高层建筑结构设计方法

高层建筑的定义
我国《高规》将10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑，以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构，称为高层建筑。

高层建筑的受力特点
10层以下的建筑，由竖向荷载产生的内力占主导地位，更高的建筑在水平均布荷载作用下，风荷载和地震作用占主导地位。且高层结构荷载大，内力大，梁柱截面尺寸也较大，竖向荷载中恒载所占比重较大。
高层建筑竖向承重结构类型
（1）框架结构
（2）剪力墙结构
（3）框架—剪力墙结构
（4）筒体结构 （如框架-核心筒结构、筒中筒结构、框筒-框架结构、多筒结构等）
（5）其他结构（如多塔结构、连体结构、带转换层结构、带加强层结构、错层结构等）

框架和剪力墙结构各自的优缺点
(1)框架结构:梁、柱作为一个整体，共同承担外荷载（竖向和水平）的作用。
优点：建筑平面布置灵活；可形成大空间；施工简便，较经济；
缺点：抗侧刚度小，侧移大；对支座不均匀沉降敏感；
宜用于15层以下，最大适用高度70m。
(2)剪力墙结构
优点：抗侧刚度大，位移小；室内墙面平整；
缺点:平面布置不灵活;结构自重大，吸收地震能量大；施工较麻烦，造价较高。
最大适用高度150-180m。

单向板和双向板
单向板：长边与短边之比大于3
双向板：长边与短边之比小于2
2至3之间宜按双向板设计。

基础选型
(1)柱下独立基础:
适用：层数不多、土质较好的框架结构。
(2)交叉梁基础
双向为条形基础，适用：层数不多、土质一般的框架、剪力墙、框架—剪力墙结构。
(3)片筏基础
适用：层数不多土质较弱或层数较多土质较好时用。
(4)箱形基础
适用：层数较多、土质较弱的高层建筑。
(5)桩基础
适用：地基持力层较深时采用。
(6)复合基础
适用：层数较多或土质较弱时采用。

房屋高度和高宽比限制
高度越高，建筑物所受地震反应和倾覆力矩越大，遭受破坏的可能性越大。
结构高宽比应控制在相应的范围内，保证抗侧移刚度和抗倾覆能力。

变形缝
（1）伸缩缝：减小温度变化和混凝土收缩对结构的影响而设置的缝。
（2）沉降缝：避免不均匀沉降对结构的影响而设置的缝，缝宽t≥5cm。沉降缝不但上部结构要断开，基础也要断开。
（3）防震缝：避免地震附加力对结构的影响而设置的缝，缝宽按规范要求设置，基础可不设防震缝。

结构规则性判断（结构整体性能指标判断）
平面不规则类型：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续
竖向不规则类型：侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变
结构整体性能指标判断推荐阅读《结构整体性能控制“7个比值”规定与调整》

恒载
结构自重=构件设计尺寸×材料单位体积自重
材料容重：钢筋混凝土 25KN/m3

活荷载
教室，食堂：2.5kN/m2
宿舍：2.0kN/m2
楼梯：(1）多层住宅 2.0kN/m2 （2）其他 3.5kN/m2
屋面活荷载：不上人屋面 0.5kN/m2 上人屋面2kN/m2

风荷载
（1）风荷载作用的特点
1)与建筑物的外形相关，圆形与正多边形受到风力较小，对抗风有利；
2）与周围环境有关，如地形、地面粗糙度、距离地面高度有关。
3）风力在建筑物表面的分布很不均匀，在角区和建筑物内收的局部区域，会产生较大的风力。
4）与地震作用相比，风力作用持续时间长，其作用更接近于静力荷载。
（2）单位面积风荷载标准值

（3）基本风压
当地50年一遇，10m高度上的10min平均风压值。
（4）风荷载体型系数
1）圆形平面建筑取0.8；
2）高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3；
3）高宽比H/Bmax大于4，长宽比L/Bmax不大于1.5的矩形、取1.4。

地震
（1）震级
衡量地震释放能量大小的等级
（2）烈度
地震时在一定地点震动的强烈程度
（3）基本烈度
该地区在今后的50年期限内，在一般场地条件下可能遭遇超越概率为10%的地震烈度，是抗震设计的基本依据。
（4）三水准设防目标，两阶段设计方法
三水准设防目标：小震不坏，中震可修，大震不倒
两阶段设计方法：
第一阶段：承载力验算。取第一水准参数按弹性方法计算内力与变形并配筋;
第二阶段：弹塑性变形验算。
（5）抗震设防类别
高层建筑结构抗震设计时，按其重要性可分为甲、乙、丙类，无丁类。
（6）抗震等级
抗震设计时，高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据抗震设防分类、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。
高层框架结构：6度 三级；7度 二级；8度、9度 一级。