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第1篇：多高層建筑結構設計范文

[關鍵詞]大底盤；高層建筑；結構設計；

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

一、前言

在高層建筑施工過程中，建筑的結構設計對建筑的質量有著重要的影響，尤其是大底盤多塔連體復雜體型高層建筑，在結構設計的過程中涉及到地下室，基礎及結構的相關設計，任何一個環節出現問題都會對質量造成一定的影響。因此，在高層建筑設計的過程中，建筑的結構設計是十分重要的。

二、大底盤多塔樓高層建筑結構的概述

根據《多高層鋼筋混凝土結構設計中的疑難問題的處理及算例》，其中所描述的多塔樓結構的主要特點是在多個高層建筑的最底部有一個大裙房，將這些大裙房連接起來就會形成一個大底盤；大底盤多塔樓高層建筑結構在大底盤上一層突然收進，屬豎向不規則結構；大底盤上有2個或多個塔樓時，結構振型復雜，并會產生復雜的扭轉振動，因此如果結構布置不當，豎向剛度突變，扭轉振動反應及高振型影響將會加劇。在高層建筑中，大底盤多塔樓結構體系具有以下特點:

1、為了設置為大底盤多塔樓結構，我們需要將多幢獨立的高層建筑設置成一個整體的大型地下結構，在低地板上的第一層應該突然收進，從而形成一個不規則的豎向結構。

2、在建筑結構的大底盤上，一般都會有兩個及以上的塔樓，這種復雜的結構形式會在建筑投入使用之后產生扭曲振動問題，因此在對該結構進行設計的過程中，設計者必須要將各種影響因素考慮在其中，然后對其嚴格控制，避免各種問題的發生。在對大底盤多塔樓高層結構設計過程中，設計者應該將大底盤結構的頂層當做塔樓的固定端，通過該處的穩定來保證整個建筑工程的質量與穩定性。目前，在城市中，很多有地下室結構的住宅建筑都是采用這種結構進行設計并施工的。

由于我們要將大底盤結構的頂端作為塔樓的固定端，那么各個塔樓的荷載也是相對獨立的，因此我們在分析建筑結構內力的過程中，應該將其分開分析。在分析大底盤部分內力的過程中，設計師應該考慮到其整體性，然后在進行計算，但是相對于塔樓的側向剛度而言，大底盤的側向剛度要小很多，所以我們在分析其內力的過程中可以不用考慮到上部多塔樓結構，這也是沒有將大底盤多塔樓結構歸納到復雜結構的高層建筑中的原因。當結構在垂直荷載里的作用下，我們對其設計的過程中一樣需要將其當做一個整體進行計算，而在水平荷載的作用下，我們則可以不考慮其整體性來對該結構進行分析。

三、基礎設計

基礎設計是高層建筑設計過程中最基本的設計，基礎是整個高層建筑的承載者，基礎出現問題必然會對建筑的整體質量產生影響，因此，在大底盤多塔連體復雜體型高層建筑結構設計的過程中我們首先要保證基礎設計符合相關標準的要求。下面就從基礎設計的不同方面進行闡述和分析。

1、樁型和樁端持力層的確定

采用大直徑鉆孔灌注樁,并以9層中風化巖為樁端持力層,樁端進入持力層不小于d,并在樁端進行壓密注漿,以便于盡可能減少由于樁端持力層不同而產生的差異沉降。樁徑按照其荷載大小、樁的受力類型和沉降計算分析,分別采用∮800，∮1000和∮1200大直徑鉆孔灌注樁,樁身混凝土強度等級為C30,抗拔樁通長配筋。

2、基礎底板設計

基礎底板的設計中塔樓主要使用厚度為2.3米的筏形平板式，其余的部分均使用柱下獨立承臺作為基礎塔樓筏形平板式基礎與柱下獨立承臺基礎,以及獨立承臺相互之間設地梁縱橫連接,同時配以基礎底板。為盡可能減少混凝土收縮和溫度應力,地下室底板和頂板均采用C35補償收縮性混凝土,適當提高配筋率,并在荷載差異較大的部位設置7條通長后澆帶,待主體完成后加以封閉,以便盡可能減少由于不均勻沉降而產生的附加應力。塔樓筏形平板采用“彈性支座板法”進行計算和分析。

3、超長地下室結構設計

對于地下室比較長，且深度比較深的高層建筑結構設計中，這樣的結構豎向載荷就相對較小，結合工程的實際情況，采用“一樁三用”的施工方式進行施工，所謂的“一樁三用”就是利用基坑圍護樁，在不同的階段采用不同的施工方法，即人防地下室外墻、受力工程樁、基坑圍護，經濟效益極其顯著。在進行地下室塔樓核心筒設計時,必須特別注意有大量風、水、電氣的管道穿越核心筒墻體,為保證結構的安全和設計的合理性,對各專業管道進行綜合布置,對核心筒削弱部位進行專門的布置和增強設計。

四、大底盤多塔樓高層建筑結構的設計要點

由于高層建筑本身規模比較宏大，結構也比較復雜，在其底部設置有大底盤多塔樓結構時通常就會由于大底盤過長或者過寬，以致于塔樓結構存在不勻稱，給建筑物帶來不小的安全隱患。因此，設計師在設計過程中需要注意的事項有：

1、由于高層建筑總高度較高、層數多，在其上部設置塔樓就會使得所有的承載力都傳達于地基部分，而大底盤的其他部位層數相對于較少，上部傳達到地基部分的承載力也相對較小，所以相對于大底盤結構的其他部位而言，塔樓承受在地基部分的應力要小很多，此時建筑地基的沉降也有非常明顯的區別。因此，設計師在設計過程中，需要采用多種計算方案來對上述兩者的沉降值進行運算，并且需要將建筑外界的各種影響因素進行綜合考慮，只有這樣，才能夠真正解決地基部分的沉降問題。

2、在施工過程中，需要對建筑材料進行嚴格選擇應控制其用量。為了能夠保證地下室的質量，我們需要將其混凝土的強度等級進行嚴格控制，也就是說，在進行混凝土調配過程中，需要將水泥的用量、水泥的規格、其他添加劑進行嚴格控制，從而有效的減小在澆筑混凝土過程中由于水泥引起的水熱化作用，并控制大底盤多塔樓結構出現裂縫的情況。

3、設計師應該綜合考慮大底盤頂板的溫度應力、構件的位置等。

4、抗震設計中地震剪力在大底盤的各單體間依據剛度進行剪力重分配。塔樓地震剪力在大底盤頂層突變(通常是減小)，突變的幅度與大底盤與塔樓的相對剛度有關塔樓墻體剪力在大底盤頂層突減后又逐漸增加，塔樓出現兩個地震力較大的關鍵部位，在大底盤上一層和塔樓底部由于塔樓地震剪力向大底盤轉移，使裙房柱剪力突增、但由于塔樓剛度明顯強于裙房剛度，在大底盤的下部樓層，塔樓與裙房共同工作，地震剪力根據剛度又重新分配。裙房柱分擔的地震剪力又逐漸重新分配給塔樓剪力墻，使裙房柱剪力呈現出上大下小的規律、由于振型分解反應法不能體現振動的時間和相位，因此將無法得到大底盤頂板最大拉力而時程分析雖可以體現振動的相位特性，但由于地震波的隨機性，也難以保證得到的結果可以在統計意義上包絡最不利的情況。可建議參考精力推覆分析的方法，將反應譜法得到的地震剪力以靜力荷載的方式施加到模型中，并選擇不利的作用方向，以得到的大底盤頂層樓板最大受拉內力的分布情況。通過對靜力模擬法計算得到的大底盤頂板X向地震作用下拉力等值線云圖進行分析發現，大底盤頂板整體受力水平較高。塔樓內外各一跨樓板拉力水平相對更高且在主要抗側構件位置存在應力集中。群房頂應沿塔樓拉力作用方向配置雙層拉通鋼筋。

五、結束語

在大底盤多塔連體復雜體型高層建筑結構設計的過程中我們要根據工程的實際情況進行詳細的考慮和設計，對設計過程中出現的相關問題要及時的進行解決，保證高層建筑結構設計的質量。

參考文獻

第2篇：多高層建筑結構設計范文

【關鍵詞】大底盤高層建筑；結構設計；研究；

大底盤多塔高層建筑結構發展于上個世紀末，所謂的大底盤即就是將許多功能不同的建筑共同建造在一個比較大的空間地盤上，這樣的設計理念 能夠給建筑底盤上創造一個非常寬松的共享空間和商業空間，繼而滿足進行商業投資的使用需求。本文就簡單的介紹大底盤多塔高層建筑的設計結構。

一、大底盤多塔高層建筑結構概述

大底盤多塔高層建筑主要由兩個結構組成，分別是大底盤和塔樓。（1）大底盤：從結構方面看，大底盤和塔樓之間的連接關系非常的多樣化，比如底盤和塔樓結構的豎向分布發生間斷，并在底盤的底部與塔樓的銜接位置使用轉換層。該種結構是比較常見的住宅雙塔結構，這種建筑結構對于底盤的要求需要更大的空間，這些空間的作用是提供商業場所或者是公共活動場所，如果是處于這樣的設計那么大底盤的剛度相對于上部的塔樓更柔；另一種結構類型是底盤和塔樓結構其豎向分布比較連續，該種結構中上部塔樓的豎向結構會一直延伸到底盤低端。除了塔樓延續下來的結構以外，其他部分的結構均為空間框架結構。該種結構類型的底盤其剛度會明顯較大，穩定性增強但是卻占用了底盤的空間和建筑布置。

2、塔樓

塔樓一般最長采用的形式為剪力墻結構、框架結構、框筒結構和簡體結構等，大底盤多塔樓結構是根據塔樓平面和底盤的平面布置、剛度、高度以及質量等進行劃分的話可以分為4種類型，即對成型雙塔結構、對稱性多塔結構、非對稱性雙塔結構以及非對稱性多塔結構等。

二、大底盤多塔高層建筑結構分析方法

1、常微分方程求解器COLSYS解法

很多學者研究人員采用微分方程對大底盤多塔高層建筑結構進行分析和研究，研究者們采用沿著建筑高度的方向進行分段連續化的方法來建立一個串并聯模型，在靜力分析時推導出在水平荷載下的微分方程組；在二階分析時考慮豎向荷載若發生側向位移對二階效應產生的影響，繼而推導出基本的微分方程；在整體穩定分析時推導出相應的方程式等。

采用常微分方程求解器進行設計結構的求解，在對二階和精力分析時將其內力和位移求出；而整體穩定分析時則需要考慮臨界載荷的變化情況，在對動力特性進行分析時需要將其自振頻率和振型的特性討論和了解。通過使用常微分方程求解器COLSYS解法讓復雜的建筑結構設計和二階分析變得簡單，同時使用該種計算結構能夠更多的更加有益的設計結論。

2、其它大底盤多塔高層建筑結構分析方法

除過采用常微分方程求解器方法之外，在實際的建筑設計過程中也會應用到其它不同的分析方法。比如在某些建筑會在大底盤多塔結構中設計沉降縫和后澆帶，或者只設計沉降縫而沒有后澆帶的方式進行分析，分別對不同基礎形式來對沉降差異進行控制和計算，從而制定出最為合理的地基處理方案和基礎形式。在設計的過程中會根據上部建筑使用要求的區別采用扁梁、肋板箱型轉移層等；（2）2007年李秋波在其撰寫的論文中對大底盤多塔結構的設計進行詳細的陳述，深刻的對計算模型的選擇、多塔的定義、計算程序參數的定義進行分析，同時還要對計算輸出的結果進行比較和分析。葉坤等設計人員還制定了基礎隔震是的時程分析計算模型，并以該理論為基礎編制了相應的計算程序，從而準確的計算出在地震條件下建筑物各層發生的位移情況，加速度變化情況和剪力情況等。將計算的結果和非隔震情況下的結果進行比對；除此之外葉坤還對在不同溫度作用下和地震作用下隔震層的頂板是否能滿足平面內剛性情況進行假設實驗。

三、大盤低不規則多塔高層建筑結構

1、大底盤不規則多塔高層建筑設計選型

現如今的高層建筑大底盤不規則多塔的設計理念是從抗震設計為出發點的，對此需要對不規則的結構進行判斷和分析。一般來講在高層建筑中不規則大底盤多塔結構根據不規則的程度分為三類，即較不規則、特別不規則以及嚴重不規則等。對于高層建筑來說其不規則的類型主要有9種。即偏心布置、扭轉不規則、組合平面、樓板不連續、凹凸不規則、剛度突出、尺寸突出、構件間斷以及承載力突變等。

不規則的大底盤在設計的過程中需要盡可能的減少結構平面的不規則程度，在觀察一個大底盤建筑是否規則時其標準為：該建筑不規則的結構超過某一相高層建筑的不規則類型指標的便可以稱之為非規則類型；如果有多項超過高層建筑不規則類型指標的那么其程度明顯加深，因此被稱為特別不規則結構；如果該建筑體所有建筑體型均較為復雜，且沒有考慮抗震的情況，因此便稱之為嚴重不規則類型。

2、大底盤高層建筑不規則多塔結構的設計要點

對于不規則高層多塔結構而言，其在設計初期就應該考慮結構的抗震效果，這也是人們普遍關注的問題。在絕大多數的大底盤多塔設計過程中均都采用的是“抗”、“調”、“放”等整體結構設計理念，因此所設計出的新型連體鋼結構更加適用于高層建筑中。在現場實踐的過程中對技術服務和工程質量等方面進行了深入的研究，經過對其研究發現該種設計思想和設計結果完全能夠滿足壓力考驗。

在設計模型中我們可以看出，大底盤多塔結構中那些和塔樓結構較遠的構建受到的震動影響非常小，其表明了在水平力的作用下多塔樓不會對遠距離的塔樓構件造成大影響。如果大底盤頂層上部塔樓嵌固層的條件滿足，那么便可以對塔樓各部分之間的結構進行拆分，在拆分之后這些大結構塔樓同樣符合實際的受力情況。另外大底盤頂層的樓板剛度要非常優秀，所以一般在設計的過程中采用人防結構和大底盤頂層樓板相結合的設計方式，其頂層樓板的厚度要達到300mm左右為宜。

3、大底盤高層多塔不規則結構的設計

如果大盤低高層多塔結構設計中對于抗震強度達到9度以上，那么建筑結構的選擇上盡量要避免連體、夾層或者轉換層等等；如果抗震強度要求在7-8度，那么建筑結構的選用上則遵循剪力墻結構的高度和結構錯層建筑房屋的高度保持一致。

四、結束語

由于城市中建筑面積不斷擴張，能夠利用的建筑空地逐漸縮減，因此為了滿足日益增多的人口，那么在房屋建筑方面需要更多的去考慮高層建筑，在高層建筑的發展過程中房屋的設計更加向實際情況靠攏，因此在設計計算時需要將所有的數據計算準確，對于大底盤不規則多塔高層建筑而言，在設計方面要更加趨于合理這樣才能保證設計的科學性和質量。

參考文獻：

[1]周世忠.基于高層建筑結構大底盤不規則多塔結構的設計研究[J].河南科技，2014（12）.

第3篇：多高層建筑結構設計范文

【關鍵詞】大底盤多塔樓高層結構；嵌固端；結構設計

1 前言

大底盤多塔樓高層建筑是將底部幾層公共空間設置為大底盤，在上部采用兩個或兩個以上塔樓作為主體的結構，如果上部塔樓間在某些樓層通過連體(如連廊)相連，則成為大底盤多塔樓連體結構。對于大底盤多塔樓結構，大底盤上兩個或多個塔樓時，結構振型復雜，并會產生復雜的扭轉振動，如結構布置不當，豎向剛度突變、扭轉振動反應及高振型影響將會加劇，而且由于多個塔樓通過底盤或者底盤和連體相互連接，其振動特性、受力性能、破壞形式、分析模型及計算方法要比一般高層建筑復雜得多。

2 大底盤多塔樓高層建筑結構體系概述

大底盤多塔樓高層建筑結構體系的主要特點是:在多棟獨立的高層建筑底部有一個練成整體的大裙房，即形成了大底盤。大底盤多塔樓高層建筑結構在大底盤上一層突然收進，屬豎向不規則結構;大底盤上有2個或多個塔樓時，結構振型復雜，并會產生復雜的扭轉振動，因此如果結構布置不當，豎向剛度突變，扭轉振動反應及高振型影響將會加劇。

在實際工程的設計中，總的來說，大底盤多塔樓高層建筑結構的設計將分為如下兩種結構類型進行分別設計:

2.1 大底盤結構頂層樓板可作為上部多塔樓的嵌固端。通常帶地下停車位的住宅小區基本屬于該種類型。

2.2 大底盤結構頂層樓板不能作為上部多塔樓的嵌固端。該種結構形式通常出現在下部裙樓作為商場或服務用房、上部塔樓為辦公或商住功能的綜合性建筑。

從結構設計的角度來說，對于第一種類型，由于大底盤為塔樓嵌固端，各個塔樓在水平和豎向荷載的作用下可以認為是相互獨立的，結構內力分析可以分開進行。在這種情況下上部塔樓的結構設計是常規的，可以不作討論。在進行結構大底盤部分的內力分析時，必須進行整體計算，但由于塔樓的側向剛度相對于大底盤的側向剛度來說比較小，因此，上部單個塔樓的在水平地震力作用下對于離塔樓位置較遠的大底盤構件產生的影響很小，所以該種情況下對于大底盤的構件內力可以不考慮由于上部多塔樓的存在而對大底盤產生的復雜影響。鑒于此，高層建筑設計規程中并未把此類結構形式歸為復雜高層建筑。同樣的，在結構設計中，對于豎向荷載作用下，需要進行整體模型計算，來進行基礎等構件的設計，在水平荷載作用下，不需要對整體模型進行多塔樓相互影響的復雜結構分析。

而對于第二種結構類型，由于多塔樓抗側剛度同大底盤抗側剛度相差不大，就必須考慮塔樓對于底盤結構整體的影響，若上部存在多個塔樓，則還必須分析水平荷載作用下由于不對稱的多塔樓的存在，而引起大底盤產生的結構扭轉效應，屬平面不規則結構;另外在整體計算的時候，該種結構在大底盤頂層側向剛度同上一層塔樓比較，必然存在剛度突變的情況，屬豎向不規則結構;綜合以上幾種原因，第二種類型的大底盤多塔樓結構在《高規》中把它列為復雜高層建筑結構。

大底盤多塔樓結構的這兩種結構類型根本區別在于上部塔樓是否可以把大底盤頂層樓板作為其嵌固端。《高規》5.3.7條規定，高層建筑結構計算中，當地下室的頂板作為上部塔樓結構的嵌固端時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部塔樓結構樓層側向剛度的二倍。

在實際項目的工程設計中，有很多帶地下車庫的住宅或商業建筑在出了大底盤頂層以后上部開始設抗震縫，把結構分為多個塔樓來設計;而在地下室部分的塔樓范圍內或附近則加大豎向構件的截面尺寸，加大抗側剛度，保證大底盤頂層樓板可以成為上部塔樓的嵌固層。如此一來該結構就變成了第一種類型的大底盤多塔樓結構，設計比較簡單，構造措施也較常規。但在一些特殊情況下，由于建筑立面或建筑功能的特殊要求，高層多塔樓結構在地面以上的裙房部分不允許設置抗震縫，即裙房部分仍為整體大底盤部分，裙房以上整個結構就根據功能要求分為多個塔樓，這樣的結構體系裙房頂層的抗側剛度一般不可能比相鄰上部塔樓樓層抗側剛度大很多，所以基本上這種建筑結構的形式屬于第二種大底盤多塔樓結構類型，即大底盤結構頂層樓板不能作為上部多塔樓結構的嵌固端，屬于復雜高層建筑結構，設計中必須加以仔細計算分析和論證。

3 大底盤頂層樓板不可作為上部多塔樓結構的嵌固層

大底盤多塔樓結構設計工程中，當大底盤頂層不能作為上部多塔樓的嵌固端時，這樣，結構在水平地震力和風荷載作用下，各塔樓的受力變形受到大底盤結構各樓層特別是大底盤頂層在平面內的約束，在水平地震作用下不對稱大底盤多塔樓結構由于整個結構的不對稱性將在水平地震作用下產生明顯的扭轉作用。

《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)和《高規》將大底盤多塔樓結構定義為復雜高層建筑并提出了一些概念性及構造性要求，規范要求多塔結構平面布置盡量對稱規則，減少扭轉的不利影響，同時要求連接各塔樓的大底盤屋面及大底盤上下樓層應具備足夠的平面強度及保證在水平地震作用下各塔樓的協同作用。在實際工程設計中，對于第二類型的大底盤多塔樓高層建筑一般遵循的設計原則有:

3.1 大底盤多塔樓結構在水平荷載的作用下的整體設計事實上就是結構的抗扭設計，對于大底盤多塔樓結構的抗扭設計主要應滿足三個方面的要求:

3.1.1 大底盤平面布置應力求規則、剛度均勻，以保證大底盤有足夠的抗扭剛度。

3.1.2 各塔樓自身應為一個獨立抗扭能力的單塔結構，其各層的抗側、抗扭剛度自底到頂應連續可靠。

3.1.3 在大底盤頂層至各塔樓底層，層抗扭剛度的突變層，設計時應進行有限元分析并采取適當措施加強。

3.2 大底盤多塔樓高層建筑結構設計控制指標:

3.2.1 結構震動周期和結構扭轉為主的第一周期Tt與平動為主的第一周期T1之比。限制周期比就是限制結構的抗扭剛度不能太弱。對于復雜高層建筑結構規范規定結構的這個周期比不應大于0.85。

3.2.2 結構的扭轉位移比。限制扭轉位移比主要限制結構平面布置的不規則性，避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。

3.2.3 按規范控制結構樓層的層間最大的位移與樓層之比。

3.2.4 由于大底層上部塔樓為層扭轉剛度的突變層，應對大底盤層及大底盤上下層豎向構件扭轉承載力適當提高。

3.2.5 大底盤多塔樓結構的底盤頂層屋面板為協調各塔樓共同作用的受力構件，在水平荷載下，應考慮其平面內的剛度對各塔樓的約束作用，應采用平板有限元對其進行分析，在平面應力較大的部位進行構造加強。

第4篇：多高層建筑結構設計范文

關鍵詞：芻議；高層建筑；結構設計

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：

高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，也是建筑過程中一個非常重要的環節，任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全因素。因此結構設計者對這兩個指標切不可掉以輕心, 更不可認為是無關緊要的。

1 高層建筑結構設計的特點

1.1水平荷載成為決定因素

樓房的自重和樓面的使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比。

1.2 軸向變形不容忽視

高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大。

1.3側移成為控制指標

與較低樓房不同，結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。

1.4 結構延性是重要的設計指標

相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。

2 高層建筑結構設計的原則

2.1 選擇合理的高層建筑結構計算簡圖

在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結構安發生的事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，其結構節點不單是鋼節點或者餃節點，保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。

2.2 選擇合理的高層建筑結構基礎設計

在進行基礎設計選擇的時候，需要按照高層建筑的地質條件進行。并且，對高層建筑上部的結構類型與荷載分布進行綜合分析，同時對施工條件以及相鄰建筑物的影響進行全面的考慮，在綜合分析和考慮的基礎上選擇科學合理的基礎方案。需要注意的是，基礎方案的選擇需要使地基的潛力能夠得到最大的發揮，如如果必要的話，可以對地基變形進行檢測。

2.3 選擇合理的高層建筑結構方案

合理的結構方案必須滿足高層建筑設計的結構形式和結構體系的要求，并盡量經濟合理，以最少的花費獲得最佳的結構設計方案。受力在明確、傳力簡單是結構體系的基本要求，在相同的結構單元中，應該選擇相同的結構體系。選擇合理的結構方案的時候，需要分析地理條件、工程設計需求、施工條件、施工材料等等，在對這些指標進行綜合分析的基礎上進行結構選擇，以確定最佳的結構方案。

2.4 對計算結果進行準確的分析

隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。

3 高層建筑結構設計中的問題及相應的措施

3.1超高問題

基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為A級高度，并且增加了B級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。

3.2高層建筑結構的規則性問題

在高層建筑的新的建筑規范中，對高層建筑結構的規則性問題作了很多的限制，例如：對結構嵌固端上層和下層的剛度比進行了規定，對平面規則性進行了規定，等等。此外，在新規范中，還明確規定了高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案。所以，為了使工程建設按照設計依次進行下去，避免在施工后期對結構設計進行改動，在高層建筑結構設計中，必須嚴格按照規范的限制條件進行。

3.3高層建筑結構設計嵌固端的設置

一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。

3.4 高層建筑結構設計中的扭轉問題

建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。

在水平荷載作用下，高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規則 L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時，應盡可能使結構處于對稱狀態。

3.5 軸壓比與短柱問題

在鋼筋混凝土高層建筑結構中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。即使采用高強混凝土，柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態，防止受拉鋼筋未達屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小，則結構的延性就差，當遭遇地震時， 耗散和吸收地震能量少，結構容易被破壞。但是在結構中若能保證強柱弱梁設計， 且梁具有良好延性，則柱子進入屈服的可能性就大大減少，此時可放松軸壓比限值。另外，許多高層建筑底幾層柱的長細比雖然小于4，但并不一定是短柱。因為確定是不是短柱的參數是柱的剪跨比，只有剪跨比小于2 的柱才是短柱。

有專家學者提出現行抗震規范應采用較高軸壓比。但是即使能調整軸壓比限值， 柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。

4 結束語

隨著社會的發展和科技的進步，建筑結構不斷的發生變化，高層建筑結構形式越來越多，研究高層建筑結構設計有著非常重要的意義。

參考文獻：

[1] 范小平，高層建筑結構概念設計中相關的幾個問題應用分析[J]福建建材，2010，（12）.

第5篇：多高層建筑結構設計范文

關鍵詞：高層建筑； 結構設計；

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

1高層建筑結構設計體系需注意的問題

在高層建筑結構設計中，在設計體系的選擇上需要注意以下幾個方面的問題：

1.1在設計體系中要注意保證建筑結構的規則性

在高層建筑結構設計中有固定的規范作為依據，隨著我國建筑業的快速發展，高層建筑結構設計的規范也在逐漸更新，在現行的新規范中，對于高層建筑結構的規則性做了詳細的說明。例如：高層建筑不應采用嚴重不規則的結構體系。所以，建筑設計師要盡量保證建筑結構的規則性。

1.2在設計體系中要注意保證高層建筑的整體高度不能超高

在高層建筑的設計與建設過程中，并非越高越好，而應該根據抗震要求和實際需要設計高層建筑的整體高度。在目前的高層建筑設計與建設過程中，必須要充分考慮建筑抗震需要，并考慮高層建筑物的穩定性，注意建筑物的高度要與地基和主體設計相配套，切不可盲目的追求建筑物的高度，而忽視了安全性和穩定性。

1.3在設計體系中要注意選取合理的位置作為嵌固端

目前的高層建筑普遍設置了地下室和人民防空設施，對嵌固端的位置選擇可以設置在地下室，也可以設置在人民防空設施頂端，在嵌固端的選擇中，建筑設計師應該特別注意嵌固端選擇帶來的安全問題，應該既保證嵌固端剛度要求，又要保證嵌固端上下的抗震性能一致。除此之外，還要對嵌固端的整體結構進行設計計算。

1.4在設計體系中要注意根據實際設置短肢剪力墻

在高層建筑的設計體系中，短肢剪力墻的概念是墻肢截面高厚比為 5～8 的墻稱作短肢剪力墻。由于短肢剪力墻的作用比較特殊，在實際的高層建筑設計中應用的比較少，如果設置了短肢剪力墻，容易給后續設計帶來麻煩，所以，短肢剪力墻的設置要根據實際進行。

2高層建筑結構設計注意事項

在高層建筑結構設計的過程中，必須要做好結構計算和分析工作，要對結構的合理性和設計強度進行詳細的計算，用數據作為設計的重要依據。在高層建筑結構設計所執行的新標準中，對于結構計算和分析做了不同程度的調整，對原有的結構計算和分析進行了有益的補充。因此，我們在高層建筑結構設計中，要合理運用新標準，并在以下幾個方面加以注意：

2.1要合理選擇高層建筑的結構形式

在選擇高層建筑的結構形式的時候，不但要考慮到建筑的美觀性，還要考慮到結構形式的選擇是否合理，是否符合整體的安全性和穩定性的要求。在選擇的過程中，一定要執行高層建筑設計的新標準和新規范，使高層建筑的結構形式符合平面規則。

2.2要合理設計高層建筑的總體高度

在上面的建筑設計體系中我們已經對高層建筑的總體高度做了探討，在這里我們還要繼續明確這一點。高層建筑的總體高度除了要符合使用要求之外，還要符合高層建筑整體的安全性和穩定性的要求，只有滿足這兩項要求，高層建筑的總體高度才是合理的。

2.3要做好高層建筑的地基與基礎設計工作

高層建筑和其他建筑物一樣，地基和基礎是關鍵，如果沒有堅固的基礎，高層建筑將無從談起。在地基與基礎設計的過程中，首先要對地質條件進行充分的了解，其次要根據地質條件選擇地基設計方法，最后要將地基與基礎設計工作與整體計算結合在一起。

2.4要做好結構件之外的普通構件的強度計算工作

在高層建筑中，除了主要結構件之外，還有一些在外墻及房頂上起到美觀作用的普通構件。雖然這些普通構件對整個建筑物不起結構支撐作用，但是由于風阻以及載荷等原因，需要考慮這些普通構件對建筑物的影響，因此需要做好普通構件的強度計算工作。

3高層建筑結構設計特點分析

在高層建筑結構設計中，要想做好設計工作，獲得滿意的設計方案，就必須對高層建筑結構設計的特點進行分析，把握其設計要點。通過多年的高層建筑結構設計發現，高層建筑結構設計具有以下特點：

3.1高層建筑的水平載荷是保證安全性和穩定性的重要因素

高層建筑的水平載荷是結構設計中必須要考慮的因素，因為高層建筑與普通建筑不同，樓房的自身重量和樓房側面的載荷在樓房縱向的構件會引起軸力和彎矩的變化，這些數值變化都關系到高層建筑的水平載荷。只有處理好了水平載荷，在能有效保證高層建筑具有較強的穩定性。

3.2高層建筑在結構設計中一定要防止出現軸向變形

在高層建筑結構設計中，除了要保證水平載荷外，還要控制好軸向變形，使軸向變形在可控的范圍之內。由于高層建筑的縱向載荷較大，會引起主體立柱的軸向變形，如果軸向變形過大，將導致跨中彎矩與端支座彎矩變大，影響整體的結構的穩定性和安全性，會造成一定程度的側移動。

3.3高層建筑在結構設計中必須要考慮側移的因素，并加以控制

除了以上兩個特點之外，在高層建筑結構設計中，我們還要避免產生側移。對于側移的危害我們都有了解，不但危害高層建筑的壽命，而且極大的危害了高層建筑的安全性和穩定性。所以，我們要充分考慮到高層建筑與普通樓房的差異，在設計中要充分考慮側移的因素，并加以控制。

3.4高層建筑在結構設計中要保證一定的結構延性

由于高層建筑的高度決定，高層建筑的整體結構要偏柔一些，一旦遇到地震，發生的形變也比較大。為了保證高層建筑在發生變形之后能夠及時的恢復原有的形狀，避免垮塌，就要在結構設計的時候，充分考慮這一因素，保證高層建筑的結構具有一定的延性，使高層建筑能夠在一定的范圍進行形變。

4如何解決高層建筑結構設計的扭轉問題

建筑的三心通常是指結構重心，剛度中心以及幾何形心，因此，在設計高層建筑的結構時，應當特別注意最大限度地將建筑的三心融匯在同一點上，也就是要保證高層建筑的三心合一。高層建筑結構的扭轉問題具體指的是在設計高層建筑的結構時，沒有切實的保證三心合一，因此，在水平荷載的作用之下，扭轉振動效應便產生了。為了有效地防止由于在水平荷載所導致的扭轉破壞，因此就必須在建筑結構的設計階段，來對結構形式與平面布局進行科學及合理地選擇，最大限度地保證建筑物的三心合一。

往往由于受到了水平荷載的不良影響下，建筑物所產生的扭轉作用實際的大小是由質量分布所決定的。為了使建筑樓層的水平用力能夠均勻地分布于水平面，盡可能地將建筑結構的振動減輕，那么對于建筑的平面來講，就應當采用正多邊形、矩形、方形、或者圓形等較為簡單的平面形式。由于建筑場地受到一定的限制以及城市規劃對建筑街景的要求，這就使得高層建筑無法全面的采取簡單的平面形式，如果需要采取一些不規則而又非常復雜的平面形式，比如十字形、L形、T形，那么就必須盡可能地把突出部分的厚度和凸出部分的寬度的比值控制在允許的標準范圍之內。與此同時，在布置平面結構的時候，還應當確保結構的對稱。

第6篇：多高層建筑結構設計范文

關鍵詞：高層建筑 結構設計 常見問題 解決措施

一、高層建筑的結構設計特點

1、建筑設計中的水平荷載

有關建筑設計中的水平荷載問題，我們可以從以下兩個方面來說明：一方面，樓房的自身重量和建筑樓面所承受的載荷作用于豎向構件中，其所引起的軸力和彎矩數值與建筑物高度的一次方成正比關系。在建筑結構中，水平載荷產生的傾覆力矩和豎向構件中所引起的軸力，都是與建筑物的垂直高度的平方成正比關系。另一方面，對于某一特定的高層建筑物來說，其豎向載荷能力基本上已經是定值，而在水平載荷方面則不同，它還會受到一定的風力影響和地震作用影響，水平載荷的數值會隨著建筑物結構的動力特性的變化而不斷變化。

2、建筑設計中的軸向變形

在高層建筑的結構設計中，建筑物豎向載荷的數值一般都比較大，如果設計時考慮不周，會在柱體中引起一定的軸向變形，對連續梁彎矩有一定的影響，這種情況會減少連續梁中間支座處的負彎矩值，而端支座的副彎矩值和跨中正彎矩則會出現增大的情況；在建筑設計中，需要根據軸向變形來計算相應的數值，對預制構件的下料長度進行細致的調整；有關軸向變形的問題，還會影響到構件的剪力和側移的幅度，從而引起建筑設計的安全問題。

3、建筑設計中的結構延性

對于高層建筑物來說，它相對于一些較低的建筑物有更為柔和的建筑結構，在一些突發的震動情況下會產生較大的變形。為了使建筑結構在塑性變形后仍然具有良好的變形能力，避免出現建筑倒塌，我們在建筑設計時要采取一定的措施，以保證高層建筑的結構具有適合的延性。

4、建筑設計中的側移幅度

在高層建筑的設計過程中，建筑結構產生側移的問題是高層建筑結構設計的關鍵要素，隨著高層建筑的高度不斷增加，其水平荷載能力也在隨之變化，建筑物結構側移的幅度迅速增大，為了確保高層建筑的質量安全，必須把建筑結構水平載荷下的側移幅度設計控制在一定限度之內。

二、高層建筑結構設計的常見問題

1、高層建筑結構的規則性問題

有關高層建筑結構設計的規則性問題，在新出臺的建筑規范章程上出現了很大的改動，新的規范標準在結構設計方面增加了一系列的限制性條件，例如，新的規范制度用強制性的條文規定了“建筑物不應該采用嚴重不規則的建筑設計方案”。因此，建筑結構設計人員在進行設計工作時應注意遵守新規范制度中的限制性條件，對于設計中的不符合規定問題必須及時的調整，以免為后期的相關工作造成隱患。

2、高層建筑的高度問題

根據我國《高層建筑混凝土結構技術規程》中的有關規定，從考慮經濟與適用原則的角度出發，規定了各種常見建筑結構體系的最大適用高度。在我國的社會經濟發展水平、建筑科研水平和施工科學技術水平的相關背景下，這一高度是比較安全穩妥的，它是目前我國土木工程規范體系中最相協調的標準高度。但是在實際的建筑工作中，很多混凝土結構的高層建筑在高度設計上已經超過了這一限制，例如，中信廣場是采用混凝土結構進行建造的，其高度達到了322m；金茂大廈采用的是組合結構進行建造，其整體高度達420.15m。對于目前這種超過高度限制的高層建筑物，我們必須以謹慎的科學態度對待。因為如果發生地震的話，這些超高建筑物在受到破壞后會發生很大的變形，嚴重影響建筑物的安全。隨著建筑物的高度不斷增加，它的一些規范指標的適用范圍也發生了變化，在安全指標、材料性能、延性要求等方面都要做適當的調整，從而使建筑物具有穩定的安全性能。在建筑物的抗震規范建設標準與高度建設規定中，對于建筑物整體結構的總體高度都有嚴格的限制性規定，超過規定的高度，建筑物的設計方法和處理措施都會發生很大的變化，這一問題對建筑工程的各方面影響巨大，我們必須嚴肅對待。

3、高層建筑嵌固端的設置問題

通常情況下，高層建筑的底部都建有二層或二層以上的地下室，它是高層建筑的根基所在。建筑物的嵌固端有時會設置在人防頂板的位置，有時也會設在地下室的頂板處，這是建筑結構設計中的一個細節問題，在建筑結構設計中，如果設計人員忽視了嵌固端的設置，會引發嵌固端的樓板設計、嵌固端的上下層剛度比例限制、嵌固端的上下層抗震等級的一致性、建筑整體建構設計與嵌固端位置協調等一系列的問題，任何一個細節問題的忽略都可能導致后期施工工作中的安全隱患。

4、高層建筑的地基與基礎設計問題

高層建筑的地基與基礎設計問題一直是建筑結構設計人員比較重視的問題之一，該階段設計工作的好壞會直接影響后期結構設計工作的順利進行，同時，建筑物地基基礎也是整個工程造價高低的決定性因素。在地基基礎設計這一階段，極有可能出現一些問題，如果不加以重視，將對建筑工程造成巨大的損失。設計人員在地基基礎設計的過程中，一定要重視地方性規范標準。由于我國的幅員遼闊，不同地區的地質條件各不相同，僅憑國家標準的《地基基礎設計規范》根本無法達到對全國不同地區的地基基礎都進行詳細的適用描述和規定，因此，各地方出臺的地方性“地基基礎設計規范”更適合本地區的地基基礎設計工作，其對施工設計的相關規定更為準確和詳細，在進行地基基礎設計工作時，一定要深入的學習地方性建筑規范，避免對后期的設計施工工作造成不良的影響。

5、建筑材料的選用和結構問題

通常情況下，在地震多發的一些地區，工程技術人員對采用何種建筑材料或建筑結構體系的問題都非常的重視。在我國，150m以上的建筑物主要采用框一筒、筒中筒和框架一來支撐三種常用的建筑結構體系。這三種建筑結構體系在其他國家的高層建筑中已經被普遍采用。在國外的地震多發地區，高層建筑物主要以鋼結構為主，而在中國，建筑物有將近90%的比例是鋼筋混凝土結構或其他沙石混合結構。在混合結構的鋼筋混凝土內筒部位，通常要承受80%~90%的地震作用剪力，這種情況對建筑物來說是十分危險的。在結構設計中，由于建筑結構是以鋼筋混凝土核心筒為主，所以對建筑材料的變形控制要考慮鋼筋混凝土結構的位移。由于鋼筋混凝土結構的彎曲變形側移幅度較大，如果我們只采用剛度很小的鋼架來減少側移，效果并不明顯，而且還會增加鋼結構的承載能力。有時會采取加大混凝土內筒的剛度和設置伸臂結構等方法以達到滿足規范側移限制的標準。所以，在高層建筑材料的選用方面，根據我國現有建筑市場上的鋼材類型、品種和有關鋼結構的加工制造能力，建議在高層建筑中盡可能采用鋼管混凝土結構或鋼結構、鋼骨混凝土結構，以達到改善高層建筑結構的抗震性的目的。鋼骨(鋼管)混凝土通常作為高層建筑的首選建材，這是由它的堅固和穩定性能決定的。

6、建筑設計中的軸壓比與短柱問題

在采用鋼筋混凝土建筑的高層建筑中，設計人員為了控制柱的軸壓比，使得柱的橫截面很大，在柱的縱向鋼筋中則是構造配筋，即使在建筑中采用高強度的混凝土，建筑柱斷面的尺寸也沒有明顯的減小。為了使建筑中的柱體處于偏壓狀態，防止混凝土被壓碎，要限制柱體的軸壓比數值。建筑中主體的塑性變形能力越小，其建筑結構的延性就越差，當發生地震災害時，就會出現吸收和耗散地震能量較少的情況，導致建筑結構遭到不同程度的損壞。在建筑結構設計中，應根據強柱弱梁的原則來進行設計，同時選擇具有良好延性的梁具，就可以使柱子進入屈服的可能性大大的減少，也可放松軸壓比限值。此外，雖然很多高層建筑物的底部柱體長度與直徑比都小于4，但并不能說明這一柱體就是短柱。確定短柱參數的依據是柱的剪跨比，只有當柱體的剪跨比小于2時，才能確定該柱體是短柱。曾經有建筑專家提出高層建筑的抗震規范應采取較高的軸壓比，但通過實踐表明，雖然調整了建筑物的軸壓比限值，但柱面并沒有因為這一調整而減小，所以在建設具有抗震性能的高層建筑物時，采用鋼筋混凝土材質是否合理還有待研究。

三、總結：

一個好的設計結構也就是一個好的耗能體系，在設計中，要充分注意到等強度設計、高度等重要問題，從而增強建筑結構的整體性，在保證整個建筑結構安全性的基礎上，同時增加了建筑的使用期限。

參考文獻：

1、劉大海,楊翠如等,高樓結構方案優選[M].陜西:陜西科學技術出版社,2008

2、趙西安,高層結構設計[M].中國建筑科學研究院結構研究所,2008

第7篇：多高層建筑結構設計范文

【關鍵詞】結構轉換層 高層建筑 結構設計 高層建筑設計 轉換層設計

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

一．引言

隨著我國現代高層建筑高度的不斷增加，建筑的功能也日趨復雜，在高層建筑豎向立面上的造型也呈現多樣化。在某些建筑結構中，通常會要求上部的框架柱或是剪力墻不落地，在建筑結構中需要設置較大的橫梁和桁架來作為支撐，甚至有時要改變豎向的承重體系，此時就要求設置轉換構件，將上部和下部兩種不同的豎向結構進行過度和轉換，通常這種轉換構件占據約為一至二層，這種轉換構件即為轉換層。結構轉換層在很大程度上改變了建筑的結構體系，在進行設計時要慎重考慮。

二.轉換層結構施工特點

由于高層建筑結構下部樓層受力很大,上部樓層受力較小,正常的結構布置應是下部剛度大、墻體多、柱網密,而到上部則逐漸減少墻體及柱的布置,以擴大柱網。這樣,結構的正常布置與建筑功能對空間的要求正好相反。因此,為了適應建筑功能的變化,就必須在結構轉換的樓層設置水平轉換構件,部分豎向構件在轉換層處被打斷,使豎向力的傳遞被迫發生轉折,而轉換層就是實現轉折功能的大型水平構件。轉換層的結構形式一般有以下幾種構成：箱式轉換、梁式轉換、空腹桁架式轉換、桁架式轉換、板式轉換和斜撐式轉換等。 帶轉換層的高層建筑是一受力復雜、不利抗震的結構體系,該結構及其支撐系統有自身的特點。眾多高層建筑采用梁式轉換層進行結構轉換,這主要是由于:

1.轉換層設計帶轉換層的多高層建筑,轉換層的下部樓層由于設置大空間的要求,其剛度會產生突變,一般比轉換層上部樓層的剛度小,設計時應采取措施減少轉換層上、下樓層結構抗側剛度及承載力的變化,以保證滿足抗風、抗震設計的要求。轉換構件為重要傳力部位,應保證轉換構件的安全性。2.8度抗震設計時除考慮豎向荷載、風荷載或水平地震作用外。還應考慮豎向地震作用的影響,轉換構件的豎向地震作用,可采用反應譜方法或動力時程分析方法計算;作為近似考慮,也可將轉換構件在重力荷載標準值作用下的內力乘以增大系數1.1。

2.經濟指標

從抗剪和抗沖切的角度考慮,轉換板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。這樣的厚板一方面重量很大,增大了對下部垂直構件的承載力設計要求,另一方面本層的混凝土用量也很大。

轉換梁常用截面高度為1.6~4.0m,只有在跨度較小以及承托的層數較少時才轉換梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度較大且承托較大且承托的層數較多時,或構件條件特殊時才采用較大的截面高度4.0~8.2m 。

3.抗震性能

由于厚板集中了很大的剛度和質量,在地震作用下,地震反應強烈。不僅板本身受力很大,而且由于沿豎向剛度突然變化,相鄰上、下層受到很大的作用力,容易發生震害。以往的模型振動臺試驗研究表明,厚板的上、下相鄰層結構出現明顯裂縫和混凝土剝落。另外,試驗還表明,在豎向荷載和地震力共同作用下,板不僅發生沖切破壞,而且可能產生剪切破壞,板內必須三向配筋。

4.轉換層結構的基本功能

從結構角度看，轉換層結構的功能主要有：

(1)上、下層結構形式的轉換

這種轉換層廣泛用于剪力墻結構和框架--剪力墻結構，將上部的剪力墻轉換為下部的框架。

(2)上、下層結構軸網的轉換

轉換層上下結構形式沒有改變，但通過轉換層使下層柱的柱距擴大，形成大柱網，這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的入口。

(3)下、下層結構形式和結構軸網同時轉換

上部樓層剪力墻結構通過轉換層改變為下部框架結構的同時，下部柱網軸線與上部剪力墻的軸線錯開，形成下、下結構不對齊的布置。

5.轉換層結構設計方法存在的問題

目前在多、高層建筑中，絕大多數的開發商都會要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設計中也往往首先想到采用結構轉換層來完成上、下層建筑物功能的轉換。但一些結構設計人員在實際進行轉換層設計時顯得無從下手，沒有可操作、可遵循的設計思路、設計原則來進行結構設計。造成這種現象的主要原因是當前轉換層設計沒有相關的可遵循的設計準則，使設計人員難以進行結構選型、截面確定、計算模型確定、計算方法確定，計算結果應用以及配筋方法的實施等一系列結構設計步驟。這種現狀與我國當前高層建筑的迅猛發展足不適應的。轉換結構層具有與一般結構層相比結構重量大、結構層剛度大、幾何尺寸超大、受力復雜等特點。這樣的尺寸和重量意味著轉換結構組成了建筑物的主要構件。它們設計的是否合理、安全、經濟對整個結構的安全性、結構造價、施工費用等有著重要影響。現有的轉換層設計方法，主要是針對形式簡單、受力相對簡單的轉換梁，對于受力復雜的轉換梁還沒有深入研究。即便是對于形式簡單的轉換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設計概念小明確，設計原則不準確。

三. 帶結構轉換層的高層建筑結構設計

1. 帶轉換層的高層建筑結構設計原則

高層建筑中轉換層的設置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時在轉換層上下容易形成薄弱環節，對結構抗震不利，故轉換層結構在設計時應遵循以下原則：

（1）為防止沿豎向剛度變化過于懸殊形成薄弱層，設計中應考慮使上、下層剛度比γ≤2，盡量接近1。這樣才能保證結構豎向剛度的變化不至于太大，使上柱有良好的抗側力性能，減少豎向剛度變化，有利于結構整體受力。

（2）盡可能減少需結構轉換的豎向構件，直接落地的豎向構件越多，轉換結構越少，轉換層造成的剛度突變就越小，對結構抗震更有利。

（3）設計中應保證轉換層有足夠的剛度，一般應使梁高度不小于跨度的1/6，才能保證內力在轉換層及其下部構件中分配合理，轉換梁、剪力墻柱有良好的受力性能，能較好的起到結構轉換作用。

（4）必須控制框支剪力墻與落地剪力墻的比例，當剪力墻較多且考慮抗震時，橫向落地剪力墻數目與橫向墻總數之比不宜少于50%，非抗震時不宜少于30%。

（5）轉換層以上的剪力墻和柱子應盡量對稱布置，梁上立柱應盡量設在轉換梁跨中，以免轉換梁變形時，在梁上立柱的柱腳處產生較大轉角，帶動立柱柱腳產生較大變形，引起柱的彎曲及剪切，使立柱產生很大的內力而超筋。

（6）轉換層結構在高層建筑豎向的位置宜低不宜高。轉換層位置較高時，易使框支剪力墻結構在轉換層附近的剛度、內力和傳力途徑發生突變，并易形成薄弱層，對抗震設計不利，其抗震設計概念與底層框支剪力墻結構有較大差異。當必須采用高位轉換時，應控制轉換層下部框支結構的等效剛度，即考慮彎曲、剪切和軸向變形的綜合剛度，這對于減少轉換層附近的層間位移角及內力突變是十分必要的，效果也很顯著。另外，對落地剪力墻間距的限制應比底層框支剪力墻結構更嚴一些。對平面為長矩形的建筑，落地剪力墻的數目應多于全部橫向剪力墻數目的一半。

2.轉換層的應用

（1）梁式轉換層

作為目前高層建筑結構轉換層中應用最廣的結構形式，它具有傳力直接明確及傳力途徑清晰，同時受力性能好、工作可靠、構造簡單、計算簡便、造價較低及施工方便等優點。轉換梁不宜開洞，若必須開洞則洞口宜位于梁中和軸附近。轉換梁有托柱與托墻兩種形式，其截面設計有4種方法，即普通梁截面設計法、偏心受拉構件截面設計法、深梁截面設計法和應力截面設計法。轉換梁的截面尺寸一般由剪壓比（mv=Vmax/febh0）計算確定，應具有合適的配箍率，以防發生脆性破壞，其截面高度在抗震和非抗震設計時應分別小于計算跨度的16和18。（2）厚板轉換層 當轉換層上、下柱網軸線錯開較多而難以用梁直接承托時，可采用厚板轉換層，但厚板的巨大荷載會集中作用于建筑物中部，振動性能復雜，且該層剛度很大、下層剛度相對較小，容易產生底部變形集中，其傳力途徑十分復雜，是一種對抗震十分不利的復雜結構體系，應進行整體內力分析、動力時程分析及板的內力分析等。厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計算確定；可局部做成薄板，厚薄交界處可加腋或局部做成夾心板，一般厚度可取2.0～2.8m，約為柱距的1/3～1/5。厚板應沿其主應力方向設置暗梁，一般可在下部柱墻連線處設置。轉換層厚板上、下一層的樓板應適當加強，樓板厚度不宜小于150mm。

(3）箱式轉換層

當需要從上層向更大跨度的下層進行轉換時，若采用梁式或板式轉換層已不能解決問題，這種情況下，可以采用箱式轉換層。

它很像箱形基礎，也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向托梁共同組成，具有很大的整體空間剛度，能夠勝任較大跨度、較大空間、較大荷載的轉換。

(4)桁架式轉換層

這種形式的轉換層受力合理明確，構造簡單，自重較輕，材料節省，能適應較大跨度的轉換，雖比箱式轉換層的整體空間剛度相對較小，但比箱式轉換層少占空間。

(5)空腹桁架式轉換層

這種形式的轉換層與桁架式轉換層的優點相似，但空腹桁架式轉換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉換層則具有斜撐竿。空腹桁架式轉換層在室內空間上比桁架式轉換層好，比箱式轉換層更好。

四．結束語

高層建筑的迅速發展，從以往的簡單體型和功能單一的時代開始走向體型復雜，建筑的功能呈現多樣化發展。在高層結構設計中，帶轉換層結構設計不能簡單設置成“承上啟下”，而要在實際結構上實現上部結構和下部結構的過度和轉換。

參考文獻：

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[2]季靜 韓小雷 楊坤 鄭宜 Ji Jing Han XiaoLei Yang Kun Zheng Yi帶主次梁轉換層的超限高層建筑結構設計[期刊論文] 《結構工程師》 ISTIC -2005年2期

[3]丁奇峰 帶結構轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2013年6期

[4]韓小雷 楊坤 鄭宜 季靜 帶梁式轉換層的超限高層建筑結構設計[期刊論文] 《昆明理工大學學報（理工版）》 ISTIC PKU -2004年6期

[5]黃瑛 帶轉換層高層結構綜合樓設計 [期刊論文] 《鐵道標準設計》 ISTIC PKU -2005年1期

[6]侯俊杰 帶結構轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2013年5期

第8篇：多高層建筑結構設計范文

關鍵詞：高層建筑結構設計要點

近年來，我國的高層建筑可謂突飛猛進，高層建筑的建設速度、建造數量在世界建筑史上都是十分罕見的。但是2008年，隨著突然襲來的汶川大地震，許多高層建筑物轟然倒下，也為高層建筑的結構設計帶來新的考驗。筆者根據理論知識，結合自身的實踐經驗，淺談高層建筑結構設計的基本要點，以及高層建筑結構的抗震設計。

一、高層建筑結構設計特點

1．水平荷載成為結構設計的決定性因素

高層建筑自身重量和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值,與建筑物高度是成正比關系的；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩,以及由此在豎向構件中引起的軸力，是與建筑物高度的二次方成正比；此外，對某一定高度建筑物而言，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

2．軸向變形不容忽視

高層建筑中，豎向荷載數值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。

3．側移成為控制指標

與較低樓房不同，結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。

4．結構延性是高層建筑的重要設計指標

相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。

二、高層建筑結構體系

按照建筑使用功能不同的要求、建筑不同的高度和擬建場地的抗震設防烈程度，依照經濟、合理、安全、可靠的設計原則，高層建筑在建設時，應當選擇選擇相應的結構體系，一般分為下列幾類：

1．框架結構體系

框架結構體系由梁、柱構件通過節點連接構成承載結構。框架結構體系可較靈活配合建筑平面布置、安排需要較大的空間。隨著結構高度增加，水平作用使得框架底部梁柱構件的彎矩和剪力顯著增加，從而導致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，將給建筑平面布置和空間處理帶來困難，影響建筑空間正常使用，在材料用量和造價方面也趨于不合理。因此在使用層數上受限。

2．剪力墻體系

剪力墻一般用于鋼筋混凝土結構中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載。在承受水平力的作用時，剪力墻相當于一根下部嵌固的懸臂深梁。其水平位移由彎曲變形和剪切變形兩部分組成。高層建筑剪力墻特點是結構層間位移隨樓層增高而增加。剪力墻結構比框架結構剛度大、空間整體性好，用鋼量較省，結構頂點水平位移和層間位移通常較小，能夠滿足抗震設計變形要求。

3．框架―剪力墻體系

此種體系是把框架和剪力墻兩種結構組合在一起形成的體系。房屋的豎向荷載分別由框架和剪力墻共同承擔，而水平作用主要由抗側剛度較大的剪力墻承擔。這種結構既具有框架結構布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛應用于高層辦公建筑和旅館建筑中。該體系中的框架和剪力墻共同承擔水平力。由于框架和剪力墻的協同工作，受力狀況和內力分布都得到了改善。

4．筒體體系

隨著層數、高度增大，高層建筑結構承受的水平地震作用大大增加，框架、剪力墻以及框架―剪力墻等結構體系已顯得不合理、不經濟，甚至不可行。這時，可將剪力墻在平面內圍合成箱形，形成一個豎向布置的空間整體受力的框筒，從而形成具有很好的抗風和抗震性能的筒體結構體系。

三、高層建筑結構的抗震設計

1．要盡量減少地震能量輸入

積極采用基于位移的結構抗震設計，要求進行定量分析，使結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求。除了驗算構件的承載力外，要控制結構在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比；根據構件變形與結構位移關系，確定構件的變形值；并根據截面達到的應變大小及應變分布，確定構件的構造要求。選擇堅硬的場地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。

2．應積極推廣使用隔震和消能減震設計

目前我國和世界各國普遍采用的傳統抗震結構體系是“延性結構體系”，即適當控制結構物的剛度，但容許結構構件在地震時進入非彈性狀態，并具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。采取軟墊隔震、滑移隔震、擺動隔震、懸吊隔震等措施，改變結構的動力特性，減少地震能量輸入，減輕結構地震反應，是一種很有前途的防震措施。提高結構阻尼，采用高延性構件，能夠提高結構的耗能能力，減輕地震作用，減小樓層地震剪力。隨著社會的不斷發展，對各種建筑物和構筑物的抗震減震要求越來越高， 地震控制體系具有傳統抗震體系所難以比擬的優越性，在未來的建筑結構中將得到越來越廣泛的應用。

3．應設置多道抗震防線

當第一道防線的構件在強烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線能抵擋后續地震的沖擊，使建筑物免于倒塌。高層結構形式應采用具有聯肢、多肢及壁式框架的框架剪力墻，剪力墻框架簡體，筒中筒等多道抗震防線結構體系。需要強調的是設計不能陷入只憑計算的誤區，若結構嚴重不規則，整體性差，僅按目前的結構設計計算水平，是難以保證結構的抗震、抗風性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑師與結構工程師共同把好初步設計這一環節。

四、結語

可以說，高層建筑本身就是一項系統工程。要搞好這項工程，必須通過了解工程對象，掌握工程特點，進而采取相應措施，保證建筑的質量與效果。隨著當今社會的發展，高層建筑將成為未來建筑的主要趨勢，我們建筑工作者有必要也有責任掌握更多的高層建筑的設計知識，為我國的建筑業服務。

參考文獻：

[1] 容柏生，國內高層建筑結構設計的若干新進展[J] 建筑結構，2007(9)

第9篇：多高層建筑結構設計范文

[關鍵詞] 結構設計；水平力；扭轉

[abstract] this article through years of work experience first talked about the characteristics of high building structure design, structure design of a high-rise building and some of the problems of the comprehensive analytical. For your reference.

[key words] structure design; Horizontal force; reverse

中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：

隨著社會經濟的迅速發展和建筑功能的多樣化, 城市人口的不斷增多及建設用地日趨緊張和城市規劃的需要, 促使高層建筑得以快速發展。另一方面由于輕質高強材料的開發及新的設計計算理論的發展, 抗風和抗震理論的不斷完善, 加之新的施工技術和設備的不斷涌現, 特別是計算機的普及和應用以及結構分析手段的不斷提高, 為迅速發展高層建筑提供了必要的技術條件。本文對高層建筑結構設計中值得重視的幾個問題進行了探討, 僅供參考。

1.高層建筑結構設計的特點

高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較, 結構專業在各專業中占有更重要的位置, 不同結構體系的選擇, 直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有:

1.1 水平力是設計主要因素

在低層和多層房屋結構中, 往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中, 盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響, 但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值, 僅與建筑高度的一次方成正比; 而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力, 是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面, 對一定高度建筑來說, 豎向荷載大體上是定值, 而作為水平荷載的風荷載和地震作用, 其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

1.2側移成為控制指標

與低層或多層建筑不同, 結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加, 水平荷載下結構的側向變形迅速增大, 與建筑高度H 的4方成正比(= qH4ö8E I)。另外, 高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大, 在設計中不僅要求結構具有足夠的強度, 還要求具有足夠的抗推剛度, 使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內, 否則會產生以下情況:

（1）移產生較大的附加內力, 尤其是豎向構件, 當側向位移增大時, 偏心加劇, 當產生的附加內力值超過一定數值時, 將會導致房屋側塌。

（2）居住人員感到不適或驚慌。

（3）填充墻或建筑裝飾開裂或損壞, 使機電設備管道損壞,使電梯軌道變型造成不能正常運行。

（4）主體結構構件出現大裂縫, 甚至損壞。

1.3 減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮, 如果在同樣地基或樁基的情況下, 減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施, 可以多建層數, 這在軟弱土層有突出的經濟效益。地震效應與建筑的重量成正比, 減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了, 不僅作用于結構上的地震剪力大, 還由于重心高地震作用傾覆力矩大, 對豎向構件產生很大的附加軸力, 從而造成附加彎矩更大。

1.4軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中, 框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力, 中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時, 此種軸向變形的差異將會達到較大的數值, 其后果相當于連續梁中間支座沉陷, 從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小, 跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。

2 高層建筑結構設計的幾個問題

2.1高層建筑結構受力性能

對于一個建筑物的最初的方案設計, 建筑師考慮更多的是它的空間組成特點, 而不是詳細地確定它的具體結構。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。

2.2高層建筑結構設計中的扭轉問題

建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心,在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點, 即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一, 在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞, 應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局, 盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下, 高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻, 減輕結構的扭轉振動, 應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下, 由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制, 高層建筑不可能全部采用簡面形式, 當需要采用不規則L 形、T 形、十字形等比較復雜的平面形式時, 應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內, 同時, 在結構平面布置時, 應盡可能使結構處于對稱狀態。

2.3 高層建筑結構設計中的側移和振動周期

建筑結構的建筑結構的振動周期問題包含兩方面: 合理控制結構的自振周期; 控制結構的自振周期使其盡可能錯開場地的特征周期。

(1) 結構自振周期

高層建筑的自振周期(T 1) 宜在下列范圍內:

框架結構: T 1= (0. 1～ 0. 15)N

框—剪、框筒結構: T 1= (0. 08～ 0. 12)N

剪力墻、筒中筒結構: T 1= (0. 04～ 0. 10)N

N 為結構層數。

結構的第二周期和第三周期宜在下列范圍內:

第二周期: T 2= (1ö 3～ 1ö5 )T 1; 第三周期: T 3= (1ö 5～ 1ö7)T 1。

(2) 共振問題

當建筑場地發生地震時, 如果建筑物的自振周期和場地的特征周期接近, 建筑物和場地就會發生共振。因此在建筑方案設計時就應針對預估的建筑場地特征周期, 通過調整結構的層數,選擇合適的結構類別和結構體系, 擴大建筑物的自振周期與建筑場地特征周期的差別, 避免共振的發生。

(3) 水平位移特征

水平位移滿足高層規程的要求, 并不能說明該結構是合理的設計。同時還需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因為結構抗震設計時, 地震力的大小與結構剛度直接相關, 當結構剛度小, 結構并不合理時, 由于地震力小則結構位移也小, 位移在規范允許范圍內, 此時并不能認為該結構合理。因為結構周期長、地震力小并不安全; 其次, 位移曲線應連續變化, 除沿豎向發生剛度突變外, 不應有明顯的拐點或折點。一般情況下剪力墻結構的位移曲線應為彎曲型; 框架結構的位移曲線應為剪切型; 框—剪結構和框—筒結構的位移曲線應為彎剪型。

3結語

總之，高層建筑結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程，高層建筑結構設計中應根據實際情況做好結構分析，多做方案比較。否者任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全因素。