第一篇：高层建筑结构设计研究
【摘要】当前，城市化进程的不断加快使得我国高层建筑项目逐渐增多，高层建筑的梁式转换层具有承上启下的作用，需要对上部结构的竖向载荷进行合理的分配，以减少结构突变与应力集中现象的出现，确保结构连续性与受力平稳性。此背景下，本文首先分析了高层建筑梁式转换层结构设计相关内容，其次对高层建筑梁式转换层结构设计要点进行了详细的阐述，以供参考。
【关键词】高层建筑；梁式转换层；结构设计
1引言
近年来，随着社会经济的迅速发展，人们的生活水平日益提升，对建筑物的要求也越来越高。为了更好的满足人们对停车与购物等方面的需求，部分建筑物均采用了梁式转换层结构，具有传力明确、简洁等优势，已成为当前高层建筑结构设计重要形式。
2高层建筑梁式转换层设计相关内容分析
2.1梁式转换层结构设计特点就当前情况来看，梁式转换层在高层建筑结构中获得了十分广泛的应用，其能够将高层建筑的上下荷载进行平衡的分配，避免结构形变与受力过度集中在少数部位，以确保建筑结构的良好稳定性。通过采取科学的设计方法和施工技术，例如在梁式转化层中增设一些管道、通道或者线路，可以满足建筑物多功能需要，为用户提供暖气、水电等保障。目前，国内带转换层高层建筑大多采用了上部剪力墙、下部框架式的结构设计，其中，框架剪力墙如图1所示。此类建筑结构需要使用转换构件（例如托架式梁）来重新分配结构内力，以避免应力过度集中而导致结构形变现象的出现。2.2高层建筑梁式转换层主要构造特点转换层在高层建筑设计中获得了十分普遍的应用，构造形式也呈现多样化特征，具体如图2所示。基于当前国内高层建筑转换层设计发现，梁式转换层占比约为75%、板式转换层占比约12%、桁架式转换层（图3）占比约为9.4%、箱型转换层占比约为3.6%的。通过实践应用发现，梁式转换层具有以下特征：尺寸相对较大、应用十分广泛、结构设计简单、便于施工使用、经济效益较高、性能稳定、工程造价核算便捷等，但如果设计不合理，就会影响整个结构稳定性和抗震效果，并且还会降低内部空间利用率。2.3高层建筑梁式转换层受力特点梁式转换层的主要功能在于维持高层建筑内部受力均衡，其能够将上部密集小空间的竖向载荷传递至下部稀疏大空间中，由于高层建筑结构设计较复杂，功能也呈现多样化特征，楼层内部荷载在竖向传递过程中可能会出现中断与不连贯的问题，极容易引发建筑整体结构刚度突变现象。一旦遇到地震灾害，高层建筑由于下部结构比较疏密，极有可能发生坍塌和变形故障。所以，在进行高层建筑转换层结构设计时，首先要解决受力均衡问题，以避免内部受力传导不连贯而引发应力突变、结构形变等问题，降低建筑结构破坏风险，避免重大生命财产损失现象的发生。
3高层建筑梁式转换层的结构设计要点
3.1转换梁截面设计在进行高层建筑梁式转换层截面设计时，首先需要对梁的受力性能与转换层的受力形式进行充分的考虑，之后再选用适宜的计算方式。转换梁截面主要包括托柱转换梁截面与托墙转换梁截面两种形式，其中，在进行托柱转换梁截面设计时，需要对其截面尺寸范围进行全面的分析，该梁的受力形式与普通梁的受力形式基本相同，所以，应当在综合考虑建筑物配筋情况的基础上选用合理的计算方式。如果转换梁的承托为斜杆框架形式，其轴向拉力会对其造成一定的影响，此情况下，设计人员应当在分析偏心受拉构件原理的基础上，不断优化截面设计。在进行托墙形式的转换梁截面设计时，应对转换梁与上部墙体共同工作的结构进行充分的考虑，如果还存在深梁，则在进行此类截面设计时，应按深梁截面进行设计，在部分情况下也可采用应力截面设计方法，但需要依据特定的设计公式计算纵向钢筋数量。此外，对于钢筋的布置，应沿着梁高进行。3.2转换层分析计算方法在完成了转换层整体计算之后，应当采用平面有限元计算软件对转换层进行相应的计算，主要为补充计算其局部压力。在进行高层建筑转换层局部分析时，需确保转换结构上楼层与下楼层均在计算模型中，并且还要充分考虑楼层楼盖平面内刚度，然后依据转换层实际情况选择合理的计算模型。框支剪力墙的计算相对复杂，其上部剪力墙需要连接至下面的诸多框支柱，如果存在连接不正确的现象，计算往往会出现较大的误差，所以，在进行转换层框支剪力墙计算时，应在上部剪力墙与下部转换柱之间设置转换梁，以保证转换梁与上部剪力墙可靠连接。3.3转换层结构构件设计高层建筑转换层附近的结构竖向刚度极容易发生突变问题，竖向抗侧力构件部位也极容易发生不连续的问题，进而导致转换层上下有结构传力突变问题的出现，尤其是在强震作用影响下，建筑物薄弱部位就会相应的产生结构传力突变。要想提升转换层上部结构与下部结构的刚度，应当加大转换层附近结构的构件刚度，以确保水平剪力的传递，并且还能够在强震作用下确保结构底层具有一定的延性，避免出现脆性破坏。3.4转换大梁设计①在高层建筑结构设计中，为了将转换层楼板上层结构的水平剪力传递至下层抗剪结构，通常需要承受较大的平面内剪力与一些竖向荷载，这就要求楼板要有足够的刚度与强度。②转换层大梁具有承托建筑上部剪力墙或由柱传递的竖向荷载的作用，其自身受力较大，是建筑整体结构抗震的重要部位，所以，在进行整体转换层结构设计时，必须重视转换大梁设计。3.5转换层抗震设计在进行转换层结构设计时，由于设置了转换层，沿着建筑物高度方向刚度的均匀性会受到较大的影响，转换层结构竖向承载力构件不连续与墙、柱截面的突变，还会导致传力路线曲折等现象的出现，所以转换结构的抗震性能大多较差。此情况下，为了确保转换层结构的安全性，应当在建筑物的3层及以上部位布设部分框支剪力墙结构的转换层，此方面目前已有相关规定。对于建筑转换层的框支柱、底部剪力墙的抗震等级，应当按照《高规》中的相关规定提高一级使用，如果已经为特一级，不应再提高。同时，还应积极实施提升相关构件抗震性能的抗震构造措施。对于高层建筑底部转换层框架，如果核心筒结构与外围是密柱框架的筒中筒结构，可不提高结构的抗震等级。此外，在进行抗震设防烈度为Ⅷ度地区的抗震设计时，还应当对竖向地震作用的影响进行充分的考虑。3.6楼板设计一般情况下，高层建筑结构的上部水平剪力需要通过转换层传递至下部结构中，转换层楼面在其平面内受力较大，使得楼板存在较明显的变形现象，所以应当适当增加结构转换层楼面的厚度，可采用厚度不低于180mm的现浇板，可促进转换层平面内剪力的重新分配，并且还可增强结构转换大梁的侧向刚度与抗扭能力，使得实际情况更加符合高层建筑结构整体计算中楼层刚度无限大的基本假设。如果混凝土强度大于C30，并且采用双向双排钢筋网时，需确保每一排钢筋的配筋率大于0.25%。此外，转换层楼板部位不应当存在较大的开洞，在进行开洞作业时，应当在洞口周围设置次梁或暗梁，楼板开洞位置应尽量远离外侧边，并且适当加强转换层相邻层的楼板。
4结束语
综上所述，在高层建筑结构设计过程中，通过梁式转换层的合理应用，可提升项目建设指标，确保高层建筑的稳定性。同时，梁式转换层还可获得显著的效益，所以，在高层建筑结构设计中，应当充分利用梁式转换层，以保证高层建筑具备稳定的应力结构。此外，在高层建筑梁式转换层结构设计时，设计单位必须严格遵循相关设计规范，避免设计问题的出现，优化高层建筑梁式转换层结构设计。
作者：李云
第二篇：高层建筑结构设计问题及对策
摘要：高层建筑结构是否合理不仅影响到高层建筑的施工，还影响到高层建筑的建设，更影响到高层建筑后期的养护工作。本文主要分析高层建筑结构设计中存在的问题，并提出了相应的解决对策。
关键词：建筑结构；设计；问题；对策
引言
我国城市化进程的加快改变了城市建筑的结构，使得城市土地资源更加的紧张。为了提高城市土地资源的使用率，我国逐步的增加了建筑物的高度，使得高层建筑越来越多。结构设计是高层建筑建设的关键部分，其不仅关系到高层建筑的使用，还关系到高层建筑的养护。
1高层建筑结构设计中存在的问题
（1）短肢剪力墙设置存在的问题在设计高层建筑结构的过程中，常常会发生增设短肢剪力墙的情况，这种情况不仅会影响到高层建筑在使用过程中的稳定性，还会影响到高层建筑使用的安全性，并大大的减弱了高层建筑短肢剪力墙的抗震能力，这就会给高层建筑后续的使用带来安全隐患。（2）嵌固端设计存在问题嵌固端在高层建筑结构工程中占据非常重要的地位，嵌固端的设计在高层建筑结构设计中也非常重要。嵌固端设计存在的问题主要表现在以下方面：①嵌固端位置选择问题。某些高层建筑在选择嵌固端位置存在很大的问题，比如，他们将嵌固端选择在地下室或建筑的顶板处，这样不仅不科学，也不利于发挥它的效果，更给高层建筑结构带来重大的安全隐患。②嵌固端刚度设计比例不合理。嵌固端上下层刚度比例的大小是嵌固端设计合理的重要标志，嵌固端上下层刚度设计比例不合理致使嵌固端设计存在很大的计算误差，存在其他的设计问题[1]。③嵌固端设计与抗震缝隙处理存在很大的难度。嵌固端与抗震缝隙难以协调，这必将影响到高层建筑结构的稳定性、可靠性。（3）超高问题超高问题是指高层建筑建设单位为了企业的经济效益人为的增加高层建筑的高度，在这一过程中建设单位不仅会无视相关的文件制度，还会无视相关的设计规范。现阶段高层建筑结构设计面临的最棘手的问题就是超高问题。这个问题严重违反了高层建筑结构的设计规范要求，从而降低了高层建筑的稳定性，降低了高层建筑的抗震能力，致使高层建筑在遇到自然灾害时极易发生倒塌或断裂的风险事故。（4）其它设计问题高层建筑结构设计包含的内容很多，其需要注意到的地方也很多，可以说这是一项即庞大又系统的工程，这也就导致了高层建筑结构在设计的过程中会有许多问题，这除了典型的设计问题之外，还存在抗震验算、结构稳定性和应变应力等设计的问题[2]，这些问题必将影响到高层建筑结构设计的效果，如果这些问题没有处理好势必会给高层建筑的整体结构带来损害。此外，高层建筑结构设计中还存在构件设计位置计算的问题，构件设计位置计算的准确度在一定程度上衡量了高层建筑结构的设计，影响到计算结果的因素很多，比如，其他设计规范是否健全、计算的公式是否恰当等，这都会影响到高层建筑结构设计的整体效果。
2解决高层建筑结构设计问题的对策
（1）选择恰当的结构设计方案在高层建筑结构设计中，选择最科学、最合理的结构设计方案是最重要的一步，它是高层建筑进行后续施工的前提条件，只有选择出最恰当的结构设计方案，才能确保高层建筑结构设计符合规范要求。但是在选择最恰当的结构设计方案时必须考虑各方面的条件和因素，首先，选择出符合相关高层建筑设计标准规范的结构设计方案，以防止设计方案与相关的设计标准规范存在冲突、矛盾；其次，选择便于施工的结构设计方案，在设计、选择之前。详细的勘察施工现场的地质条件、地下水位情况、周围环境以及雪荷载和风荷载等实际情况，再根据勘察到的实际情况进行综合考虑后，选择最恰当的结构设计方案。（2）使用计算简图高层建筑结构设计中所涉及到的计算问题是高层建筑结构设计的重要依据，比如构件尺寸的计算、配筋率的计算，这些计算问题都涉及到了计算简图的选择与使用。因此，选择的计算简图或计算模型必须接近实际的情况，但高层建筑结构设计在实际的生活中是非常复杂的，这就增加了选择计算简图的难度，所以，在选择计算简图时，必须综合考虑会影响高层建筑结构的各方面的因素，以确保计算结果的准确性。（3）重视高层建筑结构设计中的各种性能高层建筑结构设计的主要目的是确保高层建筑满足各方面的使用要求，只有满足了各方面的使用要求才称的上科学的高层建筑结构设计，才能保证高层建筑结构使用的安全性，保证高层建筑结构具有长时间的使用期，这就需要高层建筑建设单位重视其结构设计中的各种性能[3]。首先，重视高层建筑结构设计的延性。延性主要针对高层建筑结构的变形或倒塌，特别是在地震的情况下，高层建筑结构延性性能更能凸显出来，这就需要在设计高层建筑结构时，将延性体现出来。其次，重视高层建筑结构水平力。如果高层建筑结构某一平面的水平方向受到风荷载、地震荷载或者荷载之间组合作用就会导致高层建筑在水平方向上发生位移，因此，在设计高层建筑结构时，必须合理的控制高层建筑结构的水平力。
3结语
高层建筑提高了对土地资源的利用率，提高了人们的生活水平。而高层建筑结构在设计的过程中会出现各种各样的问题，其会严重影响到高层建筑的实用性。因此，必须提高高层建筑结构设计水平、提高设计人员的工程水平、提高设计人员的职业素养，以提高高层建筑物的质量。
作者：吴华 单位：赣州振华装饰工程有限公司
第三篇：高层建筑结构和超高层建筑设计方法
【摘要】本文鉴于现如今复杂的高层和现有的超高层建筑结构设计所显现的问题，叙述了如何确定一套良好的结构设计方案，这其中有对于结构方案的确定和结构类型的确定，并且对建筑结构的设计需要注意的点进行了讨论，从理论研究和结构设计的实践经验来看，想要确保复杂高层和超高层建筑的安全性能，诸多的工作需要完成还等着我们完成。希望能够给复杂的高层及超高层建筑建设提供一些理论依据。
【关键词】超高层建筑；复杂的高层建筑；结构类型；设计
近几年随着我国市场经济的发展水平的日渐提升，社会对于复杂高层和超高层建筑的需求量也日益增加。与此同时，复杂高层和超高层建筑项目的设计过程也变得越来越复杂，特别是在结构设计方面，因为结构设计的良好与否决定着建筑物使用的安全性与经济性。对复杂的高层建筑或超高层建筑来说，我们需研究它们各自所能承载的不同强度来进行单独的抗震设防烈度的设计。
1建筑结构设计方案的选择
（1）在进行复杂高层结构和超高层结构设计过程时的结构方案遴选的合理与否决定着施工质量的好坏。在遴选复杂的高层及超高层建筑结构方案时，必须按照项目的实际情况进行选择，否则就会很容易导致在项目的后期建设中的再调整。因此便对复杂高层建筑和超高层建筑结构的设计提出了新的难题，继而给建筑的设计单位带来的大量的经济损失和修改工作量。所以，在选择复杂高层建筑或超高层建筑的结构方案时，应将所学到的建筑结构的相关专业知识与实际情况完美的融合，并充分的应用在设计里面。在进行结构类型的选择时，不光工程建设岩土工程地质条件需要认真规划，抗震设防烈度也应该在设计人员的规划范围之内，通过这种方式我们可以减低工程施工企业复杂高层建筑和超高层建筑的工程造价。从以上论述不难看出，工程造价的多少与施工的合理性在进行结构设计类型的选择时都应多加用心。（2）结构方案和结构类型选择的类型选择的关键点在于复杂高层和超高层建筑的概念设计。通过诸多的实践经验我们总结出，在进行复杂高层建筑和超高层建筑设计时，我们应尽力改善施工结构的规则性和一致性，确保建筑工程结构的力的传导途径能直接明朗的展现出来，特别是结构垂直和横力抵抗力的传导途径。如今建筑业正在迅速发展和科学技术也在不断更新，研究人员应该逐步将目光转移到如何实现可持续发展的建设目标当中。
2建筑结构设计要点
（1）确保建筑物能够安全使用的关键设计内容之一就是抗震设防烈度设复杂高层与超高层建筑抗震设防烈度的设计。设计人员在进行复杂的高层及超高层建筑结构设计时应按照不同建筑承载的强度来进行抗震设防烈度设计工作。但是，不同的建筑物的高度是不一样的，这就使说设计师在结构设计时，要根据不同的施工实际情况做出不同的设计。在正常情况下，复杂高层建筑和超高层建筑高度均大于300m，所以进行结构的设计时，抗震设防烈度为“Ⅷ”的区域便不再适合复杂高层建筑和超高层建筑，它们更适合于在的抗震设防烈度为“Ⅵ”的地域建设。这样不难得出，当我们设计复杂的高层及超高层建筑结构时，需全面考察抗震设防烈度的具体施工情况。在这样做的时候，既可以很好的地降低施工的误差，又能给居民的生活财产安全一定的保障。另外，要想提高建筑物的经济性和安全性，便需要提高复杂高层建筑和超高层建筑结构地震技术的设计水平，这样就能在一定程度上，提升建筑物的安全性和经济性。理论研究和实践证明，选择合理的结构抗侧力体系，能够有效保证高层及复杂高层结构的安全性。我在多年的工作实践中归结出一个表格用于高度与横向力抵抗力的对照（表1）。所以设计者应多注重细节问题，贯彻“以人为本”的设计思想。只有这样，才能更好地确保人民群众的生命和财产安全。（2）复杂高层与超高层建筑水平振动舒适度是建立“以人为本”结构设计理念的重要基础。按照普通的结构设计方法来看，复杂高层和超高层建筑的结构是相对较柔软的。在大部分的结构设计方案里，不光要达到建筑物使用人对舒适度的需求，更要确保结构设计的安全性。因此便对复杂高层建筑和超高层建筑的混凝土规程和高钢规程提出了具体的设计规范。这样才能更好的使高层建筑的结构设计到达最大顺风和横风向顶点的最大加速度。分析结构的舒适度是复杂高层建筑和超高层建筑的关键设计内容之一，具体组成有以下两个部分：①在设计混凝土结构的建筑物时，其最佳设计阻尼比为0.05；②在设计混合结构或者钢结构时，其最佳阻尼比应在0.01～0.02之间，具体应根据实际的施工项目情况决定。另外，不同用途的复杂高层建筑和超高层建筑的水平振动指标限值也不同，例如公共建筑和公寓类建筑的差异便十分明显，这边要求设计师具备根据建筑的用途不同进行针对性的设计，这里我们可以适当改善TMD和TLD技术，这样便可以实现针对不同建筑的设计。这时，即便复杂高层建筑和超高层建筑的水平振动舒适度不达标，我们也可以做后续的改善和提高。（3）工程的可施行性是在设计复杂高层和超高层建筑时一定要思考的问题，不然的话，不管你设计的多么合理，所用的前沿科技多么多，也不能达到建设的实际需求。所以，在进行设计时，设计师要做到将钢材的传力效果及复杂节点部位的钢筋可靠度、施工建设的可操作程度进行全方位考虑。同时也成为在进行复杂高层建筑和超高层建筑的设计时设计师必须要面临的问题。若要处理好型钢和混凝土柱梁节点处相交的问题，可采取下面四种办法来进行有针对性的设计：①焊接钢筋和其表面处的加劲板；②使钢筋绕过型钢；③在钢板上开洞用这样的方法来穿钢筋；④通过于型钢和其混凝土柱梁节点的表面处焊接连接套筒、钢筋。
3超高层建筑实例
3.1美国独特贝壳广场建于1970年，高217.6m，是一座52层的办公大楼，是那个年代最高的钢筋混凝土大楼，它的地基在六百多米内大部分为粘性土，要求结构体系必须使整栋建筑最大程度的节省经济。这座大楼的结构体系大致是这样的：上面的部分采取钢筋混凝土筒中筒，用剪力墙内墙和间距1.83的外柱混凝土筒框构成。这是混凝土与框架一起作用于结构的发展。3.2西尔斯大楼1974年美国芝加哥建成443m高（加上天线达500m）110层的西尔斯大楼（图2），当时世界最高的建筑，纽约的世界贸易中心大厦（412m，110层）只能让位，退居第二。大楼由9个标准方形钢筒体（22．9m×22．9m）组成。该结构由SOM设计。建筑师为FazlurKahn。建造到52层减少2个简体，到67层再减少2个简体，到92层又再减少3个简体．到顶部变成2个简体。这种独特结构的确引人人胜。它是多筒结构中的巨型结构，每一个筒体都是单独简体，本身具有很好的刚度和强度，能够单独工作。必须指出：这种逐步减少的单筒结构，最好对称于建筑物的平面中心，减少偏心。同时，这种把上部结构的某些单筒适当减少，可减小高层建筑上部的受风面积。并且扰乱大气气流．使产生的涡流对高层建筑的摇摆振动减小。从而有效地减小风力产生的侧向移动，因此。多筒结构往往采用这种方法。3.3金贸大厦金贸大厦（如图3）位于上海浦东陆家嘴金融贸易区，为“东方明珠（OrientalPear1）电视塔”和正在建造中的上海环球金融中心（高度492m，101层）相邻。它是一座88层402．5m高的综合性大楼，裙房6层。1998年建成后成为中国建筑第一高，世界第四高的超高层建筑。主楼的上部结构采用钢筋混凝土核心筒与钢结构外框架结合的混合结构体系。主要由核心筒、外框架、巨型钢桁架和楼板组成。核心筒的平面八角形，外包尺寸27m×27m。53层以下有井字形内墙，分隔成九格；53层以上无中间隔墙，为一个空心钢筋混凝土筒。外框架在主楼四侧各有二根断面为1．5m×5．Ore巨型劲性钢筋混凝土柱，由框架钢柱与钢梁与其相连，形成环抱核心筒的外框架。巨型钢桁架是超高层建筑内筒与外框之间传递水平力与协调变形的重要构件，分别设在24~26层、51~53层和85~87层。
4结束语
总的来说，复杂高层和超高层建筑结构设计的重点是在把抗震设防烈度，结构方案和结构类型，结构舒适程度以及施工的具体情况和过程等因素考虑在内的同时，还要尽全力提升建筑构建的利用率和结构设计的可施行性。因此，要想对复杂高层和超高层建筑的各个方面进行良好的设计，必然要求设计人员对工程有一个全面的了解。
作者：邱永忠 单位：佛山南方建筑设计院有限公司
第四篇：高层建筑结构设计的主要措施
【摘要】随着城市化的加快和建筑行业的飞速发展，人们对空间的利用率越来越高，高层建筑的出现将空间的利用率提高到了一个新的水平。但是在对高层建筑的设计中，还需要考虑到许多安全因素，其中在结构设计中的扭转振动效应的控制就是关系建筑物抗震性的一个重要方面。
【关键词】高层建筑；结构设计；控制；抗震性
抗震性是对建筑物结构安全性的一个重要方面，在进行建设之前的设计工作中，应当首先考虑到建筑主体在地震发生时的安全性，从而在最大程度上保障使用者的安全性。抗震性的设计中，主要是要应对地震发生时的建筑物结构的扭转振动效应，扭转振动效应具体就是指高层建筑物主体的每个构件在进行设计的时候就通过计算来确立其自身承受的扭矩，从而为其本身设置合适的配筋；而主体楼层间的最大位移与其两侧的层间位移的平均数即使结构主体的扭转效应。而造成扭振效应的原因主要分为以下几个方面：由于许多高层建筑物存在着质心与刚心不重合的现象，从而在地震来临时，地面的运动引发建筑物的扭转振动。其次，建筑物本身的抗扭组件的损坏也可以造成建筑物的扭振效应。这就要求在对高层建筑物的建设之前的设计工作在这些方面引起重视。
1控制扭振效应的几项原则
1.1单塔楼结构
相对于单塔楼结构来说，若是无法满足高规所规定的周期比的话，则表明该主体结构刚度同质量的分布不均匀、抗扭能力不够，或者是二者之一。在这种情况下，就需要对主体结构进行重新计算与调整，一般可以分为以下步骤进行：（1）首先检查振型，以此来检验平面内各个构件的均匀度，然后依据总体的刚度来对各个构件进行调节，直至结构能够产生侧振成分超过8成的纯粹侧振振型，此过程也可以称为减小偏心率。（2）在偏心率得到最大限度的调整下，可以通过调整结构内外圈的刚度比例，加强外圈的相对刚度来提高结构的抗扭振能力，此过程可以看作是减小周期比，最终通过这两个调整达到规范的要求。其中相对刚度是指如果主体结构的抗侧力度不够且层间位移在规定范围内，就需要增加外圈刚度；如果抗侧力度够强但是位移角低于标准，就需要降低结构内圈刚度。当此过程未进行完，未调节好刚度与均匀性时，无论周期比的数值如何，都不会对建筑物产生任何影响。周期比的目的就是控制结构的抗侧刚度与抗扭刚度，使其在空间布局上趋向合理，以此达到抗扭振效应。所以说就算是结构主体的抗侧力度较强，只是在外观上具有较好的观赏性，不代表具有较强的抗扭性。控制周期比的两个措施就是保持抗侧力刚度的均匀分布和控制外圈的相对刚度。
1.2多塔楼结构
对于多塔楼结构的位移比运算中要把整个多塔楼结构看作是一个整体进行验算，而周期比可以分为无连接、强连接和弱连接三种结构。对于无连接与弱连接的，验算要看作是多个单体进行验算，对于强连接则要当作一个整体进行验算。
2防范扭振效应的几项措施
2.1平面扭转效应
在地震中，质心与刚心的偏离以及平面的不对称、不规则性、扭转刚度不强等因素都是造成高层建筑物受损严重的主要原因。但是高层建筑在设计中，很难达到质心与刚心的重合要求，在平面结构的规则和对称上的设计也具有一定的难度；其次，由于受到建设位置及场地的限制，在空间布局上也很难能够按照规定与要求进行设计。因此，高层建筑的抗震扭振效应的控制措施主要要依靠调整抗侧力结构的设计上来，以此来达到抗震的要求。
2.2抗侧力结构的使用
在抗侧力机构的设计中，尽量满足抗侧力构件的对称性、平衡性与均匀分布，使其质心要尽可能的与刚心靠近，因为离质心越远，所需的抗扭刚度就越强，在建筑物的外围要多多设计一些抗侧力构件的使用，以此在数量上能够增强建筑主体的抗扭性。在设计中，要想提高建筑物的抗扭刚度，还可以通过加强原有抗侧力构件刚度的方法提高建筑物的抗扭强度：建筑物的外角处剪力墙尽力设计成L形剪力墙，并注意不要在墙上开窗等设计；对距离质心较远的剪力墙进行加厚处理；提高剪力墙连梁的高度，在必要时，可以将窗户开洞以外的墙体都设计成为连梁，从而加强抗侧力结构的刚度。
2.3裙房部位的刚心设计
在高层建筑设计中，裙房由于是平面不规则、分布不均匀，且质量中心差距太大，位移点较大等造成刚度要大大低于主体结构。所以在设计中可以在以下方面进行弥补：一种是要在裙房的最大位移处设计适应的剪力墙结构；另外一种就是建筑物的地下室在裙房位置设置好隔离缝，目的就是将主体结构的裙房单独分离出来变成一个独立的系统，从而降低地震时的扭转效应。
2.4结构平面不宜过长
高层建筑在设计中，为了适应使用的需求，往往需要借鉴多层砖混结构的户型设计，这就容易造成结构平面的布局较为狭长，从而造成抗侧刚力的不足。对于框架结构的小高层，最好的处理办法就是将狭长的结构平面分离为多个短平面，即在中间多设计几个框架柱，如果条件不允许，可以在远端尽可能增加抗侧力刚度。对于框架剪力墙的高层建筑，楼层层高相对较低，剪力墙大多设计在电梯与楼梯部位，这样就容易造成分布的不均匀、扭转效应较大，如果削弱这些位置上的剪力墙，然后通过外围增加剪力墙来提高抗侧刚度，不仅会增加成本，也是对抗扭效应影响不大的方法，因此，高层建筑在采用框架结构时，最好不要设计成框架剪力墙结构。
3结束语
高层建筑的设计中，特别是地震发生相对较为多的地方，可以通过以上措施来增强建筑物的抗扭刚度，但是在进行调整时，一定要注意需要参考高规的相对标准进行调整，要因地制宜，对于不同条件下的高层建筑物，要采取合适的措施进行调整与设计，从而保证高层建筑物的抗震性能，在地震发生时，能够有效抵消地震造成的扭振效应，建设出更为安全的居住空间。
作者：曹鑫
第五篇：超高层建筑结构经济性探讨
摘要：随着我国经济的快速发展，我国的建筑行业也取得了良好的成果，一些超高层建筑逐渐增多。对于超高层建筑来说，其不仅需要安全系数较高的结构，超高层建筑结构的经济性也尤为重要。本文主要阐述了超高层建筑结构的特点，分析了超高层建筑经济性影响因素，探讨了超高层建筑经济性措施。
关键词：超高层建筑；经济性；探讨
引言
改革开放以来，我国建筑行业取得了硕大的成果，我国的超高层建筑不断增多，在建筑质量方面也有着卓越的实力【1】。由于超高层建筑的层数较高，一般在40层以上，其高度在100米以上，因此，对超高层建筑的质量有着较高的要求。超高层建筑在结构方面要保证其安全性，在经济方面还应保证其科学性。本文就对超高层建筑结构经济性深入探讨。
1.超高层建筑结构的特点
1.1竖向荷载大
由于超高层建筑的层数较多，高度也就随之增加。因此超高层建筑结构的竖向荷载较大。建筑结构的自重主要是由建筑材料与建筑的体积决定。对于超高层建筑来说，使用材料数量多，其承受的力量也大。而且超高层建筑内部容人量大，其中还包括一些物品等，这就需要承载很大的重量。
1.2抗侧移能力弱
超高层建筑的高度较高，极易受到风荷载作用的影响，对建筑底部也会产生很大的弯矩。而且超高层建筑的抗震性比较差，在设计过程中还应考虑到抗震功效。另外，超高层建筑在设计时还应控制建筑底部的最大侧向移位，对各个建筑之间的最大层间位移进行控制。
1.3高空作业较多
由于超高层建筑高度较高，时常需要在高空作业，不仅需要建立安全的生产体系，在这个过程中还需要具备相应的机械设备，比如大型的起吊、升降器械等。其施工难度以及施工成本都很大。
2.影响超高层建筑经济性的因素
超高层建筑在施工时工程量较大，且施工过程较复杂。对于经济方面来说，具有诸多的因素影响其成本【2】。以下主要从建筑的设计阶段与施工阶段进行分析。
2.1设计阶段
超高层建筑在设计过程中，需要考虑到外观、平面布置等方面。因为建筑设计的好坏直接影响着建筑的受力，对建筑的结构的承载力产生影响。在建筑设计过程中，假如出现不合理的现象，则会增大建筑的结构受力，导致内力传递不合理的发生，为了满足施工设计需求，则必须通过增大构建截面尺寸、钢筋用量等措施来满足建筑承载力的需求。这就极易造成建筑材料的增加，导致施工成本的提高。在对超高层建筑的结构设计时，建筑结构设计对建筑的承载力有着直接影响。因此，在进行建筑的结构设计时，要考虑到建筑的经济性，需要进行合理的结构选型。结构的不同消费的成本也有所不同。因此，在进行结构设计时，假如选择不合理的结构选型，那么就会使其无法发挥作用，从而导致浪费的成本。建筑排水设计也是至关重要的内容，在设计过程中，需要满足上部楼层用户的水压问题。不合理的排水设计方案，会直接影响其作用的发挥，最终导致材料的浪费，增加了施工的成本。总之，影响超高层建筑经济性影响不仅仅只有以上几种设计的不合理所致，另外还包括消防设计、人员流通设计等，不论是建筑当中哪些部分的设计不合理，都会对建筑结构经济性带来不利的影响。
2.2施工阶段
在建筑的施工过程中，也会存在着一些问题影响超高层建筑的经济性。其中有施工的质量、施工的进度、施工成本的控制等。比如，当建筑的质量出现问题时，就需要进行维修，这样就会增加施工材料的费用，从而造成成本的增加。
3.保障超高层建筑经济性的措施
3.1合理的外观设计与平面布置
建筑外观的设计时不仅要考虑到美观的效果，还要注重建筑外观的成本影响【3】。因此，在进行建筑外观设计时，应注意到这几点：一是注意到建筑的横向对称，其主要是为了避免风荷载给建筑带来影响，假如结构设计出现不对称的现象，就会极易产生扭矩。另外，还应注意到纵向保持刚度均匀，保证其不发生突变。当发生突变时，就会造成很大的层间位移，这时则需设置加强和转换层，从而导致成本的增加。二是在平面布置时，应注意到建筑设计的各个方面，其中包括排水、建好组消防等，这样才能使建筑设计符合建筑施工的实际需求，从而避免资源浪费的现象，从而提高超高层建筑的经济效益。
3.2选择适当的结构选型
在超高层建筑的结构选型过程中，需要选择最为适当的结构类型。其中有框架核心结构、核心筒结构等。不同的结构类型都有各自的优点与缺点。因此，在结构选型时，要考虑到各个因素，选择最符合建筑施工需求且经济性较高的。
3.3科学的结构设计
结构设计直接影响着超高层建筑的经济性，因此，在建筑的结构设计时，应当与相关的部门进行交流与沟通。对于结构设计方面，应符合建筑的的荷载要求，使结构设计能够在实际施工中发挥重要作用，防止结构设计的不合理而导致资源的浪费。
4.结语
总而言之，超高层建筑的施工不仅要考虑到质量，还应考虑其经济性【4】。影响超高层建筑经济性的因素有很多，其中有建筑设计的不合理、以及施工阶段等原因。要想使超高层建筑的经济性得到保障，应保证合理的建筑设计，选择适当的结构类型，并进行科学的结构设计，只有这样才能使超高层建筑结构经济性得到保证。
作者：黄海滨 单位：赣州振华装饰工程有限公司
第六篇：温度场对高层建筑结构的影响
摘要:对高层建筑物结构温度场的影响效果进行分析能够为高层建筑物结构的设计提供准确的依据。进行温度场对高层建筑结构影响分析时，建筑结构内的温度会出现不同程度的衰减。传统方法只是将温度场的变化作为载荷作用在高层建筑物结构中，没有考虑温度场中温度在不同的建筑材料中衰减的过程，难以真实反映高层建筑结构受到温度场的影响。提出一种基于微分界限的高层建筑结构温度场的影响效果分析方法，建立高层建筑物结构的热传递模型，获得热传递模型的界限条件，对模型进行离散化处理，获得一个封闭的数学方程组，求解方程组得到准确的温度分布情况，实现高层建筑结构温度场影响效果的准确分析。仿真结果表明，改进算法能够提高高层建筑物结构温度场计算结果的准确性，提高温度场对高层建筑结构影响分析的可信度，具有较强的实用性和创新性。
关键词:高层建筑物;温度场;温度分布
1引言
随着我国经济的快速发展，高层建筑物的数量和类型也越来越多［1］。在高层建筑物中，温度场的变化会引起变形和裂缝，分析温度场变化对高层建筑结构的影响效果［2］，已经成为建筑领域中一个热点研究课题。目前，人们对于温度场对建筑结构的影响效果已经有了不同程度的了解［3］，并已经在很多高层建筑中采取了一些防范措施控制温度场的变化对建筑结构带来的不利影响［4］。在高层建筑物中广泛采用的伸缩缝的设计，能够使高层建筑物因温度变形产生的内力控制在合理的范围内［5］;在高层建筑物的外墙中广泛使用保温墙，能够使高层建筑物降低外部温度环境对建筑结构的影响［6］。目前，针对高层建筑结构温度场的影响效果方面的分析方法主要包括基于温度内力的分析方法［7］、基于温度场动态特性的分析方法和基于有限元理论的分析方法［8］。其中，最常用的是基于温度场动态特性的分析方法。由于高层建筑结构温度场的影响效果分析方法对于保证高层建筑物结构安全方面具有无可替代的作用［9］，该课题拥有广阔的发展前景，并成为很多学者研究的重点课题。利用传统算法进行高层建筑结构温度场的影响效果分析的过程中，只是简单的将环境温度场的变化直接作为载荷作用在高层建筑物的结构上，没有考虑温度场中温度在不同的建筑材料中衰减的过程，难以真实的反映高层建筑结构受到温度场的变化影响。针对上述传统算法存在的缺陷，提出一种基于微分界限的高层建筑结构温度场的影响效果分析方法，并通过相关实验对其性能进行验证。
2温度场对建筑结构影响效果分析原理
在温度场对高层建筑结构影响进行分析的过程中，需要将高层建筑物中周期性非稳态热传递等效为稳态热传递。由于存在时间的滞后性和温度衰减现象，因此只有在一定的时间段内温度才能传递到高层建筑物的内部。若只是将白天温度的峰值作为高层建筑物表面的设计温度，会造成很大的设计误差，需要将高层建筑物的表面温度等效为一个稳态的环境温度。我国领土大部分处于北半球的温带地区，四季分明，冬季室内外的温差要远高于夏季室内外的温差，因此，可以选择本地区的日最低平均气温作为高层建筑物的等效稳态环境温度。在确定等效环境温度之后，利用图解的方式绘制等温线和温度梯度，即以高层建筑物中各个部位的温度为依据，计算温度场影响效果的温度差。高层建筑物的热传递实质就是周期性的非稳态热传递，由于温度的升降是连续的过程，因此温度也连续向高层建筑物的内部传递。在一天中最热和最冷的时刻，也是热量向高层建筑物传递的结束时刻，高层建筑物的实际温差和温度均值将超过等效的稳态环境温度。对国内的高层建筑物而言，不同地域的气候条件相差较大，高层建筑物结构的温度取值也有着巨大的不同。在北方地区，高层建筑物的室内外温差远超过夏季，因此高层建筑物的结构温度取值可以选择日照条件较弱的最低温度值;在南部地区，由于日照充足，高层建筑物的室内外温差较小，高层建筑物的结构温度取值可以选择夏季日照条件较强的最低温度值，利用式(1)计算根据上面阐述的方法，能够对高层建筑结构温度场的影响效果进行准确分析，为高层建筑物结构的设计提供了依据。
3基于微分界限的分析方法
传统算法只是简单的将环境温度场的变化直接作为载荷作用于高层建筑物的结构上，没有考虑温度场中温度在不同的建筑材料中衰减的过程，降低了高层建筑结构受到温度场的变化影响的准确性。提出一种基于微分界限的高层建筑结构温度场的影响效果分析方法。3．1高层建筑物结构的热传递模型的建立由于高层建筑物长期受到环境温度变化的影响，尤其在夏季日照辐射的影响下，高层建筑物结构的内外会产生较大的温差，温差产生的应力若超过高层建筑物结构的抗拉强度极限值，高层建筑物就会产生形变和裂缝。改进算法根据高层建筑物的热传递函数，推导出不同建筑材料的一维差分方程，并计算高层建筑物结构在环境温度作用下的温度分布情况，实现了对高层建筑结构温度场影响效果的准确分析，为高层建筑物结构温度应力的确定提供了准确的数据基础，具体实现过程如下:3．2热传递模型界限的建立热传递模型的界限即为高层建筑物结构热传递模型的定解条件，可分为初始条件和界限条件。高层建筑物的外部环境在早上六点左右分布的比较均匀，因此可以将此时的温度作为热传递模型的初始条件。界限条件指的是高层建筑物结构表面与周围环境的热交换条件。高层建筑物的不同边界的界限条件也不相同，因此需要进行区别对待。由于高层建筑物的内部房间内大都安装有恒温空调，因此，可以采用第一类的界限条件，即高层建筑物结构表面的温度T是时间t的函数根据上面阐述的方法，建立高层建筑物结构的热传递模型，获得热传递模型的界限条件，将高层建筑物结构的热传递模型的定解问题进行离散化处理，获得一个封闭的数学方程组，对获得的数学方程组进行运算，得到的解即为高层建筑物结构上离散点的温度值，实现对高层建筑结构温度场影响效果的准确分析。
4仿真结果与分析
4．1实验参数设置为了验证改进算法的有效性，需要进行一次仿真。利用Matlab进行仿真计算。利用传统算法进行对比实验。实验过程中采用的数据来源于大连地区某新建高层建筑的真实数据。该高层建筑物的高度为76米，长度为120米，宽度为16米。实验过程中采用大连市气象服务中心提供的大连市不同季节的气象资料。高层建筑物结构的外表面与空气的热传递系数为αe=21W/m2℃(冬季)，αe=17W/m2℃(夏季)，太阳辐射吸收系数为α=0．6。4.2不同算法实验结果对比及分析利用不同算法进行高层建筑物结构温度场的计算，获得的实验结果能够用图1进行描述。根据上图1中的实验结果能够得知，改进算法的计算结果更接近于实际数值。这是由于改进算法能够根据高层建筑物的热传递函数，推导出不同建筑材料的一维差分方程，并计算高层建筑物结构在环境温度作用下的温度分布情况，实现了对高层建筑结构温度场影响效果的准确分析。根据改进算法的计算结果，能够对高层建筑物的结构设计与施工技术进行定量与定性的评估。首先改进算法分析了外部环境温度场引起的高层建筑物结构的形变，高层建筑物在设计的过程中不能忽略外部环境温度对建筑物产生的不利影响;其次，改进算法对高层建筑物结构表面的温度分布情况进行了准确计算，获得了温度场对高层建筑物结构的准确影响值，改进算法相对传统算法在高层建筑物结构温度场的影响效果分析方面具有更大的优势。4．3不同算法下温度场对高层建筑结构影响分析准确性和可信度比对为了进一步验证本文算法的有效性，将传统的基于温度内力的分析方法作为对照，将两种算法下温度场对高层建筑结构影响分析准确性和可信度进行对比，结果如表2所示。表2不同算法下温度场对高层建筑结构影响分析准确性和可信度比对厚度mm传统算法本文算法准确度%可信性%准确度%可信性%073.2474.2393.7292.745069.5878.5695.8691.6710075.8666.8594.5892.9415070.3868.3790.3795.8120065.4974.5993.5994.28分析表2可知，在相同厚度条件下，利用本文算法进行温度场对高层建筑结构影响分析时，其准确性和可信性远远高于传统算法，随着厚度的增加，本文的优势更加明显。5结束语针对传统算法的缺陷，提出一种基于微分界限的高层建筑结构温度场的影响效果分析方法，并通过仿真结果表明，改进算法能够提高高层建筑物结构温度场计算结果的准确性，提高温度场对高层建筑结构影响分析的可信度，具有较强的实用性和创新性。
作者：尚世宇 单位：许昌学院土木工程学院
