城市高层建筑结构论文

[摘要]建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量日渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势，应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。下面是小编为大家整理的《城市高层建筑结构论文 (精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

城市高层建筑结构论文 篇1：

城市高层建筑结构设计特点及相关问题

【摘 要】由于高层建筑规模的逐渐扩张，高层建筑也越来越多，结构设计走向复杂、形式变化多样，本文对城市高层建筑结构设计特点进行了分析，并对其中的相关问题进行了总结，希望能够为从事相关工作的人员提供一些理论上的帮助。

【关键词】高层建筑;结构设计;设计要点

随着我国城市人口数量的增加，对居住要求也逐步提高。近些年来我国对于高层结构建筑的修建专注度高近，但发现在设计结构中，会出现一些比较棘手的问题，本文对城市高层建筑结构设计特点进行了分析，并对其中的相关问题进行了总结，希望能够为从事相关工作的人员提供一些理论上的帮助。

一、高层建筑的概述

高层建筑，指超过一定高度和层数的多层建筑，在美国的高层建筑为24.6m或7层以上;在日本的高层建筑为31m或8层及以上;英国视不小于24.3m的建筑为高层建筑，然而2005年起中国规定高层建筑的标准为，超过10层的住宅建筑或大于24m高的公共建筑物及综合性建筑。高层建筑拥有缩短公共设施、节省用地面积、减省政府投资、快速建设城市等特点，进而带来社会和经济效益。

二、结构设计原则

(一)计算简图

计算结构的工作是按照简图计算为基础展开的，如果简图计算的不当选择，会频繁产生结构安全问题，所以保证结构安全的必要条件，是计算简图的正确选用。并且为了保证简图在实际中适用，计算简图的构造应有一定的措施。当实际的节点不是铰结或刚结，则实际上简图误差技术需控制在一定范围内。

(二)基础方案

基础设计需要按照现场施工地质条件，综合整理分析上层结构的类型、载荷的分布情况、施工条件和相邻建筑的影响等，挑选出经济适应的基本方案，发挥地基最大限度的作用，地对基进行变形验算。

(三)结构方案

完善的结构体系需要做到受力清晰，传力简单，不同结构的体系混合不适用于同一简单的结构单元里，比如处于地震区就须考虑竖向和平面规则。根据工程角度来说，就是对其所有情况进行分析，并协调各方面的供应商，进而进行设计适当的结构方案，确定对应的方案。

(四)计算结果分析

目前我国在进行结构设计过程中会采用计算机技术的形式，但由于计算软件众多，且不同的软件会导致层出不穷的计算结果。所以，工程设计师需要对软件有足够了解，这样才不会在使用软件辅助计算时，对计算结果造成影响。

(五)采取构造措施

结构设计不仅要注意构件各方面的性能，还需要牢记原则，增强部位薄弱处的受力性，注钢筋锚固的长度、力度等。充分考虑温度应力对结构材料的影响。

三、结构设计要点与难点

高层建筑结构的设计有以下重要的要点：严格把控高层建筑体型的高宽比值，确保稳定性;考虑高层建筑遭受强击时所产生的水平侧向力;保持建筑体型、刚度匀称性，减少整体结构的薄弱环节;考虑如何在重量大、基础深的地质情况下确保设计技术安全可靠。

(一)抗震结构

高层结构设计过程中的难点便是抗震结构，在结构设计过程中，设计人员灵活性不够，导致忽略科学合理的设计规划地震。往往复杂的高层结构，会使设计人员对抗震计算不精确，进而导致不完善的结构设计，导致在地震灾害中高层建筑的强烈破坏。

(二)抗风结构

导致风在建筑表面的空气动力效应和流动性，原因在于高层建筑楼层多而高。所以会对高层结构的薄弱部分产生静力、动力形式的震动，特别是动力震动对高层支撑构架、装饰结构等具有重大影响，所以必须设计抗风结构设计，减轻破坏建筑物结构。

(三)扭转问题

建筑结构的建筑依据：结构重心、刚度中心、几何形心，在设计高建筑结构时，需将建筑三心做到三心合一。若未做到三心合一，在水平力的作用下，扭转问题會在建筑中产生，将会破坏建筑结构。

(四)消防设计

在我国相对应的规范中明确要求，合理科学的消防设计是高层设计必须进行的。但是其消防设计存留一些设计难点，如使用易燃性高的材料、高层构架易蔓延火势、高层结构较难的疏散性、高层结构较难设计的排烟系统难设计、高层结构居住人口较多等。

四、解决对策

(一)合理平面布局

高层建筑在设计结构过程中，出现扭转问题原因是由于三心未合一导致分布不匀称的建筑物质量。因此在设计时，设计人员应该对高层建筑采用有规则图形，避免采用复杂的平面形式。例如：正方形、长方形、正多边形等。特别的环境与结构情况下，设计需要进行规范处理，避免过大的建筑结构突出，保持结构的对称性。

(二)优化抗风结构设计方案

优化高层建筑结构，首先是基础优化，确保高层建筑结构良好的抗风性以及基础牢固，其次是增加设计高层建筑耗能结构。在高层建筑结构设计进程中，对应利用相等的非承重构件对建筑的影响。再者是减弱高建筑中的风力叠加、作用在水平方向力的影响。在风力的作用下，结构内力很大程度上会在高层建筑上生成。在两个影响因素作用下，巨大的水平作用力会在结构内力中形成，大程度的影响建筑物。因此，设计过程中要管控水平力相对建筑的程度影响，并且施工利用高性能混凝土，进而减弱出现结构内力。验算高层建筑的相关承载力、抗风力，进一步确保高建筑物结构的抗风性。

(三)优化抗震结构设计方案

布置合理的抗侧力构件，在高建筑设计过程中，为了高效地降低地震过程中建筑被破坏需要保证对称的水平方向，从而升连续和稳定的结构，提高有效的抗震能力;增加地基抗震能力，在地震过程中，高层结构的地基容易遭到破坏，通过对桩基增加埋深，基础的抗震能力得以增加。通过设计剪力墙的高性能，从而高效率的提高在地震发生中，建筑内力的吸收能力，控制建筑中的位移，达到抗震的目的;简化、一体化的高层结构构件，设置简单的扶壁、筒口、简脚，完成建筑物相对称的目标。

结束语

虽然在建设方面高层建筑的迅速发展，但仅分析设计的质量方，结果却不尽人意。因此，相关结构设计师不能只是重视计算结构准确性的同时，而忽视实际施工情况，而是需要设计能被选择的合理的结构方案。根据实际的情况，结构设计工程师进行具体的分析，并且利用自身所拥有的理论知识结合已有经验适当处理实际设计建筑过程中遇到的问题。

参考文献：

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[3] 张磊，王涛.综述当今建筑结构设计中的抗扭抗震要点[J].科技致富向导，2013(29)：329-329.

(作者身份证号码：410521198407050053)

作者：马万兴

城市高层建筑结构论文 篇2：

城市高层建筑结构设计特点及相关问题研究

[摘要]建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量日渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势，应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。

[关键词]城市高层;建筑结构;设计

随着时代的发展，世界人口迅速增多，文明建设水平突飞猛进，既可以节约城市用地面积，又能够减少市政投资，还在某种程度上加速了城市化建设的高层建筑已被广泛采纳与应用。然而，高层建筑远非仅仅加高建筑层数那么简单，通过2008年发生于四川汶川的8级5.12大地震进一步为人们敲响警钟，有必要深入研究包括高层建筑在内的建筑结构设计，将质量安全置于建筑的首位。

一、高层建筑结构设计特点

水平荷载成为决定因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比;另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化，轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

二、高层建筑结构体系的特点

(1)框架结构体系。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制;剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小;框架结构主要用于不考虑抗震设防，层数较少的高层建筑中，在考虑抗震设防要求的建筑中应用不多;高度一般控制在70m以下。(2)巨型结构。巨型结构一般由两级结构组成，第一级结构超越楼层划分，形成跨若干楼层的巨梁、巨柱或巨型衍架杆件，以这巨型结构来承受水平力和竖向荷载，楼面作为第二级结构，只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上。常见的巨型结构有巨型框架结构和巨型桁架结构，不同的结构体系所具有的强度和刚度是不一样的，因而它们适合应用的高度也不同。一般说来，框架结构适用于高度低，层数少，设防烈度低的情况;框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求;在层数很多或设防烈度要求很高时，可用筒体结构。(3)剪力墙结构体系。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足;剪力墙结构体系主要缺点：剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用，因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。(4)框架—剪力墙结构(框架-筒体结构)体系。在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载，就组成了框架—剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体，又可称为框架—筒体结构体系。框架—剪力墙(筒体)结构比框架结构的刚度和承载能力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件(隔墙及外墙)的损坏，这样无论在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑，目前在我国得到广泛的应用。

三、高层建筑的结构设计原则

(1)结构平面的设计与布置。平面形状简单、规则、对称尽量使质心和钢心重合。偏心大的结构扭转效应大，会加大端部构件的位移，导致应力集中。平面突出部分不宜过长。扭转是否过大，可用概念设计方法近似计算钢心、质心及偏心距后进行判断，还可以比较结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形，其比值超过1.1者，可以认为扭转太大而结构不规则。高层建筑不应采用严重不规则的结构布置，当由于使用功能与建筑的要求，结构平面布置严重不规则时，将其分割成若干比较简单、规则的独立结构单元。对于地震区的抗震建筑，简单、规则、对称的原则尤为重要。(2)结构立体的设计与布置。结构竖向布置最基本的原则是规则、均匀。规则，主要是指体型规则，若有变化，亦应是有规则的渐变。体型沿竖向的剧变将使地震时某些变形特别集中，常常在该楼层因过大的变形而引起倒塌。均匀是指上下体型、刚度、承载力及质量分布均匀，以及它们的变化均匀。结构宜设计成刚度下大上小，自下而上逐渐减小。下层刚度小，将使变形集中在下部，形成薄弱层，严重的会引起建筑的全面倒塌。如果体型尺寸有变化，也应下大上小逐渐变化，不应发生过大的突变。上下楼层收进使得体型较小的情况经常发生，对于收进的尺寸应当限制。(3)建筑基础的设计与布置。高层建筑的上层结构载荷很大，基础底面压力也很大，应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。根据上部结构类型、层数、载荷及地基承载力，可以用筏型基础或箱型基础;当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可以采用桩基或复合地基。筏型基础一般有两种做法：倒肋形楼盖式和倒无梁楼盖式倒肋形楼盖的筏基，板的折算厚度较小，用料较省，刚度较好，但施工比较麻烦，模板较费。如果采用板底架梁的方案有利于地下室空间的利用，但地基开凿施工麻烦，而且破坏了地基的连续性，扰动了地基土，会降低地基承载力;采用倒无梁楼盖式的筏基，板厚较大，用料较多，刚度也较差，但施工较为方便，且有利于地下空间的利用。当地基极软且沉降不均匀十分严重时，采用筏形基础，其刚度会显得不足，在这种情况下采用箱型基础就较为合理。箱型基础刚度大、整体性好、传力均匀;能适应局部不均匀沉降较大的地基，有效地调整基地反力。在浅层地基承载力比较软弱，而坚实土层距离地面又较深的时候，采用其他类型的基础就不能满足承载力或变形控制的要求。这时应当考虑采用桩基础。桩承台的作用是将上部荷载传给桩，并使桩群连成整体，而桩又将荷载传至较深的土层中区。桩距应尽可能的大，在充分发挥单桩承载力的同时，还能发挥承台土的反力作用，以取得最佳效果。

随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要，促使高层建筑得以快速发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展，抗风和抗震理论的不断完善，加之新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高，为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。

参考文献

[1]沈若曈.浅析超高层建筑结构设计的技术要点[J].民营科技.2012(1)

[2]王晓燕，邱华丽.浅谈高层建筑结构设计[J].技术与市场.2012(1)

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[5]杨波.高层建筑结构设计分析[J].江西建材.2011(4)

作者：吕宗仁

城市高层建筑结构论文 篇3：

高层建筑结构抗震设计重点分析2

摘要：在對高层建筑结构方面进行研究时，应给予其抗震设计更多的关注，深入分析相应的设计重点，并将具体的工作计划实施到位，促使高层建筑结构应用效果更加显著，实现其科学设计目标。本文基于高层建筑结构抗震设计重点分析展开论述。

关键词：高层建筑结构;抗震设计;重点分析

经济的发展带动了建筑的发展，建筑的发展直接影响城市的发展。完善的建筑体系、良好的抗震性能以及稳定的建筑结构对城市的安全和稳定至关重要。目前，高层建筑的设计，不仅要考虑结构的稳定性还要考虑结构抗震设计的合理性，考虑建筑物的美观性和经济性。建筑结构设计应坚持以合理的材料应用、完善的建筑结构体系及设计技术，保证建筑使用的性能和寿命，从而保障建筑工程的安全。

1 高层建筑结构抗震设计概述

高层建筑结构抗震设计需要根据地区地震灾害状况及建筑工程建设经验进行设计，针对建筑整体及内部结构进行合理布置，能够有效应对地震灾害。在高层建筑结构抗震设计过程中，需要充分了解建筑的结构性质，选择合理的建筑材料应对外部变化，能够在合理范围内应对地震灾害的不确定性。要注意的是，高层建筑结构的抗震设计不能只考虑计算结果，要以建筑结构抗震设计理论为基础，并经过抗震检验来明确相应的设计方法，解决高层建筑结构抗震设计中存在的问题。

2 设计原则

(1)整体性原则。在进行高层建筑结构抗震设计工作时，为了给予其科学指导，则需要设计人员遵循整体性原则。在这种设计原则的支持下，高层建筑结构抗震设计人员可通过对剪力墙、框架柱、竖向构件功能特性的考虑与合理设置，完成好相应的设计工作，满足高层建筑结构应用中的抗震性能可靠性要求。同时，通过对整体性原则要求下高层建筑结构方面的抗震设计，可使其竖向构件与高层建筑的整个结构相适应，健全相应的抗震设计方案。(2)刚度原则。为了避免地震作用力对高层建筑结构造成较大的威胁，加大其结构问题发生率，则需要设计人员在刚度原则的指导下，积极开展相应的抗震设计工作。在此期间，应做到：充分考虑高层建筑结构应用中可能出现的变形问题，加强其变形控制，针对性地开展结构刚度设计工作，有效应对地震作用力的影响，促使高层建筑结构抗震设计更加科学。同时，高层建筑的填充墙应采用轻质材料，减轻结构总重量，以此减少高层建筑在受风荷载及地震作用时的内力及变形影响，提高高层建筑结构刚度的同时细化其抗震设计内容。(3)规则与均匀原则。高层建筑结构抗震设计工作进行中，通过对规则与均匀原则的考虑，可使这类建筑结构的竖向布局更加合理，有效应对结构侧向刚度变化，避免侧向刚度突变对高层建筑抗震性能造成不利影响。同时，为了避免为避免高层建筑在地震作用下产生较大的扭转，则其平面布置使应满足这些要求：采用地震作用影响较小的平面形状，且平面布置应规则、对称，避免质量和刚度分布不均匀;地震力不同作用方向上的结构抗侧力刚度不宜差距过大，平面长度不宜过长。

3 高层建筑结构抗震现状分析

我国的很多现有以及在建的高层建筑或多或少都考虑到了抗震这一环节，但是很多时候设计方以及建筑方都未能将防震这一环节落实到位，主要集中体现在高层建筑高度超标，很多开发商为了谋取更多的利益，选择了将高层建筑建的超过安全高度，而一旦建筑物高度超过了安全设计高度以后，其结构就会遭到破坏，稳定性自然而然也会随着下降，在遭遇地震以后就会导致建筑物更容易损坏或者倒塌;其次一个比较普遍的问题就是高层建筑的建筑地址选择也存在一些问题，随着城市人口越来越多，对于住宅的需求也随着增大，开发商为了取得更多的利益，尽可能的开发可利用的土地资源进行高层建筑的建设，但是由于为了加快开发速度，很多的高层建筑在选择建筑地址前没有充分的考虑到地质问题，没有对建筑地的地质结构进行严格的勘探，这对于房屋建成以后的抗震性也是很大的考验，很大程度上也影响了高层建筑结构的抗震性;最后还有一个问题在于高层建筑材料的选择，大家都知道材料的质量直接决定了建筑物的整体质量，如果高层建筑在材料选择方面没有做好的话，最后很有可能将整体建筑的防震性降低，在遇到地震时一些非抗震材料很难经受住猛烈的震感，所以说目前我国的高层建筑还是存在着非常多的问题的，需要后续不断地进行改进。

4 基于高层建筑结构的抗震设计重点探讨

4.1 有效降低地震能力输入

在对高层建筑进行抗震设计时，要对位移结构抗震方法进行有效利用。这样能够在最大程度上保证建筑物结构变形弹性以及预期地震作用力相统一。与此同时，在高层建筑施工过程中，除了要确保建筑构件承载力符合工程项目设计要求之外，必须对地震作用力造成的下层间位移限值进行科学的控制。要合理确定建筑构件的变形值以及构造需求，这样才能够提高建筑物构件本身的稳定性以及承载力和强度，保证在地震作用力的破坏下建筑构件的位移以及变形情况在可允许范围内，从而确保建筑结构整体的稳定性以及抗震性能。

4.2 合理选择建筑结构体系

(1)根据高层建筑的自身情况及所在区域的地质状况、气候特点等，设计人员在实践中应重视对框架—剪力墙结构、剪力墙结构等不同结构体系的选择及使用，落实好相应的设计工作，并通过对地震冲击力破坏影响的思考，注重对多道防线结构体系的合理设置，促使高层建筑可处于安全应用状态，为其抗震设计目标实现及性能可靠性增强等提供专业保障;(2)基于高层建筑结构的抗震设计研究，通过对多道防线结构体系设置及应用方面的综合考虑，有利于增强相应设计方案的应用效果，逐渐提高建筑物结构方面的安全性能。

4.3 充分利用高延性设计

现阶段，对高层建筑进行施工时，要对建筑结构刚度进行合理科学控制。一般会采用延性结构体系对高层建筑进行施工。在施工过程中还可以使用竖向对高层建筑构件的延性，加强高层建筑底盘以及裙房顶面构件的延性。同时，能够在一定程度上强化高层建筑的底层框架强度，借此提高高层建筑结构本身的稳定性以及抗震能力。采用高延性设计方案，能够在一定程度上对高层建筑结构本身进行强化和加固，这样能够大幅度提高高层建筑结构的稳定性与安全性，降低高层建筑在地震灾害中遭受到的破坏力度。

4.4 注重对施工场地的科学处理

(1)了解施工场地的具体情况，落实与之相关的处理工作，并根据高层建筑选址要求，为其地基结构稳定性提高提供参考信息，确保高层建筑结构抗震设计有效性，全面提高其应用质量;(2)当施工场地处理工作完成后，可为高层建筑结构抗震设计提供更多的参考信息，满足其设计工作高效开展要求，优化高层建筑使用功能，避免引发其结构应用问题。

5 结语

地震对高层建筑的影响较大，科学性、规范性的抗震设计，能够确保居住公民的生命和财产安全，也能够降低危险事故的发生率。所以，在高层建筑实际设计当中，应当提高对抗震设计的重要性，设计人员要掌握基本原则和要求，根据工程实际情况，优化设计方案及流程，从根本上提高抗震设计的有效性，确保高层建筑的质量安全.

参考文献：

[1]生永栓.建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].建筑技术开发，2019，46(22)：12-13.

[2]王洪伟，韩鹏.论建筑工程施工中抗震技术的应用[J].居舍，2019(33)：53.

[3]李媚丽.建筑工程结构设计中的抗震研究[J].门窗，2019(21)：155.

[4]邸晓军.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J].中华建设，2019(11)：146-147.

[5]黄传道.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用探究[J].科技创新导报，2019，16(31)：155-156.

作者：刘秀娟