高层住宅楼结构设计
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高层住宅楼结构设计范文第1篇
关键词：高层住宅；概念设计；基础设计；剪力墙设计
1 工程概况
某高层住宅，设计使用年限为 50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度，主体为剪力墙结构，裙房为框架结构。地基基础设计等级为乙级，主体为筏板基础，裙房为柱下独立基础和墙下条形基础。总建筑面积为5231.08m2，东西长约45m，南北长约18m，主体为地上15层带 1层地下室，右边裙房为地上 1层带 1层地下室，前边裙房为地上 1层。
2 概念设计与总体指标控制
概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震的作用， 避免出现敏感的薄弱部位导致过早地破坏，因此剪力墙的布置应以此为原则精心布置，方可使结构在整体上安全合理。目前很多设计剪力墙满布，造成结构体系刚度过大，引起地震力加大，虽然满足强度要求，但混凝土用量大，钢筋用量也随之加大，并且加大后的地震力有时集中于某些薄弱部位，造成安全隐患。
建筑结构平面布置时，概念设计应尽量使 x向和 y向抗侧刚度接近，剪力墙不宜过多以免刚度过大。在竖向布置上也要力求均匀，避免少数楼层出现敏感薄弱部位，使结构整体形成均匀的抗侧力结构体系，在此基础上，结合电算才能作出安全、经济、合理的结构。在本工程住宅楼主体剪力墙时，x向剪力墙墙肢较短，y向剪力墙墙肢较长，墙肢尽量多做成带翼缘的L形、T形等，不做“一”字形短墙；高厚比多在8以上，通过这些措施使结构总体指标控制在规范允许范围内。总体指标对建筑物的总体判别十分有用。
3 基础设计
高层建筑剪力墙结构设计由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础多采用筏板基础。合理选择筏板厚度及边缘挑出长度也直接影响结构整体安全和工程造价。该工程上部 15层带 1层地下室，根据勘察报告，取筏板厚为1000mm，经细算后筏板可减至800mm。由于地库室为单层框架结构，筏板基础厚度计算后定为250mm，为解决柱对筏板的冲切，对柱下局部范围加厚（见附图1）。经此处理经济性明显。因此，基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，对高层来说一般筏板厚初选时可按楼层数计，即每层按 50mm厚增加。
筏板长度的设置应考虑地下室的使用合理性，通常采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝。本项目采用添加剂以补偿混凝土的因水化热引起膨胀与收缩，或采用纤维混凝土等方法在一定范围内可不设或少设后浇带，并且对所设后浇带采取必要的保护和加强措施。该工程地下室长120m，大于规范要求的55m，故筏板基础 采后浇带来解决结构超长的问题。并在塔楼与地下室之间设置后浇带，解决两种不同荷载之间的不均匀沉降问题（见附图2），效果良好。
4 剪力墙设计
4.1 剪力墙布置
剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，y两向的刚重比接近。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙（ h /w > 8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的 2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程剪力墙布置后，刚心和质心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大减小了扭转效应；主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。
4.2剪力墙配筋及构造
4.2.1剪力墙配筋
该工程剪力墙一层墙厚为 250mm，其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋￠10@ 200双层双向，双排钢筋之间采用￠6 @ 400拉筋；六层以上￠8 @ 200双层双向，双排钢筋之间采用￠6@ 600拉筋。地下部分墙体竖向配筋￠14@ 200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取￠12@ 150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。
4.2.2 剪力墙边缘构件的设置
试验研究表明，钢筋混凝土设置边缘构件后与不设边缘构件的矩形截面剪力墙相比，其极限承载力提高约40%，耗能能力增大20%，且增加了墙体的稳定性，因此一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7.2.17条设置构造边缘构件。
对于本工程剪力墙来说，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7%，一般部位0.5%；对于短肢剪力墙，应按《高规》第7.1.2条控制配筋率加强区 1.2 %，一般部位1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往按长肢墙进行暗柱配筋并不妥当，建议有两种方法：其一，计算中另一方向短肢不进入刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；其二，计算中短肢计入刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率在加强区取1.0 %，一般部位可取0.8 %。该工程地面一、二层设置构造边缘构件，纵筋最大直径为￠14，加强区暗柱配筋率最大为 1.45%，最小0.8%；三层及三层以上为构造边缘构件，构造边缘构件纵筋配筋率普遍在 0.6%～0.7%。
4.2.3 剪力墙的连梁
剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，虽然在计算中对其刚度进行折减，但在地震作用下弯矩、剪力仍很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。所以连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加1根梁，2根梁之间用轻质材料填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。该工程连梁截面均为墙厚×400mm，大部分连梁纵筋为4￠14，箍筋为￠8@ 100；个别连梁纵筋为 4￠16，箍筋为￠8@100。
5结语
综上所述，在高层建筑转换层的结构设计时，既要尽可能地满足建筑的使用功能的要求，又要使结构体系更加合理，应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置，从而满足建筑结构合理的使用要求。
参考文献
高层住宅楼结构设计范文第2篇
【关键词】：抗浮，超长结构，塔楼，大底盘，嵌固端，模型参数指标
Abstract: In this paper, a multi-storey tower high-rise building design, for example, first introduced the project overview, then the basis for selection, followed by discussion of its structural system and calculated according to the choice of appropriate structural system calculation model, and finally calculated results and the problems encountered in the design discussion and analysis.
Keywords: anti-floating long structures, towers, chassis, mounted side, the model parameters
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
本工程建筑占地总面积为12万平方米，由9个塔楼组成，每栋楼都带有地下室，该建筑为商住两用楼，地下负一层平时作为车库使用，其长度为240米，宽度为100米；最高的三栋为17层，高57.635米；本建筑具备的功能有地下车库、集中空调机房、应急发电机房、水泵房、高底压配电所等设备用房；建筑第一层为园林景观道路，地上部分十一层之下的是居民住宅，屋面以上为机房和屋顶水箱。抗震设防烈度为7度，基本风压为0.5kN/m2，建筑场地类别为Ⅱ类。
2.基础选型设计
通过对该建筑基础进行地质勘察，其基础采用打入式预制桩，荷载较小的车库等低层建筑将地下中粗砂土层作为桩的持力层；而对于荷载较大的17层的高层建筑选用强风化泥质粉砂岩作为桩基础的持力层，由于此土层在地下深层，所以基础桩长度很大，需穿过的其上部的土层较厚，所以工程用D50型号的较重的锤并且对设计桩长和沉桩灌入度进行双控。本工程中桩的长度在16和30米之间，桩径Ф400，其单桩竖向承载力特征值为1200kN；桩径Ф500，其单桩竖向承载力特征值为1750kN。
本建筑的地下室抗浮设计用的地下水面的标高（一般是丰水期的高水位）按照黄海高程2.5米进行计算，其地下车库顶部需有0.8米的土厚，地下室净高为2.95米，顶板厚度为160mm，底板厚度为300mm，均为梁板结构，混凝土强度等级为C35，抗渗标号为S8。设计中，需要保证地下室的抗浮稳定性，本工程采取的措施有：①增加拟建建筑轮廓内部的工程桩的抗浮功能，设置能够抵消土壤中水对结构产生的上浮力的抗浮工程桩；为降低施工难度，在拟建建筑轮廓外部的抗浮桩适宜采用预制桩。通过进行有关的计算得出，本建筑的抗浮桩桩径与其单桩抗浮承载力特征值分别为Ф400（300kN）、Ф500（350kN）。②因为本建筑地下室面积很大，其基础和基坑施工所耗时间也很多，所以必须对其抗浮设计需采取措施：第一，在工程施工时需利用抽水设备抽水将施工所在地的地下水位至少降低至承台下500毫米，使所挖的土始终保持干燥状态；第二，当地下室混凝土浇筑完成之后，地下室主体施工至设计标高6.0米，且非主体地下室顶板覆土不小于每平方米10kN、施工面载小于每平方米10kN的时候，可停止第一条中所说的降水。
由于本建筑结构超长，需对其采取措施：①按照高层建筑设计有关规范的要求，在对地板进行设计时，应该考虑混凝土干缩和施工时水泥水化热等影响因素，采用施工后浇带的方法，在工程中设置了两条横向四条纵向的六条混凝土后浇带，其宽度均为800毫米，同向两条后浇带的距离为30到40米；②地下室外墙和车库顶梁板都采用了无缝施工技术，并且运用了高性能UEA低碱膨胀剂防止收缩龟裂从而使结构达到防水的目的，根据有关规范要求，在纵横方向各设置两条膨胀加强带以提高结构整体防水性，带间距为50—60米。由于本工程施工的建筑是高层建筑，所以完成基础等地面以下工程后，对返还填实的土的质量必须进行严格的控制，以保证建筑基础的稳定。地下室外墙和回填土之间的内摩擦角越大说明回填土越夯实，基础越稳定，抗剪强度也越大。
3.结构体系及计算模型
本建筑的三栋商住楼的结构为框架-剪力墙结构，抗震缝将建筑物分为9个塔楼，并且其结构刚度均匀独立，它们的地下室是相连的，这就使得建筑底盘很大，形成多塔楼大底盘结构。
①地下室嵌固位置：根据高层建筑设计规范和抗震规范的有关规定，当地下室的嵌固位置为地下室顶板时，其结构的侧向刚度必须大于其上部紧挨着的楼层的侧向刚度的2倍，且地下室至少为两层。若不能满足这个要求且不能增加地下室的侧向刚度，就不能选用顶板作为嵌固位置，而需选取其下合适的部位进行嵌固。本工程中由于地下室作为车库使用，其空间面积很大，导致其侧向刚度和水平刚度都不是很大，通过有关的计算分析，工程选用建筑基础底板作为嵌固点。
②多塔结构计算模型：第一种是离散模型，即将塔楼底盘也进行划分，将建筑看做是完全独立的各个塔楼单元，然后分别对其进行计算分析，采用这种模型进行计算由于忽略掉了塔楼之间的相互影响，所以其计算结果往往不够准确，但是整体模型在反应各塔楼的扭转特性上十分困难，且各个塔楼的周期比的计算应该采用此模型；第二种就是整体模型，这种模型将塔楼和底盘看作是一个整体进行计算和分析，所以在建筑设计计算时，凡是采用此模型能够实现的计算都应该优先考虑此模型。
③对于大底盘的措施：本工程建筑的底盘较大，其上部结构对非其本身范围以内的大底盘的有些竖向抗侧力构件影响较大，对其它的竖向构件影响很小，用振型图来判断大底盘竖向抗侧力构件对上部结构的作用，根据相关规定塔楼周围的最大范围在两个水平方向不宜大于其地下室一层层高的2倍。
④本工程中塔楼部分选用的计算和设计模型是离散模型，大底盘地下室选用的是整体模型，对于塔楼底部加强区的抗震构件的选取按照两种模型计算结果中较差的那个进行设计。
⑤应该注意的问题：第一，地下室质量产生的地震作用大部分被室外回填土吸收，但是并没有对其吸收标准做出明确的计算；第二，按照有关规定，对地下室结构中不满足最小地震剪力系数要求的地方没有进行调整，这就导致了结构整体地震作用基底剪力的减小，使得传递到基础的总地震剪力和倾覆力矩偏小。
4.结构计算及分析
在对建筑结构设计完成时，需对设计的合理性进行验算，本工程主要采用电算的计算方式，电算结果如表1所示。
对电算结果进行分析可知，建筑的结构刚度中心与建筑截面的几何中心偏离不大，偏心弯矩对基础的影响不大，剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的1/2，结构的自振周期、位移值以及振型曲线都没有超限(见表1或如图1、图2所示)，两个方向的竖向刚度较均衡，结构扭转很小，计算结果较为合理。
图1地震作用下特征阵型示意图
图2地震作用下位移曲线示意图
本工程设置中出现的问题，经过多次电算可知，①根据整体弹性内力、构件塑性设计原理对竖向荷载下框架梁端负弯矩进行降低的幅度要适当增大，调幅系数取0.8—0.9，这样在地震作用下梁端较易出现塑性铰，可吸收一部分地震作用；②为避免主梁承受过大的扭矩引起超筋超限，需适当减小梁的抗扭刚度折减系数，根据工程实际情况，适宜取0.5—0.65；③由于高层建筑需进行施工模拟计算，计算结果显示，与筒体相近的柱下轴力不够大，柱与筒体之间的梁配筋较大，并且随着高度的增大此现象更突出，最终导致截面超筋，和实际情况相差较大；④在框架剪力墙结构中，剪力墙主要承受水平作用下的剪力，但是这样导致了剪力墙的数量增加从而增加了结构刚度和地震作用，且这种结构耗费资金过大，此外，剪力墙的长度很大，且有相当强的翼缘与之相连，导致配筋过大，克服这个问题的方法是对部分墙肢人为地开施工洞，将其分为几段并连的小墙肢，从而合理分配各个墙肢的剪力，并且避免了超筋现象的出现，达到有关规范的要求。
【参考文献】：
［1］陈岱林，李云贵，魏文郎.多层及高层结构CAD软件高级应用.中国建筑工业出版社
［2］高立人，方鄂华，钱稼茹.高层建筑结构概念设计.中国建筑工业出版社
高层住宅楼结构设计范文第3篇
关键词：高层建筑;位移角;地基基础
Abstract: the paper mainly combined with the engineering practice, the structure design of high-rise residential buildings are analyzed, and to meet the requirements of the building use, the structural design of also fully embodies the shear wall structure of the advantages, its stiffness big, small and comfortable high degree of displacement. Practice proves the shear wall structure system are used in high-rise residential buildings.
Keywords: high building; Displacement Angle; foundation
中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
本工程总建筑面积114128m2 。1#住宅楼建筑面积22169 m2 ，地上29层，地下2层地下室。该工程建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50a，建筑抗震设防为丙类，抗震设防烈度为7度，地震作用和抗震措施均按抗震7烈度设防，设计基本地震加速度为0.2.g，设计地震分组为第一组，剪力墙抗震等级为二级。1#住宅楼采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，抗震等级为二级。
2、高宽比确定
高层建筑的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。根据《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2002第4.2.3条条文解释“一般场合，可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比，但对凸出建筑物平面很小的局部结构（如楼梯间、电梯间等），一般不应包含在计算宽度内。”根据规范提供的方法， 本工程高宽比超过《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2002第4.2.3条表4.2.3-1抗震设防烈度为7度时，A级高度剪力墙结构高宽比不宜大于6的规定。因高宽比超过规范限值，因此，本工程在结构设计时应采取必要的加强措施。
3结构设计
3.1 结构选型
建筑物的结构设计，不仅要求具有足够的承载力，而且必须使结构具有足够抵抗
侧力的刚度，使结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定的范围内，基于上述基本原理，工程综合分析了结构的适用，安全，抗震，经济，施工方便等因素，选取结构为剪力墙体系，由钢筋混凝土框架承担竖向力和侧力。钢筋混凝土框架刚度布置相对比较均匀，在满足建筑功能情况下，尽量减少平面扭转对结构的影响。
3.2 主要材料
混凝土强度等级。墙、柱：-1~5层为C50，6~10层为C45，11~15层为C40，16~20层为C35，21~25层为C30，26~29层为C25；梁、板：-1~20层为C30，11~天面层为C25。钢筋采用普通钢筋HPB235级、HRB335级、HRB400级。
3.3板厚取值
现浇楼盖中，板的混凝土用量约占整个楼盖的50% ～60% ，板厚的取值对楼盖的经济性和自重的影响较大，在满足板的刚度和构造要求的前提下，应尽量采用较薄的板，双向板的最小板厚度为80 mm, 板的厚度与跨度的最小比值：四边简支板为1 /40， 连续板为1 /50。工程最大板跨为5m， 其余板跨均小于4 m， 考虑到工程为住宅楼，板内有埋机电暗管, 因此小于4 m的板跨板厚也取100 mm, 5 m板跨板厚取140 mm。
4结构计算分析
工程采用了中国建筑科学研究院的PKPM系列SATWE软件（ 多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）进行计算，施工图采用SATWE的计算结果，按15个振型进行结构计算分析。
4.1结构整体抗倾覆验算结果
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倾覆力矩Mr 倾覆力矩Mov 比值Mr/Mov零应力区(%)
X风荷载5250527.5 209207.725.10 0.00
Y风荷载2947079.2 429299.7 6.86 0.00
X 地 震5250527.5 252271.620.81 0.00
Y 地 震2947079.2 270002.410.92 0.00
从结果可以看出，由于Y方向较“薄”，造成Y风荷载作用时所产生的倾覆力矩远大于X风荷载及地震力产生的倾覆力矩，分别为X风的2倍、X地震的1.5倍、Y地震的1.6倍。
4.2结构整体稳定验算结果
X向刚重比 EJd/GH**2=7.24
Y向刚重比 EJd/GH**2=5.15
该结构刚重比EJd/GH**2大于1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算
该结构刚重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考虑重力二阶效应
4.3 弹性层间位移角
根据广东省《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ—2002）补充规定DBJ/T15-46-2005第3.5条“对于高度小于150m的剪力墙、筒中筒结构等弯曲型结构，当弯曲变形的影响明显，某层层间有害位移角小于层间位移值的50%，该层层间位移角限值可放宽至1/800。”本工程Y方向风荷载控制时的位移角1/851
4.4轴压比
计算结果分析表明，本工程各项整体指标均能满足相关规范的有关要求或未超出规范规
定的最大限值；柱的轴压比和各构件的强度及变形也均能满足规范的要求。
4.5桩基础设计
本工程采用PKPM系列JCCAD程序进行布桩、桩反力计算及承台配筋。由于Y向风荷载产生较大的倾覆力矩，最大桩反力为Y向风荷载控制，且最终的配桩数量要多于根据D+L结果估算的配桩数量。
5、地基与基础
该场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为Ⅲ类。基础位于地下水位以下，基坑开挖时应采取降水措施，建议采用管井降水方案。该工程地基持力层为4层粉质粘土，其承载力特征值为180kPa，天然地基不能满足工程对地基承载力和沉降的要求。地基处理方案为：采用:CFG 桩处理地基，其持力层为桩下沉降变形较小的第7层卵石、圆砾层。基础平面布置见图1。
高层住宅楼结构设计范文第4篇
关键词：剪力墙目录控制参数结构设计高层建筑经济分析
1、前言
随着我国城市化建设进程的加快，人们对住宅，特别是小高层及多层住宅平面与空间的要求越来越高，高层住宅建筑大量采用了剪力墙结构。它相对于框架结构更为简洁、宽敞，使用功能更好，为住户的自行改造增大了灵活性，加大了使用面积，因此，在高层剪力墙结构设计中，既要发挥这种结构体系的优点，又要改进其工程费用较高的缺点，降低高层建筑剪力墙结构的造价和材料消耗量，这是考核结构设计水平的重要指标。本文根据笔者多年来的工程设计实践，探讨了使高层建筑剪力墙结构设计更经济的措施。
2、高层建筑目标控制参数
高层设计的难点在于竖向承重构件（柱、剪力墙等）的合理布置，设计过程中控制的目标参数主要有如下七个 ：
2.1 轴压比
主要为限制结构的轴压比，保证结构的延性要求，轴压比不满足
要求，结构的延性要求无法保证；轴压比过小，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少相应墙、柱的截面面积。
2.2 剪重比
主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全。这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的水平地震剪力如果达不到规范的最低要求，就要人为提高，并按这个最低要求完成后续的计算。
2.3 刚度比
主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层。
2.4 位移比
主要为限制结构平面布置的不规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
2.5 周期比
主要为限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响。周期比不满足要求，说明结构的抗扭刚度相对于侧移刚度较小，扭转效应过大，结构抗侧力构件布置不合理。
2.6 刚重比
主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应不致过大，避免结构的失稳倒塌。刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。
2.7 层间受剪承载力比
主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免楼层抗侧力结构的受剪承载能力沿竖向突变，形成薄弱层。
3、高层建筑剪力墙结构优化设计分析
3．1高层剪力墙住宅的结构设计的经济分析
(1)剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省。在高层住宅中，开间均较小，分隔墙较多，采用现浇剪力墙，可将承重墙减少，比较经济。另外，剪力墙外观整齐，没有露梁、露柱现象，便于室内布置，因此在高层住宅中常采用现浇剪力墙结构。
(2)剪力墙结构设计中应注意的问题。剪力墙结构的坑侧刚度大，结构周期小，地震响应大；剪力墙结构墙体越多，建筑物的重量越大，地震反应也大，会造成浪费；另外，剪力墙结构墙体多为构造配筋，如果配筋太低，则结构延性差。
刚度较大的结构一般震害较轻，但是，一般情况下，建筑物的刚度越大，工程费用越高。因此，剪力墙结构应满足规范中的关于结构水平位移和地震力的要求，但如果要做到安全适用，经济合理，就必须在实际工作中有所判断，将结构水平位移和地震力控制在合理范围内，然后检查结构的内力和配筋。
3.2剪力墙结构构件的合适含钢量
在以结构设计规范为依据的实际情况中对某高层剪力墙住宅楼的结构计算作整体分析，同时从结构含钢量的角度作具体分析，从而优化其结构设计。
3.2.1现行规范对钢筋混凝土构件给出了最小含钢量
(1)剪力墙端部加强区关于暗柱、端柱、翼柱的构造配筋要求；
(2)剪力墙分布钢筋的配筋要求；
(3)连梁的配筋要求；
3.2.2因混凝土为泵送商品混凝土，水灰比大，收缩率较大
为满足要求并根据实际情况，高层建筑合适的含钢量见下表 1：
种类 受力纵钢筋
% 非受力纵筋% 箍筋
梁 0.6～1.5 0.3 0.25～0.4（1）
柱
（包括暗柱） 0.5～1.5 0.812（2）
墙 0.35～0.5 0.35～0.5
板 0.35～0.6 0.35～0.6
表1高层建筑合适的含钢量
3.3优化结构设计，降低工程造价
(1)优化结构设计，使结构受力均衡，技术应用得当，整体安全可靠度一致，任一结构都能同时发挥其最大作用，这样设计出的结构才能达到既经济，又合理的目的。
从结构设计整体布局来看，在水平荷载作用下，剪力墙的暗柱配筋往往是构造配筋，暗柱断面的确定与剪力墙的布置有密切的关系，而构造配筋与暗柱断面又有着一一对应关系。由于剪力墙布置的差异，一片剪力墙两端暗柱的断面可能差6倍～10倍。配筋也相应差6倍～l0倍。而剪力墙在不同方向的水平荷载作用下是具有对称性的。这样设计出的结构就会造成极大的浪费，因此，首先调整剪力墙的布置，尽可能使之对称这样即节省了造价，又增加了结构安全性。
(2)造成结构浪费往往是由于设计人对某种结构概念理解不透而导致的。例如：某18层综合楼，由内简外框组成结构。外框柱距7.2m，外框与内简距离9 m设计人员将外框边梁做成lO00mm×750mm，目的是增加边梁的抗剪能力，引入剪力滞后的概念，加大外框结构的刚度。实际上，该工程由于外框柱距 7.2mm，很难产生剪力滞后效应，边梁采用lO00mm×750mm与采用350mm×750mm对外框的变形是相同的，不会增加结构的刚度，反而会因为增加重量，加大结构自身的负担，对结构不利。设计人员如果不能准确把握结构概念，就会造成浪费。
4、应用实例分析
4.1工程概况
本工程位于湖南常德市，所在住宅小区总建筑面积达50万M2，与本工程类似的住宅楼近二十多栋。如果通过对一栋楼进行结构设计分析，找到其中可优化改进的地方，就可使结构设计得到部分的优化、提高建筑产品的性价比、降低单价造价和整个小区的工程造价。
进行结构设计分析的住宅楼为地下一层，地上三十层的纯剪力墙结构。总建筑面积约1.49万M2，地下一层为车库，层高均为4.6m，首层架空，层高5.0m；二层及以上层为住宅，层高为3.0m。建筑类别为丙类。II类场地。
4.2结构整体计算
4.2.1整体计算结构
结构自振周期(取前三个振型)见表2
振型号 周期（s） 平动系数 扭转系数
1 2.3912 0.96 0.04
2 2.2316 0.96 0.04
3 2.0412 0.08 0.92
表2结构自振周期参数
4.2.2结构整体合理性判断
(1)楼层最小剪重比大于规范容许的“楼层最小地震剪力系数值”较多，结构整体布置还有可优化的空间。
(2)结构平均重量：13.6KN/M2，合理。
作用方向 X Y
楼层最小剪重比 2.46% 2.51%
有效质量系数 95.59% 94.49%
标准层面积 474 M2
总重标准值 42998
楼层最大层间位移与该楼层平均值的最大值 1.29 1.28
楼层最大水平位移与该楼层平均值的最大比值 1.22 1.26
楼层层间最大位移与层高之比的最大值 1/1206 1/1350
底部地震剪力（KN） 4384 4868
表3主要控制参数
(3)自振周期：参照(T1－(0.05～0.08)n=1.5～2.4S)，周期在合理范围内。
(4)X方向楼层最大层间(水平)位移与该楼层平均值的最大比值为1.29，在规范许可范围内。
4.3剪力墙及连梁钢筋用量分析
墙厚根据规范及工程层数，层高情况取值如下：首层及地下层350mm，二～八层及以上墙250mm，其余墙200mm。
设计配筋采用的为包括配筋法。从节省造价角度考虑，可从以下方面适度调减钢筋：(1)暗柱、连梁等处构件根据计算结构按构造要求配筋(不包括局部按计算配筋的)，其中，墙体分布筋基本与规范最小配筋及其它构造要求相吻合；(2)地下室外墙水平分布筋为φ14@200(二级)。
4.4楼板钢筋用量分析
考虑电气埋管要求楼板厚度最小取100 mm。大房间根据板跨，考虑轻质隔墙荷载分别取120 mm几种。
楼板采用弹性计算。采用的是普通的三级钢筋，楼板配筋大部分为φ8@200，配筋率0.025％；较合理。
5、结束语
高层建筑剪力墙的经济性设计受结构布置和剪力墙的形式、剪力墙的厚度、配筋率、结构自重及刚度等多种因素的制约。因此，在进行高层建筑剪力墙结构设计时，高度重视影响结构技术经济的因素，考虑综合效益，以达到降低工程造价和材料消耗量的目的，取得更加科学、合理、经济的设计结果。
参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程．[s]北京：中国建筑工业出版社，2002．
高层住宅楼结构设计范文第5篇
关键词：高层住宅；概念设计；基础设计；剪力墙设计
1 工程概况
本工程为高层住宅楼，总建筑面积为5220.30m2，地上15层，地下1层，主体为剪力墙结构，裙房为框架结构。地基基础设计等级为乙级，主体为筏板基础，裙房为柱下独立基础和墙下条形基础。设计使用年限为 50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度。
2 概念设计
概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震的作用， 避免出现敏感的薄弱部位导致过早地破坏，因此剪力墙的布置应以此为原则精心布置，方可使结构在整体上安全合理。目前很多设计剪力墙满布，造成结构体系刚度过大，引起地震力加大，虽然满足强度要求，但混凝土用量大，钢筋用量也随之加大，并且加大后的地震力有时集中于某些薄弱部位，造成安全隐患。
建筑结构平面布置时，概念设计应尽量使 x向和 y向抗侧刚度接近，剪力墙不宜过多以免刚度过大。在竖向布置上也要力求均匀，避免少数楼层出现敏感薄弱部位，使结构整体形成均匀的抗侧力结构体系，在此基础上，结合电算才能作出安全、经济、合理的结构。在本工程住宅楼主体剪力墙时，x向剪力墙墙肢较短，y向剪力墙墙肢较长，墙肢尽量多做成带翼缘的L形、T形等，不做“一”字形短墙；高厚比多在8以上，通过这些措施使结构总体指标控制在规范允许范围内。总体指标对建筑物的总体判别十分有用。譬如说若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用。
3 基础设计
高层建筑剪力墙结构设计由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础多采用筏板基础。合理选择筏板厚度及边缘挑出长度也直接影响结构整体安全和工程造价。该工程上部 15层带 1层地下室，根据勘察报告，取筏板厚为1000mm，经细算后筏板可减至800mm。由于地库室为单层框架结构，筏板基础厚度计算后定为250mm，为解决柱对筏板的冲切，对柱下局部范围加厚（见附图1）。经此处理经济性明显。因此，基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，对高层来说一般筏板厚初选时可按楼层数计，即每层按 50mm厚增加。如15层建筑则初选可取 600mm厚试算，试算后根据筏板配筋情况再逐步加大或减小。筏板厚度及配筋与地基持力层的承载力和压缩模量有关，同时应考虑桩冲切、角桩冲切、墙冲切、柱冲切及板配筋等多方面的因素进行优化调整才能取得较满意的结果。
筏板长度的设置应考虑地下室的使用合理性，通常采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝。本项目采用添加剂以补偿混凝土的因水化热引起膨胀与收缩，或采用纤维混凝土等方法在一定范围内可不设或少设后浇带，并且对所设后浇带采取必要的保护和加强措施。该工程地下室长120m，大于规范要求的55m，因此筏板基础采后浇带来解决结构超长的问题。并在塔楼与地下室之间设置后浇带，解决两种不同荷载之间的不均匀沉降问题，效果良好。
4 剪力墙设计
4.1 剪力墙布置
剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，y两向的刚重比接近。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙（ h /w > 8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的 2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程剪力墙布置后，刚心和质心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大减小了扭转效应；主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。
4.2剪力墙配筋及构造
4.2.1剪力墙配筋
该工程剪力墙一层墙厚为 250mm，其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋￠10@ 200双层双向，双排钢筋之间采用￠6 @ 400拉筋；六层以上￠8 @ 200双层双向，双排钢筋之间采用￠6@ 600拉筋。地下部分墙体竖向配筋￠14@ 200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取￠12@ 150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第 4.1.6条规定：迎水面保护层应大于50mm。
4.2.2 剪力墙边缘构件的设置
试验研究表明，钢筋混凝土设置边缘构件后与不设边缘构件的矩形截面剪力墙相比，其极限承载力提高约40%，耗能能力增大20%，且增加了墙体的稳定性，因此一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7.2.17条设置构造边缘构件。
对于本工程剪力墙来说，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7%，一般部位0.5%；对于短肢剪力墙，应按《高规》第7.1.2条控制配筋率加强区 1.2 %，一般部位1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往按长肢墙进行暗柱配筋并不妥当，建议有两种方法：其一，计算中另一方向短肢不进入刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；其二，计算中短肢计入刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率在加强区取1.0 %，一般部位可取0.8 %。该工程地面一、二层设置构造边缘构件，纵筋最大直径为￠14，加强区暗柱配筋率最大为 1.45%，最小0.8%；三层及三层以上为构造边缘构件，构造边缘构件纵筋配筋率普遍在 0.6%～0.7%。
4.2.3 剪力墙的连梁
剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，虽然在计算中对其刚度进行折减，但在地震作用下弯矩、剪力仍很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。所以连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加1根梁，2根梁之间用轻质材料填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。该工程连梁截面均为墙厚×400mm，大部分连梁纵筋为4￠14，箍筋为￠8@ 100；个别连梁纵筋为 4￠16，箍筋为￠8@100。
5 结语
综上所述，在高层建筑转换层的结构设计时，既要尽可能地满足建筑的使用功能的要求，又要使结构体系更加合理，应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置，从而满足建筑结构合理的使用要求。
参考文献
