高层建筑结构设计论文

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高层建筑结构设计论文范文第1篇

我国当前主要通过常微分方程求解器对高层建筑结构力学进行分析。高层建筑结构力学常微分方程求解器功能强大，自适应求解效果非常好，可以有效满足对用户进行预先解答，提高解答的精度，降低解答指定的误差限。当前我国在高层建筑结构分析通过对常微分方程求解器的应用，有效实现了对高层建筑结构楼板变形时的动力计算、稳定计算和静力计算，实现对数据的整体分析和处理。建筑人员通过使用常微分方程求解器的分析，有效降低了在进行高层建筑结构分析时的处理量，降低了高层建筑结构分析中的方程组数，有效提高运算效果，从本质上实现了对建筑结构的优化。

在对高层建筑结构常微分方程求解器进行深入研究的过程中，清华大学教授包世华和袁驷有效提高了常微分方程求解器的应用，实现了对常微分方程求解器的深化研究。袁驷教授利用有限元技术，对偏微分方程的半离散化进行控制，有效实现了对常微分方程组的求解，提高了对结构线性函数的应用。通过常微分方程求解器的直接求解，对有限元线进行实际应用，有效对一般力学问题进行计算，在很大程度上提高了一般力学问题的计算效果。而包世华教授对半解析-微分方程求解器方法进行分析深化，有效将半解析-微分方程求解器方法应用到高层建筑结构结构静力、动力、稳定性的分析验证中，提高了对高层建筑结构力学分析的效果。

2高层建筑结构弹塑性动力分析方法

高层建筑结构弹塑性动力分析方法在高层建筑结构力学分析中又被称为时程法。高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要是对地震波直接输入结构，完成结构的弹塑性性能分析。这种方法要求结构力学分析人员建立专门结构弹塑性恢复性动力方程，通过逐步积分法实现对地震过程中速度、加速度、位移等的时程变化，完成对建筑结构的描述。高层建筑结构弹塑性动力分析方法对建筑结构在强震的作用下弹性及非弹性阶段的内力变化进行深入研究，有效对高层建筑构件可能出现的损坏、开裂、屈服、倒塌进行分析，提高建筑结构力学的分析效果。当前在国内的高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要输入地震波为随机人工地震波，结构模型的计算多采取层模型。除此之外，高层建筑结构弹塑性动力分析方法还加大了对楼板结构变形的分析，使用并列多质点计算模型进行计算，对高层建筑结构的基础转动和评议进行研究，有效提高了对土体、基础及上部结构耦合振动的模拟效果。

近年来我国还高层建筑结构弹塑性动力分析方法中对扭转振动进行分析，取得显著进展。高层建筑结构弹塑性动力分析方法能够有效对高层建筑结构中存在的薄弱环节进行分析，提高对结构延展性、变形的实际分析效果。高层建筑结构弹塑性动力分析方法预计的破坏形态与实际地震的破坏效果非常接近，有效对地震危害进行防护处理，提高了高层建筑结构的防震效果。但是当前对高层建筑结构弹塑性动力分析方法的整体看法不一。部分人员认为采取大型高速计算机对典型地震波进行分析；但是部分人员认为典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在进行研究的过程中要对研究算法进行简化，对近似方法进行研究。随着高层建筑结构弹塑性动力分析方法的逐渐发展，越来越多国家在进行高层建筑结构力学分析的过程中开始对地震波根据实际情况进行选取，模拟效果大幅提高。

3基于最优化理论的结构分析方法

基于最优化理论的结构分析方法主要是通过数学上的最优化理论及计算机技术实现对高层建筑结构设计的一种新方法。基于最优化理论的结构分析方法有效实现了对结构设计的被动分析道主动设计的转变，提高了高层建筑结构设计的灵活性，对设计具有非常好的促进效果。基于最优化理论的结构分析方法对空间的要求较为严格，设计过程中要保证以最小的质量产生最大的刚度。因此，设计人员要对框架剪力墙结构中的剪力墙进行充分分析，实现墙体的优化布置和数量选取，提高基于最优化理论的结构分力学析效果。基于最优化理论的结构分析方法中要求保证适度的刚度，对刚度要进行严格控制。尤其是在分析剪力墙与地震作用的时，要对剪力墙刚度进行优化设计，确保建立正确的最优化刚度模型，提高基于最优化理论的结构分析方法的模型实际应用效果。目前我国的基于最优化理论的结构分析方法发展还不全面，在进行单位建筑面积上剪力墙惯性矩度量指标设计的过程中还存在较多问题。我国的基于最优化理论的结构分析方法仍处於研究和发展阶段。高层建筑结构力学分析人员要对基于最优化理论的结构分析方法中的数学模型进行深入研究，对剪力墙最优刚度进行有效分析，从本质上提高数据分析处理效果，拓宽基于最优化理论的结构分析方法的应用前景。

4基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法

在进行分区的过程中，高层建筑结构力学分析人员要对有限元进行全面分型。有限元中杂交元和非协调元的发展在很大程度上促进了分区广义变分原理的发展，为分区广义变分原理奠定了坚实的理论基础。清华大学龙驭球教授对分区广义变分原理进行研究，实现了对分区广义变分原理的深化。龙驭球教授的分区混合有限元法将分区广义变分原理进行拓展，实现了继位移法、杂交元法之后的改革和完善。分区混合有限元法对弹性体分类，对势能区使用位移单元能量分析，将结点位移作为基本未知量。而余能区使用应力单元，将结构应力函数作为基本未知量，实现对能量项的交界面附加。分区混合有限元法在满足位移和力的基础上保证了位移的连续和收敛性，有效对总能量泛函驻值分区混合进行方程选取。分区混合有限元法适应性非常强，分区较为灵活，在很大程度上保证了函数的收敛性，对高层建筑结构力学的分析具有非常好的促进效果。

高层建筑结构设计论文范文第2篇

关键字：高层建筑 结构设计设计特点 结构体系 南北异同

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

一、高层建筑结构设计的特点。

首先，高层建筑结构设计与底层、多层的建筑结构设计相比较来说，结构设计所占的比重更大，结构体系的选择设计直接关系到很多重要问题，比如说平面布局、立体形态、楼层达到的高度和楼层管道的设置等。高层建筑设计良好与否更关系大到工程日期的长短和投资造价的多少。其次，在建筑考虑上的首要因素是水平力。因为低层建筑的高度较低，水平力的大小一般可以忽略不计，而显而易见高层建筑的高度就会比较高，建筑设计上水平力的大小就必须要考虑。通常要细致研究建筑的水平力产生的内力和位移的情况。再次，高层建筑在结构设计上要注意减轻自身重量。设计者应该从地基的设计上进行考虑，如果地基的设计和结构是一样的，那么努力做到减轻自身楼层的重量，就等于相应的在不增加基础投资的情况下增加了可建造楼层的层数，这样就有效的提高了经济效益。还有一点值得一提的是，就是针对增加了抗震设置的高层建筑，建筑工程者一定要细致的勘探地形和地质，建筑适宜选择在土质坚硬而且位置开阔的地段，这样更有利于抗震防灾。尽可能避开那种存在落差的地段、土质的陡坡、河岸、边坡以及断层的破碎带等，不得在危险的地段建造高层的建筑物，以防止对人们的生命财产造成严重损害。

二、高层建筑结构设计体系介绍。

在国内的高层建筑中，基本上都是使用的钢筋混凝土结构，而在结构体系上，高层建筑大概有如下的几个结构：框型的结构、剪力墙的结构、筒形结构等。

(1)框型结构在组成上是由基础、楼层、梁子和柱子等四种承重的构件。它在设置构造上是高层中常见的构造，用基础、梁子和柱子等承重材料构造成一个平面的框架然后再通过连接梁将各个平面连接成一个框架整体，有了一定的空间体系。由于框架结构的高层建筑所形成的空间相对大，一般学校、办公楼、医院、旅馆和工厂的厂房广泛应用此种结构体系，但是这种体系也是存在明显的优缺点。框型结构很明显的优点就是建筑平面设计灵活，空间比较大，这也是以上设施广泛应用的原因，还有的优点就是整个的高层结构自身重量轻，投资造价比较低，而且在建筑界上的计算理论都已经相当成熟，对建筑的设计合理和安全有一定的保证。框形结构的高层建筑的缺点就是抗侧力的能力比较弱，在风荷载的作用下就很容易产生大的位移，如果发生地震等地质灾害，框型结构的楼层损伤会严重。

（2）剪力墙就是高层建筑为了提高房屋结构的抗侧力，在楼层中设置的钢筋混凝土墙。这种建筑设计就是在提高高层建筑整个房屋的刚度和抗侧力同时还能对房间进行分格布局。在钢筋混凝土墙的水平力承受下，剪力墙沿多轴线斜交进行布置，能够很好的优化房屋空间整体性，而且剪力墙结构的抗震性很强，因为它独有的钢筋混凝土牢固性和空间构造特殊，因此在地震灾后的损害要小。但是剪力墙构造的高层房屋由于墙体多都不会太大，一般很难满足大面积的公共用房。

（3）随着高层建筑在设计上的要求增加，框架和剪力墙等平面结构很难满足建筑领域更高的层数和更高技术的抗震指数。于是建筑设计者创新推出可筒形结构的建筑体系。通常的筒形结构包括框架—筒形结构、筒中筒结构、成束筒结构、巨型结构、悬索结构等，都是通过剪力墙构造成筒状的薄壁筒体，它们可以作为梁子支撑框架，同时加密柱子，以增强梁子的刚度，以此形成空间整体受力的筒形建筑。这些常见的筒形结构设计都是建筑者以自己独到设计加上专业技术指导演变而来，在保证质量安全和构造合理的情况下，加大了建筑物的美观程度。

三、高层建筑结构设计南北方设计上的不同点。

在国内的建筑特色上，南北方的高层建筑设计上存在的差异性比较大。第一，在建筑物的设计上，北方的高层建筑着重点是在保温上，因为北方的天气比较寒冷，在建筑选择上就宜选择高层塔式建筑结构，用意就是在能有效的进行御寒保温。而南方的建筑设计首先就要考虑通风设置。他们的高层建筑设计更多的选择板式构造，因为板式结构比较薄，很容易达到空气流通的效果。第二，在北方的高层建筑设计中，更多的选择内廊构造，着重考虑内部的美观大方而外部的阳台设计不是很要求，同时阳台遮阳效果也显得不是很重要。在南方高层建筑设计上就恰恰相反，南方的建筑设置多存在外廊构造，外在的美很重要，同时因为南方气候炎热温度高，建筑者必须要重视阳台的遮阳效果，达到防暑的目的。第三，在建筑物的选择上，北方的玻璃窗经常选择大片结构，显示出北方人的大气磅礴，而南方的高层建筑的玻璃窗选择就重视细节美，不会选择大片玻璃，多是选择小的美型构造，这就是显示了南方人思想的细腻。第四，北方的高层建筑设计在天台构造的处理设计上不是特别用心，基本上天台的用处不大，而南方人经常把高层建设的天台设计成美丽的花园，在闲暇时间进行观赏，这同时也提升了建筑物的欣赏价值。

四、小结：以上介绍了高层建筑结构设计的设计特点、结构体系以及注意问题等。总之，高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，过程中出现的任何错误或者遗漏都可能使整个设计变得复杂或使设计出现不安全的因素，建筑设计人员必须全面和充分了解结构设计的问题，态度认真工作严谨的去设计处理好高层建筑结构的每个细节问题，使城市中的高层建筑的设计达到技术先进、经济合理、安全适用、保证质量的基本原则。在设计人员的辛勤工作下，我们有理由相信城市中将会有更多的设计独特、工艺精湛的高层建筑发出夺目的光彩，吸引众多的路人驻足赞叹！

参考文献:1.孔令辉.张永飞. 浅谈高层建筑结构设计的问题与探讨. 城市建设理论研究 2011年第27期.

2.于昕. 试论高层建筑框架结构设计中应注意的问题及对策. 城市建设理论研究 2011年第30期.

高层建筑结构设计论文范文第3篇

关键词：高层建筑；结构设计；剪力墙；超高；概念设计

1 高层建筑结构设计的基本特点

与单层或多层建筑的结构设计相比，高层建筑在结构设计中要考虑的因素较多，尤其是如果实现建筑整体美观性和安全性的协调，逐渐成为广大设计师关注的焦点问题。近年来，在国内各地区频繁出现高层建筑建设质量问题，结构设计的不合理是其主要原因之一，设计师难以把握高层建筑结构设计的基本特点，由于设计方案的不合理性，最终导致建筑的整体质量难以保证。高层建筑结构设计的基本特点，主要表现在以下几个方面：

1.1水平荷载具有决定性因素

由于高层建筑的层数一般在15层以上，其自身重量和使用荷载必然会导致结构中竖向构件产生一定的轴力，所以在高层建筑结构设计中必须注意水平荷载的问题，保证建筑的整体高度与弯矩值形成正比。对于水平荷载与建筑结构之间产生的倾覆力距，则应与建筑整体高度的二次方形成正比。

1.2结构延性至关重要

与多层建筑相比，高层建筑结构的柔性相对较大，特别是在地震或地基不规则沉降过程中出现结构变形的几率较大，因此，为了进一步提升高层建筑结构在塑性变形后的变形能力，防止其出现倒塌的问题，必须采取有效的措施增强高层建筑结构的延性。

1.3侧移是主要控制性指标

在高层建筑结构的设计中，侧移是设计师必须考虑的关键性问题之一。随着现代高层建筑层数的不断增加，结构在水平荷载的强大作用下，其出现侧向变形的几率也无形中增加，所以一定要将高层建筑结构的侧移控制在合理的范围内。

2 高层建筑结构设计应注意的几个问题

目前，国内在高层建筑结构设计中虽然积累了一定的经验，并且积极吸取了国外的先进设计理念，但是对于相关问题的把握和控制仍然存在一定的缺陷，这是阻碍我国建筑行业整体设计水平发展的主要因素之一。结合国内高层建筑结构设计的现状，应注意的问题主要有以下几点：

2.1框架柱截面大小的选择

对于框架柱而言，轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满，即耗能能力越大，延性就愈好。而对于柱净高与截面高度的比值小于4的短柱，在往复水平荷载作用下其滞回曲线呈较瘦的反s形，耗能能力降低、延性较差，呈剪切破坏。

高层建筑的底部柱，由于对轴压比值有要求， 因此往往会将柱截面取得很大，但是由于受到层高的限制就使得框架柱成为了短柱。在实际的结构设计时，要确定截柱面的大小要注意以下几点：框架柱的截面首先必须满足规范轴压比的需要，从而为结构的竖向承载力和底板的抗冲切承载力提供保障。而对于形成的短柱，则可以通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性的效果：采用钢管混凝土柱、劲钢混凝土柱或是高强混凝土柱；柱的轴压比必须满足规范限制，轴压比过大则结构的延性无法得到保证，过小又会造成结构的经济技术指标较差。

2.2短肢剪力墙的设置问题

在我国建设部组织编制的《高层建筑设计规范》中，对于短肢剪力墙作出了明确的定义，即墙肢截面的高厚比为5.8的墙被统称为短肢剪力墙。根据相关建筑技术部门的研究和实验，对于短肢剪力墙在高层建筑结构设计中的应用也提出了具体的要求，因此，在今后的高层建筑结构设计中，设计师应尽量减少或取消短肢剪力墙的设置，以免为建筑的后期设计和竣工质量检验造成麻烦。

2.3结构的超高问题

在高层建筑的结构设计中，超高问题是较为突出的，根据我国《建筑抗震规范》中的相关规定，必须对建筑的整体高度进行严格控制。我国高层建筑的限制高度一般分为：A级和B级两个标准，对于高层建筑的处理措施与设计方法的要求也有所改变。在高层建筑的实际设计工作中，设计师应根据建筑类型合理确定其高度，并且在通过相关部门的审核后，方可组织施工。

3 加强高层建筑结构设计的措施

在我国高层建筑数量增多、规模扩大，以及工艺和技术要求不断提高的背景下，在今后的高层建筑结构设计中，一定要不断采取新的理念和方法，全面提高设计方案的合理性、可行性与经济性，这也是促进我国建筑行业发展的先决条件。针对国内高层建筑结构设计的现状，应采取一下加强措施：

3.1进行合理的概念设计

在国外的高层建筑结构设计中，概念设计较为流行，而国内则较少采取此方法。所谓的概念设计是指在通过科学的构想来完善设计工作，促进设计方案更趋合理化、人性化。在我国的高层建筑结构设计中，应用概念设计方法时，必须考虑到结构的平面布置与刚度宜，以保证高层建筑的平面布置简单、规则，减少凸出或凹进等复杂结构。另外，在概念设计中尽量减少扭转对于结构的危害性也是十分重要的，可以从以下两方面入手：进一步增加结构自身抵抗扭转的性能；尽量减少或控制因地震作用而引起的建筑结构扭转问题。

3.2选择合理的结构体系

总结国内的高层建筑工程实践经验不难发现：在高层建筑结构设计中，如果结构体系的选择不合理，而仅是依靠所谓的先进理论和计算方法进行设计，难以保证建筑结构的安全性、经济性与可靠性，而且会留下较多的安全和质量隐患。由此可见，在高层建筑结构设计中，选择合理的结构体系是至关重要的，而且设计师应该重点分析的问题之一。目前， 国内的高层建筑中主要采用：抗震墙结构、框架结构、简体结构、板柱一抗震墙结构、框架.抗震墙结构，以及部分框支抗震墙结构等，每一种结构体系都具有其自身的优点的缺点，适用的环境也有一定的差异，所以设计师一定要结合工程项目的实际要求进行合理的结构体系选型。

3.3科学进行计算

在高层建筑结构设计中，科学进行各类数据的计算是设计师必须掌握的专业技能。根据高层建筑结构的实际情况，设计师要选取相应的计算模型。在进行概念设计时，要注意简化计算流程，以保证设计工作的时效性。目前，在国内高层建筑结构设计的计算中，各种专业的计算机软件和工具已经得到了广泛的应用，设计师仅需将各种实地测量数据输入到系统中，就可以在短时间内获取所需的各种专业数据，大大提高了设计师的工作效率和设计方案的准确性。

近年来， 我国高层建筑的建设有了迅猛的发展，而且成为促进国内建筑行业发展的重要建设项目。但是从高层建筑结构设计的整体质量而言，存在的弊端和问题相对较多，必须引起国家建筑主管部门和相关单位的高度重视。在未来的高层建筑结构设计中，广大设计师一定积极运用先进的设计理念和方法，在提高相关数据计算精确度的基础上，全面提高设计方案的质量，为工程项目的建设提供专业的工艺和技术依据。

参考文献：

[1]张彦彬.试析高层建筑工程的转换层结构设计[J].黑龙江科技信息，2011，（16）：246.

高层建筑结构设计论文范文第4篇

关键词：高层建筑；结构选型；结构优化；设计

1高层建筑结构选型设计

1.1高层建筑结构类型分析

高层建筑结构选型决定高层建筑的整体安全性和可靠性。常见的几种结构可类型为分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成，根据建筑功能的需求，完成对平面框架的布置。框架结构造价低，但在水平荷载影响下变形较大，抗震效果不佳；②框架-剪力墙结构，高层建筑中，剪力墙主要布置在电梯间，通过核心筒承担水平荷载，抵抗地震力，整体稳定性高。但是框架剪力墙结构容易受到平面布局限制，出现质心和钢心不重合的现象，结构扭转过大，可能会出现的安全隐患；③剪力墙结构，具有较好强竖向和水平向的承载能力，对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果，重点在于剪力墙的布置及自重的控制；④筒体结构，在电梯间及建筑布置剪力墙，形成筒体，该结构具有更高的刚度。

1.2高层建筑结构选型的影响因素

高层建筑结构选型，除了受建筑需求影响外，其主要因素可归纳为：①环境条件。主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等；②建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成,立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成；③建筑使用功能要求。高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。比如高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构；④结构抗灾水平及现场施工、后期使用、运营维护等。

1.3结构选型实施案例

本章节以某工程为例，该工程中主要包含的高层住宅和多层商务办公两部分，建筑的总占地面积95388.440m2，其中工程中主要以1号楼、2号楼、3号楼为高层建筑，且楼层均为36F，其中且高度分别为117.390m、119.400m、119.400m。本工程主要采用钢材、混凝土等材料。本章节以1号楼为研究对象，1号楼拟建楼层36层，设防烈度7度，基本风压0.75KN/m2，场地Ⅱ类。建筑对称布置，平面规则，其空间分隔小，隔墙多，且各层平面布置基本相同。通过考虑其竖向、水平向荷载、造价施工方面等因素，本工程采用剪力墙结构，通过合理布置剪力墙，控制结构的整体刚度及侧向位移等，使结构更安全、更稳定、更经济。

2建筑结构的优化设计

2.1结合建筑类型进行优化

汶川地震震害结果表明，对于教育类项目，如中小学，由于使用功能要求，相比其它建筑，教学楼竖向结构体系相对较弱，强度和刚度不足，并且建筑体型不对称，致使建筑在地震中易倾倒。因此教育类项目，应在建筑侧边及楼梯间布置剪力墙，以增强建筑结构的整体性与稳定性，使其具有良好的工作性能。针对文化体育类项目，例如图书馆、博物馆，根据其典藏书籍及文物的特点，其荷载大，使用空间大，平面不规则，在结构进行竖向布置时不必按照传统9m模数布置，某项目案列按12m模数优化柱网后，结构截面变化不大，但能更好满足建筑使用功能需求。

2.2结合建筑总高度进行优化

在某超高层中，通过对比分析钢骨砼柱—砼梁与钢管砼柱—钢梁，钢梁组合楼盖可有效降低梁柱截面，满足建筑使用净高要求，且中庭洞口各层交错布置，采用钢梁组合楼盖解决了传统支模难题；可有效控制塔楼标准层室内梁高，内部净高高出150～200mm；绝大部分构件都在工厂加工完成，最大化地提高建筑产品工业化水平，大大减少施工现场建筑垃圾；施工工期大大缩短。

2.3结合建筑荷载进行优化

越来越多的企业在项目建设过程中承受着巨额成本的压力,地下室优化的必要性不容忽视。在满足安全和建筑功能、效果的前提下，充分考虑覆土、消防车、人防等荷载，再进行平面布置，并进行多方案比选，项目实例表明，在常规8.5m×8.5m柱网情况下，荷载越大，采用大板结构，建筑物含钢量最低，最经济。在结构优化过程中应多方面考虑，对建筑安全、美观、经济等全面比较，以实现项目效益最大化。

2.4剪力墙结构优化理论在实际工程中运用

（1）在进行结构计算时，应通过软件分析，满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等各项指标确要求。（2）通过适当的缩减剪力墙的长度，减轻自重，增加高层建筑内部使用空间。（3）剪力墙的肢截面控制，在具体的控制中，需要保障肢截面以简单、规则为基准，具体的门窗洞口，同样需要设计整齐成列，并形成明确的墙肢与连梁，进而使得应力可以的合理的分布，提升高层建筑的整体安全性和稳定性。（4）剪力墙过长的部分，采用的开设洞口的方式，完成对剪力墙的均分，再由的弱连梁对他们进行连接，避免剪力墙出现的脆性剪切破坏，影响高层建筑的整体质量和安全。（5）剪力墙应自上而下的连续性布置，减少高层建筑出现刚度突变的情况，保障剪力墙的连续性。设计过程中适当对剪力墙的厚度和混凝土强度进行调整，满足轴压比的要求。（6）对窗口梁和阳台梁等截面进行调整，完成对结构刚度及位移的微整，是结构布置更合理。针对高层建筑的结构选型设计的基本情况，可完成高层建筑的结构优化，从而使得高层建筑的空间效果、结构性能和高层建筑的整体综合效益等均可得到改善，在保障高层建筑基本功能的基础上，提升高层建筑的稳定性和安全性。

3结束语

高层建筑结构设计论文范文第5篇

关键词：高层建筑 梁式转换层结构 设计

1高层建筑结构的相关问题

1.1 结构的超高问题：在抗震规范和高规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度以为，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

1.2 短肢剪力墙的设置问题：在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

1.3 嵌固端的设置问题：由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

2转换层的结构设计原则

2.1转换层设计原则

2.1.1转换层的竖向布置

转换结构可根据其建筑功能和结构传力的需要，沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置；也可根据建筑功能的要求，在楼层局部布置转换层，且自身的这个空间既可作为正常使用楼层，也可作技术设备层，但应保证转换层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。对大底盘多塔楼的商住建筑，塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中间出现刚度特别小的楼层，减小震害。对部分框支剪力墙高层建筑结构，其转换层的位置，7度区不宜超过第5层，8度区不宜超过第3层。转换层位置超过上述规定时，应作专门研究并采取有效措施。 2.1.2转换层的结构布置

研究得出，底部转换层位置越高，转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变就越加剧；此外，转换层位置越高，落地剪力墙或简体易出现受弯裂缝，从而使框支柱的内力增大，转换层上部附近的墙体易于破坏。总之，转换层位置越高对抗震越不利。

底部带转换层结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。由于转换厚板在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7，8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。

2.1.3转换层的抗震设计

为保证设计的安全性，规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按高规规定提高一级采用，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架一核心简结构和为密柱框架的简中简结构的抗震等级不必提高。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大；8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。

3梁式转换层结构的设计

由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙，其传力途径多次转换，受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还需要承受梁传给的剪力，扭矩和弯矩，框支主梁易受剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在进行结构平面布置时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙与剪力墙协同工作的受力体系。

3.1转换梁的设计

转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1．2。当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。

转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。

3.2框支柱的设计

框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整：抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；剪力调整：框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：框支柱的数目不多于1 0根时，当框支层为1-2层时，每层第根柱承受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框支层为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%；框支柱的数目多于10根时，当框支层为l-2层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。

4设计实例工程

4.1工程概况

某综合大厦,总建筑面积为28000m2,地下室1层,地上22层。其中1～4层为商业楼层,1层层高是5.1m,2～4层层高均是4.2m,5～22层为住宅,层高均为3m。 4层设置结构转换层兼设备层,转换层以上为住宅楼(纯剪力墙结构),以下为框架―剪力墙结构。该建筑位于六度抗震区,建筑场地为Ⅱ类。

4.2梁式转换层结构的设计要点

4.2.1结构平面布局为了提高其抗震能力,改善结构的受力性能,对于有抗震设防要求的建筑,为了改善结构的受力性能,提高其抗震能力,在对有抗震设防要求的建筑进行结构平面布置时,可以将一部分剪力墙落地,并贯通至基础,做成框支墙与落地剪力墙协同工作的受力体系。

该工程上部为纯剪力墙结构,底部为体型规则、简单的框架――剪力墙结构。

南北向刚度中心与质量中心偏差不超过2米,东西向完全对称,为了增强抗扭效果,除核心筒外的其余剪力墙应尽量沿周边均匀、分散布置。

4.2.2结构竖向布置高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和内收,可根据其建筑功能和结构传力的需要,沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置;也可以按照建筑功能需要,在楼层局部布置转换层。对于框支剪力墙结构高层建筑7度区不宜在第五层以上设置转换层,8度区不宜在第三层以上设置转换层。抗震设计的高层建筑结构,其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。

该工程的竖向布置设计遵循“强化下部,弱化上部”的原则。尽量减少转换层上部剪力墙数目,控制剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中,核心筒部分的厚度取为400mm,其余部分的厚度取为350mm。为了增强底部刚度,在底部增设部分剪力墙,且还要让核心筒两侧各有一片剪力墙落地。可选用C50混凝土,以提高底部柱、墙混凝土强度等级。

4.2.3抗震等级的确定抗震等级是根据建筑物设防烈度和建筑物使用功能的重要性确定的,根据《建筑抗震设防分类标准》(GB50223)的规定,建筑工程分为四个抗震设防类别:特殊设防类(甲类)、重点设防类(乙类)、标准设防类(丙类)、适度设防类(丁类)。当剪力墙转换层结构设置在三层以上时,为了保证设计的安全性,框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应提高一级。另外,在8度抗震设计时,还应考虑竖向地震作用的影响。