简论结构设计高层建筑结构设计中关键技术期刊

摘 要：随着社会经济不断发展，城市化进程不断加快以及对高层、超高层建筑的结构体系的研究日益完善，使得高层、超高层建筑得迅猛发展。本文针对高层建筑结构的设计特点，重点对框架一剪力墙、剪力墙、筒体等结构体系的受力性能特点进行了分析，对各种结构形式的高层建筑受力分析方法进行了相应探讨。
关键词：高层建筑；结构设计；关键技术；探讨

1.高层建筑结构设计特点

众所周知，侧向力是影响整个结构内力与建筑物土建造价以及结构变形的唯一因素。其实高层建筑与低层建筑同工异曲，承受的自重、雨载、活载等一些垂直荷载以及地震、风等的水平力。在所有的低层建筑结构中，水平荷载所引发的位移与内力很小，因此可忽略不计;在高层建筑结构中，水平荷载的位移与内力是慢慢增加的;在所有的高层建筑中，地震力与水平荷载成了最关键的控制因素，结构一定要具有适宜的刚度.随着建筑高度的不断增加，建筑的侧向位移也会随之而增加，所以设计高层建筑的过程中，不但要结构上有着足够大的强度，同时结构上还要有具体的刚度，让结构有个合理的自振频率，使水平力的作用层位移具体控制在一个范围内。结构还要有一个良好的廷性.相对一些较低的楼房来说，高楼的结构会更加柔和一点，在实际地震作用下其变形就会更大一点。其实影响建筑结构的耐震性的主要因素是结构的变形能力和承载力，所以为了让结构进入塑性的变形阶段之后

摘自：本科毕业论文致谢www.udooo.com

还能有着较强的实际变形能力，预防高层建筑在一些大地震中倒塌。一定要在满足具体强度下，利用合理的构造措施与优良的概念设计，来进一步提高整个结构，尤其是那些薄弱层的具体变形能力。

2.高层建筑结构设计关键技术分析

2.1 水平荷载相对于竖向荷载显得更为重要

结构需同时承受竖向和水平荷载，低层结构以抵抗重力为代表的竖向荷载为主，而水平荷载所产生的内力、侧向位移很小。对高层结构来说，随着建筑高度的增加，水平荷载随建筑高度的增高迅速增大。如把建筑物视作一简单的竖向悬臂构件，构件中由竖向荷载产生的轴力与高度（H）成正比；水平作用产生的弯矩与高度（H）的平方成正比；水平作用产生的侧向位移则与高度（H）的四次方成正比。对某一高度确定的建筑，结构竖向荷载的大小基本稳定，而水平方向上风载和地震作用的数值大小往往会随高层建筑结构的动力特性不同而存在较大幅度的变化。可见，水平荷载对高层建筑结构的影响大，侧向位移成为结构设计的主要控制目标之一。

2.2 控制结构侧移是关键因素

与低层建筑结构的设计不同，高层建筑结构的侧移是其结构设计过程中的关键决定性因素。随着建筑高度的不断增加，水平侧向荷载下的结构侧移变形会快速增大。侧向位移过大将使结构产生附加内力，特别是对竖向构件，附加偏心力超过一定限值时，将会引起整个结构的倒塌破坏；同时，在风荷载作用下，如果侧向位移过大，将会引起居住者工作者的不适，在地震作用下，如果侧向位移过大，更会让人感到不安和惊慌。

2.3 结构轴向变形的影响显著

对于高层建筑结构，由于层数多、高度高，轴力很大，从而沿高度逐渐积累的轴向变形很显著，高层建筑结构中，一般竖向荷载的数值较大，在柱中会引起较大范围的轴向压缩变形，对结构体系中的连续梁弯矩大小产生显著影响。高层建筑的轴向变形的差异会达到一个比较大的数值，从而引起跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支座处的负弯矩值减小。

2.4 结构延性的重要性

高层建筑相对于低层或是多层建筑来说结构更柔一些，受到地震的影响后，结构变化更大一些。所以采取恰当的措施保证结构具有足够的延性，使结构在塑性变形阶段仍然具有较强的变形能力。
3高层建筑的结构选型

3.1结构的规则性问题

新旧规范在这力面的内容出现了较大的变动，新规范在这为面增添了相当多的限制条件，例如:平面规则性信息、嵌固端下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“严重不规则的建筑不应采用。”因此，结构工程师在遵循新规范的这此限制条件下必须严格注意，以免后期施工图设计阶段工作被动。

3.2结构的超高问题

在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，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高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。

3.3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位置或基础部位，因此在这个问题上，结构设计工程师往住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。

3.4短肢剪力墙的设置问题

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）第7.1.8条规定了高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并且应符合一系列规定。同时第7.1.8条还规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。
如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墙结构。短肢剪力墙结构中，应有足够的长肢剪力墙。如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。当采用壳元模型时，应加细单元的划分。短肢剪力墙结构有时用薄壁杆元可能更合适。因短肢墙的模型更符合薄壁杆元模型，采用壳元则有单元划分不细的问题。
参考文献
黄海涛,黄慎江.结构设计中概念设计方法应用的探讨[J]. 工程与建设. 2010(04) .
江庆.高层建筑结构转换层关键施工技术应用探讨[J]. 科技传播. 2010(22) .