高層建筑結構設計論文精選(九篇)

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第1篇：高層建筑結構設計論文范文

傳統的結構設計方法一個很大的局限在于所按照要求得到的截面并非是最佳截面，而且建設完成后的工程結構存在一些缺點，例如質量大、造價高等，這與其設計過程密不可分。一般而言，傳統的結構設計遵循以下程序：參照——估計——分析——驗算——調整。也就是所使用的設計方案是在已有工程設計實踐經驗的基礎之上提出來的，之后，在從強度、剛度以及穩定性等多個方面采用力學分析的方式對其進行安全校核，如果驗算結構不滿足要求就要進行設計調整。然而該驗算時所假定的計算模型難以保證合理，最后得到一組截面，在很大程度上取決于最初假定的誤差程度，再者，設計時迫于時間及結構計算的復雜性往往決定了調整的次數是有限的，因而設計出的最終產品難以保證是最優的。而結構的優化設計雖然與傳統的結構設計有一樣的設計過程，但產品的良好性能、產品所具備的的高安全性以及高經濟性是其設計的主要目的。并且產品的高經濟性與高安全性是從結構的體積最小、質量最輕以及產品造價最低等三個方面進行衡量的。而且，結構優化設計的一個最大特點是對設計中出現的一系列問題按照數學規劃的方式對其解決，然后再利用計算機，對眾多方案進行比較，并從中選出最優的設計方案，這是傳統設計過程所不能比擬的。框架一剪力墻結構以其良好的受力性和適用性在現代高層建筑領域中應用非常廣泛。現階段，隨著建筑行業的快速發展，高層建筑物的數量只增不減，面對這種情況，框架—剪力墻結構的合理選擇以及優化對降低造價、提高建筑質量有著重要的指導意義。然而目前在《高層建筑混凝土結構設計規程》中，對高層建筑的結構選型、合理布置等的相關規定尚未完善，存在一些不足，這就為高層框架結構的優化設計提供了充足的設計理由。

2.抗震性能的結構設計

首先，為了有效提高高層建筑的抗震性能，可以將剪力墻設計成四周有梁柱的并且帶有邊框的墻。主要是因為，邊框墻可以使斜裂縫向相鄰墻面擴展的現象得以避免，而且當墻板遭到破壞后，還看將其作為承重構件，起到承重的作用。除此之外，設計的邊框還能夠對因墻身通裂對邊框梁柱而產生的附加剪力起到承載的作用。其次，對每肢墻的高寬比進行合理的控制。雙肢墻或多肢墻的設計,可以使出現在結構豎縫和洞口連梁處的裂縫和屈服部位得到有效的控制，同時還能夠降低其剛度，從而避免剪切破壞或者是底部墻體過早屈服現象的發生。最后，剪力墻的剛性連梁，其跨高比一般為1。當連梁的跨高比為5時，具有較好的延性和耗能，并且連梁兩端相對豎向位移的延性系數都高于8，滯回曲線的飽滿度也比較高；當跨高比降至1時，延性系數則也會隨之降低，達到3，并且滯回曲線遠遠偏離飽滿度，最終導致彎剪遭到破壞。因此，需要對其組成和構造進行相應的改進。即在梁高的一半位置處留一水平通縫，并在縫的上、下兩側各埋置一個開有橢圓形螺栓的鋼板，最后用高強螺栓將兩個鋼板連結在一起，從而使連梁具有一定的“剛性”功能。如果在大震的作用下,導致兩鋼板有相對滑動現象的發生，此時就會使剛性橋梁工作時跨高比由1變為2，并且延性系數提高了3倍多。

3.高層框剪結構設計技術

在現階段的高層建筑中，其結構設計大多采用高層框剪結構。該結構主要是由兩部分組成，框架結構以及剪力墻結構。高層框剪結構在高層建筑結構中得到了廣泛應用，主要是因為該種結構不僅具有較強的抗側力剛度，還能為建筑的使用提供一個更大的平面空間。但是在對該結構進行設計的過程中出現的一些問題會導致結構方案存在缺陷,致使浪費現象嚴重。因此，在設計中應該對框剪結構的受力和變形特點引起高度的重視。高層框架結構主要是由梁柱線性桿件組成的。剪力墻和豎向懸臂彎曲結構相似,并且呈彎曲變形。在剪力墻結構中,所有抗側力構件具有的抗彎曲剛度較大,并且側移變形相同，其中水平力按其等效剛度EI比例進行分配。

4.高層建筑框剪結構的設計優化

第2篇：高層建筑結構設計論文范文

關鍵詞：高層建筑 結構 特點 設計 原則 要求

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

正文：

高層建筑結構設計的目標是在滿足安全、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，通過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，有效降低開發商的成本，在確保建筑整體質量達到規范標準的基礎上，使建筑的結構設計能夠滿足客戶的諸多需求。

1.高層建筑結構設計原則

1.1 選擇合理的結構方案。高層建筑作為近幾年剛剛興起的一門學科，具有很復雜的結構特點，在施工的過程中要考慮的方面很多，像是供水問題、線路等各方面都是我們要考慮的。結構設計方案中重要的有以下幾點：材料的要求、施工的環境、還要充分的考慮抗擊自然災害的能力。我們要嚴格的遵循平面和豎直的設計原則。結構方案不僅僅是施工單位一方的事情，施工單位與使用方要達成一致，在設計方面以及今后的發展方向要進行詳細的展望，為了所選取得結構方案更加的合理，最大限度的達到預期的目的。

2.1 選擇合適的基礎方案。現在的設計一大特色就是不能因工程而破壞周邊的環境，而改變的周邊的生態環境。一切的工程圍繞環境進行設計施工，使工程與自然很好的融入到一起，使得兩者和諧共存。在基礎方案的設計中，要把所有的相關因素全部的包括在內，綜合各方面的因素，再考慮經濟性對工程進行整體的評估，然后對方案進行正式的審核，最后施工，一切立足由可持續發展的觀念進行施工，工程的質量一定會得以保障。

2.3 準確分析計算結果。當下，在高層建筑的結構設計中普遍應用計算機技術，那么不同計算機軟件的計算結果間很可能出現偏差，所以需要對計算機軟件計算的結果進行準確分析和把握。這就需要建筑結構設計人員具有充分的結構設計方面的技能，同時要對計算機軟件有充分的了解，從而才能客觀準確的對計算機計算結果進行分析。由于計算機軟件本身的缺陷，會使計算結構與實際情況之間存在偏差，這就需要結構設計人員對計算結構進行判斷并在設計中做出調整，以便適應結構設計的要求。

2.建筑結構類型

高層建筑結構體系按照結構形式可以分為框架、剪力墻結構，框架結構，剪力墻結構。框架結構因為是利用柱、梁等結構來承重的，所以這種結構體系的側向位移相對較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結構因為是靠高層建筑的墻體來承重的，所以這種結構的整體性能相對較好，不易產生水平方向的變形，一般多應用于高層建筑，但是因為其在平面上的布置不夠靈活，所以很少在公共建筑設計中使用。而框架、剪力墻組合結構則是結合了兩者的優點、改善了其中的缺點，所以被廣泛應用于高層建筑的結構設計中。

3.高層建筑的結構體系設計方案

3.1框架結構體系

框架結構主要承重結構, 由梁、柱、基礎構成平面框架。對于框架柱而言, 軸壓比越小在往復水平上荷載下的滯回曲線也會越豐滿, 即耗能能力越大, 延性就愈好。

其優點: 建筑平面布置靈活, 可以依據自身的要求設計。

其缺點: 框架結構本身剛度不大, 抗側力能力差, 水平荷載作用下會產生較大的位移, 地震荷載作用下較易破壞。不高于巧層宜采用框架結構, 可以達到比較好的經濟平衡點。框架體系中, 角柱的受力應該比別的柱差, 為了防止角柱遭遇扭轉變形或是彎壓變形, 柱截面不宜過小,同時還要加密箍筋, 起到增加受壓區混凝土約束的作用。

注意事項: 在框架結構體系中, 一定要考慮高層建筑的底部柱, 柱截面的大小要注意: 在高層建筑中, 應該盡量的三排柱結構設計方案; 采用鋼管混凝土柱、勁鋼混凝土柱或是高強混凝土柱; 通過增加體積配箍率或是沿著柱身增加箍筋達到提高延性。

3.2剪力墻結構體系

當墻體受力主體全部由剪力構成的話, 就會是剪力墻體機構, 剪力墻結構體系是把建筑物墻體當作承受荷載的結構體系。對于剪力結構墻間距一般為3一8m , 墻體同時作為維護及房間分隔構件。

其優點: 其剛度、強度都比較高, 傳力直接均勻, 有一定的延性, 整體性好, 抗倒塌能力強, 結構體系特征明顯。現澆鋼筋混凝土剪力墻結構整體性好, 剛度大, 在水平荷載作用下鋇U向變形小, 承載力要求容易滿足, 適于建造較高的高層建筑。抗震性能力強, 承受力好。

其缺點: 剪力結構墻間距設計方面不能太大, , 空間平面布局不太靈活, 自重大, 開洞宜小等。

注意事項: 在高層剪力墻結構中, 連梁的設計收到很多制約, 剛度在高層建筑結構設計中, 與剪力墻相連并且允許開裂可作剛度折減的梁稱作連梁。應該選用跨高比較大的連梁, 減少其剪切破壞, 按常規設計方法配筋, 進行截面抗剪設計, 保證其延性。聯系墻肢的連梁, 不僅會影響剪力墻的受力, 而且其本身的受力條件也比較復雜。在剪力墻結構設計中, 必須堅持的原則就是強墻弱連梁, 對連梁的剛度要進行折減, 降低其抗彎能力。

3.3筒結構體系

以筒體為抗側力構件的結構體系統都稱為筒結構體系, 它包含單筒, 多筒, 復合筒等, 它是由由一個或者幾個簡體為主抵抗水平力。也有把簡體結構分為實腹筒、框筒及析架筒的說法。

其優點: 筒體結構體系能使整個建筑猶如一個固定于基礎上的封閉空心的筒式懸臂梁來抵抗水平力, 其是以空間受力為主, 具有較大的剛度、強度、整體性, 各構件受力比較合理,抗風、抗震能力強, 往往應用于大跨度、大空間或超高層建筑。

其缺點：延展性能有問題, 并且全部此阿勇成本高, 造價高。

注意事項: 在建筑是講多層筒體結構組合在一起能夠產生更大抵抗水平荷載的能力, 使結構具有更大抗力性, 這樣的結構也是多筒結構設計, 如加哥西爾斯大樓就是9 個筒結合在一起的多筒結構使其具有更好的剛性和能力。當然, 還可以讓筒體結構設計和其他結構設計一起運用, 如帶加強層的框架一一核心筒結構與一般的框架一核心筒結構在受力上更強大,當然除了這幾種建筑結構體系外, 還有其他一些結構體系,如網架, 薄殼等。

4.建筑結構的抗風、抗震、消防設計

（1）抗風結構優化設計

在基礎設計上，要使用配比較高的砂石來保證地基的密實度，同時還要設置抗拔錨桿，以此來提高建筑基礎的抗拔強度。在減振系統設計上，要多利用耗能支撐、剪力墻、樓板等組成的耗能減振系統來減少風荷載對高層建筑的影響。對于風荷載與水平力的問題，要對高風壓區進行加固。這主要是從水平壓力、水平荷載內力等方面進行綜合考慮，來為高層建筑進行加固設計。

（2）抗震結構優化設計

①提高結構設計的整體規則性，以此確保承載力體系分布的合理性。②改善地基的抗震設計，即在簡化建筑平面、提高地基的強度與高度的同時，將上部結構的重點和群樁設置在同一直線之上。③在剪力墻的設計方面，要提高高層建筑承重結構的抗側力，以此來滿足承載力的耗能與延續性，這樣可以有效地提高高層建筑的抗震能力。

（3）消防結構優化設計

①防火間距上的設計，在設計時要全面的考慮間距在火災中的隔斷、滅火功能，同時在設計時還要考慮到建筑結構的耐火性問題以及排煙的問題。②對安全疏散結構進行合理的設計，這主要是為了解決火災中的疏散困難，在設計上：a.注意防煙區的設置；b.注意雙向疏散方面的設計，如合理安排避難層等。③在設計上注意分割結構的安排，這主要是為了控制火勢與煙霧的范圍，這方面一般使用的是垂直的樓板結構設計方式、水平的單元墻以及防火墻結構設計，以及相關的排煙、防火門等裝置的設計。

5結語

總而言之，高層建筑混凝土結構的優化設計方法多種多樣，但是不論使用哪一種方法都要建立在施工的可行性的基礎之上，施工技術必須嚴格依照設計標準，如果出現施工不可行的情況下，重新審視設計規范。高層建筑混凝土施工技術是科學元素和技術元素的融合和應用，它的實現過程必然需要建筑施工各環節基礎技術的支持和管理理論的強化。所以，設計與施工的相輔相成才是實現合理、科學節約成本的有效措施。

參考文獻

第3篇：高層建筑結構設計論文范文

關鍵詞：高層建筑；結構；設計；探討

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

1 高層建筑結構設計方面的原則

1.1 選用適當的計算簡圖：

結構計算式在計算簡圖的基礎上進行的，計算簡圖選用不當則會導致結構安全的事故常常發生，所以選擇適當的計算簡圖是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節點不可能是純粹的鉸結點和剛結點，但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。

1.2 選擇合適的基礎方案：

基礎設計應根據工程地質條件，上部結構類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，選擇經濟合理的基礎方案，設計時宜最大限度地發揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算。基礎設計應有詳盡的地質勘察報告，對一些缺少地質報告的建筑應進行現場查看和參考臨近建筑資料。通常情況下，同一結構單元不宜用兩種不同的類型。

1.3 合理選擇構方案：

一個合理的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案，也就是要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確，傳力簡捷。同一結構單元不宜混用不同結構體系，地震區應力求平面和豎向規則。總而言之，必須對工程的設計要求、材料供應、地理環境、施工條件等情況進行綜合分析，并與建筑、電、水、暖等專業充分協商，在此基礎上進行結構選型，確定結構方案，必要時應進行多方案比較，擇優選用。

1.4 正確分析計算結果

：在結構設計中普遍采用計算機技術，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此設計師應對程序的適用范圍、條件等進行全面了解。在計算機輔助設計時，由于結構實際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果，因而要求結構工程師在拿到電算結果時應認真分析，慎重校核，做出合理判斷。

1.5 采取相應的構造措施：

結構設計始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓若拉原則”，注意構件的延性性能；加強薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執行段錨固長度；考慮溫度應力的影響力。

2 高層建筑結構設計的特點

2.1 軸向變形不容忽視：高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測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。

2.2 結構延性是重要設計指標：相對于底層建筑而言，高層建筑的結構更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。

2.3 水平荷載成為決定因素：一方面，因為高層建筑樓房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，僅與建筑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；另一方面，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變化。

3 高層建筑結構的相關問題分析

3.1 結構的超高問題：在抗震規范和高規范中，對結構的總高度有著嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為 A 級高度以為，增加了 B 級高度，處理措施與設計方法都有較大改變。在實際工程設計中，出現過由于結構類型的變更而忽略該問題，導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。

3.2 短肢剪力墻的設置問題：在新規范中，對墻肢截面高厚比為5～8 的墻定義為短肢剪力墻，且根據實驗數據和實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。

3.3 嵌固端的設置問題：由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

3.4 結構的規則性問題：新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。

第4篇：高層建筑結構設計論文范文

關鍵詞:高層建筑;結構設計;抗震概念;應用

防震設計是高層建筑結構設計必不可少的一部分，并且地震是一種無法消除的自然災害。因此，高層建筑結構設計人員應采取科學、合理的措施來降低地震對高層建筑物的危害系數，以提高高層建筑物的穩定性，從而保證人們的生命和財產安全，這同時也是我國高層建筑物結構設計工藝不斷優化的必然結果。

1高層建筑結構設計中抗震概念概述

地震的發生是無規律的，因此做好高層建筑物的防震設計是十分必要的。實踐證明，只有利用科學、合理的設計措施，整體布局高層建筑的結構細節，才能降低地震對于高層建筑物的危害。一般抗震設計是從抗震值和抗震措施兩個方面進行的，其過程是:地震情況統計、數據分析、提出概念。抗震概念設計的主要內容就是保證高層建筑整體的穩固性和細節結構的抗震性。簡單地說，抗震概念設計就是基于工程抗震的基本理論和實際的抗震經驗總結出的工程抗震概念，是決定建筑物抗震能力的基礎。抗震概念設計中包含空間作用、非線性性質、材料時效、阻尼變化等多種不確定的因素。抗震概念設計的原則是建筑結構設計簡單性、剛度適宜性、勻稱性、整體性。例如在一些地震頻發的地區設計高層建筑時，應該考慮都高層建筑上下部分結構性質不同的問題。

2高層建筑架構設計中抗震概念設計的應用策略

2．1合理的場地

高層建筑物的建設地點也是保障建筑工程施工質量的關鍵因素。選擇合理的建筑施工場地，不僅可以減少企業的投入成本，還能提高建筑物的穩固性。因此，施工人員可以利用現代先進科技設施來選擇理想的地段。場地的選擇應當避開地震危險地段，如地震時會發生崩塌、地裂以及在高強度地震下容易發生地表錯位的場地。一般地震危險地段包括斷層區、坡度陡峭的山區、存在液化和夾層的坡地以及大面積采空的地區。如發生嚴重地震的四川北川地區，其區域特點是縣境內地形切割強烈，地形起伏大，相對高差超過1000m，溝谷谷坡一般大于25°，部分達40°～50°，甚至陡立。并且地貌類型以侵蝕構造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區成為汶川地震重災區的原因，該地區的地震宏觀烈度達到了Ⅺ度。因此，建設高層建筑的重點就是選擇地勢開闊、平坦以及中硬場地土。如我國中部平原地區，其地勢平坦，并且屬于地震低發區。當然，如果無法避免區域限制，那么也可以選擇抗震性比較好的地區，如避免存在孤立山包的區域以及表面覆蓋層厚度較小的區域。總之，因地制宜，選擇合適的高層建筑建筑建設場地是保證高層建筑物穩定性的最佳途徑。

2．2合理布局建筑平面

建筑物的房屋布置和結構布置都是影響高層建筑物穩定性的重要因素。依據抗震的概念，合理布局能夠有效提高高層建筑物的抗震能力，延長建筑的使用年限。一般施工人員都會根據地震系數選擇適當的建筑物高度和寬度，使高層建筑的抗震能力達到最大值。建筑平面的布置可以從四個方面考慮:一是布置平面時，應當遵循簡單、對稱的結構特點，以減少偏心;二是應當保證質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層問題;三是盡量設計合理的平面長度，且建筑物突出的長度也應該符合相關標準;四是盡量避免采用角部重疊的平面圖形以及細腰形平面圖形。如早前發生在墨西哥的地震，相關人員在地震發生后對房屋的結構進行了分析。據數據表明，建筑物剛度明顯不對稱會增加15%的地震破壞率，拐角形建筑會增加42%的地震破壞率，因此，高層建筑施工人員應該科學合理的設置建筑平面。此外，現澆鋼筋混凝土高層建筑適用高度的確定需要考慮地區的地震烈度，如高層建筑的抗震墻在烈度系數達到6的地區，其最高適宜高度為130米;在烈度系數為7的地區，最高適宜高度為120米。總之，合理的高層建筑物平面布局是保證高層建筑抗震能力的關鍵。

2．3合理的結構設計

高層建筑的結構設計不僅要滿足抗震要求，還要滿足經濟、功能齊全、施工技術等要求。在設計高層建筑結構時要考慮實際的場地環境和建筑物本身的建設標準。另外，結構的設計還應該滿足對稱性。總之，對于高層建筑的結構設計應該從各個方面綜合考慮。首先，高層建筑結構的設計需要考慮多種影響因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，還要考慮經濟因素，之后才能確定建筑物結構類型。有利于防震的建筑平面設計包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等，不利于防震的建筑平面設計包括多塔形、錯層、樓板開口等。次外，如果建設的高層建筑屬于純框架高層建筑，那么設計人員應避免出現框架柱傾斜、樓體傾斜等問題。因為如果框架柱傾斜，一旦發生地震就會出現剪切破壞問題，造成高層建筑的嚴重損壞。其次，更為重要的是結構設計一定要遵循對稱原則，避免扭轉問題的出現。如果高層建筑結構采取對稱的結構，那么當發生地震時，其建筑物只會發生平移震動，建筑物各個部分的受力比較均勻，從而降低地震對高層建筑的破壞程度。

2．4設置多條防震線

設置防震線是為了提高高層建筑結構的抗震系數，提高建筑物體的穩固性。之所以設置多條防震線是因為建筑物中各個部分的結構和功能是不相同的，設計相應的反震線能整體提高高層建筑物的抗震能力。設置多條防震線的優勢在于如果發生地震時，第一道防線的抗側力構件在遭到破壞之后，其地震的沖擊力和破壞力就會減弱。這樣當地震經過多道防震線之后，地震的破壞力就會降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈，就是應用多道防震線的典型建筑，其大樓采用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風構件，并且該芯筒又由四個小芯筒組成。相關數據顯示，該高層建筑對于地震的反應用數據表示是，當發生地震時，其四個小芯筒的結構底部地震剪力值達到了27000KN，結構底部地震傾覆力矩達到了370000KN•m，其結構頂點位移值為120毫米。總而言之，設置多條防震線提高高層建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社會經濟快速發展的背景下，重視抗震概念的設計是延長高層建筑物使用年限，提高我國建筑工藝水平的關鍵。

3總結

綜上所述，隨著我國經濟水平的不斷增長，高層建筑物的數量也在迅速增長。因此，做好高層建筑結構設計中的抗震概念設計就凸顯的尤為重要。將抗震概念設計應用到高層建筑結構設計中，不僅要考慮高層建筑結構施工的各個方面，還要考慮各種外界因素以及抗震標準。這樣才能提高高層建筑的穩定性，降低地震給高層建筑造成的危害程度，從而保證人們生命和財產的安全。

作者:周寶學 單位:浙江華坤建筑設計院有限公司

參考文獻:

［1］張念華．抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用［J］．中國新技術新產品，2014，04∶78－79．

［2］李國珍．高層建筑結構設計中抗震概念設計的應用淺析［J］．江西建材，2014，02∶29．

第5篇：高層建筑結構設計論文范文

關鍵詞：高層建筑；結構設計；特點；原則；結構體系；問題

1 高層建筑的設計的基本特點

高層建筑的設計特點大都集中的體現在側移、結構延性、軸向變形和水平荷栽等方面。而在一些豎零件中，因樓房的自重問題及樓面的使用荷栽，最終產生的彎矩數值還有軸力，它僅僅和樓房高度的成正比。再說，豎向荷載較水平荷載具有的不確定性而具有確定性。因此，水平荷載往往在高層建筑中起到決定性的作用。由于在水平荷載的作用下的結構側移變形會伴隨著該高層建筑的樓層高度的增加會漸漸增大，所以結構側移都是整個高層建筑設計的關鍵因素和控制指標。此外，結構延性也可以作為高層建筑設計的重要指標。為了保證整個高層建筑擁有足夠的結構延性，就需要使其結構在進入塑性變形的階段時仍然具有較強的變形能力而不會使自身出現倒塌的現象，因此需要在其結構的處理上采取相應的措施。還有，在整個高層建筑的設計中，同樣不能忽視高層建筑的軸向變形因素影響。

2 高層建筑的結構設計的基本原則

1）基礎設計方案。在基礎設計時，應該根據施工現場的工程地質條件，來對上層的結構類型、載荷分布、鄰近建筑物影響和施工條件等諸多方面因素進行綜合整理分析，以選擇最合適的，且最經濟的基礎方案。基礎設計的時候還需要最大限度地發揮地基的作用，在有需要時甚至可以進行地基的變形驗算。除此之外，基礎設計也必須要出具最為詳盡的地質勘察報告，對那些缺少詳盡地質報告的建筑，需要進行細致的現場查看，同時還要參考附近的建筑資料。在一般的情況下，作為同一地區的結構單元都不會用兩種各不相同的類型的基礎方案。

2）結構設計方案。對于一個切實可行的結構方案，實際上就是一個可以實際應用的結構形式和結構體系的總稱。結構體系的完備，就必須要做到受力明確、傳力簡單。在簡單的同一結構單元中，不適合選擇用不同結構的體系混合，如果位于地震區單元附近就應該充分考慮平面及豎向規則。而從工程的具體上來說，就必須對工程中所有的具體情況進行綜合的整理分析，并且與建筑方、電、水、暖等各個方面的供應商進行充分協商，在此等基礎上進行適當的結構方案的設計，以確定相應的結構方案。必要時，還要進行多種方案綜合的比較。

3）計算設計簡圖。作為結構的計算工作，則是以計算簡圖為基礎進一步來開展的。若計算簡圖選擇不當，就會導致許多結構安全的問題頻頻產生。所以選擇正確的計算簡圖，這也是可以大大保證結構安全的有力條件。同時，計算簡圖也應該有一定的構造措施，以確保簡圖本身在實際應用中的適用程度。如實際的結構節點不可能是純粹的鉸結點或剛結點，而與實際上的計算簡圖的誤差就一定要控制在設計允許的誤差范圍內。

4）計算結果分析。在計算形式上，如今都是采取一些計算機技術來進行結構的設計，網上的有關計算軟件也較多，不同的計算軟件也可能會產生不同的計算結果，出現不盡相同的狀況也就很正常了。此時，要求工程設計師應對其計算機軟件的條件進行合理的了解、運用，以不至于在計算機軟件進行一些輔助計算的時候，由于設計結構的實際情況與設計程序不符。有的軟件本身存在缺陷都可能對計算結果造成誤差。作為結構工程師，在拿到計算機計算結果時，應結合實際情況進行認真的分析、判斷，使結果盡可能的正確，最終順利完成設計要求。

5）采取構造措施。結構設計時，要始終牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉的原則”，同時還要注意構件各方面的性能，增強了解某些薄弱部位的受力性，注意鋼筋的錨固長度、力度等，尤其是鋼筋的執行段錨固的長度問題；最后還要充分考慮溫度應力對材料的影響因素。

3 高層建筑結構體系設計

1）框架與剪力墻設計。當施工中單一的框架體系的強度和剛度無法滿足施工的實際要求時，這就需要在建筑平面的某些適當位置設立相應的增加較大的剪力墻來替代一部分框架，如此就形成了框架一剪力墻體系。在受到水平方向力的影響時，框架和剪力墻都需要通過有足夠大的剛度的樓板及連梁組成的協同工作的結構體系。

2）剪力墻體系設計。當承受力的主體結構主體部分全部都是由平面剪力墻構件組成時，這就形成了剪力墻體系。而在這種體系當中，一堵剪力墻就能夠承受全部的垂直荷載荷水平力。而剪力墻體系則屬于剛性結構的一種，其位移的曲線一般都呈現為彎曲型。一般剪力墻體系自身的強度和剛度都很高，并且也具有一定的延展性、抗震、抗倒塌等性能，其也比較優越，也是一種較為優秀的結構體系，其能建的高度也大于框架一剪力墻的混合體系。

4 高層建筑結構設計應注重的問題

1）注重結構超高的問題。國家新出臺的抗震規范及其新規范，對于建筑結構的總體高度也有一定的限制，尤其是新規范中針對建筑物超高的問題有所規定。除此之外，又將以前高層建筑的高度限制，設定為A級高度以外，還新設立了B級高度，同時相應的處理措施以及設計方案，也都有較大的改變。所以在工程師進行實際的工程設計時，可能出現由于結構類型改變而忽略此問題，將導致施工圖紙再進行審查工作時未能通過，需要進行重新的設計和召開相應的專家會議來進行確切論證，這時對工程的工期、造價等整體規劃都將造成很大的影響。

2）注重結構規則性問題。當前新舊規范中規則就出現了很大的差異，新規范中新增加了許多的限制條件，且新規范還增加了強制性的條文規定“即建筑不能采用嚴重不符合規范的設計方案。”所以，結構設計工程師首先就必須要注重對待新規范當中的某些限制條件，以防止出現在施工后期設計圖紙設計階段的工作改動等問題。

3）注重短肢剪力墻設置問題。短肢剪力墻的定義，在新的施工規范中可以看到，它就是墻肢截面的高厚比為5―8的墻體，而且根據相應的實驗數據及工程師自身的經驗，對于短肢剪力墻在高層建筑中的應用能力較低，同時也有比較高的限制。因此，在高層建筑的設計施工中，應當盡可能的減少采用或不用短肢剪力墻，以避免產生關于設計方面的不必要的麻煩等問題出現。

4）注重嵌固端設置問題。目前高層建筑大部分都自帶地下室和人防，這樣就有可能會將嵌固端設置在地下室的頂板上。當然，也有可能會設置在人防頂板等等特殊位置。所以，在這個問題的處理上，結構設計工程師經常會忽視了由嵌固端的設置位置不當帶來的一些需要注意的問題。例如嵌固端樓板本身的設計、嵌固端上下層剛度比的上限等問題。建筑工程必須設計嚴謹，任何一個細小的問題，都可能在未來的使用階段造成嚴重的后果與事故。

5 結束語

高層建筑的建設發展速度很快，如果設計時單一從質量上考慮分析，其結果是不完善、不理想的。因為在高層建筑的結構設計工作中，不能夠僅僅單一的重視結構計算工作的準確性，忽略整個結構方案在實際施工中的應用情況也不行。應該設計出更加合理的結構方案，以便選擇；應該根據工程的實際情況來進行具體的分析，并利用自身所掌握的知識和經驗對實際建筑設計中遇到了各種問題進行適當的處理，以達到工程設計、施工的全面質量優化、結構設計合理，且安全可靠，造價經濟。

參考文獻

[1]張江.超高層建筑新型建筑結構技術應用[J].新科學技術，2009（O1）.

第6篇：高層建筑結構設計論文范文

關鍵詞：高層建筑；結構設計；問題

1 高層建筑結構設計方面的原則

1.1 選用適當的計算簡結構計算式在計算簡圖的基礎上進行的，計算簡圖選用不當則會導致結構安全的事故常常發生，所以選擇適當的計算簡圖是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節點不可能是純粹的鉸結點和剛結點，但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。

1.2 選擇合適的基礎方案：基礎設計應根據工程地質條件，上部結構類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，選擇經濟合理的基礎方案，設計時宜最大限度地發揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算。基礎設計應有詳盡的地質勘察報告，對一些缺少地質報告的建筑應進行現場查看和參考臨近建筑資料。通常情況下，同一結構單元不宜用兩種不同的類型。

1.3 合理選擇構方案：一個合理的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案，也就是要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確，傳力簡捷。同一結構單元不宜混用不同結構體系，地震區應力求平面和豎向規則。總而言之，必須對工程的設計要求、材料供應、地理環境、施工條件等情況進行綜合分析，并與建筑、電、水、暖等專業充分協商，在此基礎上進行結構選型，確定結構方案，必要時應進行多方案比較，擇優選用。

1.4 正確分析計算結果：在結構設計中普遍采用計算機技術，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此設計師應對程序的適用范圍、條件等進行全面了解。在計算機輔助設計時，由于結構實際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果，因而要求結構工程師在拿到電算結果時應認真分析，慎重校核，做出合理判斷。

1.5 采取相應的構造措施：結構設計始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓若拉原則”，注意構件的延性性能；加強薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執行段錨固長度；考慮溫度應力的影響力。

2 高層建筑結構設計的特點

2.1 軸向變形不容忽視：高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測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。

2.2 結構延性是重要設計指標：相對于底層建筑而言，高層建筑的結構更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。

2.3 水平荷載成為決定因素：一方面，因為高層建筑樓房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，僅與建筑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；另一方面，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變化。

3 高層建筑結構的相關問題分析

3.1 結構的超高問題：在抗震規范和高規范中，對結構的總高度有著嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度以為，增加了B級高度，處理措施與設計方法都有較大改變。在實際工程設計中，出現過由于結構類型的變更而忽略該問題，導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。

3.2 短肢剪力墻的設置問題：在新規范中，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據實驗數據和實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。

3.3 嵌固端的設置問題：由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

3.4 結構的規則性問題：新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。

4 結語

近些年來，我國的高層建筑建設發展迅速。但從設計質量方面來看，并不理想。在高層建筑結構設計中，結構工程師不能僅僅重視結構計算的準確性而忽略結構方案的具體實際情況，應作出合理的結構方案選擇。高層建筑結構設計人員應根據具體情況進行具體分析掌握的知識處理實際建筑設計中遇到了各種問題。

參考文獻：

[1]梅洪元，付本臣.中國高層建筑創作理論發展研究[R].高層建筑與智能建筑國際學術研討會，2002.

第7篇：高層建筑結構設計論文范文

Key words: tall building；structure design；control parameter

摘要：隨著我國高層建筑技術的迅速發展，高層建筑已經成為城市空間中不可缺少的元素，成為城市的一道亮麗風景。如何設計出舒適、安全同時又符合人們精神生活要求，且經濟實用的建筑現已成為設計師們要首先解決的問題。本現就高層建筑結構設計問題進行一些探討，希望能對我們以后的工作產生幫助，使設計水準更上一層樓。 關鍵詞：高層建筑結構設計控制參數

中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼： A文章編號：2095-2104（2012）

1 高層建筑結構設計原理 當前，我國的高層建筑結構設計多以追求建筑形象的新、奇、特為目標，每棟高層都想表現自己，突出自我。而這樣的結果只能使整個城市顯得紛繁無序、生硬，建筑個體外部體量失衡，缺乏親近感，拒人于千里之外，造成這種現象的主要原因是缺乏對高層建筑結構尺度的認真仔細推敲。高層建筑結構設計的尺度的確難以把握，因它不同于日常生活用品。其主要原因有：一是高層建筑物的體量巨大，遠遠超出人的尺度，二是高層建筑物不同于日常用品，在建筑中有很多要素不是單純根據功能這一方面的因素來決定它們的大小和尺寸的。

2高層建筑結構體系簡介

目前，高層建筑基本上都是采用鋼筋混凝土結構，其結構體系有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構等，其中在高層住宅建筑中剪力墻結構和框架剪力墻結構使用較多。

2.1 剪力墻結構

剪力墻結構是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱，作為豎向承重和抵抗側力的結構，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。該結構通常采用平面布置形式，由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用，剪力墻應雙向或多向布置。由于該結構全部由剪力墻組成，其剛度比框架剪力墻結構更好，常用于 40 層以下的高層住宅建筑等。該結構高寬比不宜大于6，其高度應考慮抗震要求。

2.2 框架剪力墻結構

框架剪力墻結構是由框架和剪力墻組合而成的結構體系。其中剪力墻承受絕大部分水平荷載，框架承受豎向荷載，兩者共同受力，合理分工。剪力墻應均勻布置在建筑物的周邊、電梯間、平面形狀變化較大和豎向荷載較大等部位。由于該結構以框架結構為主，剪力墻為輔助，因此，該結構體系適用于 25 層以下的建筑，最高不宜大于 30 層。

3高層建筑各部位設計要點

3.1梁柱受力主筋位置的設計 在以下兩種情況下，框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置發生矛盾：（1）框架梁的截面寬度等于框架柱的邊長。（2）框架梁的一邊和框架柱重合。

3.1.1節點設計原則：框架結構設計的原則是“強剪弱彎、強柱弱梁”，首先保證框架受力主筋的位置。 3.1.2解決方法：（1）框架梁主筋在框架柱內側通過。（2）為保證框架梁的截面尺寸，在框架梁靠近柱側四角增加4根鋼筋作為架立鋼筋。

3.2墻梁節點鋼筋設計

在框架、剪力墻結構中，框架梁或者次梁直接擱置在核心筒體暗梁或過梁上，如果框架梁的截面和暗梁和過梁的截面高度相等，就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或過梁主筋位置互相矛盾。

3.2.1節點設計的原則。根據固定端框架梁的彎距形式，框架梁在支座位置上鐵受拉，下鐵受壓；墻體暗梁或過梁受扭，盡量保證暗梁或連梁箍筋的完整性。

3.2.2解決方法：（1）過梁下鐵設置不超過六根主筋分為兩排布置，框架梁下鐵布置在過梁下鐵第一排和第二排鋼筋之間且框架梁的接頭位置全部位于支座附近，接頭按照50%的比例錯開。（2）框架梁上鐵直接擱置在過梁上鐵上，保證框架梁主筋的錨固長度滿足規范要求。根據GB50204-2000規范中規定，過梁的箍筋尺寸取負誤差，框架梁箍筋的尺寸取正誤差，從而保證過梁和框架梁保護層厚度。（3）將過梁或暗梁截面降低或減小5cm，框架梁上鐵直接錨固在過梁上，保證框架梁及樓板鋼筋的保護層的厚度。 3.3主梁論文秘籍網

? 瀝青混凝土路面施工質量控制淺析

? 混凝土裂縫成因及預防方法

? 淺談高層建筑混凝土施工要點

? 企業論文_高層建筑混凝土工程施工技術探討

? 在論文秘籍網搜索混凝土

論文秘籍網

? 淺析橋梁施工中裂縫出現的原因及控制措施

? 半剛性基層裂縫成因分析與防治對策

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? 混凝土橋梁裂縫問題的若干思考

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? 框架結構施工常見問題與防治對策

? 鋼筋混凝土框架結構的加固方法初探

? 高層框架結構施工存在的現實問題及控制措施

? 淺談多層框架結構的組成與布置方法

? 在論文秘籍網搜索框架結構

和次梁節點注意的問題 在框架剪力墻結構中，主梁和次梁的節點非常重要，主次梁鋼筋的設計位置就成為我們關注的焦點。根據常規做法，次梁上鐵鋼筋在主梁鋼筋之上，板筋在次梁主筋之上，如果主次梁節點鋼筋設計不合理，就會造成板筋或次梁上鐵鋼筋保護層厚度過小，不利于結構的抗震。 3.4高層建筑結構的防火設計

高層建筑的防火設計，必須遵循“預防為主，防消結合”的消防工作方針，針對高層建筑發生火災的特點，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全適用、技術先進、經濟合理。

4高層建筑結構設計的控制參數

高層建筑結構設計中各控制參數的選取直接影響結構的安全性、合理性等。因此。合理的選取各控制參數，有助于提高結構整體控制的效率，也有助于使結構設計更加安全、經濟合理。

4.1 軸壓比：限制結構的軸壓比，以保證結構的延性要求。當不滿足規范要求時可以通過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度的辦法調整。

4.2 剪重比：限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結構的安全。當偏小且與規范限值相差較大時，可通過增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。 4.3 剛重比：規范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應引起的二階效應是否可以忽略不計。當不滿足規范下限要求時，可以通過調整增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。

4.4 層間位移角：限制結構在正常使用條件下的水平位移，確保高層結構應具備的剛度，避免產生過大的位移而影響結構的承載力、穩定性和使用要求。當不滿足規范要求時，只能通過調整增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。

4.5 層間位移比：限制結構平面布置的不規則性，以避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。當不滿足規范要求時，可以改變結構平面布置，減小結構剛心與質心的偏心距達到規范要求。

4.6 周期比：限制結構的抗扭剛度不能太弱，使結構具有必要的抗扭剛度，減小扭轉對結構產生的不利影響。當不滿足規范要求時，只能通過調整改變結構布置，提高結構的抗扭剛度。

4.7 剛度比：主要為限制結構豎向布置的不規則性，避免結構剛度沿豎向突變，形成薄弱層。當不滿足規范要求時，可以適當加強本層墻、柱和梁的剛度，或適當削弱上部相關樓層墻、柱和梁的剛度以滿足要求。

5以框架為例概述設計參數的選擇

5.1框架計算簡圖的處理

5.1.1無地下室的框架結構

為了加強底層的整體性，可以在 0.00m附近設置基礎連系梁。由于基礎連系梁的設計僅為構造設計，無法平衡底部柱腳的彎矩，更不能夠作為上部結構的嵌固部分，底層計算高度 H 顯然不能取用基礎連系梁頂面到一層樓蓋頂面的高度。正確的設計是：柱的 H 值取用基礎頂面至連系梁頂面的高度，也就是把基礎連系梁以下的部分看作底層，而把實際建筑的底層作為第二層計算，層高取用連系梁頂層至一層樓面的高度。當采用這樣確定計算簡圖時，應注意底層柱的配筋應取用基礎連系梁頂面和基礎頂面中較大內力設計值進行計算。 5.1.2帶有地下室的框架結構

關鍵是合理確定上部結構的嵌固位置。而《建筑抗震設計規范》和《混凝土結構設計規范》都沒有明確提出具置，需要我們根據工程的實際情況來分析。采用箱型基礎或者能夠滿足《建筑抗震設計規范》的地下室結構時，可以將地下室頂作為框架上部結構的嵌固位置。在利用 PKPM進行設計時，樓層總數僅輸入地下室以上的實際層數，底層的實際層高就是層高H。這樣設計的地震作用和實際情況較為接近，但是豎向荷載的計算僅計算到底層的柱底處。當地下結構是采用的筏板基礎，嵌固位置最好取在基礎頂面。在利用電算時，總層數應為實際的樓層數加上地下室的層數。如當建筑地上 6 層時，地下 2 層時，總層數取 8層。按此確定的計算簡圖經整體計算后，地震作用相對保守，結構設計比較安全。

5.2結構計算參數的選取

5.2.1 地震力的振型組合數 地震力的振型組合數，對高層建筑，當不考慮扭轉耦聯計算時，至少應取 3，當振型系數多于 3 時，宜取 3 的倍數，但不應多于房屋的層數《建筑抗震設計規范》指出，合適的振型個數一般可以取振型參與質量達到總質量的 90%所需的振型數。SATWE 已有這種功能，可以很方便地輸出這種參與質量的比值。此外，由于耦合計算的地震剪力通常小于非耦合計算，僅結構存在明顯扭轉時才采用耦合計算，但在必要時應補充非耦合計算。 5.2.2 框架結構活荷載的最不利布置、組合

當活荷載較大時，是否進行活荷載的最不利布置、組合對計算結果的影響非常大。使程序給定的梁設計彎矩放大系數，也不一定能反映出工程實際應力分布的情況，有可能造成結構不安全或保守。應注意的是 PKPM中無法區分荷載規范，因此很難實現“荷載規范”區分荷載種類和樓面荷載折減系數的要求，程序中不區分不同的樓面活荷載類型，一般均按樓面活荷載類型考慮并取相應的折減系數，PKPM計算程序對樓面活荷載的折減是不全面的，使用 PKPM計算時，應考慮區分不同構件進行分步計算，并在荷載輸入時將樓面活荷載折減。風荷載體型系數的選取應注意，當多個建筑物，特別是群集的高層建筑，相互間距較近時，宜考慮風力相互干擾的群體效應；一般可將單獨建筑物的體型系數乘以相互干擾增大系數，該系數可參考類似條件的試驗資料確定；必要時宜通過風洞試驗得出。

6結束語

第8篇：高層建筑結構設計論文范文

【關鍵詞】建筑結構；結構設計；常見問題；施工質量；設計質量

引言

一直以來，支撐和滿足建筑空間嘴重要的一個體系就是建筑結構，結構設計它是一門非常具有學問的學科，隨著科學技術不斷發展，和新技術的不斷進步，建筑結構設計也在不斷地進步著。即便如此，它的基本原理卻是一成不變的，因此，結構設計最根本的理論依據就非這些基本原理構莫屬了。雖然我們并不會經常在工程師的圖紙上看到這些基本原理，但是有一點我們不能否認，那就是始終指導與貫穿著結構設計全過程的正是這些基本原理。在實際操作之中, 因為不同的原因, 結構設計人員容易在砌體結構設計、屋面梁與配筋、高層建筑結構的設計等等環節出現一些問題，導致失誤。主要問題有以下幾點:

1 砌體結構的設計

1.1 多層砌體房屋的建筑局部尺寸都不能滿足抗震要求，此部位沒有設構造筋。國家有關條例規定，抗震設防烈度為6度、7度時，承重窗間墻最小寬度、承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離、非承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離、內墻陽角至門窗洞邊的最小距離不應當小于lm。結構破壞最容易的地方就是這些局部部位，在這些部位不能滿足要求的條件下，結構設計應采取一定的彌補措施，例如：采取加強的構造柱、增加橫向配筋等措施。

1.2 房屋四角與其余部位構造柱采用一樣的配筋。建筑抗震有關規定，房屋四角構造柱可適當加大配筋和截面。有些設計人員不論什么部位，都采用一樣的設置，這種做法會導致各種柱體的作用得不到充分發揮，還會造成浪費。比如房屋外墻最容易損壞的部位就是它的四個角，在構造柱的設計上面，應當適當的加強。

1.3 砌體結構布置方式可以有幾下分析：橫墻共同承重的結構布置。對于空間較大的，設有沿進深方向的梁支承于縱墻上，就讓縱墻來承擔其重量。樓板沿縱向擱置, 就會形成橫墻承擔重量，橫墻間距不入,一般就能滿足抗震的需求，,同時縱墻因為存在軸壓力，所以就提高了抗剪的能力。另一方案就是縱墻承重與橫墻承重沿豎向交替布置，但是此種方案在實際操作中使用的并不多見。縱墻承重的結構布置方案，橫墻間距大、數量小，并且軸壓力較小,所以對抗震極其不利，縱墻多容易引起彎曲破壞所以在選用的時候要小心謹慎才是。混合承重結構布置的方式較為各異 ，,比如內框架砌體結構、底層框架砌體結構和局部框架砌體結構等等。此結構體系由兩種結構體系組成，彈性模量以及動力性能兩種，這兩個組成部分相差較大，所以抗震結構形式并不是很好。但它能滿足建筑使用的要求。使用空間也很大。總之,選擇哪種砌體結構是抗震結構設計中的關鍵環節，應當從抗震的概念設計出發,綜合建筑使用功能、技術、經濟和施工等方面來正確選擇。

2 屋面梁和配筋

2.1 屋面梁配筋太少。結構建模時，設計人員為了方便，屋面梁直接使用和層梁一樣的尺寸。因為屋面梁荷載很小，計算結果配筋很少，因此屋面梁在溫度變化、混凝土收縮和受力等作用下因配筋率過低導致裂縫寬度較大。

2.2 受扭屋面梁缺少必要的腰筋。對于一般的梁，為了保持鋼筋骨架的剛度，同時為了承受溫度和收縮應力及防止梁腹出現過大的裂縫，一般構造措施為梁腹板高度大于450mm時加設腰筋，它的間距要小于200mm，然后拉筋勾連。對于受扭構件有關條例的規定，其縱向受力鋼筋的間距應小于200mm與梁截面短邊長度。對于設置懸挑檐口的屋面梁，在結構設計中誤等同一般梁，未按受扭構件設計配筋。

2.3 樓層平面剛度。一些設計在缺乏基本的結構觀念以及結構布置缺乏必要措施的時候，采用樓板變形的計算程序。即使程序的編程在數學力學模型上是成立的，甚至是準確無誤的，可是在確定樓板變形程度上卻很難做得非常精確。首先計算的大前提都做不到“精確”，就更不要指望其結果會“正確”了。據此進行的結構設計肯定存在著結構不安全成分或者結構某些部位或構件安全儲備過大等現象。為了使程序的計算結果基本上反映結構的真實受力狀況而不會導致根本性的誤差，設計時就要盡量將樓層設計成剛性樓面。

3 高層建筑結構的設計

在高層建筑結構設計中， 高層建筑結構平面和立面形式的選擇，要讓建筑的三心，即幾何形心、剛度中心和結構重心盡量匯于一點，也就是三心合一。加入在結構設計中不能做到這一點，那么就會產生扭轉問題。扭轉問題就是結構在水平荷載作用下發生的扭轉振動效應。 它在風載等水平荷載載荷情況下會對結構產生危害，為避免由此產生的危害，就要求在結構設計的同時，選擇合理的結構形式以及平面布局，盡量地讓建筑物達到三心合一的效果，因此在選擇的時候，平面以及立面形式是極其關鍵的。高層建筑的平面一般要采用簡單、規則和對稱的形狀，而至于非常復雜的平面形式，是要盡量避免使用的，以往震害的資料表明，高層建筑物容易造成震害的主要原因就在于。平面布置不對稱、過多的外凸和內凹等復雜形式。在高層結構的抗震設計中，結構體系的選擇、布置和構造措施比軟件的計算結果是否精確更能影響結構的安全，不僅要考慮結構安全因素，而且要綜合考慮建筑美觀、結構合理和便于施工以及工程造價等多方面因素。資料及力學分析表明，在不對稱結構中，結構在凹凸拐角等處容易造成應力集中，因此會帶來破壞，在實際應用中應盡量避免。至于完全對稱的結構，也應注意凸出部分的尺寸比例。對于凸出部分過長的，結構設計中就應采取相應的補救措施。結構的豎向布置要盡力做到剛度均勻并連續，避免結構的剛度突變及出現軟弱層。剛度突變和軟弱層的出現一般都是由于切斷剪力墻造成的，如果在結構設計中要求一定要切斷少數剪力墻時，其他剪力墻在該切斷層處就要必須加強。總之，標新立異的平面和立面設計是以結構的抗震及安全性能為代價的。

4 總結

建筑結構設計的推動者和執行者就是結構工程師。因此。想要讓建筑結構設計更加可靠、經濟、安全、適用，就必須充分發揮結構工程師的突破能力。這就需要工程界和教育界直接共同配合。不但要加強計算機的應用，加快新型高強、輕質、環保建材的研究應用，還要推廣概念設計思想。相信在我們的共同努力與配合下，我們的設計水平一定會有很大的提高。

參考文獻

[1]高長遠，馬文明，付麗麗等，.結構設計的新思路《大科技》2009年。

[2]劉連江，牛莉，高層結構設計的主要問題 ，《城市建設》2007年。

[3]李蕓，謝家齊，結構設計的規范，《中華民居》2010年。

第9篇：高層建筑結構設計論文范文

【關鍵詞】結構設計；結構優化；結構類型

0引言

建筑結構優化，即在一些建筑結構的設計方案中選取最優的或最適宜的設計方案，它參照數學中的模型最優化原理應用到建筑工程結構設計方案的優化比選中。研究發現，建筑結構在使用過程中是否穩定、耐久、合理等，主要決定于在建筑結構設計時選定的結構類型是否最優、是否最符合工程結構的需要。對于同一座建筑工程項目，不同的結構設計師知識儲備不同，因此可能會設計出不同的結構類型、結構體系，但經過結構方案的優化、從而選取最優化的結構類型，提高建筑結構的使用壽命、穩定性能。

1建筑結構優化的主要因素

1.1荷載設計

研究發現，任何一座建筑結構都需要受到水平力和豎向荷載的作用，同時建筑還要承受較大的風荷載、地震力的作用等。當建筑結構的整體高度比較低時，由結構本身的重力引起的豎向荷載對結構的作用比較明顯，而水平荷載作用在結構上，產生的內力和位移比較小，往往在計算時不考慮水平荷載的作用；若在較高層建筑設計中，雖然所受到的豎向荷載仍對結構產生較大程度的影響，但水平荷載對建筑結構本身的影響比豎向荷載產生的影響更加強烈。研究表明，隨著建筑結構整體高度的逐漸增加，水平荷載對建筑結構產生的影響越將會越來越大，因此，在建筑結構高度較高時，結構所承受的水平荷載對結構的影響則不可忽視。

1.2選取結構類型較輕的

在建筑結構優化過程中，要盡量選取結構體較輕的。在現代結構優化設計中，設計人員越來越重視選用輕質高強材料，從而做大程度上減輕整體結構的自重。由于在多層建筑結構中，水平荷載對結構產生的影響處于較次要地位，結構所承受的主要荷載是豎向荷載。由于多層建筑樓層較少，整體高度相對比較低，結構自重相對來說較輕，對材料的強度要求不是特高。

但隨著建筑結構高度的增加，在較多的樓層作用下，結構產生的自重荷載則會比較大，使得建筑結構對基礎產生較大的豎向荷載，同時在水平荷載的作用下，結構的豎向構件（柱）中會產生較大的水平剪力和附加軸力。為了使得結構滿足剛度和強度的要求，通常采取加大結構構件的截面尺寸，但是加大構件的截面尺寸會使得結構的整體自重增加。因此在高層建筑結構首先應該考慮如何減輕結構的自重。

研究表明，當在高層或超高層建筑結構優化設計時，選用結構強度高、自重較輕的鋼結構、高強混凝土結構可以很大程度上減小建筑結構的自重。

1.3 側向位移

據相關資料表明，建筑結構的側向位移隨著建筑高度的增加而逐漸增大，因此，在建筑結構的優化設計中，對層數較少、高度較低的結構，可以不考慮其側向位移對結構的影響。但隨建筑結構高度的增加，整體結構的側移對結構產生的影響則不可忽視。

研究表明，由于水平荷載對結構作用產生的側移隨著建筑高度的增加而逐漸增大，且側移量與結構高度成一定的關系。

在進行高層建筑結構優化設計時，既需要充分考慮建筑結構整體是否具有足夠的承載能力，能否承受風荷載的沖擊作用，又要求結構具有足夠的抗側移性能，當建筑結構受到較大的水平力作用下，其可以很好地控制產生過大的側移量，確保結構整體的穩定性能。

與低層或多層建筑相比，高層建筑結構的剛度稍微差一些，在發生地震災害時，結構的側向變形更大。為了確保高層建筑結構在進入塑性階段后，結構整體仍具有較強的抗側移性能，保持結構的穩定性，則需要在高層建筑結構的構造上采取合適的措施，確保結構具有足夠的延性，從而滿足結構的剛度要求。

2建筑優化方法綜述

2.1基本假設

（1）彈性體假設

目前，對建筑結構進行工程分析時，均采用彈性的分析方法。當結構受到風荷載或豎向荷載時，假設結構處于彈性工作狀態，符合建筑結構的實際受力狀態。但是當受到地震災害或臺風襲擊時，結構產生較大的側向位移，更甚出現裂縫，使得結構進入到塑性階段，此時不可以再用彈性變形計算，應采用彈塑性理論進行分析。

（2）小變形假設

小變形假設普遍應用于結構變形分析中。但當結構頂點的水平位移與結構的高度比值大于0.002時，就不可以忽略P―Δ效應對結構的影響了。

（3）剛性樓板假設

在高層建筑結構分析時，假設樓板的自身平面內剛度無限大，而自身平面外的剛度則忽略不進行計算。采用這一假設，在很大程度上減少了高層建筑結構位移的自由度，減小了計算的難度，并為筒體結構采用空間薄壁桿的計算理論提供了保障。研究發現，剛性樓板假設一般適用于框架結構體系和剪力墻結構體系中。

2.2結構優化方法

（1）并行算法

由于高層建筑結構的主要因素是結構的抵抗水平力的性能。因此，抗側移性能的強弱成為高層建筑結構設計的關鍵因素，且是衡量建筑結構安全性、穩定性能的標準。

由于在建筑結構中，單位建筑結構面積的結構材料中，用于承擔重力荷載的結構材料用量與房屋的層數近似成正比例線性關系。此外，用于建筑結構樓頂的結構材料用量幾乎是定值，不隨結構的層數變化；但是用于墻、柱等結構構件的材料用量隨樓房的層數成線性正比例增加；而對于抵抗側向移動的結構材料用量，與樓房結構層數的二次方的關系增長。圖3-1表示在風荷載作用下的5跨鋼框架結構，不同的結構層數結構材料各個構件用量。

研究表明，樓房結構所采用的結構體系是否具有較好的抗側力性能，在很大程度上影響結構材料的用量，綜合考慮各方面的條件，通過精心設計確定結構的最優化設計方案，使結構體系的材料用量降低到最小程度。從上圖中的虛線以上陰影部分就是結構優化設計節約的鋼材用量，因此高層建筑結構方案的優化設計可以在很大程度上節約工程的總造價。

（2可靠度優化法

在建筑結構的優化設計時，必須進行結構的整體可靠度優化。在地質災害發生不活躍的地區，風荷載是主要的水平荷載。因此，在非地震災害區高層建筑結構的方案選型時，應優先選用抗風性能比較好的結構體系，也就是選用風壓體型系數較小的建筑結構體系。比如結構外形呈曲線流線型變化的建筑結構圓形、橢圓形等，或是結構從下往上逐漸減小的截錐形體系的風壓體形系數較小，有利于很好地抗風。此外，在對結構進行平面布置時，適合選取結構平面形狀和結構剛度分布均勻對稱的結構體系類型，這樣可以在很大程度上減小風荷載作用下的扭轉效應引起的結構變形和內力的影響。同時，還要限制高層建筑結構的高寬比，避免結構發生傾覆和失穩現象。

（3）高層體系優化法

由于建筑使用性能的不同，所以其對內部空間的要求不同。同時，高層建筑結構使用功能不同，則其平面布置也發生改變。通常，住宅和旅館的客房等宜采用小空間平面布置方案；辦公樓則適合采用大小空間均有；商場、飯店、展覽廳以及工廠廠房等則適宜采用大空間的的平面布置；宴會廳、舞廳則要求結構內部沒有柱子的大空間。由于不同的結構體系可以提供的內部空間的大小不同，因此，在建筑結構設計階段，應該首先根據建筑結構的使用功能，選用合適的結構類型。

3結束語

綜上所述，在確定高層建筑結構方案時，要全面考慮結構的使用功能、場地類別、設防烈度、建筑高度、地基基礎類型、結構材料和施工工藝，同時還要考慮結構的設計、技術以及經濟保障等，選擇最優化的結構體系。

參考文獻

[1] 謝琳琳.關于高層建筑結構選型決策的研究[D]，重慶：重慶大學碩士學位論文，2001