時間：2023-07-13 17:23:12
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇超高層建筑結構設計要點，希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：復雜高層；超高詠ㄖ；結構設計；設計要點
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A
在建筑行業(yè)發(fā)展中，越來越多新技術、新工藝和新材料應用其中，這就對工程結構設計提出了更高的要求。尤其是在當前復雜高層和超高層建筑的結構設計中，可能受到一系列客觀因素影響，為工程結構埋下安全隱患，影響工程結構設計質量。尤其是在高層建筑結構設計中，相較于普通的建筑而言，結構設計要求更高，需要充分結合建筑特性，把握復雜高層和超高層建筑設計技術要點，提升設計合理性，為后續(xù)施工活動有序開展打下堅實的基礎。
一、復雜高層和超高層建筑結構設計
某建筑工程總高度78.5m，高22層，主樓地下兩層，地面20層。建筑結構為框剪結構，通過多方設計方案論證，樁基工程選擇后壓漿鉆孔灌注樁，選擇端承-摩擦樁的裝荷載形式，壓漿鉆孔灌注樁295根，φ700樁252根，有效樁長18m～19m。采用標號C25的混凝土，關注前0.5m?～0.5m?碎石置于空洞地步。關注過程中，導管同孔底之間的距離為0.5m，連續(xù)灌注混凝土。
復雜高層和超高層建筑結構設計中，相較于普通的建筑結構設計而言存在明顯的差異。一般其概況下，普通建筑的高度是在200m以下，復雜高層和超高層建筑的高度則超過了200m，這就對建筑工程穩(wěn)定性提出了更高的要求。普通建筑多為鋼筋混凝土結構，而復雜高層和超高層建筑結構則是多為鋼結構或是混合結構，設計技術含量較高，結構更為復雜。此外，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，需要充分考慮到建筑抗震要求、環(huán)境因素、自重以及風荷載等因素的影響，設計內容較為復雜，所以復雜高層和超高層建筑結構設計難度更大。
二、復雜高層和超高層建筑概念設計
（一）提升對概念設計的重視程度
近些年來，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計理念不斷創(chuàng)新，積累了豐富的結構設計經(jīng)驗，其中最具代表性的就是概念設計。在概念設計中，提升結構設計規(guī)則性和均勻性；結構中作用力傳遞更為清晰；結構設計中應該充分體現(xiàn)高標準的要求；結構設計中融入節(jié)能減排理念，促使結構設計更為科學合理；設計中，提升建筑材料利用效率，在滿足建筑結構整體設計要求的同時，迎合可持續(xù)發(fā)展要求。基于此，為了滿足上述設計要求，設計人員應該同建筑工程師進行密切的交流，在充分交流基礎上，提升建筑結構設計合理性。
（二）選擇合理的結構抗側力體系
在復雜高層和超高層建筑結構設計中，為了可以有效提升結構設計安全性，選擇抗側力體系是尤為必要的。在選擇結構抗側力體系中，應該根據(jù)建筑具體高度來選擇，明確結構抗側力體系和建筑物高度之間的關系，如果建筑高度在100m以下，可以選擇框架、框架剪力墻和剪力墻體系；如果建筑高度在100m～200m以內，則選擇框架核心筒、框架核心筒伸臂；建筑高度在600m左右時，選擇筒中筒伸臂、桁架、斜撐組合體；在結構設計中，需要充分考慮到結構內部各個部件之間的關系，形成一個整體；如果建筑工程結構中存在多個抗側力結構體系，應該分別對這些抗側力結構體系進行分析，在此基礎上科學分析和判斷。
（三）提高建筑抗震設計重視程度
提高建筑抗震設計重視程度是尤為必要的，尤其是在復雜高層和超高層建筑結構設計中，抗震設計對于建筑安全影響較大。在選擇抗震方案中，需要選擇合理的施工材料，質量符合建筑要求；盡可能降低地震過程中能量的擴大，對建筑構件的承載力進行驗收，計算地震下建筑結構位移數(shù)值；高層建筑工程設計中，結構抗震手段的應用需要在得到位移數(shù)據(jù)基礎上實現(xiàn)，設計更加合理的建筑工程結構設計方案，一旦建筑結構發(fā)生變形可以起到有效的保護作用；結構設計中體現(xiàn)出建筑構件的生產(chǎn)要求和界面變化情況，提升結構設計穩(wěn)定性和牢固性。
（四）復雜高層和超高層建筑結構設計融合經(jīng)濟理念
在復雜高層和超高層建筑結構設計中，由于工程項目較為龐大，在具體的結構設計中，可能受到客觀因素影響出現(xiàn)一系列成本問題。故此，在建筑結構設計中，需要充分融合經(jīng)濟型設計理念，對結構設計方案優(yōu)化處理，避免建筑工程結構冗長帶來的資源和資金浪費，提升資金利用效率。
三、復雜高層和超高層建筑結構設計精準性
（一）選擇合理的結構設計軟件，提升設計結果精準性
在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計工程師需要充分掌握前沿的設計手段和方法，能夠選擇合理的分析軟件，提升計算結果準確性。當前我國復雜高層和超高層建筑結構計算軟件種類繁多，但是不同軟件側重點存在明顯的差異，這就需要在結構設計中，設計人員可以了解到不同軟件的具體功能和應用范圍，結合工程結構設計要求來選擇合理的計算機軟件。此外，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，還應該對力學理念合理判斷和分析，結合自身豐富的設計經(jīng)驗，提升計算結果精準性。
（二）加強荷載和作用力的考量
在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計工程師需要充分結合復雜高層和超高層建筑結構特性，明確結構自身的豎向荷載力大小和風荷載的影響因素，將其融入到后續(xù)的結構設計中，提升設計合理性。復雜高層和超高層建筑結構設計中，除了需要考慮到結構穩(wěn)定性問題以外，還可以組織風洞試驗，測試建筑的抗風能力。在后續(xù)的實驗中，可以設計模型來模擬在不同風場環(huán)境下，建筑物的抗風能力和受力情況，有針對性提升建筑物結構的穩(wěn)定性。
建筑工程結構設計中，還需要考慮到倒塌水準，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：其一，復雜高層和超高層建筑的延性結構構件，構件的彈性變形能力高低同結構抗震能力存在密切聯(lián)系；其二，對于復雜高層和超高層建筑中的構件，滿足各項技術要求；就復雜高層和超高層建筑結構設計要求，對于建筑物中的控制構件，滿足建筑結構抗震設計要求，能夠在不同環(huán)境下保持相應的彈性。
（三）科學計算自振周期
復雜高層和超高層建筑結構設計中，需要充分把握震動規(guī)律，提升設計合理性。但是不同的振幅和頻率，可能出現(xiàn)大幅度震動現(xiàn)象，進而影響到建筑結構穩(wěn)定性。故此，在建筑結構設計中，需要科學計算出自震周期，結合抗震強度、建筑高度進行科學計算，確保自振結果精準性。
（四）建筑的垂直交通設計
復雜高層和超高層建筑的結構形式主要為框架―剪力墻和核心筒結構，此種建筑結構形式可以有效提升結構穩(wěn)定性，同時垂直交通體系結構可以產(chǎn)生較大的水平在和抵抗力。除了需要考慮到樓梯、電梯和衛(wèi)生間等區(qū)域以外，向平面中央集中，可以有效減少空間占地面積，賦予建筑更好的交通環(huán)境和采光效果。垂直交通結構體系設計中，需要充分協(xié)調采光和節(jié)能之間的關系，便于后續(xù)的維護工作開展。
結論
綜上所述，復雜高層和超高層建筑由于自身特性，建筑物高度較高，在結構設計中需要充分考慮到建筑抗震性能、垂直交通設計和載荷計算等問題，確保建筑工程結構穩(wěn)定性和安全性，滿足高層建筑使用要求，維護人們的生命財產(chǎn)安全。同時，對于建筑行業(yè)長遠發(fā)展具有更加突出的促進作用。
關鍵詞：超高層；復雜高層；建筑結構；設計要點
1超高層及復雜高層建筑結構設計的要求
（1）科學分析構造。在設計超高層及復雜高層建筑結構過程中，設計人員需要對建筑的整體構造進行合理設計，嚴格遵循實用性與穩(wěn)定性的原則，對結構設計細節(jié)加以高度重視，加固設計部分應力符合集中的部位。同時設計人員需要綜合分析外界的環(huán)境因素，如風向風力、溫度變化等，以免建筑物出現(xiàn)形變和側移等問題，確保構造的穩(wěn)定性[1]。此外，設計人員需要準確把握建筑材料的性能，尤其是材料的形變能力和延展性，以便因材料質量問題而影響建筑構造的使用性能。（2）優(yōu)選結構方案。結構方案的選擇是超高層及復雜高層建筑建設的前提與基礎，因此設計人員需要以工程實際情況為依據(jù)，科學確定結構方案，在確保結構安全穩(wěn)定的基礎上，協(xié)調好建筑成本投入及結構優(yōu)化之間的關系。同時構建系統(tǒng)科學的評價方案，在評價體系中納入相關的評價標準，如自然因素、施工工藝、工程材料和設計要求等，然后分析和對比超高層及復雜高層建筑的結構設計方案，優(yōu)選出最佳方案，保證工程的有序實施。（3）完善計算簡圖。在結構設計環(huán)節(jié)，計算簡圖的目的就是為方案的選擇提供數(shù)據(jù)支撐，達到結構精細化分析的目的。由于計算簡圖的完善與否直接關系到結構設計的科學合理，因此在實際工作中，設計人員應體現(xiàn)出計算簡圖的全面性與直觀性特征，對結構簡圖的繪制誤差進行科學控制，以便獲得關鍵性的內容，真實準確反映出工程的結構信息，便于工程的順利開展。
2超高層及復雜高層建筑結構設計的要點
超高層及復雜高層建筑結構設計的要點具體表現(xiàn)為以下幾方面：（1）注重概念設計。在超高層及復雜高層建筑的結構設計中，需要高度注重概念設計，適當提高結構的均勻性、完整性、規(guī)則性，保證結構抗側力與豎向的傳力路徑相對直接與清晰；同時在設計中適當融合節(jié)能和環(huán)保的理念，構建切實可行的耗能機制，關注材料與結構的利用率，保證結構受力的完整性。（2）加強抗震設計。抗震設計保證超高層及復雜高層建筑安全性的前提與基礎，要想做好抗震設計應做好如下幾點：①關注抗震結構設計的方法和質量。由于地震作用方向的隨機性強，對地震荷載進行準確計算后，需要從構件與結構等方面出發(fā)，科學選用抗側力結構體系，使剛心與形心相重合，提高結構安全性能[2]。②認真考慮抗震設防烈度。抗震設防烈度是建筑結構設計的重要內容，在烈度設計中應以建筑物最大承受強度大小為主，以此增強建筑物的安全性與經(jīng)濟性，有效減少建設誤差，保證人們的生命財產(chǎn)安全。③科學選擇建材。抗震設計材料應具備材質均勻、高強輕質等特點，并且構件連接應有良好的延性、連續(xù)性、整體性，這樣才能有效消耗地震的能力，降低地震反應，減少因地震造成的損失。④加強構件強度。為了增強超高層及復雜高層建筑結構的抗變形能力和抗震性能，可以選擇強度較大的結構，如鋼結構、型鋼混凝土結構、混凝土結構等。（3）合理選擇結構抗側力體系。要想保證建筑的安全性，必須要對結構抗側力體系進行科學選擇，但是在選擇過程中需要注意幾點：①在實際設計環(huán)節(jié)，應該高度重視相關結構抗側力構件的聯(lián)系，使其形成統(tǒng)一和完整的整體。②如果建筑結構中涉及諸多抗側力結構體系，則需要對其進行認真分析，科學評判其貢獻程度，對其效用進行詳細考察[3]。③從建筑物實際高度出發(fā)，對所學的結構體系進行確定，如建筑物高度不超過100m，框架剪力墻、框架、剪力墻為最佳體系構成；高度保持在100~200m的范圍內，剪力墻和框架核心筒為最佳體系構成；蓋度在200~300m的范圍內，框架核心筒和和框架核心筒伸臂為最佳體系構成；高度低于600m時，銜架、斜撐、組合體、筒中筒伸臂、巨型框架為最佳體系構成。
3結束語
在超高層及復雜高層建筑結構設計過程中，需要對其設計要點進行準確掌握，從施工過程、抗震設防烈度和結構方案等方面處罰，做到科學分析構造、優(yōu)選結構方案、完善計算簡圖，并加強抗震設計，注重概念設計，合理選擇結構抗側力體系。這樣才能提高材料的利用率，保證建筑結構的穩(wěn)固性和安全性，增強建筑的整體質量和使用性能，達到良好的設計效果。
參考文獻
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(1)高層建筑結構計算簡圖的合理化原則計算簡圖是計算高層建筑結構設計的基礎，其合理性能直接關系到高層建筑的結構的安全性。由此可見在進行高層建筑結構設計時要堅持計算簡圖合理化原則，且高層建筑實際結構的節(jié)點不是單一的，故必須要將簡圖的誤差控制在規(guī)范的范圍內。
(2)高層建筑結構基礎方案的合理化原則高層建筑的地質條件是高層建筑結構基礎方案的設計參考依據(jù)。其結構基礎方案的合理化要求對高層建筑的結構類型、施工條件、荷載分布情況、與鄰近既有建筑物的關聯(lián)性等因素進行綜合考慮。高層建筑結構設計基礎方案通常情況下要確保其能夠最大程度發(fā)揮地基的潛力，高層建筑設計必須要具備相應的地質勘察報告。
(3)高層建筑方案的合理化原則高層建筑結構方案的合理化指的是高層建筑結構設計方案必須要與結構體系的結構形式的要求保持充分的一致性，同時要滿足經(jīng)濟性的要求。結構體系的具體要求要保證具有簡單性、受力明確性等，綜合考慮工程設計的需求、施工材料、地理條件、施工條件等，同時還要兼顧建筑的暖氣、水和電額的相互協(xié)調。
2高層建筑及超高層建筑結構抗震設計目標分析
高層建筑的抗震設計在整個建筑設計中具有重要的作用。在設計時要考慮到重現(xiàn)期大約為7度的地震，建筑物只能出現(xiàn)的損傷都可以忽略，在進行結構設計時要使結構的反應狀態(tài)基本處于彈性反應狀態(tài)。對于重現(xiàn)期與9度的地震水準較為接近的地震，在設計時要對最大地震的震動進行預計，并設計為在真正遇襲情況下能有效防止倒塌情況，并能夠證實以下幾點:
(1)對于結構中的所有的延性的構件，要保證其非彈性變形必須低于其變形能力;
(2)對于非延性破壞模式的結構部件，要求其對于力的需求要大于等于其名義上的強度;(3)對于超高建筑物或者較為復雜的建筑物的設計上，對于起到控制作用的構件還需要保證其在受到中等震級地震的振動下仍能夠保持其自身一定的彈性。
3設計要點分析
(1)重視概念設計對于超高建筑結構設計以及復雜建筑結構設計上，要重視其結構概念的設計，在設計時要盡量提升建筑結構的規(guī)則性和均勻性;要確保結構的傳力途徑清晰和直接，尤其是結構的豎向和抗側力傳力的途徑;在設計上包保證結構具有較高水平的整體性設計;設計時要將節(jié)能減排的置入，以建立合理的耗能機制，創(chuàng)建綠色建筑;在設計時要充分考慮到結構與建筑結構材料的利用率，確保形成較為完整的結構受力整體。這一設計過程的實現(xiàn)，得力于建筑師以及結構工程師之間的良好溝通交流，以更好的實現(xiàn)建筑和結構之間的統(tǒng)一。
(2)選擇科學、合理的抗側力體系大量研究表明，在設計時選擇較為合理的結構抗側力體系，能有效保證高層建筑以及復雜高層建筑的安全性。在選擇時要注意結合建筑物的實際高度對結構體系進行選擇;在進行建筑設計時要盡可能的確保結構抗側力構件之間相互聯(lián)結和組合;對建筑設計中可以根據(jù)多重抗側力結構體系的具體情況進行設計，要綜合分析每種結構體系的優(yōu)點及適用性，對各種體系的貢獻度進行合理的評估與評判。
(3)注重抗震設計在滿足建筑的功能性的基礎上，高層建筑和超高層建筑的重要設計環(huán)節(jié)就是抗震設計，該設計是建筑安全性較為重要的一步。在對高層建筑進行抗震結構設計時，建筑材料的選擇一定要慎重，保證質量。大量研究表明，在地震時要減少能量的輸入能夠有效減少地震對高層建筑的損害。
要做到以下幾點:
(1)在對建筑構件的承載力進行驗收時要對建筑結構在地震作用下的層間位移限值實施較為有效的控制。
(2)在對高層建筑的具體工程項目進行設計時，要積極采取基于位移的結構抗震方法，對設計方案要進行定量的具體分析，確保結構的變形延性能夠滿足地震的預期要求。
(3)綜合分析建筑構件的變形以及建筑結構的位移之間存在的精確大關系，有效確定構件的具體變形值。
(4)結合建筑物的實際情況，如建筑界面的應變分布以及建筑界面的具體大小具有針對性的分析，并結合其具體構建要求進行設計。
您好，根據(jù)作者的專業(yè)，這篇論文我把電氣內容放在前邊，結構內容放后邊了
關鍵詞：高層；鋼結構建筑；消防；電氣；結構；設計要點
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
前言：高層鋼結構建筑的電氣消防設計水平和結構設計的安全、可靠，直接關系到高層建筑物和民用建筑建筑物的安全使用性能，建筑行業(yè)在進行建筑結構設計和消防電氣設計中應該根據(jù)國家標準和規(guī)范，做好建筑工程的消防電源及配電設計、火災自動報警系統(tǒng)設計、鋼結構設計等方面的設計工作,通過優(yōu)化建筑工程結構設計和消防電氣設計不僅可以有效避免安全隱患的出現(xiàn),防止重大安全事故的發(fā)生保障人員的人生安全。
一、高層鋼結構建筑消防電氣設計的特點
高層鋼結構建筑的結構本身在高溫下容易失去承載力，室內裝修的材料也是可燃的，加上存在人員及貨物過于密集、樓層過多的問題，高層建筑存在著嚴重的安全隱患。高層鋼結構建筑容易發(fā)生的“煙囪模式”是由于豎井內電氣管線多、管道敷設彎曲、電梯間通風設備多等多種原因造成的。煙囪模式在遇到明火的時候，會加快火勢的增大和蔓延。經(jīng)過對許多火災事故和現(xiàn)場的分析，相關部門發(fā)現(xiàn)火災發(fā)生十五分鐘之后，火勢會不斷加大并以極快的速度蔓延，煙霧的擴散程度也會迅速加快。所以，高層鋼結構建筑的火災撲救十分困難，假如發(fā)生火災，就會對人民的身體健康和財產(chǎn)安全造成極大的損害。
二、高層鋼結構建筑的消防電氣設計要點
1、供配電設計
高層建筑的防火規(guī)范必須按《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045-95執(zhí)行。國家標準《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-2009規(guī)定了供電負荷等級和供電要求。一級負荷應由獨立的雙重電源供電，當一電源發(fā)生故障時，另一電源不應同時受到損壞。許多高層鋼結構的建筑為一類高層建筑，所以它的供電負荷等級也應該是一級。一類高層鋼結構的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設施、火災自動報警、漏電火災報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、應急照明、疏散指示標志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等消防電氣的負荷應該是一級負荷別重要的負荷供電。
2、火災事故照明和疏散指示照明
高層鋼結構建筑的樓梯間、前室、配電室、消防控制室、消防水泵房、防煙排煙機房、供消防用電的蓄電池室、自備發(fā)電機房、電話總機房以及發(fā)生火災時仍需堅持工作的其它房間、人員密集的場所、公共建筑內的疏散走道和居住建筑內走道長度超過20m的內走道應設置應急照明。疏散用的應急照明，其地面最低照度不應低于0.5Lx，疏散照明最少持續(xù)供電時間為30min。
3、先進可靠的火災自動報警控制系統(tǒng)
高層鋼結構建筑的火災報警系統(tǒng)按《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50116-98的要求執(zhí)行，將火災報警系統(tǒng)分為三種基本形式：區(qū)域報警系統(tǒng)，集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)。火災自動報警系統(tǒng)的保護對象應根據(jù)其使用性質、火災危險性、疏散和撲救難度等分為特級、一級和二級。鋼結構的高層建筑的火災自動報警系統(tǒng)基本上采用控制中心報警系統(tǒng)。控制中心報警系統(tǒng)中至少應設置一臺集中火災報警控制器、一臺專用消防聯(lián)動控制設備和兩臺及以上區(qū)域火災報警控制器；或至少設置一臺火災報警控制器、一臺消防聯(lián)動控制設備和兩臺及以上區(qū)域顯示器，應能集中顯示火災報警部位信號和聯(lián)動控制狀態(tài)信號，系統(tǒng)中設置的集中火災報警控制器或火災報警控制器和消防聯(lián)動控制設備在消防控制室內的布置應滿足規(guī)范要求，宜用于特級和一級保護對象。
4、火災漏電探測報警系統(tǒng)
高層鋼結構建筑內火災危險性大、人員密集，根據(jù)《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50116-98的要求需設置漏電火災報警系統(tǒng)。火災漏電探測報警系統(tǒng)主要探測線路的漏電電流、過電流等信號，發(fā)出聲光信號報警，準確報出故障線路地址，監(jiān)視故障點的變化，并儲存各種故障和操作試驗信號不應少于12個月。火災漏電的探測模塊安裝在供配電的每一個回路的空氣開關下端，探測每一路需要檢測回路的漏電電流、過電流情況。每一個探測回路只發(fā)出聲光信號報警，準確報出故障線路地址，監(jiān)視故障點的變化，不切斷回路的電源。火災漏電探測報警系統(tǒng)的主機安裝在消防控制中心的墻上，給值班人員提供準確的報警信號和故障點位置。
5、做好建筑物的防雷與接地
高層建筑的火災中，由雷擊造成的原因占一定的比例。所以建筑設計時必須計安全可靠的防雷和接地裝置 ，防止直擊雷、側擊雷的直接破壞和雷電波的浸入造成的破壞。鋼材是良好的導電體，鋼結構的高層建筑像一個導電的鐵籠子，所以更要做好建筑物的防雷和接地，還應及時與結構等專業(yè)溝通，合理確定位置，使其滿足規(guī)范要求，減少和預防由于雷擊造成的安全事故。
三、高層鋼結構建筑的結構設計應注意的問題
1、鋼結構設計要安全可靠
鋼結構要做到安全合理、符合電氣專業(yè)相關要求、節(jié)點構造方便可靠，并為構件生產(chǎn)、運輸、安裝提供保障。 結構方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結構重量；鋼結構設計生產(chǎn)盡可能縮短制造、安裝時間，節(jié)約勞動工日；鋼結構必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，保證整個結構安全可靠，符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結構構件應便于運輸、便于維護。而且還要注意鋼結構使用價值和觀賞價值兼?zhèn)洹?/p>
2、鋼結構建筑設計要實用、安全
鋼結構建筑設計要發(fā)揮鋼結構的優(yōu)勢，滿足電氣消防設計規(guī)范，建筑鋼結構的平面布置應力求規(guī)則、對稱，而且避免鋼結構帶來的建筑平、立面單調呆板；注意設計深度，保證達到有關的規(guī)定要求；注意解決鋼結構建筑建筑防腐蝕、防火、防震問題。做好鋼結構防銹、防腐處理，使結構布置符合規(guī)則性要求，提高防震能力，保證鋼結構建筑的實用安全性統(tǒng)一。
四、高層鋼結構建筑結構設計技術要點
1、判斷鋼結構在建筑設計中的適用性
在進行鋼結構建筑設計、選用結構設計方案之前，要充分考察建筑項目建設是否適合用鋼結構 。鋼結構通常用于大跨度、高層、荷載、體型復雜或有較大振動、密封性要求高、吊車起重量大、要求能便于安裝拆卸的結構。為了避免不必要的經(jīng)濟損失，要認真考察鋼結構在建筑設計中的適用性。
2、確定結構選型與結構布置
“概念設計”這一理念應貫穿于在鋼結構設計的整體過程中，運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇，它在結構選型與布置階段尤其重要。國內常見的鋼結構類型主要有：框架、塔桅索膜、網(wǎng)架、平面架、輕鋼等。在鋼結構選型環(huán)節(jié)，要注意依據(jù)結構設計中主體系與分體系之間試驗現(xiàn)象、破壞機理、工程經(jīng)驗、力學關系與震害等因素的綜合深入分析，從而全面性整體性的選擇最為科學、合理的結構，并且注意合理布置細節(jié)。
3、分析結構、預估截面
建筑設計在確定鋼結構選型和布置后要注意對鋼結構進行分析，以便鋼結構于在實際設計中的合理應用，例如利用線彈性分析鋼結構。另外還需對構件截面作初步估算，包括梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。設計時應及時與電氣等專業(yè)溝通，使設計更加優(yōu)化，這些也是鋼結構建筑設計的重要環(huán)節(jié)。
結語：綜上所述，在高層鋼結構建筑的消防電氣設計以及結構設計過程中，深入了解其消防電氣的設計特點以及結構設計特點是關鍵，做好電氣和結構兩個專業(yè)間的相互配合工作，這既是現(xiàn)代化高層建筑物得到安全保障的體現(xiàn)，也是建筑火災得到有效控制的體現(xiàn)，極大地保障了人們的生命財產(chǎn)安全。并且隨著現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展的同時，促進人們不斷在建筑電氣消防技術中引入了很多新型的現(xiàn)代化設備，不斷的完善結構優(yōu)化設計，進而大幅度地提升了超高層建筑物的安全穩(wěn)定功能，使其更加符合現(xiàn)代化超高層建筑設計的新要求。
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關鍵詞:建筑結構 ；超高層 ；結構設計 ；抗震
中圖分類號：TU3文獻標識碼： A
傳統(tǒng)的建筑防震技術主要是以加強建筑物的剛性和韌性之間的配合度來實現(xiàn)的,而近年來,我國開始引進國外的先進技術,采用了隔震的防震新技術,并結合我國的實際建筑施工水平進行了改良。目前以我國的建筑隔震結構設計技術水平來講,主要的隔震技術方式是基礎隔震,除此之外,還有中間隔震和懸掛隔震等技術方式。在實際的超高層建筑工程結構設計中,對于隔震的技術方式選用還需要結合具體建筑工程的要求來確定。
1. 隔震技術的應用
自我國引進隔震建筑物結構設計技術以來, 就在高層建筑工程中得到了廣泛應用,并且隨著技術人員的不斷改進與創(chuàng)新,目前隔震技術除了能夠在建筑工程建造設計中發(fā)揮重大作用,還能夠對已經(jīng)建設完工的高層建筑進行隔震結構改造,以提高現(xiàn)有高層建筑的抗震性能。一般來講,隔震結構層可以設計在高層建筑的不同位置, 如防火層或設備層的結構部位,或者基礎層和中間層也可以,甚至在高層建筑的頂層也能起到良好的抗震加固效果。
2. 隔震建筑物
隔震建筑物是指在建筑物結構中的某個層面采用了隔震層的加固技術, 這種隔震層裝置是各種側向勁度較小的隔震組件相互作用而形成的。其目的是為了加長整個隔震建筑物的周期,以消減外力作用在建筑物上的影響。其作用原理是因為在加長了建筑物的周期以后,會增大建筑物的位移,再加上各種消能組件的作用,就可以大幅度增高結構的阻尼比,而實現(xiàn)減少建筑位移量的目的。
3. 基礎隔震技術
基礎隔震技術是目前我國高層建筑抗震技術中應用最廣泛, 也是效果最好的抗震加固技術,并且基礎隔震的技術成本較低,但在隔震功能上卻發(fā)揮巨大的效應,因地震而引起的地面運動頻率對于基礎隔震效果的影響非常小,共振現(xiàn)象的發(fā)生頻率非常小,可以忽略不計。
3.1 基礎隔震的概念
通常所指的基礎隔震是指在建筑物的結構設計中, 為建筑基礎與上部結構之間加設一層高度不大但有足夠可靠的隔震設置,用以吸收由地面運動所帶來的作用力,從而減少建筑上部結構中受到的地震影響,保證建筑物的穩(wěn)定和安全,保護建筑物內部的人群和設備不受傷害,也有效制止了因整體結構破壞而引起的次生災害。
3.2 基礎隔震設計中需要注意的問題
由于基礎隔震層要充分吸收建筑周邊的所有地面運動作用力, 因此,在設計中,最好要將隔震層的面積范圍稍大于建筑基礎的范圍,因此,在建筑施工中,要保證施工場地足夠寬綽。在設置隔震層周邊的擋土墻時,由于在其上部會產(chǎn)生墻外狹道等現(xiàn)象,因此在設計中要充分考慮到這一部分結構在地震作用中是否會發(fā)生位移而引起其他不良問題的出現(xiàn)。
3.3 基礎隔震結構體系動力分析
在高烈度區(qū)地震波影響下, 高層隔震結構體系的上部結構彎曲變形已開始占了較大部分,在高烈度地區(qū)應用橡膠隔震結構,結構中的隔震支座可能會出現(xiàn)一定的拉應力或者非線性變形,但是結構整體是安全的。對于高層隔震結構體系,上部結構的傾覆彎矩較大,水平地震作用會引起隔震層的轉動,結構的垂直荷載也較大,隔震層可能產(chǎn)生明顯的豎向變形。對于這種情況, 隔震結構的地震反應不僅要按多質點平動體系進行分析,并且要考慮結構的擺動。因此應采用多質點平動加擺動計算模型,如圖1 所示。
圖1 基礎隔震體系多質點平動加擺動動力分析模型
4. 中間層隔震技術
在實際的建筑工程中, 尤其是在城市中心的地區(qū)進行高層或超高層建筑施工時,往往會受到地面施工空間的限制,這時候也可以采用中間層隔震技術。這種隔震建筑物的結構可以分為三部分,即隔震層以下的建筑結構包括建筑基礎、隔震層、隔震層以上的建筑結構。
5. 懸掛隔震技術
懸掛隔震技術是利用一定的裝置將建筑物整體結構或大部分結構懸掛起來,以達到在地震時,地面運動作用不到建筑主體結構上的目的,從而實現(xiàn)有效抗震。但這種隔震技術結構中,懸桿所要承受的荷載較大,必須用高強鋼來實現(xiàn),但高強鋼的柔性較差,容易在較大的垂直作用力下斷裂。
6. 超高層建筑結構的隔震設計
針對超高層建筑結構的隔震設計,需要嚴格按照有關高層建筑規(guī)范條例的相關內容,結合建筑物所在環(huán)境的實際情況,遵循隔震設計的一般要求,采取合理的設計步驟,確保超高層隔震建筑物的結構設計達到最優(yōu)化的效果。
6.1 隔震設計要求
(1)設計方案:建筑結構的隔震設計,應根據(jù)建筑抗震設防類別、抗震設防烈度、場地條件、建筑結構方案和建筑使用要求,與建筑抗震的設計方案進行技術、經(jīng)濟可行性的對比分析后,確定其設計方案。(2)設防目標:采用隔震設計的房屋建筑,其抗震設防目標應高于抗震建筑。在水平地震方面,隔震結構具有比抗震結構至少高0.5 個設防烈度的抗震安全儲備。豎向抗震措施不應降低。(3)隔震部件:設計文件上應注明對隔震部件的性能要求;隔震部件的設計參數(shù)和耐久性應由試驗確定;并在安裝前對工程中所有各種類型和規(guī)格的部件原型進行抽樣檢測,每種類型和每一規(guī)格的數(shù)量不應少于3 個,抽樣檢測的合格率應為100%;設置隔震部件的部位,除按計算確定外,應采取便于檢查和替換的措施。
6.2 隔震設計步驟
(1)結構隔震控制目標的確定。依據(jù)設防烈度或地震危險性場地條件以及工程的重要性,確定設防標準。(2)結構設計。確定上部結構方案與結構布置,初步確定上部結構構件尺寸及材料強度等級。由于設置了隔震層,上部結構所受地震作用降低很多。因此,對柱子軸壓比的限制可適當降低,柱子的截面也可適當減少。這部分設計內容與非隔震建筑相同。(3)隔震裝置的選用。根據(jù)隔震裝置的承載力、剛度、變形等性能要求和規(guī)定,確定隔震支座的類型、個數(shù)和隔震支座的尺寸、布置并進行隔震支座設計。(4)結構隔震體系動力參數(shù)的確定。選擇隔震結構動力計算分析模型,確定結構的剛度、自振周期、阻尼比等動力參數(shù)。(5)結構隔震控制驗算。計算結構地震作用和結構的加速度、速度、位移、隔震的水平位移、支座軸力等地震反應,確認是否滿足設防標準。
7.超高層隔震建筑物設計技術
超高層隔震建筑物設計技術主要有下列關鍵因素：
7.1長周期建筑物之隔震效果
隔震建筑物之最優(yōu)越抗震效果即在延長建筑物基本振動周期，但高層建筑物基本振動周期往往超過3秒，隔震后即使將建筑物基本振動周期拉長至5秒以上，由反應譜顯示，兩者加速度反應相差有限。但是在增加阻尼比降低地震位移反應，則有其貢獻。
7.2 傾覆作用造成隔震組件受拉力
隔震組件設計時必須考慮拉力作用，因此拉力試驗成為規(guī)范修訂之首要任務。
7.3風力作用
隔震層設計時必須考慮地震力作用，但是小地震或風力作用，隔震組件是否發(fā)揮功能？仍有待深入探討。
8. 結束語
隔震建筑結構設計是目前抗震效果較為理想的技術方法,但其設計技術仍有很大的發(fā)展空間,還需要技術人員不斷提高技術水平,完善技術方法，使我國的高層建筑抗震性能得到更進一步的加強。
參考文獻：
【關鍵詞】高層建筑；設計；結構；抗震；抗側力構件
前言
隨著我國各類城市圈、高新技術產(chǎn)業(yè)園區(qū)、金融市場商務區(qū)、生態(tài)文化旅游區(qū)、百鎮(zhèn)千村示范工程等社會經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略全面實施，區(qū)域協(xié)調、城鄉(xiāng)一體、合理布局的城鎮(zhèn)化建設規(guī)模不斷擴大，工程建設項目逐年倍增，一大批高層建筑，尤其是建筑功能的廣泛性、結構類型的多樣性且體型復雜高層建筑顯著增多。表現(xiàn)在各個領域，這種新的建筑設計理念、新的結構體系、新的施工方法等運用于大型公共建筑、上萬到幾十萬、甚至于百萬平方米高層住宅樓群的施工實踐，為從事復雜高層建筑結構施工管理技術人員、工程建設行業(yè)質量監(jiān)督管理人員提出新的目標、新的要求。
一、復雜高層建筑結構抗震設計的目標
高層建筑愈來愈多，高層建筑基于性態(tài)的抗震設計必然顯得尤為重要，傳統(tǒng)的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設防目標顯然是不夠水準的，設計上必須有所突破，筆者認為還要從以下兩個評價水準進行考察：
1、正常使用水準評價。對于重現(xiàn)期大約為 50a 的地震，建筑物只能出現(xiàn)的損傷應該可以忽略，結構在設計時要求結構的反應狀態(tài)基本處于彈性反應狀態(tài)。
2、倒塌水準評價。對于重現(xiàn)期與 2 500 a 的地震水準非常接近的地震，要對最大地震振動有所預計，并設計為真正遇襲的條件能有效防止倒塌，并能證實以下幾點：（1）對于結構中所有的延性構件，其非彈性變形需求必須都比其變形能力要低；（2）對于具有非延性破壞模式的結構部件，其中對力的需求應大于等于其名義上的強度；（3）對于超高建筑物，又或者是復雜建筑物在設計上，對于起控制作用的構件還必須要證實其受到中等地震的振動作用，仍能保持彈性。
二、復雜高層建筑結構設計中的要點問題分析
1、重視概念設計。大量實踐經(jīng)驗告訴我們，對于復雜超高結構設計上，應重視其結構概念設計，具體的應重視以下幾個環(huán)節(jié)：（1）應該盡量提升建筑結構的均勻性和規(guī)則性；（2）要確保結構有清晰且直接的傳力途徑，特別是結構豎向和抗側力傳力途徑；（3）設計上，要保證結構的整體性要在較高的水平；（4）設計要滲透節(jié)能減排的意識，建立較為合理的耗能機制；（5）應從提高結構和建筑構件材料的利用效率入手，確保形成整個結構的受力整體性。這一過程的實現(xiàn)，離不開結構工程師和建造師之間良好的溝通和交流，只有溝通才能盡可能地實現(xiàn)建筑和結構的統(tǒng)一。
2、科學、合理地選擇結構抗側力體系。理論研究和實踐證明，選擇合理的結構抗側力體系，能夠有效保證高層及復雜高層結構的安全性。在選擇上應注意以下幾個主要的因素：（1）結合建筑的實際高度選擇合適的結構體系。（2）在建筑的設計上，應盡可能地確保結構抗側力構件相互聯(lián)結、組合為一個整體。（3）對于建筑中采用了多重抗側力結構體系的具體實際情況時，應綜合分析每種結構體系在建筑設計中的效用，對各自的貢獻度有合理的估計和評判。
三、抗震設計問題分析
隨著城市建設的發(fā)展，越來越多美觀實用、造型新穎的高層建筑不斷涌現(xiàn)。這些建筑在充分滿足人們的使用空間，并給城市帶來靚麗風景的同時，也給結構分析特別是起主要作用的抗震性能分析帶來了許多難題。為適應建筑物的獨特造型和復雜空間布置，這些高層建筑的結構形式通常較為新穎和多變，常用的結構分析方法和分析軟件往往對其不能適用，因此需要進行專門的研究和探索。隨著結構計算機分析技術的快速發(fā)展，通用有限元軟件越來越成熟，它們?yōu)榇笮蛷碗s工程的抗震分析提供了有利的條件，也大大促進了復雜高層建筑結構分析和設計技術的發(fā)展。在滿足建筑的功能性的基礎上，抗震設計是高層和超高層建筑的設計重點，這是確保建筑安全性最為關鍵的一環(huán)，應重點從以下幾點著手：
1、在高層建筑的抗震方案設計中，建筑結構的材料選擇也非常重要。
2、促進地震發(fā)生時能量的輸入能有效地減少。實踐證實，應做好以下幾個方面：一是，在對建筑構件的承載力進行驗收的同時應對建筑結構在地震作用下的層間位移限值實施有效的控制。二是，具體的高層建筑工程項目設計時，我們應該采用積極的、基于位移的結構抗震方法，對設計方案進行定量的分析，確保結構的變形彈性可以滿足地震的預期要求。三是，應綜合分析建筑構件的變形和建筑結構的位移兩者之間精確的關系，有效地確定構件的變形值。四是，結合建筑物的實際如建筑界面的應變分布及其大小來對建筑構件的構造需求進行有針對性的設計。五是，選擇堅固的場地，實施建筑施工，亦是有效減少地震發(fā)生作用時能量的輸入的另一個方面。
3、大量理論研究和實踐表明，對于一個具體的高層建筑而言，如果其承載能力不是很大，但是其具有的延性較高，那么當?shù)卣鸢l(fā)生時，它也是不容易出現(xiàn)倒塌事故的，這是因為延性構件可以將地震帶來的能量充分地吸收，如此一來，建筑物能夠經(jīng)受住的結構變形將非常大。大量工程實踐證實，在很多情況下延性結構的運用的效果是非常明顯的，借助該結構能夠消耗掉地震的能量，從而使得地震反應得以有效的減輕，促使地震給高層建筑帶來的破壞被有效地減弱，避免重大損失的發(fā)生。
4、設計的質量和方法決定著抗震效果的高低，因此，高層建筑抗震設計的結構必須得到足夠的重視。從國內外高層建筑結構的設計上來看，主要有如下 3 種：“框――筒”、“筒中筒”和“框架――支撐體系”。
四、結語
隨著高層建筑和超高層建筑越來越多，其復雜性也在不斷地增加，這給建筑的安全和建設的經(jīng)濟性在設計上提出了較高的要求，從理論研究和結構設計的實踐經(jīng)驗來看，要想保證復雜高層和超高層建筑的安全性，我們還有很多的工作要做，而且要保證較高的準確性和合理性。
參考文獻
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關鍵詞：高層建筑，結構設計，分析，研究
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
1 引言
我國經(jīng)濟的快速發(fā)展加快了城市化進程的腳步，同時帶動了建筑業(yè)的騰飛，建筑技術隨之也有了質的飛躍。高層建筑的發(fā)展使有限的土地面積得到了最大化的使用，發(fā)展無限的空間，緩解了城市用地緊張和城市人口壓力，并且高層建筑一躍成為建筑發(fā)展的主流導向，儼然成為城市高度發(fā)展的標志。高層建筑結構層數(shù)多、復雜難度大、施工困難、管理復雜、工序繁多、建設周期長、質量難以保證等諸多的特殊性，給設計施工帶來了許多不便。高層建筑能夠做到結構功能與外部條件的一致，設計理念先進，能夠充分發(fā)揮結構的功能并保持經(jīng)濟性的協(xié)調，更好的解決構造問題。高層建筑結構總體系與各個分支體系設計和構造處理的原則、力學性質以及工作原理、力學模型和功能等這些高層建筑概念設計的依據(jù)都需要在實踐中不斷的積累經(jīng)驗。本文從高層建筑結構設計的角度出發(fā)，針對高層建筑結構的特點和設計問題，分析總結設計的要點，提出相對的控制措施，以期為相關的結構設計人員提供借鑒和參考。
2 高層建筑結構設計特點
相比低層、多層建筑結構，高層建筑結構中結構專業(yè)在各個專業(yè)中發(fā)揮著更為重要的作用，結構體系的選擇直接關系到建筑的平面布置、樓層高度、施工技術、機電管道、施工工期、造價成本等，主要設計特點有以下幾點：
1）高層建筑結構設計的主要因素是水平載荷，其也是高層建筑結構設計的決定因素，在低層和多層建筑結構中，一般是以重力為代表的豎向載荷對結構設計起著至關重要的作用。在高層建筑結構設計中，雖然豎向載荷對結構存在著重要的影響作用，但是水平載荷更為重要，之所以這樣認為，是因為水平力對高層建筑結構安全穩(wěn)定性的影響程度要遠遠超過豎向載荷對結構的影響。建筑結構設計中的豎向載荷包括建筑自重以及建筑樓面的使用載荷，它們在豎向構件中作用的軸力和彎矩的大小與建筑高度的一次方成正比關系，而水平載荷對建筑結構產(chǎn)生的傾覆力矩，和由此在豎向構件中產(chǎn)生的軸力，都與建筑高度的二次方成正比關系，因而，對于一定高度的建筑來說，豎向載荷是定值，而水平載荷主要是風載荷和地震水平分力，它們的數(shù)值大小是動態(tài)的，具有不確定性，對著結構動力學的不同隨之產(chǎn)生較大的變化，而隨著建筑高度的增加，較小的水平載荷也會產(chǎn)生較大的傾覆力矩和軸力，因此水平載荷是高層建筑安全性能的主要決定性因素之一。
2）建筑結構中，軸向變形對結構的影響主要表現(xiàn)在連續(xù)梁支座的安全和預測構件的下料長度方面。在高層建筑結構中，由于豎向載荷較大，柱中的撓度也較大，這樣直接影響了連續(xù)梁彎矩，導致中間支座附近的負彎矩減小，而連續(xù)梁跨中正彎矩和端支座負彎矩增大，威脅到連續(xù)梁的穩(wěn)定安全性能。同時較大的軸向變形也會對預測構件的下料長度產(chǎn)生影響，因此要根據(jù)軸向變形的計算值來調整預測構件的下料長度，避免出現(xiàn)安全隱患。結構構件的剪力值和側移也會受到軸向變形的影響，考慮到結構構件豎向變形，得到的結果安全度不夠。
3）與低層、多層建筑結構幾何變形相比，高層建筑結構的側向位移也成為控制目標，需要在結構設計中認真重視的關鍵所在。隨著建筑高度的不斷增加，側向位移受水平荷載影響也越來越明顯，水平荷載越大，側向位移也就越大，對結構的安全影響就越大。因此，結構側向位移要規(guī)定一個安全的容許范圍，設計計算要將其控制在此范圍之內，減少其高層建筑結構的安全影響。
4）結構延性是建筑結構的一項非常重要的設計指標，與低層建筑結構相比，高層建筑結構更具有柔韌性和延展性，建筑結構的整體變形相對來說也會更大一些。在風、地震等外力的水平作用下，高層建筑結構由處于彈性狀態(tài)，在作用力超過彈性極限的前提下，結構就會進入塑性變形階段，此時的變形無法恢復，如果作用力繼續(xù)加大，就會達到破壞階段，因此為保證結構在進入塑性變形階段后仍然具有較強的變形能力和持久性，避免出現(xiàn)倒塌，就要采取恰當?shù)拇胧黾咏Y構的延展性，避免結構損壞。
5）有抗震設防要求的高層建筑結構設計，在考慮豎向載荷、風載荷等的條件下，還要滿足抗震設防的要求，保證結構具備良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
3 高層建筑結構設計分析研究
3.1結構的高度
高層建筑結構的總體高度受制于規(guī)范標準，主要體現(xiàn)在抗震規(guī)范、高層混凝土技術規(guī)范中，對高度、超高等進行了嚴格的劃分。高層建筑結構設計中，之前的一些處理方法和措施都有一定的改變，并且隨著高度的增高，結構安全影響因素也增多，若忽視這些問題，就會產(chǎn)生非常大的風險。在實際工程中如果忽略這些問題，在施工圖的審查過程將受到限制，導致返工重新設計的現(xiàn)象出現(xiàn)，若進行專家論證繼而會影響工期、造價等一連串的規(guī)劃設計施工，給項目造成很大的麻煩。當建筑高度達到一定的程度時，結構會發(fā)生質的變化，如安全指標、荷載、材料、力學模型選擇等。
3.2 結構的體系
建筑結構體系有很多種，目前主流的結構形式主要有鋼結構和鋼筋混凝土結構。對結構體系的選擇有直接影響的是結構轉換層和加強層的設置，在結構體系之間或者柱間距發(fā)生變化時，就需要設計轉換層，這時結構的剛度突變會直接影響到相鄰的柱構件的受力情況，剪力增大導致很難實現(xiàn)轉換層與體系連接處的強柱弱梁。因此，高層建筑在需要轉換層或者加強層的結構設計中，結構體系的剛度要低，避免剛度出現(xiàn)太大變化，根據(jù)我國的建材市場產(chǎn)品性能和品種，可以適當?shù)倪x擇鋼骨混結構、鋼管混結構、鋼結構等。
3.3 結構的細節(jié)問題
重視建筑結構細節(jié)的設計是為了保證結構的規(guī)則性、剪力墻和嵌固端的設置。采用平面規(guī)則的建筑結構方便了設計施工，并且規(guī)范要求建筑物采用規(guī)則的方案，同時在平面規(guī)則性做了嚴格的限制，就是為了避免在后期的施工圖設計中造成不必要的麻煩。短肢剪力墻是設計中受到限制最多的，因此在設計中要避免出現(xiàn)短肢剪力墻，如無法避免，則要符合各種要求。嵌固端一般出現(xiàn)在地下室頂板、人防的頂板位置，它的設計也需要按照規(guī)范要求進行，如抗震等級一致的要求、嵌固端上下層的剛度比值的選取、嵌固端和抗震縫的相對位置要求，如不滿足規(guī)范要求，則會對工程產(chǎn)生嚴重影響，因此也要重視嵌固端的設計。
3.4 結構的抗震性能
高層建筑結構極易出現(xiàn)扭轉效應。當受到地震作用時，會加劇結構的破壞，繼而影響到鄰近建筑物的穩(wěn)定。在高層建筑中結構抗震是設計中必不可少的環(huán)節(jié)。結構的應力集中現(xiàn)象會影響結構的安全性能，常出現(xiàn)在凹凸的拐角處，需要引起一定的重視，避免出現(xiàn)或者采取補救措施來減小這種應力集中現(xiàn)象。高層建筑結構在豎向還常出現(xiàn)剛度突變和薄弱層，因此在進行抗震設計時要注意防震縫的設置，同時它也是設計時容易忽視的問題。高層建筑結構要嚴格按照抗震設防規(guī)范的要求進行。
4 結束語
高層建筑結構設計隨著建筑的高度變化越發(fā)復雜，相關設計人員要針對高層建筑的結構特點以及主要安全影響因素進行重點考慮，在嚴格遵守規(guī)范要求的基礎上進行合理的結構體系的選擇、高度的控制，重視結構細節(jié)的設計問題，按照抗震的安全標準設計，提高高層建筑在設計上的質量和安全性能。
參考文獻：
關鍵詞：高層建筑；結構設計；要點分析
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A
前言
近年來，我國建筑行業(yè)快速發(fā)展，高層建筑以其空間優(yōu)勢得到了較好的發(fā)展，是標志著城市經(jīng)濟迅速發(fā)展的里程碑。然而由于高層建筑結構復雜，且施工量大等原因，要求工程設計人員在結構設計中應準確把握設計要點，確保高層建筑結構的安全性，以及投入使用的穩(wěn)定性。
一、 高層建筑結構設計要點
（一）選用適當?shù)挠嬎愫唸D：結構計算是在計算簡圖的基礎上進行的，計算簡圖選用不當則會導致結構安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當?shù)挠嬎愫唸D是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節(jié)點不可能是純粹的鉸結點和剛結點，但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。
（二）正確分析計算結果：在結構設計中普遍采用計算機技術，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此設計師應對程序的適用范圍、條件等進行全面了解。在計算機輔助設計時，由于結構實際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤。或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果，因而要求結構工程師在拿到電算結果時應認真分析，慎重校核，做出合理判斷。
（三）選擇合理的結構方案
一個合理的設計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結構方案，即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確，傳力簡捷，必須對工程的設計要求、材料供應、地理環(huán)境、施工條件等情況進行綜合分析，并與建筑、電、水、暖等專業(yè)充分協(xié)商，在此基礎上進行結構選型，確定結構方案，必要時應進行多方案比較，擇優(yōu)選用，考慮各結構體系的合理性、適用性和經(jīng)濟性。
1、框架結構。框架結構一般用于多層及小高層結構，最大高度范圍60.0m 以下(6 度設防)。框架結構的特點是，具有較大的室內空間，使用方便，但內凸的框架柱直接影響到房間的實際使用面積及家具布置。
2、框架剪力墻結構。剪力墻結構因其即能承擔垂直荷載又能抵抗水平力作用，所以在高層建筑中得以廣泛使用。剪力墻體系屬剛性結構,其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度均比較高,有一定的延性，傳力均勻、直接，抗倒塌能力強，整體性好,能見高度大于框架，是一種良好的結構體系。
3、框架-核心筒結構：以內部設置混凝土筒體，周圈設置框架，來作為抗側力體系并承擔豎向荷載的結構。（筒體其實是剪力墻的一種特殊形式）
4、筒中筒結構：以內部外部設置雙重混凝土筒體，來作為抗側力體系并承擔豎向荷載的結構。 板柱-剪力墻結構：以混凝土柱和樓板（即無梁樓蓋體系）組成的框架及剪力墻共同工作來作為抗側力體系并承擔豎向荷載的結構。
5、部分框支剪力墻結構：剪力墻結構的一種。其中部分剪力墻不落地，通過轉換梁（也叫框支梁）把荷載傳至框支柱（框架柱的一種特殊形式）。
（四）采取相應的構造措施：結構設計始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉原則”，注意構件的延性性能；加強薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長度；考慮溫度應力的影響。此外，還要注意按對稱、均勻、規(guī)整原則考慮平面和立面的布置；綜合考慮抗震的多道防線；盡量避免薄弱層的出現(xiàn)；正常使用極限狀態(tài)的驗算都需要概念設計做指導。
（五）地基與基礎設計
高層建筑結構中基礎更是極其重要的一部分，在高層項目的整個工程造價中，基礎占有很大一部分，結構設計師對地基與基礎設計都特別重視，高層建筑設計不同于多層建筑。其基礎設計應根據(jù)工程地質條件、上部結構類型與載荷分布、相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，先要對施工場地的地質情況和地下水水位進行了勘探，從而得出相關的數(shù)據(jù)，同時還要對高層上部結構的類型和施工條件、使用功能等進行綜合的考慮，同時還要考慮到施工時對周圍的建筑安全性的影響，這樣才能有效的保證建筑物建成后發(fā)生傾斜或沉降。
（六）高層建筑結構平面及立面形式的選擇
在結構設計時要選擇合理的平面布局和結構形式，盡可能達到建筑物的三心合一，因此在設計時對平面和立面形式進行選擇是十分關鍵的。作為高層建筑，更適宜規(guī)則、簡單的對稱形態(tài)。同時如果平面布置極不對稱，有過多的內凹、外凸等復雜形式都會加大震害。因此在高層結構的設計中，要保證結構的抗震設計中，結構體系的選擇、布置、構造措施比軟件的計算結果都要精確，這樣將保證結構具有良好的抗震性，從而保證結構的安全性。
（七）高層的連梁設計
在內力和位移計算時，其構件可采用彈性剛度，在處理連梁超筋或截面控制超過剪壓比的首要方法是選好剛度折減系數(shù)。當連梁剛度折減后，部分樓層的連梁仍然不滿足要求時，可采用內調幅，調幅不宜超過20%。
（八）提高結構重要部位的延性
結構延性是指結構吸收地震能量后的變形能力。結構延性設計是高層結構概念設計的一項重要內容。結構主要靠延性來抵抗地震作用產(chǎn)生的非彈性變形。在結構豎向，對于體形較簡單的、剛度沿高度均勻分布的高層建筑，應著重提高底層構件的延性；對于大底盤高層建筑，應著重提高主樓與裙房頂面相銜接的樓層中構件的延性；對于不規(guī)則立面的高層建筑，應著重加強體形突變處樓層構件的延性。在結構平面位置上，應該著重提高房屋周邊轉角處、平面突變處和復雜平面各翼相接處構件的延性。
（九）充分考慮結構抗震性能
當前國內外抗震設計的發(fā)展趨勢，是根據(jù)對結構在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設計，結構彈塑性分析成為抗震設計的必要組成部分。在需要抗震設防的高層建筑中，盡可能不采用純框架體系，可以采用框架一剪力墻、剪力墻或筒體結構體系，要根據(jù)我國的具體條件進一步總結對高層建筑的剛度要求，以便能夠更經(jīng)濟合理地布置剪力墻和筒體等抗側力構件。
筒體體系：凡采用筒體為抗側力構件的結構體系稱為筒體體系,包括筒體-框架、單筒體、多束筒、筒中筒等多種形式。筒體是一種空間受力結構，分為空腹筒和實腹筒兩種類型。筒體體系具有很高的剛度和強度，各構件受力比較合理，抗震、抗風能力很強，往往應用于大空間、大跨度或超高層建筑。
二、高層建筑結構方案設計中應注意的問題
（一）考慮受力性能
對于一個建筑物的最初的設計，設計師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而結構設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設想。
（二）提倡概念設計
概念設計通常是指不經(jīng)數(shù)值計算，特別是在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題時，結合整體結構體系以及分體系間的結構破壞機理、力學關系、試驗現(xiàn)象以及工程經(jīng)驗等所獲得的基本設計原則與設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置以及抗震細部措施的宏觀控制。采用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇。所得方案一般概念清晰、定性正確，防止后期設計階段出現(xiàn)不必要的繁瑣運算，具有經(jīng)濟可靠的優(yōu)點。
結語
對于高層結構設計的要點要進行深入的分析研究，重視結構計算的準確性的同時，還應結合結構方案的具體實況，對結構方案做出科學合理的選擇。工程設計人員應堅持具體情況具體分析，并不斷開拓思路，汲取新的技術理念，融入到實際設計中，確保高層建筑結構設計的安全、實用與美觀。
參考文獻
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關鍵詞：高層建筑；風荷載；計算研究
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
一、高層建筑風荷載產(chǎn)生機理及解析
風荷載的大小以及對建筑物自身及建筑物周邊作用力的大小，與建筑物體型、高度、建筑物所處位置、結構特性有關。高層建筑可能造成很強的地面風，對行人和商店有很大影響；當附近還有別的高層建筑時，群體效應對建筑物和建筑物之間的通道也會造成危害。因此在進行建筑結構設計時，必須從氣流風速等風荷載產(chǎn)生機理對建筑風荷載進行統(tǒng)籌考慮。
1、陣風紊流和脈動分量：大氣邊界層中的風可以用一個平均風速值疊加隨機的脈動分量或陣風。平均風速隨高度升高而增加，脈動風速隨高度的變化不如平均風速明顯，脈動風速具有隨機性和動力特性。結構設計人員關心的風的基本要素包括：風向、平均風速剖面、紊流度剖面和紊流的譜特性、空間任意兩點風速的相關性、極值風速的概率統(tǒng)計特性。
2、具備特征的湍流：由于氣流的慣性和粘性，來流在遭遇建筑物時，將發(fā)生復雜的流固相互作用。氣流經(jīng)過分離、再附、渦的形成與脫離以及尾流的發(fā)展，在建筑物表面的氣體壓力發(fā)生復雜變化。這會導致不均勻的壓力和吸力，這些不均勻壓力的合力形成了作用于結構上的外加氣動力。
3、超高層建筑中的紊流風。位于大氣邊界層中的建筑的紊流風作用下的情況更復雜。氣流在超高層建筑物周圍具有不均勻性；實際建筑物形狀復雜，氣流在建筑物表面的發(fā)展因建筑的體型不同而不同；紊流也會加劇建筑物周圍的氣流或氣壓的復雜性；建筑物周圍的其它建筑也會對氣流的形成與發(fā)展產(chǎn)生復雜影響，
二、風荷載對高層建筑的影響及分類
風對建筑物的影響主要是風荷載對水平位移的影響，與高層建筑風效應、當?shù)貧夂蛱攸c、風力狀況、場地特征、建筑物體型等等因素緊密相關。
一般將高層建筑風效應分為順風向、橫風向和扭轉三個方向。結構的順風向動態(tài)響應計算一般假定脈動風速為平穩(wěn)高斯過程，并利用準定常假定建立脈動風速與脈動風壓之間的關系。橫風向響應的機理十分復雜。一般將其劃分成三種類型：①尾流激勵。它指的是與渦脫有關的橫風向激勵，這種機理導致的橫風向氣動力往往有明顯確定的周期性。②來流紊流引起的激勵，主要依賴于建筑的氣動特性。③結構橫風向運動導致的激勵。與這種激勵機制有關的有馳振激勵、顫振激勵和鎖定等。一般認為，高層建筑遭受這幾種純粹的激勵的可能性不大。實際高層建筑的橫風向激勵實質是上述機制共同作用的結果，由于這些機理，氣流在建筑物表面和周圍產(chǎn)生復雜的隨時空變化的壓力分布。由于機理復雜，影響因素眾多，需要借助風洞實驗方法來研究橫風向風效應問題。扭轉響應是由于迎風面、背風面和側面風壓分布的不對稱所導致的，與風的紊流及建筑尾流中的旋渦有關，但對于不同幾何外形的建筑物，主要的影響因素不相同。
總風荷載與局部風荷載。總風荷載是指建筑物的各個表面所受風荷載的合力，是沿建筑物變化的線荷載，通常按建筑物的主軸方向計算。局部風荷載是指在建筑物表面某些風壓較大的部位，考慮風壓對局部某些構建的不利作用時考慮的風荷載，考慮部位一般是建筑物的角隅或陽臺雨篷等懸挑構件。風荷載與樓層高度有關，越高風壓越大，但不是簡單的正比關系。對于平坦或稍有起伏的地形，風壓高度變化系數(shù)應根據(jù)地面粗糙度類別按規(guī)范取值確定。對于山區(qū)的建筑物，風壓高度變化系數(shù)還應考慮地形條件的修正。
三、高層建筑風荷載建模計算及研究
高層建筑三維風荷載形成機理復雜,影響因素眾多。高層建筑物的風荷載包括三個部分：①平均風壓產(chǎn)生的平均力；②脈動風壓產(chǎn)生的隨機脈動力；③由于風致建筑物振動產(chǎn)生的慣性力。對于高層建筑來說，動態(tài)風荷載不容忽視，要比較準確地確定風荷載往往要依賴于模型風洞試驗。
風荷載具有以下特點：①風荷載與空間位置及時間(不確定性)有關，受地形、地貌、周圍建筑環(huán)境等因素影響；②風荷載與結構的幾何外形相關，結構不同部分對風敏感程度不同；③對具有顯著非線性特征的結構，可能產(chǎn)生流固耦合效應；④結構尺寸可能在多個方向比較接近，風荷載需要考慮空間相關性；⑤脈動風的強度、頻率、風向是隨機的；⑥風荷載具有靜力和動力的雙重特點，其動力部分即脈動風的作用會引起高層建筑的振動。在現(xiàn)行高層建筑試驗模型中，除以上因素外，更要考慮高層建筑群體效應，需要增加以下幾類進行建模計算：
1、近地風荷載：高層建筑物周圍的風環(huán)境狀況是由近地風決定的，近地風的形態(tài)結構如湍流度、旋渦尺寸等以相當復雜的形式依賴于建筑物的尺度、外形、建筑物之間相對位置以及周圍的地形地貌等，不同時間、不同空間的風速、風向是不同的。
2、建筑表面風壓差：風作用在建筑物上產(chǎn)生風壓差。在迎風面上由于空氣流動受阻，速度降低，風的部分動能變?yōu)殪o壓，使建筑物迎風面上的壓力大于大氣壓，形成正壓區(qū)。在建筑物的背風面、屋頂和兩側，由于在氣流曲繞過程中形成空氣稀薄現(xiàn)象，因此該處壓力將小于大氣壓，形成負壓區(qū)，形成渦流。
3、高層建筑高樓峽谷風：高大建筑林立會產(chǎn)生峽谷效應，帶來變幻莫測的高樓風。氣流分布與建筑物形狀有關。高層建筑如建筑呈橫長形時風速最大區(qū)為建筑上方，當建筑呈細高狀時，風速最大區(qū)為建筑兩側，而裙樓建筑為橫長形,情況屬于前者，塔樓建筑為細長形，情況屬于后者。
4、高層建筑密集區(qū)域群體效應：影響高層建筑群風環(huán)境的主要因素為①建筑群空間密度及布局；②建筑物周圍環(huán)境相對高度；③風向、風速；④建筑物的尺度、相對高度；⑤局域的地形、地貌等。
5、巷道和拐角的特殊位置風壓：拐角處是角區(qū)氣流作用較大的區(qū)域，其附近風速較高，風力較大，流場分布極不均勻。巷道是建筑物之間的區(qū)域，當氣流平行流向巷道時，由此產(chǎn)生渠道效應，風速不斷增大，而且巷道兩端是建筑物的拐角，角區(qū)氣流對巷道內產(chǎn)生較高風速也起了一定的作用。
基于以上風荷載考慮的風荷載建模計算，其結果將作為建筑結構抗風考慮的要素，特別是考慮到水平荷載增加以及建筑表面抗壓，形成了高層建筑抗風結構的整體要求。
四、高層建筑抗風結構要求
在高層建筑中水平荷載起著決定性作用，作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。對一些較柔的高層建筑，風荷載是結構設計的控制因素，隨著建筑物高度的增高，風荷載的影響越來越大。高層建筑中除了地震作用的水平力以外，主要的側向荷載是風荷載，在荷載組合時往往起控制作用。
建筑設計應避免嚴重不規(guī)則的設計方案，不應采用嚴重不規(guī)則的結構體系，主體結構應符合下列要求：應具有必要的承載能力、剛度和變形能力；應避免因部分結構或構件的破壞而導致整個結構喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用的能力；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取有效措施予以加強。風荷載作為高層結構設計考慮的重要設計荷載，特別對于高聳結構部分、高層建筑、大跨度橋梁、冷卻塔、屋蓋等，其抗風設計應按照計算手冊嚴格進行結構荷載計算。
五、結束語
隨著我國城市化發(fā)展進程的加快，高層建筑結構設計成為應用程度最高的建筑類型，因此需要結構設計人員在掌握常規(guī)設計規(guī)范的基礎上，根據(jù)自己的經(jīng)驗積累對風荷載因素建模計算結果進行合理的調整，結合設計計算結果選擇出合理的結構體系，正確的處理結構設計中的水平荷載問題，才能提高建筑結構設計質量，避免結構設計缺陷的產(chǎn)生。
參考文獻：
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關鍵詞：高層建筑；建筑設計；原則；對策
中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A
引言
高層建筑設計中往往過分地追求、新、奇、特，突出建筑物體同其他建筑物的不同之處，但是對高層建筑設計要點卻沒有進行深入細致的分析研究，使得城市高層建筑呈現(xiàn)出整體性差，難以在凸顯城市高層建筑特點的同時，又能給人們帶來使用的便捷性，滿足人們生產(chǎn)、生活對建筑空間環(huán)境的需求。所以，如何提高城市高層建筑設計水平，滿足人們對現(xiàn)代高層建筑的各種需求，我們必須透徹地了解高層建筑的設計原則及設計要點。
一、城市高層建筑設計存在問題分析
1、高層建筑設計中的高度問題
由于部分建筑施工單位片面追求經(jīng)濟利益的最大化，私自在建筑設計標準所規(guī)定的原有高度基礎上加大建筑高度，以達到所賺取利潤最大化的目的，從而導致一些高層建筑存在高度超標問題。由于高度的增高，增加了建筑結構的垂向負荷，超過了原有的地基所能承受的應力，導致建筑存在抗風力、惡劣天氣以及地震等自然災害能力差等一系列問題，嚴重危害建筑使用者的安全。
2、高層建筑樓梯設計問題
高層建筑物在進行設計的時候是為了能夠利用最少的土地創(chuàng)造出一個滿足大流量要求、視野更為開闊的空間。在設計過程中，樓梯的設計通常都是采用敞開的樓梯作為主要的客流通道，滿足了人流量的要求，又滿足了消防安全要求。有時為了能夠更好地保障建筑物的防火要求，設計師在進行設計的時候也常采用封閉樓梯間，或防煙樓梯間、剪刀樓梯。高層建筑剪刀樓梯應分別設置前室，塔式住宅確有困難時可設置一個前室，但兩座樓梯應分別設加壓送風系統(tǒng)。兩部剪刀樓梯可以合用一個前室，所以只要一個送風系統(tǒng)就行。但一般剪刀樓梯間前室與消防電梯前室合用，規(guī)范要求必須要分成兩個前室，一個合用前室，一個防煙樓梯間前室，這兩個需要分別設置機械加壓送風系統(tǒng)。
3、高層建筑防火安全問題
高層建筑設計是非常復雜的，因為其功能的多樣化，就要求其內部設計的多樣化。不同的設計又會需要不同性質的材料，材料的可燃性會加大火災的風險，特別是在風力較大的高層建筑中，一旦發(fā)生了火災，就會迅速擴張火勢，對高層建筑的安全性造成了極大的威脅。此外，高層建筑的層數(shù)越多，越應該充分考慮到高層建筑的防火安全問題。
3.1高層建筑墻體防火材料的耐火強度和阻燃性。高層墻體的使用材料必須具有足夠的耐火強度和阻燃性，才能保證發(fā)生火災時墻體結構具有足夠的防火能力，從而將火災控制在最小的影響范圍。
3.2建筑整體布局應該暢通、安全。高層建筑必須配置有能夠保證一定人流量的樓梯，從而保證火災發(fā)生，電梯不能使用時，建筑內所有人員可以流暢的從該樓梯進行逃生。
3.3做好建筑物室內、外消防給水系統(tǒng)的設計，保證火災發(fā)生時，配備有足夠的消防用水量以及滅火設備所需的水壓。自動水滅火系統(tǒng)是建筑物內最主要的滅火系統(tǒng)，而其包含的濕式噴淋水滅火系統(tǒng)是當前建筑物中應用得最廣泛的，是目前首選的滅火系統(tǒng)。
3.4現(xiàn)代化的高層建筑，規(guī)模大，人員集中，功能復雜，設備眾多，還有相當一部分高層建筑使用了大量的可燃裝飾材料，如塑膠板、化纖地毯等，這些可燃物在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的有毒煙氣。高層建筑防排煙系統(tǒng)一般分為三種：自然排煙；機械排煙；機械加壓送風防煙方式。
3.5對火災報警系統(tǒng)內部而言，高層建筑一般采用全智能火災報警系統(tǒng)。火災報警系統(tǒng)還可與樓控、廣播音響和門禁系統(tǒng)等聯(lián)動。只要這些措施可靠得力，超高層建筑的火災便可被消滅在萌芽狀態(tài)，將損失減至最小。
4、高層建筑防雷擊的問題
為了加強高層建筑抵御雷電能力，高層建筑的設計方案必須針對雷電采取一系列防御措施。事實上，在防雷系統(tǒng)設計問題上，通常按照“綜合治理，整體防御，突出重點，多重保護”的原則，充分依據(jù)高層建筑自己的建筑結構特點以及周邊配套設施，對高層建筑的頂端以及其它易受雷擊位置裝配避雷針或避雷網(wǎng)等有效設施，在電路上設置電涌保護器，用于保護用電設備免遭雷電電磁脈沖或操作過電壓破壞。將雷電對建筑的安全威脅降到最低。
5、高層建筑結構設計體系不夠合理
高層建筑的結構設計出了追求外觀好看以外，還有注意設計的科學性和和合理性、體系化。對于高層建筑的設計并不是單一的，有剪力墻結構體系、筒體結構體系等等。另外，要想一個高層建筑達到一定的安全性，一定要將其整個結構設計系統(tǒng)化，既要考慮地震等帶來的巨大載荷，也要考慮到水平方向的強風等，并且還有做好相關的預防措施。如果這些問題只是被單獨拿出來解決，而忽視其他一連串的問題，就極容易給高層建筑埋下隱患，對突如其來的災害不知所措。
二、完善高層建筑設計的對策探究
1、堅持可持續(xù)發(fā)展設計
首先，我們可以根據(jù)建筑所在氣候區(qū)的特點，采取因地制宜的生態(tài)策略。如建筑的坐北朝南，南方地區(qū)漏空窗、天井的設置；如窯洞與竹樓，建筑依山就勢，采用的吊腳樓、外懸挑結構等。
其次，可以利用可再生能源，如太陽能、風能，針對當?shù)氐臍夂驐l件，采用被動式能源策略。例如，特朗伯墻的使用，使該墻體成為集熱器，通過氣孔的開閉和可動絕熱層的移動來實現(xiàn)室內溫度的調節(jié)，實現(xiàn)冬暖夏涼。
再次，要充分利用現(xiàn)有資源或者重復利用廢舊材料。如上海世博會各國場館完全可以再利用，將其改造成旅館或公寓，如果拆除往往會造成不必要的浪費;大量的建筑垃圾，如果在設計之初就將其納入設計方案中，它們就可以被重復利用。利用建筑綠化，它可以降噪、降溫、調節(jié)水分、凈化空氣等，可采用屋頂花園、墻面綠化、觀景陽臺等形式。
2、強化整體設計效果
2.1主體設計。在現(xiàn)代高層建筑的設計中，生態(tài)節(jié)能是新時代的背景下對建筑物的新要求，這要求設計者要對建筑本身的主體部分和裙房部分加強設計，在進行設計的時候，不僅要注重形式的多樣性，還要滿足人性化的要求。
2.2巧妙運用處理手法。高層建筑在設計的階段中，塔樓設計變化空間較少，在設計過程中，對其底部會采用一些巧妙的手法進行處理，通常設計師會采用入口縮進和底層架空的手段進行設計，可有效豐富空間形式，滿足人們的審美要求。
3、改進高層建筑中的安全設計
3.1防火問題。高層建筑物防火問題極為重要，建筑設計師們一定要嚴肅看待高層防火問題，保障居住人員的安全。首先，要合理規(guī)劃防火分區(qū)，使樓道內的消防設施和緊急通道的分布科學、合理，考慮到樓房內所有住戶的安全問題；其次，高層建筑物的布局要簡單，保證安全通道的通暢，采光要好，緊急照明設備一定要隨時保證其使用性，確保出現(xiàn)火災時能夠迅速疏通人員。
3.2消防電源與供電問題，要求高層家住的供電來源要有多種，以便出現(xiàn)突發(fā)事件時能夠馬上解決消防設備的供電問題；緊急照明問題，當高層建筑發(fā)生火災時，要確保緊急照明裝置的使用情況處于正常運行狀態(tài)。
3.3消防電梯防煙問題。為了使火災發(fā)生時，人員能夠順利進入相對無煙區(qū)且有利于通過消防電梯進行安全疏散，根據(jù)規(guī)范要求，消防電梯應設置前室，并宜靠外墻設置，這樣更有利于利用直通室外的窗戶進行自然排煙，這在一定程度又對消防電梯井進行了防護。
4、將高層設計與科技相結合
現(xiàn)代建筑設計的科技創(chuàng)新，一方面體現(xiàn)在設計作品的外形中，更體現(xiàn)在建筑技術中。例如弗蘭克?蓋里設計的畢爾巴鄂古根海姆美術館，先運用電腦掃描將模型數(shù)據(jù)轉化成施工圖紙，再將圖紙中的每一部分進行分解，甚至能分解為每一塊需到工廠制作的鐵合金外墻板，這在傳統(tǒng)技術的時代是無法想像的。作為一名建筑設計師，就要時刻跟蹤和了解當代建筑科技中出現(xiàn)的最新科技，并加以運用。
三、城市高層建筑設計應注意的幾個要點
1、控制超高層建筑數(shù)量
超高層建筑往往以其象征性和標志性而存在，實際上這類建筑并不經(jīng)濟，一些已建成的超高層建筑投入使用后，收益并不樂觀，可以說僅僅是體現(xiàn)城市形象，提高城市知名度，我們應該全面考慮利與弊，不應盲目設計興建超高層建筑。
2、避免高層建筑密集
高層建筑的密集雖然對于城市辦公等方便有利，卻給城市空間帶來很多壓力，造成城市空間和城市交通的擁擠，甚至是一些始料不及的污染和危害，比如一些高層建筑玻璃幕墻的大面積使用造成光污染;還有就是形成高壓風帶和風口，這些會造成意想不到的后果。因此在設計中要對區(qū)域內的高層建筑密度進行限制，避免高層建筑的集中分布。
3、高層建筑與城市街道
高層建筑一般分布在城市中商業(yè)發(fā)達的地段，這些地段的街道本身交通荷載就較大，高層建筑將大大增加這些街道的交通壓力，分布在這些街道兩側的高層建筑要盡量控制其層數(shù)和高度，同時在規(guī)劃設計時要對這些街道進行擴展，加大其通行能力；或者在區(qū)域中組織立體交通，比如空中或地下的車行和人行；在人流量比較大的高層建筑的基地中應設置足夠的疏散場地和出入口；應合理建筑的功能分區(qū)，組織各種出入口，使人流、貨流、車流互不交叉。
在對高層建筑進行設計時應對周圍建筑的場地范圍認真考慮。部分臨近街道的高層建筑尺度的確定，要考慮到街道上行人的舒適度，高層建筑因為主體尺度過大，為了減少對街道的壓迫感，高層建筑應向后退，但如果退后尺度不當，高層建筑就變得好像與街道分離了，與其周圍環(huán)境失去聯(lián)系，再則高層建筑物之間的地面場地不但作為行車道路，還應該加入更多的街道生活，使環(huán)境更加豐富。
結束語
作為當代建筑設計師，要了解建筑設計的最新發(fā)展方向，結合實際情況，結合自己的設計風格，在實踐中，不斷摸索創(chuàng)新，最終在競爭日益激烈的建筑設計行業(yè)中脫穎而出。同時還能設計出既美觀耐用、舒適、環(huán)保，又體現(xiàn)出現(xiàn)代科技水平、同時又具有個性風格的建筑作品來造福人類。
參考文獻
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關鍵詞：概念設計；結構抗震；結構體系；方法
地震是一種危害性極大的自然災害，具有突發(fā)性和毀滅性。在人類歷史上，經(jīng)過了大大小小無數(shù)次地震，人們通過總結提出了“概念設計”的設計理念。其目的就是要從整體出發(fā)，嚴格選擇建筑材料，對細部結構進行合理設計，從而達到抗震要求。高層建筑抗震設計主要包括以下幾方面內容。
1 建設場地的選擇和地基基礎設計
在進行建筑結構選址的時候，要對現(xiàn)場進行充分的勘測，詳細了解并記錄水文地質情況，并對一些特殊地段進行重點分析，在此基礎上選擇合適的建設場地，同時根據(jù)勘測資料進行地基基礎設計。
（1）選擇對抗震有利的地段。在選擇建設場地的時候，要根據(jù)建筑物的高度和荷載形式，盡量選擇寬闊平坦的堅硬地帶，避開那些斜坡和堅實不均勻的地段、軟弱土地段、液化土地段等，而且在選址的時候，要在幾個預選方案中進行比選，從中挑選對抗震最有利的地段。
（2）嚴格遵循相關規(guī)范。在選址的時候，要根據(jù)建筑物的抗震設防類別，選擇合理的建設場地，例如對于甲、乙類建筑，盡可能避開那些在地震作用下有可能發(fā)生滑坡、地裂、泥石流等次生災害的地段。
（3）地基均勻性。因為建筑物都有一定的尺寸，在選址的時候，要根據(jù)建筑物基礎的尺寸，選擇那些地基較均勻的地段作為建設場地，這樣可以避免一棟建筑物基礎落在性質相差很大的地基上面，造成基礎沉降不均勻，危及整個建筑物安全。當出現(xiàn)建筑物落在不均勻地基上時，要盡可能采取措施，進行專業(yè)的地基處理，確保建筑物安全。
2 建筑結構的規(guī)則性
經(jīng)過對地震災害的統(tǒng)計可知，建筑物的幾何形態(tài)對于抗震來講至關重要，所以，在進行抗震設計時，要盡可能控制好建筑結構的形狀，增強抗震性能。
（1）研究表明，建筑結構形勢簡單規(guī)則，在地震作用下?lián)p壞較輕，因為簡單規(guī)則的建筑結構受力均勻，而且傳力路徑比較明確，可以有效的抵抗地震作用。
（2）盡可能保證建筑結構有較好的對稱性。如果建筑結構不對稱，其剛度和質量分布就不均勻，在地震作用下，各個部分受力不均勻，傳力路徑不明確，就會產(chǎn)生扭轉等破壞。
（3）保證建筑結構豎向均勻性。一般情況下，建筑物在地震作用下會發(fā)生水平方向的側移，這就要求高層建筑豎向剛度比較均勻，這就可以避免在地震作用時，結構物在豎直方向上引起應力集中或變形集中，以至于在小震作用下有嚴重損壞，在大震作用下倒塌。
3 合理的結構體系及構件的延性
對于整個建筑結構來講，設計合理的結構體系并保證構件的延性相當重要，在設計過程中要遵循以下幾項原則：（1）在進行結構計算時，要有明確的計算簡圖和說明，而且要保證建筑結構在地震作用時有合理的傳力路徑。（2）保證結構有足夠的強度和變形能力。在地震作用時，有大量的能量瞬間傳遞到建筑結構構件中，如果結構構件有較好的變形能力，就可以吸收大量的地震能量，避免結構損壞。因此，在抗震設計時，要盡可能采用延性較好的構件。（3）保證結構強度和剛度合理分布。在設計時，盡可能使結構強度分布均勻，剛度在豎直方向上分布均勻，這樣可以避免在地震作用時，結構物局部出現(xiàn)應力集中，從而造成結構物整體損壞。
4建筑結構抗震設計方法
（1）構減輕結構自重。研究表明，地震效應與建筑物的質量成正比，高層建筑高度較大，其重心也較高，在地震作用下，傾覆力矩也隨質量的增加而增大，這就會對結構物帶來極大危險。因此，在進行設計和建造時，要盡可能采用強度大、質量輕的建筑材料，減輕建筑物的質量。
（2）提高短柱延性。在建筑結構中，要盡量提高短柱的承載力，并采取有效措施提高短柱的延性，這樣就可以大幅度增強其抗震性能，確保建筑結構的安全。
（3）選擇合理的建筑材料。在設計階段，要進行抗震分析和計算，在選擇建筑材料時，要對其參數(shù)進行可靠度分析，也要充分考慮材料參數(shù)的變異性，而且盡可能選擇自振頻率不同的材料，避免在地震作用時結構物局部或者整體發(fā)生共振，造成嚴重破壞。
（4）設置多道抗震防線，這樣可以避免在地震作用下，由于局部損壞而造成整個建筑結構的損壞，例如框架一抗震墻結構系統(tǒng)，抗震墻可以抵抗較大的側壓力，是第一道防線，當在地震作用下抗震墻發(fā)生破壞時，框架結構就起到抗震的第二道防線。 多道抗震防線可以極大的消耗地震能量，延緩或者減輕地震作用對高層建筑的損壞。
（5）加強建筑物內部的薄弱部分。在高層建筑中，由于層數(shù)較多，建筑面積較大，難免存在一些受力比較大而比較薄弱部分，在建設過程中，要及時對薄弱部分進行加強，采取有效措施增強其強度和剛度，這樣就可以極大提高其承載力，避免在地震作用下過早的屈服產(chǎn)生較大變形，導致建筑結構局部損壞或者整個結構的損壞。
5結語
隨著施工技術的不斷進步，再加上各種新材料的出現(xiàn)，使得建筑結構有更多復雜的形式，然而，在建筑設計中，抗震設計始終占據(jù)著重要的地位，尤其超高層建筑的出現(xiàn)，更是對抗震提出了更高的要求。我國是一個地震多發(fā)國家，目前人類還沒有掌握地震的有效規(guī)律，這也增加了抗震設計的難度，結構抗震設計是擺在設計師和工程師面前的一項迫切任務，更是保證建筑結構安全性能的重要問題。總之，對建筑結構抗震設計而言，只有進行合理的概念設計，從場地選擇、地基基礎設計、平立面布置、結構體系、構件連接等各方面去研究，使它們符合一定的要求和原則，給抗震計算創(chuàng)造有利條件，才能有效控制結構在地震作用下的薄弱環(huán)節(jié)，達到建筑抗震“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目的。
參考文獻
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關鍵詞：高層建筑；結構選型；結構設計
Abstract: This paper analysis of increasingly complex high-rise building structure design and selection problems.
Key words: high-rise buildings; structure selection; structural design
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著高層建筑高度、規(guī)模、投資與復雜性等逐步增大，結構選型所面臨的對象及其所處環(huán)境、需考慮解決的問題及所用的知識日趨復雜，結構選型的難度與重要性增大、時間增長，耗費的人力、財力、物力增加。高層建筑結構體系的選型通常要遵循一定的原則，它不僅要考慮到建筑設計、結構設計、建筑施工的要求，而且要從建筑設備安裝、結構選材方面進行考慮。最后還需考慮各種結構體系的綜合經(jīng)濟指標。選型不當帶來的后果嚴重且難以修復，選型風險增大，傳統(tǒng)的結構選型設計思想與方法將面臨新的困難和挑戰(zhàn)。因此，分析現(xiàn)代高層建筑發(fā)展給結構選型帶來的新困難與新要求，重新認識結構選型設計問題的本質與規(guī)律，進一步明確結構選型的必要性與復雜性特征，既是現(xiàn)代高層建筑建設實踐的要求，也是全面認識結構選型問題的需要。
一、高層住宅的結構體系
1、剪力墻承重體系
剪力墻是高層住宅最常用的結構體系，采用剪力墻結構可以減少非承重隔墻數(shù)量，一般用鋼量比框剪結構少，而且室內無外露梁柱，用戶比較喜歡。剪力墻結構體系是以一系列剪力墻縱橫相交，既作為承重結構又作為分間隔斷墻。墻體具有較大剛度。同時又由于墻體縱橫交錯．比框架結構中的剛度大得多。這是抵抗高層建筑風荷載及地震力水平荷載的有利條件，缺點是由于剪力墻組成許多小開間，雖然結構的整體性較強，但平面布局受到了嚴格的約束。如能使用大跨度樓板，則可使用輕質的靈活隔斷，比較自由地組織內部空間。
2、剪力墻結構體系
當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時，往往需要在建筑平面的適當位置設置較大的剪力墻來代替部分框架， 便形成了框架一剪力墻體系。在承受水平力時，框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結構體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平剪力。剪力墻的設置，增大了結構的側向剛度，使建筑物的水平位移減小，同時框架承受的水平剪力顯著降低且內力沿豎向的分布趨于均勻。
3、筒形結構體系
凡采用筒體為抗側力構件的結構體系統(tǒng)稱為筒體體系，包括單筒體、筒體一框架、筒中筒、多束筒等多種型式。筒體是一種空間受力構件，分實腹筒和空腹筒兩種類型。實腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結構單體。空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構成的空間受力構件。筒體體系具有很大的剛度和強度，各構件受力比較合理，抗風、抗震力很強，往往應用于大跨度、大空間或超高層建筑。
4、其他結構體系
高層住宅的新結構體系大部分是探索性的，如筒中筒結構的發(fā)展、或者束狀筒的組合，外筒桁架交錯，以中心并筒懸掛式結構以及很高的桁架梁的體系等。
二、高層建筑結構選型與建筑設計
搞好結構工程對于建筑工程建設的質量控制、投資控制和進度控制有十分重要的作用。搞好結構工程的關鍵在于結構選型，如果選型不當，即使結構計算很精確，也有可能給結構的安全使用及耐久性帶來無法彌補的缺陷，所以結構選型對于結構的全壽命優(yōu)化有著舉足輕重的作用。在非地震區(qū)的高層建筑，水平荷載以風荷載為主。所以非地震區(qū)高層建筑選型宜選用有利于抗風作用的建筑體型，也就是宜選用風壓體型系數(shù)較小的建筑體型，比如圓形、橢圓形等。流線型的建筑體型以及由下往上逐漸變小的截錐形體型的體型系數(shù)相對較小，有利于抗風。在進行結構平面布置時，宜使用結構平面形狀和剛度分布盡量均勻對稱，以減輕風荷載作用下扭轉效應對結構內力和變形的影響，并應限制結構高寬比，防止傾覆和失穩(wěn)。地震區(qū)高層建筑的體系選型，實際上屬于抗震概念設計范疇，它是在總結震害規(guī)律及工程經(jīng)驗的基礎上，以宏觀概念為指導，正確地解決高層建筑的總體方案，選擇合理的結構體系，以達到合理抗震。通常應選擇對抗震有利的地段，選用整體性較好的基礎，立體結構應具有合理的地震作用傳遞途徑，擁有多道抗震防線，具有必要的剛度和強度，具有合理的剛度和強度分布，避免豎面?zhèn)纫苿偠鹊耐蛔儭Ａ硗庖嘁诉x擇風壓體型系數(shù)較小的形狀并限制高寬比。對于低層、多層或高層建筑，其豎向和水平結構體系設計的基本原理是相同的。但隨著高度的增加，由于以下兩個原因，豎向結構體系成為設計的控制因素：較大的豎向荷載要求有較大的柱、墻和井筒；更重要的是，側向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多，必須精心設計。高層建筑的豎向結構體系從上到下一層層地傳遞累積的重力荷載，因此要求較大的柱或墻截面來承受這些荷載。同時，這些豎向結構體系還必須把風荷載或地震作用等側向荷載傳給基礎。可是，與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性的，而是隨建筑物的增高而迅速增大。例如，在其它條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底上的傾覆力矩近似地與建筑物高度的平方成正比，而建筑物頂部的側向位移與其高度的4次方成正比。地震的效應甚至更加顯著。當?shù)蛯踊蚨鄬咏ㄖ慕Y構按恒載及活荷載設計時，柱、墻、樓梯或電梯井就自然能承受大部分水平力，問題主要是抗剪。在“矮”房子的框架中，可以填充一些墻板，甚至全部填滿墻板的辦法很容易獲得適當?shù)母郊又涡Ч槐亓硗庠偌哟笤瓉碡Q向荷載所需要的柱和梁的尺寸。高層建筑并非如此。
三、高層建筑結構設計中應注意的問題
1、高度
《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》規(guī)定了各種常見結構體系的最大適用高度。隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，因此對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態(tài)度。
2、材料的選用
在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結構體系較為合理是工程技術人員非常重視的問題。在結構體系或柱距變化時。需要設置加強層及轉換層，要慎重選擇其結構模式，盡量降低其本身剛度，以減少不利影響。在高層建筑中，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。
綜上所述，隨著高層建筑進一步的發(fā)展，滿足高層建筑的形式、材料、力學分析模型都將日趨復雜且多元化。為了革新高層建筑，體現(xiàn)其魅力，追求新的結構形式和更加合理的力學模型將是土木工程師們的目標和方向。
參考文獻：
