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摘要：隨著經濟的發(fā)展，高層建筑日漸普遍，其結構設計也越來越引起人們的重視。本文根據高層建筑結構的主要特征、高層建筑的結構體系，就高層建筑的結構設計的要點發(fā)表一些自己的見解。

關鍵詞：高層建筑；設計；原則；要點

引言

改革開放后我國經濟得到了迅猛發(fā)展，促使一座座高層建筑拔地而起，在過去的二三十年以來，我國高層建筑呈現出了驚人的增長態(tài)勢，無論是建設規(guī)模還是建設速度都是世界上及其罕見的。于此同時，充分了解高層建筑結構設計特點及其結構體系變得越來越迫切了，只有這樣，才能使設計達到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的基本原則，這些都需要我們在進行建筑結構設計工作時予以特別注意。

一、高層建筑結構的主要特征

1.軸向變形較大

高層建筑的豎向荷載很大，會引起較大的軸向變形，從而對連續(xù)梁彎矩產生影響，造成連續(xù)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。

2.結構側移影響關鍵

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.水平荷載影響較大

由于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。同時，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。

4.抗震要求較高

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。

二、高層建筑的結構體系

1.框架結構體系

由梁、柱構件組成的結構稱為框架。整幢結構都由梁、柱組成，架再由連系梁連系起就稱為框架結構體系，有時稱為純框架結構。它是高層建筑中常用的結構形式之一。其優(yōu)點是建筑平面布置靈活、易獲得大空間、建筑立面易處理、結構自重輕、造價較低；缺點是本身柔性較大、抗側力能力較差，在風荷載作用下會產生較大的水平位移，在地震荷載作用下結構構件破壞比較嚴重。

2.剪力墻結構體系

利用建筑墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構稱為剪力墻結構體系。墻體同時也作為維護及房間分格構件。剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度。其優(yōu)點是剛度大、空間整體性好、具有良好的抗震性能，并且在水平荷載作用下側向變形小，承載力要求也容易滿足；其缺點是剪力墻間距不能太大、平面布置不靈活、自重較大、不能滿足公共建筑的使用要求。

3.框架--剪力墻結構體系

框架--剪結構的優(yōu)點是在框架結構中布置一定數量的剪力墻，可以組成框架--剪結構，這種結構既有框架結構布置靈活、使用方便的特點，比框架結構的剛度和承載能力又都大大提高了，在地震作用下層間變形減小，因而也就減小了非結構構件的損壞，這樣無論在地震區(qū)還是非地震區(qū)，這種結構形式都可用來建造較高的高層建筑。

4.筒體結構體系

隨著建筑層數、高度的增長和抗震設防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來組成高層建筑結構體系往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結構稱為筒體結構。一般包括中央布置剪力墻薄壁筒的框筒結構、將筒的四壁做成桁架的桁架筒結構、由內、外兩個筒體組合而成的筒中筒結構等。

5.多筒體系—成束筒及巨型框架結構

當采用多個筒體共同抵抗側向力時，成為多筒結構。

（1）成束筒結構

在平面內設置多個剪力墻薄壁筒體，每個筒體都比較小，這種結構多用于平面形狀復雜的建筑中。

（2）巨型結構體系

巨型結構是由若干個巨柱以及巨梁組成一級巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級結構，它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結構上去。這種結構的二級結構梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間，可以布置小框架形成多層房間，也可以形成具有很大空間的中庭，以滿足建筑需要。除以上介紹的五種目前應用最廣泛的結構體系外，還有其他一些結構形式，也可應用，如薄殼結構、懸索結構、膜結構、網架結構等。

三、高層建筑的結構設計的要點

由于高層建筑結構的主要特征及結構體系的類別，高層建筑在設計時必須注意以下要點：

1.注重風荷載作用下的結構分析與設計

在高層建筑中，豎向荷載對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。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要予以特別關注。

2.考慮減輕自重

豎向荷載設計應減輕自重。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。

3.注意結構的規(guī)則性。

建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規(guī)則結構體系方案，以達到建筑具有必要的承載能力、剛度和變形能力；避免因部分結構或構件的破壞而導致整個結構喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用的能力；對可能出現的薄弱部位，應采取有效措施予以加強等要求。因此，高層建筑的結構體系尚宜符合下列要求：結構的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位；宜具有多道抗震防線。

4.規(guī)則結構的主要特征

規(guī)則結構一般指：體型（平面和立面）規(guī)則，結構平面布置均勻、對稱并具有較好的抗扭剛度；結構豎向布置均勻，結構的剛度、承載力和質量分布均勻，無突變。建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)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(guī)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。

結語

隨著我國城市建筑向高層化的不斷發(fā)展及人們生活追求水平的不斷提高，對建筑設計者所提出的要求也愈來愈高，這就要求建筑設計者要能夠與時俱進，不斷充實完善自己的專業(yè)知識水平，做到不被社會所淘汰并且為我國建筑行業(yè)做出自己的貢獻。

參考文獻：

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