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结合高规浅谈高层建筑结构设计

摘要：文章结合高规对高层建筑结构的特点、常见结构体系和基

础进行阐述分析。

关键词：结构体系；高层建筑；框架；剪力墙

随着我国经济的不断发展，高层建筑在大中城市大量出现，在小

城市也不断涌现，建筑的形体各异，给结构设计带来了挑战。针对建

筑形体的多样性，这要求结构设计人员要不断提高设计水平，下面我

就根据高规（除注明外，本文所称“规范”均指高规JGJ3―2010）

结合自己的实际工作经验谈谈高层结构设计。

区别于低层和多层建筑，高层房屋设计主要有以下几个特点：

1.高层或多层建筑都承受竖向荷载（楼屋面活荷载、结构自重、

墙体重量等）和水平荷载的作用（风荷载作用和地震作用），一般认

为，竖向荷载往往是影响低层和多层房屋结构设计的主要因素。而在

高层建筑中，除风压低和烈度低的地方外，起决定性作用的往往是水

平荷载。高层建筑相对多层建筑对风荷载比较敏感，故规范4.2.2规

定房屋高度大于60m的建筑承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。

2.结构侧移是高层结构设计中的需控制的一个重要方面，对应的

指标是层间位移角。由规范5.4.1条文说明的弹性等效侧向刚度公式

EJd=11qH4/120u可知，房屋的顶点侧移与建筑物高度的四次方成正

比，水平荷载作用引起的位移如果过大轻则会让人感到不舒适、电梯

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偏位、填充墙开裂等现象，严重时会导致房屋主要承重构件开裂，房

屋上下重心偏移，房屋承重构件产生附加应力，致使整个房屋结构破

坏，所以在高层建筑结构设计中我们应注意位移量的控制，保证结构

的侧向刚度以控制结构的位移。具体的工程设计中若层间位移角较大，

则表示此时结构的侧向刚度较小，应增加竖向构件的刚度；若层间位

移角远小于规范限值，则表示其结构刚度很大，有削弱的空间。

3.结构扭转是高层结构设计中的需控制的又一重要方面，对应的

指标是位移比、周期比。由规范3.4.5条文说明可知位移比是限制结

构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的

扭转效应。因此位移比的调整要改变结构的平面布置，以使结构刚心

与质心尽量接近，找出位移大的节点加强或削弱相应的构件。周期比

是限制结构的抗扭刚度不能太弱，从而用来限制振动耦联，因为振动

耦联会使结构的扭转效应明显增大。多层建筑结构周期较短，一般对

周期比不作要求。结构试算时周期比不满足的情况下一般的调整原则

是加大周边竖向构件刚度，削弱中间竖向构件刚度。这两个指标的调

整原则虽然只有几句话，但据笔者的经验这两指标有时比较难调到理

想的结果，特别是形体复杂的工程。

4.结构整体稳定性是高层建筑结构设计的基本要求，高层建筑结

构要控制房屋的整体稳定性，剪力墙结构、框架-剪力墙、筒体结构

应符合如下要求：

框架结构应符合下式要求：

房屋一旦出现失稳破坏，就会危及房屋的安全，通过以上两个公

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式可知采用轻质材料，减轻房屋的重量对建筑结构的稳定性来说是一

个有效措施。

高层房屋的结构一般分为框架，剪力墙，框架-剪力墙和筒体等，

规范对各个结构体系分章节来说明其设计原则和构造，下面对框架、

剪力墙和框架-剪力墙结构谈一下自己的看法。

1.框架结构是一种非常常见的结构体系，为双向梁柱抗侧力体系，

一般不采用单跨框架。由梁柱体系承受竖向及水平荷载。框架结构可

以现浇，也可以做成装配整体式，但当结构抗震烈度为9度时，不能

采用装配整体式结构（装配整体式难以实现强节点，弱构件的设计目

标，地震作用下节点处容易破坏），目前国内使用较多的是现浇框架。

框架结构的特点是柱网间距受限小，建筑平面布置灵活，建筑功能区

域好分割。

框架结构由于侧向刚度较小，高层框架结构变形较大，为了控制

房屋的变形，增大构件的截面及配筋量才能满足规范对侧向位移的要

求，所以框架结构的适用高度最低。接近规范高度限值的房屋会导致

梁柱截面过大，不适宜设计成框架体系，否则，既影响使用功能，又

造成浪费，故高层中纯框架结构较少见，即便是小高层也常会加少量

剪力墙以增加其侧向刚度。

2.剪力墙结构是由墙体组成的承受竖向及水平荷载