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高層建筑結構設計重點范文1
關鍵詞：高層建筑;剪力墻結構;設計
中圖分類號： TU208 文獻標識碼： A
引言
我國社會經濟的迅猛發展和人口壓力迫使城市建筑無限可能地縱向發展，高樓林立已然成為城市的一道亮麗風景線，現代高層建筑越來越向多功能的綜合用途發展。人們對高層建筑平面空間的設計要求越來越高，普通的框架結構顯然已不能滿足人們對高層建筑室內空間的使用和整體美觀的愿望。剪力墻從縱向及橫向來承擔荷載，其剛度有力地抗擊著水平荷載，已經被高層建筑結構設計廣泛使用。
一、剪力墻結構設計的基本原則
剪力墻結構在建筑中主要承擔豎直方向重力與水平方向荷載，剪力墻結構的設計既要安全合理，又要考慮經濟問題。設計過程中，各種位移限制值都要滿足，結構構件中抗側力構件的作用也要充分考慮到。設計時，剪力墻的數量也要滿足位移限制值相關規范的要求，數量應該盡量少，但又不能影響基本振犁的要求。建筑中剪力墻結構所承受的傾覆力矩應不小于總數的一半。
1、調整樓層最小剪力系數方面的原則
設計中剪力墻結構的布置要盡量減小，大開間的剪力墻結構布置是最好的設計方案，側向剛度結構可以達到較為理想的狀態。樓層間的剪力系數盡量小，但不能超出規范的極限范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩于整體總底部承受的地震傾覆力比要小于或等于1:4，這樣既可以減輕結構自重，同時降低了地震帶來的危害又可以節約用費。
2、調整樓層間最大位移與層高之比方面的原則
規范規定的最大的樓層間的位移在計算的時候，如果樓層地區地震比較頻繁，所用的標準值產生的樓層計算可以保留在結構的整體彎曲變形，應該計入扭轉變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。高層建筑重點考慮的方面就是樓層間的扭轉和剪力變形。結構的剪切變形由豎向構建的數量決定著，在建設施工中，有足夠多數量的構件還是遠遠不夠的，更要考慮構建的布局是否合理，如果不合理，就會產生過大的扭轉變形，樓層間的位移就達不到要求。因此，對于高層建筑而言，不能只是以樓層間的位移來確定豎向構件的剛度，而應該盡量減小扭轉變形。
3、調整剪力墻結構連續超限方面的原則
剪力墻結構的連續跨高比太小會導致彎矩出現及剪力過大，超過規范限度，跨高比一般大于或等于2.5。規范規定，在跨高比小于5的時候，連續梁不能夠拆減。跨高比的正確選擇，可以很好地避免彎矩及剪力過量，可保持在規定范圍內。在結構設計時，如果可以有效合理的用上這些，可以大大降低工程成本。
剪力墻結構不只應該符合相關規定，在設計時要考慮多方面的因素，建筑物的平面、立面應盡量均勻，剪力墻結構應盡量遠離房屋中心，以保證房屋整體的抗扭。
二、高層剪力墻結構設計要點
1、剪力墻結構的合理布設
在對剪力墻結構進行合理布設時首先要注意以下幾點：
（1）剪力墻應沿主軸方向雙向均勻的進行布設，采用兩個方向抗側剛度接近為宜，不宜采用單向的方式進行布設。盡量使得剛度中心與質量中心靠近，減小地震造成的扭轉。若無法避免，則最好在剪力墻的相應部位設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5倍時，應計算暗柱配筋；
（2）剪力墻結構的抗側力剛度和承載力均較大，為充分利用剪力墻的這一特征，減輕結構重量，增大剪力墻結構的可利用空間，墻不宜布置太密，以便使結構具備適宜的側向剛度。（3）在結構布置過程中，應避免布置墻肢長度過長（≥8m）的墻體。當有少量墻肢長度大于8m時，計算中，樓層剪力主要由這些大的墻肢承受，其他小的墻肢承受的剪力很小，一旦地震，尤其超烈度地震時，大墻肢容易遭受破壞，而小的墻肢又無足夠配筋，整個結構容易被各個擊破，這是極不利的。所以，對于大的剪力墻墻肢，應采用留置結構洞口（洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁），把長墻肢分解成合理的墻肢長度，調整其剛度。
（4）剪力墻的門窗洞口宜上下對其，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。當無法上下對其，成列布置時，應按有限元方法仔細計算分析，并在洞口周邊采取加強措施。
2、剪力墻厚度的確定
剪力墻墻肢截面比較適宜簡單、規則，建立阿強的豎向剛度應均勻，其門窗口最好成列布置，上下對齊，形成較為明顯的連梁和墻肢，避免出現使墻肢剛度相差懸殊的洞口設置。在抗震結構設計師，一、三級抗震等級的剪力墻底部加強部位最好不要采用錯洞墻，二、三級抗震等級的剪力墻均不宜采用疊合錯洞墻。《高層建筑混凝土結構技術規程》中對剪力墻的截面尺寸有具體的規定“按一、二級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應小于200mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/20，且不應小于160mm；按三、四級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應小于160mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/25，且不應小于180mm”。
3、剪力墻結構構件延性設計
要使剪力墻具有延性，就要控制塑性鉸在某個恰當的部位出現；在塑性鉸區域防止過早出現剪切破壞（即強剪弱彎設計），并防止過早出現錨固破壞（強錨固）；在塑性鉸區域改善抗彎及抗剪鋼筋構造，控制斜裂縫開展，充分發揮彎曲作用下抗拉鋼筋的延性作用。剪力墻的塑性鉸通常出現在底截面，因此，剪力墻底部應設置加強區，加強范圍不宜小于H/8(H為剪力墻總高)，也不小于底層層高。當剪力墻高度超過150m時，其底部加強部位的范圍可取墻肢總高度的1/10。影響墻肢延性的因素主要有：
（1）剪力墻截面有、無翼緣對剪力墻延性影響很大。當截面沒有翼緣時，延性較差。有了翼緣或端柱后，延性大為提高。
（2）剪力墻隨軸力增大，延性降低。
（3）當鋼筋總量不變，但端部鋼筋與分布鋼筋的分配比例不同時，墻肢延性不同。在規范許可條件下，適當增加端部鋼筋，減少分布鋼筋，即可提高承載力，又可提高延性。
（4）設置約束邊緣構件是提高延性的有效方法。
4、剪力墻墻體配筋
一般要求水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。鋼筋滿足設計計算及規范建議的最小配筋率即可。剪力墻的加強區域10@200，非加強區域8@200雙層雙向即可。雙排鋼筋之間采用6@600×600拉筋。但是地下部分的墻體配筋大多受到水壓力、土壓力產生的側壓力控制，因此需要另行計算和配置，地下部分的墻體由于簡化計算經常有豎向筋控制，在這種情況下為增大計算墻體的有效高度，可以經地下部分墻體的水平筋放置在內側，豎向筋放置在外側。
結束語
隨著人們的高層需求不斷增多，商業與住宅都出現了大量的高層建筑，這對城市的土地面積是一種有效的利用，符合目前社會發展的趨勢要求。高層建筑中剪力墻的應用更是體現出了絕對的優勢。不但滿足最基本的實用性要求，更是對人們日益增長的個性化需求、工程經濟性需求以及耐久性要求都可以實現。剪力墻結構設計技術的應用，極大地提高了建筑工程的質量，也有效降低了生產成本。在未來，剪力墻的結構設計將會有效避免劣勢問題，通過技術的運用、完善的計算，不斷提高剪力墻結構設計技術水平，促進我國建筑工程質量的不斷提升。
參考文獻
高層建筑結構設計重點范文2
【關鍵詞】高層建筑；結構設計；設計要點；對策
1高層建筑結構設計的特點分析
（1）水平力是設計的決定性因素。在低層或者多層的建筑結構設計中，常常用重力為代表的豎向荷載去控制建筑物的結構。然而，在高層建筑中，雖然豎向荷載能起到一定的控制作用，但是水平荷載在其中卻起著決定性的作用，因而不能忽視。使得水平荷載比豎向荷載更起決定性作用的主要原因在于，高層建筑物的自身重量和使用荷載在豎向構件中能夠引起的軸力和彎矩的數值，僅僅與建筑物的高度一次方成正比，而水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及在豎向構件中引起的軸力，與建筑高度兩次方成正比。
（2）側移是設計的重要控制指標。在高層建筑結構設計中，結構側移是高樓結構設計中的重要控制因素，這一點與低層建筑不一樣。當樓房的高度不斷增加的時候，水平荷載下的結構側移變形會逐漸拉大，這就給高層建筑的穩定性造成了一定的影響。因此，在設計高層建筑結構的時候，應該將水平荷載作用下的側移控制在一個限度之內。
（3）抗震設計要求較高。在高層建筑結構設計中，對于抗震設計的要求顯得更高。一般來說，除了要求抗震設防的高層建筑有普通的豎向荷載、風荷載以外，還應該促進結構設計具有良好的抗震性能，達到小震不壞，大震不倒的目的。
（4）軸向變形需加以重視。在高層建筑中，豎向荷載數值變大的時候，會在柱內產生較大的軸向變形，使得連續梁彎矩發生變化，讓連續梁之間支座處的負彎矩值變小，還會對預制構件的下料長度造成影響。因此，在進行高層建筑結構設計的時候，要對軸向變形的數據進行仔細計算，對下料長度進行有效的調整，防止高層建筑的軸向變形數據不斷拉大。
2 高層建筑結構設計的原則
高層建筑結構的設計是一個復雜繁瑣的內容，其中需要注意的內容涉及也十分廣泛，根據多年的工作經驗總結，主要集中在以下幾個方面：
2.1結構方案的選擇
合理的結構設計方案對于工程來講是十分關鍵的，好的設計方案在滿足結構形式和體系的基礎上，還要充分考慮造價成本，把經濟適用發揮到最大程度。結構體系的最基本的原則是受力明確、傳力簡單，結構方案在滿足使用、安全要求的基礎上，盡量的簡潔。最終結構方案的確定，需要對地理條件、工程設計需求、材料的選擇和施工條件等進行全面的考量和整合，并且和建筑水、暖、電各個分項相互協調，綜合各方面因素進行最后的確定。
2.2計算簡圖的選擇
計算簡圖是進行高層建筑結構設計的基礎，是所有計算數據的出處和根源所在。關系到各環節的建筑尺寸和誤差。如果不能選擇合理的計算簡圖，對于結構安全就會埋下隱患。因此，高層建筑結構設計的安全保障前提，就是合理計算簡圖的選擇。同時，在選擇了計算簡圖之后，還應該采用相應的構造方法保證其安全性。在結構的實際施工中，結構節點不單單是鋼節點或者鉸接點，要使得計算簡圖的誤差在規定的允許范圍之內。
2.3 計算結果要進行準確的分析
科技的發展也推動建筑領域不斷的進步，計算機作為現在科技發展的集中產物，自然在建筑結構設計中也得到了廣泛的應用。經過幾年的發展，市場上的計算機軟件種類和數量都大大提升，但問題也隨之涌現出來，很多時候，統一種類的計算數據在不用軟件中處理產生的結果并不一致。這就對計算數據的準確程度提出了嚴苛的校對要求，也對結構設計人員的能力提出了更高水平的要求。在全面了解軟件的使用范圍和條件的基礎上，選擇最為合理準確的軟件也成為設計人員必須完成的課題。與此同時，建筑結構受到各種不可掌控的實際情況制約，與計算機得出的理想結果不能達到完全的吻合，因此在計算機輔助設計的同時，設計人員的主導能力還是最為關鍵的。
3高層建筑結構設計中關鍵要點分析
（1）扭轉問題設計。要求高層建筑的結構設計必須三心盡可能匯于一點，即建筑結構的剛度中心、幾何形心、結構重心三心合一。倘若在設計中未很好地做到三心匯聚一點，建筑易發生扭轉問題，并在水平力作用下造成高層建筑結構的毀壞。
（2）抗風結構設計。高層建筑由于其具有樓層多，高度高的特點，因此相比較其他建筑，在建筑物表面更易改變風的流動性和空氣的動力效應。在樓層柔軟部分風和空氣會產生動力形式和靜力形式，并由此產生的震動，會對樓層的墻體、裝飾結構以及支撐結構產生破壞，危害建筑的穩定性，所以在進行高層結構設計的過程中，應該進行抗風結構的設計，杜絕建筑物在自然因素的影響下留下隱患。
4高層建筑結構設計問題的有效對策
4.1合理設計平面布局
高層建筑結構設計過程中，扭轉問題出現的原因是由于三心未合一導致的建筑物質量分布不均勻。所以在設計過程中，相關設計人員對高層建筑應當采用相對規則的圖形，例如正方形、矩形、圓形、正多邊形等較為簡單、分布均衡的平面形式。盡量不采用L形、T形、十字形等復雜平面形式。在環境要求或結構要求特殊情況下，應當根據相應規范進行設計，避免建筑結構突出部分過大，同時盡量保證結構的對稱性。
4.2優化抗風結構設計方案
針對高層建筑結構抗風結構存在的難點和問題進行優化。一是基礎優化。要保證高層建筑結構的抗風性良好，首先要保證高層結構的基礎牢固。二是增加高層建筑耗能結構設計。在高層建筑結構設計過程中，對相應非承重構件利用耗能構件如樓板、剪力墻等來抵消風能對建筑的影響。三是減小水平荷載和風力疊加對高層建筑的影響。四是增大結構承載力和抗風力。根據相關數據進行高層建筑結構承載力驗算和抗風力驗算，在此基礎上制定一個放大系數，進一步保證高層結構的抗風性能。
4.3優化抗震結構設計方案
當今高層建筑結構的抗震設計存在很多問題和難點，結合相關設計經驗總結了集中抗震結構的優化方案。一是合理布置抗側力構件。二是增加地基抗震能力。三是設計高性能剪力墻。高性能剪力墻的設計能夠有效地提高剪力墻在地震過程中吸收建筑內力的能力，可以適當增加墻體和樓板的剛度來控制建筑位移，達到抗震目的。四是進行高層結構構件的簡化和一體化。通過對扶壁、筒口、筒腳的簡單化設置，達到相應建筑物的對稱。
4.4加強消防結構設計
當下很多大型火災、恐怖襲擊等惡劣事件已經讓高層建筑的消防結構設計面臨必須改善和加強的地步，但是消防設計應該從消防結構設計和使用期間消防規范來共同執行。在高層建筑消防結構設計過程中，應該加強對防火結構間的距離控制，在符合當地的地形條件基礎上，高層結構在防火結構間距離上可適當加大處理。在材料使用上，可以盡量減少易燃材料的使用，同時增加耐火材料的運用來達到防火目的。另外，良好的疏散系統是保證火災發生之后減少人員損傷的重要保證。高層建筑的疏散系統呈垂直狀態，容易導致疏散效率不高的問題出現。在消防結構設計時，可以通過設置雙通道疏散，增設防煙區、耐火區、避難層等設施來增加消防能力。同時，高層結構可以通過設置相應的隔離結構來有效地控制火勢蔓延，增強建筑消防安全能力。
參考文獻：
[1]柳奕成.高層建筑混凝土結構設計[J].江西建材，2014（04）：20-21.
高層建筑結構設計重點范文3
關鍵詞:高層建筑；轉換層;結構設計
1、結構轉換層定義及其布置原則
1.1定義：建筑物某層的上部與下部因平面使用功能不同，該樓層上部與下部采用不同結構類型，并通過該樓層進行結構轉換層。
1.2布置原剛：由于高層建筑結構下部樓層受力很大，上部樓層受力較小，正常的結構布置應是下部剛度大，墻體多、柱網密，到上部漸漸減少墻、柱的數量，以擴大柱網。這樣，結構的正常布置與建筑功能對空間的要求正好相反。因此，為滿足建筑功能的要求，結構必須進行“反常規設計”，即將上部布置小空間，下部布置大空間；上部布置剛度大的剪力墻，下部布置剛度小的框架柱。為了實現這種結構布置，就必須在結構轉換的樓層設計水平轉換構件，即轉換層結構。結構特性高層建筑轉換層按照結構來分類主要有以下幾個形式：梁―柱體系、桁架體系、墻梁體系、厚板轉換體系等，其中以梁―柱體系最為常用。按照轉換層結構功能的不同，一般可分為以下三類：建筑上、下部分之間結構類型的轉換，此類建筑上部和下部采用的結構形式不同。建筑上、下部分之間的柱網尺寸不同，這種建筑雖然上下部分的結構類型相同，但通常需要通過轉換層，擴大其下部結構的柱距，以形成大柱網。同時具備轉換結構和擴大軸線尺寸的混合形式。
2、轉換層設計原則
2．1轉換層的豎向布置
轉換結構可根據其建筑功能和結構傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置；也可根據建筑功能的要求，在樓層局部布置轉換層，且自身的這個空間既可作為正常使用樓層，也可作技術設備層，但應保證轉換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。對大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉換層宜設置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現剛度特別小的樓層，減小震害。對部分框支剪力墻高層建筑結構，其轉換層的位置，7度區不宜超過第5層，8度區不宜超過第3層。轉換層位置超過上述規定時，應作專門研究并采取有效措施。
2．2轉換層的結構布置
研究得出，底部轉換層位置越高，轉換層上、下剛度突變越大，轉換層上、下內力傳遞途徑的突變就越加?。淮送?，轉換層位置越高，落地剪力墻或簡體易出現受彎裂縫，從而使框支柱的內力增大，轉換層上部附近的墻體易于破壞?？傊?，轉換層位置越高對抗震越不利。
底部帶轉換層結構，轉換層上部的部分豎向構件不能直接連續貫通落地，因此，必須設置安全可靠的轉換構件。按現有的工程經驗和研究結果，轉換構件可采用轉換大梁、斜撐、箱形結構以及厚板等形式。由于轉換厚板在地震區使用經驗較少，可在非地震區和6度抗震設計時采用，對于大空間地下室，因周圍有約束作用，地震反應小于地面以上的框支結構，故7，8度抗震設計時的地下室可采用厚板轉換層。
2．3轉換層的抗震設計
為保證設計的安全性，規定部分框支剪力墻結構轉換層的位置設置在3層以上時，其框支柱、剪力墻底部加強部位的抗震等級宜按高規規定提高一級采用，提高其抗震構造措施，而對于底部帶轉換層的框架一核心簡結構和為密柱框架的簡中簡結構的抗震等級不必提高。對轉換層的轉換構件水平地震作用的計算內力需調整增大；8度抗震設計時，還應考慮豎向地震作用的影響。
3、轉換層結構的設計要點
高層建筑轉換層的設計造成建筑物的剛度發生突變在水平地震荷載作用下，轉換層上下容易形成薄弱環節，因此在進憲高層建筑轉換層設計是，要注意下述要點；
3.1應協調上下部分結構布置，盡量減少轉換結構的數量；
3.2盡量降低轉換層建筑中的高底，提高建筑整體穩定性；
3.3保證結構豎向剛度比；
4、梁式轉換層結構的設計
4．1框支柱的設計
有地震組合時，一級、二級框支柱承受的地震的作用產生的軸力設計計算值分別乘以1.50，1.25的調整放大系數；框支柱承受的地震剪力標準值應按下列規定采用；框支柱的數目多于10根時，當框支層為1-2層時，每層每根柱承受的剪力之和應取基底剪力的20%；當框支層為3層及3層以上時，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%；框支柱剪力調整后，應相應調整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調整；而當框支柱的數目不多于10根時，當框支層為1-2層時，每層第根柱承受的剪力應到少取基底剪力的2%；當框支層為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的3%。
4．2框支梁的設計
框支梁截面尺寸一般由剪壓比控制，寬度要大于其上墻厚的2倍，且大于400mm；高度大于計算跨度的1/6。工程框支梁梁寬統一定為800mm?？蛑Я菏芰薮笄沂芰η闆r復雜，它不但是上下層荷載的傳輸樞紐，也是保證框支剪力墻抗震性能的關鍵部位，是一復雜而重要的受力構件，因而在設計是應留有較多的安全儲備二級抗震等級的框支梁縱筋配盤率大于0.4%?？蛑Я涸跐M足計算要求下，配筋率大于0.8%?？蛑Я阂话銥槠氖芾瓨嫾?，梁中有軸力存大，因而應配置足夠數量的腰筋。
4．3轉換層樓板的設計
框支剪力墻結構以轉換層為分界，上下兩部分的內力分布規律是不同的。在下部樓層由于框支柱與落地剪力墻間的剛度差異，水平剪力主要集中在落地剪力墻上，即在轉換層入荷載分配產生突變；而在上部樓層，外荷載產生的水平力大體上按各片剪力墻的等效剛度比例分配。轉換層樓板承擔著完成上下部分剪力重分配的任務；由于轉換層樓板自身平面內受力很大，而變形也很大，所以轉換層樓必須有足夠的剛度作保證。
5、轉換梁結構設計方法
轉換梁的設計方法主要有；
5.1按普通梁進行受彎構件承載力計算，但須采用高層建筑結構計算分析程序TAT、TBSA或TOWER等；
5.2按偏心受拉構件截面設計方法進行計算，但必須把有限元分析得到的轉換大梁的內力轉化為截面內力，然后進行正截面承載力和斜截面承載力計算。
5.3按深梁截面進行設計，取轉換大梁高跨比在1/8-1/6，此時要考慮轉換大梁的跨度，一般轉換大梁跨度大于12m時，要考慮上部墻體多于3層進行分析計算，否則計算結果偏不安全。
6、轉換梁設計的注意點
6．1轉換梁設計占高層建筑轉換層設計的決大多數，在實際應用中，通常把轉換層作為設備層來使用。因此，在轉換梁設計中要考慮腹部開口相對大小和開口位置；
6.2要充分考慮轉換梁與上部結構共同工作的程度，通常分為完全、部分和沒有共同工作三種情況來分板，否則會造成梁的跨中彎矩和支座剪力與實際情況發生很大差異；
6.3盡量避免轉換層與下部結構豎向剛度產生突變，對下部結構在滿足建筑物使用功能要求的基礎上，應提高下部結構的截面尺寸，增加剪力墻、提高混凝土的強度等級；
6.4轉換層是一種不利于抗震的設計方法，在抗震設防烈度為9度時不應使用；
6.5設計時要充分考慮施工的可操作性
結束語
高層建筑結構設計重點范文4
【關鍵詞】 高層建筑；地下室結構；嵌固位置；加強區高度
建筑工程；地下室結構設計；結構平面設計；抗震設計
目前城市土地資源日益緊缺，建筑及城市交通有逐漸向地下發展的趨勢。然而，建筑由于其功能和結構本身的需要，大多設置了地下室。設置地下室對高層建筑有減少地震作用對上部結構的影響、提高地基土的承載力等諸多優點。地下室設計的合理與否將直接影響高層建筑的正常使用與造價。本文對高層建筑地下室的設計關鍵點進行討論，供工程設計參考。
1 設置有地下室的高層建筑的嵌固位置
鋼筋混凝土高層建筑在進行結構分析之前，必須首先確定結構嵌固端所在位置，其直接關系到計算模型與實際受力狀態的符合程度。目前實際工程中大多數單塔或多塔高層建筑都帶有面積較大的地下室以及層數不多的裙房，而且裙房可能相連形成大底盤?！督ㄖ拐鹪O計規范》規定高層建筑地下室在滿足一定條件下，地下室頂板可以作為上部結構的嵌固端。在確定帶地下室的高層建筑嵌固位置時需要特殊注意以下幾點：
(1) 地下一層結構的樓層側向剛度應不小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。結構層側向剛度可近似按等效剪切
剛度計算，即：
(1)
式中，G0、G1分別為地下一層及地上一層的混凝土剪切模量；Ao、A1分別為地下～層及地上一層豎向結構構件的總折算受剪面積；Aw 為沿計算方向地上一層或地下室范圍地下一層的抗震墻全部有效截面面積；Ac為地下一層或地上一層全部柱截面面積；ho、h1分別為地下一層及地上一層的層高。
注意對“側向剛度的2倍”的要求可以理解為有效數字滿足2倍，即地下室結構的樓層側向剛度不小于相鄰上部樓層側向剛度的2倍。還要注意的是“地下室結構的樓層側向剛度”指結構自身剛度，不考慮土對地下室外墻的約束作用。
(2) “應采用現澆梁板結構，其樓板厚度不宜小于180mm，混凝土強度等級不宜小于C30，應采用雙層雙向配筋，且每層每個方向配筋率不宜小于0.25％”。對樓蓋結構形式、樓板厚度以及配筋提出詳細要求。相對梁板結構而言，無梁樓蓋結構平面外剛度較小，難以符合剛性樓板假定的基本要求，因此，作為上部結構嵌固部位的地下室頂板，主樓范圍以及與之相連裙房地下室頂板的相關范圍應采用現澆梁板結構，無地上結構的地下室頂板其它位置可采用無梁樓蓋結構。對于地下室形成大底盤結構而言，其中的“相關范圍”指距主樓兩跨且不小于15m范圍。其具體范圍見圖1。
圖1 大底盤結構嵌固位置樓蓋體要求
(3) 計算多塔大底盤地下室結構樓層剪切剛度比時，大底盤地下室的整體剛度與所有塔樓的總體剛度比應滿足上述(1)中剛度比的要求，而且每棟塔樓范圍內(塔樓周邊向外擴出與地下室高度相等的水平長度)的地下室剪切剛度與相鄰上部結構塔樓剪切剛度的剪切剛度比不宜小于1.5。
(4) 單層地下室建筑宜選擇基礎底板作為結構嵌固端。選擇基礎底板作為結構嵌固端，可以充分利用基礎的“無限剛”的假定，也為首層樓面的靈活造型創造條件；即使是首層樓面有大開洞，或者選用無梁樓蓋，都不影響計算的準確性，但是地下室作為抗爆級別較高的防空地下室時，其頂板與墻體通常具有作為結構嵌固端的剛度，此時可取其作為上部結構的嵌固端。
(5) 當不能滿足嵌固在地下室頂板的要求時，可按嵌固在基礎頂部設計。B級高度高層建筑不宜嵌固在基礎頂部。而且在設計地下室結構時不考慮地下室結構水平地震作用降低系數。
2 設置有地下室高層建筑抗震墻底部加強部位高度
根據《建筑抗震設計規范》(2010版)的規定，有抗震設防要求的設置有抗震墻的高層建筑，抗震墻底部都要求設有底部加強區，其目的是在加強區范圍內采取增加邊緣構件的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。其規定為：①部分框支抗震墻結構的抗震墻：框支層以及以上兩層，落地抗震墻總高度的1／8取以上兩者較大值。② 帶大底盤的高層以及裙房與主樓相連的高層：取地下室頂板以上抗震墻總高度的1／8，向下延伸一層到地下一層。高出大底盤頂板或裙房頂板至少一層。③其它結構抗震墻：抗震墻總高度的1／8，底部兩層；取以上兩者的較大值。
另外，有關抗震墻高度《抗震規范》并未明確規定，而底部加強區高度又和抗震墻高度有很大關系，故工程中很難操作，又如在建筑中設置半截高度抗震墻時，抗震墻高度取值明顯不合理?？紤]到實際存在的回填土對地下室結構的約束作用等因素，建議采用房屋高度代替抗震墻高度確定底部加強部位高度，這樣概念清晰，便于操作?？拐饓Φ撞考訌妳^高度具體見圖2。
圖2 抗震墻結構底部加強區高度
3 高層建筑地下結構的抗震等級
(1) 當地下室頂板作為上部結構嵌固端時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下抗震等級可逐漸降低一級；對于標準設防類(丙類)建筑，6、7度時不宜低于四級，8度時不宜低于三級，九度時不宜低于二級；對于重點設防類(乙類)建筑，6度時不宜低于四級，7度時不宜低于三級，8度時不宜低于二級，9度時應專門研究。地下室中無上部結構部分，可根據具體情況采用三級或四級。除九度外，上部結構以外范圍較大的地下室結構可采用三一四級.
(2) 當地下室不能作為上部結構的嵌固端而需嵌固在地下其它樓層時，實際嵌固部位所在樓層以及以上的地下室樓層(與地面以上結構相對應的部分)的抗震等級，可取為與地上結構相同。嵌固部位以下可按上述(1)采用。
(3) 當地下室為大底盤其上有多個獨立塔樓時，若嵌固部位在地下室頂板，地下一層高層部分以及受高層部分影響范圍以內部分的抗震等級應與高層部分底部結構抗震等級相同。地下一層其余部分以及地下二層以下各層抗震等級可以按照上述(1)方法確定。當地下一層受高層部分影響范圍在規范沒有確定前，設計可以按照工程具體情況考慮取一倍主樓對應尺寸和基礎埋深較大值。具體抗震等級的確定見圖3。
圖3 高層建筑地下室抗震等級示意
4結束語
高層建筑結構設計重點范文5
【關鍵詞】高層建筑；結構設計；問題；對策
隨著社會的發展和科學技術的快速進步，建筑結構發生了顯著的變化。隨著城市化水平不斷提升，城鎮人口不斷增加，為了提高資源的利用效率，建筑物的高度也越來越高。高層建筑對于結構設計比較嚴格，需要承擔的風險因素比一般建筑物更多。高層建筑結構設計應該保證其科學性與合理性，從而能夠更好地滿足用戶的生活需求。高層建筑結構還應用具有很好的安全性，能夠很好抵抗大風、地震等自然因素，能夠使用戶的生活得到安全的保障。所以，這就需要對于高層建筑結構的設計進行細致的分析，提出科學的設計原則。
1.高層建筑結構設計特點
1.1水平荷載具有非常重要的作用。高層建筑與低層建筑除了在體量上有一定的區別之外，其水平荷載也存在著一定的差異。低層建筑所受到的外力主要以重力為主要的豎向荷載。但是高層建筑結構受到水平荷載與豎向荷載的共同作用，尤其是當建筑物的高度不斷增加的時候，水平荷載對于結構產生的內力也就會迅速增加，對于結構設計有著重要的影響。1.2軸向容易出現變形的情況。高層建筑如果承受的豎向荷載數值比較大，那么就會容易導致柱中出現軸向變形，從而影響連續梁彎矩，導致其中間支座負彎矩值減小，增大了跨中的彎矩值。同時，預制構件下料長度也會有一定的影響，應該隨著軸向變形的計算值來計算，合理調整下料的長度。1.3結構延性比較大。在高層建筑結構施工過程中，除了要保證建筑物具有一定的強度，還應該注重提升建筑物的延性。這樣可以很好地提升建筑物的變形能力，避免在建筑物出現震動的時候，導致缺少延性出現的建筑物倒塌事故。相對于一般的底層建筑來說，高層建筑需要的延性更大，這樣主要的目的就是為了能夠更好地保證建筑的結構的穩定性，提升建筑結構的柔性。
2.高層建筑結構設計原則
2.1科學選擇結構計算簡圖。在計算簡圖的基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果計算簡圖選擇不夠合理，那么就會導致建筑結構容易發生安全事故。因此，在開展高層建筑結構設計的過程中，保證計算簡圖選擇的合理性是保證建筑結構安全的重要手段。同時，在計算簡圖中，還應該選擇相應的構造方法，更好地保證安全。因此在實際的結構設計中，結構節點不僅僅是鋼節點或者餃節點。因此應該保證計算計算的誤差處于規定的范圍內。2.2合理選擇結構基礎設計。在選擇結構基礎設計的過程中，應該根據高層建筑地質條件進行選擇。同時，應該綜合分析高層建筑上部的結構類型和荷載分布，分析施工的條件和其中各個影響因素，再這樣的基礎上進行基礎方案的選擇。在這個過程中，應該使地基的潛力得到更加有效的發揮，做好地基變形的檢驗工作。在高層建筑結構設計的過程中，需要有詳細的地質勘查報告，從而為開展建筑結構設計提供有效的指導。2.3選擇合理的結構方案。在高層建筑結構設計過程中，應該注重保證結構設計方案滿足經濟性的要求，能夠與結構形式和體系相適應。在結構體系中要求受力比較明確，傳力比較簡單。在相同的結構單元中，需要選擇相同的結構體系。尤其是當高層建筑在地震區的時候，應該按照平面和豎向的規則應力。只有在對于地理條件、工程設計需求和施工等綜合分析的前提下，選擇科學的結構，從而確定合理的結構方案。2.4準確分析計算結果。隨著科學技術的快速發展，計算機技術在建筑結構設計過程中應用比較廣泛。當前，市場上有許多中計算軟件，得到的結果也會有一定的差別。所以，這就需要結構設計人員應該加強對于軟件使用進行研究找到最適合的軟件開展設計計算工作。有的時候，由于計算機與實際的情況存在著一定的差異，所以工程師應該注重對于計算機軟件得到的結果進行校核，利用自身的專業知識進行合理化判斷，得出計算的準確結果。
3.高層建筑結構設計存在的問題
3.1短肢剪力墻問題。在高層建筑中，一些看起來比較小的問題有的時候會導致建筑物受到致命的影響，嚴重影響建筑物的安全使用。在這之中，短肢剪力墻設置不夠合理就是非常典型的問題之一，有的時候設計人員容易增設短肢剪力墻，這樣就會使高層建筑的安全性和穩定性受到一定的影響。嚴重的時候會使建筑物的抗震能力受到影響。3.2嵌固端問題。嵌固端作為高層建筑設計重要組成部分，設計的不合理也會影響到建筑結構的安全性。例如，嵌固端設置在人防頂板或者地下室，那么就會存在著一定的安全問題。其二，嵌固端上下層不合理剛度比設計也會影響建筑結構的安全性。3.3超高問題。在高層建筑結構設計的過程中，由于一些開放商為了追求經濟效益，會超高建設建筑解雇。建筑結構高度的增加會帶來一定的經濟效益，但是對于高層建筑結構的穩定性卻會產生非常重要的影響。尤其是在高度增加之后，建筑結構的穩定性和抗震性能都會大大減弱。嚴重的還會使建筑結構出現斷裂和倒塌的情況，給居民的人身安全帶來嚴重的威脅。
4.解決高層建筑結構設計存在問題的策略
4.1優化結構方案選擇。在進行高層建筑結構設計的過程中，應該注重選擇科學合理的結構設計方案。只有這樣，才能夠保證建筑結構整體的穩定性。在選擇結構設計方案的時候，由于涉及的問題比較多，所以需要進行細致的分析。首先應該注重對于相關的標準和規定進行研讀，避免與相關的規定出現沖突的地方。同時，在選擇結構方案的時候應該充分考慮施工現場的實際情況，做好勘測和調查工作。只有在充分分析，考量各種因素的基礎上，才能夠得到最佳的結構設計方案。4.2注重滿足各種性能。再設計高層建筑結構的時候，應該注重滿足各種性能。保證安全是滿足各種性能的基礎，因此這就需要做好各個方面的工作。首先，應該加強高層建筑結構的延展性，這樣可以很好地應對建筑結構的斷裂、倒塌和地震等自然災害。其次，應該關注高層建筑結構的水平力。只有關注高層建筑結構平面內各個方向的力的總成，才能夠更加科學地設計方案。最后，高層建筑結構核心性能就是安全穩定性，保證穩定性是保證安全的首要基礎。所以，應該做好短肢剪力墻設置工作，做好嵌固端的設計工作。4.3重視對于計算簡圖的使用。在高層建筑結構設計的過程中，應該高度重視與計算相關的內容，這些因素對于建筑結構有著非常重要的影響。在計算的過程中，關鍵在計算簡圖的選擇和使用。因為高層建筑結構設計相對來說比較復雜，計算簡圖設計的難度也就會大大增加。所以，在選擇設計簡圖的時候，應該對于高層建筑結構的各種影響因素進行分析，避免計算過程中出現差錯，影響建筑建筑結構的設計和施工。4.4提高工作人員的責任心。工作人員對于建筑結構設計起到了重要的影響，所以，想要優化建筑結構設計，提高設計人員的責任性對于保證建筑結構的穩定性有著重要的影響。這也就需要企業加強培訓，督促工作人員能夠以嚴謹的態度進行結構設計，保證建筑結構設計的有效性。
5.結語
綜上所述，高層建筑結構設計作為一項綜合性的技術工作，對于建筑整體設計具有非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的快速發展，高層建筑結構設計的要求越來越高。也只有不斷提升高層建筑設計的質量和水平，保證結構的安全性，才能夠更好地為居民提供安全的生活環境。本文通過對于高層建筑的結構特征進行分析，提出了高層建筑結構設計的重要原則，闡述了高層建筑結構設計中存在的問題，并且重點提出了怎樣更好地開展高層建筑結構設計的方案。希望可以通過本文的分析，為開展高層建筑結構設計提供參考依據。
作者:李光輝 羅俊禮 單位:中機國際工程設計研究院有限責任公司 湖南廣播電視大學
參考文獻
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高層建筑結構設計重點范文6
關鍵詞：大底盤、多塔樓、高位轉換復雜高層結構設計及關鍵技術。
中圖分類號：TU97 文獻標識碼： A
一．工程概況及設計要點
1. 概況：位于天津市衛津路與南京路交口的新都廣場是一座地下三層、地上二十八層的高層商住樓，建筑總面積10余萬平方米，建筑全長202.64米，。由A、B、C、D四個塔樓組成。地下兩層平戰結合設計，戰時為人防工程，平時為汽車庫和設備用房。地上三層為商業用房，三層頂標高為15米。其中A座四~二十七層為辦公、公寓。結構主體高度94.2米。B、C、D座三層以上設置設備層，設備層層高2.2米。設備層以上四~二十八層為住宅。結構主體高度90.95米。
結構形式A座為鋼筋混凝土框架—核心筒結構。B、C、D座為鋼筋混凝土框支剪力墻結構。轉換層位于三層結構頂——標高15米處，屬于規范規定高位轉換，設計采用梁式轉換結構。因建筑較長且B、C、D座之間不允許設置永久抗震縫，因此地下二層~地上三層15米標高，B、C、D三座塔樓之間，設置兩道沉降后澆帶，且分別設在塔樓之間裙房第二柱距間處。A座與B座相鄰，A與B之間地下層設置一道沉降后澆帶，地上一層~地上三層15米設置永久抗震縫。附圖一、附圖二。
附圖一
附圖二
2.設計中要點：
由于工程豎向抗側力構件不連續，需要設置轉換構件，高位轉換層成為結構薄弱層。又因建筑平面復雜、超長等因素給結構設計帶來一定難度。結構設計不僅要使結構計算分析各項指標滿足現行規范要求，同時更應注重概念設計，合理進行結構布置，減少扭轉和加強結構抗扭剛度。解決好梁柱節點設計、構造。使結構成為抗震能力強的延性結構?；A設計要解決好高層與裙房之間的沉降差，避免次生內力。
二．結構設計及計算結果分析
工程設計于2005年初完成。按照2002現行國家規范、規程設計。設計基本參數：抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第一組，多遇地震影響系數最大值0.12，罕遇地震影響系數最大值0.72，阻尼比0.05，工程場地類別為三類，特征周期為0.45s，基本風壓0.6KN／m2 （100年重現期）。框架抗震等級為一級，剪力墻抗震等級二級。主要采用SATWE計算軟件進行結構計算，時程分析，高精度框支剪力墻有限元分析。同時采用PMSAP計算軟件復核。
1. A座SATWE計算結果：
周期 轉角 平動系數 扭轉系數
T1=2.7234 89.79 (0.00+1.00) 0
T2=2.1337 0.27 (0.98+0.00) 0.02
T3=1.8114 153.93 (0.02+0.01) 0.97
扭平比： T3／T1=1.8114／2.7234=0.6651
規范指標 X方向 Y方向
參與振型的有效質量系數 99.08% 99.37%
結構各樓層最小地震剪力系數 3.26% 2.73%
最大層間位移角 1／1131 1／829
樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移之比 1.29 (X+5%)
1.08 (X-5%) 1.12 (Y+5%)
1.44 (Y-5%)
2. B、C/、D座SATWE計算結果：
周期 轉角 平動系數 扭轉系數
T1=1.9629 95.28 (0.01+0.99) 0.01
T2=1.9290 3.23 (0.98+0.02) 0.02
T3=1.4661 147.41 (0.01+0.00) 0.99
扭平比： T3／T1=1.4661／1.9629=0.7467
規范指標 X方向 Y方向
參與振型的有效質量系數 97.14% 96.18%
結構各樓層最小地震剪力系數 2.94% 2.77%
最大層間位移角 1／1294 1／1258
樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移之比 1.29 (X+5%)
1.06 (X-5%) 1.29 (Y+5%)
1.22 (Y-5%)
地震剪力： Fx=38862.34KN ; Fy=36440.08KN
剪彎剛度比X方向:0.7967; Y方向:0.7906;
B、C/、D座SATWE時程分析結果：
地震波
地震基底剪力（KN）
最大層間位移角 樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移之比
X方向 Y方向 X方向 Y方向 X方向 Y方向
LAN5-3 25288.2 25287.4 1／3280 1／2223 1.04 1.06
ELC-3 42647.8 38888.8 1／1246 1／1382 1.05 1.04
MMW-3 29799.4 26788.4 1／1757 1／1632 1.03 1.04
時程分析三條波地震剪力平均值：Fx=32578.47KN ;Fy=30321.5KN均小于
CQC:：;Fx=38862.24x0.8 =31089.87KN; Fy=36440.08X0.8=29152.06KN
并且LAN5-3: 地震基底剪力最小值Fx=25288.2KN> CQC: Fx=38862.34X.65=25260.52KN
計算滿足現行規范要求。
3．基礎設計：
基礎形式采用鋼筋混凝土樁筏基礎。因高層與多層裙房連成整體，從受力情況分析，高層結構內力大，特別是核心筒處內力更大。裙房結構內力相應較小，為減小高層與裙房之間的差異沉降，基礎設計中采取考慮上部結構剛度，基于上部結構與基礎和樁同工作的基理，
設計中采取了長短樁、大、小直徑樁、疏密樁布樁方案。即：在高層柱下、核心筒下集中布置直徑800毫米，樁長33.4米鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，特別是在核心筒下加密樁的布置。而在裙房框架柱下集中布置直徑600毫米，樁長17.8米鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。高層區域筏板厚度：A座2米；B、C/、D座2.2米。裙房區域A座0.8米；B、C/、D座0.9米。在每座核心筒區域及個別柱下筏板加厚以滿足筏板抗沖切及抗剪要求?；A設計正因為注重了減小核心筒及高層柱下受力較大區域筏板的沉降量，強化核心筒及高層柱下樁的豎向支撐剛度。弱化裙房柱下樁的豎向支撐剛度。通過多次調整樁的布置，有效地調整了基樁的豎向剛度分布，使差異沉降減到最小值。同時使基礎內力和上部結構因地基不均勻沉降造成次應力顯著降低。計算結果顯示：核心筒區域筏板計算沉降值為137~149毫米，核心筒以外高層區域筏板計算沉降值為131~147毫米，裙房區域筏板計算沉降值為101~121毫米。可見高層區域與多層裙房區域筏板差異沉降量很小，基礎沉降及整體傾斜均滿足現行規范要求。
在施工過程中，施工方根據設計圖指定各沉降觀測點進行各階段沉降觀測。由建設單位提供中國地震局第一檢測中心所作本工程基礎沉降觀測數據結果：結構主體施工至26層接近封頂時，各樓座累積基礎最大沉降量為A座：Smax=28.13mm; B座：Smax=27.37mm
C座：Smax=26.27mm; D座：Smax=26.84mm.。
4.上部結構：
B、C、D座為大底盤、多塔樓高位轉換復雜高層結構。因建筑功能需要平面布置復雜。上部住宅又設置角窗，裙房頂設置矮層設備層，以上因素給結構設計增加了難度。設計采用梁式轉換結構形式，傳力圖徑簡捷。即由墻——（轉換次梁）框支梁——框支柱。傳力直接、明確、清楚。設計中不斷優化結構布置，注重調整結構剛心與結構質心的偏心值使其滿足規范要求。從而減小因結構扭轉造成內力增大。尤其在設計中采取了加大角窗結構薄弱處梁的抗扭剛度，提高角窗兩側剪力墻抗震等級及通高設置約束邊緣構件，加厚角窗開間樓板厚度，雙層配筋，樓板中設置暗梁一系列措施。另外對于2.2米層高矮層設備層，結構分析其剪壓比很難滿足規范指標要求。通過數次調整墻體布置，采取措施如開結構洞使墻肢長度變小，形成高度較高墻體。絶大多數剪力墻、連梁剪壓比滿足規范限值。對框支梁不同工況進行高精度有限元分析，其中包括梁上布滿剪力墻工況，帶有門窗洞口剪力墻工況，單側布置剪力墻工況。通過結構分析，制定采取不同構造措施。保證結構安全可靠。
三．結構關鍵技術和對策：
1.基礎筏板厚度2.0~2.2米為大體積混凝土結構。為防止基礎筏板不產生過多收縮裂縫，采取低標號C35混凝土澆筑地下結構。為減小水化熱采用產生水化熱較小的水泥，合理配比，按比例摻入適量粉煤灰且采用60d齡期強度，施工中加強養護，工程質量得到了保證。
2.因建筑平面布置復雜，一根框支柱有多個方向梁匯交，梁的鋼筋在柱中的水平錨固不能保證。為此設計采取設置柱帽來解決梁內縱筋在柱、柱帽中錨固。使梁柱節點鋼筋錨固有保證。
3.在框支柱設計滿足規范要求前提下，考慮其軸壓比較大，為增加框支柱延性及抗震性能，在框支柱中部設置構造芯柱。并且將框支柱縱筋延伸至上層剪力墻樓板底。
4.對于2.2米層高矮層設備層中個別剪力墻、連梁剪壓比超限分別采取抗震措施，連梁中增設抗剪鋼筋及暗撐。剪力墻整層內增設斜向鋼筋，同時適當提高剪力墻水平抗剪鋼筋，從而提高了連梁及剪力墻延性及抗震能力，避免墻體發生剪切破壞。。
5.沉降觀測及后澆帶處理。
施工過程中，除對本工程沉降觀測外，還因工程所處地勢原因，還應對周圍建筑及道路進行沉降觀測，在滿足結構抗浮結構施工適當部位才停止降水。
沉降后澆帶應在結構沉降趨于穩定時，經設計同意后，按設計要求采用高一級微膨脹混凝土澆筑。
