高层建筑结构设计与特点

高层建筑结构设计与特点

温 飞

潍坊筑博建筑设计有限公司，山东 寿光 262700

摘要：由于高层建筑物建造过程及使用过程中受到的影响因素，与其它普通建筑物或者低层建筑物受到的影响程度和影响因素不同。所以，对于高层建筑的设计必须掌握高层建筑物的设计特点，有针对性地、科学地制定建筑设计方案。 关键词：高层建筑；结构设计；特点 中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)22-0142-02

导言

高层建筑物在建筑过程中遇到的问题较普通建筑更为错综复杂。因此，我们必须依据建筑过程中出现的具体问题进行具体分析，依照需求制定策略。由于高层建筑物具有更高的建筑要求和更大的生产生活价值。所以，我们更要尽可能的确保建筑的质量，和建筑的科学性。

1 高层建筑结构的分析 1.1 轴向变形不容忽视

对于高层建筑结构，由于层数多，高度大，轴力值很大，沿高度积累的轴向变形很显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：由于中柱和边柱的轴向压缩变形不同，往往会使连续梁中间支座处的负弯矩值及跨中正弯矩值和端支座负弯矩发生变化。对构件剪力和侧移的影响，在考虑竖向杆件轴向变形与不考虑竖杆件轴向变形相比较，各构件水平剪力和侧移都会产生很大的误差。由此可见，在进行高层建筑结构设计时，构件的轴向变形必须列入到设计考虑的范围中来。

1.2 轴向变形不容忽视

建筑物中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响。

1.3 结构延性是重要设计指标

对低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。结构设计考虑根据建筑物特点，考虑各个方面，为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

2 高层建筑结构特点 2.1 抗震设计要求更高

在进行高层建筑结构设计的时候，有一项重要的设计就是抗震的设计。由于高层建筑结构的特点，本身高度就是非常的高。因此，在抗震设计方面比多层建筑抗震设计要求要更高。由于我国是出现地震比较多的国家，因而在进行建筑物设计的时候，都要对其进行抗震设计，尤其是本文所谈到的高层建筑，更是要注重对其进行抗震设计。在实际的高层建筑结构的抗震设计中，除了要充分的考虑竖向荷载以及风荷载等因素外，还必须使高层建筑的结构具有良好的抗震的性能，具体实现的目标应该做到小震不坏，大震不倒。

2.2 尽量减轻高层建筑的自重

在高层建筑结构设计中，需要对其建筑物自身的自重应该做到尽量的减轻，在一定的程度上来讲，减轻高层建筑的自重比多层建筑减轻的意义要更高。之所以这么说主要是从地基的承载力以及桩基的承载力方面进行考虑的，如果高层建筑物与多层建筑物在同样的地基或者桩基的条件下，减轻建筑物的自重就意味着不会增加基础的造价及其相关的处理措施。并且能够增加层数。尤其是在软土土层具有非常明显的经济上的效益。

2.3 轴向变形问题

高层建筑自身的一个特点就是比较高，因此，建筑自身的竖向荷载施加的作用力也比较高。进而常常会造成柱体内部轴向变形，甚至会影响到连续梁弯矩。另外，轴向变形还

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能够影响到整个高层建筑建筑预制构件下料的长度。在进行构件的预制的时候，应该根据轴向变形的情况，进行系统和全面的计算，并且将结果作为下料的依据，对下料的长度进行及时的调整。

3 高层建筑的结构体系设计 3.1 框架结构体系

框架结构主要承重结构，由梁、柱、基础构成平面框架。对于框架柱而言，轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满，即耗能能力越大，延性就愈好。其优点：建筑平面布置灵活，可以依据自身的要求设计。其缺点：框架结构本身刚度不大，抗侧力能力差，水平荷载作用下会产生较大的位移，地震荷载作用下较易破坏。不高于巧层宜采用框架结构，可以达到比较好的经济平衡点。框架体系中，角柱的受力应该比别的柱差，为了防止角柱遭遇扭转变形或是弯压变形吗，柱截面不宜过小，同时还要加密箍筋，起到增加受压区混凝土约束的作用。注意事项：在框架结构体系中，一定要考虑高层建筑的底部柱，柱截面的大小要注意：在高层建筑中，应该尽量的三排柱结构设计方案；采用钢管混凝土柱、劲钢混凝土柱或是高强混凝土柱；通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性。

3.2 剪力墙结构体系

当建筑结构的框架体系强度和刚度不能满足设计要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，从而形成了框架一剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。当墙体受力主体全部由剪力构成的话，就会是剪力墙体机构，剪力墙结构体系是把建筑物墙体当作承受荷载的结构体系。对于剪力结构墙间距一般为3一8m，墙体同时作为维护及房间分隔构件。其优点：其刚度、强度都比较高，传力直接均匀，有一定的延性，整体性好，抗倒塌能力强，结构体系特征明显。现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好，刚度大，承载力要求容易满足，适于建造较高的高层建筑。抗震性能力强，承受力好。其缺点：剪力结构墙间距设计方面不能太大，空间平面布局不太灵活，自重大，开洞宜小等。注意事项：在高层剪力墙结构中，连梁的设计收到很多制约，刚度在高层建筑结构设计中，与剪力墙相连并且允许开裂可作刚度折减的梁称作连梁。应该选用跨高比较大的连梁，减少其剪切破坏，按常规设计方法配筋，进行截面抗剪设计，保证其延性。联系墙肢的连梁，不仅会影响剪力墙的受力，而且其本身的受力条件也比较复杂。在剪力墙结构设计中，必须坚持的原则就是强墙弱连梁，对连梁的刚度要进行折减，降低其抗弯能力。

3.3 筒结构体系

以筒体为抗侧力构件的结构体系统都称为筒结构体系，它包含单筒，多筒，复合筒等，它是由由一个或者几个简体为主抵抗水平力。也有把简体结构分为实腹筒、框筒及析架筒的说法。其优点：筒体结构体系能使整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心的筒式悬臂梁来抵抗水平力，其是以空间受力为主，具有较大的刚度、强度、整体性，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。其缺点延展性能有问题，并且全部此阿勇

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成本高，造价高。注意事项：在建筑是讲多层筒体结构组合在一起能够产生更大抵抗水平荷载的能力，使结构具有更大抗力性，这样的结构也是多筒结构设计，如加哥西尔斯大楼就是9个筒结合在一起的多筒结构使其具有更好的刚性和能力。当然，还可以让筒体结构设计和其他结构设计一起运用，如带加强层的框架一一核心筒结构与一般的框架一核心筒结构在受力上更强大，当然除了这几种建筑结构体系外，还有其他一些结构体系，如网架，薄壳等。随着建筑业的不断发展，我们还会开发出更多、更加实用的结构体系，这就要求我们建筑设计师不断学习，不断创新。

3.4 抗风结构优化设计

在基础设计上，要使用配比较高的砂石来保证地基的密实度，同时还要设置抗拔锚杆，以此来提高建筑基础的抗拔强度。在减振系统设计上，要多利用耗能支撑、剪力墙、楼板等组成的耗能减振系统来减少风荷载对高层建筑的影响。对于风荷载与水平力的问题，要对高风压区进行加固。这主要是从水平压力、水平荷载内力等方面进行综合考虑，来为高层建筑进行加固设计。

3.5 抗震结构优化设计

①提高结构设计的整体规则性，以此确保承载力体系分 （上接第 141 页） 将整个卫生间地面凿开重新翻修，凿开后才发现下沉室内积满水，积水经侧墙渗入下层。分析产生积水的主要原因有：卫生间地面防水未处理好，地面水渗入下沉室；部分给排水管道漏水进入下室。针对以上原因采取的措施有：严格作好卫生间地面防水处理及下沉室四周的防水处理；卫生间内所有给排水管道应经严格试压住水试验后方可暗封管道，建议在下沉室侧面设置侧排地漏，以排除可能出现的积水。

（3）采用侧排方式。卫生间采用后出水式座便器，侧排低漏，将浴盆或淋浴房垫高，各卫生器具排水横支管沿卫生间地面墙角处引至外墙。器具存水弯、排水横管及立管均设于建筑外墙处。采用这种方法，可避免出现下沉式积水的状况，但应注意几点：首先尽可能将洁具特别是座便器设于靠外墙处；其次应与建筑专业密切配合。由于排水横管及立管均设于外墙，不可避免影响到建筑外观，因而在建筑方案设计阶段给排水专业人员介入，将卫生间布置于建筑凹槽处，尽量降低对建筑立面的负面影响。

布的合理性。②改善地基的抗震设计，即在简化建筑平面、提高地基的强度与高度的同时，将上部结构的重点和群桩设置在同一直线之上。③在剪力墙的设计方面，要提高高层建筑承重结构的抗侧力，以此来满足承载力的耗能与延续性，这样可以有效地提高高层建筑的抗震能力。

4 结语

高层设计中，建筑和结构是关系最密切的专业。建筑师往往根据建筑的使用功能和美学要求处理建筑体型，包括平面和立面；而结构师则根据受力的合理性进行结构设计，其中结构形式和结构体系的选择，结构总体布置等对结构的受力性能优劣性起决定性作用。结构的总体布置与结构体型密切相关，简单的体型易于得到规则和受力合理的结构总体布置，可使结构具有良好的抗震性能。

参考文献

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[3]闫恒. 浅谈高层建筑结构设计特点[J]. 商品与质量：房地产研究，2014（3）.

4 结语

目前建筑给排水工程领域质量管理制度正处于逐步完善阶段，随着相关制度的推行，将依靠科技进步，不断提高管理方式，提升管理水平，实施长效管理；不断修订、完善和健全工程质量安全法律体系，做到有法可依，有法必依，执法必严，违法必究；进一步增强企业质量管理的自觉性，提高质量意识，加强项目管理力度，提高建筑给排水工程质量，更好地为社会主义经济建设服务。

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