建筑结构抗震论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇建筑结构抗震论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词:房屋建筑；结构分析；抗震设计

一、抗震设计的重要性

从我们现在的经济发展状况来讲，城市人口越来越密集，房屋建筑也越来越多，若突然发生大的地震灾难就会造成难以估量的损失。房屋建筑根本性质就是为了给人们提供一个安全舒适的住宿，为人们的一个防护所，避免人们经受风吹日晒以及其他极端天气。地震则是我们目前所知的自然灾害中最严重的一个灾害，它所给人们造成极大的影响，地震不仅是简单的震动，也会引起一系列海啸、泥石流等自然灾害，其破坏性不可小觑。由此可见，当一个破坏性极大的灾难发生在人们最需要安全的避难所时，我们就不得不重视对于这一灾难的防护。再加上我们目前生活水平的提高，我们目前对于房屋建筑的要求应该是更为舒适，使用寿命更强，这就进一步要求我们对于房屋建筑的整体抗震性有更加完善的技术从而更好地保证我们生活的舒适性。

二、房屋建筑结构抗震设计规定

在我国，房屋建筑结构抗震设计的标准一般分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类等四个类别，简称甲、乙、丙、丁。在甲乙类建筑体系设计中应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，9度时应按比9度更高要求采取抗震措施。而丙类建筑应按本地区抗震设防确定其抗震措施。在丁类建筑中地震作用应按本地抗震设防烈度确定，但抗震措施（6度除外）允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低。在多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型中，当平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构出现时，适用最大高度应适当减少。在钢筋混凝土房屋抗震等级的要求中，它的抗震设计一般要满足，如果是框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％的话，那么它的框架抗震等级应按框架结构来定。另外当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。对于那些筒体房屋结构抗震的设计要求来说，筒体部分与框架部分楼板一般采用梁板体系。在施工程序及连接构造上我们采取减小结构竖向温度变形及轴向压缩对加强层影响措施来解决。当低于9度采用加强层时，加强层的大梁或桁架与周边框架柱的连接宜采用铰接或半刚性连接。需要注意的是如果是9度的情况出现时就不要采用加强层了。

三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的运用

抗震的设计在整个建筑中可以说是十分关键的一环，我们可以从一下几个方面进行理解，从而体会抗震设计时如何在房屋建筑结构设计中进行运用，进而理解抗震设计在房屋建筑中的重要性。（1）提高房屋建筑结构的抗震力。抗震设计，顾名思义，就是保障房屋建筑能够在地震时将其破坏程度保障到最小范围。所以在进行房屋建筑结构的设计师，首先就要保障有一个稳固的地基。地基是整个建筑的基础，其抗震性能也就在一定程度上决定着整个建筑的抗震能力。其次，房屋的整体结构上要建造抗震能力强的结构。比如我们知道的一些几何图形具有稳定的效能，我们就可以将其运用在房屋的结构当中。规则、对称的建筑结构也能有利于保障房屋的稳定性，从而减少地震对于房屋建筑变形的影响。在房屋建筑中的一些小细节上注意到对于抗震的作用。（2）我们完善了房屋的抗震设计之后，可以再从地震一方面来思考如何降低地震作用对房屋建筑的影响。我们目前所采取的办法就是在建筑物的基础与主体之间加一个隔震层，也有人提出在建筑物的顶端部分设立一个“反摆”。这样的设计首先能够有效避免发生地震时建筑物之间互相碰撞，并且能够有效缓解在地震来临时房屋的震动幅度，从而保障房屋内部物品的安全。这样的设想我们目前已经有所应用，在一些实际的经验中我们也发现了这一方法的可行性。（3）保证建筑的刚度，建筑结构上的防护以及外部的防护之后，还有保障房屋建筑自身的坚硬程度。首先，就需要考虑到在进行建筑时，使用钢筋混凝土材料，保障房屋的稳固。其次，就是在我们已有的建筑结构上对整个建筑进行进一步的加固。这一方面我们目前已经有相关的规定，明确告诉我们如何对于不同建筑类型进行不同的外层加固。目前，我们也仍需对于房屋建筑的使用材料进行进一步的探究，努力寻找优化建筑材料的办法，能够帮我们在建造房屋时一方面减少不必要的材料浪费，另一方面就是将优质的材料的性能充分地体现在房屋建筑整体的抗震性能上。

四、房屋建筑结构抗震设计措施

1.房屋建筑位置的选择，房屋建筑位置的选择在一定意义上来说决定着房屋质量的好坏，一般地地震可以导致房屋建筑周围地表变化，这样就会造成地基的开裂，导致房屋出现问题。因此在地理位置的选择上，设计人员要对房屋建筑进行合理化选择：如选择开阔的坚硬场地，考虑场地土的刚度大小和场地覆盖层的厚度等。2.房屋建筑材料的选择，抗震性房屋建筑材料要选择那些质量优等的材料。要综合考虑保暖、防火等多种因素的存在，比如良好的钢、铝合金结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料。3.选择合适的建筑结构体系，结构体系要满足稳定性，要与建筑结构相配套。此外要注意建筑物传力途径的明确性，以及受力计算的明确性，保障在建筑体系中不使用转换层，这样就会保障有地震发生时候避免建筑倾斜或局部受损等现象的发生。4.做好底层框架抗震墙设计，鉴于我国的地震灾害多数发生在底层，一般突出表现为“上轻下重”的这样一个现象，所以在设计时候要突出底层的墙体比框架柱重，框架柱又要比梁重。这样的设计就会在发生地震时底层破坏的程度比房屋的底层轻得多。5.钢筋混凝土框架抗震内力设计。我们尽可能做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构，为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性，对梁端的剪力适当调整，使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力，做到“强剪弱弯”。在实际运用中如不采取这个措施，柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋，使塑性铰首先出现在梁端，抗震性能较好。

五、结语

地震是人类生活面临的重要的自然灾害，危及着人民的生命与财产安全。在我国，目前人们对于房屋建筑无论是安全性还是舒适性的要求越来越高，房屋建筑行业不断改善自己的设计和技术，不断为人们提供更好更优质的服务。在建筑结构设计的时候，必须充分考虑抗震设计，并有采取适当的抗震措施，尽最大可能确保房屋质量，才能减少地震的危害。我们要进行不断地探索，对于抗灾设计有所重视，不断改善我们的技术，建造更优质的建筑。

作者:王甲辉 单位:吉林供电公司

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关键词：高层建筑，建筑结构，抗震设计

 

地震是一种随机振动,所以建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害, 就需要分析研究建筑抗震问题不断总结工程经验,妥善处理这一工程问题。

一、实行建筑抗震设计规范，总结工程经验妥善处理工程问题：

（一）选择有利的抗震场地

地震造成建筑物的破坏, 除地震动直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等。科技论文。因此,应选择对建筑抗震有利的地段, 应避开对抗震不利地段。当无法避开时, 应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响, 采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施; 对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。

（二）优化的平面和立面布置

关于建筑结构设计的平面与立体结构, 我们根据认为有以下几个方面可以参考:

1、结构的简单性。结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。只有结构简单,才能够对结构的计算模型、内力与位移分析, 限制薄弱部位的出现易于把握,因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。

2、结构的刚度和抗震能力。水平地震作用是双向的,结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常, 可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力, 结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大, 过大的变形会产生重力二阶效应, 导致结构破坏、失稳。论文参考网。

3、结构的整体性。在高层建筑结构中,楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用,楼盖相当于水平隔板,它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构, 而且要求这些子结构能协同承受地震作用, 特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时, 整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。

（三）设置多道设防的抗震结构体系

多道抗震防线, 是指在一个抗震结构体系中, 一部分延性好的构件在地震作用下, 首先达到屈服, 充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用, 即担负起第一道抗震防线的作用, 其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线, 这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高, 应控制在4.5m 以下。高度加大, 底层刚度减小, 重心提高, 使框架柱的长细比增大, 更容易产生失稳现象。论文参考网。而且由于高度较大,很多建筑房间被业主一层改成了两层, 造成了较大的安全隐患。科技论文。宜具有合理的刚度和强度分布, 避免因局部削弱或突变形成薄弱部位.产生过大的应力集中或塑性变形集中;可能出现的薄弱部位, 应采取措施提高抗震能力。

（四）保证结构的延性抗震能力

合理选择了建筑结构后, 就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标, 系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁: 人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大; 而柱端塑性铰出现较晚, 在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯: 剪切破坏基本上没有延性, 一旦某部位发生剪切破坏, 该部位就将彻底退出结构抗震能力, 对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值, 使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。

（五）合理的建筑结构参数设计计算分析

对于复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时, 应采用不少于两个不同的力学模型,目前主要有两种计算理论: 剪摩理论和主拉应力理论, 它们有各自的适用范围:砖砌体一般采用主拉应力理论,而砌块结构可采用剪摩理论。对计算机的计算结果, 应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。结构计算控制的主要计算结果有结构的自振周期、位移、平动及扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数等。另外, 地下室水平位移嵌固位置,转换层刚度是否满足要求等, 都要求有层刚度作为依据。复杂高层建筑抗震计算时,宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应, 振型数不应小于15,对多塔结构的振型数不应小手塔楼数的9 倍, 且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。总之, 高层结构计算很难一次完成,应根据试算结果, 按上述要求多次调整,才能得到较为合理的计算结果,以保证建筑物的安全。

二、高层建筑抗震设计中经常出现的问题

（一）部分建筑物高度过高

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，建筑物的抗震能力下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

（二）地基的选取不合理

由于城市人口的增多和相对空间的缩小，不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

（三）材料的选用不科学,结构体系不合理

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。

（四）较低的抗震设防烈度

许多专家提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为lO％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。论文参考网。科技论文。

三、结语

地震是一种目前难以准确预测的自然灾害,为避免它给人类带来大的灾难。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中,应从整体宏观的观点出发,综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容,从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑;新型结构的出现，高性能材料的发展，计算机技术水平的提高，促使人类建筑精品再上新的台阶。

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【关键词】房屋，建筑结构，抗震设计，要求

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

一.前言

由于经济发展速度加快，社会需求不断增多，使得建筑的高度不断加高，形态愈加复杂，建筑结构中抗震设计也趋于多样化。我国作为一个多震国家，结构设计中应注重抗震设计，良好的抗震设计和抗震措施至关重要。抗震设计中，要进行地基基础的抗震设计。抗震构造措施是结构设计的重要内容。针对房屋建筑结构中的抗震设计要求，进行结构抗震设计和抗震措施，在结构设计与建筑施工中，应熟悉各种结构设计的抗震构造措施。

二.建筑结构抗震设计的基本要求

地震作用越大，房屋抗震要求越高。不同设防烈度和场地上，结构的实际抗震能力会有差别，结构可能进入弹塑性状态的程度不同。震害表明，未经抗震设计的钢筋混凝土结构，在7度区只有个别构件破坏，8度、9度破坏增多，因此，对不同设防烈度和场地可以有明显差别。结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的要求可以有区别。如框架结构中的框架与框架――抗震墙结构中的框架应有所不同。房屋越高，地震反应越大，其抗震要求越高。综合考虑地震作用，结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计，可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计；对同一建筑物中结构部分采用不同抗震等级。

三.影响建筑抗震的因素分析

1.建筑抗震取决于所选取建筑结构形式

为实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标，新版《建筑抗震设计规范》中取消了砖混内框架结构，提高了砖混结构建筑的设计要求。目前普遍使用的框架－剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构三种结构形式中，框架－剪力墙结构的抗震性能最为突出，剪力墙次之。单纯的框架结构造价虽然抗震性能不如前两种，但其造价较低，施工技术成熟，是目前最为常见的结构形式。根据建筑当地的实际情况，结合建筑的使用功能，选取合适的结构形式，对于建筑抗震意义重大。

2.建筑抗震取决于适宜的抗震措施

在场地类型不同的情况下，抗震措施主要由建筑的不同等级决定。在确定建筑等级及场地类型之后，将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震措施设计中，即可改善建筑抗震设计，提高建筑抗震效果。

3.影响房屋建筑抗震性能的因素

房屋建筑抗震性能取决于场地选择、施工质量等其他因素。建筑工程场地选择不当等造成施工质量下降，这些因素都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。选择建好的工程场地、加强施工质量监督，对于提高建筑抗震性能是十分必要的。

四.建筑抗震设计具体分析

抗震设计的重要基本要求就是要确保房屋基础构造的延性设计要求得以保证，能够在建筑结构延性问题上设立多道防线，以此才能避免建筑结构脆性过大造成的构造强度失衡、失控的现象发生，从而影响其抗震性能及成果。因此，这就需要做好以下几点把握。

1.周全考虑房屋建筑选址问题在房屋工程项目立项之初，就要周全考虑好能够发挥抗震成果的选址问题，如健全周到考虑好土体结构、地质、地貌等问题，并要预测分析地震活动发生时建筑构造的承受能力，且要记录相关技术资料档案中，待实地考证时能够综合评价。此外，还要避开影响建筑构造抗震效果发挥的不利区域、地段等，当避无可避时应当立足实际采取合理控制措施

2.加强建筑构造规划研究

由于地震发生时建筑结构本身会发生应力过于集中、突破塑性变形弹性极限等的可能，进而形成结构抗震薄弱部分。因此，建筑构造设计应能保证建筑结构延性、安全度、以及选取合适的建筑平面、剖面进行设计，既要保证建筑结构强度稳定，又能避免建筑脆性过大而延性过小的负面现象发生。

3.保证地基与基础设计要求当房屋项目工程的地基土体为粘性土、软土、液化土、以及不均匀沉降土时，应当评估好地基的基础沉降是否在预控范畴之内，是否发生严重不规则沉降现象，从而才能有针对性的采取防控措施。

4.满足建筑构造体系设计要求

抗震性能价值体现是建筑构造体系设计中的重要组成部分。因此在构造设计上就要综合分析、周全考虑、能够统筹把握好各项综合因素。如考虑好抗震防御等级、抗震强度控制指标、项目建设场地、以及基础地基处理、供应材料的质量体系要求、现有技术规模等问题。

5.确保建筑构造的构件要求

（一）房屋建筑工程的结构基础构件设计应当满足相关规程标准、要求，如混凝土的圈梁、构造柱、芯柱、或者配筋砌体等的质量建设体系要求就必须能够保证。

（二）要保证混凝土结构合理设计，在建筑的具体结构构件应能具备尺寸合理、纵向承重钢筋及箍筋的强度达到设计标准，目的是控制剪切破坏先于弯曲破坏发生的可能，以及防止钢筋屈服而引起的构件塑性变形遭受破坏发生。

（三）钢结构建筑施工时能够保证其构件尺寸、规格、数量合理，进而才能避免整体构造抗震成果发挥不利、结构失稳的现象发生。最后，还要周全考虑好建筑构造构件之间的链接、衔接性的体现，控制好构件节点的稳定性，保证其在地震发生时的塑性破坏能够晚于其他结构构件，进而才能增强建筑结构的整体稳定性与安全度。

五.建筑结构设计抗震关键措施和设计方法

1.建筑结构抗震措施要点

（一）房屋建筑结构设计要从建筑的全局出发，全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破会，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

（二）要严格选择地基选址，地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在建筑结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。

（三）采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。

（四）选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。建筑结构抗震设计中，不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响，因此房建结构抗震设计要综合考虑，做到科学选择，严谨设计。

（五）结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。

六.结束语

因为涉及到人类生命财产安全的重要问题，建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一。因此，我们在对建筑物进行结构设计的时候，必须把房屋建筑结构中的抗震设计要求放到非常重要的位置，并采取适当的措施，尽量避免地震对建筑物的损坏，为保障人民的生命及财产作出应有贡献。

参考文献：

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[2]吴智，李贵男，段壮志．民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨［J］．山西建筑，2012(10)．

[3]高利学.浅谈高层建筑的抗震设计与抗震结构[J].中国新技术新产品,2012,(03)

[4]黄星敏.房屋震害影响因素分析及应对措施[J].中国高新技术企业，2010，(2)

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【关键词】高层建筑；梁式转换层；施工

1 梁式转换层结构形式

高层建筑结构下部受力比上部大，按常理来说，在高层建筑结构的设计中就要考虑下部的刚度要大于上部结构；采用的措施就是下部增加墙体、增加柱网，而上部逐渐减少墙柱的密度。显然，这在高层建筑设计中是不现实的，因为高层建筑的使用功能对空间要求却是下部大空间，往上部逐渐减小，因此对高层建筑结构的设计就要考虑反常规设计方法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中，规范对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时，转换梁高不小于其跨度的1/6；非抗震设计时，转换梁高不小于跨度的1/8。从该设计规程中可知，采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度，增强结构的可靠性。

1.1 梁式转换层结构形式

实际工程中应用的梁式转换层结构有多种形式，主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。

1.2 梁式转换结构受力机理分析

梁式转换层结构的传力途径为墙—梁—柱（墙）的形式，传力直接，便于分析计算。转换大梁的受力主要受上部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。为弄清转换梁结构与上部墙体共同工作的性能，对转换梁承托层数对其内力的影响用有限元程序进行了分析，从分析结果中我们知道，对一般结构转换大梁，上部墙体考虑三层与考虑 4 层、5 层内力的设计控制内力差异不大于 5%，故在分析计算时可只考虑计算 3 层。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何，只要墙体有一定长度，转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小，同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。

2 梁式转换层的结构设计

2.1 结构竖向布置

高层建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变。然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此，因此对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于 1，不应大于 1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来，就是要强化下部，弱化上部。可以采用的方法有以下几种：1）与建筑专业协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可在底部增设部分剪力墙（不伸上去）。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还与建筑专业协商后，让两侧各有一片剪力墙落地。这些无疑都大大增强了底部刚度。

2）加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中，核心筒部分的厚度取为 600mm，其余部分的厚度取为 400mm。

3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞，以免刚度削弱太大。

4）提高底部柱、墙混凝土强度等级，采用 C50 混凝土。

5）适当减少转换层上部剪力墙数目，控制剪力墙厚度，并可在某些较长剪力墙中部开结构洞，以弱化上部刚度。弱化上部刚度不仅对控制刚度比有利，还可减轻建筑物重量，减小框支梁承受的荷载；增大结构自振周期，减小地震作用力。工程综合采用上述几种方法后，转换层上下刚度比在 X 方向为 0.725，在 Y 方向为 0.813，满足规范要求，效果良好。虽然上下部刚度比满足要求，但毕竟工程仍属于竖向不规则结构，转换层及其下各层为结构薄弱层，因而应将该两层的地震剪力乘以 1.15 的增大系数。

2.2 结构平面布局

工程底部为框架—剪力墙结构，体型简单、规则；上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上，东西向完全对称，南北向质量中心与刚度中心偏差不超过 2m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果。查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.85，各层最大水平位移与层间位移比值不大于 1.3，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。

3 梁式转换层结构的设计与构造

由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙，其传力途径多次转换，受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还需要承受梁传给的剪力，扭矩和弯矩，框支主梁易受剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在进行结构平面布置时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙协同工作的受力体系。

3.1 转换梁的设计与构造要求

转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1.2。当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。

转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%，转换梁中主筋不宜有接头，转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部主筋应全部贯通伸入柱内。

3.2 框支柱的设计与构造要求

框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整。抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；剪力调整——框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：框支柱的数目不多于10根时，当框支层为1～2层时，每层每根柱承受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框支层。为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%；框支柱的数目多于10根时，当框支层为1～2层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。

框支柱全部纵向钢筋配筋率，抗震等级一级时不小于1.2%，二级时不小于1.0%，三级时不小于0.9%，四级及非抗震设计时不小于0.8%。纵向钢筋间距抗震设计时不大于200mm，且不小于80mm，全部纵向钢筋配筋率不宜大于4%。

3.3 转换梁的截面设计方法

目前国内结构设计工作普遍采用的转换梁截面设计方法。主要有：应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律，为能直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算，假定不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担钢筋达到其屈服强度设计值。受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。

4 结语

通过高层建筑转换层结构设计的工程实践，体会如下：根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式，正确选择建筑抗震类别是转换层设计的关键点，结合结构布置，正确选择各分部的抗震等级，构件设计应注重抗震延性设计的概念，对主要构件进行加强是设计的重点。

参考文献：

[1]期刊论文.带转换层的高层建筑结构设计-沿海企业与科技 11/1（11）

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【关键词】高层建筑；结构工程；抗震设计

一、结构抗震设计的重要性

地震是一种随机振动，有难于把握的复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前尚难做到。在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，同时也存在着不准确性。因此，工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决，而必须立足于“概念设计”。概念设计是指设计人员从结构的宏观整体出发，用结构系统的观点，着眼于结构整体反应，正确地解决总体方案、材料使用、分析计算、截面设计和细部构造等问题，力求得到最为经济、合理的结构设计方案以达到合理抗震设计的目的。结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果仅集中在少数薄弱部位，必会导致结构过早破坏，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，试图达到罕遇地震作用下结构不倒塌的目标。

二、高层混凝土建筑结构抗震设计策略

1、从建筑的全局出发

高层混凝土建筑结构设计要从建筑的全局出发，全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破会，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

2、地基选址

地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。

3、高度的确定

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。

4、材料的选用和结构体系

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框—筒、筒中筒和框架—支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外，特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。在高层建筑中采用框架———核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内简往往要承受80%以上的震层剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值；此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。

在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。现在我国钢材生产数量已较大，建筑钢材的类型及品种也在逐步增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，由于钢结构质量较小而且较柔，为减小风振而需要采用混凝土材料，钢骨（钢管）混凝土，通常作为首选。

另外，许多高层建筑底部几层柱虽然长细比小于4，但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值，柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。

总之，钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一，钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重，其抗震设计中应该钢筋混凝土高层建筑结构抗震关键设计，另外，必须满足“强柱弱梁”“、强剪弱弯”“、强节点”“、强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。

5、运用延性设计

结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。始终遵循“强柱弱梁，强煎弱弯、强节点、弱锚固”原则。构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。

三、结语

总之，高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，从而达到高层建筑抗震的目的。

参考文献：

[1]计静.套建增层预应力钢骨混凝土框架抗震性能与设计方法研究.哈尔滨工业大学博士学位论文，2008.

[2]蒋新梅.高层建筑结构的抗震设计[J].广东科技.2009（08）

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论文关键词：高层建筑；结构设计；水平载荷

目前我国内地高层建筑中，仍以高层住宅(12～30层)占主体，约占全部高层建筑的80％，所以钢筋混凝土高层建筑仍是具有很强的优势。

一、高层建筑的结构特点高层建筑结构与普通建筑一样，都需要同时承受水平、垂直荷载以及地震的作用，但是，水平荷载和地震是高层建筑的主要控制因素。随着建筑层数的不断增加，位移会迅速提升，弯矩的提升速度仅次于位移。因此在对高层建筑的结构进行设计时，不仅要求其具有足够的承载能力，还会要求其具有足够的刚度，以便将因水平荷载而产生的侧向变形控制在一定范围之内。由于高层建筑受地震的影响较强，因此其结构还应具有延性，以便在地震作用下使结构进入塑性阶段，避免被地震破坏或出现倒塌。由此可知，抗侧力结构的设计是高层建筑设计的关键部分。

（一）、水平载荷成为决定因素

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，水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中所引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面对某一高度楼房来说，竖向荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

（二）、轴向变形不容忽视

通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项，因为轴力项影响很小，而剪切项一般可不考虑。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。对连续粱弯矩的影响：采用框架体系和框一墙体系的高楼中，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。对构件剪力和侧移的影响，与考虑竖向杆件轴向变形的剪力相比较，不考虑竖杆件轴向变形时，各构件水平剪力的平均误差达30％以上，结构顶点侧移减小一半以上。

（三）、侧移成为控制指标

与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构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。

（四）、结构延性是重要设计指标

相对低层结构而言，高层结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采以恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

二、高层建筑结构分析与设计方法

高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、筒体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定：弹性假定；小变形假定；计算图形的假定。

对于框架一剪力墙体系来说，框架一剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架一剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理；等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析；比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系，其中应用最广的是空间杆一薄壁杆系矩阵位移法。

（一）、对结构高宽比进行控制

在高层建筑的设计中，对于侧向位移的控制往往是结构设计工作的主要矛盾所在，并且倾覆力矩也会随着层数的增加儿显著增大，因此，建造宽度较小的高层建筑是不符合确保结构安全的要求的，一般来说，应该将高层建筑的高宽比控制在5~6左右，如果设防烈度超过8度，那么对于高宽比应该进行更为严格的限制。

（二）、做好结构的平面设计

如果高层建筑的长度较长，那么在风力的持续作用下，建筑结构就会因为风力的不规则变化而发生楼板平面扭曲或结构扭转等现象。为了避免因楼板变形而导致的复杂受力，应该注意对建筑物的长度加以限制。当设防烈度为6~7时，应该将长宽比控制在6以下；如果设防烈度超过8度，那么长宽比应该限制在5以下。无论高层建筑物的型式如何，其平面设计都应该坚持对称、简单、规则的原则，在最大程度上避免扭转受力和复杂受力。建筑的质量和刚度中心应尽可能荸合，以便在最大程度上降低扭转，一般来说，应该将偏心率控制在垂直于外力作用线边长的5%以内。

（三）、做好竖向设计

在进行结构的竖向设计时，应注意坚持均匀和连续的原则，避免结构不连续或刚度发生突然变化的情况出现。如果建筑所处地区为地震频发区，则不得采用底部存在软弱层的、完全由框支剪力墙组成的结构体系，也不得出现剪力墙在某一层突然发生中断的现象，避免在中部形成软弱层。

三、抗震分析与设计在高层建筑的应用

在罕遇地震作用下，抗震结构都会部分进入塑性状态。为了满足大震作用下结构的功能要求，有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析成为抗震设计的必要的组成部分。我国现行抗震规范(GB50011-2001)要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下(大震)的变形验算。

在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种：

首先是高度问题，对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。

其次是材料选用和结构体系的问题，在高层建筑中，我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系(框一筒、筒中筒和框架一支撑)，这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90％。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。

第三是轴压比与短柱问题，在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。柱的塑性变形能力小，则结构的延性就差，当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。

第四，在某些烈度区采用了较低的抗震措施与构造措施，现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。有人主张在设防烈度下应该采用弹性设计，特别是高烈度区要有严格的抗震措施与抗震构造措施来保证结构的安全。

四、结语

结构设计是一项集结构分析，数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作，是一项对国家建设有重大意义的工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。如果高层建筑所在地发生了地震，那么建筑结构所受到的不仅仅是剪切和平移作用的影响，还会存在围绕建筑刚度重心的扭转作用。对于一般的钢筋混凝土高层建筑结构来说，想要对地震所产生的扭转效应进行控制，一方面可以通过合理配筋来使建筑物具备一定的抗扭刚度，另一方面就是对建筑结构平面的不规则设置问题进行处理，以便在最大程度上抵抗扭矩对建筑物产生的不良作用。

参考文献：

[1]陈肇元、钱稼茹.建筑与工程结构抗倒塌分析与设计NO.1[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.12

[2]王伟．试论建筑结构中的抗扭设计[J]．中国科技财富，2010(18)，223-223

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［论文摘要］文章分析高层建筑结构的六个特点，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：

（一）水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

（二）侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

（三）抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

（五）轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，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，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，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值增大。

（六）概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

（一）高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（二）高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。 转贴于

剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。

剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：

（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。

（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

［参考文献］

［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.

［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.