Investigation of the Impact of High-rise Buildings Shapes on their Structural Stability in order to Reduce Seismic Hazards (Case Study: The Effect of Shape of Plan)

Document Type : Applied Article


1 PhD Candidate, College of Architecture, Faculty of Fine Arts, University of Tehran, Tehran, Iran

2 Professor, College of Architecture, Faculty of Fine Arts, University of Tehran, Tehran, Iran

3 Professor, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran

4 Assistant Professor, Architecture and Urban Planning Faculty, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran


Prevention from hazard is always a better option than its management and treatment. Our country, due to its geographical and natural position, is among 10 countries exposing to natural disasters. Earthquake, as the most considerable hazard, has caused significant damages yet due to existing several active faults in Iran. Hence, predicting earthquakes, and considering preparations to mitigate the vulnerability of building structures, is a top priority for designers, builders and regulators. Particularly, high-rise buildings are very important to reduce such vulnerabilities because of their high occupation area, population, effects on the environment, and special structural characteristics. In this paper, we enumerate various architectural and structural parameters that affect the optimization and stability of tall buildings against loads. We then investigate the effect of architectural form on increasing structural efficiency and stability against seismic loads. The research is quantitative, and applies modeling and simulation techniques. To assess the effect of parameters accurately, reliable architectural (Rhinoceros) and structural (SAP2000) software were used. Although, based on the results, the effect of the number of plan sides is less clear in some parameters such as inter-story drift, and maximum displacement, it reveals more obvious differences, and explicit relation between the number of sides and material weight in structural fundamental period, and structural weight per unit area. Generally, structural plans containing more sides model optimized forms due to have less weight, and present less stiffened, and more flexible behavior.


  1. اردکانی، امیررضا؛ علاقمندان، متین (1394). «نقش تعامل معمار و مهندس سازه بر بهینه‌سازی ساختمان‌های بلند»، دومین کنفرانس بین‌المللی ساختمان‌های بلند، آذر- دی‌ 1394، برج میلاد تهران.
  2. امبرسیز، نیکولاس نیکولاس؛ ملویل، چارلز پیتر (1370). تاریخ زمین‌لرزه‌های ایران، ترجمۀ ابوالحسن رده تهران: آگاه.
  3. امینی، الهام (1384). «تبیین مفهوم بافت شهری و نقش آن در کاهش خطرات ناشی از زلزله»، مجموعه مقالات کنفرانس بین‌المللی مخاطرات زمین، بلایای طبیعی و راهکارهای مقابله با آنها. دانشگاه تبریز، 5 تا 7 مهر.
  4. بمانیان، محمدرضا (1379). «بررسی عوامل مؤثر بر شکل‌گیری ساختمان‌های بلند در ایران». رسالۀ دکتری معماری. پردیس هنرهای زیبا. دانشگاه تهران.
  5. چارلسون، اندرو (1389). طراحی لرزه‌ای برای معماران، مقابله‌ای هوشمندانه با زلزله، ترجمۀ محمود گلابچی و احسان سروش‌نیا. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
  6. حسینی، میرهادی (1395). «جغرافیای تاریخی زلزله در ایران؛ اسناد مهلرزه‌ای». فصلنامۀ علمی- پژوهشی و بین‌المللی جغرافیای ایران، سال چهاردهم، ش 49. 453-433.
  7. شولر، ولفگانگ (1977) سازه‌های ساختمان بلند. ترجمۀ حجت‌الله عادلی. چ پنجم، تهران: انتشارات دهخدا.
  8. صادق‌زاده، اکبر (1376). «نقدی بر اندیشۀ ساختمان‌های بلند در ایران». جغرافیا و برنامه‌ریزی. بهار، تابستان، پاییز، زمستان 1376، ش 5: 117-101.
  9. صفوی، سیدیحیی (1380). «ملاحظاتی بر بلندمرتبه‌سازی در تهران: ساختمان‌های بلندمرتبه در تهران». رشد آموزش جغرافیا، ش 85: 29-18.
  10. گلابچی، محمود؛ گلابچی، محمدرضا (1392). مبانی طراحی ساختمان‌های بلند. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
  11. مقیمی، ابراهیم (1393). دانش مخاطرات (برای زندگی با کیفیت بهتر). چ دوم. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.


[12] Alaghmandan, M., Elnimeiri, M. (2013). “Reducing Impact of Wind on Tall Buildings through Design and Aerodynamic Modifications (Architectural and Structural Concepts to Mitigate Wind Effect on Tall Buildings)”. Architectural Engineering Conference 2013 (AEI). Pennsylvania State University, State College, Pennsylvania, USA. Published by ASCE.

[13] Amin, J.A; Ahuja, A.K. (2010). "Aerodynamic Modifications to the Shape of the Buildings: A Review of the State-Of-The-Art". Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing), Vol. 11, 4:433-450

[14] Baker, W., Besjak C., Sarkisian, M., Lee, P., Doo, C. (2010). “Proposed Methodology to Determine Seismic Performance Factors for Steel Diagrid Framed Systems”, 13th U.S. Japan Workshop, 2010

[15] Boake, T.M. (2014). “Diagrid Structures Systems Connections Details”, 2014 Birkhäuser Verlag GmbH, Basel P.O. Box 44, 4009 Basel, SwitzerlandPart of De Gruyter.

[16] Jani, K., Patel, P. (2013). “Analysis and Design of Diagrid Structural System for High Rise Steel Buildings”, Chemical, Civil and Mechanical Engineering Tracks of 3rd Nirma University International Conference on Engineering (NUiCONE-2012), Procedia Engineering 51 (2013) 92 – 100

[17] Khan, R., Shinde, S.B. (2015). “Analysis of Diagrid Structure in Comparison with Exterior Braced Frame Structure”, IJRET: International Journal of Research in Engineering and Technology, Volume: 04 Issue: 12, Dec-2015

[18] Moon, K. (2008). “Material Saving Design Strategies for Tall Buildings Structures”, CTBUH 8th World Congress, 2008

[19] Moon, K. (2012). “Sustainable Structural Design of Contemporary Tall Buildings of Various Forms”, CTBUH 2012 9th World Congress, Shanghai

[20] Taranath, B.S. (1988). Structural Analysis & Design of Tall Buildings, Published by McGraw Hill.

[21] See information in:, June, 2017