建筑设计论文高层建筑结构设计论文范文

　　建筑设计论文发表期刊推荐国家级期刊《中国住宅设施》，《中国住宅设施》（ChinaHousingFacilities），中国房地产及住宅研究会主办，建设部主管，月刊，北京市出版，国际刊号ISSN1672-5093，国内刊号CN11-5143/TU，邮发代号82-276，2003年创刊。《中国住宅设施》是由建设部主管，中国房地产及住宅研究会主办，住宅设施委员会承办的住宅设施领域唯一的中央级专业性科技类期刊。
　　摘要：城市中的高层建筑是反映这个城市经济繁荣和社会进步的重要标志，随着社会与经济

　　的蓬勃发展，特别是城市建设的发展，高层建筑在城市中应运而升。随着高层建筑的自身发展，人们对高层建筑中建筑设计的要求也越来越高。文章分析了高层建筑的特点、结构体系高层结构设计研究以及规划设计。

　　关键词：高层建筑,结构体系,规划设计

　　一、高层建筑的特点

　　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。

　　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

　　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、高层建筑结构体系组成部分

　　随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显着，包括地震作用和风荷载。高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所

　　采用的结构体系密切相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能

　　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，使用较方便。随着结构高度增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显着增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和

　　造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制。

　　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。在承受水平力作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。剪力墙的水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。高层建筑剪力墙结构，以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲形，特点是结构层间位移随楼层增高而增加。

　　筒体结构体系简体结构为空间受力体系。筒体的基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墙围成的筒体称为实腹筒。在实腹筒的墙体上开出许多规则的窗洞所形成的开孔简体称为框筒，它实际上是由密排柱和刚度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的简体。如果简体的四壁和斜杆形成的桁架组成，则成为桁架筒。

　　高层建筑结构设计研究

　　大量复杂高层建筑的出现,给结构设计带来了挑战。结合复杂高层建筑的设计,进行了大量的相关研究工作,研究内容主要侧重抗震、抗风,研究手段主要是试验研究与计算分析。

　　关于抗震研究工作,针对我国高层建筑体型复杂和混合结构应用广泛的特点,国内相关科研院所、高校等进行了大量试验研究。结合振动台试验及模型静力试验,并利用各种计算机分析软件进行计算分析工作,完成了关于转换层、加强层、体型收进、带悬挑结构、连体结构等复杂高层建筑结构的研究应用,为我国复杂高层建筑设计提供了依据。针对混合结构应用广泛的特点,开展了系列研究工作:进行了整体模型结构拟静力试验研究及模型振动台试验研究,开展了如何增强混合结构核心筒剪力墙延性的研究,如采用钢板混凝土组合剪力墙、带钢斜撑混凝土组合剪力墙、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙等多种形式的研究工作;结合实

　　际工程,如CCTV大楼、北京国贸三期等,开展了大量高含钢率、截面形式复杂的组合构件的试验研究等。在高层建筑研究过程中,进行了数百栋实际工程的模型振动台试验研究工作。通过整体模型振动台试验,研究结构抗震性能,对结构相对薄弱部位有针对性的采取加强措施;除振动台试验外,许多工程进行了大比例构件、节点试验研究,以检验结构设计的安全性,并为设计提供参考。如上海环球金融中心、广州西塔等均进行了大量的试验研究工作。抗风研究工作主要针对复杂体型及复杂风环境开展工作。结合具体的高层建筑工程,开展了大量的风洞试验,为进行高层建筑结构的设计提供了更为可靠的依据。随着人们对居住环境的重视,风工程研究工作会越来越引起设计人员的关注。除试验研究外,高层建筑结构的计算分析手段有了很大提高。规范要求,体型复杂、结构布置复杂的高层建筑进行多遇地震作用下的内力与变形分析时,应采用至少两个不同力学模型的软件进行整体计算。目

　　前,国内商业化的高层建筑分析计算程序主要有SATWE,PMSAP等,国际通用程序ETABS,SAP2000,MIDAS等在复杂工程计算中已得到较广泛广泛的应用。近几年高层建筑结构设计领域的弹塑性分析计算工作取得了一定的进展。许多体型特殊的结构,除进行弹性计算分析外,补充进行了弹塑性分析计算,以找出结构的薄弱部位并采取构造措施进行加强。弹塑性

　　分析计算程序主要有两大类:一类是土建领域常用的国际通用分析程序如ETABS,SAP2000,ANSYS等以及国内自主开发的弹塑性分析程序如EPDA等;除此以外,原用于航空航天、汽车等领域的大型非线性分析程序ABAQUS,LSDYNA等已开始在高层建筑实际工程中

　　得到应用,非线性动力方程的显式求解方法也在结构分析中得到应用,为弹塑性分析计算工作开辟了新的局面。但是鉴于我国高层建筑结构体型复杂,且多以混合结构或钢筋混凝土结构为主,弹塑性分析工作还有许多值得深入研究探讨的问题,如合理模拟结构阻尼、合理确定材料本构关系、开发高精度单元、改善非线性分析算法等。另外,针对复杂及超限结构,除进行整体计算分析外,还作一些补充计算,如对关键部位、关键构件进行中震或大震结构构件内力验算等,是基于性能的抗震设计思想的具体体现。超高层建筑等复杂结构,其结构构件的受力情况与施工过程是密切相关的。施工过程的模拟也是一个非线性问题,在模拟过程中结构是不断变化的,以往采用的结构一次成型、荷载分步施加的分析方法对于复杂结构已经不能适用,需要进行更精确的分析。目前国内许多超高层建筑和复杂工程都进行了施工过程模拟分析,并综合考虑混凝土的收缩、徐变,利用施工模拟的结果作为重力荷载产生的内力进行抗震分析,得到了更安全、准确的结果。如CCTV主楼、陕西法门寺合十舍利塔等,由于体型特殊,进行了施工过程模拟计算分析。除抗震计算分析外,风工程数值分析计算的CFD技术(如Fluent软件)近年来在实际工程的风环境分析中也得到了具体应用。

　　三、高层建筑的规划设计

　　第一，避免高层建筑密集。高层建筑的密集虽然对于城市办公等条件方便有利，却给城市空间带来很多压力，造成城市空间和城市交通的拥挤，如一些高层建筑玻璃幕墙的大面积使用造成以前未出现过的光污染。

　　第二，控制超高层建筑数量。一些已建成的超高层建筑投入使用后表明收益并不乐观，可以说仅仅是体现城市形象，提高城市知名度。

　　第三，高层建筑与城市街道。高层建筑一般分布在城市中商业发达的地段，这些地段的街道本身交通荷载就较大，在规划设计时要对这些街道进行扩展，加大其通行能力。

　　可以看出，高层建筑设计与城市空间的协调以及城市空间的营造是通过两方面的共同作用来完成的，即建筑设计和规划。高层建筑已走过百年历史，从其出现之日起就成为城市的焦点，其形式和风格也不断的发展变化着，我国的高层建筑虽然相对发达国家起步较晚，但已经取得了很大的成就，如北京、上海、深圳等城市的高层建筑可以说代表了中国高层建筑的发展史，高层建筑设计与城市空间的融合也正不断的完善发展。

　　参考文献：

　　[1]李世权。高层建筑设计的可持续性理念[J].山西建筑，2009，（01）。

　　[2]李峰。高层建筑结构概念设计[J].山西建筑，2009，（23）.

　　[3]陶任重，秦海福。基于城市空间的高层建筑设计理论研究[J].黑龙江科技信息，2009，（06）。

　　[4]刘勇，马腾飞，宓学民。高层建筑设计与城市空间[J].科技致富向导，2009，（10）。

　　[5]陈平。高层建筑外部空间的构成要素和设计手法分析[J].中国新技术新产品，2009，（15）。

　　[6]曹丽新，王雪萍。高层建筑设计过程中应该注意的问题[J].中国新技术新产品，2010，（05）：

　　[7]包世华,方鄂华.高层建筑结构设计[M].北京:清华大学出版社,1985.

　　[8]徐培福,傅学怡,王翠坤,等.复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.