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高层建筑的受力特点范文1
[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.
高层建筑的受力特点范文2
［关键词］高层建筑结构设计 水平载荷变形侧移
中图分类号：TU208文献标识码： A
引言
高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。随着我国经济与科技的飞速提高，涌现出越来越多的高层建筑。由于我国钢产量居世界前列，混凝土使用量亦居世界第一，这就为高层建筑的发展创造了良好的物质条件，所以钢筋混凝土高层建筑仍是具有很强的优势。
一、结构分析与设计特点
1.水平载荷产生的内力及侧移的影响
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。随着楼房层数的增多，水平荷载作用下结构产生的内力及侧向位移迅速增大，这同样也要求结构具有足够的抗侧刚度，使之在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。总之水平荷载愈益成为结构设计中不可小视的控制因素。在6度抗震设防设计中，很多情况是风作用为控制性工况；在7度以上抗震设防设计中地震作用是控制性作用，地震作用对高层建筑危害的可能性也比较大，高层建筑结构设计中的抗震设计是重点。
2.竖向变形的影响
通常在多层建筑结构分析中，由于轴力项影响很小，多以考虑弯矩项为主。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：采用框架体系和框－墙体系的高楼中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩增大。
3.结构整体刚度的影响
高层建筑的刚度决定其在地震中吸收与释放能量的大小，刚度大的建筑在地震中吸收的能量多，释放的较少；较柔的结构在地震中吸收的能力少，释放的多。故此结构在地震中的整体刚度表现一定要适中，特别需要在构造上采以恰当的措施，来保证结构的刚度要求。
二、高层结构体系
通过受力因素分析，下一步就考虑采用什么结构体系，有下面几种高层建筑结构体系可供选择：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒中筒结构等。根据其受力特点，选取合适的结构体系或其组合体系。
1.框架体系
框架结构的主要受力构件由框架梁、框架柱、基础组成，从而形成空间整体受力体系。其体形布置较为自由，空间可以灵活分割。但高层框架体系抗侧刚度较差，水平位移较大，为了满足侧向刚度及使用要求底层的框架柱往往需要较大的截面，对使用功能及经济效益都有一定影响。
2.剪力墙体系
剪力墙结构体系是利用钢筋混凝土墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系。钢筋混凝土剪力墙结构整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求容易满足，其抗震性能良好，适于建造较高的高层建筑。但鉴于其受制于受力与传力的要求，其空间布置较不灵活，也不宜开设较大洞口，对于一些对空间分割有要求的公共高层建筑较难满足。
3.框架—剪力墙体系
在框架体系中适当布置能抵抗水平推力的墙体，并使框架柱、楼板有可靠连接而形成的结构体系。房屋的竖向荷载由框架柱和剪力墙共同承担，而水平荷载则主要由刚度较大的剪力墙来承受。由于有了剪力墙，其体系比框架结构体系的刚度和承载力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件（隔墙和外墙）的损坏。这样无论在非地震区还是地震区，都可以用来建造较高的高层建筑。还可以把中间部分的剪力墙形成简体结构，布置在内部，外部柱子的布置就可以十分灵活。
4.筒中简体系
筒体结构由框架或剪力墙围合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构架。通常简体结构基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架筒。筒体结构最主要的特点就是它的空间受力性能良好。不论哪一种简体，在水平力作用下都可看成固定于基础上的箱形悬壁构件，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有良好的抗扭刚度。简中筒结构是一种抵抗较大水平力的有效结构体系，但其抗侧刚度较大，吸收地震能量大，延性不好，这就造成造价比较高，从经济效益角度考虑还需慎重。
三、高层建筑结构实例分析
某项目建筑高度120米，结构十七层，结构体系为框架－剪力墙体系。结构技术含量较高,计算繁琐,但图上作业量相对不大,结构布置较规则。除有牢固的支撑体系,包括泥浆护壁钻孔灌注桩、梁、柱及剪力墙外,还引入了混凝土斜柱和钢结构塔尖,属相对较为复杂的受力部分,其中本工程的亮点是位于结构第八与十二层引入了斜柱支撑体系，层高为5.1米，其竖向力可分解为沿柱的轴力与垂直于柱的剪力，故柱底弯矩要比竖向布置的框架柱大很多，斜柱箍筋全长加密。但施工时在柱底节点区域遇到较大困难，由于箍筋排布较密，成品双肢箍很难套进内部，而在结构计算时此节点也需要密布此种箍筋，故现场采用两根单肢箍在节点区域直接焊接成双肢箍，成功的解决了箍筋排布困难的问题。
鉴于高层建筑在我国越来越广泛的应用，其建筑立面效果的要求相对过去也有了很大的提高，结构封顶后的设备安装也成为一大难点，这不但需要施工单位有完善合理的施工进度计划和流水作业安排，也同样要求我们设计人员有良好的施工意识，密切结合实际操作步骤进行图纸作业。
四、结语
总之，结构设计是个系统、全面的工作，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。设计人员要从一个个基本的构件算起，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业来进行设计，在工作中应认真思考，善于总结工作中的经验和教训。
参考文献
［1］方鄂华.高层建筑钢筋混凝土结构概念设计［M］.机械工业出版社，2004.
高层建筑的受力特点范文3
关键词：带钢桁架；转换屡；高层建筑结构
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1672-3198(2009)14-0272-01
目前，随着高层建筑的迅速发展。建筑功能的要求也日益复杂化，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。
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72788m2，其中地上58300m2，地下14488m2。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。
(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)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。
①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。
②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。
③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。
高层建筑的受力特点范文4
【关键词】高层建筑；结构设计；扭转；受力性能；结构方案；计算简图
中图分类号：TU208 文献标识码： A
前言
高层建筑的出现是科技发展、社会进步、建筑行业提升的重要标志，当前，国家和城市发展越迅速，高层建筑的数量和层次就越高，很多大城市已经开始了超高层建筑的设计和施工，并已经逐渐成为一种社会和行业发展的趋势。在这样的趋势下，高层建筑结构设计工作就显得尤为重要，在设计工作中要通过科学的手段、统筹的方法和高超的技巧将设计的合理性、安全性和需要的广泛性和差异性有效地统合在一起，满足从行业到社会，从个人到集体，从需要到发展等各方面的需要。当前，各界为建筑行业提出了做好高层建筑结构设计的要求，因此，在高层建筑结构设计中要了解高层建筑结构的特点，注意设计中的要点，重点对高层建筑结构的扭转和受力性能进行关注，在坚持安全、质量和经济的原则下，提升高层建筑结构设计的水平。
一、高层建筑的结构特点
1、重视对待轴向变形。高层建筑中，由于竖向负荷较大的原因，可能会引起在柱中较大程度上的变形，从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响，该影响包括两个方面：一方面是，会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值，另一方面是，减小连续梁中间支座的负弯矩值。除了这两方面的影响外，还会影响预测构件的侧移和剪力，以及影响构件的下料长度，对于对构件的侧移和剪力的影响，将其和构件竖向变形相比较，就会得出较为不安全的结果；对于对预测构件下料长度的影响，可以采取根据计算轴向变形数值，然后针对性的对下料长度进行调整分配。
2、重要的高层建筑结构设计指标是结构延性。高层建筑和低层建筑的区别之一就是：在建筑结构方面，高层建筑的结构较柔和，同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后，在进人高层建筑塑性变形阶段的前提下，高层建筑仍可以具有较强的变形能力，也就是避免高层建筑的倒塌，需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施，达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。
3、高层建筑结构设计的决定性因素是水平荷载。一方面，对于大多数的高层建筑楼房来说，竖向荷载基本上是定值，而水平荷载，比如地震作用和风负载，荷载值随着高层建筑结构动力特性的不同而发生较大程度上的浮动变化；另一方面是，由于高层建筑楼房自身的重量和楼面引起的弯矩和轴力的数值，与建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷载产生的倾覆力矩和引起的轴力与建筑物高度的二次方成正比。
三、高层建筑结构设计的要点
1、高层建筑的构造措施
高层建筑结构设计中要重点对剪力、压力、柱体等相关结构和特性进行强化，同时要加强弯力矩的防护，提高拉力的大小，提升构造梁的性能，要注意对薄弱部位的加强，特别重点考虑的构造要点有：延性、温度应力、薄弱层厚度，钢筋锚固长度，抗震结构层次等主要环节，要达到高层建筑结构的设计合理化，就必须做好上述构造方面的设计。
2、高层建筑结构的计算简图
计算简图是高层建筑结构设计和高层建筑结构计算时的中要基础，因此，需要选择适宜的高层建筑结构计算简图。在计算简图中要对高层建筑结构的刚节点和铰节点进行重点把握，同时要控制计算简图的误差，使其限定在高层建筑结构设计的允许范围中。在高层建筑结构计算简图的应以中要对构造的重点防护措施进行强化，这样有利于控制高层建筑结构的稳定。
3、高层建筑结构的方案
结构方案的经济性、科学性和合理性是整个高层建筑结构设计的关键，要采用高层建筑结构的合理形式和经济形式，这样可以使高层建筑结构得主要性能和要求达到相应的设计。在方案中要注意竖向和水平向的规则，同时，要注意在同一结构单元内不能应用同样结构体系和方式，以避免高层建筑结构出现问题。
4、高层建筑的基础方案
在高层建筑结构进行基础设计师要重点考虑高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、高层建筑的施工条件。设计高层建筑结构时要重点考虑到对地基潜力的挖掘，因此，在高层建筑结构设计阶段要对工程地质勘查报告的内容和技术参数进行重点了解，以便形成具有科学性和合理性的高层建筑结构基础方案。
四、高层建筑结构设计的基本要求
1、高层建筑结构设计的规则性
高层建筑结构设计应符合抗震概念设计的要求，应采用规则的设计方案，不应采用严重不规则的结构体系。高层建筑结构设计应该具备多道抗震防线；具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置，避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。
2、高层建筑结构设计的平面规则布置
高层建筑结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载，对称均匀，明确受力，传力直接，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑的平面要简单规则，在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则，才能达到减震的目的。
五、高层建筑结构设计问题的防范和处理
1、高层建筑结构设计中的扭转问题
在进行结构设计时，我们需要建筑的三心尽可能汇于一点，即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统一，结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。
2、高层建筑结构的受力性能
对于高层建筑物最初的方案设计，建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能，而不是详细地确定它的具体结构。沉降缝两侧单元层数不同时，由于高层的影响，低层的倾斜往往很大，因此沉降缝宽度可按高层单元的缝宽要求来确定。
3、高层建筑结构设计中的其它问题
一是，剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。二是，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求。三是，严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。四是，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
六、结束语
综合全文，近些年我国的高层建筑建设行业迅速发展，而高层建筑结构设计是高层建筑建设行业的关键因素，高层建筑建设行业的进一步发展，使得对高层建筑结构设计质量的要求越来越高。高层建筑结构设计质量好坏直接影响到整个高层建筑是否具有安全性，直接影响到高层建筑建设行业是否达到可持续发展。本文从高层建筑结构设计的原则人手，对高层建筑结构设计的特点进行详细的概述，进而引出高层建筑结构设计中应该注意的问题，并对这些问题进行简单的概括。
[参考文献]
[1]蒋最.浅探高层建筑设计和城市空间合理化[J].城市建设理论研究（电子版）
高层建筑的受力特点范文5
关键词：高层建筑；混凝土结构；抗震性能；设计
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
高层建筑的抗震性能关系到人民的生命财产安全，但是就目前情况来看，建筑结构的抗震性能还存在一定问题，由于地震造成的巨大灾难给人们敲响了警钟，所以，提高高层建筑结构的抗震性能成为现代建筑重点研究的课题。
一、高层建筑抗震结构的分析
现代高层建筑结构形式主要是一个垂直于地面的竖向悬臂结构。其建筑的垂直载荷主要使建筑结构产生一个与地球引力相抗衡的轴心力；建筑的水平载荷使建筑结构产生弯矩。从建筑结构的受力特点进行分析可以看出：当建筑的垂直载荷方向保持不变时，随着建筑高度的不断增加仅仅会引起量的增加而已，而这时水平载荷的方向就可以来自四面八方；而当建筑为平均分布载荷时，建筑的高度就和弯矩呈现出二次方的变化。
再从建筑的侧移特点来看：建筑竖直方向载荷引起的建筑位移是比较小的，而水平方向的载荷作为平均分布的载荷时，建筑的高度就和其侧移呈现出四次方的变化。由此可以得出，在高层建筑结构中，水平方向的载荷对建筑结构的影响是要远远大于垂直方向载荷对建筑结构的影响的，所以在进行高层建筑建设时，水平载荷是在进行结构设计时需要重点控制的影响因素，所以除了在保证高层建筑结构抵抗水平载荷产生的弯矩、剪力以及压、拉应力时，要具有较大的强度以外，还要保证高层建筑结构具有足够的刚度，使得建筑随着高度的不断升高，所引起的侧向变形能控制在结构规范允许的范围之内。
二、高层建筑的抗震结构体系选择
在进行高层建筑结构设计时，应当根据所建设工程的具体使用功能、房屋的高度与宽度的比值、抗震设防的类别、场地的类别以及建筑地基的实际情况、建筑所用的结构材料和施工工艺等相关因素，进行综合的比对分析，从而选择出最为合适的建筑结构体系。高层建筑的钢筋混凝土结构可以采用框架、剪力墙、框架-剪力墙、简体和板柱-剪力墙的结构体系。
建筑的结构框架可以为建筑在进行室内空间的布置时提高其灵活性。当建筑的层数较少的时候，水平方向的载荷对建筑结构的影响是比较小的，所以采用框架结构是比较合理的设计。框架结构主要受到剪力作用的影响，属于柔性结构，其在建筑层数较多时就会受到限制，所以框架结构主要用在非抗震设计以及层数相对较少的建筑当中。
建筑的剪力墙结构中，其剪力墙是沿着建筑的横向方向和纵向方向，进行正交布置或者是多轴斜线交布置的，是由钢筋混凝土墙体来承受建筑所有的水平方向和竖直方向的载荷，是属于以弯曲变形为主的刚性结构。所以剪力墙这种结构的抗侧力刚度相对较大，在水平方向的作用力下侧面方向的变形相对较小，具有良好的空间一体性。但剪力墙结构的缺点就是其结构的自重比较大，在进行建筑的平面布置时具有局限性，很难满足建筑内部需要建设大空间结构的要求。所以剪力墙结构更多的是运用在墙体的布置以及对于建筑的面积要求不大的建筑工程中，这样既弥补了剪力墙的缺点，减少了非承重隔墙的数量，同时也使建筑更加的美观，具有整体性。在国内大力推广节能设计的大环境下，结构设计过程中工程师宜在满足国家及行业规范的前提下尽量节省钢筋混凝土的用量。在剪力墙结构刚度大且轴压比很小的位置增设结构洞，在结构周期比不满足规范要求的一些情况下此种减小刚度的方法更宜优先采用。这样结构设计满足规范要求的同时也降低了钢筋混凝土的用量，降低了工程造价。
建筑的框架-剪力墙结构主要是指：在建筑框架结构中的适当部位，增添设置一些剪力墙，是刚性结构与柔性结构的融合体系，能提升高层建筑大开间的使用空间。在这种体系当中，建筑的主要结构是由若干道单片剪力墙以及框架相互构成的，在这样的结构体系当中，框架和剪力墙将共同承担起建筑水平方向的受力。所以在进行框架-剪力墙这种结构的建筑建设时，必须通过各楼层间的楼板使得其变形保持一致，以此使得两者间能够很好的进行协同工作。而从这两者的受力特点进行分析后，可以看出由于两者的变形方式不同，所以在进行协同工作时，框架结构能协助顶部剪力墙进行抗震，底部剪力墙能协助框架进行抗震，以此发挥出各自的抗震最佳效果，提升了建筑的抗震性能，被广泛运用在高层建筑抗震的设计上。在实际工程设计当中框剪结构的剪力墙时常会影响房间的使用，这样结构专业在设计的时候会因为局部剪力墙不能布置而导致框架柱轴压比略超过规范要求。此种情况设计者宜调整箍筋的直径，间距，肢距从而提高轴压比限值的上限来满足要求。这种方法比增大柱子截面或者提高混凝土强度等级更容易接受。
三、高层建筑的抗震结构布置
在进行高层建筑的独立结构单元布置时，应该使得建筑结构平面的形状相对简单、规则、刚度和承载力都能均匀的分布。建筑的竖直方向体型应该规则、均匀，避免有过大的外挑和内敛。建筑结构的侧向刚度应该是下部刚度大上部刚度小，并逐渐的进行变化。其高层建筑在进行结构布置时应该遵循以下几点要求：
1、在进行高层建筑的结构布置时应该具有必要的承载能力、足够大的刚度以及变形能力。
2、在进行高层建筑的结构布置时，应该注意避免因为部分建筑结构或者是构件遭受损坏，从而导致了建筑结构的整体丧失对重力、载荷以及地震的承受能力。
3、在进行高层建筑的结构布置时，对可能出现的薄弱环节进行严格的审核，并且及时采取相应的有效措施来进行应对。
4、在进行高层建筑的结构布置时，其建筑结构的竖直方向和水平方向的布置，应该使建筑的刚度以及承载力进行合理的分布，避免因地震时引起的局部突变和扭转效益的发生，具有多道抗震设防的特点。
四、高层建筑的抗震结构计算
目前国内外在进行高层建筑抗震结构的计算时，都开始广泛的采用电脑软件，特别是在面对一些比较复杂的建筑结构形式时，电脑软件能对其提供巨大的帮助。在运用电脑软件进行建筑抗震结构的计算时，要求建筑结构的工程师必须具有清晰的结构概念，能准确在计算机上建立出反映工程实际情况的模型，还要能对其计算结果是否具有准确性、合理性做出分析。
在利用计算机进行对高层建筑的抗震结构计算时，要求计算机软件的技术条件应该符合相关的标准规范，并且在进行特殊结构处理计算时，还要阐明其内容方面相关的科学依据。在面对复杂结构下，多发地震灾害的建筑内力和变形的分析时，至少要采用两个不同的力学模型进行研究计算，对计算出来的结果进行准确的分析、确认无误后，才能进行相关建筑工程的抗震结构设计。
五、提高高层建筑结构的抗震性能
由于高层建筑的受力特点与低层建筑的受力特点有所不同，所以在地震频发区，进行高层建筑结构的设计时，除了在保证建筑结构具有足够良好的强度以及刚度以外，还必须具有一定的塑性变形能力，来减少地震对高层建筑的破坏。
高层建筑如果采用框架结构的设计，应该保证节点基本不会受到破坏，同一楼层中各个梁柱的两端屈服历程越长越好，而梁柱两端的塑性铰的出现应尽可能相对分散，以此充分发挥出整体框架结构的抗震能力。
六、结语
为了保证高层建筑具有良好的抗震性，在地震灾害来临之际可以有效的对人民的生命财产安全提供保护，在进行建筑结构的抗震设计时，就必须要通过其受力的特点、建筑结构的体系、建筑结构的布置以及计算进行详细的分析，然后再进行建造。只有这样才能保证高层建筑拥有良好的抗震能力，减少材料用量，降低工程造价，使人们的生命财产安全受到有效保护。
参考文献：
[1]陈天华.高层建筑抗震结构设计探析[J].中国科技信息,2011,(16)
[2]卢伟.高层建筑抗震结构设计之探讨[J].价值工程,2011,30(5)
高层建筑的受力特点范文6
关键词：高层建筑；转换层；设计原则；结构形式；结构特点
中图分类号：TU97 文献标识码：A
随着我国经济的不断发展和社会的不断进步，人们对生活的要求也不断提高，“住”成为生活中不可或缺的一部分，对大多数高层建筑来说，将其主体结构设计为转换层是必须的。为了满足人们对住宅的需求，高层建筑的功能越来越趋向于多样化、复杂化、全面化。在高层建筑中，转换层的运用突破了常规的设计，在结构转换的楼层中转换构件，其对建筑结构的变化起到了一个过渡、衔接的作用，促使建筑中各个组成部分的不同功能得以淋漓尽致地发挥。转换层有着复杂的结构，在转换层的施工中，为了保证施工的质量，需要对设计的一些要点加以控制，采取各种措施来保证施工的质量。因此，对高层建筑转换层结构设计要点的研究是刻不容缓的任务。
1转换层的设计原则
由于将转换层设置在建筑中会使竖向刚度发生改变，导致抗震能力下降，因此，设计转换层的时候，要严格遵循这些设计原则：尽可能选直接落地的竖向构件，需结构转换的竖向构件要少用，因为它会使竖向刚度发生突变，降低建筑的抗震能力；在选择转换层的竖向位置时，尽可能选较低的位置；使用传力路径比较明显的换层结构促进结构的分析和工程的实施；对于转换刚度，把握宜大不宜小原则。这样，就能够减少建筑的刚度突变，防止建筑结构的变化而导致框支柱被破坏，保证抗震能力。
2高层建筑转换层结构形式和特点
如今，转换层结构的工程应用正朝着形式多样、方法多样以及结构受力更好的方向发展。由于高层建筑的建筑和结构功能不同，转换层分为梁式、桁架式、厚板式、箱型、巨型框架式等形式，而这些转换层形式的设计方法又各不相同，。
2.1梁式转换
梁式转换是高层建筑中使用频率最多的结构形式。转换梁的截面一般是0.8至6米，因为梁式转换传力路线明确，上部墙从梁直接传力到下部的柱子，给建筑工程的研究计算和设计带来很大的便利，在加上成本较低，所以应用范围较广。
2.2箱式转换
箱式转换是通过双向和单向两个方面来实现的，与上下两层较厚的楼板结合在一起，成为一个整体。这个方法需要转换层有较大的刚度才能实现。
2.3板式转换
板式转换是将厚度约为2.0至2.8米的转换板作为转换层，因为转换层厚，对于剪、冲、切的耐力较好，主要用于转换层上下部分错开较大、无次序、梁承托不了的时候。这种形式的转换层的下层灵活度大，但因为比较厚重，施工的时候相对麻烦，难度提高了很多。
2.4桁架转换
相对于其它的转换层结构形式，桁架转换层受力路径更清晰，使用更灵活，抗震能力更好。但是由于节点的设计比较麻烦，加上其它因素的影响，运用范围较为狭隘。使用桁架转换时，因为节点多而复杂，剪切的难度提高，使用的配筋多，施工较为困难。若使用桁架转换层，要求建筑有一定的层高，必须在3米以上。此外，上部分的节点与重心要对齐。还有，将力主要施在上下弦和斜拉腹杆中，可以降低成本。
2.5斜柱转换
斜柱转换层能够使混凝土的可压缩性充分发挥，扩大建筑的可利用空间，但是会使水平荷载加大。因此，对斜柱转换层施工时，要添加拉梁或者圈梁，将斜柱连接更多的楼层，促使建筑达到平衡，相对减少水平荷载，确保了建筑的安全。
2.6巨型框架转换
如今，有越来越多的建筑工程中都朝着巨型框架转换的方向发展。其由多个梁式转换层构成，主要是通过一些巨型柱与大梁互相平衡，抗侧刚度好，抗震效果更佳。
3高层建筑转换层的设计要点
在高层建筑转换层的施工中存在着诸多难点，主要难点有：结构构件的跨度以及构件截面尺寸大，钢筋含量大，并且钢筋排布十分密集，混凝土的强度等级高，又是大体积混凝土，楼层高且自重大，模板支撑要求高。根据高层建筑转换层的设计原则和施工结构特点，并结合实际情况，对结构设计要点进行了以下分析。
3.1设计战略及选择构件
根据高层建筑转换层的设计原则和施工结构特点，首先要根据建筑的自身特点和设计要求来选择最适合的转换层。设置落地构件时，要做到对称、均匀，贴近重心。使用的落地构件要高强度，通过钢筋和混凝土的混合，提高构件的抗弯能力和抗剪刚度。
3.2设计配筋和转换梁
对配筋进行设计的时候，要根据支座负弯矩衰减迅速的特点，将钢筋都深入牢固到支座上，避免选择弯筋。梁跨稍小时可用以拉通建筑上层支座负筋。沿梁高的间距要低于200mm，直径要大于16的腰筋。设计转换梁的时候，要综合转换梁内力大小和受力情况进行分析，注意分析转换梁与上部的完全共同分作结果。据研究，把转换梁当做深梁的受拉翼缘，可以获得更佳的效果。
3.3控制轴压比和落地剪力墙的间距
根据工程的技术以及分析可以看出，框支柱在垂直或者水平荷载作用下的弯矩和剪力相对较小，其主要是承受轴压力，所以要严格控制轴压比。在考虑抗震程度时，对轴压比的要求是低于0.6。对于落地剪力墙间距的控制，应当用比较厚的楼板，保证楼板厚度不低于200mm对楼板的开洞数量要严格控制，使用双向双面钢筋，在板角还要增加斜筋。这是因为地震会导致高层建筑转换层的剪力改变，在自身平面内增加受力。控制好落地剪力墙的间距才能使建筑具有良好的抗震能力。
3.4设计空间
一般来说，将高层建筑转换层放在比较高2到3层的位置，设备转换层大概在稍低的4到5层的地方是最为适合的，这样既能充分利用空间，也使上下层得到适当合理衔接如果设置在和设备转换层同样高的地方，会浪费空间；放置较低则会增大侧移刚度和扭转刚度。
3.5刚度的保证
对转换层上下刚度的选择也是很重要的，不能使上下刚度变化过大。设计时，使上下层刚度变化率接近1是做好的，不能大于2。为保证转换层上下层刚度，增加空间层的刚度，可以通过加厚落地墙、减小洞口大小、设立补偿剪力墙和采用更高强度的砼等方法实现。
结语
当前，高层建筑的功能越来越趋向于多样化、复杂化、全面化，转换层在高层建筑中的应用是不可缺少的。在高层建筑中，转换层的运用突破了常规的设计，在结构转换的楼层中转换构件，其对建筑结构的变化起到了一个过渡、衔接的作用，促使建筑中各个组成部分的不同功能得以淋漓尽致地发挥。因此，在高层建筑转换层结构的设计中，要结合工程的特点和实际情况，通过对建筑全方位的研究、计算和分析，选择合理的转换层结构设计方案，发挥优势，解决问题，才能提高施工的效率。
参考文献
