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摘要：随着社会的进步，高层建筑的发展日新月异。作出技术先进、安全可靠、经济合理的各种高层建筑的结构设计是非常必要的。本文介绍了高层建筑的特点和高层建筑结构体系的选择，分析了高层建筑结构设计的关键要点。
关键词：高层建筑结构体系结构设计关键要点
Abstract: with the development of the society, the development of the high-rise building with each passing day. To make advanced technology, safe and reliable, economic and reasonable all kinds of structure design of high-rise building is very necessary. This paper introduces the characteristics of the high-rise building and high building choice of structural system, analyzes the structure of the high-rise building design key points.
Keywords: high building structure system structure design key points
中圖分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
随着社会的进步，高层建筑的发展日新月异。高层建筑的结构设计人员要不断学习和提高，通过力学知识和力学规律建立结构受力与变形规律的各种概念，并注意吸取国内外的震害经验和教训，重视结构试验研究成果，结合施工实践，通过大量工程经验的日积月累，精心设计，才能够作出技术先进、安全可靠、经济合理的各种高层建筑的结构设计。
一、高层建筑的特点
1、建造高层建筑可以在相同的建设场地中，以较小的占地面积获得更多的建筑面积，可部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。设计精美的高层建筑还可以为城市增加景观。但过于密集的高层建筑也会对城市造成热岛效应，或影响建筑物周边地域的采光，玻璃幕墙过多的高层建筑还可能造成光污染现象。
2、在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑可以提供更多的空闲地面，将这些地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。
3、高层建筑的分析和设计比一般的多层建筑复杂得多，侧向荷载（风荷载和地震作用）是高层结构的控制因素。由于竖向交通和防火要求等都使得高层建筑造价较高、运行成本加大。
二、高层建筑结构体系的选择
1、框架结构体系：框架结构体系是由梁、柱通过刚性连接组成的结构体系，一般是由多个平面框架，通过连系梁加以连接而成的空间结构体系。框架结构的竖向荷载由各层楼板通过主梁传给柱子，再传给基础，最后传到地基。水平荷载也是通过墙（楼板）传至柱再向下传递的。
由于框架柱的抗侧移刚度较小，在水平荷载作用下会产生较大侧移，所以框架结构适用于层数不多，承受水平荷载较小的高层建筑。
2、剪力墙结构体系：剪力墙结构体系由纵、横向钢筋混凝土墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。墙体同时也作为维护及分割空间的构件。剪力墙的间距受楼层构件跨度的限制，一般为 3——8m，因而剪力墙结构适用于层数较多、水平荷载较大及房间较小的住宅、旅馆等建筑。
3、框架——剪力墙结构：框架结构侧向刚度差，在水平荷载作用下侧移较大，但它具有平面布置灵活 立面处理易于变化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度大，但剪力墙间距小，平面布置不灵活，自重较大。把框架结构和剪力墙结构两者结合起来，取长补短，即在框架中设置少量的剪力墙，就构成了框架——剪力墙体系。
4、筒体结构：由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的建筑结构称为筒体结构。就筒体而言，一般有两种形式：一种为剪力墙围成的薄壁筒体，一般由电梯间、楼梯间及设备管井组成，水平截面为筒形；另一种为框筒，是由布置在房屋四周密集立柱与高跨比很大的窗裙梁所组成的多孔筒体。这种密柱深梁结构称为密柱框架或壁式框架，实质上是一个开了许多窗洞的筒体，因此称为框筒，它靠筒体的空间受力特性来抵抗水平力。
三、高层建筑结构设计的关键要点
1、高层建筑结构受力性能
对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面， 结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系， 所以，在建筑设计的方案阶段， 就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
2、高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局， 尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。
3、高层建筑结构设计中的其它问题
（1）关于转换梁新的《高规》已经明确规定，当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。但有个别工程设计，将框支梁（转换梁）直接垂直支承于一般厚度的剪力墙上，而未对墙体采取上述加强措施。其中有些转换梁是大跨度单跨梁垂直支承于两端墙体；有些转换梁甚至位于支承墙的门洞边；有些支承墙因多层架空，高厚比不满足要求。这类情况，为增强转换梁两端的约束能力，满足其钢筋锚固要求，必须在转换梁两端的墙体中设置墙体端柱或扶壁柱，或加厚墙体设置暗柱（必要时加型钢），并按框支柱的要求进行设计。
（2）新《高规》第10.2.8条，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求，并作为强制性条文。
（3）对一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位控制轴压比，并设置约束边缘构件，是《高规》为保证剪力墙的延性，新增加的要求。在剪力墙约束边缘构件配箍特征值为λv/2的区段，规范允许配置箍筋或拉筋。所设拉筋应同时钩住墙体的水平分布筋（或箍筋）和竖向分布筋，而不能有一部分拉筋仅钩住墙体的竖向分布筋。当此区段的体积配箍率或拉筋的竖向间距不能满足规范要求时，应同时设置箍筋。
（4）新的《抗震规范》和《高规》对各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高（或无支长度）的比值作了更详细的规定，比旧规范要求更严。当难以满足墙体厚高比的要求时，新规范也给出了墙体稳定的计算方法。
（5）高层建筑的嵌固部位新的《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗震规范》）和《高规》第5.3.7条规定：“高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。” 同时规定了嵌固部位相应的构造要求。但并不是要求地下室顶板必须作为上部结构的嵌固部位。有些高层结构不具备这样的条件，如高层主体范围以外的纯地下室地下一层为绿化覆土层，嵌固部位就应降至地下一层楼板，并按此条件进行相应设计。高层主体外地下一层为绿化，但是上下层刚度比能满足规范要求的话，可以嵌固至首层楼板，可以考虑此部分土体的嵌固作用。基坑侧壁均有回填，对于没有大的纯地下室，基坑侧壁同样是回填土，情况应该是一样的。地下室外墙作为混凝土构件，在进行截面设计时，侧土压力作为地下室外墙的永久荷载，不仅要乘荷载分项系数，而且因为它起控制作用，按新的《建筑结构荷载规范》其分项系数应取》1.35，（与人防荷载组合时仍取1.2）。另外，严格来讲，地下室外墙的侧土压力应按静止土压力计算，但在实际设计中，经常采用主动土压力计算，已经偏小。因此，不能再不乘分项系数。
参考文献：
[1] 刘鹏飞, 王慧. 高层住宅结构体系的选择[J]. 科技致富向导, 2010,(11)
[2] 刘晓峰. 高层民用建筑结构设计[J]. 科技信息, 2011,(20)
关键词：高层建筑结构体系结构设计关键要点
Abstract: with the development of the society, the development of the high-rise building with each passing day. To make advanced technology, safe and reliable, economic and reasonable all kinds of structure design of high-rise building is very necessary. This paper introduces the characteristics of the high-rise building and high building choice of structural system, analyzes the structure of the high-rise building design key points.
Keywords: high building structure system structure design key points
中圖分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
随着社会的进步，高层建筑的发展日新月异。高层建筑的结构设计人员要不断学习和提高，通过力学知识和力学规律建立结构受力与变形规律的各种概念，并注意吸取国内外的震害经验和教训，重视结构试验研究成果，结合施工实践，通过大量工程经验的日积月累，精心设计，才能够作出技术先进、安全可靠、经济合理的各种高层建筑的结构设计。
一、高层建筑的特点
1、建造高层建筑可以在相同的建设场地中，以较小的占地面积获得更多的建筑面积，可部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。设计精美的高层建筑还可以为城市增加景观。但过于密集的高层建筑也会对城市造成热岛效应，或影响建筑物周边地域的采光，玻璃幕墙过多的高层建筑还可能造成光污染现象。
2、在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑可以提供更多的空闲地面，将这些地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。
3、高层建筑的分析和设计比一般的多层建筑复杂得多，侧向荷载（风荷载和地震作用）是高层结构的控制因素。由于竖向交通和防火要求等都使得高层建筑造价较高、运行成本加大。
二、高层建筑结构体系的选择
1、框架结构体系：框架结构体系是由梁、柱通过刚性连接组成的结构体系，一般是由多个平面框架，通过连系梁加以连接而成的空间结构体系。框架结构的竖向荷载由各层楼板通过主梁传给柱子，再传给基础，最后传到地基。水平荷载也是通过墙（楼板）传至柱再向下传递的。
由于框架柱的抗侧移刚度较小，在水平荷载作用下会产生较大侧移，所以框架结构适用于层数不多，承受水平荷载较小的高层建筑。
2、剪力墙结构体系：剪力墙结构体系由纵、横向钢筋混凝土墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。墙体同时也作为维护及分割空间的构件。剪力墙的间距受楼层构件跨度的限制，一般为 3——8m，因而剪力墙结构适用于层数较多、水平荷载较大及房间较小的住宅、旅馆等建筑。
3、框架——剪力墙结构：框架结构侧向刚度差，在水平荷载作用下侧移较大，但它具有平面布置灵活 立面处理易于变化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度大，但剪力墙间距小，平面布置不灵活，自重较大。把框架结构和剪力墙结构两者结合起来，取长补短，即在框架中设置少量的剪力墙，就构成了框架——剪力墙体系。
4、筒体结构：由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的建筑结构称为筒体结构。就筒体而言，一般有两种形式：一种为剪力墙围成的薄壁筒体，一般由电梯间、楼梯间及设备管井组成，水平截面为筒形；另一种为框筒，是由布置在房屋四周密集立柱与高跨比很大的窗裙梁所组成的多孔筒体。这种密柱深梁结构称为密柱框架或壁式框架，实质上是一个开了许多窗洞的筒体，因此称为框筒，它靠筒体的空间受力特性来抵抗水平力。
三、高层建筑结构设计的关键要点
1、高层建筑结构受力性能
对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面， 结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系， 所以，在建筑设计的方案阶段， 就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
2、高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局， 尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。
3、高层建筑结构设计中的其它问题
（1）关于转换梁新的《高规》已经明确规定，当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。但有个别工程设计，将框支梁（转换梁）直接垂直支承于一般厚度的剪力墙上，而未对墙体采取上述加强措施。其中有些转换梁是大跨度单跨梁垂直支承于两端墙体；有些转换梁甚至位于支承墙的门洞边；有些支承墙因多层架空，高厚比不满足要求。这类情况，为增强转换梁两端的约束能力，满足其钢筋锚固要求，必须在转换梁两端的墙体中设置墙体端柱或扶壁柱，或加厚墙体设置暗柱（必要时加型钢），并按框支柱的要求进行设计。
（2）新《高规》第10.2.8条，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求，并作为强制性条文。
（3）对一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位控制轴压比，并设置约束边缘构件，是《高规》为保证剪力墙的延性，新增加的要求。在剪力墙约束边缘构件配箍特征值为λv/2的区段，规范允许配置箍筋或拉筋。所设拉筋应同时钩住墙体的水平分布筋（或箍筋）和竖向分布筋，而不能有一部分拉筋仅钩住墙体的竖向分布筋。当此区段的体积配箍率或拉筋的竖向间距不能满足规范要求时，应同时设置箍筋。
（4）新的《抗震规范》和《高规》对各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高（或无支长度）的比值作了更详细的规定，比旧规范要求更严。当难以满足墙体厚高比的要求时，新规范也给出了墙体稳定的计算方法。
（5）高层建筑的嵌固部位新的《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗震规范》）和《高规》第5.3.7条规定：“高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。” 同时规定了嵌固部位相应的构造要求。但并不是要求地下室顶板必须作为上部结构的嵌固部位。有些高层结构不具备这样的条件，如高层主体范围以外的纯地下室地下一层为绿化覆土层，嵌固部位就应降至地下一层楼板，并按此条件进行相应设计。高层主体外地下一层为绿化，但是上下层刚度比能满足规范要求的话，可以嵌固至首层楼板，可以考虑此部分土体的嵌固作用。基坑侧壁均有回填，对于没有大的纯地下室，基坑侧壁同样是回填土，情况应该是一样的。地下室外墙作为混凝土构件，在进行截面设计时，侧土压力作为地下室外墙的永久荷载，不仅要乘荷载分项系数，而且因为它起控制作用，按新的《建筑结构荷载规范》其分项系数应取》1.35，（与人防荷载组合时仍取1.2）。另外，严格来讲，地下室外墙的侧土压力应按静止土压力计算，但在实际设计中，经常采用主动土压力计算，已经偏小。因此，不能再不乘分项系数。
参考文献：
[1] 刘鹏飞, 王慧. 高层住宅结构体系的选择[J]. 科技致富向导, 2010,(11)
[2] 刘晓峰. 高层民用建筑结构设计[J]. 科技信息, 2011,(20)