高層建筑結構論文2篇

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第一篇

1影響高層建筑結構抗震效果的因素

（1）高層建筑自身結構的設計。作為影響高層建筑結構抗震效果的最主要因素，建筑物的結構設計應是我們首要重視的問題，點式住宅、版式住宅等各種類型的建筑物要想取得理想的抗震效果，那么就必須對其進行合適的結構設計，選擇最有效的抗震措施，充分的保證高層建筑結構的抗震性能，從而實現大震不倒、小震不壞的目標。有些高層建筑結構對平面的布置十分復雜，剛心與質心可能不一致，而一旦地震來臨，那么其作用影響力和破壞力就會大大的增強。因此，在布置高層建筑結構的平面時，應盡可能的保證剛心和質心是重合的，從而保證高層建筑結構的抗震性能。在對建筑的結構進行設計的過程中，應保證建筑有合適的出屋面部分，這樣當地震來臨時才能降低其鞭梢的影響，如果房屋結構的平面布置是不規則的，在偏離建筑結構剛心的位置處建議設立抗震墻。

（2）高層建筑結構的施工材料和施工過程。高層建筑結構的施工原材料對其抗震效果也是有著直接的影響的，因此，在施工建設的過程中，應明確施工材料的重要性，通常情況下，建筑物的建設質量越高，那么地震對建筑物的作用力就是越小的，而在同等的地震環境下，建筑施工建設中使用了性能越好的材料，其受到的地震作用力也就越小，而如果無法保證材料的使用性能，那么就會受到較大的地震作用力。因此，在高層建筑的施工建設過程中，選擇建筑材料時建議采用塑料板材、空心磚以及加氣混凝土板等，這些質輕的材料對于保證建筑物的抗震性能都是十分有利的。在高層建筑的施工過程中，為較好的保證其抗震的效果，我們還應保證施工中每一個環節和每一道工序的質量，應高度的重視施工中的各項管理工作，同時建立完善的施工監管的規范制度，保證高層建筑結構的施工質量，以提升其抗震的效果。

（3）施工現場的地質環境。當地震來臨時，其對高層建筑結構的破壞的原因是有很多方面的，最主要的原因就是地表滑坡、山體崩塌以及巖石斷層等導致地表發生了運動，使建筑結構受到了破壞，而水災和海嘯等地震帶來的次生災害也會破壞建筑物。在這些原因中，采取相應的工程措施是可以預防一部分原因的，因此，在施工的準備階段，應對施工現場的地質環境進行嚴格的勘察，認真的研究實際的地質和地形條件，施工中盡可能選擇對抗震最有力的地點。

2高層建筑結構抗震設計的方法

（1）減少地震發生時能量的輸入。進行抗震設計工作時，建議采用基于位移的結構抗震方法，定量的分析每一種設計方案，一旦地震發生時，確保結構的變形彈性是可以滿足其作用力下的變形需求的。應嚴格的檢測建筑構件的整體承載力，并且在地震力的影響下，還應嚴格的控制高層建筑層間的位移限值，在計算建筑構件的變形值時，應充分的考慮到建筑結構的位置和建筑構件的變形之間的關系，充分的分析建筑界面的的應力大小和分布，從而得到其構造的需求。高層建筑的施工過程應選擇在加固的場地上，這樣當地震來臨時，就能降低其能量的輸入，從而有效的保證高層建筑的安全性。

（2）采用延性結構，并且推廣隔震和消震的措施。現階段，我們在對高層建筑結構進行抗震設計工作時，通常都是要采用延性結構的，所謂的延性結構就是指能夠適當調整建筑結構的剛度，這樣當地震災害發生時，高層建筑的結構就會進入到具有較大延性的塑性狀態，地震發生時的能量就得到了消耗，降低了地震反應，從而有效的保護了高層建筑的結構。高層建筑如果具備較高的延性，那么即使其承載能力不高，當地震發生時，其也是不容易倒塌的，這就是因為延性的結構可以吸收很大一部分能力，大大的降低了地震反應。另外，隨著我國科學技術的不斷進步，現階段在高層建筑結構的抗震設計工作中，阻尼器的應用也取得了較高的抗震效果，阻尼器可以充分的吸收地震的能量，以減弱地震對建筑結構的影響。

（3）盡可能的設計多道抗震防線。為盡可能的提升高層建筑結構對地震的抵抗力，就應設置多條地震防線。在高層建筑結構的抗震設計過程中，如果能夠順利的設置了多道地震抵抗防線，那么在第一道防線受到了破壞后，第二道以及第三道防線都可以有效的抵消地震的作用力，從而有效的保護建筑結構。在為高層建筑結構選擇防震體系時，通常建議選擇具有壁式框架和多個肢節的框架剪力墻結構。框架剪力墻作為一個具有多道防線的抗震結構，其第一道抗震防線就是剪力墻結構，同時也是其抗側力構件，在設計的過程中應保證具有足夠多的剪力墻，從而提升其整體的承載能力。如果地震的作用力過大，那么剪力墻就一定會開裂，而要想承受其重新分配的地震作用，在剪力墻和框架協同工作的情況下，每一層框架所分配的地震剪力是應大于框架各層地震剪力最大值的1.5倍的或是超過高層建筑結構底部總地震剪力的20%的，通過合理設置連梁的方式，保證剪力墻具有多道抗震風險的性能。

3高層建筑結構抗震設計的展望

在今后的幾十年中，我國必將成為具有高層建筑數量最多的國家，那么高層建筑結構的抗震設計工作也將面臨著更大的挑戰。首先，應更加的重視建筑材料對抗震性能的影響，嚴格的控制材料的各類性能指標，從而保證建筑物的抗震能力，還應大力的研發先進的抗震材料，從而進一步的完善高層建筑結構的抗震技術；其次，高層建筑的抗震結構體系應逐步的轉變成柔性為主的結構體系，在建筑結構構件的消震、減震和隔震的設計工作中，應采用“以柔克剛”的方式；接著，應進一步的推廣和應用計算機模擬抗震試驗，在模擬地震振動臺上放入事先制作好的結構構件，臺面上輸入相應的地震記錄，在計算機模擬環境下，取得真實的地震作用效果，不斷的完善各類因素，逐步的實現抗震目標；最后，在高層建筑結構抗震結構設計的計算方法上，將逐步的轉變為非線性分析、時程分析和非確定性分析的方法。

4結語

通過以上的論述，應充分的認識到影響高層建筑結構抗震效果的各類因素，在高層建筑的抗震設計工作中，選擇最為科學合理的設計方法，針對現階段高層建筑抗震設計的現狀，準確的把握抗震建筑結構抗震設計工作的發展趨勢，保證高層建筑抗震設計的效果，促進我國高層建筑行業的健康發展。

作者：尹政雯單位：重慶市建筑科學研究院

第二篇

1高層建筑結構體系的劃分

1)按結構材料劃分為:

a．鋼筋混凝土結構。充分發揮了鋼筋和混凝土兩種工程材料的力學性能，且能共同受力，協調工作。

b．鋼結構。雖然存在結構材料本身價格較高、易銹蝕、維護成本高的種種缺點，但結構強度高、自重低、抗震性能優良等優點使鋼結構成為超高層建筑的首選。

c．鋼—混凝土組合混合結構。將鋼構件和鋼筋混凝土構件作為結構構件進行連接，共同形成結構。

d．鋼—混凝土組合結構。型鋼混凝土結構:將型鋼當作混凝土中包的鋼筋;鋼管混凝土結構:鋼管內澆筑混凝土形成新的結構構件。

2)按結構形式劃分為:

a．框架結構。由梁柱作為承受橫向或豎向荷載的結構形式。

b．剪力墻結構。由剪力墻作為承受橫向或豎向荷載的結構形式。

c．框架剪力墻結構。利用框架和剪力墻的各自優點，框架主要承受豎向荷載，剪力墻主要抵抗橫向荷載。

d．筒體結構:包括框筒、筒中筒和組合筒等結構形式。

3)較復雜高層建筑結構體系:

a．轉換層結構。沿立面根據功能劃分為不同區段，設置轉換層使這些不同區段的豎向構件實現過渡。

b．連體結構。由架空連接體將不同的高層建筑進行連接，以實現外觀和功能需求。c．帶加強層結構。在框筒結構中沿豎向設置一個或若干個加強層，以提高整個結構的抗側剛度。

2高層建筑結構選型

建筑結構從受力上可劃分為豎直方向、水平方向以及與地基接觸的底部等結構。綜合考慮建筑的高度、高寬比、抗震設防類別、抗震設防烈度、場地類別、結構材料和施工技術等影響因素而決定的建筑物各方向整體受力情況的結構體系稱為結構選型。結構選型涉及到整個建筑物的設計功能，更涉及到建筑物的結構安全，是結構設計的關鍵。結構選型的主要任務有:

1)決定建筑豎直方向的受力體系;

2)決定建筑水平方向的受力體系;

3)決定建筑底部的受力體系。決定的結構體系應滿足幾方面的要求:

1)建筑功能。如居住建筑、公共建筑;采光、通風、空調等功能。

2)結構與建筑美學的統一。建筑的表達從社會學、民俗學、哲學等人文領域講具有一定的隨意性，如何把建筑的美學表達和結構實現結合起來，就要從結構選型上多加考慮。

3)有足夠的強度、剛度和變形能力。不同的結構體系所對應的這三個方面的指標能力不同。

4)施工上技術可行。設計最終需要施工上予以實現，若現有的施工技術水平無法達到，則所有的設計只能放在展覽廳。

5)總體費用最低。無論處于建筑產品實現的哪個階段，錢都是最主要的問題。當設計方案對比時，要充分考慮總體費用，我們的目標是在滿足所有功能的前提下，花錢最少。

3高層建筑的受力情況分析

3．1豎向荷載

1)恒荷載。根據結構或構件的密度與設計尺寸進行計算。

2)活載。包括樓面活載或屋面活載，從《建筑結構荷載規范》中查閱，但要特別考慮:

a．充分考慮到施工中可能遇到的對結構受力有影響的其他因素;

b．在高層或超高層建筑頂部設置可移動裝置時設備的影響;

c．在高層建筑后期維護或清潔時，大型清潔機具空中作業時產生的附加重量對結構的影響;

d．經濟發達地區當高層建筑頂部設置有直升機起降平臺時所產生的活荷載。

3)高層建筑活載占比較小，可不考慮活荷載的不利布置。

3．2水平作用

1)風載。空氣流動對建筑物側面產生正壓力或負壓力，這些就是建筑物受到的風荷載。設計時應根據《規范》充分考慮:基本風壓，風壓高度變化系數，風載體型系數，風振系數的影響，分別計算總風載和局部風載，以及相對應的總體效應和局部效應。

2)地震作用。規范規定“設計中主要考慮水平地震作用，只有震中附近的高烈度區大跨度結構才同時考慮豎向地震作用”。根據抗震設防三水準目標和兩階段設計方法，計算地震作用方法一般采用“反應譜法”。

3)其他作用。在設計過程中還應充分考慮建筑物在施工過程中和使用過程中由于溫度、材料、沉降等其他因素而引起的內力或變形。通過以上分析，高層建筑在結構設計時要充分考慮樓面剛度無窮大假定，豎向荷載和水平荷載分配假定的整體工作性能。同時可以看出，水平作用的影響是高層建筑結構設計的關鍵因素。高大建筑剛度設計時還要提高延性和考慮薄弱層的影響。

4高層建筑結構設計的特點

從設計方法和計算原理角度看，高層建筑與多層建筑除了高度與層數，沒有實質性區別，都會受到豎向或水平方向上的作用。但是高層建筑結構設計中抗側力設計成為更多消耗材料的重要因素，同時從功能上講，高層建筑更有其特殊要求。

1)水平方向的作用成為結構設計是否成功的最主要考慮因素，結構的傾覆力矩與位移隨結構高度增加呈指數變化曲線上升。因此，水平方向的作用成為關鍵因素，在這種情況下，必須對結構進行優化，才能適度減少材料用量。

2)隨著高度增加，地震作用的危害將會進一步放大，因此，必須特別重視高層建筑結構的抗震設計，結構延性成為高層建筑結構設計的重要指標。

3)高層建筑在豎向荷載作用下，荷載數值很大，因此，必須考慮柱的軸向變形導致的連續梁的彎矩變化而引起的變形所產生的影響。

4)高層建筑在水平荷載作用下，隨高度增加側移急劇增大，因此必須將側移控制在一定范圍內。

5)充分考慮結構的抗扭剛度。地震時，地面在平移的同時還會產生轉動，隨之結構在地震作用下也會產生平移和扭轉。震害研究指出，地震時的扭轉是導致建筑結構破壞的一個很重要的因素，因此，規范增加了對高層建筑結構偏心扭轉的規定。在結構計算時應考慮結構構件對抗扭剛度的有利影響。同時注意:

1)抗側構件布置應規則、均勻、對稱;

2)抗側構件截面設計宜規整、對稱;

3)在建筑設計允許的條件下，適度降低層高。除上述一些特點外，為了簡化計算模型，實用分析法一般都作彈性假定、小變形假定和剛性樓板假定。

5框剪結構中剪力墻數量的優化

鋼筋混凝土框架—剪力墻結構體系是震區高層建筑使用較為廣泛的結構體系，不僅能為建筑設計提供大空間，且結構具有良好的抗震性能。但是這種結構體系中，剪力墻的數量的最佳配置不僅反映結構的安全性，更是衡量技術經濟性的重要指標。鋼筋混凝土框剪結構中，滿足抗震規范層間位移角限值規定的最少剪力墻數量就是剪力墻數量的最佳配置，且布置對稱、均勻。

6結語

隨著我國城鎮化水平的不斷提高，建筑物的精心設計才能滿足廣大人民群眾對安居生活的較高要求。這樣，不僅能夠有效解決城市用地緊張給房屋價格帶來的巨大影響，而且還能夠在滿足建筑物功能的基礎上使建筑的結構設計與建筑形式達到和諧統一。

作者：侯艷斌單位：臨汾市建筑規劃設計院