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高層建筑結構設計論文范文1
高層建筑的結構設計最開始出現的是比較簡單的框架結構，隨后又出現了鋼筋混凝土構造的剪力墻結構，由框架部分與剪力墻部分共同作用的框剪結構，由筒體體系構成的筒體結構以及不同結構相結合而形成的組合結構和一些巨型結構(巨型梁結構、巨型柱結構等等)。這些結構各有受力特點，適用于高度不同的結構體系，不同建筑結構的選擇也影響著后續的建筑結構設計。高層建筑的結構形式與工程施工、工程造價、建筑設備安裝等諸多因素密切相關，所以結構設計時應該注意設計特點和設計要點。第一，高層建筑相對低層建筑整體上會導致受力增加，相對于豎直荷載，水平荷載地位提高，成為決定性因素，必須考慮基于水平荷載的建筑荷載能力，水平荷載主要包括地震和風荷載，高層建筑應該有更加優秀的抗震能力。第二，高層建筑的側移是結構設計的重要因素，也是重要的控制指標。第三，高層建筑的柱中容易產生豎向變形，這會造成連續梁的長度變化和預制構件的下料長度變化，忽略軸向變形是潛在的危險因素。第四，高層建筑結構設計應注意有較大的結構延性，作為一種預防措施保證整體結構在高荷載作用產生巨大變形下不至于倒塌。
2高層建筑設計的一般原則
2．1關于高層建筑結構計算簡圖的選取原則在高層建筑的結構設計和受力分析過程當中，要進行相關的計算，而計算簡圖是進行結構設計計算的基礎，所以計算簡圖的選取恰當與否關系著高層建筑的結構設計是否合理，也關系著高層建筑的使用是否安全可靠。在進行高層建筑結構計算簡圖的選取時，要特別的仔細認真，這樣才能保證結構設計計算結果的可靠，保證高層建筑的安全建設和使用。同時，計算簡圖要有一定的構造措施和構造方法來保證安全，尤其是建筑節點在圖紙上和實際中略有差別，必須保證計算簡圖的誤差在允許的設計誤差范圍內。此外，設計工程師要仔細的分析軟件計算的結果，避免因為不同計算軟件的計算結果而造成比較大的計算偏差和失誤。
2．2關于基礎設計和建筑結構設計的方案選取原則高層建筑的基礎比較深，基礎設計要考慮多種因素。高層建筑的基礎設計必須參考詳細的地質勘探報告，然后結合地區的地質條件進行基礎的合理設計。同時，采用哪種高層建筑的結構類型也影響著基礎的設計工作，不同的建筑類型的荷載不同，高層建筑的基礎設計必須與結構類型和荷載分布相一致。綜合考慮各種因素來確定基礎的設計工作的目的是使地基的穩定性能和承載能力發揮到最大。建筑結構的設計方案一般要滿足兩方面的要求，一是受力特性和建筑的力學性質的合理性，對于整個高層建筑的結構體系的受力和荷載要明確，力的分析與計算必須簡單。二是要滿足經濟成本合理性的基本要求，建筑結構的設計方案直接決定了后續的施工方案的選取工作和施工設計，這個過程必須考慮整體建筑施工成本合理的要求。另外，高層建筑的結構設計方案也必須考慮當地的地質條件、地理地形條件、工程施工的要求、施工方案和建筑設備安裝等具體的因素，在各種因素相互協調的情況下，確定結構設計的最優方案。
2．3關于計算結果正確性分析的原則隨著計算機技術的不斷進步，計算機應用軟件不斷地加入到高層建筑結構設計的分析計算當中，但是與建筑結構設計有關的軟件的品種數量眾多，不同的軟件品種的計算方法、流程和編程實現方法不一定相同，導致了有關結構設計的計算結果存在著許多差異。設計工程師要正確認識和分析這些計算結果的差異，充分了解所采用的計算軟件的計算范圍和計算條件，要在仔細審核的基礎上進行仔細的判斷，排除人工數據輸入的錯誤，才能夠得出所需要的正確結果。
3高層建筑結構設計相關問題分析
3．1高層建筑的基礎設計相關問題高層建筑的地基設計既是高層建筑結構設計的前提性工作，也是建筑設計師非常重視的一個問題。地基設計的重要性不言而喻，地基設計的質量直接影響著基礎的類型選擇和工程的造價?；A的設計工作包含了基礎的類型設計和對地基的處理工作。地基類型的選擇要考慮到上部結構的荷載、地基的承受荷載的能力以及工程的整體造價等因素，其中比較重要的是上部建筑荷載的準確計算和結構選型。另外在地基的設計和相關計算中一定要遵守國家規范和地方性規范，因為就全國來說，各地的地質條件差別很大，國家規范沒有辦法作出統一全面的規定，所以在地基的設計工作中要注意遵守地方性的設計規范的問題。
3．2高層建筑結構設計中的剪力墻設置問題高層建筑中的剪力墻的數量要求和位置的設置問題也是高層建筑結構設計的重要因素之一。第一，在現行的建筑規范中，具體描述了短肢剪力墻的定義問題，短肢剪力墻是指截面的高度和厚度的比在5－8的墻體，在具體的建筑應用中，短肢剪力墻的使用受到諸多限制，結構設計中應盡量少使用這種墻體結構，避免后續的設計上的諸多問題。第二，剪力墻的位置設置除了在建筑的兩端以外，在建筑的縱向中軸線還應該增加剪力墻結構，并調整剪力墻中心的位置，合理設置厚度以及截面，使建筑的結果位移保持在合理的范圍之內。
3．3高層建筑中的結構規則性問題關于高層建筑的結構設計的新舊質量規范在諸多問題的內容描述上都存在著一定的變化和改動，這主要體現在兩個方面，第一，新的建筑規范中針對舊的建筑規范的高層建筑結構設計的規則性問題，增加了許多的限制條件，比如建筑結構設計中的平面規則性問題和結構嵌固端的剛度比問題。第二，新的建筑規范中采用強制性的條文規定了嚴重不規則的結構設計方案是不能采用的。所以，結構設計師要注意到新舊規范的的內容改動，嚴格遵守規定的限制條件，合理的規劃自己的結構設計，避免為后續的施工設計和施工圖的設計工作帶來不必要的麻煩。
4結語
高層建筑結構設計論文范文2
關鍵詞：高層建筑；結構設計；問題；措施
中圖分類號：TU208文獻標識碼： A
一、高層建筑結構設計的原則
1、計算簡圖的選擇要適宜
在高層建筑的計算簡圖中有大家公認的一個原則，在各種方案選取的時候必須除去個人的主觀意見，綜合各方面因素來選擇一個最為合適的設計方案，方案的選取與工程的整體機構安全有著直接的聯系。無論對于哪一項工程來講，只有在計算簡圖的基礎上才能進行建筑結構的初步計算，因此我們可以看出對于選取合適的計算簡圖是極為重要的。眾所周知，再精準的計算與設計，誤差在施工的過程中都是不可避免的。實際上，在工作中誤差是可以存在的，只要我們把誤差的范圍合理的控制在一定的標準之內，那么誤差對于工程的整體質量就不會產生很大的影響，因此需要我們更加精確的來計算簡圖，保證與實際誤差相差較小。
2、基礎方案的選擇
不能因為工程的需要而使周圍的環境遭到破壞，以至于周邊環境的生態平衡遭到破壞，是現在設計的一個環保性特點。任何一個工程都必須以環境為中心來進行設計和施工，使工程能夠很好地融入到自然中，使生態環境平衡和諧共存。在進行基礎方案的設計時，首先要把各個方面的相關因素每一項都要進行考慮，把每一方面的因素都要綜合起來，然后對工程的整體進行一系列的評估來考慮其經濟性，接著進行對設計方案的正式審核，最后再進行施工，在施工過程中始終要以可持續發展為中心的理念進行施工，那么工程的質量定會有一定的保障。
3、結構方案的選擇
由于高層建筑的結構特點是很復雜的，在施工時我們要對各個方面的問題進行考慮，例如線路的安排，供水問題等每一方面我們都必須要考慮周全。在結構設計方案中有一些重點考慮的部分，例如：周圍的施工環境、材料的選擇要求、抗擊自然災害的能力。我們必須要嚴格遵守原則：水平和豎直。結構方案不只是施工單位一方面的事情，使用方和施工單位要意見達成統一，在設計中和以后的發展方向上要仔細詳細的展望，為了選擇更合理的結構設計方案，能夠最大限度的達到預期的目的。
4、對計算結果準確的分析
現在，計算機技術的進步使得計算機技術在高層建筑的結構設計中能夠進行應用，但是不同的計算機軟件有可能導致計算結果出現一定的偏差，因此對計算機軟件的計算結果需要我們進行準確分析和把握。那么進行建筑結構設計的人員必須在結構設計方面有充分實際的技能，還要充分的了解所應用的計算機軟件，因此才能對計算機結果進行客觀而準確的分析?；谟嬎銠C軟件的不完善性，軟件可能存在缺陷，計算結果有可能會使得計算結構與實際情況存在一定的偏差，出現偏差時要求結構設計人員對計算結果進行判斷，在設計中做出一定程度的調整，來適應結構設計的要求。
二、當前高層建筑結構設計中出現的問題
隨著高層建筑的不斷興建，我國很多高層建筑的結構設計中都暴露出了一些問題，對高層建筑的建設帶來了不利的影響。
1、對高層建筑抗側力結構的設計
與多層建筑相比，高層建筑在高度和層數上都有一個明顯的突破。從結構設計的角度，高層建筑與多層建筑在設計方法以及設計原理上基本是一致的。兩者的區別主要體現在水平荷載作用，高層建筑的結構材料必須能夠抵抗更大的水平荷載，對于高層建筑特別是帶高位轉換層、多塔樓和大底盤的高層建筑，都很容易在抗側力結構上出現問題。
2、高層建筑地基基礎設計的問題
高層建筑的地基基礎設計要求很高，有很多高層建筑的地基基礎設計沒有對荷載進行全面的考慮，在進行局部填土、隔墻設置等都沒有對荷載偏心的影響進行考慮。在地基基礎設計中，沒有進行沖切、抗剪和抗彎的處理。
3、高層建筑在軸壓比的控制上的問題
軸壓比的限制比在高層建筑中有著嚴格的規定，很多高層建筑的設計難以滿足軸壓比的規范要求，很多構件的截面受到了限制。軸壓比的限制對高層建筑的質量會產生很大的影響。
4、高層建筑對連梁的結構設計
高層建筑的連梁設計包括截面的尺寸、剪壓比的限制、連梁的剪力設計取值等等。如果高層建筑中對連梁的設計不準確，截面高度過大，跨度過小，就會影響高層建筑的抗震效果。一旦發生地震，連梁的剪力和彎矩過大，難以達到相應的抗震規范，影響高層建筑的使用安全。
5、高層建筑結構設計中對結構計算的結果難以判斷
對結構計算結果進行判斷并不容易，高層建筑結構計算所要考慮的因素眾多，不僅要對結構自振周期、振型曲線、水平位移特征等因素進行考慮，還要考慮其抗震設計的合理性。因此，很多高層建筑的設計中難以對結構計算的結果進行準確的判斷，往往遺漏一些影響因素，造成結構計算的不合理。
三、解決高層建筑結構設計問題的具體措施
1、如何對高層建筑結構地基基礎進行設計
當高層建筑的設計中有地下室這一內容時，要對荷載進行全面的考慮，地下室的外挑部分、局部填土、停車、水池等都會受到荷載偏向的影響。
在對筏基和箱基的梁板配筋進行計算時，必須對底板上直接作用的梁板自重和荷載進行相應的扣除，當箱筏的四邊邊區格和四角的地基反應力過大的時候要對其進行加強配筋。
如果高層建筑的地面有中庭設計，就必須對基礎底沿的軸線上進行基礎梁的設置。在使用倒梁法進行內力分析時，注意不到頂的中間柱是不能夠作為支點的，在進行集中荷載計算時必須同時計算柱底反力。
在對箱基進行結構設計時，要注意對洞口上下的連梁進行考慮，驗算其截面面積，如果洞口的大小或者位置出現修改，要對連梁抗剪強度和抗彎進行復核。
如果采用的整體筏基和箱基的設計，就要對其樁土進行考慮，樁土的共同工作會產生一定的影響。在對基礎底板進行計算時，要對樁同作用的狀態或樁沉降狀態下的地基反力進行考慮。
2、如何對高層建筑的軸壓比進行控制
一般來說提高混凝土的強度是對高層建筑軸壓比進行控制的直接方法。如果還不能達到相關標準，則還可以使用其他方法來對軸壓比進行控制。
混凝土的變形能力受到柱的箍筋的影響，因此可以通過對混凝土的橫向變形進行約束，來對裂縫的擴展進行延緩，并對截面抗剪能力進行提高。增大配箍率、使用合適的配箍形式都可以實現結構延性的提高。在設計時，如果采用井字復合箍進行沿柱全高，且保持箍筋的直徑、間距和肢距，一般來說直徑在8毫米以上，間距在100毫米以內，肢距在100毫米以內。如果采用復合螺旋箍進行沿柱全高，則要保證8毫米以上的箍筋直徑，100毫米以內的螺距和100毫米以內的肢距。
在彈性模量方面，鋼筋的彈性模量高于混凝土6倍有余，如果配置了較多的縱向鋼筋在柱中，有余軸向壓力的影響，鋼筋會承擔更多的壓力，從而降低混凝土承擔的壓力。在設計中可以在柱截面中部加入附加芯柱，另加的縱向鋼筋的總面積不少于柱截面面積的0.8%都必須加入縱向鋼筋。
提高混凝土強度等級對軸壓比的控制有直接的效果，但混凝土的強度越高其脆性也越大，因此要控制混凝土強度等級不超過C60。
3、如何進行連梁設計
在《高層建筑混凝土結構設計規程》以及《建筑抗震設計規范》等相關設計規范當中都明確的規定了連梁的截面尺寸、剪壓比限制以及剪力設計取值等內容。在具體的工程設計過程當中，因為連梁具有較小的跨度以及高度較大的截面，因此在地震的作用下，彎矩和剪力在經過內力的計算之后都比較大，因此無法使規范的要求得到充分的滿足，在對其進行設計的時候必須要以不同的情況為根據從而采取不同的措施。在地震作用下，為了對連梁的延性進行保障，并對剪力和彎矩進行有效的傳遞，剛度折減的系數就要高于0.55；在風荷載的作用下，為了將連梁的裂縫控制在正常的適用范圍內，就要使剛度折減的系數高于0.80。此外，如果調整剛度折減系數后連梁仍然難以滿足要求，則可以采用內調幅，并配置足夠的箍筋。若連梁的超筋較多時，可以對連梁的高度進行減小，以減小剪力和彎矩。
四、結構設計中應注意的問題
在建筑行業我們要不斷的提升自己，主要從以下幾方面：技術領域，先進的技術是提高我們自身能力的保障，只有不斷的學習先進的技術，才能夠緊跟科學的腳步，也要鼓勵員工學習先進的科學技術發展創新；在設備方面，我們應該加大對先進的設備的投入力度，要做到我們的技術與世界接軌，對于那些新的高科技的設備一定要嚴格按照說明書的指導步驟進行使用。這樣不但能夠提高我們的能力而且能夠更好的運用這些高端的設備，從而大大的提高使用壽命；只有這樣我們才會更好的壯大自己，保證我們的工程質量，讓人們能夠更加安心的生活，提高生活質量。
五、結束語
為了充分的保證高層建筑結構設計的安全性和可靠性，我們應對其結構設計中的若干問題進行深入的研究和分析，針對這些問題選擇最具針對性并且科學合理的設計對策，在高層建筑結構的設計和施工過程中，相關人員應具備清晰的概念設思路，同時選擇最有效的設計措施和施工方法，從而促進我國高層建筑的健康發展。
參考文獻：
[1]湯蘭.試論高層建筑結構設計中的若干問題[J].黑龍江科技信息,2014,25:198.
[2]方澤鵬.分析高層民用建筑結構設計的要點和常見問題[J].建筑設計管理,2014,08:58-59+100.
高層建筑結構設計論文范文3
一、高層結構概念設計
(一)高層結構概念設計的三維層次
把房屋看成一個三維空間塊體分層次來分析,對于復雜的高層,例如多塔機構也可以把它分成幾塊,分別研究其傾覆、剛度、承載力等問題,然后組合起來。首先,在方案階段(I),可以把基本設計方案概念化,建立一個符合建筑空間三維形式的結構方案。在該階段分析總結構體系的荷載和抗力關系;高寬比與抗傾覆;承載力和剛度;并預估基本分體系的相互關系。由于整個結構必然是由一些平面單元組成,因此在初步設計階段(Ⅱ),要擴展方案,把那些體現初步設計基本要求的、主要是二維的平面體系包括進來,進行基本水平和豎向分體系的總體設計,從而得到主要構件及其相互的關系。而在最后的第Ⅲ階段,即施工圖設計階段,處理一維的構件設計,具體設計所有分體系的構件、連接和構造詳圖,對第Ⅱ階段做出的粗略決定進行細化。
對于高層建筑結構,可以設想成為一個從地基升起的豎向懸壁構件,承受水平側向荷載和豎向重力荷載的作用。側向荷載是由風吹向建筑物引起的水平壓力和水平吸力,或者是由地震時地面晃動引起的水平慣性力。重力荷載則是建筑物自身的總重力荷載。這些側向荷載和重力荷載的組合,趨向于既可能將它推倒(受彎曲),又可能將它切斷(受剪切),還可能使它的地基發生過大的變形,使整個建筑物傾斜或滑移。對抗彎曲而言,結構體系要做到不使建筑物發生傾覆,其支撐體系的構件不致被壓碎、壓屈或拉斷,其彎曲側移不超過彈性可恢復極限;對抗剪切來說,結構體系要做到不使建筑物被剪斷,其剪切側移不超過彈性可恢復極限;對地基和基礎來說,結構體系的各支撐點之間不應發生過大的不均勻變形,地基和地下結構應能承受側向荷載引起的水平剪力,并不引起水平滑移。由于風力和水平地震作用力對于高層建筑是動荷載,使建筑結構抗彎曲和抗剪切時都處于運動狀態,就會導致建筑物中的人有震動的感覺,使人有不舒服感。如果建筑物晃動得太厲害,還會使非結構構件(如玻璃窗、隔墻、裝飾物等)斷裂,甚至危及屋外行人的安全。所以,高層建筑結構要避免過大的震動。例如:在建造機關事務局12層的辦公綜合樓,它長48m、寬18m、高36m。建筑物兩邊各有9根柱,橫行柱距為18m,縱向柱距為6m,中央有一個6×12m的電梯和管道井筒?？紤]水平荷載的傳遞有幾種不同方式,進行結構方案優選,分析兩種結構方案:一種為僅由核心筒承受水平力,外柱僅承受大部分豎向荷載,不抵抗水平力,梁和柱鉸接;一種為縱橫兩個方向柱和梁剛接形成框架,來抵抗縱橫兩個方向的水平力。在方案一中:筒井所受的風荷載為1.4×6×8=67.2KN/m,豎向荷載近似為15120KN,井簡墻自重為6×36×(6+12)×2=7776KN,可得抵抗傾覆彎矩的豎向荷載為22896KN。則可計算出合力偏心矩e=M/G=67.2×36×18/22896=1.9m,超過核心范圍(6/6=1m),不滿足穩定要求。必須加強、加寬基礎或采用下部錨固,才能避免基礎向上抬起。在方案二中:由橫行跨度的框架承擔全部水平力。因此,在一個方向風荷載作用下,總框架一側柱子受壓,另一側柱子受拉,并可近似求得總壓力或拉力為:67.2×36×18/18=2418.2KN,大致由每側9根柱子平均分擔2419.2/9=268,8KN/柱<7×3×9×10=1890KN,即比每根柱所承受的恒載小很多,基礎不會向上抬起。因此方案二比方案一好,應采用方案二的結構。
二、高層建筑的結構體系
通過受力因素分析,下一步就考慮采用什么結構體系,有下面幾種高層建筑結構體系可供選擇,其結構體系有:框架結構、剪力墻結構、框架一剪力墻結構、筒中筒結構等。根據其受力特點,結合高層概念設計的三維層次考慮,選取合適的結構體系或其組合體系。
(一)框架結構體系
由梁、柱、基礎構成平面框架,它是主要承重結構,各平面框架再由梁聯系起來,形成空間結構體系?？蚣芙Y構的優點是建筑平面布置靈活,可以做成有較大空間的會議室、餐廳、車間、營業廳、教室等。需要時,可用隔斷分割成小房間,或拆除隔斷改成大房間,因而使用靈活。外墻采用非承重構件,可使立面設計靈活多變。但是框架結構本身剛度不大,抗側力能力差,水平荷載作用下會產生較大的位移,地震荷載作用下較易破壞。不高于15層宜采用框架結構,可以達到比較好的經濟平衡點。
(二)剪力墻結構體系
剪力墻結構體系是利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構體系。墻體同時作為維護及房間分隔構件。剪力墻間距一般為3—8m,現澆鋼筋混凝土剪力墻結構整體性好,剛度大,在水平荷載作用下側向變形小,承載力要求容易滿足,適于建造較高的高層建筑。而且其抗震性能良好,在歷次的地震中,都表現了很好的抗震性能,震害較少發生,程度也很輕微。但是剪力墻結構間距不能太大,平面布置不靈活,而且不宜開過大的洞口,自重往往也較大,不是很能滿足公共建筑的使用要求,而且其成本也較大。
(三)框架一剪力墻結構體系
框架一剪力墻結構體系由框架和剪力墻組成。剪力墻作為主要的水平荷載承受的構件,框架和剪力墻協同工作的體系。在框架一剪力墻結構中,由于剪力墻剛度大,剪力墻承擔大部分水平力(有時可以達到80%~90%),是抗側力的主體,整個結構的側向剛度大大提高?？蚣軇t承受豎向荷載,提供較大的使用空間,同時承擔少部分水平力。由于有了剪力墻,其體系比框架結構體系的剛度和承載力都大大提高了,在地震作用下層間變形減小,因而也就減小了非結構構件(隔墻和外墻)的損壞。這樣無論在非地震區還是地震區,都可以用來建造較高的高層建筑。還可以把中間部分的剪力墻形成簡體結構,布置在內部,外部柱子的布置就可以十分靈活;內筒采用滑模施工,的框架柱斷面小、開間大、跨度大,很適合現在的建筑設計要求。
(四)筒中簡結構體系
高層建筑結構設計論文范文4
高層建筑鋼筋結構設計必須遵循相應的原則：安全可靠性，持久耐用性以及經濟適用性。下面將從梁柱主筋受力處鋼筋設計，墻梁節點鋼筋設計和主梁節點和次梁節點的設計三個方面介紹高層建筑鋼筋結構設計。
1、梁柱主筋受力處鋼筋設計
高層建筑的鋼筋結構中，由于框架柱和框架梁在主筋受力處會產生矛盾，因此在設計中必須考慮框架柱和框架梁的受力問題，堅持“強剪弱彎、強柱弱梁”的設計原則，也就是說，在設計過程中必須保證框架柱受力主筋的位置，避免框架梁截面寬度與框架柱的邊長等長或者是框架梁一邊與框架柱想重合。為保證上述過程，采取的對策主筋從框架柱內側通過，框架梁靠近柱側增加四根鋼筋作為架立，用于保證框架梁截面寬度的長度。效果分析：通過以上方法設計梁柱主筋受力處鋼筋設計，可以保證柱主筋受力位置的確定，并得到設計師的認可，并在施工中得到廣泛應用。
2、墻梁節點鋼筋設計
對于框架-剪力墻結構來說，由于主次框架梁都直接放在筒墻體暗梁或過梁的核心處，易出現：如果框架梁截面、暗梁以及過梁具有相同的截面高度，會使框架梁與核心筒的暗梁或過梁在主筋方面產生矛盾。為了避免此種情況的產生，一般采用的設計原則是：依據框架梁在固定端處的彎矩方式，框架梁在支座處應采用上拉動鐵處，擠壓下鐵位置，同時在暗梁或過梁的位置扭動，但要保證暗梁與連梁在箍筋處的完整。如圖所示為為固接框架梁彎矩的示意圖，可以使大家更好的了解什么是彎矩結構。具體措施為：在過梁的下鐵處設置兩排少于六根主筋的布置，框架梁下鐵則布置在兩排少于六根主筋的位置中間，并依照接頭全部處于支座周圍，并以比例50％錯開；框架梁上鐵應直接放置在過梁上鐵位置，用于保證錨固長度的設計要求；將過、暗梁截面減少5cm，框架梁的上鐵直接放置在過梁位置，來保證鋼筋保護層的深度。效果分析為：為預防過梁箍筋收到破壞，采取的調整框架梁下鐵受力主筋位置的方法已經得到認可；在錨固長度的設計要求下，將過、暗梁截面減少5cm，框架梁的上鐵直接放置在過梁位置，來保證鋼筋保護層的深度，也得到很多的應用。
3、主梁節點和次梁節點的設計
高層建筑鋼筋結構的框架剪力墻設計中，重點是主梁節點和次梁節點的設計，特別是主梁節點的設計已經成為當今剪力墻設計的焦點。傳統的設計是：次梁上鐵設置在主梁鋼筋之上，而板筋卻設置在次梁主筋上，這容易導致位置設置出錯，便不能滿足鋼筋保護層厚度的需求，從而嚴重影響其抗震能力。因此設計的關鍵是：位于主梁上方的次梁應在延伸到懸挑梁處的主梁的上側，因而在設計時應保證懸挑梁的尺寸，不能過小?？蚣芰号c勁性柱在主筋上關于錨固長度關系。
二、高層建筑鋼筋施工技術
在高層建筑鋼筋施工中，首先要做的是統一測量的儀器以及鋼尺的量具。我們知道建造高層大樓設計很多的測量儀器，包括：土建方面的測量儀器和鋼尺、鋼結結構方面的測量儀器和鋼尺等，如果不統一這次儀器和鋼尺，會嚴重影響建造的過程以及傳遞，因而必須采取國家統一的計量單位和標準。其次，應對軸線、標高和地腳螺栓進行定位。一般來說，軸線的定位是依據場地的寬度，在建筑物外部或內部進行確定的。設置控制樁，用于確定經緯儀和激光儀的位置，通常以滿足通視、可視為基準。鋼柱長度一般采用2-3層為一節，來滿足起重量以及運輸。每一節的定位柱子到下一節的定位軸線，應從地面引致高空。地螺栓則是用在第一節鋼柱時，用于控制平面大小和標高所采用臨時措施。再次是鋼柱制作與安裝。鋼柱作為高層建筑中主要的豎向結構部件，在制作過程必須現行規范其驗收的標準。鋼柱柱腳的環板定位及附件安裝為：首先做好防腐或除銹的工作，根據現場吊裝要求及運輸，確定鋼筋長度（一般低于12cm），控制焊接尺寸以及防變形和保持對稱，用于實現焊接后的平直，附件安裝時應符合需求。最后是鋼梁柱的制作與安裝。鋼梁柱在高層建筑中一般采用的是H型結構，這需要較好的任性和連通性。一般在制造過程中，在框架梁所設置懸臂梁，懸臂梁上下翼緣采用剖口熔透焊縫方式與鋼柱相連。在安裝時，應先焊接下翼緣，再焊上翼緣，腹板利用高強度螺栓進行連接。
三、結束語
高層建筑結構設計論文范文5
關鍵詞：高層建筑；剪力墻結構；計算分析；抗震設計
高層建筑剪力墻結構設計不僅要滿足高層建筑結構的各項要求外，也需滿足規范對此類結構所有其他規定。同時，還要加強構造處理方面的各種措施。在進行結構的整體設計計算時，轉換層上下結構的側向剛度比應符合規范要求，并應嚴格控制結構在地震作用下的位移值和扭轉效應，使結構布局合理。本文結合工程實踐，主要論述了高層建筑剪力墻結構設計要點及注意問題。
1 工程概況
某高層住宅建筑，分為A、B、C 3棟，一共16層，地下室為2 層，層高為 3.6m和4.5m，A、B棟主體結構層高61m，；地上1層為居民活動空間，高5.2m；2～16層為住宅，層高 2.9m，以上至屋頂層高均為 3.0m。
2 結構設計
2.1 轉換體系的選取與計算
框支轉換層樓板在地震中受力變形較大，其在整體電算中的模型選擇很關鍵。由于工程轉換梁上部層數多，地震時樓板將傳遞相當大的地震力，其在平面內的變形是不可忽略的。因此采用彈性板或彈性膜的計算模型較為適宜。由于彈性板的平面外剛度在整體計算中已被計入，相當于考慮了板對梁的卸荷作用，會使梁的設計偏于不安全。在進行整體結構分析時，將轉換層樓板用彈性膜單元模擬。
2.2 嵌固端與轉換層樓板板厚的確定
工程以±0.000 板作為嵌固端，既保證上部結構的地震剪力通過地下室頂板傳遞到全部地下室結構，同時能夠保證上部結構在地震作用下的變形是以地下室為參照原點。《抗規》第 6.1.14 條規定：當地下室頂板作為上部嵌固端部位時，地下室結構的側向剛度與上部結構的側向剛度之比不宜小于2。故地下室頂板厚度取200mm，同時，為了有效地將水平地震力傳遞給剪力墻，在應力集中的樓層，將樓板厚度加大，轉換層樓板取180mm，與其相鄰的層也適當加厚至150mm。
考慮抗震需要，施工圖階段時更有意提高轉換層配筋率，使單層配筋率達到0.35%，以進一步提高轉換層樓板和框支大梁共同作用的能力。考慮到梁寬大于上部剪力墻的兩倍，寬度較寬，對邊轉換梁，板面鋼筋不是簡單地要求伸入梁內滿足錨固要求即可，而是要求必須貫穿梁截面，以確保梁內扭矩在板上的有效傳遞。
2.3 框支柱與剪力墻底部加強部位墻厚的設計
框支柱作為框支剪力墻結構體系中重要的構件，它的安全度直接決定了整棟建筑的抗震潛力，因而框支柱的延性和承載力成為設計的關鍵?？蛑е鶓谟嬎愕幕A上，通過概念設計和抗震措施進行設計。調整框支柱總剪力不小于0.30，框支柱的抗震等級定位一級，為了增加其延性，軸壓比不超過 0.4，其最小配箍特征值比一級增加 0.02 采用，框支層剪力墻軸壓比控制在 0.6 以內，以保證剪力墻有足夠的剛度。
抗震設計時，剪力墻的底部加強部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍，其目的是在此范圍內采取增加構造邊緣構件箍筋和墻體橫向鋼筋等必要的抗震加強措施，避免脆性的剪切破壞，改善整個結構的抗震性能。為了保證底部加強部位處剪力墻的平面外剛度和穩定性，《建筑抗震設計規范》GB50011-2010（以下簡稱《抗規》）及《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010（以下簡稱《高規》）分別規定了剪力墻底部加強部位墻厚的取值。其中，考慮到高層建筑結構的重要性，《高規》對墻厚的取值更加嚴格。取《高規》第 10.2.2 條規定：帶轉換層的高層建筑結構，其剪力墻底部加強部位的高度應從地下室頂板算起，宜取至轉換層以上兩層且不宜小于房屋高度的 1/10。
2.4 轉換層上、下結構側向剛度比的確定
工程實踐中，框支剪力墻結構體系是對結構本身來說是很不利的，為了加大底部大空間樓層的抗側剛度，使上下剛度接近，《高規》規定：需要抗震設防時，轉換層上下剛度比不應大于 2，同時不應小于 1。為了滿足此要求，對底部的落地芯筒及少量的落地剪力墻均予以加厚，落地芯筒周邊墻體加厚至300mm（上部為250mm），少量的落地剪力墻加厚至 400mm（上部為250mm），同時轉換層以下的混凝土強度等級定位 C45（上部為C35），最終大部分單元剛度比均控制在1.4左右，只有少數單元較大，但也控制在1.8以內。
由于高層結構中轉換層的出現，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會受到很大的破壞，力的傳遞途徑會有很大的改變。如何計算轉換層上、下結構側向剛度比是帶轉換層高層建筑結構設計時必須解決的主要問題。《高規》附錄 E 分別規定了底部大空間層數不同，轉換層上、下結構側向剛度比的計算方法。其中轉換層上、下結構的等效側向剛度比的計算綜合考慮了豎向抗側力構件的抗剪剛度和抗彎剛度，因此更能反映帶轉換層的高層結構沿高度方向剛度變化的實際情況。轉換層上、下結構的等效側向剛度比按公式（1）計算，為了便于計算頂部位移，可以將頂部單位水平力適當放大。
1H2
γe≤ （1）
2H1
結構設計時可以應用“高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件”（SATWE）計算轉換層上、下結構的等效側向剛度比，具體計算步驟如下：①采用 PMCAD 建立結構計算模型；②采用 SATWE 前處理程序形成風荷載數據文件 WIND.SAT；③分別修改計算模型的風荷載數據文件，將頂層剛性樓板的 X、Y向風荷載的 X、Y軸均設置為500kN，Z 軸扭轉分量設置為 0，其余各層 X、Y 向風荷載的X、Y 軸分量以及Z軸扭轉分量均設置為 0；④運行SATWE中結構分析及構件內力計算程序，求出計算模型 1、2的頂部位移；⑤應用公式（1）即可求解出轉換層上、下結構的等效側向剛度比。
通過上述方法計算得出的轉換層上、下結構的等效側向剛度比宜接近 1，非抗震設計時不應大于 2，抗震設計時不應大于 1.3。
2.5 抗震設計
框支剪力墻結構的局部加強范圍，對本工程來說，取框支部分所臨近兩個2～3個開間所包圍的區域。在進行框支柱、梁內力調整時可按此調整加強部位有關剪力墻、框支柱和梁的內力。局部框支加強范圍以外，可按剪力墻結構設計。兩者交接部分應加強連接構造，如板邊設暗梁、梁板配筋加強等，以保證水平剪力傳遞。
建筑專業為了立面處理的需要，希望在建筑平面的角部開窗，墻體角部在地震作用下，是較敏感的部位，特別當結構平面不規則時，由于平面的扭轉，引起內力重分布，將使震害加劇，使得此處的連梁分配更多的地震力，容易產生連梁的超筋問題。因此，需要對此處的連梁采取構造加強措施，本工程主要采用了以下幾點：①角部開窗的墻體為無翼緣墻體，《抗規》6.4.1 條規定墻體厚度，當無端柱或翼墻時不應小于層高的 1/12，本住宅層高 2.9～3.0m，故角部房間墻段厚度取250mm；②由于角部墻體無翼緣，延性較差，應在墻體端部設置暗柱，并適當的加強配筋；③為了增加墻體平面外的穩定性，可在每層樓板角部處附加鋼筋板帶配10Φ12mm 鋼筋，兩端各錨入暗柱內，長度≥35d。樓層加強，雙層雙向且均按受拉鋼筋錨固于墻內和梁內。
3 結構設計中應注意問題
框支剪力墻結構雖然框支部分很少，但對框支部分還應該符合部分框支剪力墻結構的，同時又不完全符合。因此，為滿足使用功能和結構抗震設計的要求，同時使剪力墻的布置和用量較為合理，結構設計時主要應解決以下幾個問題：①平面設計時合理布置剪力墻的位置，使結構的剛度中心與質量中心相接近。②對于框支柱上的剪力墻盡可能的減少，減薄，如果實在無法避免時，框支柱的計算配筋要充分考慮到平面外的荷載作用及內力的相互影響。③對工程中出現轉換層一類的局部特殊結構形式時，應對結構整體計算后對局部特殊結構進行專門的有效受力分析，如對轉換層上下層剛度比進行單獨的計算。④增強結構的抗扭能力，在建筑物的四個角部不利于抗震的開設的轉角窗，應加強構造措施。⑤對于受力復雜的結構，構造設計是保證結構安全的重要措施。
高層建筑結構設計論文范文6
關鍵詞：高層建筑結構設計
1高層建筑結構受力方面
對于一個建筑物的最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。
建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。
對于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結構體系的設計基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結構體系成為設計的控制因素，其原因有兩個：其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；其二，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。
與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應更加明顯。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。
2結構選型階段
對于高層結構而言，在工程設計的結構選型階段，結構工程師應該注意以下幾點：
2.1結構的規則性問題。
新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。
2.2結構的超高問題。
在抗震規范與高規中。對結構的總高度都有嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此。必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。
在實際工程設計中，出現過由于結構類型的變更而忽略該問題。導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。
2.3嵌固端的設置問題。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。
2.4短肢剪力墻的設置問題。在新規范中，對墻肢截面高厚比為5－8的墻定義為短肢剪力墻。且根據實驗資料和實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。
3地基與基礎設計方面
地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。
在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。
地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。
4結構計算與分析方面
在結構計算與分析階段，如何準確，高效地對工程進行內力分析并按照規范要求進行設計和處理，是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進，因此，結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。
4.1結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有：SATWE．TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的，哪個又是意義不大的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則，如果選擇了不合適的計算軟件，不但會浪費大量的時間和精力，而且有可能使結構有不安全的隱患存在。
4.2是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。
該部分內容實際上在新老規范中都有提及，只是，在新規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。
4.3振型數目是否足夠。
在新規范中增加一個振型參與系數的概念，并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中，并未提出振型參與系數的概念，或即使有該概念，該參數的限值也未必一定符合新規范的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷，并決定是否要調整振型數目的取值。
4.4多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤，多塔樓的高層建筑類型大量涌現，而在計算分析該類型高層建筑時，是將結構作為一個整體并按多塔類型進行計算，還是將結構人為地分開進行計算，是結構工程師必須注意的問題。如果多塔間剛度相差較大，就有可能出現即使振型參與系數滿足要求，但是對某一座塔樓的地震力計算誤差仍然有可能較大，從而使結構出現不安全的隱患。
4.5非結構構件的計算與設計。在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時，由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大。因此，必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。
5結束語
總之，鋼筋混凝土高層結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程，任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全因素。以上也只是筆者在設計過程中對問題一些淺薄的認識。
參考文獻:
