高层建筑结构设计

⑴ 高层建筑结构设计原理有哪些

1.应合理设计加强层的数量、刚度和位置。当布置1个加强层时，可设置在0.6倍房屋高度附近；当布置2个加强层时，可分别设置在顶层和0.5房屋高度附近；当布置多个加强层时，宜沿竖向从顶层向下均匀布置。
2.加强层水平伸臂构件宜贯通核心筒，其平面布置宜位于核心筒的转角、T字节点处；水平伸臂构件与周边框架的连接宜采用铰接或半刚接。结构内力和位移计算中，设置水平伸臂桁架的楼层宜考虑楼板平面内的变形，中震验算时宜考虑楼板的开裂对其刚度的影响。
3.加强层及其相邻层的框架柱、核心筒应加强配筋构造。
4.加强层及其相邻层楼盖的刚度和配筋应加强。
5.宜考虑核心筒与外框架施工过程在重力荷载作用下变形差的影响。可采用后施工伸臂桁架腹杆、伸臂结构先与柱铰接，待主体结构完成后再与柱刚接等方法来减少其影响。伸臂桁架会造成核心筒墙体承受很大的剪力，上下弦杆的拉力也需要可靠地传递到核心筒上，所以要求伸臂构件需贯通核心筒。高层建筑由于设置了加强层，结构刚度突变，伴随着结构内力的突变以及整体结构传力途径的改变，从而使结构在地震作用下，其破坏和侧移容易集中在加强层附近，形成软弱层，因为规定了加强层及相邻层的竖向构件需要加强。加强层的上下层楼面结构承担着协调内筒与外框架的作用，存在很大的面内应力，因此对设置水平伸臂构件的楼层在计算时宜考虑楼板平面内的变形，对加强层及相邻层的结构构件的配筋给予加强，并注意加强层各构件的连接锚固。

⑵ 高层建筑结构体系有哪些各有什么特点

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。
高层建筑结构体系设计特点分别是：
(一)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。

(二)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。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

(三)抗震设计要求更高

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、大震不倒。

(四)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

(五)轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

(六)概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但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，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

⑶ 如何评价高层建筑结构设计存在的问题

“筑讯中国”网为你解答：
1、短肢剪力墙设置问题
根据近年的高层建筑建设情况来看，短肢剪力墙在高层建筑物结构设计中出现频率较高，而短肢剪力墙的增设对建筑物的稳定性、抗震性能、牢固度的提升不仅没有起到促进作用，反而在一定情况下还会产生不利影响。因此，在设计高层建筑时，应尽量减少短肢剪力墙的使用频率，以提升高层建筑物结构的质量。
2、嵌固端设置问题
地下室和人防是高层建筑结构设计中不可或缺的组成部分，而且地下室或人防顶板地区通常会修筑嵌固端，这就降低了高层建筑结构的稳定性。设计者在对嵌固端进行布置时，应充分考虑由此引发的问题，如对结构稳定性的影响、嵌固端楼板设计等。嵌固端布局时，应对其上下层的刚度比例、方位布局进行全方位的综合考量，通过专业的计算软件，对各项参数进行准确计算，尽量保障嵌固端布局和抗震缝隙二者之间的平衡。
3、超高问题
建筑物超高问题是在施工过程中较为普遍的问题，高层建筑在施工过程中若超出相关的建筑标准，将严重影响建筑物结构的稳定性、安全性、抵御灾害的能力等，这是必须避免的问题。一些工程设计单位及建设单位，为了增加工程卖点，不顾客观实际，无限增高建筑工程的高度。相关部门应抓紧制定出台相关的法律法规制度，对高层建筑物的设计高度进行严格规定，并对建筑物的抗震性能、防火性能等其他与安全有关的性能进行科学控制。
4、设计缺乏科学性
高层建筑物不同于普通的建筑物，该类建筑的机械性能和功能具有自身特点，这就要求在对高层建筑物进行设计时，要加强对结构设计的质量控制。然而，实际情况是，我国很多高层建筑设计者在专业水平和对相关技术法规了解程度方面，还存在极大的不足，无法将高层建筑物的抗震性、安全度和牢固度等参数纳入到结构设计范围之内，更有甚者，部分设计者受业主的影响，在没有充分安全保障的情况下，对高层建筑的结构设计进行更改，这势必会影响高层建筑物的安全性和实用性。高层建筑结构设计是否科学、规范，对于建筑物的使用寿命及用户的安全具有密切联系，应采取积极有效的管控措施，对建筑物的结构设计进行严格管控，保障高层建筑的使用性能和安全性能，维护用户的切身利益。

⑷ 多层与高层建筑结构设计的区别

按现在有关规定，十层以上为高层。 高层和多层建筑的重要区别是高层结构不仅要承受竖向荷载，还要承受的水平荷载（如风、地震作用）。而对于多层建筑，水平荷载的问题不是那么突出，而对于高层建筑而言，水平荷载作用的问题就比较突出了。。 砖混结构如果太高，就难以承受水平荷载的作用，这时采用钢筋混凝土框架结构，其承受水平荷载的能力要大大高于砖混结构。但是如果建筑物再高，钢筋混凝土框架结构也难以满足承受水平荷载的要求，这时在框架结构中加上钢筋混凝土墙体（称为剪力墙，承受水平荷载的能力很强），或者全部采用钢筋混凝土墙体，以承受更大的水平荷载作用。 进行高层建筑结构设计时，不仅要考虑竖向荷载，还要考虑水平荷载的作用。

⑸ 高层建筑结构设计要满足哪些要求

高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行性的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。
高层混凝土建筑结构体系与布置、高层建筑的荷载与地震作用、高层建筑结构设计要求与计算原则、框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构、简体结构、高级高层建筑结构、混合结构、结构扭转计算、高层建筑结构分析与设计计算机方法的应用。 高层建筑的荷载与地震作用，还有防火要求等等。

⑹ 高层建筑结构设计所需要的规范

不含钢结构来及多层的砌体结构源。
高层建筑结构设计与多层建筑结构设计查用的规范
不同的仅仅多一个JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程 》。
相同的：GB50009-2012《建筑结构荷载规范》
GB50010-2010《混凝土结构设计规范》
GB50011-2010《建筑抗震设计规范》等主要规范。

⑺ 高层建筑结构设计有什么特点

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。
侧移成为控制指标与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
抗震设计要求更高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、大震不倒。
轴向变形不容忽视高层建筑中，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，跨中正弯矩之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，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安垒的结果。
结构延性是重要设计指标。
相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。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。

⑻ 什么是高层建筑结构的概念设计

高层建筑的概念设计是指工程结构设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验，在方案阶段及初步设计阶段，从宏观上总体上和原则上去决策和确定高层建筑结构设计中的一些最基本，最本质也是最关键的问题，主要涉及结构方案的选定和布置，和在和作用传递路径的设置关键部位和薄弱环节的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥，以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配，结构分析理论的基本假定。
要点是：结构简单、规则、均匀；刚柔适度、延性良好；加强连接，整体稳定性强；轻质高强、多道设防。