導語：如何才能寫好一篇超高層結構設計要點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：超高層；復雜高層；建筑結構；設計要點

1超高層及復雜高層建筑結構設計的要求

（1）科學分析構造。在設計超高層及復雜高層建筑結構過程中，設計人員需要對建筑的整體構造進行合理設計，嚴格遵循實用性與穩定性的原則，對結構設計細節加以高度重視，加固設計部分應力符合集中的部位。同時設計人員需要綜合分析外界的環境因素，如風向風力、溫度變化等，以免建筑物出現形變和側移等問題，確保構造的穩定性[1]。此外，設計人員需要準確把握建筑材料的性能，尤其是材料的形變能力和延展性，以便因材料質量問題而影響建筑構造的使用性能。（2）優選結構方案。結構方案的選擇是超高層及復雜高層建筑建設的前提與基礎，因此設計人員需要以工程實際情況為依據，科學確定結構方案，在確保結構安全穩定的基礎上，協調好建筑成本投入及結構優化之間的關系。同時構建系統科學的評價方案，在評價體系中納入相關的評價標準，如自然因素、施工工藝、工程材料和設計要求等，然后分析和對比超高層及復雜高層建筑的結構設計方案，優選出最佳方案，保證工程的有序實施。（3）完善計算簡圖。在結構設計環節，計算簡圖的目的就是為方案的選擇提供數據支撐，達到結構精細化分析的目的。由于計算簡圖的完善與否直接關系到結構設計的科學合理，因此在實際工作中，設計人員應體現出計算簡圖的全面性與直觀性特征，對結構簡圖的繪制誤差進行科學控制，以便獲得關鍵性的內容，真實準確反映出工程的結構信息，便于工程的順利開展。

2超高層及復雜高層建筑結構設計的要點

超高層及復雜高層建筑結構設計的要點具體表現為以下幾方面：（1）注重概念設計。在超高層及復雜高層建筑的結構設計中，需要高度注重概念設計，適當提高結構的均勻性、完整性、規則性，保證結構抗側力與豎向的傳力路徑相對直接與清晰；同時在設計中適當融合節能和環保的理念，構建切實可行的耗能機制，關注材料與結構的利用率，保證結構受力的完整性。（2）加強抗震設計。抗震設計保證超高層及復雜高層建筑安全性的前提與基礎，要想做好抗震設計應做好如下幾點：①關注抗震結構設計的方法和質量。由于地震作用方向的隨機性強，對地震荷載進行準確計算后，需要從構件與結構等方面出發，科學選用抗側力結構體系，使剛心與形心相重合，提高結構安全性能[2]。②認真考慮抗震設防烈度?？拐鹪O防烈度是建筑結構設計的重要內容，在烈度設計中應以建筑物最大承受強度大小為主，以此增強建筑物的安全性與經濟性，有效減少建設誤差，保證人們的生命財產安全。③科學選擇建材?？拐鹪O計材料應具備材質均勻、高強輕質等特點，并且構件連接應有良好的延性、連續性、整體性，這樣才能有效消耗地震的能力，降低地震反應，減少因地震造成的損失。④加強構件強度。為了增強超高層及復雜高層建筑結構的抗變形能力和抗震性能，可以選擇強度較大的結構，如鋼結構、型鋼混凝土結構、混凝土結構等。（3）合理選擇結構抗側力體系。要想保證建筑的安全性，必須要對結構抗側力體系進行科學選擇，但是在選擇過程中需要注意幾點：①在實際設計環節，應該高度重視相關結構抗側力構件的聯系，使其形成統一和完整的整體。②如果建筑結構中涉及諸多抗側力結構體系，則需要對其進行認真分析，科學評判其貢獻程度，對其效用進行詳細考察[3]。③從建筑物實際高度出發，對所學的結構體系進行確定，如建筑物高度不超過100m，框架剪力墻、框架、剪力墻為最佳體系構成；高度保持在100~200m的范圍內，剪力墻和框架核心筒為最佳體系構成；蓋度在200~300m的范圍內，框架核心筒和和框架核心筒伸臂為最佳體系構成；高度低于600m時，銜架、斜撐、組合體、筒中筒伸臂、巨型框架為最佳體系構成。

3結束語

在超高層及復雜高層建筑結構設計過程中，需要對其設計要點進行準確掌握，從施工過程、抗震設防烈度和結構方案等方面處罰，做到科學分析構造、優選結構方案、完善計算簡圖，并加強抗震設計，注重概念設計，合理選擇結構抗側力體系。這樣才能提高材料的利用率，保證建筑結構的穩固性和安全性，增強建筑的整體質量和使用性能，達到良好的設計效果。

參考文獻

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[2]胡先林.試論復雜高層與超高層建筑結構設計要點[J].建材與裝飾，2016，10：124~125.

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關鍵詞：高層；超高層；結構設計；風載荷

0、引言

隨著城市化進程的加快，高層和超高層建筑數量不斷增加，在滿足城市發展需要的同時，也在一定程度上對建筑結構的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求。由于建筑結構直接關系到高層建筑的整體性能及使用功能，因此在設計過程中必須對之予以重視。在實際的設計過程中必須通過多種技術手段，從多個途徑突出混凝土建筑結構施工的整體效果。

1、復雜高層與超高層建筑結構設計的主要控制因素

建筑載荷的選取是建筑結構設計的首要工作，對于大多數高層建筑而言，可以根據建筑結構設計載荷規范中的相關要求予以確定。其次則需要對其他的建筑結構設計影響因素進行分析，確定對應的結構設計措施。

1.1 風載荷

對于復雜高層與超高層建筑結構的設計，由于其高層容易受到風載荷的影響，尤其是一些超高層建筑，其主要控制的因素就是風載荷。例如，臺北的101大樓設計過程中，不但參考了當地的相關設計規范，而且還委托加拿大相關設計公司進行了相關的風洞試驗，以提高該建筑的抗風載能力。在試驗過程中，設計了一個以1：500為比例的模型在半徑為600m的風場環境中進行試驗，驗證建筑在不同風況下的受力情況。

1.2 地震力

對于地震力的預測，當前的技術條件存在一定的限制，難以對之進行準確預算。即使對地震有深入研究的日本，以無法準確的預算地震的發生時間、地點。所以，高層建筑設計過程中尤其要注意抗地震力的設計。同時，還需要考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應。

1.3 地基基礎

對于復雜高層建筑與超高層建筑，地基基礎發揮了十分重要的作用。在實際的施工過程中藥根據不同的地基形態采取穩定性強的地基結構。例如，對于深厚的軟地基，高層建筑地基必須選擇使用樁筏基礎或者樁箱基礎。同時，可以根據實際的地質情況采取對應的基礎措施：使用深度不大的年輕巖基，通過將現澆混凝土樁基深入巖層中的方式為建筑提供基礎支撐；對于深度較大的巖層，例如在地面100m以下，可以利用巖層上層常見的層狀沖積土，使用框格式的地下連續墻為建筑提供基礎支撐；對于地下基層條件較好的地層，可以采用筏形基礎即可。在地基設計過程中，應該根據不同的地質情況選擇對應的組合式基礎方案，最終確定一個技術經濟性最高的方案。

1.4 建筑功能使用需求

所有的建筑都是以滿足其使用功能需要而建設的，因此建筑結構設計必須以此條件為基礎，這是一個不能忽視的問題。在設計過程中，需要考慮到建筑的藝術性、使用功能需要以及經濟性等多個方面的要求。同時，在設計時還必須保證所設計的結構能夠在既有施工技術條件下實現，而且保證當前的建筑材料必須達到設計使用需求，這是建筑結構設計需要控制的一個重要因素。

3、復雜高層與超高層建筑結構設計策略

3.1 合理減小框架中的柱距與梁距

（1） 減小柱距

建筑框架是將梁、柱通過剛性連接的方式組合而成的剛性體系，整個結構體系的抗推剛度受梁、柱截面與數量的直接影響，通過減小柱距能夠有效的提高整個結構體系的剛度。

（2） 減小粱距

通過增加框架中梁的數量，不但可以減小框架在載荷作用下的總變形，而且還可以增加柱子在軸力作用下形成的力偶，使得其能夠更好的抵抗結構體系的總力矩。

3.2 充分發揮梁柱的組合效果

通過簡單的減小柱距、梁距，雖然能夠在一定程度上達到提高框架體系抗推剛度的目的，但是不能從根本上改善框架的整體效能。這時結合增加梁、柱數量的方式，不但能有效增加框架的整體抗推剛度，而且還能夠提高框架的抗風載荷能力。

3.3 采用彎一剪雙重結構體系

彎一剪雙重抗側力結構體系，就是指通過采用彎曲型與剪切型兩種不同變形性質的構件形成一個完整的結構體系。兩種不同類型的構建通過在各個不同樓板中聯系起來進行協同工作，明顯減小了整個建筑結構的頂點位移與下部各樓層的層間位移。

（1） 框一墻體系

在水平力的作用下，單獨的框架整體變形是典型的剪切變形，其上部層間側移相對較小，而下部的層間側移則較大。而單獨的剪力墻則是彎曲型變形，其層間側移為上部大、下部小。在采用框一剪雙重體系之后，可以將各樓層樓板聯系起來，使得框架與剪力墻能夠協同承受載荷，從而確保了框架與剪力墻變形的一致性，提高了結構的抗載荷能力了。

（2） 框一撐體系

合理設計的框架一支撐體系同樣可以收到與框一墻體系相當的效果，即最終達到減小結構頂點側移與最大層間位移的目的。

（3） 筒中筒體系

筒中筒體系的構建原理與上述兩種結構體系類似，但是其起到的結構增強效果更好。

3.4 合理設置剛臂

對于建筑平面是方形布置的高樓，當采用芯筒一框架體系時，因為大部分的側向力是由芯筒來承擔的，這使得整棟建筑的側移曲線基本上是由芯筒的變形直接控制的。在水平載荷的作用下，芯筒以彎曲變形為主。同時，由于芯筒的平面尺寸還受到建筑的豎向服務性設施面積影響，直接造成了芯筒的高度與寬度比值較大的問題。為了達到減小建筑結構側移的目的，可以在高層建筑中每相隔十來層布置一個設備層，在其中添加桁架，形成剛臂。這樣將能夠使得芯筒與的框架柱連接為一體，使得結構的外柱也可以參與到結構的整體抗彎體系中，有效的一直了芯筒各個水平截面，尤其是頂部截面的傾斜，有效減少了建筑各個島層建筑結構的側向位移。

結語

復雜高層與超高層建筑設計過程中，結構設計是影響綜合性極強的工作，尤其是在滿足建筑使用功能需求的同時，還要滿足高層建筑的建設環境需要，通過全盤考慮的方式采取嚴格的設計措施和設計途徑，基于建筑混凝土整體結構設計的多項要求，提高建筑結構的整體穩定性。除此之外，還必須重視施工過程中的材料選擇控制，例如鋼筋的合理配置等。另外，還必須考慮施工現場的運輸條件以及養護作業技術水平等，確保施工條件能夠有效的支撐起建筑的結構設計體系，使得建筑結構體系達到對應的要求。

參考文獻

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您好，根據作者的專業，這篇論文我把電氣內容放在前邊，結構內容放后邊了

關鍵詞：高層；鋼結構建筑；消防；電氣；結構；設計要點

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

前言：高層鋼結構建筑的電氣消防設計水平和結構設計的安全、可靠，直接關系到高層建筑物和民用建筑建筑物的安全使用性能，建筑行業在進行建筑結構設計和消防電氣設計中應該根據國家標準和規范，做好建筑工程的消防電源及配電設計、火災自動報警系統設計、鋼結構設計等方面的設計工作,通過優化建筑工程結構設計和消防電氣設計不僅可以有效避免安全隱患的出現,防止重大安全事故的發生保障人員的人生安全。

一、高層鋼結構建筑消防電氣設計的特點

高層鋼結構建筑的結構本身在高溫下容易失去承載力，室內裝修的材料也是可燃的，加上存在人員及貨物過于密集、樓層過多的問題，高層建筑存在著嚴重的安全隱患。高層鋼結構建筑容易發生的“煙囪模式”是由于豎井內電氣管線多、管道敷設彎曲、電梯間通風設備多等多種原因造成的。煙囪模式在遇到明火的時候，會加快火勢的增大和蔓延。經過對許多火災事故和現場的分析，相關部門發現火災發生十五分鐘之后，火勢會不斷加大并以極快的速度蔓延，煙霧的擴散程度也會迅速加快。所以，高層鋼結構建筑的火災撲救十分困難，假如發生火災，就會對人民的身體健康和財產安全造成極大的損害。

二、高層鋼結構建筑的消防電氣設計要點

1、供配電設計

高層建筑的防火規范必須按《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95執行。國家標準《供配電系統設計規范》GB50052-2009規定了供電負荷等級和供電要求。一級負荷應由獨立的雙重電源供電，當一電源發生故障時，另一電源不應同時受到損壞。許多高層鋼結構的建筑為一類高層建筑，所以它的供電負荷等級也應該是一級。一類高層鋼結構的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設施、火災自動報警、漏電火災報警系統、自動滅火系統、應急照明、疏散指示標志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等消防電氣的負荷應該是一級負荷別重要的負荷供電。

2、火災事故照明和疏散指示照明

高層鋼結構建筑的樓梯間、前室、配電室、消防控制室、消防水泵房、防煙排煙機房、供消防用電的蓄電池室、自備發電機房、電話總機房以及發生火災時仍需堅持工作的其它房間、人員密集的場所、公共建筑內的疏散走道和居住建筑內走道長度超過20m的內走道應設置應急照明。疏散用的應急照明，其地面最低照度不應低于0.5Lx，疏散照明最少持續供電時間為30min。

3、先進可靠的火災自動報警控制系統

高層鋼結構建筑的火災報警系統按《火災自動報警系統設計規范》GB50116-98的要求執行，將火災報警系統分為三種基本形式：區域報警系統，集中報警系統和控制中心報警系統。火災自動報警系統的保護對象應根據其使用性質、火災危險性、疏散和撲救難度等分為特級、一級和二級。鋼結構的高層建筑的火災自動報警系統基本上采用控制中心報警系統?？刂浦行膱缶到y中至少應設置一臺集中火災報警控制器、一臺專用消防聯動控制設備和兩臺及以上區域火災報警控制器；或至少設置一臺火災報警控制器、一臺消防聯動控制設備和兩臺及以上區域顯示器，應能集中顯示火災報警部位信號和聯動控制狀態信號，系統中設置的集中火災報警控制器或火災報警控制器和消防聯動控制設備在消防控制室內的布置應滿足規范要求，宜用于特級和一級保護對象。

4、火災漏電探測報警系統

高層鋼結構建筑內火災危險性大、人員密集，根據《火災自動報警系統設計規范》GB50116-98的要求需設置漏電火災報警系統?；馂穆╇娞綔y報警系統主要探測線路的漏電電流、過電流等信號，發出聲光信號報警，準確報出故障線路地址，監視故障點的變化，并儲存各種故障和操作試驗信號不應少于12個月?；馂穆╇姷奶綔y模塊安裝在供配電的每一個回路的空氣開關下端，探測每一路需要檢測回路的漏電電流、過電流情況。每一個探測回路只發出聲光信號報警，準確報出故障線路地址，監視故障點的變化，不切斷回路的電源?；馂穆╇娞綔y報警系統的主機安裝在消防控制中心的墻上，給值班人員提供準確的報警信號和故障點位置。

5、做好建筑物的防雷與接地

高層建筑的火災中，由雷擊造成的原因占一定的比例。所以建筑設計時必須計安全可靠的防雷和接地裝置 ，防止直擊雷、側擊雷的直接破壞和雷電波的浸入造成的破壞。鋼材是良好的導電體，鋼結構的高層建筑像一個導電的鐵籠子，所以更要做好建筑物的防雷和接地，還應及時與結構等專業溝通，合理確定位置，使其滿足規范要求，減少和預防由于雷擊造成的安全事故。

三、高層鋼結構建筑的結構設計應注意的問題

1、鋼結構設計要安全可靠

鋼結構要做到安全合理、符合電氣專業相關要求、節點構造方便可靠，并為構件生產、運輸、安裝提供保障。 結構方案盡可能節約鋼材，減輕鋼結構重量；鋼結構設計生產盡可能縮短制造、安裝時間，節約勞動工日；鋼結構必須有足夠的強度、剛度和穩定性，保證整個結構安全可靠，符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結構構件應便于運輸、便于維護。而且還要注意鋼結構使用價值和觀賞價值兼備。

2、鋼結構建筑設計要實用、安全

鋼結構建筑設計要發揮鋼結構的優勢，滿足電氣消防設計規范，建筑鋼結構的平面布置應力求規則、對稱，而且避免鋼結構帶來的建筑平、立面單調呆板；注意設計深度，保證達到有關的規定要求；注意解決鋼結構建筑建筑防腐蝕、防火、防震問題。做好鋼結構防銹、防腐處理，使結構布置符合規則性要求，提高防震能力，保證鋼結構建筑的實用安全性統一。

四、高層鋼結構建筑結構設計技術要點

1、判斷鋼結構在建筑設計中的適用性

在進行鋼結構建筑設計、選用結構設計方案之前，要充分考察建筑項目建設是否適合用鋼結構 。鋼結構通常用于大跨度、高層、荷載、體型復雜或有較大振動、密封性要求高、吊車起重量大、要求能便于安裝拆卸的結構。為了避免不必要的經濟損失，要認真考察鋼結構在建筑設計中的適用性。

2、確定結構選型與結構布置

“概念設計”這一理念應貫穿于在鋼結構設計的整體過程中，運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇，它在結構選型與布置階段尤其重要。國內常見的鋼結構類型主要有：框架、塔桅索膜、網架、平面架、輕鋼等。在鋼結構選型環節，要注意依據結構設計中主體系與分體系之間試驗現象、破壞機理、工程經驗、力學關系與震害等因素的綜合深入分析，從而全面性整體性的選擇最為科學、合理的結構，并且注意合理布置細節。

3、分析結構、預估截面

建筑設計在確定鋼結構選型和布置后要注意對鋼結構進行分析，以便鋼結構于在實際設計中的合理應用，例如利用線彈性分析鋼結構。另外還需對構件截面作初步估算，包括梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。設計時應及時與電氣等專業溝通，使設計更加優化，這些也是鋼結構建筑設計的重要環節。

結語：綜上所述，在高層鋼結構建筑的消防電氣設計以及結構設計過程中，深入了解其消防電氣的設計特點以及結構設計特點是關鍵，做好電氣和結構兩個專業間的相互配合工作，這既是現代化高層建筑物得到安全保障的體現，也是建筑火災得到有效控制的體現，極大地保障了人們的生命財產安全。并且隨著現代科學技術的快速發展的同時，促進人們不斷在建筑電氣消防技術中引入了很多新型的現代化設備，不斷的完善結構優化設計，進而大幅度地提升了超高層建筑物的安全穩定功能，使其更加符合現代化超高層建筑設計的新要求。

參考文獻：

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關鍵詞：超高層建筑；結構設計

Abstract: to a tall building for, and to adapt the building structure system, structure and arrangement of the conceptual design is not absolute but reasonable structure design should be the only. Based on many years of work experience, and structure design of a high-rising structure is analyzed, in order to offer reference for the same.

Keywords: tall building; Structure design

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：

一、超高層建筑的結構設計特點

超高層的結構體系選擇與低層、多層的建筑相比，超高層建筑的結構設計顯得十分重要。不同的建筑結構體系選擇可以對建筑的樓層數目、平面布置、施工技術要求、各種管道的布置及投資多少等產生最為直接的影響。超高層的建筑結構設計主要具有以下幾個特點：

1 水平力是超高層建筑結構設計的主要因素。有研究證明，樓房的自重與樓面的載荷在豎向放人構件中所產生的彎矩與軸力大小僅僅是與樓房的高度一次方形成正比，但是水平載荷對與建筑所產生的傾覆力矩以及軸力的大小則是與樓房的高度二次方形成正比。因此在超高層的建筑設計中，水平力是設計主要因素。

2 軸向變形是不可忽視的。當樓層十分高時，由于樓房的自重而產生的軸向壓應力會導致樓房的中柱產生出較大軸向變形，會直接導致連續梁的中間支座處負彎矩值直接減小，從而導致跨中正彎矩值與端支座的負彎矩值增大。

3 側移做為控制指標。超高層的建筑結構側移隨著高度增加會迅速的增大(側移量和樓層之間高度四次方是正比關系)，所以結構側移是超高層建筑結構設計的關鍵因素。

4 抗震設計的要求更高。超高層的建筑抗震設計必須要做到“三水準”要求，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

二、工程概況

某大廈由一棟30層寫字樓、一棟2層商業附樓和4層地下室組成，總建筑面積90149m2，屋面結構高度18280m、停機坪結構高度19320m。

三、總體結構設計

1 結構選型

本工程采用鋼筋混凝土框架一核心筒結構，雖然其結構承載能力和抗變形能力比筒中筒結構差，但避免了結構豎向抗側力構件的轉換，滿足了建筑立面效果和使用要求。為解決建筑首層層高120m、結構高度超限及減小柱截面等問題，下部若干層采用鋼管混凝土組合柱，樓蓋采用現澆普通鋼筋混凝土梁板體系。

承載力和水平位移計算時，基本風壓均按重現期為100年的0．90kN／m3取值，(廣東省實施《高層建筑混凝土結構技術規程》JG13―2002補充規定DBJ/Tl5―46―2005尚未頒布)。由于結構側向位移不滿足限值要求，在第3O層利用建筑避難層，設置了鋼筋混凝土桁架的結構加強層，結構加強層是一把雙刃劍，雖然可提高結構抗側移剛度，也使得結構豎向剛度突變，所以結構加強層及相鄰層按《高規》要求進行了加強處理。

2 超限措施

本工程結構平面形狀規則、剛度和承載力分布均勻，豎向體型也規則和均勻、結構抗側力構件上下連續貫通(如圖1)，除結構高度超過適用限值外，其它指標通過調整后均達到未超限。

圖1 結構布置平面圖

由于結構高度超限、而且首層層高12.0m，超限應對措施把首層及下部若干層的結構抗側力構件作為加強的重點：l～15層框架柱采用鋼管混凝土組合柱、1～2層核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱、首層抗震等級提高一級。鋼管混凝土柱有著卓越的承載能力和變形能力，但其防腐和防火材料不僅造價較高還有時效性，需考慮今后的維修保養，鋼管混凝土疊合柱及鋼管混凝土組合柱可彌補這方面的缺陷。核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱，以解決由于首層層高較大，使得剪力墻端部應力集中的問題，并提高剪力墻的承載能力和抗變形能力。

四、鋼管混凝土組合柱的梁柱節點

在工程中往往僅在框架柱中采用鋼管混凝土，而框架梁則采用普通鋼筋混凝土，鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁的連接節點成為工程中難點之一。目前常用的連接節點有：鋼牛腿法、雙梁法、環梁法、鋼管開大洞后補強法及純鋼筋混凝土節點法等，本工程采用在鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節點，為連接節點的設計提供多一種選擇。

1 鋼管開小孔的連接節點構造(如圖2)。鋼管上開穿鋼筋小孔的連

接節點做法要點如下：

圖2鋼筋穿鋼管立面圖

① 鋼管開小孔：小孔直徑D=鋼筋直徑+10mm，小孔水平間距：3×D，小孔垂直間距=2×D；

②鋼管水平加強環：梁頂面和梁底面各設置一道，環板寬度：鋼管混凝土柱時，取0.10倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時，取65~100mm；環板厚度=0.5t且≥16mm(t為鋼管壁厚)；

③鋼管豎向短加勁肋：緊貼水平加強環，肋寬=環板寬一15mm，肋厚=環厚，長度為200mm，布置在梁開孔部位的兩側和中間；

④梁鋼筋盡量采用直徑較大的HRB400級鋼筋，以減少鋼管開孔數量。在鋼管混凝土疊合柱時，部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區域穿過。

2 鋼管開小孔連接節點的優點

①鋼管開小孔后對鋼管截面削弱不大，梁鋼筋穿過小孔后剩余的縫隙很小，鋼管對管芯混凝土的約束力基本沒減少，不影響鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力；②梁鋼筋直接穿過鋼管后，梁可以可靠的傳遞內力，梁長范圍內的剛度保持不變，結構受力分析與實際相同。(鋼牛腿法和鋼管開大洞后補強法，在梁端范圍內有相當長度的型鋼，使得梁剛度急劇變化)；③在設置水平加強環和豎向短加勁肋補強后，鋼管在節點區是連續的，節點的剛性不受影響，滿足“強節點弱構件”的要求；④ 現場施工較方便，即使圓弧形梁鋼筋也可順利穿過；⑤節點補強所用材料比鋼牛腿法和鋼管開大洞法減少很多，造價較低。

五、剪力墻平面外對梁端嵌固作用的分析

對于框架一核心筒結構，部分框架粱要支撐在剪力墻平面外方向，剪力墻平面外對梁端嵌固作用究竟如何，其研究文獻較少，設計標準和規范也沒有涉及。影響剪力墻平面外對梁端嵌固作用的主要因素：墻平面外對粱端嵌固作用的有效長度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。目前常用的計算分析軟件雖然具有墻元平面外剛度分析功能，但未考慮墻平面外對梁端嵌固作用的有效長度，當遇到墻肢很長或筒體墻肢空間剛度很大情況時，計算分析軟件會高估了墻平面外對梁端的嵌固作用，使得梁端負彎矩計算值要大于實際值，本工程應對措施如下：

1 采用梁端增加水平腋方法，用以直接增加墻平面外對梁端嵌固作用有效長度；

2 采用增加墻邊框梁方法(如圖3)，用以增加墻平面外對梁端嵌固的局部剛度。墻邊框梁截面寬度應不小于0．4倍梁縱筋錨固長度，墻邊框梁截面高度應大于樓面梁截面高度，為保證梁端剪力通過墻邊框梁均勻傳遞到墻上，墻邊框梁寬出墻厚處用斜角過渡；

3 為保證梁正截面設計更加符合實際受力情況，梁端計算彎矩可以采用“調幅再調幅”方法，即分析計算時設定梁端負彎矩調幅系數后，配筋時再局部手算調幅?！罢{幅再調幅”時，應考慮構件的剛度、內力重分布的充分性、裂縫的開展及變形滿足使用要求。

圖3墻邊框梁的設置

六、核心筒外墻的連梁設計

核心筒外墻的連粱縱筋計算超筋是非常普遍的情況，《高規》對連粱超筋有專門的處理措施，而且研究文獻也少，但計算模型的選取也是重要因素之就一。

《高規》規定，跨高比小于5時按連梁考慮，即連梁屬于深彎粱和深粱的范疇，其正截面承載力計算時，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截面假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計算，其計算偏差當然是很大了。

按“強墻弱梁”和“強剪弱彎”原則進行連梁設計時，雖然《高規》對連梁設計有具體要求，但這個“弱”要到什么程度，還是取決于設計者的理解和經驗。

本工程核心筒外墻的連梁按《高規》要求進行設計，除連梁均配置了交叉暗撐外，對非底部加強部位剪力墻的邊緣構件也進行了加強處理，以滿足“多道抗震防線’和“強墻弱梁”的要求。

七、結束語

篇5

關鍵字：高層建筑；結構設計；要點分析

1高層建筑結構設計的基本原則

1.1結構方案合理化原則。高層建筑結構方案的合理化是指高層建筑結構設計方案必須與結構體系和結構形式的要求保持一致，同時應滿足經濟性的要求，其中結構體系的具體要求為傳力簡單化、受力明確化。針對某些結構單元相同的高層建筑物，其結構體系應相同。1.2計算簡圖合理化原則。高層建筑結構設計的基礎是計算簡圖，計算簡圖的合理性直接關乎高層建筑結構的安全，由此可見高層建筑結構設計必須堅持簡圖合理的原則。高層建筑結構構件及節點的簡化可以有多種選擇，但必須把計算結果的誤差控制在合理的范圍內，以免對建筑結構產生負面的影響，從而影響建筑結構的安全。1.3結果分析精準化原則。伴隨著計算機技術的迅速發展，當前很多領域都開始應用計算機技術，并且發揮著至關重要的作用，而在建筑結構方案設計中，通過應用計算機技術能夠對相關數據進行科學更加科學的分析，不僅能夠有效的降低人工計算存在的失誤，而且還能確保建筑結構方案的準確與合理。

2高層建筑結構設計特點

2.1水平荷載。建筑同時承受豎向荷載和地震及風產生的水平荷載，在多層建筑中，因水平荷載產生的內力和位移相對較小，對建筑建構設計的影響不大，主要是以重力為代表的豎向荷載著建筑結構的設計起控制作用。而在高層建筑中，很多時候是水平荷載對建筑結構設計起決定性作用，盡管豎向荷載對結構設計會產生重要的影響，但相對于水平荷載來說，影響相對較小。2.2軸向變形。對于多層建筑軸力項相對于彎矩項來說，對結構設計產生的影響不是很大，結構設計時可只考慮彎矩項而忽略軸力的影響。但是對高樓層建筑結構進行分析所要考慮的因素就不太一樣了，需充分考慮到高層建筑的層數、高度對豎向構件軸力值的影響。隨著高度的不斷增加，豎向構件的軸力變形也會變得特別明顯，當豎向構件軸向變形達到一定的程度，會使高層建筑的結構內力數值和分布產生變化。2.3建筑側向位移。隨著建筑樓層及高度的增加，在水平荷載的作用下產生的側向位移也會不斷的增大。高層建筑設計時，需要保證足夠的結構強度，在應對風荷載及地震作用產生的內力作用時，才能有足夠大的力量去抵御。為了能夠將風荷載及地震作用下產生的側移距離控制在一定的限度之內，就必須擁有足夠的抗側剛度能力，才能較好的保障結構安全及正常使用的舒適度。

3高層建筑結構設計存在的問題分析

3.1建筑短肢剪力墻設置存在問題。隨著人們對住宅平面與空間的要求越來越高，高層住宅建筑中短肢剪力墻的運用越來越多。在一般情況下，建筑結構的短肢剪力墻是指墻肢的高度、厚度比例為5-8的墻體。短肢剪力墻與普通剪力墻相比承擔較大軸力與剪力，抗震性能較差，從受力特性及構件的安全儲備有別普通剪力墻，為安全起見，在高層住宅結構中短肢剪力墻布置不宜過多，不應采用全部為短肢剪力墻的結構，在某些情況下還要限制建筑高度。3.2抗震結構設計問題。高層建筑結構設計中很重要的內容是結構抗震設計。受高層建筑高度過高、荷載過大的影響，一旦出現了地震，就會誘發出各種不可估計的問題?，F階段我國建筑工程建設要求高層建筑最低要保證五十年的設計基準期，并對高層建筑的抗震設計進行了明確的規定。但是在實際結構設計中，存在設計人員對規范理解不透、概念設計模糊等問題。如果高層建筑結構設計人員沒有充分認識到上述問題，就會給高層建筑留下安全隱患。3.3扭轉問題。質量中心、剛度中心和幾何中心是高層建筑結構設計中的“三心”，“三心合一”也是高層建筑結構設計過程中需要盡量達到的目標。但是在實際設計中存在“三心”偏離較大的問題。在三心偏離較大的情況下，受較大水平力的影響就會出現高層建筑扭轉震動的問題，影響高層建筑的安全。

4高層建筑設計相關假定

4.1彈性假定。當建筑處于一般風力的、正常使用豎向荷載及低于設防烈度的地震的作用時，建筑結構構件一般處于彈性的工作階段，這一假定與實際的工作情況存在的差異不大。但當遭遇強震作用或者強烈的臺風天氣時，建筑產生的位移會比較大，結構構件會轉入彈塑性的工作階段。在這個時候就應當按照彈塑性動力分析方法進行分析，而不能只按照彈性假定的方法計算，否則就不能將結構構件的真實工作狀態反映出來，留下安全隱患。4.2小變形假定。小變形假定方法是除了彈性假定之外另一種比較常用的方法，但也有學者對幾何非線性問題進行研究。除了彈性假定，小變形假定方法也常被采用。但有不少學者對幾何非線性問題（P-Δ效應）做了一些研究。一般情況下，當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時，P-Δ效應的影響就不能被忽視了。4.3剛性樓板假定。目前在我國對很多高層建筑結構進行分析時，都是將樓板的平面內剛度設定為無限大，而將樓板平面外的剛度予以忽略。在這種假定下，建筑結構體系的自由度在一定程度上減少，對計算方法進行了簡化。此外通過這種假定，使得在使用薄壁桿件的理論在對筒體體系的結構進行計算時非常方便，但是一般情況下，因為受到計算方式以及其他因素的影響，使得這種假定通常比較適合對建筑的框架以及剪力墻體系的計算。4.4計算圖形的假定。在高層建筑架構體系中，整體分析將采用的計算圖形分為一維、二維協同分析和三維空間分析三種。其中，三維空間分析的普通桿單元，每一節點含有6個自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點還應該考慮截面翹曲，截面翹曲有7個自由度。

5高層建筑結構設計要點

5.1建筑的載荷設計。在高層建筑的建筑結構設計中，建筑的安全性以及穩定性是設計的重中之重，而建筑的荷載直接影響著建筑的安全以及穩定，因此在進行建設設計時一定要做好荷載的計算。相對于一般的建筑，高層建筑的荷載及其組合要復雜的多，相關的設計人員在進行建筑的荷載計算時需要考慮的內容也多得多。在進行高層建筑的荷載計算時，最主要的內容是以下兩個方面：建筑的地震荷載以及風荷載。在實際的設計中，復雜的超限高層建筑還應當進行的風洞試驗及振動臺試驗，以確保建筑的安全。5.2建筑抗震性能的設計。因為高層建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其對應力的承受能力也不一樣，因此當地震時其產生的反應程度也不是一樣的，因此對于高層建筑，在進行設計的時候必須要充分考慮抗震設計。而且抗震設計時，必須要對建筑所處的地形地質條件都進行充分的考慮，通常土地比較堅硬的其抗震強度會比較大，所以要盡量選擇硬度比較大的土層，而避開那些土質疏松的地層，而對土層的變化進行有效的把握成為抗震設計中的一個困難點。5.3高層建筑結構的包絡設計。包絡設計是近年來比較常見的設計方式，可以有效解決工程項目結構設計中存在的各種問題。當前工程設計問題變化比較多，有許多因素都會影響到結構效應，各種問題盤根錯節，使用目前已經掌握的只是或者軟件很難對其進行準確的分析。學術科學和工程的不同點在于后者難以長時間等待。因此要通過優化結構設計的形式，利用最少的經濟投入來獲取最大的經濟效益，并解決工程項目存在的問題。不同的工程條件可以用不同的網絡設計原則來處理，在對待轉換結構轉換層或者連體結構時，也可以用網絡設計，對構件進行分析驗算，取不利值包絡設計。

總之，高層建筑的復雜性不僅要求其設計人員必須具有較高的綜合素質，而且還有掌握足夠的理論知識以及相關的法律知識，而且在對其進行結構設計時也要對對建筑周圍的環境進行綜合的考慮，由此來提高設計的質量，同時降低建造的成本，促進高層建筑的健康發展。

作者:崔惠林 單位:保定市城鄉建筑設計研究院

參考文獻：

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[5]楊俊.高層建筑結構設計中的要點分析[J].江西建材,2014,13:35-36.

[6]鄒喜財.高層建筑結構設計的要點分析[J].建材與裝飾,2016,12:123-124.

篇6

關鍵詞：超高層；設計；方法

高層建筑英語稱摩天樓（skyscraper），德語稱凌云廈（wolkenkra-tzer），她們以不同的意味來描述高樓大廈的含義。古今中外都有憧憬高處的想法。從高處向下看，精神爽快，視界開闊。就建筑發展而言，摩天樓是時代的里程碑，是打破傳統高度限界實現人類往高處發展的宏愿的途徑，她成為本世紀中最令人眼花繚亂的建筑特有現象。

本文結合公司做的兩個高層實際項目，從幾個方面論述超高層設計的要點和總結實踐中的一些經驗。

廣州天河城廣場 深圳萬象城

廣晟國際：360米（在建寫字樓項目） 東山領匯廣場：128.7米（在建商住樓項目）

項目簡介

廣晟國際大廈：位于廣州珠江大道西和金穗路交界處的珠江新城B1-6地塊，位于廣州新中軸線兩側，占地面積7907平方米，總建筑面積近16萬平方米，是一座仍然在建的寫字樓項目。該項目總投資約20億元人民幣，于2007年12月28日奠基動工，并計劃于2010年年中完成結構封頂，2011年3月正式交付使用。建成后其高度將達到360米，其中地下6層、地上59層，為廣州第三高樓。

東山領匯廣場：地鐵1號線與5號線的交匯點“楊箕站”上蓋，樓高128.7米，為一綜合性超高層商住項目。項目占地1萬多平方米，總建筑面積約5.6萬平方米，將分別建有280多套精品住宅和約2萬平方米的商業。今年年中正式推出市場，商業也將于年內啟動招商工作。

城市環境與超高層建筑的規劃布局

廣晟國際位于廣州新中軸線旁，可能是由于此區域位置比較重要，造成了地價高昂。發展商購入的地塊面積相當有限。總平面中類圓形的建筑基底也許是一個最好的解決方案。圓形基底的兩側留有兩條地下車庫出入口車道，再加一定的綠化廣場。整個平面的布局十分緊湊。360米的建筑高度，在此區域中其實是和諧的構成部分。因為廣州新中軸線中的末端廣州電視塔高度達到600米，在同區域的廣州西塔高度有432米，本案后面的廣州煙草大廈（見實拍圖片）也有309米的高度。所以整個中軸線兩旁的超高層建筑，是廣州市規劃局的精心安排，為的是營造中軸線的雄偉氣勢。只是美中不足的是本案與廣州煙草大廈似乎挨得太近了點。下次做規劃方案的時候其實可以把問題處理得更好。

東山領匯廣場位于廣州市中山一路，整個地塊分為東西兩個區。超高層的塔樓和裙樓以及地下車庫主要集中在右手邊的東區。西區布置了一些配套用房和地鐵出入口以及西區的地下車庫。中間部分到時會建設一條規劃路。東區的布置還是相當合理的，北面預留一定的集散廣場空間。西面的密度相對較低，規劃路開通以后西面將作為日后的主要入口和集散、景觀空間。這種布局方式對于人流動線組織、城市空間的過渡還是相對協調的。

整體造型設計

廣晟國際大廈造型主要以新古典風格為主，造型簡潔大氣。三段式，樓頂層層退臺的慣用造型手法用得恰到好處。超高層外形設計一般在垂直高度上不會有太多的變化，中端保持平直，這樣可以增加建筑物的高度感。從片區整體景觀分析，在本案的對面也有一農業銀行大廈和中國海關大樓為新古典設計風格。雖然周邊還有其他相鄰的建筑是現代主義的玻璃幕墻、鋼結構建筑，但這并不影響整體的和諧感覺。就好像著名帝國大廈和她周邊建筑的和諧共存一樣。

東山領匯廣場立面造型可以分為兩部分，上部的住宅造型還是比較規整的，下部商業部分主要以構成的變化手法烘托出商業氣氛。上部的住宅造型雖說比較規整，但是細部變化還是有的，只是沒有整體大體量的外形變化。以筆者幾年來淺薄的住宅工程經驗來說，其實住宅部分的變化真的不需要太多。很多時候住宅樓的腳手架還沒拆，樓已經賣完了。住宅買家關心的是住宅的戶型，實用率，地段以及周邊的配套為主。建筑的造型只是看一個大的感覺。豐富的造型，有時候可能是建筑師或業主的一種美學的追求。但是如果要犧牲買家的使用效果來完成這種追求，筆者認為是不太可取的。畢竟買家才是真正的長期使用者。而商業的造型豐富一點，渲染氣氛，吸引途人入內購物，是正確的。

平面設計

廣晟國際大廈采用了圓形的平面布局方式，這種布局方式有以下的優點：她以最少的外墻長度得到較大的面積，比同面積方形平面外墻長度減少10%；在體積相等時，圓柱體體積比正方體體形建筑外墻面積減少8%左右。她是一種節能型平面。圓形平面空間構成時，其走廊面積可減至最短，平面使用效率高，較為經濟；圓形平面及圓柱體的受力性能比其他平面形式好，所受風力比類似矩形或方形平面約少30%，此外，圓筒形建筑形體簡潔而優美，具有強烈的標志感和誘目性。

東山領匯廣場住宅標準層平面以南塔、北塔兩個塔樓組成，兩塔平面形式基本相同。但關鍵點是北塔末端戶型比南塔要小，這個主要原因是因為北面臨近中山一路主干道和內環路，景觀和環境條件不太理想，所以在容積率固定的情況下，將主要的戶型安排在了南面。還有一點是中間有四個戶型采用旋轉45度的擺法，這樣就可以爭取到三個戶型有西南的朝向。畢竟在住宅設計中，朝向和景觀是十分重要的，這個直接會影響到住宅的銷售情況。

交通運輸設計

由于地塊大小非常有限，而且超高層辦公樓的車輛停放需求又非常的大，廣晟國際大廈地下車庫共有地下六層。這個深度的地下車庫在國內還是比較少見的。但其實從結構設計的角度來說，地下室深入地面，還是比較有利的。坡道形式采用螺旋式坡道。布局簡潔，交通路線明確。在本案中是一個合理的選擇。

在東山領匯的建筑設計中，東西兩個區都是有地下室的。其中大部分的車輛停放都分布在西區地下室，而東區由于地下一層和二層都和地鐵連接，商業價值比較大。業主將負一二層開發為地下商業空間，只在負三層停放車輛。值得一提的是，東區負三層的車庫由于面積的限制，是沒有汽車坡道的。車輛進出只靠中部的兩部車載電梯。在規范中，不超過50輛車的地下車庫，是允許這樣操作的。但是這種情況，筆者還是第一次碰到。

由于樓層較高，廣晟國際大廈采用多區電梯系統，樓內豎向交通分成幾區，各區由不同容量與速度的電梯服務。每十層或十幾層左右分作一區。首層至六層共有30臺電梯，七層到十七層共有26臺電梯，十八層到二十六層共有22臺電梯，二十七層到三十六層共有18臺電梯，三十七層到四十四層共有14臺電梯，四十五層到六十層共有10臺電梯，與標準層的面積一樣，層層遞減。這樣可符合底層人多面積大，電梯多，高層人少面積小，電梯相對少的運輸優化配置。而且高層區電梯速度比中低區的為快。

按照規范規定，以電梯為主要垂直交通的高層公共建筑和12層及12層以上的高層住宅，每棟樓設置電梯的臺數不應少于2臺；由之前東山領匯廣場的標準層平面圖可看出，兩棟塔樓按了規范最經濟的標準做了2臺電梯。因為住宅的人數遠沒有寫字樓那么多，所以電梯也就沒有分區了。其實住宅電梯的數量滿足規范最低標準以后，就沒有其他的硬性規定了。最要是看樓盤的檔次要求和業主的意愿了。

避難層設計

廣晟國際大廈避難層結合了設備層設計，在10層留出了1250.7平方米作為避難區，其余作為消防水箱設備間，在27層留出了1488.3平方米作為避難區，其余作為設備間，在44層留出了1251.8平方米作為避難區，其余作為設備間，而28層則單獨作為設備間，在避難區不放置任何東西，在以上各層設一排通風百葉，以實現自然通風。

東山領匯廣場的避難間分別設置在六層和二十一層，其中六層是裙樓頂層的綠化架空層，作為避難間問題不大，難點是在二十一層住宅層。這個區域的估計售價在3萬元/平米左右。業主只想在每一塔中只抽調一個戶型作為避難間，因為兩塔都多一間避難間的話。他們會大概少賺800萬。但對于設計而言，在這么小的空間內，要完成避難的功能，還要與上下的樓梯錯開或斷開，還是有點難度的。但是最后還是克服了，業主還是比較滿意的。

結構設計

廣晟國際大廈采用的是框筒――框架+筒體結構體系。而且是內筒外框架結構。這種結構不布置體系的優點是：在超高層寫字樓的設計中，電梯和管井必不可少，電梯井和管井本身往往就是一個很好的筒體。她通過樓面梁板與四周柱子相連，即形成了內筒外框架結構。其建筑平面利用系數較高，建筑平面分隔比較靈活，景觀視野開闊，中央核心筒結合電梯、廁所、設備管井布置。且隨著電梯數量減少，上部樓層適當減小核心筒，進一步擴大有效建筑使用面積。

而東山領匯廣場則采用框剪+轉換層結構。在同一豎直線上。塔樓為住宅空間，下部作為商業廣場。上部開間較小，采用框架――剪力墻結構。下部商業需要大空間要用大跨度框架結構。所以在六層設置了轉換層，在上部樓層剪力墻結構通過轉換層改變為框架的同時，其下部樓層柱網軸線與上部樓層柱網軸線錯開，形成上下結構不對齊的結構方式，在此過程中，還出現了斜梁轉換等復雜情況，由于建筑形體比較復雜，還要做超限審查，但最后還是通過了。

結語

隨著中心城區的不斷開發，和土地稀缺資源的不可再生性。在中國未來的發展中，超高層建筑將擔任越來越重要的角色。對于建筑設計師來說，這是機遇同時又是挑戰，掌握超高層建筑設計方法的要領，在日后的設計生涯中大有裨益。希望讀者可以閱讀本文淺薄的經驗總結后，對超高層建筑設計有所收獲。

參考文獻：

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篇7

1、高層建筑的結構設計特點以及相關設計要點

1．1重力荷載迅速增大，控制建筑物的水平位移成為主要矛盾

由于高層建筑相對于其他類型的建筑具有不同的特性，使得其建筑結構的設計也具有自身的一些特點。首先，高層建筑在高度上具有其他建筑所不可比擬的特性。因此，隨著建筑物的高度不斷上升，其重力荷載也呈直線上升的趨勢，作用在豎向構件柱以及墻上的軸壓力也隨之增加。在這樣的條件下對于基礎的承載力也就提出了更高的要求。與此同時，控制建筑物的水平位移也成為了主要矛盾，這種情況主要是由兩方面原因所造成的。一方面，高層建筑的高度較高，使得風作用效應加大;而風力的加大也就使得合力作用點的位置變高，從而使其對于建筑物產生的作用效應也就變得更大。另一方面，高層建筑的高度過高使得其自身的重心位置也相應的被升高，建筑的結構自重也相應的加大，此時在地震作用下就將導致薄弱部位加速破壞。

1．2豎向構件產生的縮短變形差對結構內力的影響增大

受力變形、干縮變形以及徐變變形都是豎向構件總壓縮量的構成部分。通常情況下，受力變形都會在瞬時間完成，并且變形量能夠根據胡克定律進行大致的測量。而干縮變形所需要的時間則相對較長，通過相關的統計數據對比可以發現，在一般條件下干縮變形量大致占總壓縮量的三分之一左右。而耗時最長的就是徐變變形量，線性徐變能夠通過公式進行相應的計算。而受到構件的總壓縮量隨著高度的不斷上升而增大的影響，使得在高層建筑中豎向構件產生的縮短變形差對于結構內力的影響也逐漸變大。

1．3傾覆力矩增大，整體穩定性要求提高

高層建筑由于在建設的過程中，高度不斷上升使得側向風力引起的傾覆力矩也會不斷增加，隨之而來的是抗傾覆力的要求也隨之升高。許多具體的工程施工中都會采用增加基礎埋深以及加大基礎寬度或者是采取抗拔樁基等手段來達到保證整體穩定性的需求，來強化整體的穩定性。

1．4防火防災的重要性顯現，建筑物的重要性等級升高

與此同時，在進行高層建筑的結構設計時應當著重考慮防火防災的功效，凸顯出防火放防災的重要作用。這是由于高層建筑的一些建筑材料雖然具有耐熱的特性，但是耐火的功效卻不甚理想，一旦放生火災的話極易造成重大的損失。并且由于高層建筑與地面之間的空間距離較大，高層中的人們很難找到有效的逃生途徑也容易造成大的人員傷亡。此外，在出現地震等坍塌性事故時，需要較長的疏散時間，但高層建筑大多采用鋼筋混凝土結構，在長時間的疏散過程中極易發生其他的安全事故。與此同時，高層建筑的投資一般都比較巨大，并且在所屬區域一般都應是當做代表性建筑來建造的。所以高層建筑無論是在經濟上，還是在文化乃至政治上都具有較強的影響。為此，在進行高層結構的設計時務必要強化結構設計的可靠性，強化建筑的整體性能質量。

1．5控制風振加速度符合人體舒適度要求

一般情況下，風力的作用效果都會隨著高度的升高而不斷加強，在高層建筑中風力的作用效果尤為明顯。但是風振作用過于顯著會影響到人們的舒適度，不利于人們的工作和生活，因此如何處理好風振及速度與人體舒適度之間的平衡成為了超高層建筑結構設計的重要問題。為此，必須控制好頂層的最大加速度，使其滿足規定的限值。此外還要掌控好由風振帶來的扭轉加速度，通常情況下不應該超過標定的限值。與此同時，鑒于高層建筑的高度較大，使得垂直于圍護結構表面上的風載標準也迅速增大，所以圍護結構必須進行抗風設計。

2、高層建筑設計理念的實踐應用

篇8

關鍵詞：高層建筑；結構；設計

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

引言

隨著我國現代化建設的日益深入，建筑行業的發展也在蒸蒸日上，在數量上越來越多的情況下，如何控制好質量的問題成為建筑行業甚為關注的問題。作為高層建筑施工中的重點工作，結構設計對整個建筑質量有著直接性的影響。如何控制好其設計質量、其主要內容和涉及到的要點有哪些，下文筆者將結合自己多年來對高層建筑結構設計經驗對這些問題做相關探討。

一、高層建筑結構設計的重要性

（一）、高層建筑與城市社會的發展息息相關

近年來，隨著我國城市化建設進程以及人口的持續增長導致城市的人口數量上升的非?？?。城市居住、辦公等用地日益緊張，為了盡可能的減少城市土地的不必要浪費、更加充分的發揮出城市土地的利用率、最大程度緩解城市住房緊張等問題，高層建筑的需求增長十分迅速。而且建筑的高度、復雜性以及建設速度也都在不斷的上升。

（二）、高層建筑結構的復雜性

現如今，建筑的體形及其平立面的空間設置愈趨復雜、建筑難度以及成本投入日益增大。這就要求建筑物的結構性能要更加優良，同時對建筑結構系統形式適應性方面也要求的更加嚴格。為了適應現如今社會愈趨多元化的發展趨勢，高層建筑的設計方案也向著多樣化復雜化的方向不斷發展。很多的高層建筑為了在最大程度上增大凈空高度，致使很多建筑本身以及施工過程當中出現了很多的問題以及矛盾。因此，提高對建筑結構系統形式的要求勢在必行。

二、高層建筑結構設計特點

（一）、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。

（二）、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。

（三）、水平荷載成為決定性因素

建筑物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，僅與建筑物高度成線性關系；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。

（四）、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。

三、高層建筑結構設計的主要問題

（一）、建設的高度問題

目前我國對于高層建筑混凝土結構開始向超高層方向發展，對于高層建筑的高度，我國的根據當前我國的經濟發展水平和施工技術水平進行了全面的規定，但在實際設計中出現許多超高度的情況。國家并不提倡超過高度限制的高層建筑，因為在高度不斷升高的情況下，對建筑整體的抗震性能會帶來一定的影響，一旦發生地震，對超高層建筑具有較大的危害性。特別是在建筑不斷升高的情況下，建筑會有更多的質變發生，使建筑本身各項性能受到較大的影響，不利于建筑的安全性。

（二）、扭轉的問題

在結構設計時，建筑結構的三心（幾何形心、剛度中心、結構重心）要盡可能的匯集在一點上。所謂的結構扭轉問題，就是結構設計時三心沒有做到合一，使水平荷載下結構產生扭轉振動效應。為了避免建筑發生扭轉破壞，在結構設計時應該選擇的合理的形式及平面布局，盡量做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑的質量分布是其扭轉作用大小的決定性因素。建筑的平面應該盡量設計成方形、矩形、圓形或正多邊形等簡單的平面形式。很多情況下高層建筑由于各種因素干擾，不可能全部采用相對簡單的平面形式，當需要采用較為復雜的平面形式時，需要控制好凸出部分的厚度與寬度比值，保證其在允許范圍內。

（三）、水平荷載問題

垂直荷載、風力產生的水平荷載、地震抵抗力等都是在建筑工程施工的過程中能夠影響到建筑質量的因素。水平荷載是建筑結構設計的主要控制因素，其對建筑質量發揮著決定性的作用。建筑結構設計人員需要分析水平荷載的方向和大小，預防、控制水平荷載可能會導致的高層建筑結構問題，加強對建筑結構的強化效果，從而減少水平荷載導致的建筑結構問題。

（四）、抗震及連梁問題

在進行高層建筑抗震設計的過程之中，一般情況下，高層建筑不使用單純的框架結構體系，而是會選取框架一剪力墻、剪力墻、筒體結構等來實現對自身結構的加固，提高其抗震性能。這以上方法可以有效地提高對地震的抵抗效果，從而提高建筑結構的經濟性。在框架－剪力墻結構中，設計人員可以降低連梁的剛度，折減剛度系數。如果在折減之后，建筑結構仍然無法滿足設計的需要和設計要求，設計人員可以適當內調幅連梁，然而在實際調幅的過程中，還要保證調幅力度應低于20個百分點。

（五）、結構的剛度問題

在對高層建筑剛度設計時，由于設計人員理念的不同，所以在設計上也存在一定的差異，這就導致結構在設計過程中存在著較大的經濟指標差異。高層建筑的抗震性能受其抗側移剛度影響較大，在土地較好巖基埋深較淺的地區，基礎多以樁基為主，這樣整體建筑的持力層就會落在微化的巖層當中，地基具有較好的穩定性和強度，這種情況下在對抗需剛度進行設計時就可以稍微低一些，其控制標準可以以結構極限變形能力為主。在進行結構剛度設計時，確保其在符合變形限值的情況下，結構剛度盡可能設計得要小，這樣對于抗震性和減少共振的發生具有極其重要的作用。

（六）、結構總體布置問題

高層建筑結構的總體布置主要包括對高層建筑的高度、平面、立面和體型等方面進行選擇，確保總體布置能夠完全滿足建筑、施工和結構的具體要求。同時還要對建筑使用功能進行充分的考慮，確保各項服務設施、開間、進深、層數、層高以及平面關系和體型等都能夠滿足使用功能的需求。對于使用過程中的便利性、經濟和美學需求也要進行考慮。另外還要確保后期的維護費用具有較好的經濟性。在選擇先進的施工技術，提高工業化程序，有效地實現對工程造價的控制。高層建筑結構設計與其他工程存在著很大的不同，所以需要將結構體系進行確定，確定了結構體系后，則需要將總體布置與建筑設計有效地進行結合，確保高層建筑的造型和傳力路線具有合理性。

結束語

因為高層建筑的結構體系將會對建筑物本身的抗震能力產生直接的影響，因此在進行建筑物結構設計的時候一定要注意以下幾點要求。第一，所選擇的建筑結構模型一定要具備一定的承載能力、剛度以及必要的變形能力。最大程度上避免因為建筑結構局部的破壞致使整個建筑結構的坍塌。第二，建筑結構的豎向布置以及水平布置要將承載能力進行合理的分布，避免因為建筑結構局部位置的突變和扭轉形成建筑的薄弱部位，這里最好要設計多道的抗震防線。

參考文獻

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關鍵詞：高層建筑結構設計特點問題對策

中圖分類號：TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

一、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、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。

2、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。

3、抗震設計要求更高

有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

4、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，會得出偏于不安壘的結果。

5、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。

二、高層建筑結構設計過程中常見的問題及其對策分析

1、高度問題

按我國現行5高層建筑混凝土結構技術規程6 ( 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, 詳見表1。

表1 鋼筋混凝土結構高樓的最大適用高度( m )

這個高度是在我國目前建筑科研水平、經濟發展水平和施工技術水平下, 較為穩妥的, 也是與目前整個土木工程規范體系相協調的?？蓪嶋H上, 已有許多混凝土結構高層建筑的高度超過了這個限制, 如: 采用組合結構體系的金茂大廈, 高達4201 15 m ( 建筑高度); 采用混凝土結構體系的中信廣場, 也高達322 m ( 建筑高度)。對于超高限建筑物, 應當采取科學謹慎的態度。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。

2、材料的選用和結構體系問題

在地震多發區, 采用何種建筑材料或結構體系較為合理是工程技術人員非常重視的問題。我國150 m 以上的建筑, 采用了三種主要結構體系: 框一筒、筒中筒和框架一支撐。這些也是其他國家高層建筑經常采用的主要結構體系。但國外在地震區, 多是以鋼結構為主, 而在我國, 鋼筋混凝土結構及混合結構占了90%。如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構, 在國內外都還沒有經受較大地震作用的考驗。混合結構的鋼筋混凝土內筒往往要承受80%以上的地震作用剪力, 有的高達90% 以上。由于結構以鋼筋混凝土核心筒為主, 變形控制要以鋼筋混凝土結構的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側移較大, 靠剛度很小的鋼框架協同工作減小側移, 不僅增大了鋼結構的負擔, 而且效果不大, 有時不得不加大混凝土筒的剛度或設置伸臂結構,形成加強層才能滿足規范側移限值。此外, 在結構體系或柱距變化時, 需要設置結構轉換層。加強層和轉換層都在本層形成大剛度而導致結構剛度突變, 常常會使與加強層或轉換層相鄰的柱構件剪力突然加大, 且加強層伸臂構件或轉換層構件與外框架柱連接處很難實現強柱弱梁。此在需要設置加強層及轉換層時, 要慎重選擇其結構模式, 盡量降低其本身剛度, 以減少不利影響。

在高層建筑中, 根據現在我國建筑鋼材的類型、品種和鋼結構的加工制造能力, 建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱) 結構或鋼結構, 以減小柱斷面尺寸,并改善結構的抗震性能。在超過一定高度后, 為減小風振,鋼骨(鋼管) 混凝土通常作為首選。采用格構式的型鋼時,震害嚴重, 采用實腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的, 則震害要減少許多。

3、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、在某些烈度區采用較低的抗震措施與構造措施

現在許多專家學者提出, 現行的建筑結構設計安全度己不能適應國情的需要, 認為我國“取用了可能是世界上最低的結構設計安全度”并主張“建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高”。此外, 對于“小震不壞, 中震可修, 大震不倒”這個抗震設計原則, 在新形勢下也有重新審核的必要。我國現行抗震設防標準比較低, 當取50年為分析年限時, 小震烈度對應的被超越概率為631 2%, 重現期為50年, 中震烈度對應的被超越的概率為10%, 重現期為475年, 大震對應的超越的概率為2%左右,同時規定抗震設防烈度與設計基本地震加速度的對應關系。

設防標準低的根本原因在于國家財力物力有限。我國建筑結構抗震設計除了設防烈度較低外, 具體抗震計算方法和構造規定的安全度也不如國外; 在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上, 與外國相比, 也有異同, 其中的8度區, 我國就明顯不如外國嚴格。隨著社會財富的增長, 結構失效帶來的損失愈來愈大,加之結構造價在整個投資中的比例下降, 因而結構在設防烈度下應該采用彈性設計, 特別是高烈度區要有嚴格的抗震措施與抗震構造措施來保證結構的安全。

篇10

【關鍵詞】高層建筑；設計；結構；抗震；抗側力構件

前言

隨著我國各類城市圈、高新技術產業園區、金融市場商務區、生態文化旅游區、百鎮千村示范工程等社會經濟發展戰略全面實施，區域協調、城鄉一體、合理布局的城鎮化建設規模不斷擴大，工程建設項目逐年倍增，一大批高層建筑，尤其是建筑功能的廣泛性、結構類型的多樣性且體型復雜高層建筑顯著增多。表現在各個領域，這種新的建筑設計理念、新的結構體系、新的施工方法等運用于大型公共建筑、上萬到幾十萬、甚至于百萬平方米高層住宅樓群的施工實踐，為從事復雜高層建筑結構施工管理技術人員、工程建設行業質量監督管理人員提出新的目標、新的要求。

一、復雜高層建筑結構抗震設計的目標

高層建筑愈來愈多，高層建筑基于性態的抗震設計必然顯得尤為重要，傳統的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設防目標顯然是不夠水準的，設計上必須有所突破，筆者認為還要從以下兩個評價水準進行考察：

1、正常使用水準評價。對于重現期大約為 50a 的地震，建筑物只能出現的損傷應該可以忽略，結構在設計時要求結構的反應狀態基本處于彈性反應狀態。

2、倒塌水準評價。對于重現期與 2 500 a 的地震水準非常接近的地震，要對最大地震振動有所預計，并設計為真正遇襲的條件能有效防止倒塌，并能證實以下幾點：（1）對于結構中所有的延性構件，其非彈性變形需求必須都比其變形能力要低；（2）對于具有非延性破壞模式的結構部件，其中對力的需求應大于等于其名義上的強度；（3）對于超高建筑物，又或者是復雜建筑物在設計上，對于起控制作用的構件還必須要證實其受到中等地震的振動作用，仍能保持彈性。

二、復雜高層建筑結構設計中的要點問題分析

1、重視概念設計。大量實踐經驗告訴我們，對于復雜超高結構設計上，應重視其結構概念設計，具體的應重視以下幾個環節：（1）應該盡量提升建筑結構的均勻性和規則性；（2）要確保結構有清晰且直接的傳力途徑，特別是結構豎向和抗側力傳力途徑；（3）設計上，要保證結構的整體性要在較高的水平；（4）設計要滲透節能減排的意識，建立較為合理的耗能機制；（5）應從提高結構和建筑構件材料的利用效率入手，確保形成整個結構的受力整體性。這一過程的實現，離不開結構工程師和建造師之間良好的溝通和交流，只有溝通才能盡可能地實現建筑和結構的統一。

2、科學、合理地選擇結構抗側力體系。理論研究和實踐證明，選擇合理的結構抗側力體系，能夠有效保證高層及復雜高層結構的安全性。在選擇上應注意以下幾個主要的因素：（1）結合建筑的實際高度選擇合適的結構體系。（2）在建筑的設計上，應盡可能地確保結構抗側力構件相互聯結、組合為一個整體。（3）對于建筑中采用了多重抗側力結構體系的具體實際情況時，應綜合分析每種結構體系在建筑設計中的效用，對各自的貢獻度有合理的估計和評判。

三、抗震設計問題分析

隨著城市建設的發展，越來越多美觀實用、造型新穎的高層建筑不斷涌現。這些建筑在充分滿足人們的使用空間，并給城市帶來靚麗風景的同時，也給結構分析特別是起主要作用的抗震性能分析帶來了許多難題。為適應建筑物的獨特造型和復雜空間布置，這些高層建筑的結構形式通常較為新穎和多變，常用的結構分析方法和分析軟件往往對其不能適用，因此需要進行專門的研究和探索。隨著結構計算機分析技術的快速發展，通用有限元軟件越來越成熟，它們為大型復雜工程的抗震分析提供了有利的條件，也大大促進了復雜高層建筑結構分析和設計技術的發展。在滿足建筑的功能性的基礎上，抗震設計是高層和超高層建筑的設計重點，這是確保建筑安全性最為關鍵的一環，應重點從以下幾點著手：

1、在高層建筑的抗震方案設計中，建筑結構的材料選擇也非常重要。

2、促進地震發生時能量的輸入能有效地減少。實踐證實，應做好以下幾個方面：一是，在對建筑構件的承載力進行驗收的同時應對建筑結構在地震作用下的層間位移限值實施有效的控制。二是，具體的高層建筑工程項目設計時，我們應該采用積極的、基于位移的結構抗震方法，對設計方案進行定量的分析，確保結構的變形彈性可以滿足地震的預期要求。三是，應綜合分析建筑構件的變形和建筑結構的位移兩者之間精確的關系，有效地確定構件的變形值。四是，結合建筑物的實際如建筑界面的應變分布及其大小來對建筑構件的構造需求進行有針對性的設計。五是，選擇堅固的場地，實施建筑施工，亦是有效減少地震發生作用時能量的輸入的另一個方面。

3、大量理論研究和實踐表明，對于一個具體的高層建筑而言，如果其承載能力不是很大，但是其具有的延性較高，那么當地震發生時，它也是不容易出現倒塌事故的，這是因為延性構件可以將地震帶來的能量充分地吸收，如此一來，建筑物能夠經受住的結構變形將非常大。大量工程實踐證實，在很多情況下延性結構的運用的效果是非常明顯的，借助該結構能夠消耗掉地震的能量，從而使得地震反應得以有效的減輕，促使地震給高層建筑帶來的破壞被有效地減弱，避免重大損失的發生。

4、設計的質量和方法決定著抗震效果的高低，因此，高層建筑抗震設計的結構必須得到足夠的重視。從國內外高層建筑結構的設計上來看，主要有如下 3 種：“框――筒”、“筒中筒”和“框架――支撐體系”。

四、結語

隨著高層建筑和超高層建筑越來越多，其復雜性也在不斷地增加，這給建筑的安全和建設的經濟性在設計上提出了較高的要求，從理論研究和結構設計的實踐經驗來看，要想保證復雜高層和超高層建筑的安全性，我們還有很多的工作要做，而且要保證較高的準確性和合理性。

參考文獻

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