高层建筑结构的设计原则篇(1)

关键词：高层建筑；结构设计；策略

Abstract: with the rapid development of economy, high-rise buildings in most of our cities also have emerged. For high-rise building structure is concerned, its choice of structural system, and more importantly and load factors, therefore, this paper discusses the structure of the high-rise building design must first with different structure system based on the influence of, choose the most reasonable scheme.

Keywords: high building; Structure design; strategy

中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：

1高层建筑结构设计的原则

适用、安全、经济、美观、便于施工是进行高层建筑结构设计的原则。一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。完美的建筑结构设计就是在努力追求这五个方面的最佳结合的过程中产生的,适用、安全、经济、美观、便于施工是结构设计人员最终努力的目标,是结构设计的最佳体现。

结构设计一般在建筑设计之后,“受制”于建筑设计,但又“反制”于建筑设计。结构设计不能破坏建筑设计,应满足、实现各种建筑要求;高层建筑设计不能超出结构设计的能力范围,不能超出安全、经济、合理的结构设计原则。结构设计决定高层建筑设计能否实现,从这个意义上讲,结构设计显得更为重要,虽然一栋标志性建筑物建成后,人们只知道建筑师的名字,但一个适用、安全、经济、美观、便于施工的结构设计也是工程师们的骄傲和成就。

2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、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：

2.1 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（N=WH）；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(水平均布荷载：M=1/2qH2，水平倒三角形荷载：M=1/3qH2)，如图一示。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。

2.2 侧移成为设计的控制指标与低层或多层建筑不同，结构侧移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：

此外，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侧刚度，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，因P- 效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏；②使居住人员产生不安全感；③使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用。

2.3 抗震设计要求更高，延性成为结构设计的重要指标有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、中震可修、大震不倒。结构的抗震性能决于其“能量吸收与耗散”能力的大小，即决于结构延性的大小。延性是表示构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能，通长采用延性系数μ来衡量延性的大小，μ=u/y如图2。

3.3概念设计与理论计算同等重要

概念设计是指一些难以做出精确力学分析或在规范中难以具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析，做出判断，以便采取相应措施。概念设计带有一定经验性。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定假定条件下进行的。尽管分析的手段不断提高，分析的原理不断完善，但是由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多。尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件的局部开裂，甚至破坏，这时结构就很难用常规的计算原理去进行内力分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计，从整体上提高建筑的抗震能力，消除结构中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和结构措施，才能设计出具有良好抗震性能的高层建筑。将注重概念设计作为高层建筑结构的最高原则提出其主要内容为：应特别重视建筑结构的规则性(包括平面规则性和竖向规则性)；合理选择建筑结构体系包括：a.明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；b.避免因部分结构构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力、风载和地震作用的能力；c.结构体系应具备必要的承载能力和良好的变形能力，从而形成良好的耗能能力；采取必要的抗震措施提高结构构件的延性。

3高层建筑的结构体系

3.1框架结构体系

由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由梁联系起来，形成空间结构体系。框架结构的优点是建筑平面布置灵活，可以做成有较大空间的会议室、餐厅、车间、营业厅、教室等。需要时，可用隔断分割成小房间，或拆除隔断改成大房间，因而使用灵活。外墙采用非承重构件，可使立面设计灵活多变。但是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15层宜采用框架结构，可以达到比较好的经济平衡点。

3.2剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系。墙体同时作为维护及房间分隔构件。剪力墙间距一般为3～8m，现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求容易满足，适于建造较高的高层建筑。而且其抗震性能良好，在历次的地震中，都表现了很好的抗震性能，震害较少发生，程度也很轻微。但是剪力墙结构间距不能太大，平面布置不灵活，而且不宜开过大的洞口，自重往往也较大，不是很能满足公共建筑的使用要求，而且其成本也较大。

3.3框架－剪力墙结构体系

框架－剪力墙结构体系由框架和剪力墙组成。剪力墙作为主要的水平荷载承受的构件，框架和剪力墙协同工作的体系。在框架－剪力墙结构中，由于剪力墙刚度大，剪力墙承担大部分水平力（有时可以达到80%~90%），是抗侧力的主体，整个结构的侧向刚度大大提高。框架则承受竖向荷载，提供较大的使用空间，同时承担少部分水平力。由于有了剪力墙，其体系比框架结构体系的刚度和承载力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件（隔墙和外墙） 的损坏。这样无论在非地震区还是地震区，都可以用来建造较高的高层建筑。还可以把中间部分的剪力墙形成筒体结构，布置在内部，外部柱子的布置就可以十分灵活；内筒采用滑模施工，的框架柱断面小、开间大、跨度大，很适合现在的建筑设计要求。

除了上述的几种结构体系外，还有其他一些结构体系，如薄壳、膜结构、网架等。随着时代的进步，会涌现出越来越多更好的结构体系。这就需要不断学习，从各方面考虑运用经济合理的手段到达目标。

4结语

总之，高层建筑的高度和数量，从一个侧面反映一个国家科学技术水平和经济发展程度但对于高层建筑亦应适当控制，即要与原有建筑相协调，还要与城市历史特点相协调。

参考文献

[1]吴晓琳。浅析高层建筑结构设计与特点[J]。中国高新技术企业，2009（11）

高层建筑结构的设计原则篇(2)

关键词：高层建筑；结构设计；影响因素

引言

随着城市用地越来越紧张和城镇化进程的加快，同时越来越多的人涌向城市，带动了医疗、教育、购物等各行各业的发展，楼层由两层增加到几百米高，称之为摩天大楼。越来越多的城市热衷于建设高楼，将高楼作为一个城市的象征，作为城市经济发达的标志。高层建筑越来越多，比例越来越大，为了满足各种各样的功能，结构设计也越来越多样化。由于高层自身特点，高层建筑的结构设计成为一个重点，也是一个难点。

1.高层建筑的特点

1.1高层建筑可以将节约土地空间用于绿化，提高人居环境

与多层建筑相比，高层建筑在相同土地面积上可以建设更多的楼房，可以有效的解决土地紧张问题，同时也可以缓解地皮高涨引起的房价上涨的局面。高层建筑地上车库很少，一般都是地下车位，又节约了一部分土地。高层建筑节约出来了的土地可以用来绿化、提高环境质量；也可以修建小公园或游乐场，供业主休憩；高层建筑占用单位土地面积小，楼层与楼层之间的距离拉大，采光和通风效果好。基于以上优点，越来越多的人向往这样的住宅、办公环境，人气旺盛，房价上涨，开发商的利润空间巨大。

1.2高层建筑太密集会产生新型污染

如果一个城市高层建筑过多过密，居住人口过密，改变了城市局部环境的温度、湿度、气流，造成局部小气候，形成热岛效应。此外，高层建筑的玻璃窗来回反射太阳光，导致行人、司机、用户晕眩、头晕，严重时会危害人们的眼睛。光污染已经成为一种新型的污染源，越来越受到人们的重视。

1.3高层建筑配备电梯，造价提高，安全要求更高。

高层建筑因为楼层高，为了方便用户上上下下，一般都会配备电梯。一方面电梯占用了很大一部分空间，另一方面，电梯运行需要耗电，还有电梯设施费、维修费，这无形中增加了开发商的投资。高层建筑最重要的一个安全问题就是防火和抗震问题，和多层建筑相比，防火和抗震的要求更高，难度也更大。

2.高层建筑结构设计原则

2.1高层建筑结构平面设计要合理，刚度和承载力要均匀。

大量震害实告诉我们，如果建筑物不在一个水平面上，建筑材料刚度不均匀，楼层整体受力不均，发生地震时很容易发生倒塌事件。在设计高层建筑结构时，结构平面简单、规则，承重力和刚度分布均匀，结构的各个中心要尽量重合，以免发生水平力作用下出现扭转的现象。建筑平面不能太长，容易使两端不平衡。

2.2高层建筑竖向设计要简单、规则，不宜繁琐。

为了保持高层建筑稳固，底座一定要稳，竖向设计一般为规则的矩形、等腰梯形或等腰三角形，切勿出现头重脚轻的现象。竖向刚度和抗侧移度都要依照从上到下逐渐变大的原则。

3.影响高层建筑结构设计常见因素

3.1高层建筑结构受力性能

建筑师在设计建筑图时，往往更加注重建筑物的空间设计，忽略了结构设计的重要性。实际上，一个高层建筑的结构设计是最重要的，涉及到安全系数和财产损失。高层建筑物构件多，负重大，主要承重点在地面，在设计方案时，要突出考虑主要承重柱和承重墙的数量和分布情况，在不影响美观和实用的前提下，可以尽量多设计一些承重柱和承重墙，增加地底层的稳固性。

3.2高层建筑结构设计中的扭转问题

高层建筑结构设计如果能做到“三心合一”，就可以有效的缓解扭转问题。“三心合一”即几何中心、刚度中心、结构重心，在设计时，要尽量做到这三心在一个点上。如果做不到三心合一，在水平力作用下会发生扭转，一个构件发生扭转，竖向构件将受到剪力，且离扭转构件越远的竖向构件承受的剪力也越大，危害很大。

3.3位移限值、剪重比及单位面积重度

位移限值是衡量高层建筑结构整体刚度是否合适的一个重要指标，过大或过小都说明结构刚度不合适，设计者要引起重视，对结构体系、竖向结构和平面布置要进行再思考。

剪重比是反映结构在地震作用下反应大小的一个指标，单位面积重度是衡量高层建筑结构构件截面取值合理性和楼层荷载数据正确性的一个重要指标。这两个指标是两个非常重要的数据，设计者切不可忽视这两个指标。

4、针对当前高层建筑结构设计常见问题采取的措施

4.1引入概念设计，从整体角度对结构设计进行宏观控制。

概念设计是指不经过数值计算，参照整体结构体系与分体结构体系之间的力学关系、结构机理、震害等获得基本的设计原则和设计思想，概念设计尤其在解决一些难以做出精确理性分析或难以规定的问题时作用很大。运用概念性近似估算方法，可以迅速的进行构思、比较与选择，设计出的方案定性准确、思路清晰，省去了后期不必要的繁琐运算。

4.2严格要求高层建筑的高度

严格按照《新规范》的要求来执行，新规范将原有的限制高度规定A级高度，同时增加了B级高度，这项规定促进了高层建筑设计方法的改进。如果在实际操作中，设计者一味重视结构类型而出现超高问题，设计方案将不会通过，并责令其修改或者报专家论证。

4.3遵守高层建筑设计规则，尽量采用规则的几何图形。

结构设计人员一定要严格遵守高层建筑设计原则，平面设计尽量采取规则的几何图形，没有十足的把握，切不可引入五花八门的创新设计。同时合理制定施工图，防止在建筑后期出现不合规定的状况。如果出现，不仅耗费大量的人力、物力和财力，出现质量问题，将面临巨大的赔偿和法律惩罚。为了企业的声誉，企业要遵守高层建筑的规则，让工程达到最优，使质量和效益达到最大化。

4.4改善高层建筑抗火性、抗风性结构设计

高层建筑消防问题是不容忽视的，建筑材料尽量选用不可燃性材料；同时高层建筑空气中流通，火灾遇大风将加大救灾难度，在结构设计时，要设计合适的防火间距，增加疏通道设计；对排烟结构进行重新设计，控制烟雾与火势的蔓延，保证烟气能快速排出。

同时高层建筑楼层高，上方空气流动速度快，要注意抗风性。风力大时，会对建筑物产生振动效果，轻时会吹碎玻璃，砸伤行人，严重时会破坏结构主体，墙面断裂。

5、小结

当前国内高层建筑结构设计现状是还有很多设计人员仍然沿用传统设计方法进行设计，造成大量财产浪费。建筑事业在进步，创新出合理的、有效的合理方法已经是摆在设计人员面前一个急需解决的问题。设计人员要继续努力，建立新的设计标准和设计理念，满足人类居住、办公、环保等各方面的要求。

参考文献：

[1]陈立铎.小译高层建筑结构设计原则.结构建筑. 2012

[2]胡胜利.高层建筑结构设计问题探讨.建设科技. 2013（02）

高层建筑结构的设计原则篇(3)

关键词：高层建筑；结构选型；影响因素；选型方法

高层建筑是随着社会生产力和现代科学技术的发展在一定的技术经济和社会条件下出现的一种建筑物类型。它有利于节约和集约化地利用土地资源，解决住房紧张，减少市政基础设施和美化城市空间环境。可以说高层建筑的发展开创了整个建筑业的新纪元。

1 高层建筑结构选型决策的必要性

建造高层建筑有其不经济的一面。例如：按单位建筑面积计算高层建筑的造价和管理费用都远远超过多层建筑，高层建筑中结构设备占去更多的空间，便有效使用的建筑面积减少。高层建筑的供热通风系统消耗更多的能量等等。但在另一方面，几十层乃至上百层的建筑集中了成千上万的人在一起工作生活，极大地提高了土地的利用率，可节省土地资源，增加绿化面积改善城市环境。而在高层建筑的设计中，结构设计占有重要的地位。如果说建筑设计决定了建筑物的造型和功能，那么结构设计就是赋予建筑物一个支撑骨架。这个骨架的型式及其空间关系的合理性，不仅直接关系到建筑物的安全，而且关系到建筑物能否实现其预定的功能和能否达到预期的经济效益。所以，正确进行高层建筑结构体系的选型是结构设计的一个关键环节。根据工程实践经验，如果高层建筑结构体系选型不当，那么任凭用再先进的结构理论和精确的计算方法也难以做出安全可靠经济合理的高层建筑。结构设计正确处理高层建筑结构体系的选型问题，对于高层建筑的设计施工乃至使用维护而言都具有至关重要的意义。

2 高层建筑结构选型决策的特点

高层建筑结构的选型决策，就是针对某一幢建筑在建筑方案已经确定的情况下通过比较分析确定一个满足建筑功能要求的，结构受力合理的，综合经济效应最佳的结构型式。结构选型决策具有以下特点：所选结构类型应对建筑的功能有较大的适应性、工程造价和投资能力、施工条件技术条件和施工工期的要求、建筑材料和能源的供应、建筑的美学要求包括建筑群及其与环境的配合、建设场地的地形地貌和自然灾害的特点。

无疑，结构选型有赖于先进的结构设计理论和计算手段与技术，同时要具备一定的相关学科的知识。但由于结构选型决策工作中包含大量随机性、模糊性和未确知性信息，使得决策中较多地是对判断性问题，而非分析性、非技术问题进行处理。这种决策判断是基于理论的积累规则的应用，启发式思维和对工程的直观感觉。

面对结构选型中的复杂问题，普通设计人员缺乏从总体把握，彼此有连锁反应的各种制约因素，常顾此失彼或仅从一些能够量化的指标上作简化处理。这将导致决策结果失效，只有具备大量的工程设计经验的各方面专家（包括结构理论、结构工程、建筑经济、建筑美学、施工管理和工程企业经营等方面的专家）发挥各自优势，共同配合协商解决选型决策问题，这是选型决策有别于其它设计决策的一大特色。

高层建筑结构选型决策的自身特点，表明它同时具有确定型决策和非确定型决策的一些特征。所以，在具体的决策工作中，既要考虑确定性的因素，又要考虑不确定性因素的影响，既要善于运用数学计算等技术手段，又要重视专家的经验和直觉判断才能得出正确的决策。

3 高层建筑结构选型决策的原则

从以上分析可知，高层结构的选型是一个综合性很强的决策过程。它与众多的不确定性因素有关，这些不确定性因素错综复杂，相互影响。大大增加了决策工作的难度，但这并不是说高层建筑结构的选型是不可把握无章可循的。相反，从设计施工建材等角度考虑，为了选出经济合理的结构体系，使建筑物的综合经济效益最佳至少应考虑以下基本原则：建筑设计原则、结构设计原则、建筑施工原则、建筑设备原则、建筑材料原则、经济角度原则等。

结构选型决策在高层建筑结构设计的三阶段决策中占有很重要的地位。它既有一般决策的基本特点。同时还具有自身的特殊性。诸如，综合性强与各种非技术因素关联性强等。故选型时需要从设计施工建材经济性等方面遵循一定的基本原则，在这些基本原则的指导下，决策者首先应全面了解决策中的全部备选方案，不同备选方案所采用的结构体系的特点、使用范围和对建筑物综合经济社会效益的影响等方面。因此，要有效地进行高层建筑结构选型决策，决策者必须首先对各种高层建筑结构体系进行比较分析。

4 高层建筑结构选型方法

高层建筑结构选型决策受诸多确定性因素和不确定性因素的影响。这些因素中有的能直接量化为定量指标，而另有相当一部分要凭经验做出主观判断。做好调查研究，掌握大量的数据资料是进行结构方案的定性分析和定量分析的共同前提，只有这样，才能使分析结果更充实、更可靠、更科学。重视定性分析，要避免主观臆断；重视定量分析，要避免单纯依靠数学方法，更要倾听专家意见。两者必须做到有机结合，才能使决策结果、结论符合实际。

在结构选型的决策工作中，根据具体问题，可以只考虑可定量化的影响因素，忽略那些本身及其产生的经济效益不易转换成计量单位供评估比较的因素，只采用定量方法进行结构选型。只要控制好结构方案的比选范围，把握好影响因素“取舍”的“度”，则选型决策的结果还是可信的。例如，同济大学李国强教授就曾对上海地区高层建筑采用钢结构还是钢筋混凝土结构进行了综合经济效益比较分析。高层建筑采用钢结构或钢-混凝土混合结构的结构占用面积比采用混凝土结构的结构占用面积小，建筑的有效使用面积相对增加，在销售上就能体现出其经济效益，可以抵消一部分因采用钢结构而增加的费用。施工工期对整体成本的影响主要体现在“时间即是成本”的关系上。

高层建筑采用钢结构或钢-混凝土结构与采用混凝土结构相比，在建筑有效使用面积与施工工期方面具有一定的优势，能取得较可观的经济收益，从而可抵消一部分因采用钢结构而增加的费用，进而使得工程的整体成本明显降低。因各工程的总建筑面积不同，为统一比较标准，在整体成本分析时以每平方米建筑面积的等效造价为标准进行比较分析。

5 结语

由于高层建筑结构选型的“软”科学性，对于结构选型中的许多不确定因素的考虑要求助于专家的经验来解决。为了充分利用人类的这笔宝贵的精神财产，发挥它们在结构选型中的作用，很有必要针对高层建筑结构选型决策问题建立起专家系统，更好地为结构设计服务。

高层建筑结构的设计原则篇(4)

关键词：高层建筑；结构设计；问题

中图分类号：TU208文献标识码： A

高层建筑设计与施工是一个系统工程特别是设计阶段的工作尤其要引起重视。高层建筑的结构设计还有其他的重点问题，比如扭转的问题，要求几何中心、刚度中心、结构重心合为一；此外还要注意抗风结构的设计，保护建筑的支撑结构和装饰结构等；抗震结构也是建筑高层设计的难点，这需要设计人员有灵活性。最后，设计人员要注意消防设计，尽量减少高层失火对人们的伤害。

1、高层建筑结构设计的概况及意义

随着我国城市化进程不断加快，城市人口显著增多，高层建筑在城市建设中发挥着越来越重要的作用。即使在建筑设计理念和方法日益先进的今天，仍会因为高层建筑复杂的结构，较广的学术知识涉及和较大的工程量而出现设计失误的现象。高层建筑结构设计的意义有:首先，如果建筑所使用的面积一定，设计和建造高层建筑可以获得相对多一些的使用面积，可以解决城市用地紧张、房价高涨等问题。另一方面，精美的高层建筑设计还可以改善城市的外观，或者说成为城市的一道风景。比如马来西亚的石油大厦和上海的金茂大厦等等。而如果设计的建筑高层密度、结构不合理，就会给城市带来热岛效应，影响城市居民的生活环境，甚至由于高层的玻璃因反光而发生光污染的现象。其次，如果是在建筑面积与建设场地面积的比值一定，那么建造高层建筑就会有效地节约城市土地面积，得到更多的空闲地面，用这些空闲出来的地面来进行城市绿化或者供人们休息娱乐。

2、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构可以设想成为支撑在地面上的竖向悬臂构件，承受着竖向荷载和水平荷载的作用，与多层建筑结构相比，高层建筑结构的设计具有以下几个方面的特点。

2.1、水平荷载成为设计的决定因素

图1高层建筑结构的受力及变形示意图

对于高层建筑结构，一般是竖向荷载控制着结构的设计。随着房屋层数的增加，虽然竖向荷载对结构设计仍有着重要影响，但水平荷载已经成为结构设计的控制因素。而且，与竖向荷载相比，作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值与结构的动力特性等有关，且具有较大的变异性。

在竖向荷载和水平荷载作用下，如图1（a）（b）所示，高层建筑结构底部所产生的轴力N和倾覆力矩M与结构高度H分别存在着如下的关系式，即：

结构底部的轴力

N=ωH

结构底部的倾覆力矩

式中，ω、q、qmax分别为沿建筑单位高度的竖向荷载、均布水平荷载和倒三角形分布荷载的最大值（kN/m）。

2.2、侧移成为设计的控制指标

我们知道，随着建筑高度的增加，水平荷载作用下结构的侧移急剧增大，水平位移增加的速度最快，内力次之。因此，高层建筑结构设计时，为了有效的抵抗水平荷载产生的内力和变形，必须选择可靠的抗侧力结构体系，使所设计的结构不仅具有较大的承载力，而且还应该具有较大的侧向刚度，将水平位移控制在一定的范围内。

2.3、延性成为结构设计的重要指标

对地震区的高层建筑，应确保结构在地震作用下具有较好的抗震性能。结构的抗震性能主要取决于其能量吸收与耗散能力的大小，而它又取决于结构延性的大小。因此，为了确保建筑结构在进入塑性变形后仍具有良好的抗震性能，需加强结构抗震概念设计，采取恰当的抗震构造措施，来确保结构具有较好的延性。

3、高层建筑结构设计的原则

高层建筑结构设计原则，是高层建筑结构设计过程中需要注意的重要标准和准则，也是高层建筑设计单位提高高层建筑结构设计质量与效益的重要保障。只有在一定的高层建筑结构设计原则支持下，才可以进行建筑结构设计。总体来讲，高层建筑结构设计原则主要包括以下几点:

3.1、基础方案合理

建筑结构基础方案是高层建筑结构设计的前提和基础，在实际的建筑结构基础方案设计中，需要根据实际施工地质条件，根据实际建筑结构施工需求进行设计。同时建筑结构基础方案需要配置完善的施工地质调查报告，最大程度的发挥建筑物地基的潜力，必要的情况下还需要对地基的变形做好相应的演算。另一方面，还需要对建筑物进行综合性分析，尤其是对于建筑物负荷以及上部结构类型，通过对这些综合性分析，最终选定最适合的基础方案，从而可以在提高设计质量的基础上提高经济效益。

3.2、计算简图适当

计算简图设计，也是高层建筑结构设计中需要注意的重要问题，主要原因在于高层建筑结构设计时需要对一些基本的数据进行计算分析，而这些计算分析都必须要建立在计算简图的基础之上。只有通过计算简图基础之上的数据分析，才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。举例来讲，建筑物结构节点问题，建筑物结构节点并不是我们传统观念中的铰节点或者是刚节点，在进行计算简图设计时，需要对建筑物结构节点进行深入研究，提高计算简图计算的精确性，进而将计算简图的误差控制在合理的范围内。

3.3、结构措施完善

除了基础方案合理以及计算简图适当这两大基本原则之外，还有一条基本原则是经常忽略的，那就是结构措施完善原则。在进行建筑物结构的设计时，需要注意结构组件的延展性，例如建筑物中钢筋的锚固长度等。同时，还需要注意建筑物薄弱环节以及建筑物本身温度对于建筑物组件的影响，对于这两方面的问题，在实际的设计过程中，需要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉”的基本原则，只有这样才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。

4、高层建筑结构设计的问题

4.1、结构的规则性问题

新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，在这方面增添了相当多的限制条件。例如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案”。因此，在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

4.2、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a级高度的建筑外，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b级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。

5、高层建筑结构设计的对策

5.1、高层建筑结构的规则性

高层建筑结构的规定了结构嵌固端的上下层的刚度比、平面规则性等等，因此，应严格按照规范执行。

5.2、高层建筑结构设计短肢剪力墙设置

短肢剪力墙在新规的定义是，墙肢的截面的高度和厚度比在5～8的墙，这加大了在高层建筑中使用的难度。因此，在设计高层建筑结构的过程中尽量避免使用。

结束语

改革开放以来，伴随着国民经济的快速发展，加上科学技术的不断进步，我国高层建筑行业取得了重大的突破。高层建筑结构设计是否合理，不仅仅影响到高层建筑实施施工，而且还直接影响到高层建筑建设以及后期养护的顺利开展。

参考文献

[1]周世航.浅谈高层建筑结构设计存在问题及解决对策[J].广西城镇建设,2013,05:80-82.

[2]殷辉.高层建筑结构设计存在问题及对策分析[J].硅谷,2013,21:164+141.

高层建筑结构的设计原则篇(5)

【关键词】土木工程；高层建筑；设计原则；问题；对策

1、高层建筑结构设计原则

作为建筑施工企业，在开展高层建筑结构设计工作的过程中，为了增强设计工作的有效性，就必须要遵循几点设计标准和设计原则。基于这些设计原则的前提下，才能成功地完成高层建筑结构设计工作，为高层建筑施工项目的展开奠定良好基础。具体而言，高层建筑结构的设计原则主要表现在以下几个方面：

1.1 基础方案要合理

建筑结构设计作为高层建筑施工项目的基本前提和必要基础，其工作成效会对整个高层建筑的施工成效造成重大影响，因此，建筑结构的设计单位，必须按照项目工程的实际施工情况和施工现场的地质环境，设计出科学、合理、符合建筑结构施工实际需求的设计方案。与此同时，在设计建筑结构基础方案的时候，要配置相应的施工现场地质条件的调查报告，促使建筑物的地基发挥其最大潜能，推动建筑施工项目获得最大的成果。此外，建筑结构设计单位，需要从整体上把握建筑物的实际情况，准确掌握建筑物的最大负和基本结构框架，在此基础上，制定出适合的施工方案，促使建筑结构设计单位的利益达到最大化状态。

1.2 计算简图要适当

在设计建筑结构施工简图的时候，需要经过大量的数据分析，详细了解施工现场的情况和施工设计要求，在此基础上，提高简图设计工作的有效性，从而为高层建筑施工的安全、可靠性奠定良好的基础。对此，要求在建筑结构设计单位，要重点注意建筑物结构节点问题，此处的接点与传统理念下的铰节点或者是钢节点有所区别。建筑结构设计单位，在全面掌握建筑物结构节点的基础上设计简图，有利于提高简图的计算精确性，减少误差。

1.3 结构措施要完善

除了基础方案要合理性、计算简图要适当这两点之外，还有一条特别重要的建筑结构设计原则，就是结构措施要完善。很多建筑结构设计单位，往往会忽略这点原则的重要性，使得设计方案不尽完美。针对结构措施要完善这点，建筑结构设计单位，在开展设计工作的时候，需要注意结构组件的延展性问题。同时，设计单位还应该加强对薄弱环节的关注力度，将“强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉”的原则，观察落实到整个建筑结构的设计工作中，从而增强高层建筑结构设计的可靠性。

2、建筑结构设计中存在的问题

2.1 地下室设计中存在的问题

建筑结构设计单位在设计建筑结构的时候，必须要加强对地基稳固度的重视程度。地基的质量在很大程度上会受到地下室设计状况的影响，所以说做好地下室的设计工作时非常重要的。从我国很多建筑结构设计企业的发展现状来看，其中还存在不少问题，例如，没有严格要求地下室设计成效； 在未详细了解建筑物墙体厚度、混凝土强度、建筑材料性能的基础上，就盲目地开展地下室设计工作，这直接影响到了建筑结构设计工作的可靠性，对将来的建筑工程施工质量而言，埋下了安全隐患。

2.2 图纸设计中存在的问题

建筑工程的施工步骤都是按照事先设计的施工图纸展开的，所以对于整个施工环节来说，建筑施工设计图纸有着至关重要的作用。可以说图纸设计工作的成效，会对整个直接建筑工程的施工质量产生重大影响。然而，从我国建筑施工企业的施工现状来看，很多施工团队都忽视了设计图纸工作的重要性，采取了不认真的态度对待施工图纸设计工作，使得施工图纸不够严谨，缺乏学科、合理性。例如，在设计各层结构的具体施工图的时候，使用了不标准的图集，也没有弄清楚各层梁、柱、墙的详细构造。

2.3 建筑选址中存在的问题

我们常说： “万事开头难。”如此可见，要想做好一件事情，就必须要有一个好的开头。这句话运用到建筑结构的设计工作中，也就意味着要做好最基本的结构设计工作。对于任何建筑施工项目而言，倘若选址存在不稳定状况，那么再好的建筑结构也无法为整个建筑工程的施工质量提供保障。当前，在建筑选址中存在的选址缺乏合理性、科学性等问题，直接影响到了建筑施工项目的安全系数，不利于提高建筑施工项目的质量。

3、建筑结构设计对策

3.1 优化建筑结构设

建筑结构设计单位在优化设计高层建筑结构的时候，需要注意几个问题： （ 1） 设计工作要为提高建筑工程的施工质量服务； （ 2） 要尽可能地控制好工程造价，将之设计在可接受范围内。对此，需要建筑结构设计单位，在开展设计工作的过程中，要充分考虑投资商的经济实力和实际的施工需求，权衡建筑项目的施工质量与建筑施工企业投资回报之间关系。所以建筑结构设计单位，要借助“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的原则，对建筑结构进行优化设计，促使建筑结构设计单位制定的方案可以达到令人满意的效果。

3.2 加强沟通与交流

建筑结构设计师在开展建筑结构设计工作之前，应该要加强与承包商、投资商之间的沟通与交流，并通过与他们之间展开的交谈活动，了解到建筑工程的具体施工要求，同时充分了解本次到建筑工程的施工基调，对建筑工程的施工现场以及地质条件进行整体把握，明确建筑方每个部门需要注意和配合的地方，将建筑结构设计的基本方案确定下来。

3.3 明确参数含义

因此，在没有明确参数定义的前提下，开展设计工作，必然会影响到设计质量。理论上而言，参数是没有明确界限的，但是在具体建筑工程施工环节中，每个参数都需要界定实际有效意义，所以设计人员应该明确参数的含义，并在实际的设计工作过程中，对这些参数加以正确利用。

4、结束语

综上所述：在建筑设计中，应该高度重视结构设计，因为结构设计直接关系到建筑的牢固性和稳定性。在建筑结构设计中，应该充分的考虑各方面因素，以确保结构设计的质量。同时借助多种手段，处理好建筑设计工作中可能会遇到的各种问题，增强建筑结构设计工作的有效性，从而促使建筑结构设计工作更好地建筑施工项目的质量服务。

参考文献

[1]雍强. 土木工程建筑结构设计中的问题与初探[J]. 城市建筑，2014

（ 01） .

高层建筑结构的设计原则篇(6)

[关键词]高层建筑 结构设计 问题 对策

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0118-01

随着我国城市建设用地的日益紧张，大量的高层建筑工程正在不断的投入建设，高层建筑的建设不但能充分利用有限的占地面积，满足广大房地用户的需要，而且也是加快建设城市化步伐的重要标志。自19世纪以来，高层建筑越来越多，并广泛的呈现在人们的生产和生活中，特别是在二十一世纪初期，我国的高层建筑行业发展最为快速，规模不断扩大，结构形式也从传统的单一化向艺术化和多元化转换。高层建筑不同于一般建筑，其结构较为复杂，样式较为繁复，建设高度大，施工设计难度也随之增加，所以高层建筑的结构设计比较艰巨，但由于高层建筑在城市建筑中占有举足轻重的地位，对其结构设计的研究具有十分重要的意义。高层建筑的结构设计首先应具有科学性和合理性的特点，应当满足人们生活的需要；其次应具有安全性，满足抗震、抗风的要求，为人们的生活、工作和学习提供安全保障。文章重点对高层建筑结构设计问题与对策进行详细分许，希望对以后的实践工作有指导作用。

一、 高层建筑结构设计的特征

高层建筑所承受的竖向负荷和水平负荷不容忽视。竖向负荷是由建筑物的高度所产生的，如果竖向负荷很大，就容易引起轴向变形，对连续梁弯矩产生影响的同时，使梁弯矩中间支座负荷弯矩减少。根据轴向变形的计算值，调整预测构件的下料长度，结合构件的竖向变形，得出偏于不安全的结果。水平负荷是由楼房自重和楼面负荷在竖构件中的轴力和弯曲数值决定的，在一般情况下建筑物受到低层建筑水平负荷的影响比较小。随着建筑高度的增加，高层建筑受到地震和风力的影响也会成为高层建筑负荷的主要原因。为了减少因高层建筑位移较快对人的舒适度的影响，在设计高层建筑时要控制高层建筑侧移在允许的范围之内。因此在高层建筑结构设计的过程中，其本质就是抗侧结构的设计。

二、 高层建筑结构设计的原则

（1）选择适当的计算简图。在高层建筑结构设计的过程中计算简图的合理选择是十分重要的。高层建筑结构的计算式是在基础简图的基础上进行的，如果计算简图选择不当，会更容易导致事故频繁发生。基于此，为了高层建筑结构设计的安全，适当合理的选择计算简图至关重要。

（2）选择适当的基础设计方案。高层建筑结构设计的基础方案应根据工地的地质条件进行，还要综合考虑施工的条件，分析高层建筑结构的类型以及负荷分布的情况，考察周围建筑是否对高层建筑有影响，在此基础上对高层建筑结构进行科学合理的设计，最大限度的发挥出地基具有的潜力，在必要的时候要对地基变形进行检测。

（3） 选择适当的建筑结构方案。有效合理的结构方案应当满足建筑设计的结构形式、建筑体系和经济合理性的要求，用最少的投资获得最佳的社会回报和社会效益。高层建筑结构要求设计出受力明确、传力简单的结构体系，在相同的结构单元中，不能选用不同的结构体系，另外在地震区的高层建筑，建筑应力应满足平面和竖向规则。总之，有效合理的结构方案是在综合分析工程设计需求、施工条件、地理位置、建筑材料等条件的基础上，并充分考虑协调供水、供电、供暖等专业问题后，权衡各方面的利弊，选择最佳的建筑结构方案。

（4） 准确分析计算结果。计算机技术普遍应用于结构设计中，但形形、种类繁多的应用软件使得计算结果往往不相同，这就要求结构设计师要充分了解程序软件的适用范围和适用条件，合理选择恰当的程序软件进行计算。采用计算机辅助设计时，应考虑到结构具体实际的情况与计算机程序不完全一致，操作员输入有误及软件自身的计算缺陷等问题导致的结果与实际结果不完全相同，所以结构设计师在得到电算结果后，一定要仔细校核，认真分析，做出合理判断，以取得准确结果。

三、 高层建筑结构设计中的问题

（1） 建筑结构中的超高问题。为了满足了高层建筑抗震的实际需求，在抗震规范和高度规范中，对建筑高度的总高度有着非常严格的限制。针对结构的超高问题，以前的限制高度为A级高度，新规定又把限制高度进行了细化，增加了B级高度，使得高层建筑结构的处理措施与设计手段都有了很大的提高。在进行实际具体的结构设计时，特别是在结构类型的改变时如果忽视了建筑结构中的超高问题，就会导致设计图纸不能通过审核，出现新的问题，还需要专家重新论证或审核，如此一来，对整个建筑工程的工期和造价都会产生不利的影响。

（2） 短肢剪力墙的问题。对短肢剪力墙的要求，我国在建筑新规定中明确指出墙肢截面的高度与厚度之比5-8，但在实际建设时，短肢剪力墙在高层建筑的应用中增加了很多限制，因此为了减少在设计后期中不必要的麻烦，应尽力少用或不用短肢剪力墙。

（3） 建筑结构中的规则性问题。与原来的建筑规范相比，新的建筑规范对结构中的规则性问题做出了新的限制，如平面规则性的要求；嵌固端上下层的刚度比等，并且新规范强制要求“建筑不能采用严重不规则的设计方案。”因此，工程师应严格遵循新规定的要求，以减少后期施工图纸的变动，保证工程的顺利进行。

虽然，近些年来高层建筑在我国的发展非常迅速，但建筑质量并不是很理想，作为一种技术性强、综合性高的设计工作，高层建筑结构设计对整个建筑设计有重要的指导意义。人们对高层建筑结构的设计要求越来越多，在进行设计时，结构工程师要在保证结构计算准确性的同时，还要考虑实际施工的因素，选择合适的设计方案和结构方案，并采用相应的构造措施，遵循“强柱弱梁，强剪弱弯，强压弱拉”的原则，加强薄弱部位的建设，做到具体问题具体分析，确保以最少的工程造价获得最佳的社会效益。

参考文献

[1]尹明、陈绪坤、郑海峰、结构设计中应该注意的问题[J]、科技致富向导、2011（05）

高层建筑结构的设计原则篇(7)

关键词：高层建筑；结构设计；设计特点；设计原则

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A

一、高层建筑结构的特征分析

从目前来看，高层建筑结构不仅要承受由于外界环境的风力产生的水平方向的压力，同时还要承受在垂直方向的重力荷载，同时对于地震的抵抗能力也有要求。一般的低层建筑结构受到水平方向上的影响程度比较低.但是对于那些高层建筑，外界风力产生的水平方向的荷载和地震的影响则是其受到的主要影响因素。另外，随着建筑物的高度不断增加，高层建筑的水平位移也不断增大。但是对于高层建筑来说，如果存在过大的侧移，不但会影响到居住舒适度，同时使得建筑物的安全性受到影响。

二、高层建筑结构自身的特点

1、框架结构

这里所说的框架结构体系主要是应用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由建筑物的若干梁、柱连接节点组成承载结构，框架形成之后便可产生一定的建筑空间，主要是室内空间较大，为使用者提供便利。然而，框架梁柱截面却比较小，这也就造成其自身的抗震性能较差、刚度较低的后果，最终使得整体的建筑高度受限。所以，框架结构也就用于一些抗震性能要求较低，普通的高层建筑当中，如该地区建筑对抗震性能要求较高则不能使用该框架结构。

2、巨型结构

巨型结构主要包括两部分，第一部分受楼层限制比较少，通常是用于几层楼层之间的形状较大的梁、柱或衍架杆件，用这样的强大结构来承担各个方向的力；第二部分是指楼面，它只承担纵向水平力并且还能将之转化的内力转移到巨型框架结构中。一般情况下我们所说的巨型结构包括有巨型框架结构和巨型桁架结构两种形式，不同类型的结构拥有的强度和刚度也是不同的，换句话说，这些结构所适用的高层建筑物也是不同的。

3、抗震墙结构

抗震墙结构属于钢筋混凝土结构的一种，该结构的水平作用主要由墙体承受，因此该结构的具有较强的整体性，不仅刚度十分理想，而且在水平荷载作用的影响下也不会有较大的侧向变形，简单来说，该结构的可较好地满足承载力的高水平要求。由于抗震墙的间距受限制，因此在运用该结构进行平面布置的时候缺乏灵活性，这也是该结构不足的主要方面，这就使得抗震墙结构的应用范围极大的缩小，尤其在公共建筑方面难以发挥其优势，因而，该结构通常用于住宅建筑或旅馆建筑当中，或者说，该结构形式多用于高层居住建筑。

4、框架―筒体结构

抗震墙结构是以抗震墙这一种结构为主，而框架―筒体结构则是框架和筒状抗震墙相结合的一种结构形式，将两种结构结合实际建筑情况而进行合理的结合，最终组成有效负担水平荷载的建筑结构。相较于抗震墙结构，框架――筒体不仅在刚度上有所提高，而且在承载能力上也有了一定的改进。该结构在地震的作用之下，层与层之间的变形得到了一定的限制，不仅隔墙的损坏程度减小，而且外墙的损坏程度也有一定程度的降低，这也就使得该结构适用于地震地区与非地震地区两个地区的同时，还适用于高层建筑与低层建筑两种建筑类型，在应用范围上十分广泛，在我国十分受欢迎。[1]

三、高层建筑结构设计特点

1、重视轴向变形

在楼层比较高的建筑物中，竖向荷载的数值通常都比较大，其结果就是引起柱、墙等竖向构件轴向变形，同时还会对连续梁弯矩有一定的影响，这时，连续梁内部的负弯矩数值变小，而跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；竖向荷载数值的增大对预制构件的下料长度也有比较大的影响。而且轴向变形还对构件剪力等有着不可忽视的影响，和竖向变形比较之后得出的结果也是不可靠的，会直接影响建筑物的安全建设。

2、侧移的重要作用

楼层较高的建筑物和其他高度较低的建筑物不同，其结构设计的关键因素是结构侧移，这已经成为当代建筑行业人士公认的真理。楼层高度越高，水平荷载下结构的侧移变形也会迅猛增大，所以，在高层建筑的设计过程中要把结构侧移控制在适度的范围之内。

3、结构延性是设计的重要因素

高层建筑物在地震作用的影响下与低层建筑不同，高层建筑的结构显得更加柔和，结构变形也会较大。要想使高层建筑在变形时拥有较强的适应能力，防止坍塌，这就需要针对延性较低的结构形式（如框架结构）采用科学合理的举措，从而使之拥有足够的延续性。[2]

四、高层建筑设计过程中遵循的基本原则

1、平面设计的基本原则

高层建筑的平面设计一般都需遵循形状简单、规则，质心和刚心重合的基本原则。偏心较大的结构扭转效应大，这就会造成端部构件较大程度的位移，其结果是应力集中。平面设计过程中的突出部分要适度，不应过长（参《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010：3.4.3条规定）。为了高层建筑施工及使用的安全，不宜采用不规则的结构平面布置，如果是建筑物使用功能或其他特殊要求采用结构平面布置严重不规则时，可以设置防震缝，使其成为几个相对简单、规则单独结构。尤其是在地震比较频繁的地区，简单、规则、对称的原则对于高层建筑物来讲极其重要。

2、结构竖向设计的基本原则

结构竖向的设计需要遵循的基本原则是规则、均匀。规则，也就是说设计的结构竖向比较规则，即使有一些变化也必须是有章可循的逐渐变化。如果高层建筑的体型沿竖向的猛烈变化会让高层建筑物在地震过程中的应力变形比较集中，这也就会造成高层建筑物在地震中产生严重破坏甚至倒塌。均匀是指高层建筑结构竖向设计过程中需要注意上下体型、刚度、承载力及质量的均匀，而且其变化也需要均匀。高层建筑物的设计者在结构设计的过程中必须注重其结构刚度成塔形。如果设计中下层刚度比较小，这就会使结构变形主要在下部，高层建筑往往会因此形成薄弱层，一旦问题严重便会引起高层建筑物的严重破坏。即使设计体型有一点变化，也必须遵循下大上小的规律性变化，切忌突兀的、快速的变化。

伴随着我国近年来社会经济的迅速发展，经济的发展对建筑尤其是高层建筑的功能要求也越来越严格。我国城市化趋势的不断加强也使得城市人口迅猛增加，人多地少的矛盾在城市日益凸显，为了使城市的规划更加科学、合理，就促进了高层建筑的发展和完善。

五、建筑结构设计的未来发展趋势

（1）概念设计将发挥越来越大的作用。概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造的问题，以达到合理抗震设计的目的。概念设计是根据抗震设计的复杂性、难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震，避免不必要的繁琐计算，同时为抗震设计创造有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法。

（2）采用先进的计算理论。空间受力分析，非弹性变形分析，塑性内力分析，由加载到破坏的全过程受力分析，时程分析，最优化设计，方案优化等先进科学的设计方法、设计理论将得到越来越多的应用。[3]

六、结束语

总而言之，高层建筑结构设计是个全面、系统的工作，它需要扎实的理论知识功底、严肃认真负责的工作态度和灵活创新的思维。当今高层建筑的结构设计影响因素很多，设计师在设计高层建筑时应该充分地把握各种尺度，结合人的尺度，满足人的使用、观赏的要求，必定能创造出优美的高层建筑外部造型。

参考文献：

[1]刘瑛.高层建筑结构设计特点与原则探讨[J].中国新技术新产品；2012（13）