高楼钢结构设计特点-高楼钢结构体系与工程实例

1.水平荷载成为决定性因素

在较低楼房中，通常是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载对构件截面尺寸的影响甚微，一般是略去不计。

在高层建筑中，虽然竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，但水平荷载却起着决定性的作用，而且随着楼房层数的增多，水平荷载愈益成为结构设计中的关键性因素。

在高层建筑中，建筑自重和楼面使用荷载在竖构件中产生的轴力和弯矩，其数值仅与楼房高度H的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此引起的竖构件轴向力，是与楼房高度H的二次方成正比。

图2-16 侧力作用下的结构顶点侧移

2.侧移成为控制指标

（1）从下列公式可以看出，在水平荷载q的作用下，结构的顶点侧移Δ与楼房高度H的四次方成正比。

q为均布水平荷载（图2-16a）：(www.xing528.com)

Δ＝qH⁴/8EI （2-1）

q为倒三角形分布水平荷载（图2-16b）：

Δ＝11qH⁴/120EI （2-2）

（2）高楼在阵风作用下的振动加速度a超过0.02g时，居住者就会产生头晕等不适感。从式（2-3）可以看出，当高楼在阵风作用下的振动频率f为一定值时，结构振动加速度a与结构振动侧移幅值A成正比。所以，欲控制结构加速度a，就应控制结构侧移。

a＝（2πf）A （2-3）

（3）高楼的重心位置较高，过大的结构侧移会使结构因P-Δ效应而产生较大的附加内力。

（4）结构的过大侧向变形还会导致隔墙、围护墙及其高级饰面材料开裂，甚至造成电梯因轨道变形而不能正常运行。