关于城市高层建筑结构设计问题浅析

摘要：文章结合笔者多年工作经验，就高层建筑结构的强度和延性控制、结构选型以及抗震措施等问题进行了相关探讨，供广大从业者参考。

关键词：高层；结构；设计

Abstract: the paper combining the years of work experience, the structure of the high-rise building strength and ductility control, the structural type and anti-seismic measures related to the problems such as paper, vast practitioners for reference.

Keywords: top; Structure; design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1引言

我围自2005年起规定超过lO层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。随着我国社会经济的飞速发展，城市建设也进入了快速发展时期。一栋栋高楼在城区拔地而起，在近十余年里可谓突飞猛进，其建设速度和建造数景在世界建筑史上都足少有的。

对于高层建筑来讲，合理的结构设计不仅对建设项目节省投资、缩短工期、提高经济效益起着重要的作用，同时也为设计者本身提高了信誉、积累了财富。因此，本文就高层建筑的结构设计相关问题，结合自己多年工程经验进行了相关讨论。

2强度和延性控制

在高层建筑中，结构处于竖向荷载和水平荷载的共同作用下工作。随着建筑物高度的增加，高宽比的加大，尽管竖向荷载对结构设计仍产生重要影响，但水平荷载对结构产生的内力愈来愈大，将成为结构设计时的主要控制凶素，起着决定性的作用，成为确定结构体系的关键性因素。因此，结构的设计是由水平荷载控制的。在水平荷载中，地震作用是动力作用，而风力作用则包含静力作用和动力作用。高层建筑对风的动力作用比较敏感，风振作用成为结构分析中不容忽视的因素。

高层建筑结构在受力进塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，为避免倒塌，尤其是结构抗震设计中，一方面要保证结构具有足够的强度。另一方面，要保证结构具有一定的延性，强度要从电算的位移刚度等进行控制，而延性则主要从以下几个方面控制，以防结构的脆性破坏。

3结构选型

对于高层建筑的结构设计来说，首先摆在结构工程师面前的是结构选型的问题。高层建筑结构的选型通常要遵循一定的原则，它不仅考虑到建筑物的适用性、经济性、抗震性能，而且要考虑施工安装的影响。正确处理高层建筑结构体系的选型问题，对于高层建筑结构设计而言，具有至关重要的意义。

3．1框架结构

框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。

其特点是柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间，延性较好，填充墙可采用轻质隔墙，减轻结构自重，造价低。框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。

3．2框架-剪力墙结构

是由剪力墙和框架共同承受竖向和水平作用的结构，也叫框架抗震墙结构。框架抗震墙结构和框架结构的区别是为了增加建筑物的刚度和整体性，将框架结构中一部分不受力的填允墙变成承受风和地震水平荷载的钢筋混凝土墙。多用来建造中高层和高层建筑。

这种结构体系的特点是利用楼电梯间做钢筋硅核心简抵抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载。既具有框架结构布置灵活的特点，满足大空间的房屋的要求，又具有较大的刚度和较强的抗震能力。适用高度范围一般为130m以下(6度设防)。

3．3剪力墙结构

剪力墙结构：是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用力的结构，也叫抗震墙结构。剪力墙结构的承受峰向和水平荷载的墙体和楼板都是全现浇钢筋混凝土。多用来建造中高层和高层建筑。

其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，便于房间内部布置。可通过在适当部位开结构洞，形成若干短肢剪力墙来调整整体刚度，并可采用轻质填充墙减轻结构自重及工程造价。缺点是不能提供大空间房尾结构，延性较差，造价高。适用高度范围一般为140m以下(6度设防)。

3．4简体结构

筒体结构又分框架－核心筒结构和筒中筒结构两种体系。主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向簿肇筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒。形成整体。整体作用抗荷。

由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为简体(由密柱框架组成的简体称为框简；由剪力墙组成的简体称为薄壁筒)。由一个或数个简体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为简体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。

4抗震能力

高层建筑结构体系直接影响抗震性能，结构选型应满足以下要求：应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用能力；应避免连续倒塌；结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。

较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件，平面上，当上下墙体不对齐时，现浇楼板及尾盖能起到一定的传递水平力的作用，同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。在适当的部位增设构造柱，并配置些构造钢筋，也能达到增强结构整体性的作用；另外，设置配筋闂粱可限制散落问题，增强空间刚度，提高结构整体稳定性，从而提高房屋的抗震性能。

5总结

“更高、更复杂、更先进”，这将是今后高层建筑发展的特点。高层建筑的这种发展趋势，对商层建筑设计将会提出新的要求。

对于高层建筑设计人员和施工人员来讲，居安思危，未雨绸缪，解决好高层建筑的消防、垂直交通组织、节能、环保等问题，同时，也必须高度重视超限高层建筑的结构设计和防震抗震工作。规范超限高层抗震设防审查工作，既要保证建筑结构抗震安全，又要考虑经济性和合理性，积极进行科技创新，不断提高抗震设计水平。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。