摘要：本文是作者近幾年的工作經(jīng)驗總結(jié)的簡要論述了現(xiàn)代各種高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點和原則，并簡要的闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計方法，最后對抗震分析與設(shè)計在高層建筑的應(yīng)用進(jìn)行了探討。從而進(jìn)一步完善高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，促進(jìn)高層建筑的發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;設(shè)計特點原則措施

　　Abstract: this article is the author of in recent years work experience summarized briefly discusses the modern various high building structure design of the characteristics and principles, and briefly expounded the high-rise building structure analysis and design method, and finally to earthquake analysis and design of high-rise building in the application are discussed. So as to further perfect the high-rise building structure design, and promote the development of the high-rise building.

　　Keywords: high building; Structure design; Design features principle measures

　　中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

　　現(xiàn)代的多層建筑和高層建筑雖然有相同之處，但高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的要求更高，由于高層建筑和高度比加大，所以在高層建筑中，水平荷載成為結(jié)構(gòu)設(shè)計時的主要控制因素。其主要特點有：

　　1.1水平力是設(shè)計主要因素

　　在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。

　　1.2位移成為控制指標(biāo)

　　高層建筑尤其是超高層建筑,頂點位移限值決定的不僅是其數(shù)值大小而且還有其振動頻率;防止結(jié)構(gòu)由于變形過大而可能遭受損壞或破壞的控制因素是層間相對位移,而其限值在現(xiàn)行規(guī)范中似偏嚴(yán),可予放松。

　　1.3軸向變形在高層建筑中也不可忽視

　　在高層建筑中，由于豎向荷載在數(shù)值在不斷加大，則會在柱中引起軸向變形，這在預(yù)制構(gòu)件的下料時就要根據(jù)軸向變形重新計算值對下料長度進(jìn)行調(diào)整，以免得也偏于不安全的結(jié)果。

　　1.4抗震設(shè)計要求更高

　　隨著地質(zhì)災(zāi)害的頻繁發(fā)生，特別是近幾年地震的震級及地震發(fā)生的次數(shù)的增加，高層建筑的抗震性能更值得關(guān)注，所以結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計結(jié)構(gòu)時更加再在抗震的設(shè)防方面下功夫，提高高層建筑的抗震性能。

　　1.5結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標(biāo)

　　高層建筑結(jié)構(gòu)相對于低層或多層來說，它的結(jié)構(gòu)抗震性能更弱一些，在地震的作用下會比低層或多層變形更大一些，所以在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，承載力和剛度宜自下而上逐漸減小,變化均勻,連續(xù),不要變。當(dāng)出現(xiàn)了豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)時,我們應(yīng)考慮多種因素的精確分析方法,最好進(jìn)行彈塑性時程分析,合理確定軟弱樓層的塑性集中變形,采取增大樓層結(jié)構(gòu)延性等措施,提高其變形能力。同時,高層建筑的抗水平力構(gòu)件應(yīng)沿房屋周邊布置,以便能提供足夠大的扭轉(zhuǎn)力矩構(gòu)件沿周邊布置形成空間結(jié)構(gòu)后,也可提供較大的抗傾覆力矩來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

　　2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

　　2.1選用適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D：結(jié)構(gòu)計算式在計算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計算簡圖選用不當(dāng)則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的鉸結(jié)點和剛結(jié)點，但與計算簡圖的誤差應(yīng)在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。

　　2.2選擇合適的基礎(chǔ)方案：基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)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(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時應(yīng)進(jìn)行地基變形驗算。

　　2.3合理選擇構(gòu)方案：一個合理的設(shè)計必須選擇一個經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確，傳力簡捷。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則。

　　2.4正確分析計算結(jié)果：根據(jù)所選取的結(jié)構(gòu)體系,選用準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模型和選取正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件通用的計算軟件有SATWE、TAT、TBSA等，結(jié)構(gòu)計算開始前,設(shè)計人員先要根據(jù)規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊對參數(shù)意義的描述,以及根據(jù)工程的實際情況,對結(jié)構(gòu)參數(shù)和特殊構(gòu)件進(jìn)行正確設(shè)置。但由于計算機(jī)軟件功能的不完善，得出的結(jié)果往往會有很大差異，所以就需要設(shè)計人員闑的工作是選擇最適宜的軟件來計算，這樣不但節(jié)省了時間，也避免了不安全隱患的發(fā)生。

　　2.5采取相應(yīng)的構(gòu)造措施：結(jié)構(gòu)設(shè)計始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓若拉原則”，注意構(gòu)件的延性性能;加強(qiáng)薄弱部位;注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長度;考慮溫度應(yīng)力的影響力。

　　3高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計方法

　　高層建筑結(jié)構(gòu)是由豎向抗側(cè)力構(gòu)件(框架、剪力墻、筒體等)通過水平樓板連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系。要完全精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析是十分困難的。各種實用的分析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。下面是常見的一些基本假定：彈性假定;小變形假定;剛性樓板假定;計算圖形的假定。

　　對于框架-剪力墻體系來說，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算的方法很多，大都采用連梁連續(xù)化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉(zhuǎn)角相等的位移協(xié)調(diào)條件，可以建立位移與外荷載之間關(guān)系的微分方程來求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同，各種方法解答的具體形式亦不相同。框架-剪力墻的機(jī)算方法，通常是將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為等效壁式框架，采用桿系結(jié)構(gòu)矩陣位移法求解。剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應(yīng)力分布也不同，計算內(nèi)力與位移時需采用相應(yīng)的計算方法。剪力墻結(jié)構(gòu)的計算方法是平面有限單元法。筒體結(jié)構(gòu)的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類：等效連續(xù)化方法、等效離散化方法和三維空間分析。

　　4抗震分析與設(shè)計在高層建筑的應(yīng)用在我國高層建筑的抗震分析與設(shè)計中常見的問題有以下幾種：

　　首先是高度問題，對于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。因為在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化，其次是材料選用和結(jié)構(gòu)體系的問題，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱)結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。第三是軸壓比與短柱問題，在高層建筑結(jié)構(gòu)中,軸壓的截面與柱的鋼筋要配套，增加結(jié)構(gòu)的延展性。第四，結(jié)構(gòu)工程師在抗震設(shè)計中，對薄弱部位應(yīng)設(shè)計出很好的變形能力又不發(fā)生轉(zhuǎn)移，采取牢固的抗震措施與抗震構(gòu)造來保證結(jié)構(gòu)的安全，有利的提高結(jié)構(gòu)總體的抗震能力。

　　5結(jié)語

　　隨著城市經(jīng)濟(jì)水平的不段提高，以及人們對物質(zhì)文化生活需求的不斷提升，所以有越來越多的人涌入城市生活，導(dǎo)致了城市人滿為患，再加上人口的不斷增長，用來緩解城市居民對空間的需求緊張，因為高層建筑可以放置更多的貨物、居住更多的人，所以對高層建筑的需求會越來越大，如何能讓高層建筑不破壞城市空間的和諧，只有更合理的提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，這是目前結(jié)構(gòu)工程師需要面臨的課題。