设计高层建筑结构论文

摘要：钢筋混凝土在高层建筑结构中的应用越来越广泛，本文分析在钢筋混凝土高层建筑结构设计中的要点，促进它在建筑行业的应用。关键词：钢筋混凝土；高层建筑；结构设计1绪论近年来我国的经济建设的快速发展，人民的住房需求的不断提高带动着建筑开发项目的增多，建筑结构的设计也越来越复杂。下面是小编精心推荐的《设计高层建筑结构论文(精选3篇)》仅供参考，希望能够帮助到大家。

设计高层建筑结构论文 篇1：

抗震分析与设计在高层建筑结构中的应用

摘 要：对抗震分析与设计在高层建筑结构中的应用进行了介绍。主要分析了现行规范抗震分析与设计的内容、我国高层建筑抗震抗震分析与设计中常见问题以及抗震分析与设计的新趋势。

关键词：抗震分析；高层建筑；结构

1 现行规范抗震分析与设计的内容

我国现行抗震规范要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下，按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移，并用极限状态方法设计构件。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下（大震）的变形验算。这种先用多遇地震作用进行结构设计，再校核罕遇地震作用下结构弹塑性变形的方法，即二阶段设计方法。同时规范还规定了结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形的结构弹塑性分析方法。

结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析和弹塑性静力分析两大类。弹塑性动力分析，采用杆模型和层模型等简化的结构计算模型。杆模型计算的优点是可以得到杆件状态随时间的变化过程，也可得到各楼层的反应。但耗时多、费用昂贵、结果数据量大且分析比较繁冗，在国外也极少采用。层模型计算能得到各楼层的反应，例如层剪力、楼层侧移和层间转角、层间位移延性比等，它主要是从宏观上即层间变形检验结构在大震作用下的安全性。层模型计算的数据相对较少，适宜于进行宏观检验，也便于计算多条地震波作用。但无论是采用杆模型还是层模型进行弹塑性时程分析，计算结果受地震波的影响较大且不存在唯一答案，有时难以判断。

上世纪九十年代中期一些学者相继提出弹塑性静力分析方法用于结构抗震分析。这种方法并非创新，但有较多优点。由弹塑性静力分析，可以了解结构中每个构件的内力和承载力的关系以及各杆件承载力间的相互关系；检查是否符合强柱弱梁，并可发现设计的薄弱部位；还可得到不同受力阶段的侧移变形，给出“底部剪力一预点侧移”关系曲线以及“层剪力一层间变形”关系曲线等等。后者即可作为各楼层的“层剪力一层间位移”骨架线，它是进行层模型弹性时程分析所必须的参数。只要结构一定，其结果不受地震波的影响，只与初始楼层水平荷载的分布有关。

2 我国高层建筑抗震抗震分析与设计中常见问题

2.1 高度问题

按我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》规定综合考虑经济与适用的原则，给出了各种常见结构体系的最大适用高度。

这个高度是在我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土木工程规范体系相协调的。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。

2.2 结构体系问题

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框一筒、筒中筒和框架一支撑），这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，且加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。

2.3 在某些烈度区采用了较低的抗震措施与构造措施

现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度己不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，在新形势下也有重新审核的必要。

设防标准低的根本原因在于国家财力物力有限。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外，在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上，与外国相比，也有异同。随着社会财富的增长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在整个投资中的比例下降，因而有人主张结构在设防烈度下应该采用弹性设计，特别是高烈度区要有严格的抗震措施与抗震构造措施来保证结构的安全。

3 抗震分析与设计的新趋势

（1）基于性能的结构抗震设计现场理论PBD （ Performance-based Design）方法。

上世纪90年代美国学者Bertero. R和Bertero. V. V等研究人员首先明确提出了基于性能的抗震设计概念，这种方法主要是将结构的性能目标转化为破损指标和位移需求，并且对基于性能的抗震设计进行了持续的研究，并将其作为新一代的抗震设计方法。

（2）动力时程响应分析的状态空间迭代法。

这种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题。根据结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。经工程实例验算，具有较高精度。特别对多自由度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。

（3）材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析。

该方法从结构整体性能出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性，烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。

参考文献

［1］王军.某超限高层的抗震性能设计［J］.福建建筑，2008，（7）.

［2］王丹.浅析高层建筑结构抗震设计［J］.消费导刊，2008，（11）.

［3］李晓燕.高层建筑水平加强层对结构抗震性能的影响分析［J］.科技风，2008，（5）.

作者：胡志霞

设计高层建筑结构论文 篇2：

钢筋混凝土高层建筑结构设计中的要点探析

摘 要：钢筋混凝土在高层建筑结构中的应用越来越广泛，本文分析在钢筋混凝土高层建筑结构设计中的要点，促进它在建筑行业的应用。

关键词：钢筋混凝土；高层建筑；结构设计

1 绪 论

近年来我国的经济建设的快速发展，人民的住房需求的不断提高带动着建筑开发项目的增多，建筑结构的设计也越来越复杂。而钢筋混凝土高层建筑结构设计成为工程设计工作重中之重。文章对钢筋混凝土高层结构设计中的一些要点进行探析，这为高层建筑结构的设计提供参考。高层结构设计主要包括概念设计、结构分析计算和基础设计等。

2 概念设计

良好的结构概念设计对建筑具有重要意义，它可以提高高层建筑的抗震以及其它性能，这通常可以通过采取减少扭转以及加强抗扭刚度的方法，并对结构薄弱部位进行分析并采取加强措施来实现。在结构概念设计中，对以下问题进行分析对提高设计水平有重要意义。

2.1 结构的体型

随着建筑业的快速发展，出现了越来越多的建筑方案，如何使建筑结构的体系更加合理是概念设计的一个重点，对于形成的建筑方案要进行相应的分析使得功能需求、外型美观以及工程造价结合起来，以免一味追求规模而造成巨大浪费，对于设计中的相关规范要严格遵守，这有利于建筑的施工。在建筑的地基比较好的情况下，在建筑结构满足变形的极限值的基础上要尽可能的减小刚度。设计过程中为了突破相关规范中对于高宽比的制约可以改变上部结构的设计，而将长肢剪力墙改为短肢墙可以使转换层的上下刚度更加均匀。使用水平加强层的时候要注意，它在增加侧向刚度的同时会使外柱处的剪力增加较大。在进行地震力的计算过程中，要严格注意建筑的剪重比限值，它是楼层的最小地震剪力系数的极限值，它对于对建筑各楼层都有相应要求。

2.2 地下结构设计

高层建筑的基础埋深一般较深，所以一般情况下都地下设施，对于地下设施的抗震性能不能忽视，它对于高层建筑的稳定有重要作用，在设计的过程中要考虑到抗震设计，设计时结构工程师要根据地下结构的不同情况进行相应的抗震设计。对于嵌固端设置的位置不同所造成的对于计算结果的影响要充分考虑。高层建筑基础应该有满足要求的埋置深度，在一些设计图纸上，有些高层建筑从地上部分到地下部分用变形缝来彻底分开，这就造成高层建筑基础的埋深甚至没有埋深，这很容易造成地震时建筑物的滑移、整体倾斜，这个问题值得关注。此外，对于高宽比较大的高层建筑来说应尽可能的采用深基础，通常采用配有钢筋的桩作基础，此处的钢筋的锚固长度要尽量大，桩土摩擦力就使得桩的抗拔性非好，可以有效地防止高层结构的倾覆。

2.3 剪力墙结构

在剪力墙的端部应设置端柱等边缘构件，这些边缘构件可以作为约束柱，在高层建筑结构的刚度比较小但层间位移与顶点位移比较大时，应加大暗柱的截面，此时边缘构件可以起到很大的作用，当剪力墙的截面面积和楼层面积的比值比较大时但房屋高度比较小的情况下，端部的暗柱所起的作用就比较小。

为了提高剪力墙的变形性能防止发生破坏，当剪力墙的截面比较长时应尽量设置弱连梁，将墙体分为多肢墙或者单肢墙，设置连梁时不能太强，否则在水平地震的作用下会使墙肢出现全面受拉，容易造成危险。当连梁太弱以致墙肢变成单肢墙时，由于单肢墙的延性差并且仅有一道抗震防线，降低了它的可靠性。实际设计中要注意对连梁的刚度进行折减，防止剪力墙中的连梁超过截面的允许值。

短肢剪力墙一般指墙肢的截面高厚比为5～8的墙，它在高层建筑中的应用有很多限制。为了减少后期工作的麻烦，在设计中应尽量减少短肢剪力墙的采用。

2.4 防止结构超高

高层建筑对于结构的总体高度有严格的限制，新规范中将旧规范中的原限制高度设为A级高度建筑，并且增加了B级高度建筑。在实际设计中要对结构的高度严格注意，否则会给设计方法和后续的处理措施带来大的变化。在设计过程中应尽量避免由于改变结构类型略是忽略高度限制所导致设计不能通过审核的情况的发生，否则会对工期以及造价等规划造成巨大影响。

2.5 控制柱的轴压比

在钢筋混凝土高层建筑结构设计中，为了防止受拉钢筋未屈服时混凝土已被压碎，在设计中通常需要限制柱的轴压比而使柱子处于较大偏压的状态，有些设计人员为了控制柱的轴压比而增大柱的截面积，由于柱的纵向钢筋为构造配筋，这就使得采用高强度的混凝土时也不能明显减小柱的断面尺寸。柱的塑性变形的能力小导致它的结构延性差，在遇到地震等灾害时它所能吸收的地震的能量少，这就使得它的结构容易受到破坏。如果在结构中采用强柱弱梁设计，就可以很大程度上减少柱子屈服的可能性。

3 结构计算与分析

在概念设计完成以后，对工程的结构进行分析与计算是影响工程质量的另一关键因素，下面从一些重要方面对它进行分析。

3.1 確定抗震等级

在钢筋混凝土高层建筑结构设计中抗震是一个重要的参考方面，需要充分考虑以提高它的可靠性。对于普通的高层建筑，可以按照《高层建筑混凝土结构技术规程》中的相关规定来确定建筑的抗震等级和相应的设计要求，相应的的裙楼的抗震等级参照于主体建筑的抗震等级，对于那些复杂的高层建筑也要按照相关的规定来确定，当地下建筑的顶板是上部建筑的嵌固部位时，通常地下一层的抗震等级应该和上部建筑一致，地下一层以下建筑的抗震等级可以相应降低。

3.2 非结构构件的设计

在钢筋混凝土高层建筑结构设计中，对于那些不作为主体的承重骨架体系只是出于建筑的美观或者功能要求而存在的非结构构件，对它们进行设计时要充分的考虑，对于它们可能引发的安全或者其他方面的问题要实现分析，充分考虑到高层建筑的地震作用和其他方面的影响，设计时严格遵守新规范中的对于非结构构件的处理方法。

3.3 确定自振周期的折减系数

自振周期的折减系数与建筑结构的隔墙的数目有关，隔墙的数目对于建筑结构的整体刚度有重要影响，按相关规定当隔墙多时折减系数应该取小值，而当隔墙的数量少时应该加大拆减系数。对于高层建筑结构的填充墙，设计时应尽量选择质量轻的材料来减少建筑的自重，而建筑自重和水平方向的地震力大小成正比，所以这会增加高层建筑结构的抗震性能。

4 基础设计

基础设计是整个高层设计中的重点，基础设计的水平对于建筑的主体结构的设计有直接影响，同时基础设计对于整个工程造价起着决定性因素。在它的设计过程中要注意以下问题，高层建筑的基础采用筏板基础时不能无条件地按照倒楼盖方法进行设计计算，要严格参照基础按倒楼盖法进行计算的适用条件；在工程采用设置沉降后再浇带的措施时，为了确定后浇带混凝土的浇注时间，在完成高层建筑高、低层间的沉降差的计算后需要了解浇带对于沉降差的释放情况，这就需要设计人员要对工程地质的条件有相当的了解。此外，在地基的基础设计中要参照地方性规范，由于我国不同地区地质条件复杂程度各不相同，很难对各地的地基基础做出详细一致规定，这就要求设计人员要对当地的规范进行深入理解，做出恰当的设计。

5 总 结

钢筋混凝土高层建筑的结构设计是一个复杂的过程，在它的设计过程中存在着许多问题，设计的过程中要严格参照相关规范，加强设计创新，尽可能的采用新技术和新方法，促进设计水平的提高。

参考文献

[1]崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品，2010，（1）.

[2]厉宽松，徐勤，等.钢筋混凝土高层结构设计中常见问题探讨[J].工程与建设，2007，（5）.

[3]马松.浅谈钢筋混凝土高层建筑结构设计.科技信息（学术研究），2008.

[4]马福.钢筋混凝土高层建筑结构的设计体会[J].山西建筑，2002，（12）.

[5]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）北京，中国建筑工业出版社，2002.

作者简介：钱祝（1968-），女，大专，工程师，主要从事建筑及结构设计等工作。

作者：钱祝

设计高层建筑结构论文 篇3：

高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策

1引言

地震是一种强有力的自然灾害事件，对于人类的生存和发展产生重要的影响，而高层建筑结构抗震性能对于人们的生命安全和财产安全有着直接的联系。在高层建筑结构设计中，不仅需要考虑到建筑物美观性，经济性与实用性特点，同时还要考虑到建筑安全问题，在工程设计和建设中建筑结构的抗震设计是其重要内容，对于建筑物使用寿命及使用性能都带来深远的影响，对建筑工程项目安全发挥着重要的作用。

2高层建筑结构抗震设计内容分析

通常建筑物的抗震结构在遇到强大地震作用下会进入塑性状态，为满足地震作用下结构性能要求，在建筑结构抗震设计中就要考虑到结构弹塑性变形能力。根据当前国内外对抗震设计研究的发展趋势来看，主要是对在不同超越概率水平地震作用下对结构的变形要求和性能要求进行设计[1]。在抗震设计中结构的弹塑性分析是其重要内容，但由于在结构的弹塑性分析中具有一定的难度和复杂性，在如何设定与如何计算等问题的要求上也各有不同。当前我国现行的抗震规范中对于高层建筑结构抗震设计要求是按照反应谱理论来进行计算的，通过弹性方法来对位移及内力进行计算，通过极限状态来进行构件设计。在建筑物有特殊要求或是一些重要建筑中应通过时程分析法来对其进行补充计算，并计算在大震作用下的变形状态，规定在罕遇地震作用下建筑结构的弹塑性变形分析。

3高层建筑结构抗震设计不足

3.1建筑结构高度

根据我国建筑行业现行的高层建筑混凝土结构规程中明确规定，在一定的结构形式和设防烈度前提下，高层建筑钢筋混凝土高度应保持适宜，而高度则是根据我国现有的施工技术水平、建筑科研水平和经济发展水平基础上所明确的，与我国土建规范体系是相协调的[2]。但在高层建筑的实际施工中很多混凝土结构和建筑物结构明显超过限制标准，对于超高层建筑物在抗震设计中需要采用科学的方式，如模型振动台试验，并要有专家论证。在地震作用下超高层建筑物变性破坏形态较大，随着建筑物高度增加，一些影响因素会从量变发生质变，即一些参数本身超出其规范范围内，如延性要求、力学模型选取、安全指标、荷载取值及材料性能等。

3.2建筑体系和材料选用

在高层建筑结构的抗震设计中对于建筑结构体系和材料的选用受到人们的重视，尤其是在地震多发区域人们重视程度明显增加。我国当前在150米以上的高层建筑结构中主要采用的是三种结构体系，这些结构体系都是借鉴其他国家建筑结构体系，但不同的是国外地区尤其是地震区主要是以钢结构为主，而国内则主要是钢筋混凝土结构或是混合结构，但国内外对于钢筋混凝土结构并未进行大地震作用试验。如在高层建筑的框架-核心筒体系结构应用中，钢结构用钢量少，柱子断面减少，因此受到业主方青睐[3]。混合结构中钢筋混凝土内简震层剪力较强，结构以钢筋混凝土核心筒为主，将钢筋混凝土结构位移限值作为变性控制基数。但由于弯曲变形侧移较大，一些钢框架刚度小，协同作用下使侧移减小，钢结构负担增加，在设计中需要加大混凝土筒的伸臂结构和刚度，确保满足侧移限值。当柱距和结构体系在发生变化时应设置结构转换层，在转换层和加强层作用下使机构刚度发生突变，使与转换成和加强层相连的构件建立增加，加强层和转换层连接处无法或是难以实现强柱弱梁，为此在转换层或加强层设置中应对其结构模式进行科学，谨慎选择，使其本身刚度应尽量减小，才能减小所带来的不利影响。除此之外，在高层建筑的抗震设计中还要注意到材料及结构体系优选，虽然我国目前钢材生产量不断增加，钢材品种与类型增加，钢结构制造能力提升，但部分地区仍尽可能的采用钢骨混凝土结构，钢结构或是钢管混凝土结构等，使柱断面面积减小，使结构抗震性能得到改善[4]。在超出一定高度后，钢结构自身质量小，为减小风振，通常首要选择钢骨混凝土或是混凝土材料。

3.3短柱和轴压比

在高层建筑钢筋混凝土结构中为了控制柱的轴压比，通常会使柱的断面增加，柱纵向钢筋为构造配筋，虽然采用高强度混凝土也不能明显的减小柱断面的面积。对柱的轴压比进行限制主要是确保柱在大片呀状态下，防止IE受拉钢筋补鞥呢屈服被混凝土碾压，柱塑性变形能力差，使结构延性受到影响。在地震作用下，使吸收地震能量和耗散能量少，结构容易受到破坏。但在框架的抗震设计中为确保强柱弱梁，使梁的延性较好，柱子进入屈服可能性减小，使轴压比限值得到放松[5]。此外，当前在一些高层建筑的底部柱子并不一定是短柱，只有在明确剪跨比低于2的情况下才能确保柱子是短柱，进一步明确短柱参数为柱的剪跨比。但即便可以对轴压比限值进行调整，仍不能通过增加轴压比限值的方式减小柱断面，为此在高层建筑的抗震设计中钢筋混凝土采用是否合理还需要进行进一步的探究与分析。

4高层建筑结构抗震设计问题的解决对策

4.1选择合适的地理位置

当建筑施工场地工程地质条件不同的情况下，在地震作用下建筑物所遭受的破坏程度也是不同的，因此在高层建筑工程项目建设中应选择具有抗震有利场地，避开抗震不利场地进行施工建設，从而减轻地震灾害问题发生。在高层建筑施工前应加强对工程地质的勘查，并采取科学的解决措施，对于不利工程地段应考虑到因场地条件会造成结构破坏因素，在工程施工地区中除去地震因素限制之外，还要排除具有严重危险性场地和不利场地作为建筑施工用地[6]。在建筑施工场地选择中应根据地基、场地等对于建筑物所承受抗震破坏作用大小及其特征来进行明确分类，根据不同场地的特点和特征采取科学合理的抗震措施。在高层建筑结构抗震设计中，结构工程师应提出避开不利地质环境的要求，如根据地基液化等级和抗震设防类别等加强上部结构和地基结构的刚度，消除地基液化沉陷。

4.2抗震设计方案优化

建筑材料选择在高层建筑结构的抗震设计中发挥着重要作用，通过对建筑材料参数分析，从整体上考虑材料参数变异性，并选择具有经济实用型同时符合抗震要求的材料类别。但在抗震设计中不仅需要考虑到材料承载力，同时还要考虑到高层建筑在施工中各方面因素，选择与抗震需求相符合的材料，按照相应的标准进行衡量，采用不同的材料和不同的结构类型。

4.3建筑结构设计优化

在高层建筑结构的抗震设计中对称均匀为其设计主要原则，根据综合抗震能力概念，在建筑结构的抗震设计中应充分考虑到建筑结构构造和承载力大小对于地震作用进行衡量，在地震时建筑物受到地震作用大小在一定程度上和建筑物的动力特性，承载力分布，刚度合理性及延性大小有着密切的关系。房屋是由楼盖和纵向、横向承重构件所组成的结构体系，具有空间刚度，而建筑结构抗震能力大小在一定程度上取决于建筑结构整体稳定性及空间刚度大小。为了使建筑物抗震性能提高与改善，在建筑结构设计中应确保所有构件的延性较高，并通过屋盖、现浇楼等多种方法增强结构整体的稳定性和结构空间刚度，在适当部位设置构造柱，配备构造钢筋，使结构整体作用增强。除此之外，还要对配筋圈梁可限制散落问题进行设置，使结构整体稳定性得到提高，进而使房屋抗震性能增强，结构主要是通过延性来使建筑物在大地震作用下发生非弹性变形，因此建筑结构强度和延性在地震作用下的意义都是同等重要的。为确保在地震作用下钢筋混凝土结构的动力反应具有一定的延性，就需要将塑性变形集中在具有良好延性能力的构件上，如选择可接受塑性变形机构，通过人为方式使构件抗剪能力增强，在不强烈地震作用下，为充分发挥出结构延性前出现非延性剪切破坏，即强剪弱弯。或采用同样的构造方式确保塑性铰部位具有一定的塑性损耗和转动能力。

5结语

综上所述，在高层建筑结构抗震设计中经济性和安全性问题是重要的技术措施，从长远角度来看，我国的高层建筑结构看诊设计应根据当前的抗震设计现状即其不足之处，明确设备与结构之间的联系性，根据抗震概念知识与设计经验，设计人员应作出明确的判断，找出经济合理性与结构安全性之间的连接点，从而找到一种切实可行的抗震设计方法，明确地震区域中高层建建筑未来发展主要方向，从而推动社会经济发展与科技进步，满足人们的需求。

（身份证号码：452528197306016461）

作者：陈新原