高层建筑受力特点篇1

1 短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。

这种结构型式的特点是：

①结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾；

②墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置；

③能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单；

④连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽；

⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。

对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆-墙组元程序进行校核。

在进行以上分析后，这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面。

(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防；

(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率；

(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢；

(4)各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心；

(5)高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%-80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。

2 异形柱结构

异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4，相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。

这种结构的特点是：

①由于截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异；

②对于长柱（H/h>4）可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。而对短柱（H/h

③异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；

④特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。

在进行异形柱结构设计时，除满足高规中对结构布置要求外，还应注意几个方面的问题：

(1)异形框架的计算

由于其截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析，按砼设计规范计算，特别是在框――剪，框――筒结构中，对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按一般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。

(2)轴压比控制

对框架结构，框-剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。

在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。

当高层建筑的高度进一步加大时，其水平力的影响会愈来愈显著，对结构的延性要求也愈高。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知，影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平侧移下，其延性性能也有较大差异，因而，轴压比控制应参考天津规程。但天津规程的控制过于繁锁，在结构计算中，柱的纵筋与箍面的直径还没有设定，因而箍筋间距与纵筋直径的比值还无法确定。为在实际工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。

(3)配筋构造

在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束砼变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，采用较小的箍筋直径和箍筋间距比采用较大的箍筋直径和箍筋间距的延性要好；只增大箍筋直径来提高体积配箍率而不减小箍筋间距并不一定能提高异形柱的延性,只有在箍筋间距对受压纵筋支撑长度达到一定要求时,增大体积配箍率,才能达到提高延性的目的。

高层建筑受力特点篇2

关键词：复杂高层建筑；连体结构；受力分析；设计要点

引言

连体建筑气势宏伟，深受群众喜爱。但由于连体结构的存在，使得原来彼此独立的各单体结构成为一个复杂结构系统中的一部分，这就给高层结构的分析和设计提出了更高的要求：如何高效、准确地对复杂高层连体结构体系进行分析和设计，己成为一个急侍解决的重要课题。笔者根据多年的工作经验，就这方面的设计心得加以探讨，希与同行共同切磋。

一、连体结构的形式及特点

目前，连体高层建筑结构主要有两种形式。第一种形式称为架空连廊式，既两个结构单元之间设置一个(层)或多个(层)连廊，连廊的跨度从几米到几十米不等，连廊的宽度一般约在10m之内；另一种形式称为凯旋门式，整个结构类似一个巨大的“门框”，连接体在结构的顶部若千层与两端“门柱”(既两侧结构)连接成整体楼层，连接体的宽度与两侧门柱的宽度相等或接近，两侧“门柱”结构一般采用对称的平面形式，具体结构示意图见图1所示。

图1 连体结构凯旋门式结构

二、连体结构的受力特点

连体结构的受力比一般单体结构或多塔楼结构更复杂，主要表现在如下几个方面：

1、结构扭转振动变形较大，扭转效应较明显。

由计算分析及相关的振动台试脸说明，连体结构自振振型较为复杂，前几个振型与单体结构有明显区别，除顺向振型外，还出现反向振型，扭转振型丰富，扭转性能差，在风荷载或地震作用下，结构除产生平动变形外，还会产生扭转变形；同时，由于连接体楼板的变形，两侧结构还有可能产生相向运动，该振动形态与整体结构的扭转振动藕合，当两侧结构不对称时，上述变形更为不利.当第一扭转频率与场地卓越频率接近时，容易引起较大的扭转反应，易使结构发生脆胜破坏。

对多塔连体结构，因体型更复杂，振动形态也将更为复杂，扭转效应更加明显。

2.连体结构中部刚度小，而此部位混凝土强度等级又低于下部结构，从而使结构薄弱部位由结构底部转移到连体结构中场楼（两侧结构)的中下部，设计中应予以充分注意。

3、连接体部分受力复杂。

连接体部分是连体部位的关键部位，受力复杂。连接体一方面要协调两侧结构的变形，另一方面不但在水平荷载作用下承受较大的内力，当连接体跨度较大，层数较多时，竖向荷载(静力)作用下的内力也很大。同时，竖向地震作用也很明显。

4、连接体结构与两侧结构的连接是连体结构的又一关键问题。

连接部位受力复杂，应力集中现象明显，易发生脆性破坏。如处理不当，将难以保证结构安全。

历次地震中，连体结构的度害都较为严重，特别是架空连廊式连体结构。两个结构单元之间有多个连体的，高处连廊首先塌落，底部的连廊有的没有塌落。

两个结构单元高度不等或体型、平面和刚度不同，则连体结构破坏尤为严重。

三、连体结构的设计要点

基于上述分析，高层建筑连体结构在设计时，应该注意以下事项：

1、连体结构各独立部分宜有相同或相近的体型、平面和刚度。其中，7度、8度抗震设计时，层数和刚度相差悬殊的建筑不宜采用连体结构。

2、连体结构的整体及各独立部分结构平面布置应尽可能简单、规则、均匀、对称，减少偏心。抗侧力构件布置宜周边化，以增大结构的抗扭刚度。

3、连接体部分是连体结构的关键部位，设计中应注意以下几点：

(1)连体结构的连接体宜按中震弹性设计，既地震作用下的内力按中震进行计算。

(2)应尽量减轻连接体部分结构自重，应优先采用钢结构析架，也可采用钢筋、型钢混凝土架、型钢混凝土梁等结构形式。

当连接体包含多个楼层时，最下面的一层宜采用钢结构析架结构形式，并应加强最下面的1-2个楼层的设计和构造措施。

(3)架空的连接体对竖向地震的反应比较敏感，尤其是跨度较大、层数较多的连接体对竖向地震的反应更加敏感。所以，连体结构的连接体部分应考虑竖向地震的影响。近似计算时，竖向地震作用的标准值可取连接体部分重力荷载代表值的10% (8度抗震设计)，并按各构件所分担的重力荷载代表值的比例进行分配。

(4)连接体部分的楼板厚度不宜小于150mm，并应用于双层双向配筋，每层每方向的配筋率不宜小于0.25%.连接体部分的端跨梁截面尺寸宜适当加大。

(5)抗震设计时，钢筋混凝土结构的连接体及与连接体相连的两侧结构构件的抗震等级应提高一级采用，一级提高至特一级，如构件原抗震等级已经为特一级则不再提高。

以下以某工程实例为例，介绍连体结构的主要计算参数。

（1）结构计算分析

采用了SAME和ETABS两种不同计算模型的计算分析程序，对该工程进行了弹性及弹塑性分析，计算中采用分块刚性楼板加弹性板(连体部位)模型。分析结果如下所图2所示。

图2 分析模型示意图

（2）弹性静力整体计算方法。

本工程由两栋高层塔楼组成，建筑高度120m，基本风压：w。=90 kN / mz；地震烈度：地区地震基本烈度：7度，设计地震基本加速度值：0. l:g，设计地震分组：第一组，拟建场地土类型属中硬土。为满足建筑功能要求，两栋塔楼在顶部位置设三层连廊连接，连廊层高6 m，连廊跨度35m。本次分析中分别采用SAME和ETABS程序，其弹性静力整体计算结果见表1所示：

表1 连体结构周期、位移、刚度比计算结果

总结

连体结构体型较复杂，其连接体受力更为复杂。在地震作用下，连体结构的连接体易形成薄弱部位，破坏较严重。其具体设计时，应充分考虑以下几点：

（1）宜结合工程实际情况，对连体结构进行优化设计，确定比较合理的结构设计方案。计算结果表明，本工程所选的低位弱连接方式是较合理的。

（2）连接体对竖向地震的反应比较敏感，抗震设计时应根据相应规范要求考虑竖向地震的影响。

（3）连体结构振型较为复杂，宜整体建模对结构进行详细分析。同时连体结构扭转性能差，扭转振型丰富，水平地震作用计算时应考虑双向水平地震作用下的扭转效应.

（4）支座部位承载力设计时宜按考虑罕遇地震作用的最不利内力进行，支座滑移量应满足在罕遇地震作用下的位移要求。

参考文献

【1】徐培福.复杂高层建筑结构设计/M1.北京:中国建筑工业出版社，2005:314-357

【2】夏志斌・姚谏.钢结构设计方法与例题[M1.北京:中国建筑工业出版社.2005.

高层建筑受力特点篇3

[关键词]带转换层 高层建筑 结构设计

中图分类号：S141 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0132-01

一、前言

随着经济的发展和社会的进步，各种复杂的高层建筑不断地拔地而起，带有转换层的高层建筑是目前诸多的高层建筑中最常见的形式。高层建筑结构转换层可以恰当地连接高层建筑上下不同的结构体系，从而满足高层建筑多样化的使用需求。但是由于转换层的竖向构件是不连续的，在力学结构上是属于传力不直接、受力比较复杂的结构，在地震发生时比较容易形成薄弱层或者是软弱部位，所以带转换层的高层建筑在设计之时还需要考虑其自身的特点和结构。

二、 定义及设计原则

由于高层建筑功能特点的需要，一般高层建筑的下部空间比较大，上部的构件则不能直接连接地面，而是通过水平的转换结构与建筑下部的构建相互连接，这就形成了带转换层的高层建筑。典型的带转换层的高层建筑可以分为五种基本的形式：厚板、箱型梁、桁架、梁和空腹桁架。

由于带有转换层的高层建筑在地震发生时的受力比较复杂，不利于抗震，所以一般在9度抗震地区一般不采用带有转换层的高层建筑的设计形式。在进行转换层的设计时需要遵循的原则可以分为以下几个方面：

减少转换：在高层建筑的上下主体竖向的连接之时，要尽可能设计成上下主体的竖向贯通的连接方式，尤其是在核心筒框架结构的设计之时，核心筒的设计应该力求上下的贯通。

传力直接：在进行转换层上下主体竖向结构的布置之时，应该尽可能的将水平方向的转换层的传力做到直接，避免出现复杂的转换方式，尽可能避免抗震不利、耗材多、质量大、不经济合理、传力复杂的厚板转换。

弱化上部、强化下部：为了保证高层建筑下部的大空间的设计具有适宜的强度、刚度、抗震性能和延展性能，在进行带转换层的高层建筑的设计之时就应该尽量强化转换层下部结构的刚度，并且要适当的弱化转换层上部结构的刚度，从而使得转换层上下部分之间结构变形特征和结构刚度尽可能相近。

优化转换结构：由于高层建筑必须要考虑地震的影响因素，所以需要设计高层建筑的高位转换，适宜的高位转换结构应该选择一些不易引起边柱柱顶的弯矩过大或者是边柱的剪切力过大的结构形式，例如在引进一些斜腹杆桁架、宽扁梁和空腹桁架等结构时，就需要注意这些结构的强度和刚度等因素，力求保证质量，避免脆性破坏。

计算力求全面、准确：要想设计好带有转换层的高层建筑，就需要把结构转换层作为高层建筑整体结构中重要的组成部分，并且采用正确的计算方式和三维空间的结构分析，实现受力变形状态的正确分析。若是在进行转换层的设计之时采用有限元的方法对转换层的部分结构进行补充，就需要将转换层的两层结构纳入转换层局部的模型计算当中，并且还应该将转换层内部的平面刚度和三维空间效应进行分析，采用符合实际受力的边界条件计算正确的转换层的模型设计。

三、 带转换层的高层建筑的转换结构

（一）转换结构

3.1框支梁

当高层建筑的转换层上部框支墙门窗洞口的设计处于规则排列的状态，并且上部框支墙门窗洞口的位置位于框支梁跨中部的区域之时，转换层上部的框支墙和框支梁这样的位置有利于保持其稳定结构。当转换层上部的框支墙不能满足以上的条件需求之时，或者是由于转换层上部的小柱网框架不符合下部结构时，框支梁的设计就应该按照转换梁的设计来完成。

3.2转换梁

高层建筑转换层的转换梁的设计之时，一般选用剪压比来控制结构设计的计算过程，从而避免出现转换梁的脆性破坏。

3.3斜腹杆桁架

在高层建筑的转换层设计之时，斜腹杆桁架是一部分重要的结构，斜腹杆桁架的转换结构设计，一般选用跨满层的设计方式，并且斜腹杆桁架上弦节点的设计和布置应该和转换层上部的墙肢、密柱形成中心对称结构。

3.4空腹桁架

高层建筑转换层的空腹桁架的设计之时，空腹桁架也应该选择跨满层的设计方式，并且需要注意跨满层的设计中上弦阶段的设置也需要满足与转换层上部结构的墙肢和密柱形成中心对称的结构。

3.5厚板

在高层建筑的转换层设计之时，由于厚板转换一般适用于上下竖向构件没有规律设置的情况，在一般的情况下不宜使用厚板转换的方式。

（二）框支柱

在地震的作用下，框支柱可以通过内力对框的结构进行适当的调整，一般可以分为以下几种调整方式：

剪力调整：这就需要框结构中框支柱的数目多于10根，从而在地震发生时每根框支柱的受力在剪力调整时才不至于少于设计时的20%；若是框支柱多于10根，这样在地震的作用下，每根框支柱的受力就会大于基底总剪切力的20%。

弯矩调整：在进行弯矩的设计之时，应该根据剪力的比例来调整弯矩，从而使得弯矩的真实值大于设计值的1.5倍。

轴力调整：在地震发生时框支柱能够承受的地震作用应该大于轴力设置值的1.2倍。

四、结束语

在高层建筑的设计之时，结构转换层起到了“承上起来”的关键作用，实现了高层建筑的上下功能和结构形式的连接和转换。所以，对转换层结构进行合理设置，对转换层整体结构和关键受力部分进行受力特点的分析，是设计“安全、经济”的转换层的关键因素。为了满足高层建筑转换层的要求，需要结合和分析各项关键指标因素，并对在的证发生的情况在各转换层结构可能出现的受力进行分析，力求使整体结构相互连接，抗击地震的影响，还应该针对转换层的薄弱部位进行加强巩固设计，从而确保转换层的各个构建都能够与设计的最始目标一致，达到设计的预期效果。本篇文章提出的高层建筑转换层设计的影响因素尚不是十分完善，设计思路和分析方法仅供参考。

参考文献

[1] 刘静，王海荣.带转换层的高层建筑结构抗震性能分析及研究.《城市建设理论研究（电子版）》.2014年30期.

[2] 毕重薪，李卿.带转换层结构设计要点.《山西建筑》.2013年13期.

高层建筑受力特点篇4

关键词：高层建筑； 结构； 设计； 研究； 探析；

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

前言

高层建筑对于我国基本国情而言科学合理且切合适宜，但高层建筑的结构设计决不容许出现任何错误或遗漏。因高层建筑中零星半点的不安全因素，一旦引发事故，必定会酿制极其严重的恶果。故此，应当深入研究、筹划并不断改进、革新、完善高层建筑结构的设计技术。

一、高层建筑的特点

1．在相同的建设场地中，建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，这样可以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，如马来西亚首都的石油大厦和上海的金茂大厦等。但高层建筑太多、太密集也会对城市带来热岛效应，玻璃幕墙过多的高层建筑群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能够提供更多的空闲地面，将这些空闲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。例如在新加坡的新建居住区中，由于建造了高层建筑群，留下了更多地面空间，可以更好地建设城市绿化和人们休闲活动空间。

3．高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这样就会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，高层筑的防火要求要高于中低层建筑，也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。

二、高层建筑结构设计的基本要求

高层建筑顾名思义即指超过了一定高度或层数的建筑物。各国对于高层建筑的定义各不相同，均以本国人口与土地面积为基准而定量。目前，我国《民用建筑设计通则》将十层以及十层以上、大于 24 米且小于 100 米的民用建筑划分为高层建筑。在传统的建筑结构设计中，由于建筑的高度有限，因此无需过多考虑建筑物本身的重量对建筑结构稳定性产生的影响。然而在高层建筑的结构设计当中，受到建筑本身高度和重力的作用，建筑本身所受的轴向力大大增加，同时轴向形变明显，使得高层建筑结构内部的受力特点发生了显著的改变，如果单纯的按照以往的设计思路，将会导致高层建筑在使用中因受力问题而发生病害，降低高层建筑的使用寿命，威胁高层建筑的使用安全。为此，在进行高层建筑结构设计时，应当充分考虑到轴向形变的对建筑结构受力特点的影响。但是在实际施工的过程中，高层建筑的所受的垂直荷载是随着建筑高度的提升而逐层施加的，因此不得简单的按照一次加载的情况加以考虑，而必须进行严格的计算，以防止出现计算结果与实际状况不吻合的情况，避免因设计失误给高层建筑的施工质量造成不利的影响，从而威胁到使用者的生命财产安全。例如，在高层建筑中，与剪力墙与筒体相邻的上层框架柱会在垂直荷载的作用下在结构内部出现拉应力，而上层框架梁则会出现过弯距和剪力。此外，随着楼层的不断递增，建筑物所受的水平荷载也会进一步增大，导致建筑物的侧向形变明显增大。为了提高高层建筑的工程质量，延长高层建筑的使用寿命，高层建筑结构设计需要遵循一定的设计原则。首先，高层建筑的水平荷载是决定高层建筑结构设计的基本要素。高层建筑水平荷载对建筑结构产生的倾覆力矩与建筑物高度的平方呈正比关系，决定了高层建筑结构的稳定性会在很大程度上受到建筑水平荷载的影响。其次，高层建筑的轴向变形是高层建筑结构设计需要考虑的另一因素。高层建筑的垂直荷载较大，能够引起建筑的轴向形变，从而对下层的构建产生作用，影响预制构建的长度。再次，高层建筑的侧向位移在水平荷载的作用下，随着建筑物高度的增加俄日迅速增大，其变化与建筑高度的四次方成正比，如果得不到有效的控制，将会严重威胁高层建筑的使用安全。最后，为了保证高层建筑能够抵抗地震的侵袭，在保证高层建筑结构强度与刚度达到相应标准的同时，还应确保高层建筑的整体具有足够延性，在地震中能够良好的维持自身结构的稳固，保证使用者的生命安全。

三、高层建筑结构设计中的常用结构

1、框架―剪力墙体系。框架―剪力墙体系是高层建筑结构设计中经常使用的受力结构。由于传统框架式结构的强度与刚度较为有限，不能满足高层建筑的设计要求，因此，需要在建筑内部恰当的位置使用剪力墙来替代惯用的框架，形成框架―剪力墙体系，以提高建筑结构对水平荷载和垂直荷载的承受能力，保证高层建筑的使用安全。当建筑承受水平方向的作用力时，框架与剪力墙的复合结构通过楼板与连梁形成统一的受力体系，大大提高了自身的刚度。而当该体系承受垂直荷载时，框架结构便会发挥其作用，保障高层建筑结构的稳定。可以说，剪力墙的应用大大提高了高层建筑的侧向刚度，有效的限制了高层建筑的水平位移，在高层建筑的结构设计中占据着十分关键的地位。框架―剪力墙体系的计算方法种类较多，但是在综合考虑计算难度与结果准确性的前提下，通常采用连梁连续化假定的方法进行计算，从而对框架及剪力墙的受力特点进行解答，为高层建筑的结构设计提供充足的依据。

2、剪力墙体系。剪力墙不仅可以应用在框架―剪力墙体系中，同样也可以作为单独的结构应用于高层建筑的结构设计当中，形成剪力墙体系。剪力墙的强度与刚度的水平较高，具有一定的延性，在承受作用力时，可以将力均匀传导至墙体的各个部分，整体性较强，因而有着良好的抗倒塌能力，其能建高度要大于框架以及框架―剪力墙体系。但是剪力墙的种类较多，根据类型的不同，其受力的特点也有着一定的变化，在进行结构设计时，应当使用平面有限单元法对剪力墙的受力进行计算，以提高计算结果的准确性，保证高层建筑的使用安全。

3、筒体体系。在高层建筑的结构设计中，筒体体系不仅可以单独作为受力结构而存在，也能够由框架体系与剪力墙体系组成，形成种类丰富、功能各异的筒体体系。作为空间受力构件，筒体具有极大的刚度与强度，并能够根据设计的需要灵活的进行组合，既可以作为单个筒体独立使用，也可以形成多筒体结构，共同承担外界的作用力。将筒体体系应用在高层建筑的结构设计当中，可以明显提高建筑的抗风、抗震能力，保障高层建筑的使用安全。在对筒体体系进行计算时，常用的方法包括三维空间分析法、等效连续化法以及等效离散化法，

四、结语

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，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。

参考文献：

[1] 王小娜：《论高层建筑结构设计原则》，《价值工程》，2011

[2] 唐小山：《对高层建筑结构设计问题的分析》，《广东科技》，2011

[3]都凤强。高层建筑结构设计的实践探讨[J]。科技创新导报，2009

[4]刘露。对某住宅建筑结构设计的分析[J]。沿海企业与科技，2009

[5]吴晓琳。浅析高层建筑结构设计与特点[J]。中国高新技术企业，2009

[6]何辉，吴祖跃。浅谈高层建筑结构的设计与分析[J]。科技创新导报，2009

[7]谭文锐，李达能。高层建筑结构设计中问题之探究[J]。广东科技，2007

高层建筑受力特点篇5

关键字：高层建筑;转换层的设计;运用初探

Abstract: With the development of China's sustained and rapid economic development, people on the requirements of high-rise buildings tend to be diversified, integrated and comprehensive. So, building structure with transfer story born, and in recent years has been widely used.

Key words: high-rise building conversion layer; design; application

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：

1.转换层的概念、结构特性和设计原则

1.1概念。

在恒载作用下，高层建筑结构下部楼层受力很大，上部楼层受力较小，正常的结构布置应是下部刚度大，墙体多、柱网密，到上部渐渐减少墙、柱的数量，以扩大柱网。这样，结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。因此，为满足建筑功能的要求，结构必须进行“反常规设计”，即将上部布置小空间，下部布置大空间；上部布置刚度大的剪力墙，下部布置刚度小的框架柱。为了实现这种结构布置，就必须在结构转换的楼层设计水平转换构件，即转换层结构。

1.2结构特性

高层建筑转换层按照结构型式来分类主要有以下几种：梁—柱体系、桁架体系、墙梁体系、厚板转换体系等，其中以梁—柱体系最为常用。如：建筑上、下部分之间结构类型的转换，此类建筑上部和下部采用的结构形式不同；或建筑上、下部分之间的柱网尺寸不同，这种建筑虽然上下部分的结构类型相同，但通常需要通过转换层，扩大其下部结构的柱距，以形成大柱网。同时具备转换结构和扩大轴线尺寸的混合形式。梁式转换层具有传力清晰，受力简单明确，构造简单、易于施工，同时相对其他转换层，更具合理的经济性。

1.3设计原则

梁式转换层因竖向刚度的突变形而成薄弱层，对整个结构的抗震不利，故采用转换层结构设计时应遵循以下原则：尽可能减少需要转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换构件越少，转换层造成的刚度突变相对变小，对结构抗震有利，转换层结构在高层建筑竖向的位置宜低不宜高，同时尽可能对称设置转换竖向构件并且尽量让建筑沿高度的变化的同时刚度均匀变化。优化转换层结构，在满足建筑物安全和经济要求的前提下，转换刚度宜小不宜大。

2.转换层的受力特点

2.1梁的共同受力特性

转换梁主要承受竖向荷载作用,其受力特点主要在竖向荷载作用下的受力。实际测量,转换梁有与其承托的上层结构共同受力的特性，转换梁上面的墙体开洞对其内力结果有很大的影响。对托墙型梁式转换层而言，共同受力的墙体层数与转换层的跨度有直接关系。协同受力的显著表现在于转换梁上部结构各楼层梁上的弯矩趋于均匀，轴力的分布则是底层转换梁出现最大拉力，设计中考虑转换梁与上部框架梁共同受力时，转换梁上部框架可作为空腹桁架。

2.2转换梁受力分析

2.2.1转换梁与上部结构整体弯曲变形。

如上所述,转换层与上部结构有共同受力的特点，对托墙情况，转换梁处于整体弯曲的受拉翼缘，若单独考虑转换梁，其所受的弯矩由于剪力墙的共同受力能力将降低。同时，由于处于受拉翼缘，应力积分后转换梁中就会出现轴向拉力。这种整体弯曲会随着上部墙肢长度变短而作用范围快速缩小，当上部墙体为小墙肢时，或对托柱型转换梁，这种影响只限于小墙肢或柱下较小的范围内。

2.2.2转换梁上局部区域传力拱的作用。

由于竖向传力拱作用，使得上部墙体上的竖向荷载传到转换梁时，很大一部分荷载将变成斜向荷载作用于梁上,如果将这斜向荷载分解为垂直和水平等效荷载形式，则垂直荷载作用下的弯矩肯定要小于不考虑墙体作用，那水平分力作用，就形成了转换梁跨中一定区域受轴向拉力而支座区域受轴向压力的现象。转换梁的最终受力状态是由上述两个因素综合作用的结果，可以简单解释为：转换梁的轴力由于拱的卸载作用，是由拱以上竖向力沿拱切向分量引起，其值大小与拱高、荷载层数有关；由于转换梁与其上部结构共同受力，实际引起转换梁正负弯矩的荷载来自于传力拱以下部分，即转换梁与传力拱中间部分的竖向力全部，和拱上部分竖向力的径向分量，当然其值取决于转换梁跨度及层数。

3.高层建筑转换层结构设计应注意的问题

3.1转换层结构布置

据相关研究已经显示，在底部的转换层中，如果其位置越高，它的上下高度的突变就会越大，转换层的上下内力的传递途径，其突变也会加剧，落地的剪力墙以及简体就容易出现裂缝现象，框架的支柱内力加大，使得转换层的上部其附近的一些墙体就会被破坏。所以说，转换层的位置如果是过于高，就会对抗震产生不利的影响。

3.2转换层竖向布置

转换结构可以根据结构的传力以及建筑的功能其需要，沿着高层的建筑方向灵活布置，也可以符合建筑功能要求的基础上，能够在楼层的局部来设置转换层，而且自身的空间可以作为一种技术设备层，也可以作为一种正常的使用层，但是前提是要保证转换层的刚度，这样来防止刚度的过分悬殊。此外，在一些商业建筑中，如果是一种大底盘的多塔楼，对于塔楼的转换层来说，就应该将其设置在裙房中的屋面层，而且要加大屋面梁的尺寸以及厚度等，以防止其中间会出现一种刚度太小的楼层，进一步将震害减小。对于一些框支剪力墙的高层建筑中，在转换层位置的设置方面，7度区应该不应高于第五层，8度区域不应高于第三层，如果转换层的位置与上述的规定不相符合，那么就应该要采取相应的措施来予以应对。

3.3转换层抗震设计

具有转换层的一些高层设计，因为其设置了转换层，沿着建筑物高度方向的刚度均匀性可能会受到一些影响甚至是破坏，转换层结构的竖向承载力因为其不连续墙柱的突变，这样就导致了传力路线的曲折、应力集中、以及变形集中，所以，在抗震方面，转换结构的性能相对较差。框支剪力墙其转换层的位置如果是设置在第三层以上，那么框支柱以及剪力墙其底部的抗震等级要提高一级，如果已经是特一级就不再需要将其提高，而对于底部的框架来说，如果其为密柱框架，其抗震等级就不用再提高。转换层其构件在水平地震作用下的内力要将其调整，如果是八度的抗震设计，就要对竖向地震的影响需要考虑。

3.4转换层楼板设计

转换层将框支剪力墙分成上下两部分，对于这两者来说，其受力情况是有一定差距的，在上部的楼层中，因为外荷载而产生的水平力，有自己的分配原则，它是根据剪力墙的刚度来进行的。在下部楼层中，框支柱的刚度与落地的剪力墙的刚度也是不同的，后者承担着水平剪力，也就是说，在转换层处荷载的分配不是很均匀。转换层其楼板具有比较重要的任务，比如说上下部分的一些剪力重分配就是由它负责，转换楼板其自身的变形大、受力大，应该要保持足够的刚度来完成对于自己任务的支撑。

4.结束语

总之，在高层建筑转换层设计中，须根据工程本身特点和验算中受力状态的不明确等因素，选择科学合理的结构设计方案，确保方案设计的全面性、科学性，减少施工的风险和难度，保证建筑的安全使用。

参考文献：

1.赵西安.高层建筑转换层结构设计及工程实例[R] 中国建筑科学研究院建筑结构研究所 2000 （3）

2.唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M] 中国建筑工业出版社 2004

3.娄宇.高层建筑中转换层结构的应用和发展[J] 建筑结构,2000 （1） .

高层建筑受力特点篇6

关键词：高层建筑结构；转换层；施工技术

中图分类号: TU7文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)03(a)-0000-00

所谓的转换层是指在建筑物内的不同层面之间，为了衔接上下部不同承力结构和设施构造变化而建设的一个过渡层面，是高层建筑当中较为常见的一种建筑结构。在建筑工程高层建筑的建设过程中，转换层的建筑设计和质量对于整体建筑质量的影响甚重。如何从转换层的施工技术出发加强高层建筑的建设质量需要对高层建筑结构中转换层的建筑特点有所了解。

1 高层建筑结构中转换层的建设特点

转换层是高层建筑结构中较为常见的一种结构，高层建筑的层面较多，各个层面的设计功能和结构也都大不相同，为了实现各个层面之间不同设计和构造的良好转换，将不同功能层面之间的差异良好的过度，在会高层建筑结构的构建中常常使用转换层来解决这一问题。目前，我国对于高层建筑结构的设计基本上参照国外商贸、办公、住宅一体化的设计理念，而随着建筑层面的增高，建筑层面内的空间也越发的紧密。如何实现高层建筑底层大面积商用办公空间和建筑上层密集型住宅空间之间的良好转换。需要在高层建筑的设计过程中，对转换层进行良好的设计，并在建设过程中注意建筑物承力结构和平衡的问题。

高层建筑结构中转换层的主要功能是对高层建筑结构中下部和上部之间剪力墙结构框架的转换。通过转换层改变上下部分的剪力墙与框架的结构实现改变建筑物上下层整体的受力分布情况和平均受力分布密度的作用。同时，对高层建筑的结构形式进行转换，使上下层的结构布局可以不同。。

在实际的高层建筑结构建设当中，要根据建筑物的设计功能的不同和施工建设的难度情况，有选择的采用施工建设技术，保证建筑整体的建设质量和不同功能层面的良好转换，充分的实现转换层在高层建筑结构中的作用。

高层建筑本身由于层高的原因，对于建筑承受力的结构要求就较为严格，而转换层位于上下承力结构的转换位置，不仅要保证建筑物整体的承力结构的稳定，同时，还要承受来自上部密集型结构增加的构件向下产生的垂直负荷和上部结构形成的多层负荷。承载力的作用和荷载的作用共同形成了转换层内长期的较强的内应力作用。

为此，在进行高层建筑结构中转换层的建设过程中，要打破传统建筑的设计和施工理念，针对建筑物的实际需要，对转换层的设计采取灵活实用的建筑设计和施工技术。

2 转换层结构施工技术要点

1、截面大尺寸层面转换施工技术

对于高层建筑转换层结构的施工建设要充分考虑转换层较强的受力结构和建筑的整体建设质量。对于建设过程中截面尺寸较大的转换层建设应当采用大体积的混凝土施工技术，通过对转换层中承载力分散的有效计算，对建筑物上部的构建进行点化布局，将上层的受力集中于转换层的几个主要混凝土支撑上。同时注意混凝凝土柱的灌注质量，对主要承力结构进行加固和提高抗拉系数的相应措施。

2、转换结构中下层空间高度较大时的施工技术

对于转换层中下层结构可能出现空间较大且层面较高的情况。建筑过程中不能够很好的使用支护结构对建筑物进行加固和稳定。为此，可以在转换结构中使用内埋型钢进行加固，同时，使用型钢来对建筑模板和脚手架进行稳固，保证建筑物内各个部件的稳定。同时，进一步的提高支撑体系中混凝土的承受能力系数，使用混凝土钢筋结构作为层面内的主要承载部件，并且使用叠合梁的技术对主承力结构进行受力分散和增强效果。为了确保混凝土叠合面对主承力结构的有效辅助作用，在进行施工的过程中，要注意两者间的衔接。

3、处理转换层内应力较强时的施工技术

由于转换层要承受建筑整体承载力的同时还要承受来自上层的竖向荷载和层面的向下作用力。为此，转换层的承力结构要采取一定的抗拉伸措施，防止由于上下层对其结构的张力作用导致结构的变形和反拱过大的问题。

要解决这一问题，可以在转换结构的建设过程中采取择期张拉技术或分段张拉技术，即是在转换层转换结构上层部分进行建设完成以后，再针对上部张拉力的情况以钢筋和其他结构进行上部预应力的分散和平均。在采用择期张拉的预应力技术时，在结构发生张拉之前必须要对转换结构下部的支撑进行加强。

3高层建筑中转换层结构的发展趋势

随着高层建筑施工技术的不断发展，高层建筑中转换层结构施工技术也正在不断地发展当中。这主要体现在下列几个方面：

1、预应力技术的发展

预应力技术的发展使得转换层的建设设计在截面上的尺寸进一步的减少。预应力混凝土结构是转换结构中非常适合建造承重荷载的大跨度转换层，它具有自重轻，节省钢材和混凝土的特点。

2、斜向支撑技术

传统的施工技术是使用竖向的承力结构将上部的荷载向下传递，这种由上向下的传递方式使得层层之间的荷载不能够很好的分散，导致向下的作用力也越来越大。为此在建设过程中进行一定的斜向支撑的建设，能够很好的起到类似桥梁建设当中力的拱传效果。

3、竖向力的多项转换

在实际的施工建设过程中国，为了避免一根转换梁过多的承受来自上部层面的荷载，可以通过设置多道转换梁来分散力的作用，使一层转换梁承托上部所有层变成多道转换梁分别承托来自上部的荷载。

4总结：

随着我国高层建筑工程的不断增多，高层建筑转换层结构的施工技术使用对于转换层的建设质量乃至整体结构的建设质量的重要意义也越发的突出。为此，要不断发展和创新转换层技术，结合实际工程建设中的经验，对施工技术进行改良。

参考文献:

[1] 谢永健. 高层综合楼厚板结构转换层施工技术分析探讨[J]. 今日科苑, 2010,(08) .

[2] 赵鸿铁,胡安妮. 高层建筑转换层结构形式选择影响因素的统计分析[J]. 西安建筑科技大学学报(自然科学版), 2000,(01) .

[3] 尹强. 高层建筑转换层结构施工技术控制要点分析[J]. 中国新技术新产品, 2010,(18) .

高层建筑受力特点篇7

关键词：高层建筑；转换层；设计

Abstract: In this paper, the author introduces the steel truss transfer storey high-rise building structure system structure requirements, based on the analysis of the engineering examples, it studies the structure selection identification and other aspects, for your reference.

Key words: high-rise building; conversion layer; design

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

本文对钢桁架转换层高层建筑结构体系进行了归纳，在此基础上，通过对一钢桁架转换层高层建筑结构体系的工程实例分析，得到了以下结论：在大跨度、大荷载条件下应用桁架转换结构将比采用梁式转换更合理，且可以节约混凝土用量近 30％，用钢量可节约20％。在采用桁架结构作为工程的转换构件时，带竖杆的斜杆桁架中各构件的内力较为接近，可以取得较为一致美观而又经济的截面，而不带竖杆的斜杆桁架中各构件的内力差别较大，最大将达40％左右。

1 带钢桁架转换层高层建筑结构的构造要求

带桁架转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则，使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近，平滑过渡。抗震设计时。控制转换层上下主体的结构侧向刚度，当转换层设置在3 层及 3 层以上时。其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60％。

将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。此时，腹杆作为柱单元。上、下弦杆作为梁单元，按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。计算时，转换桁架按实际杆件布置参与整体分析，但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。

带桁架转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆，强节点”。桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则，以保证转换层的结构具有较好的延性，确保塑性饺在梁端出现，能够满足工程抗震的要求。转换桁架的相邻层楼板宜双向双层配筋，每个方向贯通钢筋的配筋率不宜小于 0.25％，且在楼板边缘、孔洞边缘应结合边粱设置予以加强。转换桁架上、下弦杆的配筋应加上楼板平面内弯曲计算引起的附加钢筋。

2 带钢桁架转换层商层建筑结构实例分析

对于大跨度的钢桁架转换层结构的受力。各方面的影响因素较多，导致结构受力情况比较复杂，对它的受力影响因素进行探讨具有实际意义，可为实际工程的设计与施工提供理论依据。因此，通过对大跨度钢桁架转换层的受力影响因素进行分析，认识钢桁架转换层的受力特点。以期充分利用钢结构构件受力性能好的特点，使其承担较多的荷载作用。以调整端部混凝土结构的受力，减少混凝土结构的荷载作用，使整个结构体系的受力更为合理。下面结合工程实例分析高层转换桁架的受力影响因素及其受力特点，某高层建筑为地上 24，层，地下 2 层，总建筑面积 72788㎡，其中地上 58300㎡，地下 14488㎡。平面长 92.1M，宽 49M。结构檐口标高为 108.80m，中间有电梯、楼梯、机房等的高层建筑。

2.1 梁式转换与精架转换的比较确定

与最为常见的转换结构形式粱式转换相比，本例中转换粱的跨度很大而且上部荷载较大，采用梁式的转换结构，转换梁的截面必然很大，一方面导致转换梁下部空间无法再利用、自重大、配筋多、不经济等缺点；另一方面导致沿竖向结构质量和刚度分布在转换层的变化不连续。发生突变，对结构的整体抗震性能不利。因此，需要另一种形式的转换构件来解决这个问题，而转换桁架具有传力明确，传力途径清楚,虽构造和施工复杂，但转换桁架不仅为开洞和设置管道创造了条件，而且它们的位置与大小都有很大的灵活性，可以充分利用该转换层的建筑空间，而且桁架转换层的节间采用轻质建筑材料填充甚至可以外露不填充，有利于减轻结构的自重；转换桁架的抗侧力刚度比转换粱要小，也就是说。具有桁架转换层的高层建筑其质量和刚度的突变要比带转换粱的高层建筑缓和。因此带转换桁架的高层建筑其地震反应要比带转换梁的高层建筑小得多，由此可见，在本例工程的三层转换构件采用转换大粱的结构形式是不合适的，而采用转换桁架的结构形式将很好的避免了上述的多个问题且将节约混凝土用量近30％。将是一个较为合理正确的选择。

2.2 转换桁架的具体形式的确定

在本例工程的三层转换构件采用确定桁架结构后，设计人员则需要进一步确定桁架的结构形式。根据前面的论述，转换桁架的结构形式有多种，但是根据本例工程的三层转换构件的具体情况，采用何种最合理的结构形式，则必须加以比较分析后方可确定。

a单层转换桁架与双层转换桁架的确定

采用精架结构作为高层建筑的转换构件时，一般情况是取出一层层高的高度作为转换桁架的高度。对于本项目，转换桁架位于结构的边缘，建筑师为了使转换桁架对于立面的影响降至最小，希望桁架仅在中庭设置，即取一层高度(4.00m)作为转换桁架的高度。在本例中各层的层高情况分别是：底层：6.44ml，二层：4.80m,三层以上：4.00mt,而结构的柱距为 9.0m，若仅取 4.00m 为桁架高度时，在柱与柱之间必须另设一个桁架节点以保证桁架斜腹杆与水平弦杆的角度在合理的450～550 之间。若取建筑的两层层高即 8.00m 为转换桁架的高度，则在柱与柱之间可以不必设置多余的桁架节点，使桁架的结构形式趋于简单。

b空腹桁架、斜杆桁架、无竖杆桁架的比较确定

作为高层建筑中的转换结构一桁架结构有如下的主要结构形式：空腹桁架、交叉斜杆桁架、无竖杆的交叉斜杆桁架。作为一种相对独立的结构形式，无论采用何种结构形式。应该说都是可以实现的。对于建筑师来说，空腹桁架如果在构件尺寸可以接受的条件下。当然是首选，当然，采用无竖杆的交叉斜杆桁架形式，结构上可以使桁架的构造节点趋于简单，在建筑师看来，也可以接受。

c单跨桁架与多跨桁架的确定

在确定了以交叉斜杆桁架作为本次项目的转换结构的结构形式后，结构工程师尚发现在这个计算模型中的框架柱的内力较大。作为抗震设计“强柱弱梁”的一般设计原则，框架柱中的内力相对越大，则在柱中率先出现塑性铰的可能性将越大。而在模型计算中同样可以发现，Z2 的内力较大。而作为相邻的柱 z1 的内力则相对较小，尚有较大潜力。

综上所述，采用将转换桁架向外延伸一跨的做法，可以使本次工程的转换桁架各构件的内力分布更为合理，也即是说，采用向外延伸一跨转换桁架的结构形式在本次工程中是较为合理的选择。

3 结束语

建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换。一般结构层相比，转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大，受力复杂等特点，这意味着转换结构组成了建筑物的主要构件，它们的设计是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。

参考文献：

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[2] 中华人民共和国建设部．高层建筑混凝土结构技术规程[M]．北京：中国建筑工业出版社．2002

[3] 潘文玉，高阳，韩金玲，李国嘻．高层建筑结构构思与建筑创作[J]．低温建筑技术．2009，（1）：21-23

高层建筑受力特点篇8

高层结构不仅要有效地传递水平荷载，而且，其顶端的水平位移必须受到控制。这种具有很大刚度的抵抗力水平荷载的结构，在高层建筑中称之为“抗侧力结构”。与上述情况不同，对于中跨，大跨和超大跨建筑来说，竖向荷载，主要是屋盖自重，始终是控制结构设计的主要因素。在中，小跨建筑中，屋盖的结构类型及其形式可以有各种各样的变化，大跨度屋盖的结构形式则受到较大的限制，而能覆盖超大跨建筑的屋盖结构形式便寥寥无几了。

与空间扩展相适应的不同结构体系

从结构的整体受礼特点来看，在高层建筑中，结构构思必须突出地注意如何解决抵抗水平荷载的问题；在大跨建筑中，结构构思则必须着重地研究如何克服屋盖结构中可能产生的巨大弯距，以及由此而带俩的结构自重等问题。为了适应空间扩展由低层到超高层，由小跨到超大跨而带来的结构整体受力状况，受力特点的变化，结构传力系统不断地由低级形式向高级形式演进，发展。筒体体系是建筑彻的使用空间向垂直方向扩展后，适应其结构整体受力持点的合乎逻辑发展的必然结果。外简体常由间距1--3米的密排柱和墙梁联结组成，而内简体则直接利用电梯间、楼梯间、管道竖井或内柱等。简体组合形有多种变化。

高层结构的整体受力特点对建筑平面--空间布局的影响

为了有效地解决抵抗水平荷载的问题，高层建筑的平面一空间布局应体现以下一些设计原则：

高层建筑的平面安排应有利于抗测力结构的均匀布置，使抗例力结构的刚度中心接近十水平荷载的台力作用线，或者说，力求使建筑平面的刚度中心接近其质量中心，以减小水平荷载作用下所人生的扭矩。在一般情况下，风力或地震力在建筑物上的分布是比较均匀的，其合力作用线往往在建筑物的中部。如果抗侧力结构，如刚性井简、剪力墙等分布不均匀，那么，台力作用中心就会偏离抗侧力结构的刚度中心，而产生扭矩。因此，建筑物就会绕通过刚度中心的垂直轴线扭转，致使抗侧力结构处于更复杂的受力状态。对于框架——剪力墙体系来说，只有剪力墙的均匀布置，才能避免结构平面内出现刚性部分与柔性部分的显若差异，才能保证水平荷载按各垂直构件的刚度来进行分配，使剪力墙真正能承受绝大部分的水平行载。由此可见，在高层建筑中，简洁而对称的平面设计对于合理布置抗侧力结构是比较有利的。北京民族文化宫中部68米高的方形塔楼，结合平面设计呈中心对称和高塔造型坚挺有力的特点，在四个角上很匀称地布置了L形钢筋混凝土刚性墙。

出于建筑艺术方面的原因，高层建筑的平面设计有时也要突破简单规整的几何形式。赖特设计的著名的普赖斯塔楼(PriceTower)巧妙地将刚性墙体布置成风车形，使得空间和体形突破了简单几何形式的束缚。建筑师必须掌握按抗侧力结构布置的力学原则与建筑功能要求来综合考虑空间组合的基本技巧。

高层建筑的剖面设计应力求简化结构的传力路线，降低建筑物的重心，避免在竖向上抗侧力结构的刚度有较大的突变。如何布置太空间厅室是高层建筑剖面设计中的一个重要问题。在高层建筑的底层设置高大的厅室。如宴会厅、交谊厅、餐厅等，一方面会使结构传力复杂，要以断面尺寸很大的水平构件来承受上面各层的竖向荷载；另一方面，也会使建筑物重心上移，对高层结构抗倾覆不利。半层数很高而不宜采用一般框架结构体系时，底层大空间则又会与剪力墙、刚件筒体等的布置发生矛盾。因此，在这种情况下，一般都将大空间作脱开处理，使大厅空的结构布置与高层主体相对独立。运用这种手法可以取得体量对比，轮廓线丰富的建筑艺术效果。当厅室空间不是很大，而地段用地又紧，作单层脱开处理有困难时，也可以采用框支剪力墙结构(不考虑抗震设防)，即将底层部分做成框架。在高层建筑的项层设置大厅空间，其屋顶的水平承重结构比较容易解决。但当考虑抗震设防要求时，以不在顶层设置较大厅室而使剪力墙竖向贯通建筑全高为好。

高层建筑的体形设计应力求简洁、匀称、平整、稳定，以适应高层结构的整体受力持点。简洁的建筑体形可以保证高层结构的组成单一、受力明确，有利于抵抗水平风力和地震力。实践表明，平面外形复杂，高低悬殊很大或各部分有刚度突变等，都是导致震后开裂的因素。出于建筑功能要求或建筑空间体量构图方面的原因，建筑平面或立面的形状比较复杂，或结构刚度截然个同时，应以抗震缝分成几个体形简单的独立单元。高层或超高层建筑的体形应合利于抗侧加结构的稳定。为厂增强抗侧力结构的稳定性，高层和超高层建筑的体形设计多采用如下手法；使高层或超高层建筑的底部逐渐扩大。一般常结合底层太空间的布置而采用倾斜的框架结构。使高层或超高层建筑的上部逐层或跳层收束。这种收束可以是对称的(如纽约帝国大厦),也可以是不对称的(如芝加哥西尔斯塔楼)。使高层或超高层建筑由下至上逐渐收分。高l00层的芝加哥约翰•汉考克大厦明显地反映丁古埃及建筑那种稳定墩实的体形待征，它比不收分的矩形柱状塔楼可以减少10~50%的测移。在现代城市规划设计理论中，A字形、金字塔形等结构形式，也被利用来探求各种新型的居住生活单元了。这里，结构的稳定体形是与空间的组织和利用紧密联系在一起的。

结语