高层建筑结构设计特点及其体系

浅谈高层建筑的结构特点和建筑体系

【摘 要】根据现今社会对高层建筑的使用要求，本文将高层建筑结构的特点归纳为四项，也就是四大结构体系分别为：框架结构、剪力墙结构、框剪结构和筒体结构，同时围绕这四大结构体系进行了叙述，为读者提供了一系列的参考依据。

【关键词】高层建筑结构特点；结构体系的分类

前言：

我国的建筑业从改革开放发展到现在，有了一个本质上的飞跃，无论是在施工技术、施工工艺还是施工质量相比之前都有了不同程度上的提高，再者由于现今社会科学技术与高科技产品和设备不断的应用在建筑行业中，这就使得现今社会形式下的建筑行业完全优化于早期的建筑行业。

由于城市化步伐在不断的加快，高层建筑在全国个大小城市纷纷的涌现而出，因此高层建筑的施工质量便成为人们所关注的焦点，同时也成为施工企业、施工技术人员、施工管理人员在施工工作中关注度最高的环节。因此在高层建筑的施工中，施工人员和技术人员就必须了解高层建筑结构的施工的特点，在依据设计图纸和规范进行施工，从而确保整体工程的施工质量。

一、设计因素体现在高层建筑中的特点

高层建筑的结构体系完全不同于多层建筑和别墅建筑的的结构体系，在建筑物得平面布置、造型设计、建筑物整体高度、管道井口、施工要求、技术要求、投资造价都有很大的区别，其主要分为

以下方面：

首先，水平力是控制的主要因素

多层建筑和其它形式的建筑结构，通常都主要是将重力作为控制竖向和在的结构设计，而对于高层建筑结构来说，不仅仅只有在竖向对结构产生重力荷载的影响作用，还在水平方向受着荷载的影响。这种区别的产生是因为高层建筑产生的自重和建筑物在竖向作用的构件产生的轴力和弯矩的数值，是和建筑物的高度成正比的；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。

高层建筑结构特点及其体系

【摘 要】文章分析高层建筑结构的六个特点，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

【关键词】高层建筑；结构特点；结构体系

随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

1.高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：

1.1水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

1.2侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度h的4次方成正比（△=qh4/8ei）。

另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

（1）因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。

浅论高层建筑结构体系及设计要点

陈宇杜伟强郑州大学综合设计研究院

【摘要】本文结合自身工作经验，论述了高层建筑结构体系的特点以及设计的要点，并针对高层建筑的楼梯设计和现浇梁板共同作用的问题进行简单介绍。

【关键词】高层建筑结构设计结构体系要点

一、高层建筑结构体系的特点１．框架结构。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由粱和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空问，具有较大的室内空间，使用较方便。由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制；剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小；框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在７０ｍ以下。

２．剪力墙结构。利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足；剪力墙结构体系主要缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。当剪力墙的高宽比较大时，是一个受弯为主的悬臂墙，侧向变形是弯曲型，即层间侧移随着层数的增加而增大。剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。根据施工方法的不同，可以分为：全部现浇的剪力墙；全部用预制墙板装配而成的剪力墙；内墙现浇、外墙为预制装配的剪力墙。在承受水平力作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。剪力墙的水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。高层建筑剪力墙结构，以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲形，特点是结构层间位移随楼层增高而增加。

３．框架－剪力墙结构。在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来；取长补短；共同抵抗水平荷载，就组成了框架一剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成简体，又可称为框架一简体结构体系。框架一剪力墙（简体）结构比框架结构的刚度和承载能力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件（隔墙及外墙）的损坏，这样无论在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑，目前在我国得到广泛的应用。

综述高层建筑结构设计特点

1 高层建筑的设计的基本特点

高层建筑的设计特点大都集中的体现在侧移、结构延性、轴向变形和水平荷栽等方面。而在一些竖零件中，因楼房的自重问题及楼面的使用荷栽，最终产生的弯矩数值还有轴力，它仅仅和楼房高度的成正比。再说，竖向荷载较水平荷载具有的不确定性而具有确定性。因此，水平荷载往往在高层建筑中起到决定性的作用。由于在水平荷载的作用下的结构侧移变形会伴随着该高层建筑的楼层高度的增加会渐渐增大，所以结构侧移都是整个高层建筑设计的关键因素和控制指标。此外，结构延性也可以作为高层建筑设计的重要指标。为了保证整个高层建筑拥有足够的结构延性，就需要使其结构在进入塑性变形的阶段时仍然具有较强的变形能力而不会使自身出现倒塌的现象，因此需要在其结构的处理上采取相应的措施。还有，在整个高层建筑的设计中，同样不能忽视高层建筑的轴向变形因素影响。

2 高层建筑的结构设计的基本原则

1）基础设计方案。在基础设计时，应该根据施工现场的工程地质条件，来对上层的结构类型、载荷分布、邻近建筑物影响和施工条件等诸多方面因素进行综合整理分析，以选择最合适的，且最经济的基础方案。基础设计的时候还需要最大限度地发挥地基的作用，在有需要时甚至可以进行地基的变形验算。除此之外，基础设计也必须要出具最为详尽的地质勘察报告，对那些缺少详尽地质报告的建筑，需要进行细致的现场查看，同时还要参考附近的建筑资料。在一般的情况下，作为同一地区的结构单元都不会用两种各不相同的类型的基础方案。

2）结构设计方案。对于一个切实可行的结构方案，实际上就是一个可以实际应用的结构形式和结构体系的总称。结构体系的完备，就必须要做到受力明确、传力简单。在简单的同一结构单元中，不适合选择用不同结构的体系混合，如果位于地震区单元附近就应该充分考虑平面及竖向规则。而从工程的具体上来说，就必须对工程中所有的具体情况进行综合的整理分析，并且与建筑方、电、水、暖等各个方面的供应商进行充分协商，在此等基础上进行适当的结构方案的设计，以确定相应的结构方案。必要时，还要进行多种方案综合的比较。 3）计算设计简图。作为结构的计算工作，则是以计算简图为基础进一步来开展的。若计算简图选择不当，就会导致许多结构安全的问题频频产生。所以选择正确的计算简图，这也是可以大大保证结构安全的有力条件。同时，计算简图也应该有一定的构造措施，以确保简图本身在实际应用中的适用程度。如实际的结构节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点，而与实际上的计算简图的误差就一定要控制在设计允许的误差范围内。