毕业论文--浅谈高层建筑结构发展现状及前沿发展方向

远程与继续教育学院

本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目：浅谈高层建筑结构发展现状及前沿发展方向

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浅谈高层建筑结构发展现状及前沿发展方向

内容摘要

简要阐述了目前我国高层建筑的结构发展现状及对未来该建筑结构体系的发展方向的憧憬。通过目前高层建筑常用结构体系的介绍和分析，阐明各类型高层结构体系的优缺点，为下一步高层结构体系的有效选用提供帮助。在建筑高速发展的未来，高层建筑的应用与发展势头迅猛，钢筋混凝土结构体系也将大量应用于实际施工当中，更多优秀优化的标志性建筑会大量涌现，高层建筑结构的应用发展会成为建筑的主导方向。

关键词：高层建筑；发展现状；结构体系；发展方向

I

浅谈高层建筑结构发展现状及前沿发展方向

目 录

内容摘要 ........................................................................................................................... I 引 言 ............................................................................................................................ 1 1 绪言 ............................................................................................................................ 2 2 高层建筑常用的结构体系及特点 ............................................................................ 4

2.1 框架结构 ......................................................................................................... 4

2.1.1 特点 .................................................. 4 2.2 剪力墙结构 ..................................................................................................... 5

2.2.1 特点 .................................................. 7 2.2.2 应用案例 .............................................. 7 2.3 框架—剪力墙结构 ......................................................................................... 8

2.3.1 特点 .................................................. 8 2.3.2 应用案例 .............................................. 8 2.4 筒体结构 ......................................................................................................... 9

2.4.1 特点 .................................................. 9 2.4.2 应用案例 ............................................. 10 2.5 巨型结构 ....................................................................................................... 10

2.5.1 特点 ................................................. 10 2.5.2 应用案例 ............................................. 11

3 高层建筑结构的设计特点 ...................................................................................... 12

3.1 结构分析和设计特点 ................................................................................... 12 3.1.1 水平力是结构设计的决定性要素 ........................................................... 12 3.1.2 侧向位移成为设计的控制指标 ............................................................. 13 3.1.3 轴向变形时不可忽视的要素 ................................................................... 13 3.1.4 延性是结构设计的一大指标 ..................................................................... 13 3.1.5 其它因素 ..................................................................................................... 14 3.2 高层建筑结构体系结构 ............................................................................... 14 3.3 结构分析与设计方法 ................................................................................... 15

II

浅谈高层建筑结构发展现状及前沿发展方向

3.4 抗震分析与设计在高层建筑的应用 ........................................................... 15 4 高层建筑结构设计时选定结构体系注意的相关问题 .......................................... 17 参考文献 ........................................................................................................................ 20

III

浅谈高层建筑结构发展现状及前沿发展方向

引 言

随着科技的不断发展，我们的社会不断的走向和谐，但是这些年来世界人口在飞速增长，而我们国家又是一个人口众多的国家，我们非常清楚我国的住房已经从传统意义上不能满足了社会发展的需求。近年来，高层建筑应运而生；高层建筑作为当今时代的新产物，是人们生活的需求产物，是社会生产的需要产物，是世界现代工业化、商业化和城市化的必然结果。随着科技的不断进步，许多新型的、具有高科技含量的高强轻质材料的出现，各式新型机械在建筑行业中的不断涌现，使其发挥出在该行业的价值，为高层建筑的发展提供了物质基础和技术条件。高层建筑的涌现，也给我们带来了新的课题和研究方向。我们需要了解近年来高层建筑的发展历程及现状，学习高层建筑的设计特点，为我们能建造更多的具有特色的优秀高层建筑不断努力。

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1 绪言

在19世纪末期，在科学技术的引领下，钢筋混凝土结构得到了飞速地发展，我们知道，钢筋混凝土与钢结构在土木建筑行业已经取代了传统的木结构、石结构以及砖结构，并且得到了广泛地应用。想想高层建筑的发展历程，我们有很多典型的范例，如：于1931年建成的美国纽约帝国大厦（共102层，高度381米）；还有毁于“9.11事件”的双子星座，它们是于1972年建成的纽约世界贸易中心的姐妹楼（共100层，高度分别为417米和415米）；于1974年建成的芝加哥西尔斯大厦（共110层，高度441.9米），这些都是典型的高层建筑代表。

自从1985年以来，高层建筑在亚洲地区得到了迅速的发展，有于1996年建成的深圳的帝王大厦（共69层，高度325米）；广州的中信广场（共80层，高度321.9米）；于1998年在吉隆坡建成的双塔大厦（共88层，高度452米）；于同年中国上海建设的金茂大厦（共88层，高度421米）；于2004年建成的中国台北101大楼（共101层，高度509米）。这些高层建筑的涌现，在不断地推动着高层建筑的创新发展，在亚洲高层建筑从无到有、从少到多，在我国更是从异军突起到广泛应用，发展速度十分迅猛。由此可以推断出在21世纪高层建筑以及超高层建筑在亚洲将是发展的黄金时代。

随着社会的不断发展，飞速发展的工业化、商业化以及城市化进程，导致城市

人口剧增，引起了一系列的城市问题，如：城市住房紧张，物价飞升，地价上涨等。这些因素促使了建筑物向高空发展，建筑物由多层向高层甚至超高层的转变。于19世纪末期，建筑行业出现了许多的具有现代化的钢结构和钢筋混凝土框架结构的高层建筑。于1989年在美国芝加哥修建的secodRandMeNal 19层大楼是世界上第一座具有现代形式的钢框架结构的高层建筑世界上最早的钢筋混凝土框架结构的高层建筑是于1903年在美国Cincinnati修建的InallaBuildin和法国巴黎Franklin公寓。至此，具有现代化意义的高层建筑已经有一百多年的发展历史了。更是由于在二十世纪后期，许多轻质高强材料的成功研制，抗击风力、地震等多种结构体系的发展，新的设计理念的涌现，电子计算机在建筑行业中的使用以及许多新型的机械和施工技术的涌现，为大规模的高层建筑推广提供了较为便利的条件，使高层建筑得到了迅速的发展。在钢筋混凝土结构方面，它结构体系的发展由最初的框架结构逐渐发展出框架剪力墙结构或框架简体结构和巨型结构等一系列结构体系，使混凝土结构的建筑高度越来越高。我们知道，钢结构具有强度高，自身轻，抗震性好等优点，此外，钢结构的构件可以在工厂中加工制作，施

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工速度快，耗费时间短。钢是高层建筑结构中比较理想的建筑材料，可是钢材的大规模使用，极易造成用量大，造价成本高，还有钢的耐火性能差需要花费高昂的资金用于防火涂料的购买。想想，钢筋混凝土于之相比，可以节省钢材、造价低廉、材料来源广，可塑性好等优点，虽然承载力高一点，可是经过合理的设计也可以获得很好的抗震效果。由此我们可以知晓为什么在发达国家，为什么大多数高层建筑是采用钢结构形式的，而在发展中国家为什么钢筋混凝土广泛的使用在大多数高层建筑中。但是不知道的是由于高性能的混凝土的飞速发展和施工技术的不断进步，钢筋混凝土在以后的高层建筑发展行业中依然占据主导地位。尤其是近年来钢筋混凝土结构的优点，引起了发达国家的注意，现在发达国家采用钢筋混凝土结构材料的高层建筑数量也在不断地增多。我们也毫不避讳，钢筋混凝土结构的构件断面尺寸大，减少了建筑使用面积，而且自重大，基础造价高，抗震性不如钢结构。因此，我们何不结合钢结构和混凝土这俩种材料的特点，制造出较为合理的组合结构和混合结构。这种结构形式经过合理的设计，可以获得较好的经济、技术含量优良的效果，而这种结构更是今后研究的热点。

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2 高层建筑常用的结构体系及特点

随着高层建筑的不断发展，其结构体系形式也不断增多，划分的标准也是五花八门。但是从整体来看，高层建筑结构体系的分类标准通常依据其竖向承重单体和抗侧力单元的类型来划分，目前国内的高层建筑应用最广泛基本结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构、巨型结构等五种体系。

2.1 框架结构

框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成，，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。框架结构是由梁和柱通过刚接或是铰接形式构成，是承重体系的构件，构件截面较小，另外它还又称为“构架式结构”。其基本的竖向承重单体和抗侧力单元为梁、柱通过连接而形成的框架。框架结构最好的施工材料就是钢筋混凝土，那是钢筋混凝土节点具有天然刚性的缘故。框架结构体系也可用于钢结构建筑中，可是钢筋结构的抗弯节点处理费用很高。我们将钢筋混凝土框架结构的不同施工方法，可分为以下四种类型： （1） 梁、板、柱全部现场浇筑的现浇框架； （2） 楼板预制，梁、柱现场浇筑的现浇框架； （3） 梁、板、柱全部预制的全装配式框架； （4） 梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架。 2.1.1 特点

一、框架结构的位移特点

在水平力的作用下，框架结构会产生较大的侧向位移，侧向位移一般是由以下俩部分组成的：一部分是由水平力引起的倾覆力矩，使框架结构产生的整体弯曲变形，也就是说柱子的轴向拉伸和压缩而引起了的侧向位移；而另一部分是由水平力引起的楼层剪力，使得框架结构产生剪切变形，也就是说框架整体受剪，层间梁、柱杆件发生弯曲而引起的水平位移，框架结构属于柔性结构，侧向位移主要表现为整体剪切变形。当框架结构的楼房层数不是很高的时候，它的侧向位移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响却很小。 二、框架结构的优缺点

优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，房间隔墙可以随意拆改，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，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。

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缺点是：框架结构的节点位置内力集中，受力复杂，更是结构抗震设计的关键部位。由于框架结构的自身特点的限制，使得框架结构的高度也有所限制。框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，框架结构的构件截面小，那么它承担的荷载和高度都较小，在风荷载、强烈的地震作用下结构都会产生很大的位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重；当框架柱尺寸过大时，不太适合民用住宅，在地震区不宜做太高。例如：大型的实验室、餐厅等。

2.2 剪力墙结构

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”。剪力墙结构体系就是由墙体承受所有的水平作用和竖向荷载的结构体系。在大部分情况下，因为剪力墙主要承担的荷载是水平荷载，容易使它受剪力、受弯曲，

其优点是：刚度大，空间整体性好。由于承重结构为片状的混凝土墙体，房间不见柱子的棱角，感觉更美观，比框架结构更适合用于住宅、旅馆等房屋。在历史地震中，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。

缺点是：混凝土用量多，自重大，总高度通常无法超过150m。混凝土墙体为高强度承重墙体，房间不能拆改。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，在地震区不宜采用这种框支剪力墙结构。

剪力墙结构可以做成落地式和非落地式俩种类型，有些特殊要求的建筑还是有部分剪力墙不能做成落地式的，如下图布置示意图，就是部分框支剪力墙结构。

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部分框架剪力墙结构布置示意图

剪力墙结构按照施工方法的不同，分为下列三种： （1） 全部用预制墙板装配而成的剪力墙结构； （2） 全部都用现浇的剪力墙结构；

（3） 还有半现浇、半预制装配的剪力墙结构。

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2.2.1 特点

1、 剪力墙结构的侧向位移特点

当剪力墙承担水平荷载时，它的水平位移是由俩部分组成的：剪切变形和弯曲变性。以弯曲变形为主的构造是剪力墙的变形，而以剪切变形为主的主要是框架柱的构造，在剪力墙的变形构造中，它的位移曲线是弯曲的，它随着楼层的增高而增加它的结构层间位移，这就是剪力墙结构的侧向位移特性。 2、 剪力墙结构的优缺点

优点：与我们先前提到的框架结构相比较而言，剪力墙结构的抗侧刚度大，侧向位移小。在经过优良的设计之后，剪力墙的抗震能力将会提高，使得结构的整体性能好，便于大模板技术的应用，室内墙面平整，增加室内的净面积。

缺点：我们知道大部分的剪力墙结构都是利用钢筋混凝土浇筑而成的，为的就是利用它来承受来自于水平和竖向的强大荷载，这就避免不了它凸显的劣势——结构自重大，这样它的平面布置就会受到限制；剪力墙结构的剪切变形相对较大，平面外比较薄弱，另外剪力墙结构施工比较复杂。 2.2.2 应用案例

剪力墙结构的应用

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2.3 框架—剪力墙结构

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，这种结构优点是：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，框架—剪力墙结构是结合了框架结构和剪力墙结构这俩种结构而形成的新的结构体系，主要由这俩者来共同承担来自水平和竖向的荷载，也成为“框剪结构”。 2.3.1 特点

1、框架—剪力墙结构的优缺点

优点：框架—剪力墙结构结合了俩种结构体系的特性，这样更有利于俩者的优势发挥，它既有灵活的布置方式也有良好的抗震效果，形成较大的空间。

缺点：由于某些功能要求，它的剪力墙布置受到限制，往往会造成刚心与质心不重合等，同时使得建筑物高度受到限制。因而由于混凝土用量多，自重大，总高度不宜超过150m。

2、框架—剪力墙结构布置的原则

（1） 由于结构体系应该设计成双向抵侧力体系，在抗震方面应该在俩主轴方向多布置剪力墙；

（2） 剪力墙布置应以“对称、分散、均匀、周边”的原则； （3） 应该设计成周围带有梁柱的剪力墙；

（4） 在具有长框架的建筑中，剪力墙应该这样布置：1）纵向剪力墙不宜集中布置在俩尽端；2）对于剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应该适当减小；

（5） 剪力墙应该贯穿建筑整体高度。 2.3.2 应用案例

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框架—剪力墙结构的应用

2.4 筒体结构

由密柱高梁空间框架或者空间剪力墙所组成的结构。在水平荷载的作用下起整体空间作用的抗侧力构件叫筒体。筒体又分为框筒（是由密柱框架所组成的筒体结构）和薄壁筒（由剪力墙组成的筒体结构）。而又一个或者数个筒体作为抗侧力构件形成的结构称为筒体结构。有时为了满足建筑高度要求在结构中的框架柱内添加型钢钢材，或在柱子外侧包裹型钢钢材，此类建筑常用于超高层民用建筑和地标建筑， 2.4.1 特点

筒体结构的分类：筒体—框架、框筒、筒中筒、束筒四种结构。

1、筒体—框架结构，中心为抗剪薄壁筒结构，外围为普通框架所组成的结构； 2、框筒结构，外围为密柱框筒结构，内部为普通框架柱所组成的结构，主要承担竖向荷载；

3、筒中筒结构，中央为薄壁筒，外部是框筒围成的结构；

4、束筒结构，由若干个筒体并列连接而成束状，形成了空间刚度极大的抵抗侧力的结构。

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2.4.2 应用案例

筒体结构的应用

2.5 巨型结构

巨型结构，是由大型的构件（巨型梁、巨型柱）组成的结构，主构件与常规构件组成的次结构共同工作的一种结构体系。 2.5.1 特点 巨型结构的分类：

1、 按主要受力体系分为：巨型桁架结构、巨型框架结构、巨型悬挂结构和巨型分离结构；

2、 按材料分为：巨型钢筋混凝土结构、巨型钢骨混凝土结构、巨型钢—钢筋混凝土混合结构和巨型钢结构。

巨型结构的特点：具有很大的承载力和侧向刚度，对于巨型结构而言，具有多道抗震防线结构，因此具有明显的防震性能，这也是巨型结构为什么广泛应用于高层建筑的缘故，在未来的高层建筑行业的地位将会越来越重要。

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2.5.2 应用案例

巨型结构的应用

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3 高层建筑结构的设计特点

高层建筑结构与设计与低层或者多层建筑结构相比，在城市建筑行业中应用的更加广泛，而且占据的位置更加的重要。高层建筑的各项竖向结构的刚度或者说抵侧力结构、形式并不是完全相同的，它的变形状况也不相同，我们不能按照常规的进行力矩、荷载的分配，不然会引起许多意想不到的后果。所以，了解高层建筑的结构特点和设计特点是我们首先要做的。

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，并积极采用新技术、新工艺和新材料,提高建筑的安全适用性、技术先进性、经济合理性。高层建筑结构设计时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。（1）增加抗弯结构体系的有效宽度。（2）增大承受荷载最有效的构件的截面。（3）使大部分竖向荷载直接由主要抗弯构件承受。（4）在竖向结构分体系中，合理布置实心墙或者斜撑构件，可以最有效地抵抗每层楼的局部剪力。（5）每层楼盖应足以起水平隔板的作用。（6）将大型竖向和水平构件联结成巨型框架。

所有高层建筑基本上都是支承在地面上的竖向悬臂结构。当合理使用上述原则时，由墙、核心筒、框架、筒式结构和其它竖向结构分体系可以得到所希望的结构方案，从而真正实现建筑的安全适用性、经济合理性。

3.1 结构分析和设计特点

3.1.1 水平力是结构设计的决定性要素

我们知道对于任何的建筑物或者说世界上任何处于风的吹拂之下，都将会受到

风吹的荷载，对于建筑物来说，它们同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震的能力。尽管高层建筑还在承受垂直荷载，但是我想说的是，水平力即水平荷载起着决定性的作用。在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，与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的力矩以及在竖向构件中所引起的轴力，与建筑高度的二次方成正比。我们知道对于建筑物来说，它的垂直荷载几乎是一个定值，但是对于水平来说，它并不是恒定不变的，因为存在风荷载、雨雪荷载以及偶然的地震所引起的荷载，它的水平荷载一直起伏不定。因此，水平力是结构设计的决定性要素。

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3.1.2 侧向位移成为设计的控制指标

在我们的记忆中，对于底层建筑来说，侧向位移的影响并不是很大，但是对于高层建筑来说，不仅仅要和低层建筑、多层建筑一样进行一定的强度、刚度计算外，还必须要考虑到它的侧向位移。因为对于高层建筑说，随着建筑高度的增加，侧向位移又是一大重要的控制指标，所以必须防止侧向位移过大。在高层建筑中，我们必须要保证建筑物拥有一定的强度、刚度，而且建筑物的构件受到的侧向位移必须维持在一个限定的范围之内。我们知道如果侧向位移过大的话，会让人产生不安全感，侧向位移过使主体结构等其他构件会出现损坏甚至是裂缝，从而影响了建筑物的正常使用。因此，侧向位移也是高层建筑结构设计的一大控制指标，也是值得我们重视的一点。 3.1.3 轴向变形时不可忽视的要素

我们知道在对待生活中的一般底层建筑时，我们主要注意到的是结构构件的弯曲变形的状况，就是说考虑到它的弯矩项，而不会过分强调结构构件的剪切项，因为对于底层建筑它的轴力影响的作用很小，一般忽略了，而对待高层建筑就不能这样了。对于高层建筑，我们知道它的建筑层数多、高度高、轴力大，从而引起的轴向变形会很大。随着建筑的增高，就会随着高度而逐渐累积的轴向变形越来越明显。在高层建筑中，竖向荷载会很大，能够引起许多结构构件的轴向变形，例如会引起柱体结构构件的轴向变形，如果这样就会继而引起了连续梁弯矩的变化，会造成连续梁中间支座处的负弯矩数值减小，跨中正弯矩和端支座的负弯矩增大，这样的后果就相当于连续梁的中间支座产生沉陷。此外，对于高层建筑的轴向变形，会使得高层建筑结构的内力和内力分布产生很大的影响以及对预制构件的生产下料等的影响。因此，在对于高层建筑中，必须对结构构件的轴向变形的影响加以考虑周全。

3.1.4 延性是结构设计的一大指标

我们知道对于高层建筑而言，我们需要的高层建筑能够柔一点，而不能等同于底层建筑，在柔性更好一点的高层建筑，我们就知道它的变形能力就会更大一点，这样在地震中就会承受的形变大一点。所以，在建筑施工中，为了使得一些主要结构在进入塑性变形阶段后仍然保持很好的变形能力，为了避免建筑倒塌，都会

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采取一系列的措施，来保证结构具有一定的延性。 3.1.5 其它因素

我们知道前面四点是在对高层建筑结构设计中必须注意到的重要指标，即“四大指标”。此外，还有许多因素也会引起对高层建筑结构设计的影响，虽然相比四大指标不是很大，但是也是我们不能忽视的。1、动力、扭转的影响。我们知道结合结构自身的特点不一，例如高度与宽度之比的不同等，在结构受到强大的作用时，如受到强烈的台风或者是地震作用等时，会产生动力作用而影响到了结构的正常化使用，更严重会引起建筑破坏；在结构的力矩、内力分配不一时，对于高层建筑就会在水平力的作用下产生扭转，这些扭转作用会引起结构本身的抵抗侧力的结构构件产生较大的位移，也会影响到结构构件的变形等情况。2、温差的影响。我们知道山下、山上的海拔不同，含氧量不同，当然俩者的温度也不同，这时就是产生温差。与此类比，高层建筑也会这样，会受到温差的影响。在高层建筑中，往往因为高度的因素结构内部就会因为建筑物的上下关系而产生温差效应，这是就会产生了温度的内力、位移变化等。3、“稳定”因素。在我们学习土建专业的第一天就知道对于任何建筑物来说，建筑物的稳定是最重要的一点，换句话说，稳定就是基础，在我们设计高层建筑的结构中，必须重视结构整体的稳定性，必须要有抵抗倾覆的设置，要严格防护结构发生整体的失稳状况。

3.2 高层建筑结构体系结构

我们知道在建筑行业中使用的结构体系不会仅仅局限于一种的，尤其在高层建筑中使用的种类更是繁多，其实就是先前提到过的四大体系，是通过这四种体系相互搭配、组合而成的新的体系了，不过总体来说都是为了保证建筑物的安全可靠。

我们知道在高层建筑中既不会全部使用框架结构也不会全部使用剪力墙结构，当全部使用框架结构时，就会造成整个结构体系的刚度与强度不能达到需要的要求；当全部使用剪力墙结构时，就会造成大量的材料、空间浪费，况且剪力墙又是费力墙；这时，结合框架结构与剪力墙结构的另一种结构体系就会出现，这就是框架—剪力墙结构体系。框架—剪力墙结构体系，它就是在建筑空间适当的位置利用剪力墙替代部分框架结构，这就形成了框架—剪力墙结构体系。高层建筑中，在承担水平荷载时，框架结构和剪力墙结构通过与楼板和强度大的连续

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梁构成的团结协作的结构体系。在这个框架—剪力墙结构体系中，框架结构体系主要承担竖向荷载的任务，而水平荷载主要是由剪力墙结构体系承担。

如果在某些有特殊要求的工程中，就会对设计要求的各个方面都会很高的，有时不得不采用剪力墙结构体系，我们知道剪力墙结构体系的优势大于框架结构体系和框架—剪力墙结构体系。当建筑结构的形式全部采用剪力墙结构体系时，结构上的荷载全部是由剪力墙来承担，要承担来自于水平和竖向这俩个方向的荷载，对于剪力墙结构体系来说它的刚性结构的位移曲线是弯曲的，它的强度和高度都比较高，就有很大的延性，整体性能好，抵抗倒塌能力强，是一种优势比较凸显的结构体系。

这就是高层建筑行业中经常用到的结构体系，就是四大结构体系的组合应用，从本质上来讲，就是结合对建筑物的安全性的重视，同时也考虑到的经济性等合理要求。

3.3 结构分析与设计方法

高层建筑由竖向抗侧力构件即框架、剪力墙、筒体结构等通过水平楼板连接而构成大型的空间结构体系。在高层建筑结构的设计中很难掌控对结构设计的分析与研究，故在结构分析与设计中得引入相应的模型与仪器，以此来对设计中的困难部分程度进行逐步的简化。

3.4 抗震分析与设计在高层建筑的应用

我们大家都很清楚，根据我们国家的安全规范要求，对各个行业的建筑要求都必须设计防火和防震的规范。我们知道在地震的作用下，我们建筑物的一些结构构件就会进入塑性状态，这就是在建筑过程中设计的抗震构件。所以为了人民的生命和财产安全起见，我们必须得对这些抗震构件的塑性变形能力进行计算和测验，之后才能应用的实践的建筑物中。因此，对抗震构件的计算和测定是非常重要的。根据我们国家现行的高层建筑抗震设计规范（GB50011-2010）对于高层建筑的抗震效果明显严格多了，若果在遇到地震的这个过程中，高层建筑在这样的情况下对抗震数值有怎样的要求，尤其是对某些重要的工程有着特殊的要求，更要严格复合抗震分析过程的数值变化。这次我们主要阐述一下抗震要求的分析与设计在我国高层建筑的应用情况。

目前，在我国高层建筑的抗震分析与设计中经常会遇到这样的问题：1、建筑

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物的高度选取。对于我们的高层建筑从直观表现上主要体现了建筑物的高大，但是谁会熟知建筑物的高度也是高层建筑的限制条件之一。高层建筑本来的取材就是选用优质的产品，采用在建筑行业中最为先进的施工技术等，但是我们知道，随着建筑物的高度的提升，高层建筑所受到的考验就越来越大，它承载的就越多，受到的变形就越大，这样造成的危险就越大。其中有许多的参数就超出了现有的规范标准，有荷载值的选取、材料的性能的确定、安全指数等等，随着高度的增加，这些因素都会暴露出来的。因此，高度的取用很值得深思。2、结构体系的选取。在高层建筑中，建筑结构体系的选取也是重要的问题。在我们国家，对于100米以上的高层建筑选取的主要结构体系有三种：框—筒结构、筒中筒结构和框架—支撑结构，这样的结构体系选取我们也是参照国外的高层建筑结构体系而应用的。至此，也未有一种新型的结构体系来应用于高层建筑中。3、材料的选取。在我们国家我们大部分见到的都是钢筋混凝土结构以及混合结构，还有为数不多的钢结构体系结构。我们不妨想想，根据我国的现在的建筑钢材的制造能力，对于建筑钢材的品种、类型以及细部制造能力是否可以完全采用这样的的体系呢？因此，我们国家建议我们建筑行业尽可能的选取钢筋混凝土结构体系和混合结构体系，以此来改善建筑结构的抗震性能。

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4 高层建筑结构设计时选定结构体系注意的相关问题

1. 高层建筑结构的规则性问题

有关高层建筑结构设计的规则性问题，在新出台的建筑规范章程上出现了很大的改动，新的规范标准在结构设计方面增加了一系列的限制性条件，例如，新的规范制度用强制性的条文规定了“建筑物不应该采用严重不规则的建筑设计方案”。因此，建筑结构设计人员在进行设计工作时应注意遵守新规范制度中的限制性条件，对于设计中的不符合规定问题必须及时的调整，以免为后期的相关工作造成隐患。

2. 高层建筑的高度问题

根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》中的有关规定，从考虑经济与适用原则的角度出发，规定了各种常见建筑结构体系的最大适用高度。在我国的社会经济发展水平、建筑科研水平和施工科学技术水平的相关背景下，这一高度是比较安全稳妥的，它是目前我国土木工程规范体系中最相协调的标准高度。但是在实际的建筑工作中，很多混凝土结构的高层建筑在高度设计上已经超过了这一限制，例如，中信广场是采用混凝土结构进行建造的，其高度达到了322m；金茂大厦采用的是组合结构进行建造，其整体高度达420.15m。对于目前这种超过高度限制的高层建筑物，我们必须以谨慎的科学态度对待。因为如果发生地震的话，这些超高建筑物在受到破坏后会发生很大的变形，严重影响建筑物的安全。随着建筑物的高度不断增加，它的一些规范指标的适用范围也发生了变化，在安全指标、材料性能、延性要求等方面都要做适当的调整，从而使建筑物具有稳定的安全性能。在建筑物的抗震规范建设标准与高度建设规定中，对于建筑物整体结构的总体高度都有严格的限制性规定，超过规定的高度，建筑物的设计方法和处理措施都会发生很大的变化，这一问题对建筑工程的各方面影响巨大，我们必须严肃对待。

3. 高层建筑嵌固端的设置问题

通常情况下，高层建筑的底部都建有二层或二层以上的地下室，它是高层建筑的根基所在。建筑物的嵌固端有时会设置在人防顶板的位置，有时也会设在地下室的顶板处，这是建筑结构设计中的一个细节问题，在建筑结构设计中，如果设计人员忽视了嵌固端的设置，会引发嵌固端的楼板设计、嵌固端的上下层刚度比例限制、嵌固端的上下层抗震等级的一致性、建筑整体建构设计与嵌固端位置协调等一系列的问题，任何一个细节问题的忽略都可能导致后期施工工作中的安全

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浅谈高层建筑结构发展现状及前沿发展方向

隐患。

4. 高层建筑的地基与基础设计问题

高层建筑的地基与基础设计问题一直是建筑结构设计人员比较重视的问题之一，该阶段设计工作的好坏会直接影响后期结构设计工作的顺利进行，同时，建筑物地基基础也是整个工程造价高低的决定性因素。在地基基础设计这一阶段，极有可能出现一些问题，如果不加以重视，将对建筑工程造成巨大的损失。设计人员在地基基础设计的过程中，一定要重视地方性规范标准。由于我国的幅员辽阔，不同地区的地质条件各不相同，仅凭国家标准的《地基基础设计规范》根本无法达到对全国不同地区的地基基础都进行详细的适用描述和规定，因此，各地方出台的地方性“地基基础设计规范”更适合本地区的地基基础设计工作，其对施工设计的相关规定更为准确和详细，在进行地基基础设计工作时，一定要深入的学习地方性建筑规范，避免对后期的设计施工工作造成不良的影响。

所以，我们要根据具体情况认真研究，选取合适的结构体系，要充分考虑各个方面的因素，不能一概而论，按步就搬。

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5 结论与展望

随着社会的不断发展，世界的不断变化，全球的人口的急剧上升，用地的紧张感不断加剧，住房的紧急感骤升。我相信在世界上高层建筑还会继续发展的，尤其是在亚洲地区，我们国家人口多，印度的人口也多，现有的住房并不能很大的满足人们的需求，而且高层建筑人在继续发展，在将来可能会是很多人的选择的。在科技进步的不断推动下，我们的高层建筑发展也会再创新高，会层出不穷的，不会仅仅局限于现在的发展水平。到时候，会更加的符合人们的住房需求，会紧随着现代化的步伐，让高层建筑变得智能化、现代化具有新时代的象征性意义。

虽然对于高层建筑存在许多争论，但高层建筑并未停止它前进的步伐。 在21世纪，高层建筑继续向着更高的高度，更大的体量和更加综合的功能发展，对高层建筑结构提出了更高的要求。在确保结构安全的前提下，为了进一步节约材料和降低造价结构设计概念在不断更新，呈现出以下几种发展趋势：

（一）竖向抗推体系支撑化，周边化，空间化；由于水平荷载成为高层建筑结构设计的控制性因素，所以它要解决的核心问题是建立有效的竖向抗推体系，以抵抗各种水平力。现在的高层建筑抗推构件的布置逐渐转向沿房屋周边布置，以便能提供足够的抗扭力矩。

（二）建筑体形的革新变化；过去，高层建筑的体形比较单一，俗称为“方盒子”；而现在，高层建筑的体形越来越丰富了，这是来自城市规划和建筑造型的需要，而且结构分析水平的提高也为此提供了丰富的保障；最后，超级高层建筑的出现为建筑体形的革新变化提供了机遇。

（三）轻质高强材料的运用；随着建筑高度的增加，结构面积所占的比例越来越大，建筑经济性的问题越来越大，对高层建筑的结构十分不利。而且，过于笨重的结构构件也限制了建筑师创作的自由，影响了建筑的美观。因此，在高层建筑中采用各种高强材料和各种轻型材料已越来越多。

我们有理由相信，未来建筑属于高层建筑，而高层建筑的结构体系将大量应用钢筋混凝土结构或混合结构体系，新型材料也将不断出现，新技术也将不断提升，智能科技化得建筑将为我们的生活带来更加完美的生活。

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参考文献

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[3] 彭一刚，建筑空间组合论，北京：中国建筑工业出版社，1998.

[4] 赵西安，我国高层建筑的最近发展[M]，北京：中国建筑工业出版社，2000. [5] 赵西安, 高层建筑结构实用设计方法,上海：同济大学出版社,1998

[6] 高层建筑抗震设计规范（GB50011-2010）,北京：中国建筑工业出版社，2010.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/klh7.html