小议高层建筑结构和设计方法

孙秀君

（保定市卓越建筑节能检测评估有限公司，河北 保定 071000）

1 高层建筑结构的特点

高层建筑的结构分为各式各样的，五花八门，在各个国家经常采用的建筑结构也各不相同，我国目前通常采用的建筑结构将在下文进行介绍。但无论采用什么样的建筑结构，最终的效果都应该相同，万变不离其宗，都是为了保证建筑的质量，以居住着的安全和舒适为终极目标。无论何种结构的高层建筑都要能够抵抗一定级别的地震，要能够承受水平的和竖直的荷载，控制结构的侧移，避免内部构件受到损坏，破坏高层建筑的质量。下面笔者对我国通常采用的几种高层建筑结构的特点进行详细分析。

1.1 剪力墙结构

所谓剪力墙结构，即用钢筋混凝土墙板来承受竖向荷载和水平荷载的结构，这种结构如今被大量运用在高层建筑中。因为剪力墙是用钢筋混凝土制作的，坚固度和刚强度都非常好，也有一定的延展性，能够满足用户对住房安全性、整体性、结构性的全方位要求，因此广为采用。

1.2 框架-剪力墙结构

所谓框架-剪力墙结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，这种结构又叫框剪结构。之所以采用这种结构，是受我国人多地少，住房不足国情的限制。现在的开发商都在打造高层建筑，而高层建筑仅仅依靠框架结构无法保证建筑整体对强度的要求，框架-剪力墙结构刚好具有侧向刚度较大的优点，它比框架结构多了剪力墙结构，剪力墙结构可以承受水平荷载，分担了框架结构的部分荷载，这样就满足了高层建筑的刚度要求，保证了建筑牢固性。

1.3 筒体结构

将剪力墙集中到房间的内部和外围，就会使房间结构形成一个空间封闭式的筒体，这样的结构就叫筒体结构，它综合了框架-剪力墙结构和全剪力墙结构的特点发展而来。这种结构比较能够抗侧力，能够很好的抵抗对外力，比较适合超高层建筑。同时由于剪力墙集中剩余了大量可以自行设计分割的空间，因此它也较适合用于写字楼建筑。

1.4 其他结构

上文介绍的剪力墙结构，框架-剪力墙结构、筒体结构三种结构主要是现今国内比较常用的高层建筑结构，都是比较常见的。除了它们之外，国内外还有不少科技含量高、创新性强的高层建筑结构，也逐渐运用到高层建筑工程中，并取得了不错的效果，比如巨型框架结构、巨型桁架结构等。

2 高层建筑结构分析和设计方法

2.1 结构分析中常用的基本假定

高层建筑结构分析是高层建筑结构中必要可少的理论基础，结构分析中都有哪些常用的基本假定，这些假定的优缺点是什么，它们都适用于建筑分析中的何种情况，怎样才能将它们的作用发挥到最好，这些问题都将在下文进行一一分析。

2.1.1 弹性假定

弹性假定是高层建筑结构分析中常用的基本假定之一，它是指在垂直荷载作用和平行风力作用的共同作用下高层建筑结构会处于一种弹性状态。这种理论方法的缺陷在于当强烈的台风和高级别地震来袭时，高层建筑结构会发生较大的位移，严重时会甚至出现裂缝。因此，选用这种理论方法需要适当，当建筑结构进入弹塑性工作阶段则不再使用弹性假定理论。

2.1.2 小变形假定

小变形假定同弹性假定一样，也是高层建筑结构分析中比较常用的一种基本假定。但是非线性问题是这个假定不能忽视的一个重要问题，当顶点水平位移和建筑物高度的比值超过一定数值，非线性问题必须引起重视。如果这个问题考虑不周全就会影响建筑物的质量。

2.1.3 刚性楼板假定

除了弹性假定和小变形假定以外，刚性楼板假定也是高层建筑结构分析中一种比较常用的假定。这种假定的优点是在很大程度上增加了结构位移的固定程度，减少了它的自由度，使得计算方法得以简化，它通常用于剪力墙体系和框架体系。这种假定的缺点在于，它不适用于竖向刚度有突变的结构，这可能会导致楼板变形，因此选择的时候应比较谨慎。

3 各类结构体系采用的分析方法

3.1 框架-剪力墙体系

框剪结构在竖向荷载作用下，可以假定各竖向承重结构之间为简支联系，将竖向荷载按简支梁板简单地分配给框架和墙，再将各框架和各剪力墙按平面结构进行分析计算。框架一剪力墙的计算机理，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。

3.2 剪力墙体系

在剪力墙体系当中，开洞情况则直接决定剪力墙的受力特性与变形状态。剪力墙的种类较多，不同种类的剪力墙其截面应力分布也会有所不同，这样就对内力及位移进行计算时其方法则会有所不同，但对于剪力墙结构的计算机理主要以平面有限单元法来进行计算，此法较为精确，具有普通适用性。但在其计算时具有较高的自由度和耗费较大，所以通常只用于特殊开洞墙和框支墙的过渡层，只针对这些较为复杂的情况来应用。

3.3 筒体体系

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。

4 结束语

综上所述，自改革开放以来，我国的城市发展了翻天覆地的变化，大量的人口拥入城市当中，使本来就紧张的城市土地资源变得越来越稀缺，随着建筑技术的快速发展，目前城市建筑开始向高层发展，高层建筑的兴起，不仅在一定程度上缓解了城市土地紧张的局面，同时也使人们的居住环境得以改善。本文分析了高层建筑结构的特点，同时对于高层建筑结构所采用的分析和设计方法进行了说明，并进一步对各类结构体系所采用的分析方法进行了具体的阐述。

[1] 姜久强.高层建筑结构设计方法要点解析[J].中国新技术新产品，2013(04).

[2] 肖湘.高层建筑结构抗震设计方法分析[J].中华民居（下旬刊），2013(05).