高层建筑概念范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：超高层；概念设计

中图分类号：S611 文献标识码： A

引言：结构设计师的概念设计需要涵盖结构专业前瞻性设计内容，同时应综合运用其他专业（如建筑，设备）的设计元素为后续的施工图设计及建筑的建设建立正确的基础和方向。

一、平面及立面造型对超高层建筑结构安全性的影响

对于超高层建筑而言，其结构的安全性至关重要，是概念设计中需着重考虑的问题。对于超高层建筑，对结构安全性影响较大的是水平荷载，即风荷载和地震荷载。水平荷载作用使建筑产生巨大的变形并会对建筑产生推覆作用，造成结构构件的塑性变形甚至引起建筑的倾覆。而经过结构受力分析显示，建筑平面和竖向刚度、质量的均匀性是水平荷载作用下结构弹性变形的基本保证。平面或者竖向质量、刚度的突变会造成结构应力应变的突变，对建筑结构的破坏。因此，在概念设计中，建筑的造型应尽量减少风荷载和地震荷载对建筑破坏力。比如合理的选择楼层建筑平面形状，能显著降低风荷载对超高层建筑的作用。通过风荷载体型系数就可以明显的看到平面形状不同，风荷载作用的明显差异。例如圆形的风荷载系数为0.8、而V形、Y形、弧形平面建筑的风荷载体型系数为1.4，这就意味着在同样的高度和环境下，圆形平面建筑风荷载比V形、Y形、弧形平面建筑大约可减少43%。 这就意味着，在建筑造价方面，可以通过减少至少43%的代价实现结构的安全性。在地震力方面，也是如此，不规则的建筑平面，如楼板开洞较大或平面凸出凹进过大，都会使地震力在突变位置或楼板开洞薄弱区域产生巨大的应力应变，对建筑产生不可预见的巨大破坏。合理的平面选型是建筑质量和刚度均匀的前提条件，而适当的质量和刚度如同超高层建筑健康的肌肉与骨骼，是建筑生命健康的保证。台北101大厦，香港中银大厦等等可谓是建筑选型的典范，其简洁明了的结构传力体系，规则的立面使其健康的体魄抵御了强劲的飓风和地震灾害。因此，结构设计师进行概念设计的时间应该推前到建筑方案阶段，在建筑方案设计之初，就应该和建筑专业密切配合，参与到建筑方案设计当中，权衡利弊，使建筑的选型达到最优。

二、概念设计中建筑朝向设计对建筑使用和节能的影响

超高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响。容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量。在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。据有关资料分析，地球每年接收的能量有60亿亿千瓦，这么大能量弃之可惜，从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大影响，对建筑的节能也有着十分重要意义。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理。合理的确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。不同朝向，不同季节，建筑物所得到的太阳辐射热能量不同，热损失也不同，在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况，按其太阳高度角做出日影响图，以确定冬季每天的日照时间，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。

三、建筑节能材料的使用

超高层建筑作为城市中高容积率空间，其节能设计是概念设计中必要考虑的元素。而除了城市的综合环境、气候条件、总体布局，建筑朝向等因素外，对建筑节能影响较明显的是护结构（包括）保温、隔热的性能等许多综合性因素构成。

外墙是围护结构的主体部分，高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋，前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重，因此，围护结构属于填充材料，为了减轻荷载，达到保温、隔热要求，采用轻质高效保温材料，目前在寒冷地区常用的墙体做法有、页岩陶粒混凝土空心砌块；粘土空心砖与实心砖复合墙体；粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多，节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧，在寒冷地区的同一气候条件下，由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同，为防止墙体内产生冷凝水，保温层设在外侧更为妥些。高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG板)，岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年，多则上百年，材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体，笔者认为存在以下不足之处：1）抗震能力差，易松散，与结构构件结合不好，整体性能差。2）不能承受外部装修贴、挂荷载，如：贴石材，安装装饰构件等。

3）不能承受有振动的凿、刨的装修，如：剁斧石面层、予留洞。槽易出现冷桥。

4）墙表面易出现裂纹。除此之外，复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入，墙体内容易造成冷桥，是保温、隔热的薄弱环节。据测定，高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5％－13％，因此应引起设计者重视，采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温，欧、美各国取得不少先进经验。某些欧美国50％左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好，又具有一定强度，避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。能源消费正以惊人的速度增长，节能建筑在为环保地球行动有着深重的意义。

四、概念设计中建筑设备的参与

除了结构和建筑这两大主要的专业参与概念设计外，设备专业如机电、暖通、室内、灯光等也应参与到概念设计当中来，紧密结合建筑和结构专业的设计思路，及时发现问题，找出最佳的解决方案，以免在施工图阶段产生专业交叉矛盾。

五、结束语

超高层建筑如同擎天巨人，其健康的体魄是由建筑、结构，设备组成的有机整体。各个专业在概念设计中紧密沟通和配合，确保概念设计成为建筑设计和建设过程中的一盏明亮的导航灯。

参考文献：

篇2

从20世纪70年代以来，人们在总结大震灾害经验中发现:对结构抗震设计来说，“概念设计”远比“计算设计”更重要。然而抗震概念设计的重要性和丰富内涵往往在严格的规范规定和一体化的程序设计中被淡化了。历次地震表明:如果概念设计不利于抗震，那么不论计算多“精密”，也常常无济于事;如果概念设计非常成功，建筑物往往能承受大大超过计算时的抗震烈度而安然无恙。但设计中建筑师不可能完全按照结构“概念设计”的准则进行设计，常常是结构师要向业主、建筑师作一定的妥协和让步。从工程安全、经济出发，妥协让步不是无底线的，结构师面临的难点就是如何守住结构不规则的底线。现行的《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3 -2002(以下简称《高规》)对抗震概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定，并作了诸多定量的限制，使得抗震概念设计在工程应用中能更具体、更明确地落到实处。本文主要从现行规范的相关规则性条款为切人点讨论结构抗震概念设计中应该注意的若干问题。

1 结构平面布置中的规则性探讨

1.1 位移比对扭转不规则的控制

《高规》对于扭转不规则的控制主要可概括为对位移比、周期比两个宏观比值的控制，对楼层最大位移与平均位移比值的下限和上限分别是1.2和1.5，扭转不规则对抗震的不利影响可根据如下分析:δ1为同一侧楼层角点竖向构件最小水平位移或最小层间位移;δ2为同一侧楼层角点竖向构件最大水平位移或最大层间位移。当δ2达到不规则判别准则的界限值时，即:δ2=1.2 ；δ2 =1.5δ1（下限）或δ2=1.5 ；δ2 =3δ1（上限）；此时整个结构无论是竖向受力体系还是水平受力体系都处于受力非常不均匀的状态。

高层建筑结构按单向水平地震作用计算位移比时，需考虑质量偶然偏心的影响，比《抗震规范》的规定严格(多层建筑可不考虑)，这主要是考虑高层建筑结构的需要。当质量与刚度分布明显不对称、不均匀时，应按双向水平地震作用计算扭转影响，此时可不考虑质量偶然偏心的影响。

1.2 周期比对扭转不规则的控制

当扭转振型成为结构第一振型时，结构抗扭刚度小，扭转振动成为主振型，对结构抗震非常不利。《高规》4.3.5条规定:结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。当两者接近时，由于振动耦连的影响，结构的扭转效应明显增大。但《高规》对T1与T2的比值却无限制，主要考虑该限制对一般工程偏严。对特殊工程(如比较规则、扭转中心与质心相重合的结构)，当两个主轴的侧向刚度相差过大时，可对T1与T2的比值加以限制，一般不宜大于1.0。

从抗震历史经验看，《高规》对缝宽的规定是底线，只可提高，不得放宽。

1.3凹凸不规则和楼板局部不连续的的控制

《高规》5.1.5条规定:进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性，相应设计时应采取必要措施保证楼板平面内的整体刚度。但当楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，楼板可能产生显著的面内变形和应力集中效应，且平面有较长的外伸时，外伸段容易产生局部振动而引发凹口处破坏。从实际设计情况来看，高层住宅建筑常采用井字形、凹形等平面以有利于通风采光，而将楼电梯间集中配置于中央位置从而出现此类情况。可采用的应对措施主要有:

1.3.1 从计算角度看，这时宜采用考虑楼板变形影响的计算方法，使受力、变形计算模型更符合实际情况，减少计算误差，具体可根据情况采用不同的处理方法:对于平面尺寸较小的建筑(如点式建筑)，可将整个楼面都考虑为弹性楼板，使建模和计算比较简单，并且计算精确，但计算工作量较大;其他情况可采用分块刚性模型加弹性楼板连接的计算模型，可将凹口周围两开间或局部突出部位的根部开间的楼板考虑为弹性楼板，而其余楼板考虑为刚性楼板。

1.3.2 从构造措施看，由于楼电梯间无楼板而使楼面产生较大削弱，对楼板应力集中部位(凹入部位、局部突出楼板的根部及洞口的四角)和弱连接的楼板截面的配筋予以加强，剩余板厚加厚，改善这些楼板关键部位的强度和延性;

1.3.3 当凹口深度接近超限上限时，宜在凹口部位设计拉梁或拉板。当开口尺寸接近最大限值时宜在洞口周围设置钢筋混凝土梁增加整体性，拉梁和拉板宜每层均匀设置。

2 结构立面布置中的规则性探讨

实际工程中，常由于以下几个方面原因产生竖向不规则体系:

2.1 建筑立面造型导致立面体型复杂，如立面收进、外挑结构、立面大开洞、连体建筑、大底盘多塔楼。

2.2 建筑平面布置变化导致竖向结构不连续(如带转换层的高层结构)、错层结构及有薄弱层的结构形式。

2.3 沿竖向分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级。

《高规》4.4.2条规定:抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。在实际工程中，往往沿竖向分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级，这种改变使刚度

发生变化。从施工的角度讲，改变次数不宜太多;但从结构受力角度讲，改变次数太少，每次变化太大易产生刚度突变。所以一般沿竖向变化不超过4次。每次改变，梁、柱尺寸减少100～150mm,墙厚减少50 mm，混凝土强度降低一个等级为宜。最好尺寸减少与强度等级降低错开楼层，避免同时改变。刚度发生变化的另一种情况是底层或若干层由于取消一部分剪力墙或柱子产生的刚度突变，常出现在底部大空间框支剪力墙结构。设计时应该尽量加大落地剪力墙和下部柱的截面尺寸，并提高这些楼层混凝土强度等级，尽量减少刚度削弱的程度。

立面收进和外挑在《高规》4.4.5条也有明确的规定，设计时应与建筑协调采用台阶式多次内收的立面。

连体建筑也是容易出现竖向规则性超限。连体建筑顶部重量大，不利于抗震，要尽量减轻连体的质量(如采用轻质隔墙等)，一般情况下连体部位的层数不宜超过建筑总层数的20%。

篇3

关键词：高层建筑设计，概念方案

 

伴随高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标，每栋高层都想表现自己，突出自我，而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬，建筑个体外部体量失衡，缺乏亲近感，拒人于千里之外。免费论文参考网。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑的外部尺度的认真仔细推敲，因此，对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。

首先定义一下尺度，所谓的尺度就是在不同空间范围内，建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉，是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系，及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别，尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸，而是表达一种关系及其给人的感觉，尺寸是用度量单位。

高层建筑设计时，不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造，而应以人的尺度为参考系数，充分考虑人观察视点、视距、视角，和高层建筑使用亲近度，从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感，把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度：城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。

1.高层建筑设计中的外部尺度

1.1城市尺度

高层建筑是一座城市有机组成部分，因其体量巨大，高度很大，是城市的重要景点，对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看，表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响，城市的天际轮廓线有实、虚之分，实的天际线即是建筑物的轮廓，虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线，高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用，因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见，也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此，高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致，而不能脱离城市，自我夸耀，唯我独尊，不利于优美、良好天际线的形成，直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响，是指从市内比较开阔的地方，如：广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线，也直接影响人民的日常生活。因此，城市天际轮廓线不仅影响人从城市外围所看的景观，也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。

1.2整体尺度

整体尺度是指高层建筑各构成部分，如：裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的，关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种，但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时，人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律，如果得到这一点，就会认为这一建筑物容易理解和掌握，若不能得到这一点，人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此，建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的，在设计时要注意下面的两点：

1.2.1各部分尺度比例的协调

高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部，也有些建筑在设计中加入了活跃元，以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系，而这三个部分尺度的确定，应有一个统一的尺度参考系（如把建筑的一层或几层的高度作为参考系），不能每一部分的尺度参考系都不同，这样易使整个建筑含糊、难以把握。

1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性

高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的，各个主要部分应有更细的划分，尺度具有等级性，才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分（裙房、主体和顶部），最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸，使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1～2个尺度等级，也不易过多，太多易使建筑造型复杂而难以把握。

1.3街道尺度

街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知，也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定，主要考虑到街道行人的舒适度，高层建筑主体因为尺度过大，易向后退，使底层的裙房置于沿街部分，减少了高层建筑对街道的压迫感。例如：上海南京路两边的高层建筑置于后面，裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12，形成良好的购物环境。

 

为了保持街道空间及视觉的连续性，高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致，宜有所呼应。免费论文参考网。免费论文参考网。如：在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧，为了不致造成新区高层和老区低层截然分开，沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房，高层稍后退，形态效果良好的对话关系。

1.4近人尺度

近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触，也易被人们仔细观察，也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系，不宜过大或过小，过大易使建筑缺少亲近性，过小则减小了建筑的尺度感，使建筑犹如玩具。

在近人尺度处理中，应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分，檐口、门、窗及装饰的处理，使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定，创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间，使人的心理有一个逐渐变化的过程。如：上海图书馆门前采用柱廊的形式，使出入馆的人有一个过渡区，这样使建筑更具有近人及亲人性。

2.高层建筑外部尺度设计的原则

2.1建筑与城市环境在尺度上的统一

注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响，因为在城市轮廓线的组织中，起最大作用的是建筑物，特别是高层建筑，因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置：

（1）高层建筑聚集在一起布置，可以形成城市的“冠”，但为避免其相互干扰，可以采用一系列不同的高度，或虽采用相仿高度，但彼此间距适当，组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处，以丰富行人的视觉观赏。

（2）若高层建筑彼此间毫无关系，随处随地而起不到向心的凝聚感，则不会产生令人满意的和谐整体。

（3）高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同，因为这会极大影响轮廓线的优美感。

2.2同一高层建筑形象中，尺度要有序

高层建筑设计时，应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列，在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性，不能把几种尺度混淆使用，才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。

2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性

高层建筑物上要有一些局部形象尺度，能使人把握其整体大小，除此之外，也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉，效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。

篇4

关键词：结构设计；概念设计；高层建筑；结构选型

Abstract: The conceptual design is a building designer by combining design experience, design theory and the characteristics of the project, and effectively the structure to achieve the optimal structure layout of building structure design, so as to achieve the best economic benefit. Based on the author's practical experience, starting from the concept of design ideas to improve the seismic performance of building structures are discussed, for reference.

Keywords: structural design; conceptual design; high-rise building; structure selection

中图分类号：TB482.2

0.引言

随着建筑建设的快速发展，建筑结构向着更高更复杂的方向发展，这要求结构设计者不能单纯地盲目去进行结构设计，仅仅套规范进行结构设计其设计效果并不是最佳的。 通过对建筑结构首先进行概念设计，其成为当前结构设计的重要思想。 从设计实践效果表明，通过在建筑结构设计中利用概念设计可以设计出更为合理的建筑结构体系，并达到节省原料的目的。 随着概念设计的应用推广，越来越多结构设计人员更向往于这一设计理念，并逐渐成为结构设计的主导思想。

1.概念设计理念的可行性

归根结底，对建筑结构采取概念设计是建筑设计师结合设计实践经验、设计理论以及所要设计项目的工程特点，对建筑结构的抗震结构以及总体布局进行规划，实现结构设计的多样化要求的手段。 其宗旨是在特定环境条件下， 通过采取整体概念出发来考虑结构总体方

案， 从而对于该结构来说可充分利用总体系与分体系之间的力学关系。 通过基于概念设计进行高层结构设计，其可行性重要体现在以下几个方面：

（1）设计的创新性。 结构设计人员对于建筑结构设计常采用的设计方法是通过查找手册、以及结合计算机程序等方式进行，这一切都是缺少创新性。而概念设计则是要求结构设计师应充分结合设计实践经验以及理论知识，采取一系列的合理想象及创新进行规划，得出具有合理性以及一定创新性的结构设计。

（2）优化设计结果。 基于概念设计的结构设计其包含分析、综合以及评估三步。 分析阶段主要是对问题进行全方位的了解，因为存在分析数据不完整与不准确的特点，此阶段具有一定的模糊性质，综合阶段则是要求工程师将理论知识和实际情况，通过结合设计师的想象力以及创新意识从而实现工程设计规划。最后评估阶段是最优方案的选择过程。这种优选方案不仅可以有效地防止了结构后期出现的繁琐计算，更重要的是体现了方案的可靠性与经济性。

（3）提升工程师设计能力 。 概念设计其是在正确理念和原则的指引下，允许工程师在设计中进行一定程度的发挥，因此避免了结构设计人员一味采用传统方法设计，这方便于结构师从根源查找问题，从而使计算结果更为准确。 因此，概念设计无论在理论知识、方

式还是思想以及手段等方面都为建筑结构提供了科学有效的技术平台。

2.概念设计在结构设计中的体现

从众多工程实践表明，通过采取概念设计理念来进行高层结构设计，可以有效地使结构在荷载作用下，结构破坏减小到最小。如何通过采取概念设计来抵抗结构可能受到的各种不确定情况，将是概念设计的最终目的。 而对于高层建筑结构来说，其不确定因素相对多层结构来说，其复杂性更强，因此对于高层结构来说，采取概念设计是更有必要，对于高层建筑结构来说，结构的抗风及其抗震的概念设计将是概念设计的重要体现。通过概念设计进行采取结构计算及其构造可有效地提高结构的抗震性能。

结合工程实践经验，基于概念设计理念，笔者总结出相关的结构设计措施：

（1）对于高层结构 ，抗侧力构件主要承受水平地震作用以及风荷载，结构设计人员应根据结构布置的概念设计来探讨所设计的高层建筑的平立面布置是否合理。结构布置应尽量规则、对称；通过应用概念设计进行结构设计时，首先应当满足结构抗侧力构件布置的合理与规则性， 竖向抗侧力构件则应从下往上减小截面尺寸以及材料强度，同时还应当保证竖向构件的均匀变化，同时竖向结构布置应尽量上下贯通，避免结构中出现上部结构有墙柱而下部没有情况。 对于平面复杂结构，要求平面以及立面尺寸不应出现较大的凹进，结构平面凹进的一侧尺寸应小于该方向总长度的 30%；同时要求楼板的平面刚度以及尺寸也不应出现较大突变。

（2）合理地布置受力构件。 从概念设计理念出发，布置结构的主要受力构件时应当布置于主要承受荷载作用的位置，以充分地发挥构件的作用；使得结构中各个受力构件的布置考虑其可能受到的各种荷载作用。 同时布置受力构件应当兼顾构件传力特点出发，尽可能地避免构件传力的复杂性，力求使构件传力简单。对于竖向受力构件布置，其不但要考虑承受竖向荷载作用，同时还需考虑其会承受地震等水平作用，甚至还承受温度应力影响。 水平受力构件则力求使其传力路径简单，以最快捷的传力路线传递给主梁，在传给柱、剪力墙上。 同时应避免构件受力复杂。

对于高层结构需要布置剪力墙时，则应当把剪力墙均匀地布置于结构周边，从而充分地发挥剪力墙构件的受扭能力。除此之外，剪力墙布置时还要兼顾到剪力墙间距，这需要充分结合楼板刚度要求。

（3）由于结构通常是假定楼板刚度为无限大 ，因此对于框架剪力墙结构来说，剪力墙以及框架在相同楼层的水平位移将是相同的。 为此，从概念设计出发，对于框架剪力墙结构来说，需要增加了楼板厚度，从而有效地提高楼板水平刚度。

（4）对于高层建筑来说，其主要承受较大的水平荷载作用，因此控制水平位移是高层结构概念设计的重要设计要点。 基于概念设计出发，对于框架剪力墙结构来说，可通过增加合理的剪力墙数目以及增大框架柱截面来提高高层结构的抗侧刚度。

（5）对地基以及基础采取概念设计。 从概念设计出发进行基础设计，首先应提高基础整体性。基于概念设计进行高层结构基础设计，地基基础要求采用整体性好的方案，使基础和结构能整体传力，保证高层建筑的抗震性能。 抗震规范中规定进行地基基础设计时，同一结构单元的基础不宜设计在性质完全不同的地基土上；同一结构单元宜采用相同的基础形式；当地基土为软弱土、液化土时，应初步估计地震时地基土的不均匀沉降或液化影响。

（6）对结构采取构造措施是概念设计重要内容 。 从众多高层结构破坏结果表明，仅仅从结构计算结果来进行结构设计，这难以防止高层结构在荷载作用下的破坏，因此采取必要构造措施对概念设计来说显得尤为重要。 就高层结构的地震破坏来说，提高结构的整体性以及延性措施尤为有效。如在延性设计中应尽量做到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点、强锚固”的设计要求；同时也可以通过提高结构中的各个构件延性来有效地提高整体结构的延性。 另外，其他一些工程质量问题也可以通过构造措施来给予减轻破坏，如温度应力引起的混凝土开裂，则可通过配置适量钢筋来减轻。

3.结语

综上所述，随着建筑结构设计的复杂化，通过采取概念设计理念进行结构设计成为当前结构设计的重要思想。概念设计是结构设计的核心和灵魂，其宗旨是要求建筑师和结构工程师明白在目前科技发展和设计计算的水平上，如果结构设计得严重不规则、整体性差，只凭结构力学分析来进行计算，是难以保证结构的抗风、抗震功能的。运用结构概念设计从整体上把握结构的各项性能，这样才能对计算分析结果进行科学的判断、合理的采用，保证工程项目的经济性与安全性。因此，概念设计是做好建筑设计工作最重要的一环。

参考文献：

［1］牛慧娟，马小龙．浅议建筑结构设计中的概念设计[J]．江苏建材 ，2013，（02）：95-182.

［2］高海虎．结构设计过程中概念设计的应用[J]．山西建筑，2012，（01）：30-31.

篇5

关键词：结构设计 高层建筑 基础设计概念设计

前言

概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，根据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体角度来确定建筑结构总体布置和抗震细部措施的宏观控制。它要求在设计过程中始终贯穿和应用结构概念，是一种定性而非定量的分析，是整体宏观控制和细部构造措施，设计原理和工程实践经验相结合的设计思想。在方案设计阶段就运用概念设计的思想是非常必要和及时的，而且要将它贯穿应用于整个设计过程，才能为建筑结构的安全性、可靠性、适用性和经济性提供有力的保证。本文论述了概念设计在高层建筑基础设计中的应用。

一、筏型基础的设计理论

随着城市的发展,高层建筑的地下室一般都被用作地下车库的使用空间。所以设计人员往往倾向于采用筏型基础，而不愿意选择纵横内隔墙较多的箱型基础。筏型基础又可分为梁板式筏基和平板式筏基。

计算筏板基础时，常用的方法有“倒楼盖”法、静定法(截面法)、弹性地基梁板方法和有限元分析方法。“倒楼盖”法和静定法都是一种简化计算方法。按“倒楼盖”法进行基础设计时，要求地基土比较均匀、筏板基础的刚度较大、上部结构刚度较大、柱轴力及柱距相差不大、荷载分布比较均匀；按静定法计算的要求与“倒楼盖”法大部分相同，只是静定法适用于上部结构刚度较小、柱轴力及柱距相差较大的情况。用上述两种方法计算的缺点是不能考虑基础的整体作用，也无法计算挠曲变形,“倒楼盖”法夸大上部结构刚度的影响，静定法则完全忽略了上部结构刚度的影响。当不满足上述要求时应按弹性地基梁板计算。近年来,随着计算软件的进步，上部结构、基础和地基共同作用分析法在筏板基础内力计算中得到广泛运用，该分析法基础按弹性地基上板考虑，地基模型一般采用文克尔地基、弹性半空间地基和压缩层地基等地基模型,常用数值分析方法为有限元法、有限差分法等，其中有限元法较为常用。

二、桩筏复合基础的设计理论

《建筑地基基础设计规范》第8.5.14条规定，桩基设计时,应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作。相关规范对桩筏复合基础的计算方法并未做出统一规定，采用的计算方法也不尽相同，多根据当地情况和经验确定，大致有以下两种计算方法。

1、假定整个建筑物和重量全部由桩传到地基中去，而承台板只起连接桩顶和传递上部荷载的构造作用。在群桩布置中使桩的受力均匀，桩群形心与上部结构传给基础的荷载重心尽量重合。当群桩数量较多时，采用了“外密内疏”的内桩方法,即适当减少群桩中部的桩数而增加桩数。应该说，这种方法主要以桩受力为主，这种情况下，没有考虑承台板基础的支承力,将会增加桩的数量，造成浪费。

2、发挥桩土的共同承载作用，利用天然地基的承载力，采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担，使桩的数量及筏板厚度得以减少。

建筑物的沉降一般分为沉降量和沉降差。减沉设计是控制沉降而设置桩基的方法。也即是在设计时由基础的沉降控制值来确定桩数和桩长。减沉设计概念主要应用于软土地基上多层或小高层建筑的基础设计中，桩在基础中除承担部分荷载外主要起减少和控制沉降的作用，桩可视为减少沉降的措施，或作为减少沉降的构件来使用。同时，承台或筏板也能分担部分荷载，与按桩承担全部荷载设计的桩基相比，根据不同的容许沉降量要求，用桩量有可能减少，桩的长度也可能减短，因而可达到降低工程造价的效果。

3、减沉设计的内容

（1）桩长及桩身断面选择。选择桩长应尽可能穿过压缩性高的土层，桩端置于相对较好的持力层。在承台产生一定沉降时桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力：选择桩身断面应使桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力二者匹配，以充分发挥桩身材料的承载能力。

（2）承台埋深及其地面尺寸的初步确定。首先按外荷载，全部由承台承担时其极限承载力仍有一定安全储备的原则，先初步确定承台的埋深及其底面尺寸，然后确定减沉设计的用桩量,再验算承台的初步尺寸，并给予调整。

（3）不同用桩数量时桩基沉降计算。根据初定的承台埋深及其底面尺寸，原定若干种不同的用桩数量方案，分别计算相应的沉降量，从而得到沉降s与桩数n的关系曲线图，减少沉降桩基础的桩距一般应大于6 d,桩的分布与建筑物竖向荷载相对应。

4、减沉设计的基本原则

（1）设计用桩数量可以根据沉降控制条件，即允许沉降量计算确定。根据沉降s与桩数n关系曲线,按建筑物容许沉降量确定桩基实际所需的用桩数量。在用桩数量确定后，再按已经选定的桩数和初步确定的承台埋深及底面尺寸计算其极限荷载，验算安全系数或调整承台埋深及底面尺寸，以确保合理的安全度。减沉桩基础桩距较常规桩筏基础布桩要大，一般至少大于4倍~6倍桩径，故其介于天然地基浅基础与桩基础之间。

（2）基础总安全度不能降低，应按桩、土和承台共同作用的实际状态来验算。因而减沉桩基础也称之为控制变形疏桩基础。对于减沉桩筏基础的沉降计算则应结合当地经验考虑桩同作用。

（3）为保证桩、土、和承台共同工作，应采用摩擦型桩，使桩基产生可以容许的沉降，承台不致脱空，在桩基沉降过程中充分发挥桩端持力层的抗力。在上部土层为松软土质、次固结土以及承载力太低土组成时，桩与桩间同作用得不到保证时，就不能考虑桩与桩间同作用，而应该按现行桩基设计。

在共同工作分析中要重视的问题是如何根据共同工作分析的成果优化设计，而优化设计的关键乃是尽量减小沉降差，从而降低筏板内力和上部结构次应力，减小筏板厚度和配筋,提高桩筏基础的可靠性。为此，提出变刚度调平设计的概念和方法。这也是发展控制变形设计的一个重要内容。

三、变刚度调平设计

1、变刚度调平设计的内容

篇6

关键词：抗震概念设计;建筑结构;工程设计;抗震性

对于高层建筑结构设计，要遵守抗震设计规范，从抗震概念设计应用入手，结合工程实际情况，提出定量控制要求。值得注意的是，开展高层建筑结构抗震设计，要在概念清晰且技术可靠的基础上，合理的设计建筑结构，以确保建筑的抗震性能。通常情况下，高层建筑结构抗震设计，需要从概念设计、抗震计算、抗震措施等方面加以把控，以确保设计的合理性。

1高层建筑结构抗震性设计的意义

贵州省位于我国南北地震带南段的东侧，省内西部部分区域位于地震带上。贵州地震的频度与强度为中等水平，地震平面分布不均。若发生地震，会造成极大的损失，以尼泊尔大地震为例，涉及到多个多家，地震造成近4000人死亡，约7000人受伤，对尼泊尔国造成超过50亿美元的经济损失，由此可见地震的损失性。在地震中，建筑既是人们的保护工具，也是威胁人们安全的物体，若能够提升建筑的抗震性，对保护人们的财产与安全，有着积极的作用，因此加强高层建筑结构抗震性设计研究，有着必要性。

2抗震概念设计应用的基本要点

2.1合理选择建筑结构

高层建筑结构抗震性设计，最为重要的是建筑体形和结构设计，占据着重要地位，多数倒塌建筑主要是因为规划不合理造成的，所以要科学的选择水平面与垂直面，提升建筑的抗震性能。一般来说，建筑平面形状规则，直接影响着建筑的抗震性，平面形状平整度越高，则建筑的抗震性能就越强，图1为水平地震作用。规则平面能够承担荷载作用，建筑结构的整体性较为突出。在高层建筑结构设计中，于高度方向，需要保证结构布置的连续性，实现侧向刚度保持连续，以免出现薄弱层。

2.2合理选择传力路线

高层建筑结构抗震设计多利用计算机程序，来确保计算的准确性，建筑结构设计人员只需要掌握简单的计算方法即可。利用计算机，在获取受力状态下，形成建筑结构件计算简图。接着利用力学模型和数学模型，从地震反应入手，做好详细的分析，明确计算结果，合理选择建筑结构路径，提高传力路线选择的效率。

2.3合理选择建筑位置

通过相关研究发现，建筑物损毁与建筑所处的地形，有着直接的关系。除此之外，建筑损坏和地基、断层等，也有着紧密关系。以覆盖土因素为例，建筑破坏率和此因素呈现的是正相关，覆盖土层厚度小，证明土质偏硬，具有较强的稳定性，当遇到地震时，不易发生倒塌情况，因此在设计高层建筑时，要选择硬质地基，降低地震效应，确保建筑结构的稳定性[1]。

2.4设置多条抗震防线

高层建筑结构抗震设计时，需要设置多条抗震防线。考虑到地震时间存在差异，伴随多次余震，受到地震反复冲击，会给建筑结构的稳定性造成损坏，若高层建筑物设置一道防线，当建筑受到一次破坏后，难以抗衡后续破坏，因此需要设置多道保护，确保高层建筑结构的稳定性。

3抗震概念设计在高层建筑抗震设计中的具体应用

3.1提升结构延性

高层建筑抗震设计水平低于地震等级，极易因为脆性破坏，造成建筑倒塌，所以在建筑结构抗震设计中，要提高结构延性，增强建筑结构抵抗能力。可以从以下方面入手：①材料。选择延性材料，此类材料的应用，当发生非弹性变形，或者发生反复弹性变形时，其延性不会明显下降。②杆件。通过控制杆件的延性，包括塑性变形与能量收纳与耗散等，提高结构延性，通常从墙肢与框架的柱等方面捂手。③构件。构件的延性指的是某个构件的塑性变形与能量消耗的能力，通过控制墙体或者框架延性，来提高建筑结构整体延性。总得来说，建筑结构延性指的是抗倒塌能力与塑性变形能力。在设计时，可以采取以下措施：①在平面上，增强突变处与转角处等构件的延性；②对于竖向，则可以加强薄弱楼层的延性，比如体型突变处、主楼与裙房相接的楼层等；③增强首道抗震防线部分的构件延性[2]。

3.2提升结构的整体性

高层建筑结构的整体性较强，能够确保建筑结构在地震力的作用下，处于协调运行的状态，可避免建筑倒塌。采取以下措施：①选用钢结构支撑结构。钢结构作为建筑行业的新技术，其市场份额不断扩大，贵州地区已经逐步引入钢结构，比如贵州钢结构发展中心楼，楼层高24层，建筑面积为26000m2，建筑承板使用的是钢筋线桁架工艺，建筑整体性较好，抗震性能较好。高层建筑结构设计中，采取钢结构支撑体系，对提升高层建筑框架结构中的侧向刚度，有着积极的影响，可以抵抗水平荷载，提升高层建筑整体强度。与纯框架架构相比，支撑结构稳定性较好，将窗台下方-下层窗户顶部区域位置，作为支撑位置，合理设置支撑，能够达到结构支撑要求。采取环向封闭同一平面，能够提高建筑钢结构侧向刚度，在强震区应用，其效果更为凸显。②抗侧力结构。若高层建筑结构为多种框架结构形式，应用钢结构，可以承载建筑物竖向负载与部分横向负载。采用抗侧力结构，可以按照建筑的各类要求，来选用抗侧力结构。若高层建筑中桁架高度和单楼层相同，可以利用交错桁结构，来设置上下楼层，确保各单元设置的灵活性。应用此结构，在钢结构平面内，梁柱弯矩较小，侧向位移也较小。

3.3准确计算结构抗震

开展高层建筑结构抗震设计前，需要准确的计算建筑结构的地震作用，接着计算结构与构件的地震作用效应，并且和其它载荷效应，做好相互结合，检验建筑结构抗震承载力与变形，确保能够达到新《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范相关要求。需要做好以下计算：①地震作用计算。建筑结构抗震承载力主要考虑水平地震作用，高层建筑结构设计，还需要注意竖向地震作用。②抗震验算。主要包括截面抗震验算、弹性变形验算、薄弱层弹塑性变形验算等[3]。

3.4做好非结构部件设计

非结构部件指的是建筑结构分析中，不考虑侧向荷载与重力荷载的建筑部件，包括内隔墙与墙等。虽然建筑结构设计时，此类部件不参与荷载分析，但若发生地震，此类部件会起到作用，极有可能会改便建筑结构承载力，或是提升建筑抗震性，或是增加破坏性，因此需要做好非结构部件的处理。可以采取以下措施：①加强建筑框架和填充墙之间的联系，使得填充墙可以成为建筑主体抗震结构的组成部分。对于墙体连接，可以采取柔性连接方式，削弱墙柱的联系，避免发生嵌固作用。②对于附着在建筑楼与屋面结构的，需要做好此类非结构构件和主体结构的连接处理，以免发生地震时，造成人员伤亡。③加强幕墙和装饰贴面等和建筑主体结构的有效连接，避免贴面损坏。

3.5做好倒塌分析

开展高层建筑结构设计时，采取倒塌分析法，做好建筑倒塌分析，以优化建筑结构抗争性设计，达到抗震标准。可以借鉴超高层建筑经验，譬如：某超高层建筑为Ⅷ度抗震设防烈度建筑，在建筑结构设计时，利用倒塌分析法，进行结构设计方案分析，发现采取内嵌钢支撑剪力墙方案，能够有效的增强建筑结构强度。基于倒塌分析，明确此工程采取全支撑方案建设总材料用量可节约11.2%，建筑结构抗倒塌储备能力可以增加14.8%，建筑的抗震性能较好。采取对比各种最小地震剪力系数调整方案，能够明确采取调整地震剪力，开展刚度验算，设计建筑构件承载力，能够获得较好的效果，此方案和提高刚度缩短建筑结构自振周期的方案相比，具有较强的经济性。对于建筑结构倒塌关键位置，能够提高建筑结构整体的抗倒塌能力，此方案的实施，增加钢用量约0.1%。总而言之，在建筑结构设计时，做好倒塌分析，能够准确衡量各类结构设计方案的效果，明确各类抗震措施对建筑结构抗震性能的影响，发挥着积极的作用[4]。

4结束语

应用概念设计，开展高层建筑结构抗震设计，需要充分的借鉴工程经验，严格按照建筑抗震设计相关规范，采取相应的措施，提升建筑结构的整体性能，提高结构的抗震性能。

参考文献

[1]陆新征，杨蔚彪，卢啸，齐五辉，刘斌，张万开，叶列平.倒塌分析在某500m级超高层建筑抗震设计中的应用[J].建筑结构，2015（23）：91~97.

[2]刘均伟.高层建筑结构设计中抗震概念设计的运用研究[J].山西建筑，2016（20）：43~44.

[3]雷雨润.高层建筑结构中抗震概念设计的应用[J].建设科技，2017（08）：80.

篇7

关键词：框架剪力墙；短肢剪力墙；结构选型；抗震性能；SATWE

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

结构工程在建设项目是非常重要的,因为一般建筑工程成本中结构部分所占比重占总造价的主要部分，而结构工程中结构选型是主要影响因素 ,一旦选择不当,将很难实现精确的计算,甚至对结构耐久性及安全性带来无法弥补的缺陷. 建筑物进行良好的选型设计即进行抗震设计对于抵抗和防止地震危害具有重要的现实意义。

1工程简介

重庆地区某幢办公写字楼，27层，层高为3.m，建筑物总高78m，长44m，宽17m，平面较规则，每层面积748m2，总面积20196m2，抗震设防烈度为6级，地震加速度为0.05g，50年一遇基本风压为0.4KN/m2，结构重要性系数为1.0，场地类别为Ⅱ类，地基土为三类土。设计中采用多层及高层建筑结构三维分析与设计软件程序SATWE，对以下拟采用的结构方案进行了计算和比较。

2 拟采用结构形式及其设计基本原则

2.1.框架剪力墙结构

框剪结构体系结合了剪力墙结构稳固以及框架结构布局灵活的优点。这种结构体系主要由柱子来承受竖向荷载，通常在结构边角处以及楼梯间处布置一定数量的剪力墙并主要由这些剪力墙来提供结构的刚度和抵抗水平荷载的能力。

2.2短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构是适用建筑要求形成的特殊的剪力墙结构，根据建筑平面布置，在建筑物凹凸转角处布置各种形式的短墙肢，主要形式有：T型、十字型、L型、Z型、一字型、Y型等（这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定）。因采用这种结构体系时，将中部的电梯间、楼梯间和管道井四周的剪力墙组成筒体结构，四周布置短肢剪力墙，也可根据需要布置一些长肢墙，所以结构布置极为灵活。

2.3普通剪力墙结构

本方案的特点是依据建筑平面布局设置钢筋混凝土抗震墙，对较长的墙开结构洞将其分为联肢墙，使各墙段的刚度均匀，由于抗震墙较多，可以构成整体抗侧力很强的体系，对较高建筑抗震特别有利。但若房屋高度不大，反而会造成因刚度过大而招致较大的地震作用，而且造价也会增大，并非是理想的方案。

3计算结果的比较分析

本工程用SATWE建模计算。框架剪力墙结构结构柱尺寸为1100×1100mm，两端剪力墙厚度约250mm；短肢剪力墙结构中介设置约肢长1000mm长厚度约220厚短肢剪力墙，两端剪力墙厚度约180mm，标准层平面分别如下：

框架剪力墙结构 短肢剪力墙结构

计算所得数据如下表：

4计算结果分析

(1)从地震基地下剪力及地震倾覆力矩两项指标来看，框剪结构均大于短肢剪力墙结构。说明短肢剪力墙结构引起的地震作用较小，较有利于抗震，分析可能是由于框剪方案中剪力墙较厚较多从而招致了较大地震作用。

(2)周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大(相对于侧移)的扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，见新《高规》第3.4.5条及相应的条文说明。两方案均满足规定：“结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1 之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85”的要求，且短肢剪力墙结构周期比略小于框架剪力墙结构，说明本方案短肢剪力墙结构的扭转效应较小，结构抗侧力构件布置较合理。

(3)最大层间位移角是用来控制结构的侧向刚度的，从上表可以看出本工程中两方案均满足规范规定，框架剪力墙位移角小于1/800, 短肢剪力墙结构小于1/1000，且短肢剪力墙结构的最大层间位移角较小，说明其侧向刚度较大！

(4)位移比主要为限制结构平面布置的不规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应，见《抗规》第3.4.2条，《高规》JGJ3-2010第3.5.3条、3.4.5条及相应的条文说明。从上表可以看出两方案位移比都满足规范规定：“楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍”，且相差不大，结构平面布置规则性差不多。

(5)最小楼层抗剪承载力之比主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免楼层抗侧力结构的受剪承载能力沿竖向突变，形成薄弱层，见《抗规》第3.4.2条和《高规》JGJ3-2010第3.5.3条及相应的条文说明；对于形成的薄弱层应按《高规》第5.1.14条予以加强。从上表可以看出本方案中两方案均满足规定：“不宜小于其相邻上一层受剪承载力的0.8,不应小于0.6”，且短肢剪力墙结构的最小楼层抗剪承载力之比略小，说明其竖向布置的规则性较好。

(6)刚重比主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应不致过大，避免结构的失稳倒塌，见《高规》02版第5.4.1条和第5.4.4条及相应的条文说明。从上表可以看出两种结构形式刚重比EJd/GH**2大于1.4，能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算，刚重比EJd/GH**2大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。

(7)刚度比主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层，见《抗规》第3.4.2条，《高规》第4.4.3条及相应的条文说明；对于形成的薄弱层则按《高规》第5. 1.14条予以加强。从上表可以看出两种结构形式刚度比相同，且能满足规范要求的：“抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%”。

从经济性上进行分析，粗略估计，两方案钢筋及混凝土用量差不多；从适用性，美观性上分析，本方案中框架结构柱截面较大，突出墙体较多，而短肢剪力墙结构则更利于房间的布置，而且较经济。经以上分析该工程采用短肢剪力墙结构较好。

5结论

本文主要以一工程实例，探讨了设计主要控制点在PKPM中的应用并对SATWE输出结果进行分析。进一步认识结构设计时相关的控制点:刚度比、位移比、周期比、刚重比等参数以及其调整过程中彼此相互关联涉及构件截面、刚度及平面位置的改变情况。在分析中我们还可以得出以下结论：（1）在框剪结构中，如果剪力墙设置过多，会导致结构刚度过大，从而使地震效应加大，结构内力增大，也同时使框架不能充分发挥作用。（2）短肢剪力墙结构中剪力墙肢可短可长，剪力墙的数量可少可多，主要根据抗侧力的需要而定，还可通过不同布置和尺寸以调整刚度以及刚度中心的位置；由于剪力墙数量减少了，而代之以轻质填充墙，不仅可使房屋总重量减轻，同时也可使结构刚度适当降低，使地震作用减小，这不仅对基础的设计有利，而且对结构抗震也较为有利，同时还可降低工程造价，故应是80m左右高层结构设计时优先选用的一种结构体系。

参考文献：

[1] 建筑抗震设计规范 ( 2008版) [s]，GB5001-2001。中国建筑出版社，2001

[2]多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE用户手册及技术条件[R]，2008。

篇8

关键词：抗震概念；高层建筑；应用

在我国的地震频发地区，部分高层建筑对地震的承受力低下，为了进一步加强我国高层建筑抗震能力，强化抗震概念在高层建筑工程结构设计中的应用变得十分重要。同时，随着科学技术的不断进步，高层建筑为适应现代高速发展的建筑竞争市场，需从全方位的角度探索研究，以加强高层建筑的抗震作用，从而促进我国高层建筑整体建筑水平的提高。

1 抗震概念在高层建筑工程结构设计中的重要性

抗震概念是指在高层建筑工程结构设计中，建筑设计者需认识地震规律和地震所造成的影响，通过对地震各方面的考虑，使高层建筑有能力承受地震带来的破坏性压力。抗震概念主要是建筑者对高层建筑工程结构设计中建筑结构布置、结构材料选择以及结构体系的确定等方面进行充分的了解，通过对抗震概念的熟知，认识抗震概念的重要性，使高层建筑工程结构设计能达到抗震标准，经济损失降到最低。

我国属于地震多发国家，在高层建筑工程结构设计中有效应应用抗震概念，有助于增强高层建筑的承压力和抗震性，同时，为高层建筑在激烈市场竞争中提供了充足的条件。第一点，高层建筑工程设计在应用时具备抗震概念，强化了高层建筑的固性，保障了高城建筑住户的生命安全和财产安全。第二点，抗震概念的加强，提高了高层建筑者的风险意识，能充分有效的促进建筑材料的有效选择和使用。第三点，抗震概念有利于建筑工程结构设计的优化，使结构设计符合选址的实际情况，减小了地震造成的物力、人力以及财力损失。

2 抗震概念在高层建筑工程结构设计的应用策略

2.1 注重建筑均匀性和规则性的抗震概念结构设计。传统的建筑抗震结构设计主要是采用滞回耗能和塑形变形能来分散地震能，致使建筑工程结构的抗震性能受到严重的影响，破坏力增大。近年来，我国多次地震灾害表明，运用传统的方法对高层建筑进行抗震设计已经无法将地震带来的损害程度有效地控制在一定范围内。因此，在高层建筑结构体系中，传统抗震结构体系已无法达到现代化社会的要求。随着建筑者对抗震建筑结构的研究不断深化，人们逐渐认识到建筑工程结构设计在抗震中应有的耗能作用，注重高层建筑结构体系的创新和改善对减小震害有着十分关键的作用。

在高层建筑工程结构设计时，应注重建筑工程结构的均匀性和规则性。具体表现在建筑的立面形态、平面体状、竖向布置和平面布置方面，使抗震建筑工程结构具备均匀、简单、对称、长宽比例协调以及规则等特点。在整体结构承载力的分布和质量上可有效的减小扭转效应，并为刚度中心与质量中心的重合提供了充足的条件。

2.2 加强建筑结构设计中抗震概念的合理选材。随着现代经济的快速发展，我国高层建筑市场呈现出激烈竞争的趋势，多数建筑者在对高层建筑材料的选择和利用上存在严重问题。建筑商为节约建筑成本，降低质量好性能高抗震强等建筑材料的购买量，多数情况下以低性能低质量的材料来代替。导致高层建筑在抗震中承压力下降，住户财产损失巨大，同时也加大了国家的财政支出，从整体上影响了我国经济的发展。因此，强化高层建筑材料的选择和利用变得十分重要。

在抗震概念的原则下，以钢筋混泥土的结构设计作为延性机构，建筑材料的选取应具备延性好、强度高以及性能大等优势，合理的对塑性铰部分进行控制，使高层建筑在大震中也能具有强有效的抗震作用。同时，合理的对高层建筑材料进行选择和利用能有效减少建筑结构的承载力及地震危害，降低高层建筑倾覆力矩，减少扭转效应。

2.3 重视建筑结构设计中抗震概念的科学选址。多数地震发生在板块构造的边缘地带，因板块的挤压张裂等因素而引起。我国处于环太平洋地震带和喜马拉雅—地中海地震带，属于地震多发国家，因此，在对高层建筑地基选址时应对地基进行科学的考察和勘探。通过对地基的地形地貌进行科学分析，可有效的避免建筑位置处于地震多发带上，从而降低地震对建筑造成的影响。

在选址的实际过程中，建筑地基勘察者应从我国地形的实际情况出发，在充分认识我国地形地貌的基础上，以客观的角度对建筑场地进行科学的探究勘测，避开不利地段，使建筑地基与场地的选择在适宜建筑的抗震带上。另外，应对建筑工程结构自身周期与场地地震卓越周期进行初步的估算，通过改变房屋的类型和层数将两者错开，以此减少地震损害。

3 抗震概念在高层建筑工程结构设计应用中注意事项

3.1 加强抗震概念的有效宣传及充分认识。抗震概念的宣传和认识是高层建筑工程结构设计中不可缺少的重要组成部分，建筑者需要从抗震概念的各个角度出发，通过加大对抗震概念的认知度，增强我国高层建筑工程结构设计的使用性和有效性。在建筑者中需大力宣传抗震概念的作用和意义，对抗震概念进行全新认识，树立正确的抗震概念及价值观。

如果要实现对抗震概念掌握的全面化和整体化，建筑工作者需要熟知抗震概念内容以及抗震概念的重要性和必要性。同时，对建筑者要不定期的进行抗震概念的宣传和再学习，从抗震概念的基础出发，全方面的对抗震概念进行了解，促进建筑者对抗震概念的掌握，以此增强建筑者的职业道德修养和业务素质。另外，抗震概念是适应现代高层建筑成长的发展性理念，对我国高层建筑质量的提升具有重要作用。

3.2 注重提高抗震建筑工程监理者的职业道德。建筑监理是建筑工程中的重要检验者，主要控制着建筑工程的质量、进度以及投资，在建筑质量和安全的监控管理中有着重要作用。随着我国建筑的大力发展，建筑工程监督中出现了监督管理不到位，监理工作程序不清以及监理者自身专业技术水平低些等问题，因此，注重对建筑工程监理者的职业道德修养的提高变得十分重要。

建筑监理对建筑工程进行监督管理时，应以公正、客观、科学、独立的方法和态度处理问题。在编写项目监理技术文件时，需充分发挥主观能动性，结合建筑项目的具体情况和特点制定相关文件，避免照搬和抄袭监理技术规范文件。通过对监理工程程序的学习和认识，强化建筑监理的监督管理地位，使监理在建筑实施中起到应有的作用，从而使高层建筑质量得到显著提高和有效保证。

4 结语

随着我国建筑市场的兴起，抗震概念在高层建筑工程结构设计中的有效应用，为我国高层建筑的发展提供有力知识理念的同时，也科学的规范了技术标准。从科学、客观的角度分析，在建筑市场不断发展的环境下，抗震概念不仅适应了现代建筑市场现代化发展的需求，还在建筑建设过程中发挥着重要作用。将抗震概念融合到高层建筑工程结构设计中，能有效的促进高层建筑质量的提升，进一步提高我国高层建筑发展水平。

参考文献

[1] 王剑，宫井会，金英.高层建筑设计存在的问题[J].城市建设理论研究，2012（06）.

[2] 刘杨.探讨抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].大观周刊，2011（18）.

篇9

关键词：高层 建筑 杭震 结构 设计 探析

中图分类号：TU97 文献标识码：A

正文：

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，在高层混凝土建筑结构中，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，所以在进行高层混凝土建筑建设时，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、高层建筑抗震结构设计的要求

一方面，高层混凝土建筑在设计规划时，一定要把握好结构刚度值的大小，经过精确的计算分析，充分了解地质地形条件、所用建材性能、机械设备运行参数、物理力学知识等内容，最终确定高层结构的整体刚度强弱或者某个结构设施的刚度，依靠连接设置的调节作用，力求保证抗震能力的提高，尽量让整个建筑波动受力保持在地质所能支持的范围之间。也就是说，如果其基础结构产生小幅度的变形，结构的自我调节功能就会使得整体结构不发生大幅度改变，在经过一此维护工作之后，仍然具有使用价值。

另一方面，在结构设计以及规划时，结构工程师一定要着重关键构件和连接点的受力情况，采取相关措施进行有效调节，可以达到消灾减震的目的，尽最大程度地降低地震灾害带来的损失。根据有关地震灾害统计，刚度过于柔和的高层混凝土建筑受到强大的震动作用后，其主体结构受到了一定程度的损毁，然而在余震的相继作用之下，就会受到持续损坏导致崩塌。

总之，对于高层混凝土建筑抗震结构的设计，一定要保证其结构具备适宜的刚度，还要改善其延性等特点，进而增强其整体结构的抗震性能。

三、改善高层建筑抗震结构设计具体措施

(一)选定建设位置

根据地震灾害情况的综合分析，我们得出，如果建筑物所处的位置不同，那么其承受地震作用也会有很大的差别，究其原因就是所处地质条件存在不同点。这就需要，在建设项目位置选定时，应该注意以下两点内容：一是工程项目建设位置的地质环境应该具有良好的抗震能力；二是应该远离有重大威胁的场地，例如变电站、大型石油保存设施等等，防止除地震外其他因素带来的安个隐患问题。

(二)改进结构设计方案

结构工程师所采用的方案要求设计出的建筑能够满足国家规定建筑抗震能力的标准，实现主体结构有足够的空间进行调节变形，并且能够在结构的强大延性作用下，自动回复到正常状态，这样就大大削弱了主体变形对整个建筑结构带来的不利作用，达到高层混凝土结构长期处于稳定牢固的平衡状态。在平算不同程度的地震作用力对结构造成的影响，对其构件开展科学合理的布局，尽量协调高层混凝土建筑结构各种设施之间的受力情况，维持平衡，加大其承受外力的能力，着重考虑结构竖向重力作用的情况，使其平和匀称，达到刚度规划的要求目标，尽可能让设计结构有条理、不紊乱、有层次、不交错，实现增加整体抗震能力的目的着平研究地震灾害记录信息，根据实际要素在设计中融入相应的防震措施，对关键微小部分要严加处理应对，使整体结构由上到下所承受的重力均匀一致的降低，保持建筑整体的对称情况，这种一目了然的重力变化规建能够大大削弱地震带来的水平与竖向不规则的作用力，因而有了相应的抗震效果。

(三)控制扭转效应

地震作用有水平作用、竖向作用以及扭转作用，在多种受力的综合下，就会产生难以估量的破坏力，如地裂、房屋倒塌、地势波动较为强烈等由于地震爆发具有随时性，其中包含很多不稳定的地方，这就要求对于高层混凝土建筑抗震方面的结构设计方面，强调地震带来扭转效应如果没有设置相关结构位移的标准，就应该选取所测定的最大位移部分的刚度以及减弱最小位移带点刚度，保持结构在整体方面位移的一致性保证每一个细节都达到相关的设计要求，一旦发现不合理的地方，就应该及时作出有效的调整，尽量地控制地震扭转作用带来的不利影响。

(四)研究高层混凝土建筑各层结构参数设置

对各层参数的设置主要是在模拟地震时各种受力作用带给结构设施受力分析的计算，例如，墙体承载能力、柱梁变形方面计算等等在高层混凝土结构设计的预处理阶段，在充分了解所建项目的位置、地形条件、所选材料、施工工艺、质量检测等多个方面的基础上，把握其中要点，建立建筑设计的基本框架，应用自身的设计理念和专项技能来进行详实的设计，并对一此关键地方做出十分重要的说明，来完成建筑抗震结构设计的工作最好能够建立系统的完善的建筑结构设计信息数据库，便于结构工程师查找相关案例，总结经验，采取合理的设计方法开展工作在研究建筑复杂结构综合受理情况时，要选出相应的力学模型，例如剪切理论和主拉应力理论，来对建筑结构受理是否合理进行判断应该对由计算机运算结果开展深入的调杳研究，估定其有效程度，为以后的结构抗震能力的设计提供依据高层混凝土建筑结构所要处理的参数包括整体的震动周期、扭转角度、相关刚度比例等。因此，对于高层结构的设计不能一蹴而就，应该经过反复的计算研究和多次协调，在保证其结构具有抗震能力的基础上，确定结构方面的有关参数。

四、高层混凝土建筑的抗震结构布置

在进行高层混凝土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、在进行高层混凝土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、在进行高层混凝土建筑的结构布置时，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、在进行高层混凝土建筑的结构布置时，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、在进行高层混凝土建筑的结构布置时，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。

结语

为了保证高层建筑具有良好的抗震性，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混凝土建筑拥有良好的抗震能力，才能使人们的生命财产安全受到有效保护。

参考文献：

［1］ 现行建筑施工规范大全［M］． 北京： 中国建筑工业出版社，2009．

［2］ GB50011 －2010，建筑抗震设计规范［S］．

篇10

高层建筑结构抗震概念设计在依据数值计算的基础上，还增加了实践经验元素，并且结构概念设计甚至比分析计算更重要，使得这一抗震设计理念能够满足区域差别下从事高层建筑结构设计的实际需求。强调高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性，其目的是为了引起高层建筑结构工程是在进行建筑结构设计时，特别重视相应的结构规程以及抗震概念设计中的相关规定，从而摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区，要求结构工程师严格的按照结构设计计算原则，再结合地区的抗震规范，以此保证高层建筑结构的抗震性能。

2高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则

(1)结构的整体性。

在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性起到十分重要的作用，其相当于水平隔板，不仅要求聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力的子结构，还要求这些子结构具有较强的抗震能力，能够抵抗地震作用，尤其是当竖向抗侧力子结构的分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。

(2)结构的简单性。

结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行分析，准确的分析出高层建筑抗震的薄弱环节，然后采取相应的措施，避免薄弱环节的出现。

(3)结构的刚度。

结构的刚度和抗震能力水平在地震作用下是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，结构的刚度不仅仅应该控制结构的变形，还应该尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击，如果结构发生较大的变形，将会产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，降低高层建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念设计中，应该重视结构的刚度设计。

(4)结构的规则性与均匀性。

高层建筑的竖向和立面的剖面布置应该规则，结构侧向刚度的变化应该巨晕，避免侧向刚度以及抗侧力结构承载力的突变。沿着建筑物的竖向，机构布置和建筑造型应该规则和相对均匀，避免传力途径、刚度以及承载力的突变，防止结构在竖向上的某一楼或者少数楼层之间出现薄弱的环节。

3抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用

(1)抗震概念设计应该重视高层建筑的结构规律。

在高层建筑的抗震概念设计应用中，应该对高层建筑的体型设计进行科学的修正，保证在质量、刚度、对称、规则上分布均匀，保证设计的整体性，避免局部出现刚度过大的问题。高层建筑的结构布局对抗震概念设计具有十分重要的作用，简单、对称的建筑在地震中的应力分析和实际反映很容易做到，并且能够达到相一致，但是在凹凸的立面与错层设计的高层建筑中，当地震发生时将会产生复杂的地震效应，很难做到对高层建筑抗震效果的最佳分析。因此，高层建筑的抗震概念设计应该重视结构的规律性。

(2)抗震概念设计在结构体系上的应用。

高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键，抗震概念设计在结构体系上的应用依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系，通过概念近似手算确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。抗震结构方案选择的合理性，直接影响建筑抗震概念设计的经济性与安全性。合理的选择建筑结构体系，应该注意以下三个方面:其一，选择建筑结构体系时，应该对因为部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力，应该坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能，这一原则的重要性在许多建筑物地震后的实际状况中都得到了很好的印证;其二，选择建筑结构体系时，不仅仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线，还应该有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图，这些都应该和不间断的抗震分析相符合;其三，其中延性是建筑结构中的重要特性之一，结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平，提高结构构件的延性水平，是提高高层建筑抗震设计概念在建筑结构设计应用中的重点问题，通过采用竖向和水平向混凝土构件，能够增强对砌体结构的约束，当配筋砌体在地震中即使产生裂缝也不会倒塌或者散落，保证高层建筑早地震中不至于丧失对重力荷载的承载能力。

(3)抗震概念设计在结构构件上的应用。

高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑，因此，抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度，并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构，因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线，这样在地震作用下，即使一部分构件先被破坏，剩余的构件依然具备支撑的作用，形成独立的抗震结构，承受地震力与竖向荷载。因此，合理的预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置，适当的调整构件的强弱关系，形成多道抗震防线，实现对高层建筑结构体系的合理控制，这是结构抗震耗能的一种有效措施，是建筑抗震结构概念设计的重要内容。

4结束语