高层建筑结构设计特点研究？

~ 随着我国城市化水平的提高，城市建筑事业发展迅速，对楼层建筑的高度和质量要求也越来越高。在现代高层建筑的结构设计和建造过程中，不仅要提高楼层的建筑质量，还要最大限度提高楼层的抗震能力和抗风能力，促进建筑在面对自然灾害时的稳固性与安全性。剪力墙的设计建设是促进楼层稳固性提升的重要途径。
1高层建筑结构的设计特点
1.1水平力成为设计的决定因素
一般而言，建筑的竖向荷载是建筑结构设计需要考虑的重要因素，但是，当建筑的高度达到一定程度时，竖向荷载就形成一个定值。建筑的水平荷载同样是建筑结构设计的重要影响因素，特别是在高层建筑的结构设计过程中，由于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，所以水平力就成为高层建筑设计的决定性因素。
1.2概念设计与理论计算同样重要
在高层建筑的设计过程中，设计人员会根据建筑的结构特点和抗震防风的要求，对建筑进行加固设计，从而保障建筑的稳固性和安全性。但是，结构设计过程中的分析数值和安全顾虑都是根据设计情况假设的，这种假设与建筑实际遇到的安全威胁有很大差距，所以即使在结构设计过程中，对建筑的安全性能和稳固性能进行了充分的考虑，在建筑的实际使用和建筑过程中遇到的问题与设计考虑的问题会有很大差距，从而造成建筑安全性的下降。所以，在高层建筑的结构设计过程中，要加强概念设计与理论计算相结合的设计方式，从而提高建筑的设计水平，加强建筑的安全性能。
2剪力墙设计中的基本概念
2.1剪力墙的含义
剪力墙，顾名思义，是建筑结构中用来承受建筑结构剪应力作用的墙体，其对建筑结构有着很重要的保护作用。剪力墙分为平面和筒体两种剪力墙形式。其中平面剪力墙主要适用于无梁楼盖体、升板结构、钢筋混凝土框架结构体系。在工程实践中，为了确保建筑结构的强度、刚度与抗震能力，施工过程中通常选用预制或现浇钢筋混凝土的方式构建剪力墙及其同一应力用作下的建筑结构体系。
以上所指同一受力体系主要周边支撑柱、梁和剪力墙等一系列受力构件，而这些受力构件在施工中进行同步作业，施工效果上具有良好的整体性和协调性，而有其共同构建的受力支撑体系具有良好的整体性和稳定性。筒体剪力墙主要适用于悬吊结构、高耸结构和高层建筑，其通常是设备、辅助房间、楼梯间和电梯间等的墙壁构成，其筒壁采用现浇钢筋混凝土施工构建，具有良好的刚度与强度，可用来承载较强水平负荷。
2.2将剪力墙设计成延性弯曲型
高层建筑的剪力墙设计过程中，剪力墙不仅要承受高层建筑的水平负荷，同样也受到高层建筑的竖向负荷，所以剪力墙的设计要充分考虑这两方面的受力因素对剪力墙的影响作用。在实际高层建筑的剪力墙的运作过程中，剪力墙是在轴力、弯矩和剪力的共同影响下对高层建筑起保护作用的，所以在地展作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求，墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此在高层建筑剪力墙的设计中，要根据建筑特点，尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。
2.3实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙
整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙墙肢较长时，受重力作用的影响，墙肢会向应力呈线性分布，为了保护墙肢不受破坏，配筋应尽量将竖向钢筋布在墙肢两端。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多，墙肢单独作用显著。所以在，具体的高层建筑的剪力墙设计过程中，要根据建筑的设计特点，分析墙体的受力情况，根据不同的墙体受力情况，合理设计剪力墙和剪力墙的设计形态。
2.4剪力墙的长度不宜过大
剪力墙的长度越长，剪力墙的结构周期就会越短。剪力墙处于受弯工作状态时，才能有足够的延性。如果剪力墙太长时，将形成低宽剪力墙，底宽剪力墙的延性较低，剪力墙的脆性增加，在地震发生时很容易受到剪切破坏，从而减弱对建筑的保护作用。因此，同一轴线上的连续剪力墙过长时，应用楼板或小连梁分成若干个墙段。每个墙段可以是单片墙，小开口墙或联肢墙。每个墙肢的宽度不宜大于8m，以保证墙肢是由受弯承载力控制，和充分发挥竖向分布筋的作用。
3高层建筑剪力墙的设计研究
3.1剪力墙的布置方式
一般而言，剪力墙的布置方式主要有两种，一种是沿着主轴的方向，另一种是如果沿着其他方向。为了提高高层建筑的抗震能力，在剪力墙的布置中，要对剪力墙实行双向布置的设计和施工，双向布置可以使剪力墙形成立体的空间结构，在地震强风发生时，剪力墙的受力比较均衡，可以保持墙体的空间稳定性，从而提升高层建筑的抗震能力。
3.2剪力墙结构的截面要规则简单
规则、简单的墙体设计，可以使高层建筑的受力更加均衡，保证应力分布的均匀和规则，从而增强剪力墙的整体受力抗压能力。特别是剪力墙的洞口设计，要符合高层建筑的结构特点，严格避免出现错洞的情况。施工之前要对相关受力数据和建筑特点仔细细算研究，合理规划剪力墙的洞口设计，并在施工过程中严格遵循设计模式，实现剪力墙应力分布与计算简图的吻合。
3.3根据建筑需要，合理设置剪力墙的长度
有些高层建筑建设规模大，建筑结构复杂，在剪力墙的设计中，需要设计较长的剪力墙。如果剪力墙的设计建设比较长，在实际的抗震防风的使用过程中，剪力墙很容易遭到破坏，并失去对建筑的保护作用。因此，为了保障剪力墙能够充分发挥其作用，不能将剪力墙设计的过长，对于需要较长剪力墙的建筑部分，可以将剪力墙分成等长的若干段，并通过弱连梁进行连接。
4结语
随着现代建筑高度的增加和对建筑的防风抗震的性能的要求，高层建筑的剪力墙设计在城市高层建筑中使用广泛，是高层建筑加强其稳固性能和抗震性能的有效措施。针对不同高层建筑的结构设计特点和一般高层建筑的抗震需求，对剪力墙进行合理的设计可以有效保障高层建筑的安全、稳定性能，增强我国高层建筑的抗震、防风能力，提高高层建筑的建筑质量，保障城市建筑安全，从而促进我国城市发展和建筑事业的安全、高效发展。
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