人工輸入錯誤或者由于軟件缺陷而造成計算結果不準確等問題，因此通過計算機軟件獲得計算結果之后，必須經過設計人員的反復校核，確保計算結果的精準性、合理性，切忌生搬硬套。

2.5 采取針對性地結構措施

結合以往高層建筑結構設計的經驗來看，應遵循“強剪弱彎”、“強柱弱梁”等原則，尤其關注薄弱部位(薄弱層)，重視控制節點構造，同時考慮到溫度應力、延性等因素，避免因構造不當對構件產生負面影響。

高層建筑結構設計的注意問題

3.1 結構超限問題的控制

我國有關高層建筑結構設計的相關規范以及抗震標準等，對建筑的高度及規則性提出了較高的要求，很多高層結構會遇到超限問題。超限問題主要體現在建筑結構高度及規則性兩個方面，對建筑結構的經濟型與安全性影響較大，對此類情況應進行綜合全面的分析盡量避免或減少，并應采取有效措施予以加強；適當情況下應考慮性能設計目標加以控制以確保結構安全性。

3.2 嵌固端的設置

對于高層建筑來說，一般設置1層或者1層以上的地下室、人防工程等，因此可能在地下室的頂板位置設置嵌固端，或者在人防頂板位置設置嵌固端。但是在實際進行結構設計過程中，一些工程師忽略了嵌固端設計中需要注意的問題。例如，嵌固端的樓板設計要點、嵌固端上下的剛度比、結構抗震縫的設計以及與車庫的銜接構造等；如果忽略了其中某個環節，都將對結構整體性產生影響，甚至留下抗震安全隱患，這一點必須充分重視。

3.3 保持結構規則性

對于結構的規則性，在當前新規范中提出了較多限制條件，如平面規則性、嵌固端的上下層剛度比等；同時提出高層建筑不得采用“嚴重不規則”的設計方案，應在設計中應引起高度重視，確保結構的安全性、經濟型以及施工簡便性。

綜上所述，隨著高層建筑的與日俱增，高層建筑設計尤其是結構設計越來越重要。作為結構工程師，除了掌握基本的專業知識以外，還要具備復合型能力水平，了解現代化信息技術，提高結構計算的完整性、精確性，結合工程具體情況，最終確定最合理、最經濟、最合適的方案，解決設計過程中可能遇到的各種問題，推動我國高層建筑的優化發展。

參考文獻：

[1]王鉦日.試論現代高層建筑結構設計特點及相關問題[J].黑龍江科技信息，2012（4）

[2]劉華新，孫志屏.抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2007（2）.

[3]季靜，黃超，韓小雷，等.基于性能的設計方法在超限高層建筑設計中的應用研究[J].世界地震工程，2007（1）.

[4]薄琳琳.淺談高層建筑混凝土結構設計中常見的幾個問題[J].中國科技博覽，2012（14）.

[5]徐培福.復雜高層建筑結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2005。

[6]李國勝. 多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理機算例[M].北京：中國建筑工業出版社，2004。

多高層建筑結構設計范文第5篇

[關鍵詞]結構設計；解決方案；高層建筑結構；建筑施工

中圖分類號：TP101 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）10-0081-01

前言

隨著我國經濟的飛速發展，城市化進程也在加快，在這兩種作用的推動下，建筑行業的發展十分迅速，使我國的建筑物建設不斷發展擴大；高層建筑的要比普通建筑的設計相比要復雜的多，它的建造難度也相對加大，這給工程師們在進行高層建筑的結構設計中帶來了新的機遇與挑戰。

一、高層建筑的結構設計意義

在進行當前的高層建筑結構設計時，一般都是在建筑施工圖設計的基礎上來進行結構的設計，這種設計還達不到建筑的設計結構系統要求；盡管沒有成形單獨的建筑結構設計體系，但高層建筑結構設計作用是不能被忽視的；由于高層建筑的結構設計影響著整個建筑的設計施工，還影響著整高層建筑物的消防設計，抗震設計和抗風設計等結構設計的合理性，甚至還影響著高層建筑的施工質量和建筑的安全性等。因此在高層建筑的結構設計時，要對其進行全面考慮，不能只局限于高層建筑的施工過程，而不重視高層建筑的結構設計問題，這會致使高層建筑物在完工后的安全性得不到有效保障，可能會影響到人們的生命財產安全，因此高層建筑結構的設計有著十分重要的意義。

二、當前我國高層建筑結構設計存在的若干問題

1、高層建筑結構設計的消防問題

我國現階段的建筑正向著高層化、密集化的形式發展，在進行高層建筑的設計過程中，對建筑的消防及防火要求有了更高的標準和要求，若沒有合理的消防設計，在發生火災時就可能造成生命財產安全問題和重大的經濟損失。目前建造的高層建筑通常都非常復雜，建筑的使用功能也非常多，然而使用的建筑材料還存在很多易燃材料，如果出現火災就會很難控制，因此，在高層建筑結構設計的過程中，應合理的選擇建筑材料，采用耐火性、耐久性較高的材料，當采用鋼結構時，鋼構件本身的物理性能一定要符合國家相關標準要求，同時也要做好防火措施，比如噴刷防火涂層，以達到消防防火要求；另外，供人員安全疏散的樓梯、避難層、避難間、避難走道等消防相關的部位，在結構設計時，應采用合理的方案，以利于火災發生時這些區域能更快的進行人員疏散、避難要求。在進行結構設計時，由于結構工程師對消防及防火規范的理解不到位，在消防相關部位設計時的結構方案不合理、結構主要構件材料的選擇不嚴謹等，都會對高層建筑使用過程中的消防安全形成隱患。

2、高層建筑結構設計的抗震問題

在對高層建筑進行設計時，還需要注意其抗震的相關結構設計，這對高層建筑來說有著非常重要的作用，我國對設計高層建筑的抗震結構設計的要求也非常高；在設計高層建筑的抗震結構時必須進行綜合考慮，只有全面考慮建筑物的實際情況，才能確保其發揮抗震的作用；我們生活的地帶發生地震的概率非常小，這也是建筑設計人員沒有足夠重視高層建筑的抗震結構設計的原因，致使能真正擔任抗震設計結構的專業人員非常少；我國現階段的高層建筑對抗震結構的設計只是分析其建筑的抗震數據，并進行了粗略的計算，只得到一個并不清晰的抗震結構參考，設計人員就根據這處結果設計高層建筑的抗震結構，致使我國高層建筑的抗震結構都遠遠達不到理想的設計效果。

3、高層建筑的結構設計的抗風問題

在進行高層建筑的結構設計過程中，高層建筑的抗風性結構設計也是很重要的，必須提高對抗風結構設計的重視程度。我國目前的抗風結構設計中，設計師一般都是在建筑物的玻璃防護，裝飾物設置和墻體方面下功夫，卻忽略了建筑結構的主體保護方面，這使得高層建筑在經受大風后，造成高層建筑物的主體結構受到巨大損壞。

三、解決高層建筑的結構設計中存在若干問題的措施

1、對高層建筑的消防結構進行設計優化

優化高層建筑設計的消防結構，必須要做到三點要求：第一點是在進行選擇使用的材料時，要盡量選用耐火性好的建筑材料，這種建筑材料可以延緩火勢蔓延的速度，這有利于建筑在發生火災時能進行其更好的控制；第二點是設計科學合理的高層建筑的防火帶，也能起到控制火災的火勢作用；第三點是進行消防結構的設計優化，其中包括設計防排煙的結構系統，疏散消防通道及其報警系統的設計等；這能有效確保在火災發生時能馬上施救，幫助人們逃離危險。

2、對高層建筑的抗震結構進行設計優化

針對高層建筑的抗震結構的設計時，我們必須運用專業的設計工作人員來設計高層建筑的抗震結構方案，全面分析高層建筑的相關建筑特點和發生地震的概率等情況；在達到高層建筑抗震結構的設計要求上，要嚴格按照規范的要求進行高層建筑的抗震設計，必須通過抗震數據資料來進行準確的分析計算，再考慮高層建筑物的梁柱，主體結構，剪力墻和地基的設計結構等抗震結構的設計及抗震構件的作用效果，從而提高高層建筑物的抗震能力。

3、對高層建筑的抗風結構進行設計優化

在進行高層建筑的抗風結構進行設計優化時，必須事先思量高層建筑物的水平作用力效果對建筑物本身的影響因素，還要考慮當建筑物遭受風力作用時，怎樣能確保建筑物結構設計起到抗風的作用，在建筑物受到風力荷載作用下，它所能承受的最大抗風能力；還有要加強高層建筑物的建筑主體結構設計；加固建筑物的辦法通常有兩種，一是運用高級的技術手段，或者運用現在的先進施工技術辦法來對建筑物的地基進行加固施工作業處理；二是運用高性能的混凝土來對高層建筑的主體結構進行施工，這也是加固高層建筑物主體結構的有效措施；在進行優化建筑物的抗風結構設計時，還要做到對建筑物的整體結構設計施工中存在的建筑耗能結構也要進行其設計考慮。

四、結束語

在我國的社會經濟持續發展的過程中，城鎮化進程腳步也在逐漸加快，從而出現越來越多高層建筑，高層建筑的施工質量與建筑相關的安全問題等受到社會的廣泛關注，為此，我們著重研究了高層建筑的結構設計中存在的若干問題，并對此提出了合理的解決建筑結構設計問題的對策。

參考文獻

[1] 趙明凱，李前鋒.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].價值工程，2016，23：86-87.