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高層建筑結構概念范文第1篇

關鍵詞：高層建筑、結構設計、概念設計

一、概念設計的意義：

在高層建筑結構設計內容中主要包括：結構方案設計也就是本文中提到的概念設計，結構分析計算，施工圖設計三個階段，其中結構概念設計是運用人的思維和判斷能力，一般不經數值計算，僅根據建筑物重要性，所在的地點、地質勘探報告、場地類別、高度、層數來確定結構的形式：如框架結構，框架一剪力墻結構，剪力墻結構，框筒結構，筒體結構，高層復雜結構，混合結構。

在確定結構形式之后，根據不同的結構形式的特點和要求，按照或參照《高層規程》JGJ3-2002布置合理結構承重結構體系和受力構件，不是照搬照抄《高層規程》，盲目的布置，盲目的電算。因此，一個成功的概念設計，往往是結構設計的既安全又合理，經濟的必要的步驟。

在《高層規程》JGJ3-2002第1.0.5條就規定，高層建筑結構設計應注重的概念設計，《抗震規范》GB50011-2001中第3.4.1條規定，建筑設計應符合抗震概念設計的要求，且以強制性條文形式出現，中國建筑科學研究院PKPM結構設計軟件也強調了電算前也要做好結構的概念設計。

二、概念設計的主要內容：

（1）高層結構概念設計主要內容從構件來分為基礎選型、剪力墻布置、梁柱的選型及必要尺寸的合理性，板的布置，填充墻的選擇以及建筑的細部構件的處理等。

（2）從結構受力體系中分為水平、堅向，地震作用。

（3）從結構的邊接上分為基礎與上部構件的連接，梁、板、柱、墻、填充墻、細部構件的連接。結構構件與機電設備連接，結構構件自身連接錨固等。

三、概念設計及運用：

本人設計高層建筑結構項目較多，在實際別注重結構的概念，現就某一類高層綜合樓項目概念設計的運用加以探討，如圖1~5。

工程概況為：地下二層車庫（有設備用房）地上三十層，其中第一~三層為商業用房大空間，二十七層住宅，結構總高度為99.0米，（不包括地下層高層）非抗震設防，建筑物高河道僅15.0米，抗浮設計水位2.0米。

（1）上部結構的概念設計

首先認真閱讀建筑方案，在建筑方案成功之前，把結構的概念設計貫徹下去，做到平面布置簡單、規則、且足夠具有必要的承載能力，剛度和變形能力，從而減少偏心，扭轉和薄弱部位，在抗震設計中注意布置多道抗震防線。

（2）剪力墻概念設計

a、從工程實例圖2-圖4來看，該工程結構形式確定為復雜的帶轉換層高層結構，剪力墻布置參照《高層規程》JGJ3-2002第10.2.3條，落地剪力墻的間距L不大于20米，小于15.B=48.0米。

b、三個樓梯間及電梯間四周設計落地剪力墻且圍成筒體抵抗水平力作用。

c、住宅部分采用純剪力墻結構體系，非落地剪力墻，經框支梁，框肢柱遞至基礎，保證結構的合理和安全性。

d、剪力墻布置沿縱橫主軸兩個方向設計，為滿足經濟及安全的要求，最大厚度為350mm，最小厚度為200mm，砼強度等為C40~C30，盡量避免剛度突變和出現偏心受拉 ，轉換層上部結構與下部結構的等效側向剛度比re接近1.0，負一層地下室結構頂板為嵌固時，樓層側向剛度不小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。

e、剪力墻配筋：首先合理的輸入參數，觀察電算結果，既滿足《高層規程》的要求，也要憑借一定的經驗是否安全，是否造成不必要的浪費。

（3）柱概念設計

a、柱在高層建筑結構體系中是最重要的構件，一旦柱構件發生破壞，后果非常嚴重，甚至整個建筑物就是危房，因此在柱設計中必須高度重視。在帶轉換層高層復雜結構中柱分：框架柱、框肢柱、剪力墻邊緣構件柱，按材料分為：型鋼砼柱、鋼管砼柱，高強度的砼柱，目前設計中高強度砼使用比較多，其砼強度一般控制在C60以下，根據施工材料的情況，C40砼強度使用較合理，其截面尺寸要從多方向考慮控制：高寬比不大于2.0，截面不小于400，截面不小于梁跨的1/12~1/15，柱軸為N≤fc×A×軸壓比限值，柱剪壓比要大于2等。

b、柱配筋：根據《高層規程》第6.4條，柱的配筋滿足一定的要求，從概念設計入手，避免弱柱、短柱、長柱，再加以輸入數據，電算、看結果是否安全、經濟，否則，設計要重復以前工作。

c、強調柱配筋的構造要求，其中包括連接與錨固。《高層規程》第5.11.15條，第5.1.16條文中就有明確的規定。

d、柱布置數量大小要滿足框肢柱復層承受剪力和達到底層剪力的30%，這是結構設計中“強柱弱梁”的內容，對整個結構安全很重要，還有框肢柱所承受剪力滿足無地震作用時V≤0.2fcbho。

（4）梁的概念設計

a、截面選擇：一般憑實際工作經驗，框架梁高取（1/10~1/15）Lb，框支梁取（1/6~1/8）Lb，Lb梁跨計算跨度，跨高比，高寬比均不要大于4，框支梁最小寬度不少于400.一般框架梁寬不小于200，同時初步結算其承受剪力在無地震作用v≤0.2βcfcbho

b、梁的配筋，盡量做到優化，既不超筋，也不少筋，適應市場“配筋率”也不違反《高層規程》JGJ3-2002第6.3.2條，強制性條文，另外還要察看裂縫配筋的需求。

c、砼強度等級采用C25~C35與樓板相同，與柱砼強度等相差一級，做到既經濟又合理便于施工。

（5）板的概念設計

a、板的截面尺寸：根據大小及使用需要確定，最厚的板為300~180cm，如轉換層樓板，嵌固層樓板，有降落的直升機的樓板，地下室底板，抗浮板等，最小厚度為100~120mm，如普通的正常使用的住宅樓板，營業廳樓板，屋面板等，同時在確定板厚尺寸驗算剛度，承載力及舒適等要求，防止剛度突變，各層樓板厚度須均衡統一布置。

b、樓板的開口控制：在《高層規程》第5.1.5條中，高層建筑內力與位移計算時，可假定樓板在其自身平面內為無限剛性，相應設計時采取必要措施保證樓板平面內的整體剛度，因此樓板開洞須加以控制，如洞口的大小，位置、上下對齊，平面形狀的凹凸等，否則，就不能有效傳遞水平荷截，從而對結構產生偏心扭轉，以致使結構構件梁、板、柱產生裂縫甚至破壞。

c、樓板的砼強度一般同梁設計，便于電算及施工要求。

（6）填充墻的概念設計

a、在設計時盡量采用防火，節能保溫，荷載輕的隔墻，如加氣砼。

b、保證填充墻的自身的安全穩定性。

c、填充墻與主體結構梁、樁、墻有可靠的柔性連接。

d、防止上下層填充墻剛度變化過大。

（7）基礎的概念設計

根據《高層規程》JGJ3-2002第12.1.1條，高層建筑的基礎設計應綜合考慮建筑物場地的地質狀況，上部結構，施工條件，使用條件，確保建筑特不致發生過量的沉降，傾斜，滿足建筑物正常使用要求，目前，復雜高層建筑基礎有筏形，箱形，樁基礎三種類型，在工程實例基礎設計時，分析地質狀況，地下水位高，負二層地面施工就有相當豐富的水源流入，且抗浮設計水位不少于2.0M，墻樁荷載大，最大獨立單柱軸力N≥20000kn，采用筏形基礎，箱形基礎施工非常困難，且基礎施工時間長，對開發商投入不經濟，因此，采用了樁基礎，但一般樁基礎，如人工挖孔樁，沖孔樁，場地也不適宜，甚至無法施工，以上種種原因，在設計采用了大口徑機械旋挖樁，直徑為800~1800M，此施工設備在房屋建筑使用較少，本地城市第一次使用，《高層規程》無具體條文規定，作者設計時參照

四、結束語

高層建筑結構概念范文第2篇

關鍵詞:高層建筑;結構設計;抗震概念;應用

防震設計是高層建筑結構設計必不可少的一部分，并且地震是一種無法消除的自然災害。因此，高層建筑結構設計人員應采取科學、合理的措施來降低地震對高層建筑物的危害系數，以提高高層建筑物的穩定性，從而保證人們的生命和財產安全，這同時也是我國高層建筑物結構設計工藝不斷優化的必然結果。

1高層建筑結構設計中抗震概念概述

地震的發生是無規律的，因此做好高層建筑物的防震設計是十分必要的。實踐證明，只有利用科學、合理的設計措施，整體布局高層建筑的結構細節，才能降低地震對于高層建筑物的危害。一般抗震設計是從抗震值和抗震措施兩個方面進行的，其過程是:地震情況統計、數據分析、提出概念。抗震概念設計的主要內容就是保證高層建筑整體的穩固性和細節結構的抗震性。簡單地說，抗震概念設計就是基于工程抗震的基本理論和實際的抗震經驗總結出的工程抗震概念，是決定建筑物抗震能力的基礎。抗震概念設計中包含空間作用、非線性性質、材料時效、阻尼變化等多種不確定的因素。抗震概念設計的原則是建筑結構設計簡單性、剛度適宜性、勻稱性、整體性。例如在一些地震頻發的地區設計高層建筑時，應該考慮都高層建筑上下部分結構性質不同的問題。

2高層建筑架構設計中抗震概念設計的應用策略

2．1合理的場地

高層建筑物的建設地點也是保障建筑工程施工質量的關鍵因素。選擇合理的建筑施工場地，不僅可以減少企業的投入成本，還能提高建筑物的穩固性。因此，施工人員可以利用現代先進科技設施來選擇理想的地段。場地的選擇應當避開地震危險地段，如地震時會發生崩塌、地裂以及在高強度地震下容易發生地表錯位的場地。一般地震危險地段包括斷層區、坡度陡峭的山區、存在液化和夾層的坡地以及大面積采空的地區。如發生嚴重地震的四川北川地區，其區域特點是縣境內地形切割強烈，地形起伏大，相對高差超過1000m，溝谷谷坡一般大于25°，部分達40°～50°，甚至陡立。并且地貌類型以侵蝕構造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區成為汶川地震重災區的原因，該地區的地震宏觀烈度達到了Ⅺ度。因此，建設高層建筑的重點就是選擇地勢開闊、平坦以及中硬場地土。如我國中部平原地區，其地勢平坦，并且屬于地震低發區。當然，如果無法避免區域限制，那么也可以選擇抗震性比較好的地區，如避免存在孤立山包的區域以及表面覆蓋層厚度較小的區域。總之，因地制宜，選擇合適的高層建筑建筑建設場地是保證高層建筑物穩定性的最佳途徑。

2．2合理布局建筑平面

建筑物的房屋布置和結構布置都是影響高層建筑物穩定性的重要因素。依據抗震的概念，合理布局能夠有效提高高層建筑物的抗震能力，延長建筑的使用年限。一般施工人員都會根據地震系數選擇適當的建筑物高度和寬度，使高層建筑的抗震能力達到最大值。建筑平面的布置可以從四個方面考慮:一是布置平面時，應當遵循簡單、對稱的結構特點，以減少偏心;二是應當保證質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層問題;三是盡量設計合理的平面長度，且建筑物突出的長度也應該符合相關標準;四是盡量避免采用角部重疊的平面圖形以及細腰形平面圖形。如早前發生在墨西哥的地震，相關人員在地震發生后對房屋的結構進行了分析。據數據表明，建筑物剛度明顯不對稱會增加15%的地震破壞率，拐角形建筑會增加42%的地震破壞率，因此，高層建筑施工人員應該科學合理的設置建筑平面。此外，現澆鋼筋混凝土高層建筑適用高度的確定需要考慮地區的地震烈度，如高層建筑的抗震墻在烈度系數達到6的地區，其最高適宜高度為130米;在烈度系數為7的地區，最高適宜高度為120米。總之，合理的高層建筑物平面布局是保證高層建筑抗震能力的關鍵。

2．3合理的結構設計

高層建筑的結構設計不僅要滿足抗震要求，還要滿足經濟、功能齊全、施工技術等要求。在設計高層建筑結構時要考慮實際的場地環境和建筑物本身的建設標準。另外，結構的設計還應該滿足對稱性。總之，對于高層建筑的結構設計應該從各個方面綜合考慮。首先，高層建筑結構的設計需要考慮多種影響因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，還要考慮經濟因素，之后才能確定建筑物結構類型。有利于防震的建筑平面設計包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等，不利于防震的建筑平面設計包括多塔形、錯層、樓板開口等。次外，如果建設的高層建筑屬于純框架高層建筑，那么設計人員應避免出現框架柱傾斜、樓體傾斜等問題。因為如果框架柱傾斜，一旦發生地震就會出現剪切破壞問題，造成高層建筑的嚴重損壞。其次，更為重要的是結構設計一定要遵循對稱原則，避免扭轉問題的出現。如果高層建筑結構采取對稱的結構，那么當發生地震時，其建筑物只會發生平移震動，建筑物各個部分的受力比較均勻，從而降低地震對高層建筑的破壞程度。

2．4設置多條防震線

設置防震線是為了提高高層建筑結構的抗震系數，提高建筑物體的穩固性。之所以設置多條防震線是因為建筑物中各個部分的結構和功能是不相同的，設計相應的反震線能整體提高高層建筑物的抗震能力。設置多條防震線的優勢在于如果發生地震時，第一道防線的抗側力構件在遭到破壞之后，其地震的沖擊力和破壞力就會減弱。這樣當地震經過多道防震線之后，地震的破壞力就會降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈，就是應用多道防震線的典型建筑，其大樓采用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風構件，并且該芯筒又由四個小芯筒組成。相關數據顯示，該高層建筑對于地震的反應用數據表示是，當發生地震時，其四個小芯筒的結構底部地震剪力值達到了27000KN，結構底部地震傾覆力矩達到了370000KN•m，其結構頂點位移值為120毫米。總而言之，設置多條防震線提高高層建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社會經濟快速發展的背景下，重視抗震概念的設計是延長高層建筑物使用年限，提高我國建筑工藝水平的關鍵。

3總結

綜上所述，隨著我國經濟水平的不斷增長，高層建筑物的數量也在迅速增長。因此，做好高層建筑結構設計中的抗震概念設計就凸顯的尤為重要。將抗震概念設計應用到高層建筑結構設計中，不僅要考慮高層建筑結構施工的各個方面，還要考慮各種外界因素以及抗震標準。這樣才能提高高層建筑的穩定性，降低地震給高層建筑造成的危害程度，從而保證人們生命和財產的安全。

作者:周寶學 單位:浙江華坤建筑設計院有限公司

參考文獻:

［1］張念華．抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用［J］．中國新技術新產品，2014，04∶78－79．

［2］李國珍．高層建筑結構設計中抗震概念設計的應用淺析［J］．江西建材，2014，02∶29．

高層建筑結構概念范文第3篇

一、高層建筑的特點

在相同的建設場地中，建造高層建筑可以獲得更多的建筑面積，這樣可以部分解決城市用地緊張和地價高漲的問題。設計精美的高層建筑還可以為城市增加景觀，如馬來西亞首都的石油大廈和上海的金茂大廈等。但高層建筑太多、太密集也會對城市帶來熱島效應，玻璃幕墻過多的高層建筑群還可能造成光污染現象。

在建筑面積與建設場地面積相同比值的情況下，建造高層建筑比多層建筑能夠提供更多的空閑地面，將這些空閑地面用作綠化和休息場地，有利于美化環境，并帶來更充足的日照、采光和通風效果。例如在新加坡的新建居住區中，由于建造了高層建筑群，留下了更多地面空間，可以更好地建設城市綠化和人們休閑活動空間。

高層建筑中的豎向交通一般由電梯來完成，這樣就會增加建筑物的造價，從建筑防火的角度看，高層筑的防火要求要高于中低層建筑，也會增加高層建筑的工程造價和運行成本。

二、高層建筑的風荷載的計算

對一些較柔的高層建筑，風荷載是結構設計的控制因素隨著建筑物高度的增高，風荷載的影響越來越大。高層建筑中除了地震作用的水平力以外，主要的側向荷載是風荷載，在荷載組合時往往起控制作用。因此，高層建筑在風荷載作用下的結構分析與設計引起了研究人員和工程師們的重視。

基本風壓值wo系以當地比較空曠平坦地面上離地lOm高統計所得的50年一遇10rain平均最大風速vo為標準，按WO　1／2pv確定的風壓值。它應根據《荷載規范》中附表D．4采用，但不得小于0．3kN.對一般的高層建筑，用《荷載規范》中所給的wO乘以1．1后采用；對于特別重要或對風荷載比較敏感的高層建筑，其基本風壓值應按年重現期的風壓值采用。

風荷載體型系數確定風荷載體型系數us是一個比較復雜的問題，它不但與建筑的平面外形、高寬比、風向與受風墻面所成的角度有關，而且還與建筑物的立面處理、周圍建筑物密集程度及其高低等有關。當風流經建筑物時，對建筑物不同部位會產生不同的效果，即產生壓力和吸力。空氣流動產生的渦流，對建筑物局部則會產生較大的壓力或吸力。

①整個迎風面上均受壓力，其值中部最大，向兩側逐漸減小。沿高度方向風壓的變化很小，在整個建筑物高度的言一號處稍大，風壓分布近似于矩形。②整個背風面上還受吸力，兩側大、中部略小，其平均值約為迎風面風壓平均值的75％左右。沿高度方向，風壓的變化也很小，更近似于矩形分布。③整個側面，在正面風力作用下，全部受吸力，約為迎風面風壓的80％左右。

風荷載體型系數一般可按下述規定采用：

①圓形和橢圓平面建筑，風荷載體型系數取0．8.②正多邊形及截角三角形平面建筑風荷載體型系數US由下式計算：

三、高層建筑結構體系組成部分

隨著層數和高度的增加，水平作用對高層建筑結構安全的控制作用更加顯著，包括地震作用和風荷載。高層建筑的承載能力、抗側剛度、抗震性能、材料用量和造價高低，與其所采用的結構體系密切相關。不同的結構體系，適用于不同的層數、高度和功能。

框架結構體系框架結構體系一般用于鋼結構和鋼筋混凝土結構中，由梁和柱通過節點構成承載結構，框架形成可靈活布置的建筑空間，使用較方便。鋼筋混凝土框架按施工方法的不同。又可分為：①梁、板、柱全部現場澆筑的現澆框架；②樓板預制，梁、柱現場澆筑的現澆框架；③　梁、板預制，柱現場澆筑的半裝配式框架；④梁、板、柱全部預制的全裝配式框架等。

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，影響建筑空間的正常使用，在材料用量和造價方面也趨于不合理。因此在使用上層數受到限制。

框架結構抗側剛度較小，在水平力作用下將產生較大的側向位移。

其中一部分是結構彎曲變形，即框架結構產生整體彎曲，由柱子的拉伸和壓縮所引起的水平位移；另一部分是剪切變形，即框架結構整體受剪，層間梁柱桿件發生彎曲而引起的水平位移。當高寬比H／B≤4時，框架結構以剪切變形為主，彎曲變形較小而可忽略，其整移曲線呈剪切型，特點是結構層間位移隨樓層增高而減小。

由于框架構件截面較小，抗側剛度較小，在強震下結構整移和層間位移都較大，容易產生震害。此外，非結構性破壞如填充墻、建筑裝修和設備管道等破壞較嚴重。因而其主要適用于非抗震區和層數較少的建筑；抗震設計的框架結構除需加強梁、柱和節點的抗震措施外　不需注意填充墻的材料以及填充墻與框架的連接方式等，以避免框架變形過大時填充墻的損壞。

剪力墻結構體系剪力墻結構體系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。根據施工方法的不同，可以分為：

高層建筑結構概念范文第4篇

關鍵詞：高層建筑；結構設計；設計特點；結構體系；抗震概念設計

Abstract: In the structure design of high-rise building should pay attention to concept design, attached to the structure type selection of peace, elevation layout rules, merit-based selection of seismic and wind resistance performance is good and the economic and reasonable structural system, strengthen the construction measures. In aseismic design, it should ensure that the overall structure of the seismic performance of the structure has the necessary capacity, stiffness and ductility. Therefore, this paper analyzes the low temperature region in the structure design of high-rise building structure seismic concept design.

Key words: high-rise building; structure design; design features; structural system; seismic concept design

中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A 文章編號：

1、高層建筑結構設計特點

1.1水平荷載成為決定因素

（1）因為樓房自重和樓面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；

（2）對某一定高度樓房來說，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，其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

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；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。

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、高層建筑的結構體系

2.1 框架―剪力墻體系

當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時，往往需要在建筑平面的適當位置設置較大的剪力墻來代替部分框架，便形成了框架―剪力墻體系。在承受水平力時，框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協同工作的結構體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平剪力。框架―剪力墻體系的位移曲線呈彎剪型。剪力墻的設置，增大了結構的側向剛度，使建筑物的水平位移減小，同時框架承受的水平剪力顯著降低且內力沿豎向的分布趨于均勻，所以框架―剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。

2.2 剪力墻體系

當受力主體結構全部由平面剪力墻構件組成時，即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中，單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結構，其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度都比較高，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強，是一種良好的結構體系，能建高度大于框架或框架―剪力墻體系。

2.3 簡體體系

凡采用簡體為抗側力構件的結構體系統稱為簡體體系，包括單簡體、簡體―框架、筒中筒、多束筒等多種型式。簡體是一種空間受力構件，分實腹筒和空腹筒兩種類型。實腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結構單體，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構成的空間受力構件。筒體體系具有很大的剛度和強度，各構件受力比較合理，抗風、抗震能力很強，多應用于大跨度、大空間或超高層建筑。

3、低溫度地區高層建筑結構設計中的結構抗震概念設計

3.1場地條件和場地土的穩定性

根據房屋震害的直接原因，選擇建筑場地時，應根據工程需要，掌握地震活動情況、工程地質和地震地質的有關資料，對抗震有利、不利和危險地段作出綜合評價。對不利地段，應提出避開要求；當無法避開時應采取有效措施；不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。避免因地基土的不均勻沉陷、地震引起的地表錯動與地裂等引起結構的破壞。

3.2建筑設計和建筑結構的規則性

建筑及其抗側力結構的平面布置宜規則、對稱，并應具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規則，結構的側向剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規則的設計方案。不規則的建筑，在結構設計時要進行水平地震作用計算和內力調整，并應對薄弱部位采取有效的抗震構造措施。體型復雜、平立面特別不規則的建筑結構，可按實際需要在適當部位設置防震縫，形成多個較規則的抗側力結構單元。

3.3結構材料選擇與結構體系的確定應符合抗震結構的要求

單從抗震角度考慮，作為一種結構材料應輕質、高強、材質均勻；構件間的連接應有良好的整體性、連續性及延性，且能發揮材料的全強度。按照這一原則，不同材料結構的抗震性能優劣排序是：鋼結構；型鋼混凝土結構；混凝土- 鋼混合結構；現澆鋼筋混凝土結構；預應力混凝土結構；裝配式鋼筋混凝土結構；配筋砌體結構。采用哪一種結構材料，什么樣的結構體系,經技術經濟條件比較綜合確定，以保證經濟性的情況下使結構具有必要的抗震性能，同時力求結構的延性好、強度與重力比值大、勻質性好、正交各向同性,盡量降低房屋重心,充分發揮材料的強度,并提出了結構兩個主軸方向的動力特性(周期和振型)相近的抗震概念。對結構體系及結構分析應符合《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001） 中3.5、3.6 條規定，本文不再贅述。我這里重點強調的是結構的整體性和延性。 傳統意義上的抗震結構體系，是指依靠結構的整體承載能力和變形能力來吸收和耗散地震能量，從而使建筑物免于倒塌。所謂整體性是指結構在整個承受地震作用的過程中(不論在彈性工作階段或結構部分進入塑性并形成塑性鉸機制階段) 各結構構件都能協同工作，保持對豎向荷載的支承能力，它是抗倒塌的必要條件。結構的延性是相對于脆性而言，結構的脆性破壞都具有突發性，不可恢復性，而延性破壞往往有一個時間過程，并是可恢復的。延性表現了結構耗散能量的大小，經實驗證明結構延性破壞所消耗的能量大于結構脆性破壞所消耗的能量，因此延性結構是有利于抗震的。防倒塌是建筑物抗震設計的最低要求，也是抗震設防最重要的必須得到確實保證的要求。房屋破壞的根本原因是結構的某些構件破壞結構喪失整體性變成了機動構架，因此結構的超靜定次數愈多，進入倒塌的時間過程就越長。從耗散地震能量的角度出發，結構每出現一個塑性鉸，就可吸收和耗散一定的地震能量，在整個結構變成機動構架之前，若能夠出現的塑性鉸愈多，耗散地震輸入的能量也就愈多，就更能經受住較強的地震而不倒塌。故在選擇抗震體系時應盡量采用超靜定次數多的結構，并采取一定的構造措施保證合適的塑性鉸的形成。選型上框架優于排架，剛接框架優于半剛接或鉸接框架；并聯的多肢抗震墻優于并列的多片單肢抗震墻；具有交叉腹桿的支撐優于單腹桿支撐；帶支撐框架優于單一框架。另外我們可以有選擇的提高結構中的重要構件以及關鍵桿作的延性是比較經濟有效的辦法。對于框架和框架筒體,應優先提高柱的延性。在工程設計中另一種提高結構延性的辦法是結構承載力無明顯降低的前提下,控制構件的破壞形態,減小受壓構件的軸壓比,提高柱的延性。

3.4多道抗震設防體系

無論選用何種材料、何種結構體系的抗震結構，適當處理構件的強弱關系，使其形成多道防線，是增加結構抗震能力的重要措施。一次地震持續的時間少則幾秒，多則十幾秒甚至更長。這樣長時間的地震動，一個接一個的強脈沖對建筑物產生多次往復式沖擊，造成累積式破壞；如果建筑物采用的是單結構體系，僅有一道抗震防線，一旦破壞后接踵而來的持續地震就會使建筑倒塌；而設了多重抗震體系的建筑物，在第一道防線的抗側力體系遭破壞后，后備的第二道、第三道防線立即接替，抵擋后續的地震沖擊，特別是對于因“共振”而引起的破壞，在第一道防線失效后，結構轉入第二道、第三道防線工作，此時隨著第一道防線破壞塑性鉸出現，結構基本周期已發生變化，從而錯開了地震動卓越周期，建筑物免遭進一步破壞。這種抗震設計概念是對付高烈度地震的一種經濟有效的辦法。在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的變形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防線的位置。

高層建筑結構概念范文第5篇

【關鍵詞】高層建筑；結構設計；問題分析

一、高層建筑各專業設計的協調

“建筑、結構、設備”是互相制約的三個有機組成部分，高層建筑設計既是各個專業自我完善的過程，也是各個專業之間互相協調的過程。提高高層建筑設計質量，不但依賴于各個專業設計水平的提高，而且在很大程度上取決于“建筑、結構、設備”的協調。我們認為在方案設計、初步設計階段一般應以建筑專業牽頭進行各專業協調，在施工圖設計階段則應以結構專業為主進行各專業協調。高層建筑結構設計除了采用合理的結構體系，先進的計算技術外，大量的工作是搞好與其它專業的協調，以便保證結構計算簡圖的實現。

二、高層結構分析設計特點

（1）水平荷載成為決定因素。一方面，因為樓房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向構件中引起的軸力，是與樓房高度的二次方成正比；另一方面，對某一定高度的樓房來講，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，其數值則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，會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。與較低的樓房不同結構側移已成為高層建筑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。

三、高層建筑的結構體系分析

（1）框架一剪力墻體系。當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時，往往需要在建筑平面的適當位置設置較大的剪力墻來代替部分框架，因而便形成了框架一剪力墻體系。在承受水平力時，框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板與連梁組成協同工作的結構體系。在該體系中，框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平剪力。框架一剪力墻體系的位移曲線呈彎剪型。剪力墻的設置增大了結構的側向剛度，使建筑物的水平位移減小，同時框架承受的水平剪力顯著降低，且內力沿豎向的分布趨于均勻，所以，框架一剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。

（2）剪力墻體系。當受力主體結構全部由平面剪力墻構件組成時，即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中，單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結構，其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度均比較高，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強，是一種良好的結構體系，能建高度大于框架或框架一剪力墻體系。

（3）筒體體系。凡采用筒體為抗側力構件的結構體系統稱為簡體體系，包括單簡體、簡體一框架、筒中筒、多束筒等多種形式。筒體是一種空間受力構件，分實腹筒和空腹筒兩種類型。實腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結構單體，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構成的空間受力構件。簡體體系具有很大的剛度和強度，各構件受力比較合理，抗風、抗震能力很強，往往應用于大跨度、大空間或超高層。

四、高層建筑結構設計的問題分析

（1）結構選型①結構的規則性問題。新規范對這方面的內容有了較大的變動，增加了相當多的限制條件，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時必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。②高度問題。按我國現行《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3—2002）規定，綜合考慮經濟與適用的原則，給出了各種常見結構體系的最大適用高度。對結構的總高度均有嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，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。因為在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態會發生很大的變化。隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發生質變，即有些參數本身超出了現有規范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。③嵌固端的設置問題。由于高層建筑一般都帶有2 層或2 層以上的地下室和人防設施，嵌固端有可能設置在地下室頂板或人防頂板等位置。在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由于嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的問題，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。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留下安全隱患。

（2）地基與基礎設計。地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，這不僅僅是因為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，同時也因為地基基礎是整個工程造價的決定性因素。在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性。由于我國幅員遼闊，地質條件相當復雜，僅依據GB50007--2002{地基基礎設計規范》，無法對全國各地的地基基礎均進行詳細的描述和規定，而地方性的“地基基礎設計規范”則能夠將各地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。

（3）結構計算與分析。在這一階段，如何準確、高效地對工程進行內力分析并按照規范的要求進行設計和處理，是決定工程設計質量的關鍵。由于新規范中對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進，因此對這一階段比較常見的問題應該有一個清晰的認識①結構整體計算的軟件選擇。在進行工程整體結構計算和分析時，必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可

以作為參考的，哪個是意義不大的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作如果選擇了不合適的計算軟件，不但會浪費大量的時問和精力，而且有可能使結構存在不安全隱患。②是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。該部分內容實際上在新舊規范中均已涉及，只是新規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。③振型數目是否足夠。在新規范中增加了一個振型參與系數的概念，并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中并未提出振型參與系數的概念，或即使有該概念，該參數的限值也未必一定符合新規范的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷，并決定是否需要調整振型數目的取值。④多塔之間各地震周期的相互干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤、多塔樓的高層建筑類型大量出現，而在計算分析該類型高層建筑時，是將結構作為一個整體并按多塔類型進行計算還是將結構人為地分開進行計算，是結構工程師必須注意的問題。如果多塔間剛度相差較大，就有可能出現即使振型參與系數滿足要求，但對某一座塔樓的地震力計算誤差仍然較大的情況，從而給結構留下不安全隱患。