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高層建筑的受力特點范文1

[關鍵詞]帶轉換層 高層建筑 結構設計

中圖分類號：S141 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0132-01

一、前言

隨著經濟的發展和社會的進步，各種復雜的高層建筑不斷地拔地而起，帶有轉換層的高層建筑是目前諸多的高層建筑中最常見的形式。高層建筑結構轉換層可以恰當地連接高層建筑上下不同的結構體系，從而滿足高層建筑多樣化的使用需求。但是由于轉換層的豎向構件是不連續的，在力學結構上是屬于傳力不直接、受力比較復雜的結構，在地震發生時比較容易形成薄弱層或者是軟弱部位，所以帶轉換層的高層建筑在設計之時還需要考慮其自身的特點和結構。

二、 定義及設計原則

由于高層建筑功能特點的需要，一般高層建筑的下部空間比較大，上部的構件則不能直接連接地面，而是通過水平的轉換結構與建筑下部的構建相互連接，這就形成了帶轉換層的高層建筑。典型的帶轉換層的高層建筑可以分為五種基本的形式：厚板、箱型梁、桁架、梁和空腹桁架。

由于帶有轉換層的高層建筑在地震發生時的受力比較復雜，不利于抗震，所以一般在9度抗震地區一般不采用帶有轉換層的高層建筑的設計形式。在進行轉換層的設計時需要遵循的原則可以分為以下幾個方面：

減少轉換：在高層建筑的上下主體豎向的連接之時，要盡可能設計成上下主體的豎向貫通的連接方式，尤其是在核心筒框架結構的設計之時，核心筒的設計應該力求上下的貫通。

傳力直接：在進行轉換層上下主體豎向結構的布置之時，應該盡可能的將水平方向的轉換層的傳力做到直接，避免出現復雜的轉換方式，盡可能避免抗震不利、耗材多、質量大、不經濟合理、傳力復雜的厚板轉換。

弱化上部、強化下部：為了保證高層建筑下部的大空間的設計具有適宜的強度、剛度、抗震性能和延展性能，在進行帶轉換層的高層建筑的設計之時就應該盡量強化轉換層下部結構的剛度，并且要適當的弱化轉換層上部結構的剛度，從而使得轉換層上下部分之間結構變形特征和結構剛度盡可能相近。

優化轉換結構：由于高層建筑必須要考慮地震的影響因素，所以需要設計高層建筑的高位轉換，適宜的高位轉換結構應該選擇一些不易引起邊柱柱頂的彎矩過大或者是邊柱的剪切力過大的結構形式，例如在引進一些斜腹桿桁架、寬扁梁和空腹桁架等結構時，就需要注意這些結構的強度和剛度等因素，力求保證質量，避免脆性破壞。

計算力求全面、準確：要想設計好帶有轉換層的高層建筑，就需要把結構轉換層作為高層建筑整體結構中重要的組成部分，并且采用正確的計算方式和三維空間的結構分析，實現受力變形狀態的正確分析。若是在進行轉換層的設計之時采用有限元的方法對轉換層的部分結構進行補充，就需要將轉換層的兩層結構納入轉換層局部的模型計算當中，并且還應該將轉換層內部的平面剛度和三維空間效應進行分析，采用符合實際受力的邊界條件計算正確的轉換層的模型設計。

三、 帶轉換層的高層建筑的轉換結構

（一）轉換結構

3.1框支梁

當高層建筑的轉換層上部框支墻門窗洞口的設計處于規則排列的狀態，并且上部框支墻門窗洞口的位置位于框支梁跨中部的區域之時，轉換層上部的框支墻和框支梁這樣的位置有利于保持其穩定結構。當轉換層上部的框支墻不能滿足以上的條件需求之時，或者是由于轉換層上部的小柱網框架不符合下部結構時，框支梁的設計就應該按照轉換梁的設計來完成。

3.2轉換梁

高層建筑轉換層的轉換梁的設計之時，一般選用剪壓比來控制結構設計的計算過程，從而避免出現轉換梁的脆性破壞。

3.3斜腹桿桁架

在高層建筑的轉換層設計之時，斜腹桿桁架是一部分重要的結構，斜腹桿桁架的轉換結構設計，一般選用跨滿層的設計方式，并且斜腹桿桁架上弦節點的設計和布置應該和轉換層上部的墻肢、密柱形成中心對稱結構。

3.4空腹桁架

高層建筑轉換層的空腹桁架的設計之時，空腹桁架也應該選擇跨滿層的設計方式，并且需要注意跨滿層的設計中上弦階段的設置也需要滿足與轉換層上部結構的墻肢和密柱形成中心對稱的結構。

3.5厚板

在高層建筑的轉換層設計之時，由于厚板轉換一般適用于上下豎向構件沒有規律設置的情況，在一般的情況下不宜使用厚板轉換的方式。

（二）框支柱

在地震的作用下，框支柱可以通過內力對框的結構進行適當的調整，一般可以分為以下幾種調整方式：

剪力調整：這就需要框結構中框支柱的數目多于10根，從而在地震發生時每根框支柱的受力在剪力調整時才不至于少于設計時的20%；若是框支柱多于10根，這樣在地震的作用下，每根框支柱的受力就會大于基底總剪切力的20%。

彎矩調整：在進行彎矩的設計之時，應該根據剪力的比例來調整彎矩，從而使得彎矩的真實值大于設計值的1.5倍。

軸力調整：在地震發生時框支柱能夠承受的地震作用應該大于軸力設置值的1.2倍。

四、結束語

在高層建筑的設計之時，結構轉換層起到了“承上起來”的關鍵作用，實現了高層建筑的上下功能和結構形式的連接和轉換。所以，對轉換層結構進行合理設置，對轉換層整體結構和關鍵受力部分進行受力特點的分析，是設計“安全、經濟”的轉換層的關鍵因素。為了滿足高層建筑轉換層的要求，需要結合和分析各項關鍵指標因素，并對在的證發生的情況在各轉換層結構可能出現的受力進行分析，力求使整體結構相互連接，抗擊地震的影響，還應該針對轉換層的薄弱部位進行加強鞏固設計，從而確保轉換層的各個構建都能夠與設計的最始目標一致，達到設計的預期效果。本篇文章提出的高層建筑轉換層設計的影響因素尚不是十分完善，設計思路和分析方法僅供參考。

參考文獻

[1] 劉靜，王海榮.帶轉換層的高層建筑結構抗震性能分析及研究.《城市建設理論研究（電子版）》.2014年30期.

高層建筑的受力特點范文2

［關鍵詞］高層建筑結構設計 水平載荷變形側移

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

引言

高層建筑結構設計是針對高層建筑特性的建筑結構設計在滿足安全、適用、耐久、經濟和施工可行的要求下，按有關設計標準的規定，對建筑結構進行總體布置、技術經濟分析、計算、構造和制圖工作，并尋求優化的過程。隨著我國經濟與科技的飛速提高，涌現出越來越多的高層建筑。由于我國鋼產量居世界前列，混凝土使用量亦居世界第一，這就為高層建筑的發展創造了良好的物質條件，所以鋼筋混凝土高層建筑仍是具有很強的優勢。

一、結構分析與設計特點

1.水平載荷產生的內力及側移的影響

任何一個建筑結構都要同時承受垂直荷載和風產生的水平荷載，還要具有抵抗地震作用的能力。在較低樓房中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計，水平荷載產生的內力和位移很小，對結構的影響也就較?。坏谳^高樓房中盡管豎向荷載仍對結構設計產生著重要影響，水平荷載卻起著決定性的作用。隨著樓房層數的增多，水平荷載作用下結構產生的內力及側向位移迅速增大，這同樣也要求結構具有足夠的抗側剛度，使之在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，保證良好的居住和工作條件?？傊胶奢d愈益成為結構設計中不可小視的控制因素。在6度抗震設防設計中，很多情況是風作用為控制性工況；在7度以上抗震設防設計中地震作用是控制性作用，地震作用對高層建筑危害的可能性也比較大，高層建筑結構設計中的抗震設計是重點。

2.豎向變形的影響

通常在多層建筑結構分析中，由于軸力項影響很小，多以考慮彎矩項為主。但對于高層建筑結構，情況就不同了。由于層數多，高度大，軸力值很大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生顯著的改變。對連續梁彎矩的影響：采用框架體系和框－墻體系的高樓中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數值，其后果相當于連續梁的中間支座產生沉陷，從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩增大。

3.結構整體剛度的影響

高層建筑的剛度決定其在地震中吸收與釋放能量的大小，剛度大的建筑在地震中吸收的能量多，釋放的較少；較柔的結構在地震中吸收的能力少，釋放的多。故此結構在地震中的整體剛度表現一定要適中，特別需要在構造上采以恰當的措施，來保證結構的剛度要求。

二、高層結構體系

通過受力因素分析，下一步就考慮采用什么結構體系，有下面幾種高層建筑結構體系可供選擇：框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒中筒結構等。根據其受力特點，選取合適的結構體系或其組合體系。

1.框架體系

框架結構的主要受力構件由框架梁、框架柱、基礎組成，從而形成空間整體受力體系。其體形布置較為自由，空間可以靈活分割。但高層框架體系抗側剛度較差，水平位移較大，為了滿足側向剛度及使用要求底層的框架柱往往需要較大的截面，對使用功能及經濟效益都有一定影響。

2.剪力墻體系

剪力墻結構體系是利用鋼筋混凝土墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構體系。鋼筋混凝土剪力墻結構整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側向變形小，承載力要求容易滿足，其抗震性能良好，適于建造較高的高層建筑。但鑒于其受制于受力與傳力的要求，其空間布置較不靈活，也不宜開設較大洞口，對于一些對空間分割有要求的公共高層建筑較難滿足。

3.框架—剪力墻體系

在框架體系中適當布置能抵抗水平推力的墻體，并使框架柱、樓板有可靠連接而形成的結構體系。房屋的豎向荷載由框架柱和剪力墻共同承擔，而水平荷載則主要由剛度較大的剪力墻來承受。由于有了剪力墻，其體系比框架結構體系的剛度和承載力都大大提高了，在地震作用下層間變形減小，因而也就減小了非結構構件（隔墻和外墻）的損壞。這樣無論在非地震區還是地震區，都可以用來建造較高的高層建筑。還可以把中間部分的剪力墻形成簡體結構，布置在內部，外部柱子的布置就可以十分靈活。

4.筒中簡體系

筒體結構由框架或剪力墻圍合成豎向井筒，并以各層樓板將井筒四壁相互連接起來，形成一個空間構架。通常簡體結構基本形式有三種：實腹筒、框筒及桁架筒。筒體結構最主要的特點就是它的空間受力性能良好。不論哪一種簡體，在水平力作用下都可看成固定于基礎上的箱形懸壁構件，它比單片平面結構具有更大的抗側剛度和承載力，并具有良好的抗扭剛度。簡中筒結構是一種抵抗較大水平力的有效結構體系，但其抗側剛度較大，吸收地震能量大，延性不好，這就造成造價比較高，從經濟效益角度考慮還需慎重。

三、高層建筑結構實例分析

某項目建筑高度120米，結構十七層，結構體系為框架－剪力墻體系。結構技術含量較高,計算繁瑣,但圖上作業量相對不大,結構布置較規則。除有牢固的支撐體系,包括泥漿護壁鉆孔灌注樁、梁、柱及剪力墻外,還引入了混凝土斜柱和鋼結構塔尖,屬相對較為復雜的受力部分,其中本工程的亮點是位于結構第八與十二層引入了斜柱支撐體系，層高為5.1米，其豎向力可分解為沿柱的軸力與垂直于柱的剪力，故柱底彎矩要比豎向布置的框架柱大很多，斜柱箍筋全長加密。但施工時在柱底節點區域遇到較大困難，由于箍筋排布較密，成品雙肢箍很難套進內部，而在結構計算時此節點也需要密布此種箍筋，故現場采用兩根單肢箍在節點區域直接焊接成雙肢箍，成功的解決了箍筋排布困難的問題。

鑒于高層建筑在我國越來越廣泛的應用，其建筑立面效果的要求相對過去也有了很大的提高，結構封頂后的設備安裝也成為一大難點，這不但需要施工單位有完善合理的施工進度計劃和流水作業安排，也同樣要求我們設計人員有良好的施工意識，密切結合實際操作步驟進行圖紙作業。

四、結語

總之，結構設計是個系統、全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。設計人員要從一個個基本的構件算起，深刻理解規范和規程的含義，并密切配合其它專業來進行設計，在工作中應認真思考，善于總結工作中的經驗和教訓。

參考文獻

［1］方鄂華.高層建筑鋼筋混凝土結構概念設計［M］.機械工業出版社，2004.

高層建筑的受力特點范文3

關鍵詞：帶鋼桁架；轉換屢；高層建筑結構

中圖分類號：TU318　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3198(2009)14-0272-01

目前，隨著高層建筑的迅速發展。建筑功能的要求也日益復雜化，建筑結構常常需要采用結構轉換層來完成上、下層建筑物結構的轉換。一般結構層相比，轉換層結構具有結構重量大、結構層剛度大、幾何尺寸超大，受力復雜等特點，這意味著轉換結構組成了建筑物的主要構件，它們的設計是否合理、安全、經濟對整個結構的安全性、結構造價、施工費用等有著重要的影響。

1 帶鋼桁架轉換層高層建筑結構的構造要求

帶桁架轉換層的結構應按“強化轉換層及其下部、弱化轉換層上部”的原則，使轉換層上下主體結構的側向剛度盡量接近，平滑過渡。抗震設計時。控制轉換層上下主體的結構側向剛度，當轉換層設置在3層及3層以上時。其樓層側向剛度尚不應小于相鄰上部樓層側向剛度的60％。

將轉換桁架置于整體空間結構中進行整體分析。此時，腹桿作為柱單元。上、下弦桿作為梁單元，按空間協同工作玻三維空間分析程序計算整體的內力和位移。計算時，轉換桁架按實際桿件布置參與整體分析，但上、下弦桿的軸向剛度、彎曲剛度中應計入樓板的作用。整體結構計算需采用兩個以上不同力學模型的程序進行抗震計算。還應進行彈性時程分析并宜采用彈塑性時程分析校核。

帶桁架轉換層的結構設計中應按轉換層“強斜腹桿，強節點”。桁架轉換層上部框架結構接“強柱弱梁、強邊柱弱中柱”的原則，以保證轉換層的結構具有較好的延性，確保塑性餃在梁端出現，能夠滿足工程抗震的要求。

轉換桁架的相鄰層樓板宜雙向雙層配筋，每個方向貫通鋼筋的配筋率不宜小于0.25％，且在樓板邊緣、孔洞邊緣應結合邊粱設置予以加強。轉換桁架上、下弦桿的配筋應加上樓板平面內彎曲計算引起的附加鋼筋。

2　帶鋼桁架轉換層商層建筑結構實例分析

對于大跨度的鋼桁架轉換層結構的受力。各方面的影響因素較多，導致結構受力情況比較復雜，對它的受力影響因素進行探討具有實際意義，可為實際工程的設計與施工提供理論依據。因此，通過對大跨度鋼桁架轉換層的受力影響因素進行分析，認識鋼桁架轉換層的受力特點。以期充分利用鋼結構構件受力性能好的特點，使其承擔較多的荷載作用。以調整端部混凝土結構的受力，減少混凝土結構的荷載作用，使整個結構體系的受力更為合理。下面結合工程實例分析高層轉換桁架的受力影響因素及其受力特點，某高層建筑為地上24，層，地下2層，總建筑面積72788m2，其中地上58300m2，地下14488m2。平面長92.1M，寬49M。結構檐口標高為108.80m，中間有電梯、樓梯、機房等的高層建筑。

(1)梁式轉換與精架轉換的比較確定，

與最為常見的轉換結構形式粱式轉換相比，本例中轉換粱的跨度很大而且上部荷載較大，采用梁式的轉換結構，轉換梁的截面必然很大，一方面導致轉換梁下部空間無法再利用、自重大、配筋多、不經濟等缺點；另一方面導致沿豎向結構質量和剛度分布在轉換層的變化不連續。發生突變，對結構的整體抗震性能不利。因此，需要另一種形式的轉換構件來解決這個問題，而轉換桁架具有傳力明確，傳力途徑清楚-雖構造和施工復雜，但轉換桁架不僅為開洞和設置管道創造了條件，而且它們的位置與大小都有很大的靈活性，可以充分利用該轉換層的建筑空間，而且桁架轉換層的節間采用輕質建筑材料填充甚至可以外露不填充，有利于減輕結構的自重；轉換桁架的抗側力剛度比轉換粱要小，也就是說。具有桁架轉換層的高層建筑其質量和剛度的突變要比帶轉換粱的高層建筑緩和。因此帶轉換桁架的高層建筑其地震反應要比帶轉換梁的高層建筑小得多，由此可見，在本例工程的三層轉換構件采用轉換大粱的結構形式是不合適的，而采用轉換桁架的結構形式將很好的避免了上述的多個問題且將節約混凝土用量近30％。將是一個較為合理正確的選擇。

(2)轉換桁架的具體形式的確定。

在本例工程的三層轉換構件采用確定桁架結構后，設計人員則需要進一步確定桁架的結構形式。根據前面的論述，轉換桁架的結構形式有多種，但是根據本例工程的三層轉換構件的具體情況，采用何種最合理的結構形式，則必須加以比較分析后方可確定。

①單層轉換桁架與雙層轉換桁架的確定，

采用精架結構作為高層建筑的轉換構件時，一般情況是取出一層層高的高度作為轉換桁架的高度。對于本項目，轉換桁架位于結構的邊緣，建筑師為了使轉換桁架對于立面的影響降至最小，希望桁架僅在中庭設置，即取一層高度(4.00m)作為轉換桁架的高度。在本例中各層的層高情況分別是：底層：6.44ml二層：4.80m：三層以上：4.00mt而結構的柱距為9.0m，若僅取4.00m為桁架高度時，在柱與柱之間必須另設一個桁架節點以保證桁架斜腹桿與水平弦桿的角度在合理的450―550之間。若取建筑的兩層層高即8.00m為轉換桁架的高度，則在柱與柱之間可以不必設置多余的桁架節點，使桁架的結構形式趨于簡單。

②空腹桁架、斜桿桁架、無豎桿桁架的比較確定。

作為高層建筑中的轉換結構一桁架結構有如下的主要結構形式：空腹桁架、交叉斜桿桁架、無豎桿的交叉斜桿桁架。作為一種相對獨立的結構形式，無論采用何種結構形式。應該說都是可以實現的。對于建筑師來說，空腹桁架如果在構件尺寸可以接受的條件下。當然是首選，當然，采用無豎桿的交叉斜桿桁架形式，結構上可以使桁架的構造節點趨于簡單，在建筑師看來，也可以接受。

③單跨桁架與多跨桁架的確定。

在確定了以交叉斜桿桁架作為本次項目的轉換結構的結構形式后，結構工程師尚發現在這個計算模型中的框架柱的內力較大。作為抗震設計“強柱弱梁”的一般設計原則，框架柱中的內力相對越大，則在柱中率先出現塑性鉸的可能性將越大。而在模型計算中同樣可以發現，Z2的內力較大。而作為相鄰的柱z1的內力則相對較小，尚有較大潛力。

綜上所述，采用將轉換桁架向外延伸一跨的做法，可以使本次工程的轉換桁架各構件的內力分布更為合理，也即是說，采用向外延伸一跨轉換桁架的結構形式在本次工程中是較為合理的選擇。

高層建筑的受力特點范文4

【關鍵詞】高層建筑；結構設計；扭轉；受力性能；結構方案；計算簡圖

中圖分類號：TU208 文獻標識碼： A

前言

高層建筑的出現是科技發展、社會進步、建筑行業提升的重要標志，當前，國家和城市發展越迅速，高層建筑的數量和層次就越高，很多大城市已經開始了超高層建筑的設計和施工，并已經逐漸成為一種社會和行業發展的趨勢。在這樣的趨勢下，高層建筑結構設計工作就顯得尤為重要，在設計工作中要通過科學的手段、統籌的方法和高超的技巧將設計的合理性、安全性和需要的廣泛性和差異性有效地統合在一起，滿足從行業到社會，從個人到集體，從需要到發展等各方面的需要。當前，各界為建筑行業提出了做好高層建筑結構設計的要求，因此，在高層建筑結構設計中要了解高層建筑結構的特點，注意設計中的要點，重點對高層建筑結構的扭轉和受力性能進行關注，在堅持安全、質量和經濟的原則下，提升高層建筑結構設計的水平。

一、高層建筑的結構特點

1、重視對待軸向變形。高層建筑中，由于豎向負荷較大的原因，可能會引起在柱中較大程度上的變形，從而對連續梁、彎矩產生比較大的影響，該影響包括兩個方面：一方面是，會增大端支座負彎矩的數值或者是增大跨中正彎矩的數值，另一方面是，減小連續梁中間支座的負彎矩值。除了這兩方面的影響外，還會影響預測構件的側移和剪力，以及影響構件的下料長度，對于對構件的側移和剪力的影響，將其和構件豎向變形相比較，就會得出較為不安全的結果；對于對預測構件下料長度的影響，可以采取根據計算軸向變形數值，然后針對性的對下料長度進行調整分配。

2、重要的高層建筑結構設計指標是結構延性。高層建筑和低層建筑的區別之一就是：在建筑結構方面，高層建筑的結構較柔和，同時也就保障在地震作用下高層建筑的變形更大。為了避免高層建筑在遭受較大沖擊后，在進人高層建筑塑性變形階段的前提下，高層建筑仍可以具有較強的變形能力，也就是避免高層建筑的倒塌，需要在高層建筑結構設計時采取恰當合理的措施，達到保障高層建筑結構具有應對較大沖擊的延性。

3、高層建筑結構設計的決定性因素是水平荷載。一方面，對于大多數的高層建筑樓房來說，豎向荷載基本上是定值，而水平荷載，比如地震作用和風負載，荷載值隨著高層建筑結構動力特性的不同而發生較大程度上的浮動變化；另一方面是，由于高層建筑樓房自身的重量和樓面引起的彎矩和軸力的數值，與建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷載產生的傾覆力矩和引起的軸力與建筑物高度的二次方成正比。

三、高層建筑結構設計的要點

1、高層建筑的構造措施

高層建筑結構設計中要重點對剪力、壓力、柱體等相關結構和特性進行強化，同時要加強彎力矩的防護，提高拉力的大小，提升構造梁的性能，要注意對薄弱部位的加強，特別重點考慮的構造要點有：延性、溫度應力、薄弱層厚度，鋼筋錨固長度，抗震結構層次等主要環節，要達到高層建筑結構的設計合理化，就必須做好上述構造方面的設計。

2、高層建筑結構的計算簡圖

計算簡圖是高層建筑結構設計和高層建筑結構計算時的中要基礎，因此，需要選擇適宜的高層建筑結構計算簡圖。在計算簡圖中要對高層建筑結構的剛節點和鉸節點進行重點把握，同時要控制計算簡圖的誤差，使其限定在高層建筑結構設計的允許范圍中。在高層建筑結構計算簡圖的應以中要對構造的重點防護措施進行強化，這樣有利于控制高層建筑結構的穩定。

3、高層建筑結構的方案

結構方案的經濟性、科學性和合理性是整個高層建筑結構設計的關鍵，要采用高層建筑結構的合理形式和經濟形式，這樣可以使高層建筑結構得主要性能和要求達到相應的設計。在方案中要注意豎向和水平向的規則，同時，要注意在同一結構單元內不能應用同樣結構體系和方式，以避免高層建筑結構出現問題。

4、高層建筑的基礎方案

在高層建筑結構進行基礎設計師要重點考慮高層建筑結構的荷載分布、高層建筑工程的地質條件、高層建筑的施工條件。設計高層建筑結構時要重點考慮到對地基潛力的挖掘，因此，在高層建筑結構設計階段要對工程地質勘查報告的內容和技術參數進行重點了解，以便形成具有科學性和合理性的高層建筑結構基礎方案。

四、高層建筑結構設計的基本要求

1、高層建筑結構設計的規則性

高層建筑結構設計應符合抗震概念設計的要求，應采用規則的設計方案，不應采用嚴重不規則的結構體系。高層建筑結構設計應該具備多道抗震防線；具有合理的承載力和剛度分布的結構水平和豎向布置，避免因扭轉和突變效應造成局部薄弱部位。

2、高層建筑結構設計的平面規則布置

高層建筑結構平面布置需要能抵抗豎向和水平荷載，對稱均勻，明確受力，傳力直接，減少扭轉的影響。在地震作用下，建筑的平面要簡單規則，在風力作用下可以適當放寬要求。建筑的抗震設防要求建筑的平面形狀宜對稱、簡單、規則，才能達到減震的目的。

五、高層建筑結構設計問題的防范和處理

1、高層建筑結構設計中的扭轉問題

在進行結構設計時，我們需要建筑的三心盡可能匯于一點，即三心合一。高層建筑結構設計的扭轉問題就是指建筑的三心在結構設計過程中未達到統一，結構在水平荷載的作用下發生扭轉振動的效應。

2、高層建筑結構的受力性能

對于高層建筑物最初的方案設計，建筑師考慮更多的是應該是它的受力性能，而不是詳細地確定它的具體結構。沉降縫兩側單元層數不同時，由于高層的影響，低層的傾斜往往很大，因此沉降縫寬度可按高層單元的縫寬要求來確定。

3、高層建筑結構設計中的其它問題

一是，剪力墻的墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應采取在墻與梁相交處設置扶壁柱或暗柱，或在墻內設置型鋼等至少一種措施，減小梁端部彎距對墻的不利影響。二是，對各抗震等級框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求，同時增加了最小面積配箍率的要求。三是，嚴格要求各抗震等級剪力墻在各種情況下的厚度與層高。四是，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。

六、結束語

綜合全文，近些年我國的高層建筑建設行業迅速發展，而高層建筑結構設計是高層建筑建設行業的關鍵因素，高層建筑建設行業的進一步發展，使得對高層建筑結構設計質量的要求越來越高。高層建筑結構設計質量好壞直接影響到整個高層建筑是否具有安全性，直接影響到高層建筑建設行業是否達到可持續發展。本文從高層建筑結構設計的原則人手，對高層建筑結構設計的特點進行詳細的概述，進而引出高層建筑結構設計中應該注意的問題，并對這些問題進行簡單的概括。

[參考文獻]

[1]蔣最.淺探高層建筑設計和城市空間合理化[J].城市建設理論研究（電子版）

高層建筑的受力特點范文5

關鍵詞：高層建筑；混凝土結構；抗震性能；設計

中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：

高層建筑的抗震性能關系到人民的生命財產安全，但是就目前情況來看，建筑結構的抗震性能還存在一定問題，由于地震造成的巨大災難給人們敲響了警鐘，所以，提高高層建筑結構的抗震性能成為現代建筑重點研究的課題。

一、高層建筑抗震結構的分析

現代高層建筑結構形式主要是一個垂直于地面的豎向懸臂結構。其建筑的垂直載荷主要使建筑結構產生一個與地球引力相抗衡的軸心力；建筑的水平載荷使建筑結構產生彎矩。從建筑結構的受力特點進行分析可以看出：當建筑的垂直載荷方向保持不變時，隨著建筑高度的不斷增加僅僅會引起量的增加而已，而這時水平載荷的方向就可以來自四面八方；而當建筑為平均分布載荷時，建筑的高度就和彎矩呈現出二次方的變化。

再從建筑的側移特點來看：建筑豎直方向載荷引起的建筑位移是比較小的，而水平方向的載荷作為平均分布的載荷時，建筑的高度就和其側移呈現出四次方的變化。由此可以得出，在高層建筑結構中，水平方向的載荷對建筑結構的影響是要遠遠大于垂直方向載荷對建筑結構的影響的，所以在進行高層建筑建設時，水平載荷是在進行結構設計時需要重點控制的影響因素，所以除了在保證高層建筑結構抵抗水平載荷產生的彎矩、剪力以及壓、拉應力時，要具有較大的強度以外，還要保證高層建筑結構具有足夠的剛度，使得建筑隨著高度的不斷升高，所引起的側向變形能控制在結構規范允許的范圍之內。

二、高層建筑的抗震結構體系選擇

在進行高層建筑結構設計時，應當根據所建設工程的具體使用功能、房屋的高度與寬度的比值、抗震設防的類別、場地的類別以及建筑地基的實際情況、建筑所用的結構材料和施工工藝等相關因素，進行綜合的比對分析，從而選擇出最為合適的建筑結構體系。高層建筑的鋼筋混凝土結構可以采用框架、剪力墻、框架-剪力墻、簡體和板柱-剪力墻的結構體系。

建筑的結構框架可以為建筑在進行室內空間的布置時提高其靈活性。當建筑的層數較少的時候，水平方向的載荷對建筑結構的影響是比較小的，所以采用框架結構是比較合理的設計?？蚣芙Y構主要受到剪力作用的影響，屬于柔性結構，其在建筑層數較多時就會受到限制，所以框架結構主要用在非抗震設計以及層數相對較少的建筑當中。

建筑的剪力墻結構中，其剪力墻是沿著建筑的橫向方向和縱向方向，進行正交布置或者是多軸斜線交布置的，是由鋼筋混凝土墻體來承受建筑所有的水平方向和豎直方向的載荷，是屬于以彎曲變形為主的剛性結構。所以剪力墻這種結構的抗側力剛度相對較大，在水平方向的作用力下側面方向的變形相對較小，具有良好的空間一體性。但剪力墻結構的缺點就是其結構的自重比較大，在進行建筑的平面布置時具有局限性，很難滿足建筑內部需要建設大空間結構的要求。所以剪力墻結構更多的是運用在墻體的布置以及對于建筑的面積要求不大的建筑工程中，這樣既彌補了剪力墻的缺點，減少了非承重隔墻的數量，同時也使建筑更加的美觀，具有整體性。在國內大力推廣節能設計的大環境下，結構設計過程中工程師宜在滿足國家及行業規范的前提下盡量節省鋼筋混凝土的用量。在剪力墻結構剛度大且軸壓比很小的位置增設結構洞，在結構周期比不滿足規范要求的一些情況下此種減小剛度的方法更宜優先采用。這樣結構設計滿足規范要求的同時也降低了鋼筋混凝土的用量，降低了工程造價。

建筑的框架-剪力墻結構主要是指：在建筑框架結構中的適當部位，增添設置一些剪力墻，是剛性結構與柔性結構的融合體系，能提升高層建筑大開間的使用空間。在這種體系當中，建筑的主要結構是由若干道單片剪力墻以及框架相互構成的，在這樣的結構體系當中，框架和剪力墻將共同承擔起建筑水平方向的受力。所以在進行框架-剪力墻這種結構的建筑建設時，必須通過各樓層間的樓板使得其變形保持一致，以此使得兩者間能夠很好的進行協同工作。而從這兩者的受力特點進行分析后，可以看出由于兩者的變形方式不同，所以在進行協同工作時，框架結構能協助頂部剪力墻進行抗震，底部剪力墻能協助框架進行抗震，以此發揮出各自的抗震最佳效果，提升了建筑的抗震性能，被廣泛運用在高層建筑抗震的設計上。在實際工程設計當中框剪結構的剪力墻時常會影響房間的使用，這樣結構專業在設計的時候會因為局部剪力墻不能布置而導致框架柱軸壓比略超過規范要求。此種情況設計者宜調整箍筋的直徑，間距，肢距從而提高軸壓比限值的上限來滿足要求。這種方法比增大柱子截面或者提高混凝土強度等級更容易接受。

三、高層建筑的抗震結構布置

在進行高層建筑的獨立結構單元布置時，應該使得建筑結構平面的形狀相對簡單、規則、剛度和承載力都能均勻的分布。建筑的豎直方向體型應該規則、均勻，避免有過大的外挑和內斂。建筑結構的側向剛度應該是下部剛度大上部剛度小，并逐漸的進行變化。其高層建筑在進行結構布置時應該遵循以下幾點要求：

1、在進行高層建筑的結構布置時應該具有必要的承載能力、足夠大的剛度以及變形能力。

2、在進行高層建筑的結構布置時，應該注意避免因為部分建筑結構或者是構件遭受損壞，從而導致了建筑結構的整體喪失對重力、載荷以及地震的承受能力。

3、在進行高層建筑的結構布置時，對可能出現的薄弱環節進行嚴格的審核，并且及時采取相應的有效措施來進行應對。

4、在進行高層建筑的結構布置時，其建筑結構的豎直方向和水平方向的布置，應該使建筑的剛度以及承載力進行合理的分布，避免因地震時引起的局部突變和扭轉效益的發生，具有多道抗震設防的特點。

四、高層建筑的抗震結構計算

目前國內外在進行高層建筑抗震結構的計算時，都開始廣泛的采用電腦軟件，特別是在面對一些比較復雜的建筑結構形式時，電腦軟件能對其提供巨大的幫助。在運用電腦軟件進行建筑抗震結構的計算時，要求建筑結構的工程師必須具有清晰的結構概念，能準確在計算機上建立出反映工程實際情況的模型，還要能對其計算結果是否具有準確性、合理性做出分析。

在利用計算機進行對高層建筑的抗震結構計算時，要求計算機軟件的技術條件應該符合相關的標準規范，并且在進行特殊結構處理計算時，還要闡明其內容方面相關的科學依據。在面對復雜結構下，多發地震災害的建筑內力和變形的分析時，至少要采用兩個不同的力學模型進行研究計算，對計算出來的結果進行準確的分析、確認無誤后，才能進行相關建筑工程的抗震結構設計。

五、提高高層建筑結構的抗震性能

由于高層建筑的受力特點與低層建筑的受力特點有所不同，所以在地震頻發區，進行高層建筑結構的設計時，除了在保證建筑結構具有足夠良好的強度以及剛度以外，還必須具有一定的塑性變形能力，來減少地震對高層建筑的破壞。

高層建筑如果采用框架結構的設計，應該保證節點基本不會受到破壞，同一樓層中各個梁柱的兩端屈服歷程越長越好，而梁柱兩端的塑性鉸的出現應盡可能相對分散，以此充分發揮出整體框架結構的抗震能力。

六、結語

為了保證高層建筑具有良好的抗震性，在地震災害來臨之際可以有效的對人民的生命財產安全提供保護，在進行建筑結構的抗震設計時，就必須要通過其受力的特點、建筑結構的體系、建筑結構的布置以及計算進行詳細的分析，然后再進行建造。只有這樣才能保證高層建筑擁有良好的抗震能力，減少材料用量，降低工程造價，使人們的生命財產安全受到有效保護。

參考文獻：

[1]陳天華.高層建筑抗震結構設計探析[J].中國科技信息,2011,(16)

[2]盧偉.高層建筑抗震結構設計之探討[J].價值工程,2011,30(5)

高層建筑的受力特點范文6

關鍵詞：高層建筑；轉換層；設計原則；結構形式；結構特點

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

隨著我國經濟的不斷發展和社會的不斷進步，人們對生活的要求也不斷提高，“住”成為生活中不可或缺的一部分，對大多數高層建筑來說，將其主體結構設計為轉換層是必須的。為了滿足人們對住宅的需求，高層建筑的功能越來越趨向于多樣化、復雜化、全面化。在高層建筑中，轉換層的運用突破了常規的設計，在結構轉換的樓層中轉換構件，其對建筑結構的變化起到了一個過渡、銜接的作用，促使建筑中各個組成部分的不同功能得以淋漓盡致地發揮。轉換層有著復雜的結構，在轉換層的施工中，為了保證施工的質量，需要對設計的一些要點加以控制，采取各種措施來保證施工的質量。因此，對高層建筑轉換層結構設計要點的研究是刻不容緩的任務。

1轉換層的設計原則

由于將轉換層設置在建筑中會使豎向剛度發生改變，導致抗震能力下降，因此，設計轉換層的時候，要嚴格遵循這些設計原則：盡可能選直接落地的豎向構件，需結構轉換的豎向構件要少用，因為它會使豎向剛度發生突變，降低建筑的抗震能力；在選擇轉換層的豎向位置時，盡可能選較低的位置；使用傳力路徑比較明顯的換層結構促進結構的分析和工程的實施；對于轉換剛度，把握宜大不宜小原則。這樣，就能夠減少建筑的剛度突變，防止建筑結構的變化而導致框支柱被破壞，保證抗震能力。

2高層建筑轉換層結構形式和特點

如今，轉換層結構的工程應用正朝著形式多樣、方法多樣以及結構受力更好的方向發展。由于高層建筑的建筑和結構功能不同，轉換層分為梁式、桁架式、厚板式、箱型、巨型框架式等形式，而這些轉換層形式的設計方法又各不相同，。

2.1梁式轉換

梁式轉換是高層建筑中使用頻率最多的結構形式。轉換梁的截面一般是0.8至6米，因為梁式轉換傳力路線明確，上部墻從梁直接傳力到下部的柱子，給建筑工程的研究計算和設計帶來很大的便利，在加上成本較低，所以應用范圍較廣。

2.2箱式轉換

箱式轉換是通過雙向和單向兩個方面來實現的，與上下兩層較厚的樓板結合在一起，成為一個整體。這個方法需要轉換層有較大的剛度才能實現。

2.3板式轉換

板式轉換是將厚度約為2.0至2.8米的轉換板作為轉換層，因為轉換層厚，對于剪、沖、切的耐力較好，主要用于轉換層上下部分錯開較大、無次序、梁承托不了的時候。這種形式的轉換層的下層靈活度大，但因為比較厚重，施工的時候相對麻煩，難度提高了很多。

2.4桁架轉換

相對于其它的轉換層結構形式，桁架轉換層受力路徑更清晰，使用更靈活，抗震能力更好。但是由于節點的設計比較麻煩，加上其它因素的影響，運用范圍較為狹隘。使用桁架轉換時，因為節點多而復雜，剪切的難度提高，使用的配筋多，施工較為困難。若使用桁架轉換層，要求建筑有一定的層高，必須在3米以上。此外，上部分的節點與重心要對齊。還有，將力主要施在上下弦和斜拉腹桿中，可以降低成本。

2.5斜柱轉換

斜柱轉換層能夠使混凝土的可壓縮性充分發揮，擴大建筑的可利用空間，但是會使水平荷載加大。因此，對斜柱轉換層施工時，要添加拉梁或者圈梁，將斜柱連接更多的樓層，促使建筑達到平衡，相對減少水平荷載，確保了建筑的安全。

2.6巨型框架轉換

如今，有越來越多的建筑工程中都朝著巨型框架轉換的方向發展。其由多個梁式轉換層構成，主要是通過一些巨型柱與大梁互相平衡，抗側剛度好，抗震效果更佳。

3高層建筑轉換層的設計要點

在高層建筑轉換層的施工中存在著諸多難點，主要難點有：結構構件的跨度以及構件截面尺寸大，鋼筋含量大，并且鋼筋排布十分密集，混凝土的強度等級高，又是大體積混凝土，樓層高且自重大，模板支撐要求高。根據高層建筑轉換層的設計原則和施工結構特點，并結合實際情況，對結構設計要點進行了以下分析。

3.1設計戰略及選擇構件

根據高層建筑轉換層的設計原則和施工結構特點，首先要根據建筑的自身特點和設計要求來選擇最適合的轉換層。設置落地構件時，要做到對稱、均勻，貼近重心。使用的落地構件要高強度，通過鋼筋和混凝土的混合，提高構件的抗彎能力和抗剪剛度。

3.2設計配筋和轉換梁

對配筋進行設計的時候，要根據支座負彎矩衰減迅速的特點，將鋼筋都深入牢固到支座上，避免選擇彎筋。梁跨稍小時可用以拉通建筑上層支座負筋。沿梁高的間距要低于200mm，直徑要大于16的腰筋。設計轉換梁的時候，要綜合轉換梁內力大小和受力情況進行分析，注意分析轉換梁與上部的完全共同分作結果。據研究，把轉換梁當做深梁的受拉翼緣，可以獲得更佳的效果。

3.3控制軸壓比和落地剪力墻的間距

根據工程的技術以及分析可以看出，框支柱在垂直或者水平荷載作用下的彎矩和剪力相對較小，其主要是承受軸壓力，所以要嚴格控制軸壓比。在考慮抗震程度時，對軸壓比的要求是低于0.6。對于落地剪力墻間距的控制，應當用比較厚的樓板，保證樓板厚度不低于200mm對樓板的開洞數量要嚴格控制，使用雙向雙面鋼筋，在板角還要增加斜筋。這是因為地震會導致高層建筑轉換層的剪力改變，在自身平面內增加受力。控制好落地剪力墻的間距才能使建筑具有良好的抗震能力。

3.4設計空間

一般來說，將高層建筑轉換層放在比較高2到3層的位置，設備轉換層大概在稍低的4到5層的地方是最為適合的，這樣既能充分利用空間，也使上下層得到適當合理銜接如果設置在和設備轉換層同樣高的地方，會浪費空間；放置較低則會增大側移剛度和扭轉剛度。

3.5剛度的保證

對轉換層上下剛度的選擇也是很重要的，不能使上下剛度變化過大。設計時，使上下層剛度變化率接近1是做好的，不能大于2。為保證轉換層上下層剛度，增加空間層的剛度，可以通過加厚落地墻、減小洞口大小、設立補償剪力墻和采用更高強度的砼等方法實現。

結語

當前，高層建筑的功能越來越趨向于多樣化、復雜化、全面化，轉換層在高層建筑中的應用是不可缺少的。在高層建筑中，轉換層的運用突破了常規的設計，在結構轉換的樓層中轉換構件，其對建筑結構的變化起到了一個過渡、銜接的作用，促使建筑中各個組成部分的不同功能得以淋漓盡致地發揮。因此，在高層建筑轉換層結構的設計中，要結合工程的特點和實際情況，通過對建筑全方位的研究、計算和分析，選擇合理的轉換層結構設計方案，發揮優勢，解決問題，才能提高施工的效率。

參考文獻