高层建筑的受力特点范文1篇1

关键词：民用建筑；高层建筑；结构选型

中图分类号：TU208文献标识码：A

引言：

高层建筑需要综合考虑的问题较多，其中结构设计应该成为高层建筑需要考虑的关键问题之一。高层建筑显现了其较普通建筑更为强大的使用功能外，也对结构设计提出了更高的要求。从高层建筑结构特性的角度，要想实现对建筑结构选型和结构布置的准确分析，就必须要明确在建筑结构选型中的影响因素。

1、高层建筑结构设计的特点

1.1、设计富有技术性和专业性

对于高层建筑以及多层建筑来说，在功能上和设计上会有很大的不同，对于高层建筑而言，结构设计关系到它的各种使用功能的实现情况，还关系着高层建筑作为一项土建工程所产生的造价和工期问题。

1.2、水平荷载成为决定因素

水平力在所有建筑结构形式的选择和设计中都是最重要的因素，对于高层建筑尤为重要。普通建筑中受建筑高度限制，水平力对于建筑的结构影响较小，但是随着建筑高度的增加，水平力在建筑结构中起到的作用也随之增大。建筑的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，它与建筑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，是与建筑高度的两次方成正比；另一方面，对竖向荷载来说一般情况是定值，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。

1.3、其他关键因素

首先是高层建筑的抗风因素，需要控制风荷载作用下的位移值，有针对性地调整结构布置和装饰构件来实现高层建筑的抗风。其次是高层建筑的抗震要求，再者是高层建筑的地基设计，要保证其承载力、刚度和抗倾覆满足建筑上部结构的要求。

2、影响高层建筑结构选型的因素

2.1、建筑物所处环境

建筑物的周围环境对其结构选型也有着非常重要的影响。有关部门应该根据现有已经掌握的建筑物周边环境以及自然环境的特点，对其设计方案的合理性进行评估。特别要注重相关的地质条件和地貌特点对其结构设置的合理性进行分析，进而对建筑物内部的结构布置进行确定。周围的环境将在一定程度上影响着总体的建筑选型，而建筑选型又间接的决定了建筑物内部的结构的布置情况，所以要在建筑结构的形式确定的过程中充分的发挥周边环境的优势，将其设计同周围环境和谐统一。

2.2、建筑功能的要求

建筑物在使用的过程中，根据其功能的不同，也应该对建筑设计和选型进行调整，即根据不同的建筑使用需要对不同的建筑结构进行区别布置，可以有效的实现对建筑结构的资源的充分利用。目前，我国的建筑的功能逐渐的趋于多样化，用户对于建筑工程的使用功能的多样化需求也在不断的增加，所以为了更好地实现对功能的划分，应该注重对建筑内部空间的合理规划，在建筑选型的过程中充分的考虑建筑功能的要求，不仅可以有效的提高建筑的使用效率，还能够有效地节约建筑结构的费用。

2.3、结构材料的要求

建筑结构在选型的过程中，要充分的考虑不同材料的使用特性，对材料的使用功能和特点进行分析，以更好的实现对材料的使用，并且应该在结构的选型和结构的布置的过程中充分的发挥结构材料的优势和特点，实现更好的建筑结构调整。

总而言之，我国的建筑结构的形式在不断的变化和增多，要想实现对建筑结构的合理选型，就必须要加强对不同选型的特点的分析和研究。比如在具体的工作中，对于框筒结构和剪力墙结构体系对同一建筑结构设计比较可以得到：两种结构体系对于高层建筑来说各具特点：框―筒结构框架部分布置灵活多变，结构构件尺寸较大对使用有一定影响，不够美观；剪力墙整齐美观，但建筑功能固定不宜改变。两种结构体系在经济性，舒适性和适用性方面都是各具优势。采用结构体系应首先满足承受竖向荷载及抗震、抗风等基本要求，以保证高层建筑结构选型的有效性。

参考文献

[1]黄跃斌.建筑结构选型及结构布置研析[J].科技致富向导，2014，08:156.

[2]王威，王芳.工民建高层建筑结构选型因素分析[J].黑龙江科技信息，2013，34:187.

高层建筑的受力特点范文篇2

【关键词】框架;剪力墙;框架-剪力墙;筒体

高层的特点：所谓高层建筑是指超过一定高度和层数的多层建筑。中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。现代设计之所越来越倾向于高层建筑:首先,使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离，从而提高效率；其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有可能在城市中心地段选址；第三，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。那么通常设计时就会选用以下几种选型。

1.框架结构体系

框架结构体系是利用梁、柱组成的纵、横两个方向的框架形成的结构体系。它同时承受竖向荷载和水平荷载。其主要优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的建筑空间，建筑立面处理也比较方便；主要缺点是侧向刚度较小，当层数较多时，会产生过大的侧移，易引起非结构性构件（如隔墙、装饰等）破坏，而影响使用。在非地震区，框架结构一般不超过15层。框架结构的内力分析通常是用计算机进行精确分析。常用的手工近似法是：竖向荷载作用下用分层计算法；水平荷载作用下用反弯点法。风荷载和地震力可简化成节点上的水平集中力进行分析。

框架结构梁和柱节点的连接构造直接影响结构安全、经济及施工的方便。因此，对梁与柱节点的混凝土强度等级，梁柱纵向钢筋深入节点内的长度，梁与柱节点区域的钢筋的布置等都应符合规范的构造要求。

2.剪力墙体系

剪力墙体系是利用建筑物的墙体（内墙和外墙）做成剪力墙来抵抗水平力。剪力墙一般为钢筋混凝土墙，厚度不小于140毫米。剪力墙的间距一般为3-8米，适用于小开建的住宅和旅馆等。一般在30米高度范围内都适用。剪力墙结构的优点是侧向刚度大，水平荷载作用下测移小；缺点是剪力墙侧间距小，结构建筑平面布置不灵活，不适用于大空间的公共建筑，另外结构自重也较大。

因为剪力墙既承受垂直荷载，也承受水平荷载。对高层建筑主要荷载为水平荷载，墙体既受剪又受弯，所以称剪力墙。

剪力墙按受力特点又分为两种：

2.1整体墙和小开口整体墙

没有门窗洞口及洞口较小可以忽略其影响的墙称为整体墙，门窗洞口稍大一点的墙，可称为小开口整体墙。整体墙和小开口整体墙基本上可以采用材料力学的计算公式进行内力分析。

2.2双肢剪力墙和多肢剪力墙

开一排较大洞口的剪力墙叫双肢剪力墙。开多排较大洞口的剪力墙较多肢剪力墙。由于洞口开的较大，截面的整体性已经破坏，通常用计算机进行剪力墙的分析，精确度较高。剪力墙成片状（高度远远大于厚度），两端配置较粗钢筋并配箍筋形成暗柱，并应配置腹部分布钢筋。暗柱的竖筋和腹部的竖向分布筋共同抵抗弯矩。水平分布筋抵抗剪力。当剪力墙的厚度大于140毫米时应当用双层双向配筋，钢筋直径不应小于8毫米。

连梁的配筋非常重要，纵向钢筋厨满足配筋量外还要有足够的锚固长度。箍筋除满足配筋量以外，还有加密的要求。

3.框架-剪力墙结构

框架-剪力墙结构是在框架结构中设置适当剪力墙的结构。它具有框架结构平面布置灵活，有较大空间的优点，又具有侧向刚度较大的优点。框架-剪力墙结构中，剪力墙水平荷载，竖向荷载主要由框架承担。框架-剪力墙结构一般宜用于10-20层的建筑。

横向剪力墙宜均匀对称布置在建筑物端部附近、平面形状变化处。纵向剪力墙宜布置在房屋两端附近。在水平荷载的作用下，剪力墙好比固定于基础上的悬臂梁，其变形为弯曲型变形，框架为剪切型变形。框架与剪力墙通过楼盖联系在一起，并通过楼盖的水平刚度使两者具有共同的变形。在一般情况下，整个建筑的全部剪力墙至少承受80%的水平荷载。

4.筒体结构

在高层建筑中，特别是超高层建筑中，水平荷载愈来愈大，起着控制作用。筒体结构便是抵抗水平荷载最有效的结构体系。它的受力特点是，整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心的筒式悬臂梁来抵抗水平力，筒体结构可分为框架-核心筒结构、筒中筒和多筒结构等。框筒为密排柱和窗下裙梁组成，亦可视为开窗洞的筒体。内筒一般由电梯间、楼梯间组成。内筒与外筒由楼盖连接成整体，共同抵抗水平荷载及竖向荷载。这种结构体系适用于30-50层的房屋。多筒结构是将多个筒组合在一起，是结构具有更大的抵抗水平荷载的能力。

高层建筑的受力特点范文

【关键词】高层建筑；剪力墙；结构设计

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：

引言：

改革开放之后，随着我国综合国力的提高与经济水平的快速增长，我国各大城市都新建了许多高层建筑。因为我国生产钢产量排在世界前列，并且混凝土的使用量也位居世界第一，这些都为今后高层建筑的发展了提供了良好的物质条件基础。当前在我国内地高层建筑中，仍然是以高层住宅（12～30）为主体，大约占所有高层建筑的80%，因此钢筋混凝土高层建筑依然具有很大的优势。文章就高层建筑的结构特点与剪力墙设计特点共同进行分析，总结了高层建筑结构特点体系类型，最后并介绍了抗震设计与剪力墙设计在高层建筑中的运用。

高层建筑的特点

在同一块建设场地上，如果建造高层建筑就能够获得更多的建筑面积，这样就可以解决部分城市地价高涨和用地紧张等问题。而且将高层建筑在外貌上设计的精美一些还可以增加城市的景观风貌，比如上海的东方明珠和马来西亚的首都石油大厦等。然而高层建筑过多、过于密集了就会造成城市的热岛效应，与此同时玻璃幕墙过多的高层建筑群也会导致光污染现象。

在建设场地面积和建筑面积相同比值的情形下，建造高层建筑相对于多层建筑可以更多的提供空闲地面，然后把这些空闲地面用于休息场地或绿化，既有利于环境的美化，又有利于采风、通风效果以及带来更充足的日照。比方在新加坡新建的居住区中，因为合理的建造高层建筑群，因此留下了许多空闲地面，还能够为人们提供更好地休闲活动空间和绿化面积。

高层建筑结构中的竖向交通通常是由电梯来完成的，这就会使得建筑物的造价成本有所增长。从建筑防火的安全角度来看，高层建筑的防火要求远远地高过中低层建筑的防火要求，因此也会使高层建筑的运行成本和工程造价提高。

二、高层建筑结构体系的特点

随着高度和层数的增加，水平作用对高层建筑结构安全性能的控制更加明显，包括风荷载和地震作用。高层建筑的抗侧刚度、承载能力、抗震性能、造价高低以及材料用量，与其采用的结构体系密切相关。不同的结构体系，适用于不同的高度、层数及功能。

框架结构体系

框架结构体系通常用于钢筋混凝土结构和钢结构中，由柱和梁通过节点形成承载结构，灵活布置框架的建筑空间，室内空间比较大，使用起来也比较方便。因为框架梁柱的截面较小，刚度较低，抗震性能较差，建筑高度受到限制；如果是剪切型变形，也就是层间侧移会随着层数高度的增加而减小；框架结构主要用于层数较少、不考虑抗震设防的高层建筑中。但是在需要考虑抗震设防要求的建筑中，框架应用得并不多；一般高度都控制在70m以下。

剪力墙结构体系

剪力墙结构体系就是利用建筑物墙体作为抵抗水平荷载的、承受竖向荷载的结构体系。剪力墙结构体系常用于钢筋混凝土结构中，其竖向荷载和水平作用全部由墙体承受。现浇钢筋混凝土型剪力墙结构的刚度大，整体性好，承受水平荷载作用时侧向变形小，容易满足所要求的承载力和层间唯一比限值；剪力墙结构体系中的主要不足之处就是平面布置不灵活，剪力墙间距不宜太大并且不能满足一般高层建筑的使用要求。除此之外，剪力墙结构自的自身重力往往也相对较大。

当剪力墙的高宽比相对较大时，侧向变形是弯曲型，是一个受弯为主的悬臂墙，随着层数的增加层间侧移会随之增大。剪力墙结构在旅馆以及住宅建筑中应用得较为广泛。所以这种剪力墙结构也适合于建造相对较高的高层建筑。

按照施工方法的不同，大致可以分为：全部用预制墙板装配形成剪力墙；全部现浇剪力墙；外墙为预制装配、内墙现浇的剪力墙。在承受水平力的作用时，剪力墙就相当于一根嵌固在下部的悬臂深梁。也就是说剪力墙的水平位移是由剪切变形和弯曲变形两个部分组成。高层建筑的剪力墙设计结构是以弯曲变形为主，它的位移曲线呈弯曲状，其特点是随着楼层的增高结构层间位移也相应增加。

三、高层建筑中剪力墙连梁设计的建议

在高层建筑过程中，连梁和墙肢的协同工作时，剪力墙应当满足足够的强度和刚度。在正常的风荷载以及使用荷载共同作用下，剪力墙结构一般处于弹性工作状态，这时连梁不会产生塑性铰。当发生地震时，在地震作用下，剪力墙连梁结构允许进入弹塑性状态，并且连梁还可以产生塑性铰。按照抗震设计所规定总则，其要求建筑物在遭遇的地震强烈强度低于本地区设防烈度的地震作用时，通常不需修复或不损坏仍可继续使用，当遭遇到的地震强度高于本地区设防烈度的罕遇地震的时候，不会倒塌或者是发生危及到生命的严重破坏。所以，设计剪力墙时应当考虑保证不发生剪切破坏，也就是要求在设计连梁和墙肢时得符合强剪弱弯的原则，与此同时还要求墙肢的屈服要晚于连梁的屈服，并且要求连梁和墙肢具备优良的延伸性。所以在实际建筑过程中连梁设计要能够满足强剪弱弯的原则，因此需要考虑以下几点：

（一）关于连梁刚度的折减

连梁因为与相连的墙肢刚度大且跨高比小等原因，加上在水平作用力下的内力通常很大，连梁屈服的时后主要表现为梁端产生裂缝，内力重分布，刚度减弱。所以在进行计算结构整体设计时，就必须对连梁刚度要求进行折减。

（二)增加连梁跨度减少高度

在连梁设计时刚度发生折减后，依然有可能使连梁发生斜截面受剪承载力或者正截面受弯承载力不够，这种情况可以通过增加洞口的宽度从而减少连梁的刚度。从整体上减少了结构的刚度，也就使得受地震作用的影响得以降低，保证连梁的承载力尽可能的不超过上限。但是只有部分连梁超限或超筋的情况，因当采取适当调整连梁内力的方法，此时调整的幅度大小不宜超过20％，还有一点就是必须要满足连梁“强剪弱弯”的要求。

（三)增加剪力墙厚度

所谓增加剪力墙厚度也就是增加连梁的截面宽度，其目的主要是加大整体结构的刚度，增加因地震作用影响而产生的内力。除此之外连梁受剪承载力与连梁的宽度成正比例增加，因为增加连墙的截面宽度之后，受地震作用增加所增大的内力并不依据墙厚度的增加而按比例分配给整片剪力墙，实际上是低于这个比例的，所以使得连梁的受剪承载力一直维持在正常范围内。

（四）提高混凝土等级

提高混凝土的等级之后，高层建筑剪力墙结构的受地震作用影响所增加剪力的比例远远要小于混凝土所受到的受剪承载力提高的比例，从而保障连梁受到的剪力不超过的受剪承载力范围。

（五）由风荷载控制的高层

如果在设计过程中对连梁折减了整体刚度之后，依旧出现抗剪承载力不够或受弯的情况时，就不适合再去调整连梁的内力，而是应当采取以下处理措施：

1．适当增加剪力墙的数量，从而减少每片剪力墙所承受的水平力。

2．增加连梁截面宽度也就相当于增加剪力墙的厚度，既提高了连梁的抗剪能力又提高了剪力墙的刚度。

3．适当拓宽洞口宽度从而加大连梁跨度。

结束语

高层建筑结构设计是一项集数学优化方法，结构分析和计算机技术于一体的综合性较强技术工作，而且还是一项对国家建设发展有着重大意义的工作。与此同时，高层建筑结构还是一门实用性能特别强的工作学科。做好高层建筑的结构设计与剪力墙设计的各个方面的融合工作，有利于提高结构工程师在高层建筑过中的设计能力，尤其是为我国建筑行业发展作出贡献。

参考文献:

[1]吴晓琳.浅析高层建筑结构设计与特点[J].中国高新技术企业,2009,(11).

高层建筑的受力特点范文篇4

关键词：高层建筑剪力墙抗震性设计

中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：

我国房地产行业的快速发展使许多中高层的多功能建筑工程项目不断增加，这对建筑行业的施工技术提出了更高的要求。为适应建筑功能多样化和结构复杂化的发展趋势，我国高层建筑的数量日益增多，作为新的结构形式，剪力墙被应用于此类建筑中。而四川大地震的发生使得社会对于建筑行对于高层建筑的抗震性提出了新的思考。对于高层建筑，它的抗震性是建筑设计和施工中的重点，剪力墙结构对于高层建筑的抗震性具有重要的作用，只有在高层建筑工程建设中，把握好抗震设计要点，才能保证减轻抗震灾害。本文阐述了剪力墙结构的相关概念，针对剪力墙结构的特点分析了高层建筑在抗震性方面的设计要求，希望对我建筑行业等有所帮助。

关于高层建筑剪力墙特点及受力结构分析

在现代的高层建筑结构中，主要有框架结构、剪力墙结构和框架—剪力墙结构，框架结构的建筑主要以梁和柱作为承载体，平面布置较为灵活，但是因为刚度较小使得承载力作用下的侧向变形较大；框架—剪力墙结构是合理利用两种建筑结构的优点，最大程度的提高建筑的抗震性能，这是多功能高层建筑的发展出现的新的结构体系。

关于剪力墙的特点

从剪力墙的结构来看，它的主要作用便是实现竖向与横向力的平衡，竖向的力主要来自于建筑本身的承载力和重力，水平力包括风和地震等外力因素。这类建筑结构中，墙板与楼板组成受力体系，就如空间构架的悬梁，既要承受梁的重力，又要承受水平荷载力，并避免过大的水平位移。但是正是剪力墙的整体性特点，使得剪力墙结构建筑也具有一些缺点，由于结构延性较差，它不能被拆除和破坏，不适用于较大的空间布置，所以在应用过程中，往往会采用短肢剪力墙结构，方便室内灵活改造。

剪力墙结构受力性能分析

关于剪力墙的结构特性主要是分析该结构的受力性能，为满足建筑物的使用要求，剪力墙常常开有门窗洞口，而剪力墙的受力特性与变形情况也主要是取决于所开洞口是否合理。要分析剪力墙的受力特性，首先要针对剪力墙的不同而分清情况，依据受力特性，剪力墙又可以分为整体剪力墙、多肢墙和框壁式等类型，整体剪力墙的开洞数量有一定控制，对洞口的面积也有一定的限制，一般不超过墙整体面积的1/6，使洞口对墙体的影响控制在承载力的范围之内。多肢墙需要重点关注的是梁与墙肢组合成的结构体系要具有合理性，即墙肢刚度要比连梁的刚度大，墙肢的宽度要保持在800公分之内，在处于弯曲状态时才有足够的延性。壁式框架剪力墙是介于剪力墙与框架概念之间，壁柱与壁梁较宽，有力支撑梁柱区域的变形。

二、高层建筑抗震结构设计常见问题

对高层建筑建设的设计，最主要的便是它的抗震性能设计研究，这也是高层建筑设计中的难点，现在对抗震设计中常见问题进行分析。

复杂的地理环境使地质勘察资料不全。我国高层建筑的施工本身具有复杂性，主要表现在地域跨度较大，地形和地质环境较复杂。在建筑施工前，必须做好地质的勘察工作。但是我国高层建筑施工企业为了施工进度等原因，缺乏对地质条件的考察，缺乏勘察资料，导致抗震设计过程的不完善。

抗震设计标准掌握不当。虽然我国明确规定了高层建筑抗震设防标准，但是出于特殊情况的考虑，往往在设计中会提升设防标准，这有利于高层建筑抗震性能的提高，但同时也加大了高层建筑建设成本。所以不少建筑单位为了节约成本，降低抗震设防标准，在建筑物的实际利用中根本达不到设计过程中的抗震标准。

抗震结构布置不当。由于设防标准的降低，在施工中对抗震方面的设计也会出现布置不当的问题。比如说高层建筑下的底层没有横向的落地抗震墙，或者是南北抗震墙的刚度不平衡。纵向墙体的不足使两个方向的受力不平衡，在遇到外力时，容易产生垮塌。

三、优化高层建筑剪力墙结构抗震设计

剪力墙结构抗震优化原则

在高层建筑中，既要考虑到建筑的质量安全，又要考虑到经济成本。一般而言，建筑结构的刚度越大，抗震性能就越高，而建筑所需成本也就越大。对于剪力墙结构的抗震设计，要从定量与定型两个方面出发，分析研究质量安全与成本投入。基于此原则，剪力墙结构在抗震设计方面可以作如下的优化：一是尽量避免“一字型”的剪力墙结构，保证结构层间位移范围控制合理；二是整体上满足合理的结构要求，并基于此考虑经济性成本，做到两者的合理兼顾；三是在对剪力墙整体结构抗震的设计上，对于出现的不合理状况，通过改变剪力墙的数量和布置情况来使楼层刚度和结构更加合理。

剪力墙结构设计方面的优化

(1)剪力墙的空间结构体系主要是以主轴为中心，向横竖两个方向布置。正是这个结构体系的特点，在抗震设计中，要避免剪力墙结构的单向布置，这与前面所讲的优化原则第一点相同，尽量不用“一字型”剪力墙。这样一来，剪力墙可以增强两个受力方向的抗侧刚度，使两各方向的力处于平衡状态。

（2）尽量合理的减小剪力墙厚度

我国对剪力墙厚度具有明确的规定，对于一、二级抗震级，剪力墙底部墙厚要大于20公分，其它部位不低于16公分。但是，剪力墙的厚度并不是越厚越好，其设计要满足最大层间位移的指标，并能满足墙肢的稳定验算，通过分析合理设计剪力墙的厚度。较厚的剪力墙虽然具有较高的抗侧刚力和抗震能力，但因为影响剪力墙抗震效果的因素复杂多样，抗侧拉力并不与整体结构的抗震能力成正比，这还要考虑抗震等级的轴压比的影响。因此，在设计剪力墙抗震时要经过分析，合理减少墙厚，保证结构之间的位移控制在允许范围内。

剪力墙连梁的抗震设计

剪力墙的连梁对调节和保证连肢体墙刚度的作用，其目的是为了避免主梁与楼板大面积的塌陷而造成变形带来的影响。对连梁的抗震设计要对其进行加强，提高连梁和腰筋的配筋率。对于不同厚度的剪力墙，连梁的跨高也有所不同。当抗震等级为一、二级的剪力墙且厚度在20过分之内时，如果连梁的跨高度在2以内，则钢筋的构造宜采用斜向交叉法。因为连梁在受到一定承载力之后会出现变形，其变形的情况与跨高密切相关。跨高越大，连梁变形的比例越高，采用斜向交叉使连梁的弯曲比例增大，从而提高连梁的变形能力。总之，连梁是高层建筑抗震设防的第一道防线，其设计要重点考虑它的变形能力及架构形式。

4、剪力墙结构抗震方面的经济性优化

虽然降低成本能够提高经济效益，但在以质量安全为重点的高层建筑的建设中，实现结构的成本效益才是现代建筑企业追求的目标。除了对建筑结构的合理布置外，还要考虑到建筑结构的经济性，在满足剪力墙结构的抗震要求基础上，如何降低建设成本也是每一建筑单位所关注的问题。

结语

高层建筑是我国城市化和现代化发展的产物，其功能和类型都较为复杂，加上巨大的投资和复杂的建设过程，必须注重对高层建筑结构的合理设计。所采用的剪力墙结构，重点在于对其抗震性能的设计上，只有结合建筑功能与地理环境，不断改进高层建筑剪力墙结构形式，才能做到结构与经济两方面的合理。

参考文献

殷飞.浅谈高层建筑中剪力墙结构抗震设计要点.《城市建设理论研究》.2012年第12期

陈锋.高层建筑剪力墙结构抗震设计的探讨.《商品与质量：建筑与发展》.2011年第7期

JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》[S]中国建筑工业出版社

GB50011-2010《建筑抗震设计规范》[S]中国建筑工业出版社

高层建筑的受力特点范文篇5

Abstract:Withtheurbanpopulationincreasingandconstructionlandincreasinglynervous,inordertomeettheneedsofurbanplanning,constructionofhigh-risebuildingsgrowrapidlyinthecity.Atpresent,thewindresistanceandaseismictheoryofhighbuildingsisconstantlyperfecting.Inordertomakesustainabledevelopmentofhigh-risebuildingstructuraldesign,theauthormainlydiscussedtheissuesthatdesignersshouldattachimportancetointheconceptualdesignofhigh-risestructures.

关键词：结构体系；结构类型；抗震设计

Keywords:structuresystem；structuretype；aseismicdesign

中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）11-0093-02

0引言

目前，在高层建筑中，由于轻质高强材料的开发及新的设计计算、抗风、抗震理论的不断完善，使高层建筑结构分析手段的不断提高，加上新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。

1正确选择否理的结构体系

由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾,因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。根据抗侧力结构的不同,钢筋砼结构主要可分为框架结构、框架―――剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等几种结构体系，这些体系的受力特点、抵抗水平力的能力，特别是抗震性能等有所不同，因此具有不同的适用范围。

框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，框架梁和柱既承受垂直荷载，又承受水平荷载，并可为建筑提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时，水平荷载对结构的影响较小，采用框架结构体系比较合理，当层数较多时，由于框架结构在水平力的作用下，内力分布很不均匀，并存在着层间屈服强度特别弱的楼层，且由于框架结构的构件截面惯性矩相对较小，导致侧向刚度较小，侧向变形较大，在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，发生弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，震害一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更容易发生破坏，除剪跨比较小的短柱易发生柱中剪切破坏外，一般柱是柱端的弯曲破坏。因此框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构，使用高度受到限制，主要用于非抗震设计和层数相对较少的建筑中。

剪力墙顺着纵横两个方向正交布置或者多轴线斜交布置，所有的水平以及竖向荷载都由钢筋砼墙体承担，是一种刚性结构，它主要是弯曲变形。相对框架金额够来讲，此种结构的抗侧力刚度要大很多，侧向的变形在水平荷载下相对较小，空间的整体性效果很好。剪力墙结构的工作状态可以分为以下三方面：①单肢墙；②联肢墙；③小开口墙。对于①和③来说，其截面内力几乎与按照材料力学的公式呈现直线分布的规律一致。其平衡地震力矩只是依靠截面内力偶负担。对于②来说，其经过连系梁来让很多的墙肢一起工作，多个墙肢的截面内力矩与连梁对墙肢的约束力矩会一起承担着地震力矩。它的设计的基本思路是：梁首先屈服，其次后墙肢由于弯曲遭到破坏失去承载的能力。当连梁钢筋屈服同时存在延性的时候，就能够吸收众多数量的地震能量，另一方面，还可以持续的传递，弯矩以及剪力，对墙肢起到了限制作用。因为剪力墙的结构自重相对较大，建筑平面度布局受到很大的限制，不容易达到在建筑的内部有很大的空间的需求，所以，它在布置墙体中应用的很多，在房屋面积要求相对较小的时候，一方面缩减了非承重隔墙的数量，另一方面也能够让屋内没有外露梁柱，进在整体上实现美观的效果。

框架―剪力墙结构是由一些单片剪力墙和框架构成，在框架结构之中的合适部位添设了若干的剪力墙，是刚与柔结合在一起的结构体系，可以提供建筑大开间的使用空间。在此种结构体系中，水平荷载力由框架以及剪力墙一起负担，然而，因为它们的刚度相差的十分大，变形的形状也不一样，一定得经过每一层楼板将其变形达到相同，满足框架以及剪力墙协同的进行工作。从受力的特性来讲，框架的变形主要是剪切，剪力墙的变形主要是弯曲。因为变位协调，顶部框架和底部剪力墙相互协助，进而使得各自的优势得到充分地发挥，同时抗震性能也获得提高。所以，以其能够满足于不同高度的建筑物的要求而被普遍的使用。

以上分析了三种常用的钢筋砼结构体系的特点，通过分析比较看出，选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和用途。

2正确认识高层建筑的受力特点，选择合理的结构类型

从实质来看，高层建筑为竖向悬臂结构。水平荷载让结构发生弯矩，而垂直荷载让结构发生轴向力和建筑物的高度基本上是线性关系。从受力的特性来讲，垂直荷载方向是固定的，只会随着建筑物的增高而产生梁的加大，但是水平荷载能够来源于每一个方向。当是均布荷载的时候，弯矩和建筑物高度所体现出的是二次方的变化；从侧移特性来讲，竖向荷载产生的侧移相对较小，水平荷载当是均布荷载的时候，侧移和高度体现出的是四次方变化。因此，我们能够发现，在高层的建筑当中，主要受水平荷载的影响。结构设计的控制条件就是水平荷载。结构一方面要抵抗剪力和拉应力（由水平荷载产生的）等的强度，另一方面，还要使结构有充足的刚度，这样就会把建筑物在增加高度的时候产生的侧向变形约束在结构的特定范围中。

由于高层建筑有以上所说的特性，所以，我们在设计中，在达到建筑物应有的功能和抗震性能的条件下，选用合理的结构类型，使之具备较强的结构性能，加快施工的速度。高层建筑上常常使用的结构类型有以下两种：①钢筋砼结构；②钢结构。对于①，优点：其具有较强刚度的结构，造价不高，材料也比较充足，能够构成不同种的结构体系，来达到不同种类的建筑要求；缺点：结构自重相对较大，在抵抗塑性能力方面不是很好，而且施工的时间相对较长等；对于②，优点：结构自重轻，有很好的抗震性能，以及施工的时间较短等。缺点：造价很高。所以，结构的体系以及材料的特性决定着高层建筑采用哪种结构的形式。

3选择合理的结构布置，协调好建筑与结构的关系

在设计高层建筑的时候，做到合理的结构布置通常要达到以下几个方面：

3.1要满足建筑功能的需求，在经济上实现合理的目的，进而方便施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外，还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。

3.2高层建筑控制位移是主要矛盾，提高结构刚度进而减少位移，除了想到平面体型以及立面变化等之外，在设置结构的时候，要增强构件的连接以及结构整体性，进而降低因为平移或者扭转使结构发生侧移，另外，要增强结构脆弱以及应力复杂的部位的强度。约束结构的高宽比也能够减少侧向位移。所以，我们最好加强结构的整体宽度，使用诸如方形、圆形和Y形等刚度大的建筑，避免采用相对扁同时重的建筑物。也就是让使用要求和彤彤体型的建筑以及结构的要求很好的衔接在一起，又能够产生侧向固定的体系。

3.3为了减少建筑结构的整体性受到地震的作用而发生损坏，如扭转以及应力集中效应，建筑的平面形状适合规正，尽量不要有相对较大的外延或者内收，在顺着高度的层间刚度以及屈服度的部位应该均衡，主要抗侧力竖向构件，以下三方面不适合都在一个楼层中：①配筋量；②砼强度等级；③截面尺寸。要改变增加构件强度总是有利无害”的非抗震设计概念，在施工的过程当中，我们不要随意的改变①配筋量和②砼强度等级以及钢筋等级。换句话说要让结构的每一个部分的刚度均衡，每一个结构单元的平面形状在最大程度上达到简单规则的要求，尽量不要有相对较大的外延或者内收以及在结构的垂直方向的刚度猛然变化等。平面的长与宽之比不应该很大，进而尽量使两边的距离相差很远，振动不均匀，要把荷载合力作用线经过结构刚度的中心，进而降低产生结构扭转带来的影响。特别是在布置电梯的时候，不应该设置在平面凹角的地方或者端部角区，结构刚度的对称性受它的影响是很大的。

4提高结构的抗震性能

因为高层建筑的与底层建筑在受力特性方面不一样，所以，在地震区，设计高层建筑结构的过程中，我们在确保结构具备强大的刚度之外，同时要存在很好的抗震性能，经过合理有效的抗震设计，能够让建筑物达到以下规定要求，即：小震不坏，中震可修，大震不倒。要想实现此要求，建筑物的结构一定要具备塑性变形的能力，以此将地震时产生的能量吸收掉，进而降低地震带来的损坏程度。

框架结构设计要在不损坏节点的基础上，梁比柱的屈服最好早发生，相同层中，每一个柱的两头的屈服历程要长一些，底层柱底的塑性铰适宜较晚的形成，要把梁和柱端的塑性铰在最大程度上能够分散，进而增强整体结构的抗震性能。为了确保钢筋砼结构在地震的作用下具备充足的承载力以及延性，在进行设计时，我们要坚持以下三点要求：①强节点弱构件；②强柱弱梁；③强剪弱弯。选择柱截面的尺寸要合理，进而将柱的轴压比控制好，并且考虑构造配筋的需求，尤其是增强节点的构造措施。

对于框架―剪力墙结构和剪力墙结构中各段剪力墙高宽比不宜小于2，使其在地震作用下呈弯剪破坏，且塑性屈服尽量产生在墙的底部。连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效，按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力,避免墙肢的剪切破坏，提高其抗震能力。

高层建筑的受力特点范文

【关键词】：高层建筑；结构施工特点；施工技术

1、高层建筑结构施工特点分析

1.1高层建筑结构的施工工程量大

目前，高层建筑低则几十米，高则几百米，其规模巨大，有些甚至需要耗费几百位工作人员多年时间进行施工建造，其工程量大，技术难度、复杂程度可想而知。所以在高层建筑工程的施工过程中必须事先做好项目规划、人员调整和施工的严格管理，在设计过程中考虑多种可能发生状况，保证出现各种问题时能够及时解。

1.2高层建筑结构施工周期长

随着高层建筑施工技术水平的不断提高，尽管技术获得提升，但由于高层建筑工程的规模庞大，技术过于复杂，目前，最快完成的高层建筑工程也耗费了两年时间，在提高施工速度的同时还需要保证施工的安全性，需要对建筑工程的施工设计进行不断完善，各施工环节进行合理规划，对施工人员进行协调管理，以保证各阶段工作快速高效进行。

1.3高层建筑地基埋深度深

高层建筑的楼层较多，高度较高，体积较大，因而，地基所需要承受的压力更大，为保证高层建筑的稳定性，必须加深建筑的地基，根据建筑相关技术标准规定，需保证地基基础的深度不低于建筑高度的十二分之一，高层建筑施工过程中除严格遵守该规定，还需对建筑地区进行实地测量及考察，根据地质具体情况进行合理调整。

1.4建筑工程的施工环节较多

高层建筑从地基开始到施工完成，有着需材料设备多、工作人员数量巨大、施工技术复杂、施工难度大、工期长等特点，加上建筑楼层较多，大多都是高空作业，更加提升了施工的难度和复杂度，因此应特别注意高空作业所需的材料质量，工作中的器械设备等需要定期检查其性能，在人员的输送过程中做好建筑人员安全保护措施，以保证建筑人员的人身安全以及高层建筑施工的质量。

1.5高层建筑结构施工的技术水高

高层建筑对于其结构施工设计的要求极高，其中以现浇钢筋混凝土尤为突出，现浇钢筋混凝土包括钢筋的连接技术、模板的加工技术、以及高性能钢筋混凝土技术等，这些技术问题既高层建筑工程施工中的重点也是难点。

2、高层建筑结构工程施工技术

2.1高层建筑的基础施工技术

在高层建筑建设中，其基础施工包含基坑支护、土方开挖与基础混凝土浇筑等施工工作，基础作为整个建筑结构重要的组成部分，其工期与造价分别占土建总造价30%左右，而占据总工期的40%左右，依据相关的设计与规程规定可知，桩基埋置深度约是建筑高度的1/15左右，天然地基是1/12的建筑高度，其桩长并计算在基础埋置深度之内，这使深基础成为高层建筑建设的基本条件。在深基础工程施工中，要注意下列问题：（1）在土方开挖前应对地质、地形及水文等信息给予处理，便于最恰当开挖方式的选择，并编制最佳施工方案，对施工顺序进行合理安排，依据开挖工程的规模、工作条件与土石特性等，选择恰当施工设备进行施工。（2）加强基坑支护，降低基地的回弹性，节省施工空间，以确保地下设施与建筑物的安全。建筑支护结构承载力具有极限状态的时候，需要施工人员的工作要符合安全标准，其挡板质量应该高，防止结构出现受弯破坏状况，并且挡板的嵌入深度应与标准要求相符，提高挡土结构抗压能力。

2.2大型模板施工技术

大型模板施工技术在高层建筑结构工程中应用，与钢模板和钢框胶合板存在一定的区别，其主要是在施工现场采用工业化方式致使混凝土墙体成形成套的施工技术[3]。一般一面墙体使用一块大型模板，具有面积大、多次重复使用、表面平整等优势。施工人员在进行代行模板施工时，需要将现浇刚劲混凝土墙体作为主要工序，以层高标准化和建筑开间为基进行工业化施工，如剪力墙可以采用大模板施工技术。

2.3钢结构施工技术

钢结构施工技术在高层建筑结构施工中应用非常广泛，主要是由于该种施工技术具有施工效率高、工业化强度高等优势。高层建筑钢结构需要满足大跨度空间，一般采用钢和混凝土结构和重型钢结构进行施工。由于钢结构具有热传递性强的特征，一般钢材失去强度的临界温度为500℃，而纤维质火焰下灼烧5min温度就可达到556℃，因此施工人员需要注意做好防火措施，避免火灾安全隐患。另外施工人员需要加强对大型塔吊的应用，以期提高钢结构施工效率，并注重钢结构的连接和测控。

2.4混凝土施工技术

建筑工程的质量在很大程度上受到混凝土质量的影响，对混凝土质量进行严格控制，加强混凝土的配合比。控制混凝土的配比，重点在于水泥、砂石骨料的用量，以及含水量的合理控制。同时，应选取级配好的砂石作为混凝土的骨料。混凝土裂缝是建筑施工中十分常见的问题之一，为防止和减少裂缝的产生，应严格控制好混凝土的强度和温度，同时还必须做好混凝土的养护工作。

2.5结构转换层的施工技术

从建筑功能上看，高层建筑的上部通常需要小空间轴线布置，下部通常需要大空间轴线布置，这个要求和自然布置及结构力学恰好是相反的，因高层建筑的下部楼层承受较大压力，上则承受压力较小，在布置的时候，下部刚度较大，柱网密集且墙多，而上部逐渐减少柱、墙，增大轴线间距[2]。由于转换层的位置上移，在建筑设计中，可设计转换层式的筒体结构，转换层筒体结构主要影响转换层的上部外筒刚度、内筒刚度与转换层的设置高度等。对于筒体结构与剪力墙结构，可采用加大落地墙的厚度，增强混凝土等级或者提高抗震性能等，对建筑的下部结构进行强化，并且将不落地的剪力墙进行开口、开洞及墙厚减少等措施，弱化高层建筑的上部结构，以保证高层建筑质量。

结束语

结束语通过对高层建筑施工的特点、现状以及施工过程中几个主要的施工技术要点进行分析可知，在高层建筑施工技术要点中，对混凝土的养护、逆向施工技术、模板施工技术等都是重要的施工技术。高层建筑作为城市快速发展的产物，缓解了城市人口居住压力，对城市的发展和人们的生活都具有重要的意义。因此在高层建筑的施工中必须不断地克服各种困难，切实地提高高层建筑施工的技术和质量，从而使我国高层建筑水平更上一层楼。

【参考文献】：

[1]路致远.高层建筑钢结构施工技术要点分析[J].中国建材科技，2015，02：268+270.

高层建筑的受力特点范文篇7

关键词：高层建筑结构设计特点结构分析结构体系分析方法

我国的高层建筑在十余年里可谓突飞猛进，其建设速度和建造数量在世界建筑史上都是少有的。但是高层建筑结构设计是一门实用性很强的工作，由于设计人员素质及对结构设计的认识等因素，很容易造成大量浪费，推行能实现资源合理分配、利用，节约建筑造价的结构优化设计方法势在必行，也是刻不容缓的。

一、高层建筑结构的特点

结构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。一般低层结构的水平荷载对结构影响较小，但在高层建筑中，水平荷载和地震作用是重要因素。随着高度的增加，位移增加很快，过大的侧移会影响建筑使用，会造成非结构构件和结构构件的损坏。所以必须将结构的侧移控制在一定的范围之内。

1、水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑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，仅与建筑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所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，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，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

2、抗震设计要求更高

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、大震不倒。

二、高层建筑结构的分析

高层建筑结构是由竖向抗侧力构件（框架、剪力墙、筒体等）通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的，各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定：

1、弹性假定

目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况，但是在遭受罕见地震或强台风作用时，高层建筑结构往往会产生较大的位移，出现裂缝，结构进入到弹塑性工作阶段。

2、小变形假定

小变形假定也是普遍采用的基本假定。但有人对几何非线性问题（P-效应）进行了一些研究。一般认为，当顶点水平位移与建筑物高度H的比值/H>1/500时，P-效应的影响就不能忽视了。

3、刚性楼板假定

许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论提供了便利。一般来说，对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是，对于竖向刚度有突变的结构，楼板刚度较小，主要抗侧力构件间距过大或层数较少等情况，会使楼板变形较大。

三、高层建筑结构类型

1、框架结构体系

整个结构的纵向和横向全部由框架构件组成的结构成为框架结构。框架既负担重力荷载又负担水平荷载。框架结构的优点是建筑平面布置灵活，可提供较大的内部空间。但由于结构属于柔性结构体系，在水平荷载作用下，强度低，刚度小，水平位移大，在高烈度地震区不宜采用。目前，主要适用于10～12层左右的商场，办公建筑。如果过高，就要靠加大梁，柱截面来抵抗水平荷载，从而导致结构的不经济，因此在高层建筑的使用时应该重点考虑。

采用框架结构的高层建筑，框架底层往往出现塑性变形集中现象。这是因为建筑地面以下基础部分的抗推刚度很大，相对而言，建筑底层的抗推刚度就很小，形成刚度突变。在遭遇地震时，建筑容易因框架底层的塑性变形集中而导致破坏。如果在框架的地上一二层采用型钢混凝土，可以减小该处的刚度突变。

2、剪力墙结构体系

剪力墙结构中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成，剪力墙不仅承受重力荷载作用，而且还要承受风，地震等水平荷载的作用。同框架结构相比，该结构测向刚度大，侧移小，属于刚性结构体系。从理论上讲，它可建造上百层的民用建筑（如朝鲜平壤的柳京大厦）;但从技术经济的角度来讲，地震区的剪力墙一般控制在35层，总高110米为宜。由于剪力墙的间距比较小，一般为3～6米，所以建筑平面布置不够灵活，使用受限制。

3、筒体结构体系

凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系，包括单简体、简体一框架、简中简、多束简等多种型式。简体是一种空间受力构件，分实腹简和空腹简两种类型。实腹简是由平面或曲面墙围成的二维竖向结构单体，空腹简是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。简体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

四、结构体系采用的分析方法

1、框架体系

框架结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的米知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架的计算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。

2、剪力墙体系

剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。此法较为精确，而且对各类剪力墙都能适用，但因其自由度较多，计算机资源耗费较大，目前一般只用于特殊开洞墙、框支剪力墙的转换层等应力分布复杂的情况。

3、筒体结构

简体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为二类：等效连续化方法、等效离散化方法和二维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化，以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理，将离散杆件代换为等效的止交异性弹性薄板，以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框简近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。

结束语

结构设计是一项对国家建设有重大意义的工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。针对目前按传统设计法造成的大量浪费，推行能实现资源合理分配、利用，节约建筑造价的结构优化设计方法势在必行，也是刻不容缓的。

参考文献：

[1]包世华.新编高层建筑结构[M].第二版.北京：中国水利水电出版社，2005.

高层建筑的受力特点范文篇8

关键词：高层建筑设计；结构体系；设计特点原则措施Abstract:Withthedevelopmentofhigh-risebuildingsinChina'srapiddevelopment,complexirregularhigh-risebuildingmoreandmore,howtocorrectlycarryoutthestructuraldesignandthestructurecomputation,inordertomeetthedemandsofthenewstandard,hasbecomeamajorproblemfacingthestructuredesigner.Thispaperdiscussesthedesignofhigh-risebuildingstructurecharacteristicsandprinciplesofexisting,andexpoundsthehigh-risebuildingstructureanalysisanddesignmethod,theseismicanalysisanddesignintheapplicationofhigh-risebuildingarediscussed.Inordertoimprovethedesignofhigh-risebuildingstructure,promotethedevelopmentofhigh-risebuildings.

Keywords:high-risebuildingdesign;structure;designprinciples

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载，同时也承受着在垂直方向的荷载，并且对于地基的抵抗能力也有要求，一般情况下，建筑结构受低层建筑结构水平方向上的影响较弱，但是在高层建筑中，外界地震的影响和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度，同时使得建筑物的使用受到影响，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。

一、高层建筑结构设计的特点

1、轴向变形不容忽视：高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，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；此外还会对预测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，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。

2、结构延性是重要设计指标：相对于低层建筑而言，高层建筑的结构更柔和一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使高层建筑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、水平荷载成为决定因素：一方面，因为高层建筑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，仅与建筑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变化。

二、高层建筑结构的相关问题分析

1、结构的超高问题：在抗震规范和新规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度以外，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

2、短肢剪力墙的设置问题：在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

3、嵌固端的设置问题：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。

4、结构的规则性问题：新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添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，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

三、高层建筑结构设计优化策略

1、抗风设计优化策略

高层建筑的抗风结构设计可以从四个方面入手：

第一，是基础设计，既建筑物的根基设计，坚实的地基基础是高层建筑物抗风能力的有力保证，选用级配较高的砂石，保证回填材料的密实程度，防止水平作用力对结构产生倾覆性的威胁。

第二，是根据能耗的原理，设计高层建筑物支撑、剪力墙、梁柱。楼板构件等，让其形成一个减震系统，减耗自然风能。

第三，提高建筑物的承载力和刚度，也是高层建筑物抗风设计的重要因素，根据风荷载的多变性和复杂性的特点，笔者认为承载力和风荷载务必经过周密计算，并根据相关的规范设计要求，通过合理的结构设计提高建筑物的抗风能力。

2、抗震结构设计优化策略

抗震是每个建筑物必须考虑的重点内容，尤其高层建筑物，抗震设计更加至关重要，其优化设计的内容如下：

第一，提高建筑物结构设计的规则性，合理设置抗侧力构件的位置，以此形成承载力的合理性分布体系，垂直方向需要通过抗侧力构件刚度和强度来提高，满足其连续和均匀稳定性。

第二，地基的抗震设计。地基沉降现象是地震时建筑物结构破坏的最直接原因，当地基发生沉降的时候，建筑物的结构会发生开裂等破坏，因此，地基施工的时候，必须结合地震对其的破坏特点，进行针对性设计。一方面，简化建筑物的建筑平面，减少阴角的平面布置，将外部形状和高度存在差异性的建筑物以栋为单位分割，通过施工设计安排，提高地基的刚度和强度，另一方面则是将桩埋置在一定的深度内，将群桩、上部结构重点控制在同一直线上。

第三，剪力墙结构设计。剪力墙是重要的承重构件，剪力墙是用来提高承重结构构件的抗侧力的部分，满足承载力的延续性和耗能能力，有效的提高抗震承受能力。第四，消防结构设计的优化。高层建筑的消防结构设计目标定位于提高建筑物使用者生命及财产的安全性，防患于未然，提高建筑物的消防功能，对于消防结构设计的优化首先应该从优化防火间距出发，精确计算建筑物之间的距离，因地制宜设计提高消防装置的灵活性，让问题出现时能够为使用者逃生提供更多的机会。

四、小结

随着城市经济水平的不段提高，以及人们对物质文化生活需求的不断提升，人们对于建筑物的关注不断从舒适角度出发，同时要从安全角度出发，考察设计者的设计理念，关注建筑物的使用性能。

参考文献：

高层建筑的受力特点范文篇9

[关键词]建筑结构设计建筑安全性结构设计特点探索

中图分类号：TU3文献标识码：A

前言

在城市化的进程中,许许多多的高层房屋建筑屹立而起随之而来的建筑安全性也越来越受到重视建筑结构设计是在建筑施工中至关重要的,是整个工程建设中不可或缺的环节,直接关系到建筑物的安全、经济和合理化以及人们的生命财产安全因此,建筑结构设计需要高度重视特别是高层建筑结构设计,避免脱离实际胡乱参照和套用其他的设计成果,应采用科学先进的设计方法以及严格按规范标准进行设计那么,如何提高建筑结构设计建筑安全性问题?本文就针对这个问题做出了更进一步的探析

一、建筑结构设计的特点及设计原则

在建筑工程中,建筑结构安全性需要科学、合理化设计,结构体系需要多重设防根据建设的实际需要和人们对艺术性的追求,设计理念随之不断提升建筑的结构形式是丰富多彩的,高层建筑结构形式更是复杂化、多样化传统的高层结构采用框架结构、剪力墙结合,而如今,一些创新的尝试已随处可见比如使用多种结构形式相结合,或者直接采用新型结构形式随着建筑技术的发展,节点设计已经成为了高层结构设计的重要组成部分特别是在钢结构高层结构安全中,不同的节点受力情况可能不同,受力方式也可能不同,所以节点在一定程度上会影响到结构的设计要求在建筑结构设计原则中,一般遵循多重防护原则、适度的弹性原则、建筑结构整体性原则等

1.多重防护原则

当外力冲击建筑结构时,建筑物的安全需要多重结构防护和保障单一的安全构件维护不了建筑安全体系,需要多重安全结构来抵抗外力冲击从而避免发生建筑工程事故,进而保证建筑工程充分的安全性同时在结构设计的过程中,也运用不同计算软件或模型对同一建筑结构进行核查对比,目的也是起到多重防护的作用

2.适度的弹性原则

建筑结构必须有适度的弹性,如果建筑结构刚度过大,其变形能力就会很差,当在地震力作用下,能量无法及时释放,巨大的能量让结构产生破坏;如果体系硬度过软,稳定性就会很差首先,自身结构安全性和舒适性可以存在问题;同时也容易在偶然外力作用下发生安全问题

3.建筑结构整体性原则

结构整体性能够迅速消减和传递强大外力,保证建筑免遭破坏因此建筑设计者尽可能疏通建筑构件中的各个关节,使构件受力关系传递清晰,能够顺畅消减外力所带来无相关的影响结合相关的知识进行科学性的受力分析,合理配置受力构件,增加建筑的受力能力,使建筑构件能够保持整体性

二、关于如何提高建筑结构设计建筑安全性问题

建筑安全性问题,是人们一直关心和渴望性的问题它直接关系到人们的生命财产安全,是一个至关重要的问题,而结构设计对安全性的控制是重中之重为此,笔者对建筑结构设计建筑安全性提出一些策略方法

1.建筑结构设计人员应当提高自身素质修养和高度重视安全性的意识

在设计过程中,设计人员应该认识到工程事故所带来结果的严重性严格遵守规范标准和利用工作经验,认真做好每一个基本结构设计环节,努力做到精益求精不能抱有只要能完成设计工作就事不关己的工作态度,要时时刻刻正确对待建筑结构设计,具有高度确保建筑安全的社会责任意识

2.提高结构构件承载能力的安全性

材料质量和强度关系到结构构件承载能力的安全性在建筑结构设计中,要尽量使用质量和强度系数比较好的材料避免因为某些材料而影响结构构件整体性,进而影响承载力而带来建筑安全性的问题

3.开拓创新,开发新的设计软件

当今,科学技术突飞猛进,复杂超高层发展迅速结构设计理论和程序有时达不到设计要求,需要高新科技设计软件来完成设计由于力学模型比较复杂,难以精密计算结构构件的受力情况,造成对某些构件的承载能力设计处理不全面和不理想,使建筑安全性得不到保证这就需要重新开发新的设计软件,使结构设计达到进一步完善

三、案例分析

某建筑工程为高层住宅,建筑总面积为215422.14扩住宅部分首层架空,转换层以上为27层、28层、29层住宅,一层和两层为防空地下室及停车库地下建筑面积:2106.85扩;人防总建筑面积:1210.9扩,建筑类别为一类,抗震设防烈度为8。,框支剪力墙结构

1.高层建筑结构设计的特点

(1)抗震设计要求高

高层建筑结构设计考虑因素多样,受外力作用工况复杂除考虑常规设计中的竖向荷载、风荷载,还要考虑强烈地震作用。为了防止结构在地震中倒塌,特别需要在构造设计上保证结构具有良好的延性,因而要采取有效的措施

(2)减轻高层建筑的自重

减轻高层建筑房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法,地震效应是与建筑的质量成正比如果在高层建筑中建筑物质量比较大,那么相应的地震效应也会很大作用于结构上地震剪力也会变大,建筑就很容易遭受破坏,造成建筑安全性的影响因此,在高层房屋建筑中,必须减轻高层建筑的自重宜采用高强度的材料作为结构构件,采用轻质材料砌筑非结构构件和围护墙体比如用钢结构作为高强度框架构件,玻璃作为上层轻质的维护墙体材料。这样可减轻房屋自重,既减小了竖向荷载作用下构件的内力,使构件截面变小,又可减小结构刚度和地震效应不但能节省材料,降低造价,还能增加使用空间减轻房屋自重能够使地基基础的处理方法变得简单,方式选择更加多样、合理,这在软弱土层有突出的经济效益

2.垂直结构的调整

建筑的侧向刚度不宜下小上大的现象,且应尽量防止刚度突变显然,转换层的结构正好有此种情况该工程是高位转换,转换层垂直方向等效侧向刚度比规范有严格的控制在设计过程中,需要强化下部、弱化上部,尽量避免出现薄弱层可采用的方法有以下几种(1)应协商好建筑设计师,使剪力墙尽可能多的落地必要时不伸出底部增设部分剪力墙,可以有效地增大底部刚度(2)剪力墙底部不应开洞,避免刚度削弱太多(3)采用高强度水泥材料,以提高墙混凝土强度等级

四、结语

总而言之,建筑结构设计建筑安全性是非常重要的建筑结构设计者要遵守相关规范下,具有与时俱进的思想应不断探索更新设计理念,开创新的技术;不断提高建筑安全性的意识,尽最大努力设计出安全的优秀建筑

参考文献

高层建筑的受力特点范文1篇10

关键字：高层建筑结构设计设计特点结构体系南北异同

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：

一、高层建筑结构设计的特点。

首先，高层建筑结构设计与底层、多层的建筑结构设计相比较来说，结构设计所占的比重更大，结构体系的选择设计直接关系到很多重要问题，比如说平面布局、立体形态、楼层达到的高度和楼层管道的设置等。高层建筑设计良好与否更关系大到工程日期的长短和投资造价的多少。其次，在建筑考虑上的首要因素是水平力。因为低层建筑的高度较低，水平力的大小一般可以忽略不计，而显而易见高层建筑的高度就会比较高，建筑设计上水平力的大小就必须要考虑。通常要细致研究建筑的水平力产生的内力和位移的情况。再次，高层建筑在结构设计上要注意减轻自身重量。设计者应该从地基的设计上进行考虑，如果地基的设计和结构是一样的，那么努力做到减轻自身楼层的重量，就等于相应的在不增加基础投资的情况下增加了可建造楼层的层数，这样就有效的提高了经济效益。还有一点值得一提的是，就是针对增加了抗震设置的高层建筑，建筑工程者一定要细致的勘探地形和地质，建筑适宜选择在土质坚硬而且位置开阔的地段，这样更有利于抗震防灾。尽可能避开那种存在落差的地段、土质的陡坡、河岸、边坡以及断层的破碎带等，不得在危险的地段建造高层的建筑物，以防止对人们的生命财产造成严重损害。

二、高层建筑结构设计体系介绍。

在国内的高层建筑中，基本上都是使用的钢筋混凝土结构，而在结构体系上，高层建筑大概有如下的几个结构：框型的结构、剪力墙的结构、筒形结构等。

(1)框型结构在组成上是由基础、楼层、梁子和柱子等四种承重的构件。它在设置构造上是高层中常见的构造，用基础、梁子和柱子等承重材料构造成一个平面的框架然后再通过连接梁将各个平面连接成一个框架整体，有了一定的空间体系。由于框架结构的高层建筑所形成的空间相对大，一般学校、办公楼、医院、旅馆和工厂的厂房广泛应用此种结构体系，但是这种体系也是存在明显的优缺点。框型结构很明显的优点就是建筑平面设计灵活，空间比较大，这也是以上设施广泛应用的原因，还有的优点就是整个的高层结构自身重量轻，投资造价比较低，而且在建筑界上的计算理论都已经相当成熟，对建筑的设计合理和安全有一定的保证。框形结构的高层建筑的缺点就是抗侧力的能力比较弱，在风荷载的作用下就很容易产生大的位移，如果发生地震等地质灾害，框型结构的楼层损伤会严重。

（2）剪力墙就是高层建筑为了提高房屋结构的抗侧力，在楼层中设置的钢筋混凝土墙。这种建筑设计就是在提高高层建筑整个房屋的刚度和抗侧力同时还能对房间进行分格布局。在钢筋混凝土墙的水平力承受下，剪力墙沿多轴线斜交进行布置，能够很好的优化房屋空间整体性，而且剪力墙结构的抗震性很强，因为它独有的钢筋混凝土牢固性和空间构造特殊，因此在地震灾后的损害要小。但是剪力墙构造的高层房屋由于墙体多都不会太大，一般很难满足大面积的公共用房。

（3）随着高层建筑在设计上的要求增加，框架和剪力墙等平面结构很难满足建筑领域更高的层数和更高技术的抗震指数。于是建筑设计者创新推出可筒形结构的建筑体系。通常的筒形结构包括框架—筒形结构、筒中筒结构、成束筒结构、巨型结构、悬索结构等，都是通过剪力墙构造成筒状的薄壁筒体，它们可以作为梁子支撑框架，同时加密柱子，以增强梁子的刚度，以此形成空间整体受力的筒形建筑。这些常见的筒形结构设计都是建筑者以自己独到设计加上专业技术指导演变而来，在保证质量安全和构造合理的情况下，加大了建筑物的美观程度。

三、高层建筑结构设计南北方设计上的不同点。

在国内的建筑特色上，南北方的高层建筑设计上存在的差异性比较大。第一，在建筑物的设计上，北方的高层建筑着重点是在保温上，因为北方的天气比较寒冷，在建筑选择上就宜选择高层塔式建筑结构，用意就是在能有效的进行御寒保温。而南方的建筑设计首先就要考虑通风设置。他们的高层建筑设计更多的选择板式构造，因为板式结构比较薄，很容易达到空气流通的效果。第二，在北方的高层建筑设计中，更多的选择内廊构造，着重考虑内部的美观大方而外部的阳台设计不是很要求，同时阳台遮阳效果也显得不是很重要。在南方高层建筑设计上就恰恰相反，南方的建筑设置多存在外廊构造，外在的美很重要，同时因为南方气候炎热温度高，建筑者必须要重视阳台的遮阳效果，达到防暑的目的。第三，在建筑物的选择上，北方的玻璃窗经常选择大片结构，显示出北方人的大气磅礴，而南方的高层建筑的玻璃窗选择就重视细节美，不会选择大片玻璃，多是选择小的美型构造，这就是显示了南方人思想的细腻。第四，北方的高层建筑设计在天台构造的处理设计上不是特别用心，基本上天台的用处不大，而南方人经常把高层建设的天台设计成美丽的花园，在闲暇时间进行观赏，这同时也提升了建筑物的欣赏价值。

四、小结：以上介绍了高层建筑结构设计的设计特点、结构体系以及注意问题等。总之，高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，过程中出现的任何错误或者遗漏都可能使整个设计变得复杂或使设计出现不安全的因素，建筑设计人员必须全面和充分了解结构设计的问题，态度认真工作严谨的去设计处理好高层建筑结构的每个细节问题，使城市中的高层建筑的设计达到技术先进、经济合理、安全适用、保证质量的基本原则。在设计人员的辛勤工作下，我们有理由相信城市中将会有更多的设计独特、工艺精湛的高层建筑发出夺目的光彩，吸引众多的路人驻足赞叹！

参考文献:1.孔令辉.张永飞.浅谈高层建筑结构设计的问题与探讨.城市建设理论研究2011年第27期.

2.于昕.试论高层建筑框架结构设计中应注意的问题及对策.城市建设理论研究2011年第30期.

高层建筑的受力特点范文篇11

[关键词]带转换层高层建筑结构设计

中图分类号：S141文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）10-0132-01

一、前言

随着经济的发展和社会的进步，各种复杂的高层建筑不断地拔地而起，带有转换层的高层建筑是目前诸多的高层建筑中最常见的形式。高层建筑结构转换层可以恰当地连接高层建筑上下不同的结构体系，从而满足高层建筑多样化的使用需求。但是由于转换层的竖向构件是不连续的，在力学结构上是属于传力不直接、受力比较复杂的结构，在地震发生时比较容易形成薄弱层或者是软弱部位，所以带转换层的高层建筑在设计之时还需要考虑其自身的特点和结构。

二、定义及设计原则

由于高层建筑功能特点的需要，一般高层建筑的下部空间比较大，上部的构件则不能直接连接地面，而是通过水平的转换结构与建筑下部的构建相互连接，这就形成了带转换层的高层建筑。典型的带转换层的高层建筑可以分为五种基本的形式：厚板、箱型梁、桁架、梁和空腹桁架。

由于带有转换层的高层建筑在地震发生时的受力比较复杂，不利于抗震，所以一般在9度抗震地区一般不采用带有转换层的高层建筑的设计形式。在进行转换层的设计时需要遵循的原则可以分为以下几个方面：

减少转换：在高层建筑的上下主体竖向的连接之时，要尽可能设计成上下主体的竖向贯通的连接方式，尤其是在核心筒框架结构的设计之时，核心筒的设计应该力求上下的贯通。

传力直接：在进行转换层上下主体竖向结构的布置之时，应该尽可能的将水平方向的转换层的传力做到直接，避免出现复杂的转换方式，尽可能避免抗震不利、耗材多、质量大、不经济合理、传力复杂的厚板转换。

弱化上部、强化下部：为了保证高层建筑下部的大空间的设计具有适宜的强度、刚度、抗震性能和延展性能，在进行带转换层的高层建筑的设计之时就应该尽量强化转换层下部结构的刚度，并且要适当的弱化转换层上部结构的刚度，从而使得转换层上下部分之间结构变形特征和结构刚度尽可能相近。

优化转换结构：由于高层建筑必须要考虑地震的影响因素，所以需要设计高层建筑的高位转换，适宜的高位转换结构应该选择一些不易引起边柱柱顶的弯矩过大或者是边柱的剪切力过大的结构形式，例如在引进一些斜腹杆桁架、宽扁梁和空腹桁架等结构时，就需要注意这些结构的强度和刚度等因素，力求保证质量，避免脆性破坏。

计算力求全面、准确：要想设计好带有转换层的高层建筑，就需要把结构转换层作为高层建筑整体结构中重要的组成部分，并且采用正确的计算方式和三维空间的结构分析，实现受力变形状态的正确分析。若是在进行转换层的设计之时采用有限元的方法对转换层的部分结构进行补充，就需要将转换层的两层结构纳入转换层局部的模型计算当中，并且还应该将转换层内部的平面刚度和三维空间效应进行分析，采用符合实际受力的边界条件计算正确的转换层的模型设计。

三、带转换层的高层建筑的转换结构

（一）转换结构

3.1框支梁

当高层建筑的转换层上部框支墙门窗洞口的设计处于规则排列的状态，并且上部框支墙门窗洞口的位置位于框支梁跨中部的区域之时，转换层上部的框支墙和框支梁这样的位置有利于保持其稳定结构。当转换层上部的框支墙不能满足以上的条件需求之时，或者是由于转换层上部的小柱网框架不符合下部结构时，框支梁的设计就应该按照转换梁的设计来完成。

3.2转换梁

高层建筑转换层的转换梁的设计之时，一般选用剪压比来控制结构设计的计算过程，从而避免出现转换梁的脆性破坏。

3.3斜腹杆桁架

在高层建筑的转换层设计之时，斜腹杆桁架是一部分重要的结构，斜腹杆桁架的转换结构设计，一般选用跨满层的设计方式，并且斜腹杆桁架上弦节点的设计和布置应该和转换层上部的墙肢、密柱形成中心对称结构。

3.4空腹桁架

高层建筑转换层的空腹桁架的设计之时，空腹桁架也应该选择跨满层的设计方式，并且需要注意跨满层的设计中上弦阶段的设置也需要满足与转换层上部结构的墙肢和密柱形成中心对称的结构。

3.5厚板

在高层建筑的转换层设计之时，由于厚板转换一般适用于上下竖向构件没有规律设置的情况，在一般的情况下不宜使用厚板转换的方式。

（二）框支柱

在地震的作用下，框支柱可以通过内力对框的结构进行适当的调整，一般可以分为以下几种调整方式：

剪力调整：这就需要框结构中框支柱的数目多于10根，从而在地震发生时每根框支柱的受力在剪力调整时才不至于少于设计时的20%；若是框支柱多于10根，这样在地震的作用下，每根框支柱的受力就会大于基底总剪切力的20%。

弯矩调整：在进行弯矩的设计之时，应该根据剪力的比例来调整弯矩，从而使得弯矩的真实值大于设计值的1.5倍。

轴力调整：在地震发生时框支柱能够承受的地震作用应该大于轴力设置值的1.2倍。

四、结束语

在高层建筑的设计之时，结构转换层起到了“承上起来”的关键作用，实现了高层建筑的上下功能和结构形式的连接和转换。所以，对转换层结构进行合理设置，对转换层整体结构和关键受力部分进行受力特点的分析，是设计“安全、经济”的转换层的关键因素。为了满足高层建筑转换层的要求，需要结合和分析各项关键指标因素，并对在的证发生的情况在各转换层结构可能出现的受力进行分析，力求使整体结构相互连接，抗击地震的影响，还应该针对转换层的薄弱部位进行加强巩固设计，从而确保转换层的各个构建都能够与设计的最始目标一致，达到设计的预期效果。本篇文章提出的高层建筑转换层设计的影响因素尚不是十分完善，设计思路和分析方法仅供参考。

参考文献

[1]刘静，王海荣.带转换层的高层建筑结构抗震性能分析及研究.《城市建设理论研究（电子版）》.2014年30期.

高层建筑的受力特点范文篇12

摘要：地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一，强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。而随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为工程人员必须充分了解高层建筑抗震设计特点，本文首先从高层建筑抗震设计的特点出发，阐述高层建筑如何提高短柱抗震性能的应对措施。

关键词：高层建筑抗震设计特点分析设计要点短柱抗震

一、当前高层建筑概念分析

高层建筑主要是指建筑本身的高度或层数超过一定的范围，这类建筑均被称之为高层建筑。我国在2005年时对高层建筑做出规定，即10层以上的住宅建筑或是高度超过24m的其它类型民用建筑均为高层建筑。

二、高层建筑抗震设计的特点分析

1、刚柔相济。在建筑抗震设计过程中若一味的提高结构抗力，增加结构刚度，会导致结构刚度大则在地震发生过程中地震作用也会相应增大，即在增加结构刚度的同时也增强了地震作用，当地震发生时则往往造成建筑物局部受损导致建筑物各个击破；而若建筑物刚度太柔，虽然可以依靠其柔性消减外力，但容易导致建筑物过大形变而不能使用，甚至在地震发生时导致整体倾覆。因此在高层建筑物设计过程中应坚持刚柔相济原则，即建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。

2、多道设防。由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌，因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。

三、高层建筑抗震设计要点

1、结构规则性。建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求对建筑进行合理的布置。大量地震灾害表明平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，因为该种结构建筑容易估计出其地震反映易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀体型简单结构刚度质量沿建筑物竖向变化均匀，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。

2、层间位移限制。高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700范围内)则比钢结构(1/200-1/500范围内)要求严格，风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。

3、控制地震扭转效应。大量事实表明，当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合，在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大；同时在上下刚度不均匀变化的结构中，各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。

四、提高短柱抗震性能的应对措施

有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性，可以从以下几方面着手。

1、提高短柱的受压承载力。提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。

2、采用钢管混凝土柱。钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，相当于配筋率2至少都在4.6%。当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

3、采用分体柱。由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。

五、小结

建筑设计人员在高层建筑抗震设计中，应从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震己有的正确知识去处理好结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布，构件延性等问题，从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施，从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。

参考文献：

［1］王海翠.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].科技传播，2011，9.