现代建筑结构设计关键技术分析

　　1高层建筑结构设计的特点

　　1.1高层建筑在设计时的最主要的因素之一就是水平力

　　多层建筑以及底层房屋的结构中，大多是采用重力为主的竖向荷载来控制结构的设计。但是在高层建筑的结构中，尽管竖向荷载仍然会对结构的设计产生较大的影响，但是水平荷载却对其结构有着决定性的作用。这主要是因为高层建筑的自重以及楼面使用荷载在竖向构件中引起的弯矩以及轴力值仅仅和高层建筑的高度的一次方呈现正比例；但是水平荷载却会对其结构产生覆力矩，并且覆力矩在建筑竖向构件中会引起轴力，这个轴力与高层建筑的高度的二次方呈现正比例。从另一方面来说，高层建筑若是高度一定，那么其竖向荷载某种程度上是一个定值，但是水平荷载的地震作用以及风荷载的数据却会因为不同的结构动力性而发生较大的改变。

　　1.2侧移是高层建筑的控制指标

　　相比较于底层的建筑，高层建筑的结构设计过程中的一个关键性的因素是结构侧移。高层建筑的层数在不断地增加的同时，其高度也在不断地增加，此时建筑水平荷载下面的结构侧移就会很快地增大，所以建筑的水平荷载作用下的侧移应该要被控制在某一个范围内。

　　1.3高层建筑的抗震要求高

　　高层建筑在结构设计时需要考虑抗震因素，此时除了需要考虑在正常状态下建筑的风向荷载以及竖向荷载之外，还需要确保建筑的结构具有很好的抗震效能，要经得住考验，达到大震不倒、小震不坏的标准。

　　1.4高层建筑的轴向变形是一个不容忽视的问题

　　高层建筑往往都具有很大的竖向荷载，这样就很容易在柱中引起大的轴向变形，随后便会对连续梁弯矩产生较大的影响，进而降低连续梁中间的支座处的负弯矩值，增大端支座的负弯矩值以及跨中正弯矩。并且还较大地影响预制构件的下料长度，从而需要依据轴向变形算出相应的数值，调整下料的长度；另外一个方面，由于会影响到侧移以及构件剪力，相比较于构件的竖向变形，会产生出一个低于安全的结果。

　　1.5高层结构设计的一个重要指标就是结构延伸

　　相比较于底层楼房，高层建筑的结构相对要更加的柔一些，在地震的作用下会产生更大的形变，所以为了让高层建筑的机构在经历塑性变形阶段以后仍然具有很强的变形能力，避免在地震中倒塌，在设计时可以在构造上面采取合适的措施来确保其具有较大的延伸性。

　　2、高层建筑在结构设计时的关键技术

　　2.1高层建筑的结构受力性能

　　高层建筑在设计的最初阶段，建筑师更多的是考虑建筑物的结构特点，而并不是考虑建筑物具体的结构特点。建筑物的底面非常重要地影响这建筑物空间形式的水平方向的稳定以及竖向稳定。又因为一个建筑物往往都是由一些重并且大的构件所组成，所以建筑物的结构需要将它本身的重量传到地面，建筑结构的荷载往往都是向下作用到地面。所以一个建筑物的设计的最开始就需要搞明白它所选用的体系中从上向下的作用力与建筑物地基的承载力间的关系。因此在建筑物设计阶段，应该设想出建筑物承重墙和承重柱的分布以及数量。

　　2.2高层建筑在结构设计过程中的扭转问题

　　建筑物结构中的刚度中心、几何形心以及结构重心就是人们常说的建筑三心，在结构设计阶段就尽可能要求建筑三心汇于一点，也就是三心合一。而结构扭转问题指的就是建筑物在结构设计时没有能够三心合一，水平荷载会导致建筑物的结构发生扭转振动效应。所以为了减少建筑物因为水平荷载作用而产生扭转，在结构设计阶段应该选择合理的水平布局以及结构形式，最大限度地做到建筑物的三心合一。

　　2.3高层建筑在结构中的振动周期以及侧移

　　建筑结构在结构中的振动周期通常包含两个方面：控制建筑的子真周期从而尽可能地与开场地的特征周期错开；合理地控制建筑的自振周期。

　　2.3.1建筑结构中的自振周期

　　高层建筑结构的自振周期（T1）应该控制在以下范围：

　　建筑的框架结构：T1=（0.1-0.15）N

　　框筒、框一剪结构：T1=（0.08-0.12）N

　　筒中筒、剪力墙结构：TI=（0.04-0.10）N

　　N是建筑的结构层数

　　高层建筑结构的第2周期以及第3周期应该控制在以下范围：

　　第二周期：：T2=（1/3-I/5）TI

　　第三周期：T3=（1/5-1/7）TI。

　　2.3.2建筑物的共振问题

　　当建筑物所在地发生地震的时候，假若建筑物场地的特征周期与其自振周期相接近，那么场地与建筑物便会发生共振，所以高层建筑在设计初应该评估场地的特征周期，从而调整建筑物的结构层数，选择合适的结构体系和类别，从而放大场地特征周期与建筑物自振周期的差别，从而防止共振的发生。