高层建筑设计论文

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高层建筑设计论文范文第1篇

高层建筑其体量巨大，往往给街道空间一种突然的压迫感，使人感觉好像从一个大空间突然进入一个小空间。处在街道两旁的高层建筑在设计时应该对其进行后退处理，并在其退出的用地上设计一个广场空间，这个广场空间就建筑本体来说起到了缓冲作用，并且是对建筑的场所标识；就城市空间而言，后退广场在城市空间中起到了重要作用，它往往能成为城市的共享空间，使城市空间变化丰富。有的建筑师甚至直接设计成下沉式的广场，不仅为公众提供了一个舒适的安静的休闲场所，而且使建筑塔楼的形象特征更加突出。这种下沉式的广场往往更容易给人留下印象，就空间形式而言它是一种非常富有情趣的空间。在进行高层建筑设计时广场和建筑应该作为一体来考虑。

2高层建筑主体设计

高层建筑承担着城市的高级偶像的作用。高层建筑有提供天际线视觉趣味的独特的城市设计机会，能够创造壮丽的天际线，而在街道层上却以人的尺度行事。建筑物的顶部一般服务于天际线，衬在天空上的形状是高层建筑“联系于无限”之点，是塔楼的一个特色。没有天际线的摩天楼大概就像空间里一大堆不引人注目的体快。像高度发达的纽约和弹丸之地的香港都是由高楼大厦堆砌起来的，且看这两大城市的天际线，错落有致的城市建筑，间中穿插的塔楼，为城市的天空勾画了优美的轮廓，线条生动活泼、色彩缤纷多变。城市的天际线只是一维的立面边线为主的轮廓线，可正如一幅艺术摄影，照片是单向面的，可它反映的是三维的城市空间，以及整个城市风貌的特点。也就是说，三维城市空间的布局，不仅仅是功能性的问题，也有个审美意向在内——对建筑风貌的选择与城市风貌的构建。城市天际轮廓线，是城市规划宏观把握中必不可少的参照，也是一座城市的文化与美学的体现。

3高层建筑的整体尺度

整体尺度是指高层建筑各构成部分，如：裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系以及给人的感觉。一个十分均衡匀称的建筑体，就是要通过理解和运用有数学关系的比例系统并征对实际被感受到的各种条件要求加以调节，营造出一种自然而然的愉悦、和谐的比例感受的效果。如果一座建筑的各部分比例合理且相协调，同时能够满足正常人的心里要求，那么它就很容易被人们接受，也可称之为成功的建筑。因此，建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的，在设计时要注意下面的两点：

（1）各部分尺度比例的协调

不难看出一个美的高层建筑是裙房、主体和顶部三者相结合的产物。当其三者合理的处理比例尺度的问题，同时这种尺度比例关系应是统一的，这样建筑物才会给人舒服的感觉。然后在加入适当的装饰手法，使建筑造型生动化。总之这三部分的比例关系是高层建筑形象设计的重点。

（2）高层建筑中立面细部尺度应有层次性

立面设计的结构构成必须明确划分为水平因素和垂直因素。一般都要使各要素的比例与整体的关系相配，以达成令人愉悦的观感效果。因此很自然的，较低矮而横向舒展的建筑物，其窗户开间之类，其比例必定使宽阔状为主导，而高层建筑则以修长的因素更有利于综合微型和巨型因素，使大中有小，小中有大。这一原则使高层建筑产生强烈的统一性和协调性。

除了需注意以上两点外，还应考虑细部尺度。在进行高层建筑设计时，应从城市设计的整体角度对其进行分析，高层建筑不是单个存在，而是整体存在。城市设计及城市规划应将高层建筑群集中设计，以形成城市的主节奏，使城市天际线统一且富于变化。然后根据不同街区的需要设计具有该区特色的高层建筑，最后使高层建筑与外部街道生活及周围环境相适应，最终达到城市设计的目的。

4高层建筑生态设计与城市空间

随着近几年来资源短缺问题的出现，全球提出了可持续性发展，而高层建筑就环保节能方面来说是很浪费的，随之就出现了生态型建筑的概念，这是在当今建筑设计思想中的一种新思潮。高层建筑生态设计具有一些共同特点，它们都注重把绿化引入建筑楼层，考虑日照、防晒、通风，以及与城市环境的有机结合等因素。此外，屋顶绿化也是近些年来比较流行的做法，可以看出建筑的第五立面显得尤为重要，最重要的是使城市空间更加丰富。伴随着建筑物的增加，大块的绿地面积锐减，相应的环境条件愈加恶化，致使人们对环境的关注和重视达到前所未有的程度。因此，可看到在城市的发展建设过程中，都充分利用各块绿地，增加绿地面积，即便这样，还是达不到人们预期的目的，而现代建筑物大多为平屋顶，屋顶多采用钢筋混凝土预制板结构，现代的建筑方法是在预制板上面做隔热防水层，从空中鸟瞰，一栋栋楼群好似戴着黑帽子，住在屋顶的居民也备受沥青之害，过着冬冷夏热的生活。近两年许多人开始建造屋顶花园，让死气沉沉的屋顶生机盎然。

5高层建筑顶部造型处理

造型独特的顶部设计对高层建筑的整体形象起着画龙点睛的作用，并成为林立在建筑群中区别于其他建筑的一个重要标志，即是城市的标志。在十分重视城市空间设计的今天，高层建筑顶部造型在保护传统街道空间特色和维护城市空间形态方面发挥着重要的作用。但是一段时间以来，存在着一种错误的认识，肤浅甚至盲目地把它仅仅当作权利、财富和技术的象征，极力追求所谓的个性，而产生了一批极尽奢华甚至怪异的高层建筑顶部，或者为了眼前的利益而制造了大量平庸的复制品。这个结果导致了整个城市空间的破坏，城市整体性的支解和“千城一面”的局面。

高层建筑是城市空间的元素，优秀的高层建筑并不是排斥城市空间的明星建筑而是一个创造人性的场所，又融入文脉的关系，不去破坏城市空间的和谐。优秀的高层建筑要考虑使用者的需要，以城市的公众利益为追求的目标。我们必须在高层和城市的发展中取得平衡，才能创造出更好的城市景观和适合人们生活的环境，才能沿着可持续发展的道路健康地发展下去。

高层建筑设计论文范文第2篇

高层建筑的结构设计最开始出现的是比较简单的框架结构，随后又出现了钢筋混凝土构造的剪力墙结构，由框架部分与剪力墙部分共同作用的框剪结构，由筒体体系构成的筒体结构以及不同结构相结合而形成的组合结构和一些巨型结构(巨型梁结构、巨型柱结构等等)。这些结构各有受力特点，适用于高度不同的结构体系，不同建筑结构的选择也影响着后续的建筑结构设计。高层建筑的结构形式与工程施工、工程造价、建筑设备安装等诸多因素密切相关，所以结构设计时应该注意设计特点和设计要点。第一，高层建筑相对低层建筑整体上会导致受力增加，相对于竖直荷载，水平荷载地位提高，成为决定性因素，必须考虑基于水平荷载的建筑荷载能力，水平荷载主要包括地震和风荷载，高层建筑应该有更加优秀的抗震能力。第二，高层建筑的侧移是结构设计的重要因素，也是重要的控制指标。第三，高层建筑的柱中容易产生竖向变形，这会造成连续梁的长度变化和预制构件的下料长度变化，忽略轴向变形是潜在的危险因素。第四，高层建筑结构设计应注意有较大的结构延性，作为一种预防措施保证整体结构在高荷载作用产生巨大变形下不至于倒塌。

2高层建筑设计的一般原则

2．1关于高层建筑结构计算简图的选取原则在高层建筑的结构设计和受力分析过程当中，要进行相关的计算，而计算简图是进行结构设计计算的基础，所以计算简图的选取恰当与否关系着高层建筑的结构设计是否合理，也关系着高层建筑的使用是否安全可靠。在进行高层建筑结构计算简图的选取时，要特别的仔细认真，这样才能保证结构设计计算结果的可靠，保证高层建筑的安全建设和使用。同时，计算简图要有一定的构造措施和构造方法来保证安全，尤其是建筑节点在图纸上和实际中略有差别，必须保证计算简图的误差在允许的设计误差范围内。此外，设计工程师要仔细的分析软件计算的结果，避免因为不同计算软件的计算结果而造成比较大的计算偏差和失误。

2．2关于基础设计和建筑结构设计的方案选取原则高层建筑的基础比较深，基础设计要考虑多种因素。高层建筑的基础设计必须参考详细的地质勘探报告，然后结合地区的地质条件进行基础的合理设计。同时，采用哪种高层建筑的结构类型也影响着基础的设计工作，不同的建筑类型的荷载不同，高层建筑的基础设计必须与结构类型和荷载分布相一致。综合考虑各种因素来确定基础的设计工作的目的是使地基的稳定性能和承载能力发挥到最大。建筑结构的设计方案一般要满足两方面的要求，一是受力特性和建筑的力学性质的合理性，对于整个高层建筑的结构体系的受力和荷载要明确，力的分析与计算必须简单。二是要满足经济成本合理性的基本要求，建筑结构的设计方案直接决定了后续的施工方案的选取工作和施工设计，这个过程必须考虑整体建筑施工成本合理的要求。另外，高层建筑的结构设计方案也必须考虑当地的地质条件、地理地形条件、工程施工的要求、施工方案和建筑设备安装等具体的因素，在各种因素相互协调的情况下，确定结构设计的最优方案。

2．3关于计算结果正确性分析的原则随着计算机技术的不断进步，计算机应用软件不断地加入到高层建筑结构设计的分析计算当中，但是与建筑结构设计有关的软件的品种数量众多，不同的软件品种的计算方法、流程和编程实现方法不一定相同，导致了有关结构设计的计算结果存在着许多差异。设计工程师要正确认识和分析这些计算结果的差异，充分了解所采用的计算软件的计算范围和计算条件，要在仔细审核的基础上进行仔细的判断，排除人工数据输入的错误，才能够得出所需要的正确结果。

3高层建筑结构设计相关问题分析

3．1高层建筑的基础设计相关问题高层建筑的地基设计既是高层建筑结构设计的前提性工作，也是建筑设计师非常重视的一个问题。地基设计的重要性不言而喻，地基设计的质量直接影响着基础的类型选择和工程的造价。基础的设计工作包含了基础的类型设计和对地基的处理工作。地基类型的选择要考虑到上部结构的荷载、地基的承受荷载的能力以及工程的整体造价等因素，其中比较重要的是上部建筑荷载的准确计算和结构选型。另外在地基的设计和相关计算中一定要遵守国家规范和地方性规范，因为就全国来说，各地的地质条件差别很大，国家规范没有办法作出统一全面的规定，所以在地基的设计工作中要注意遵守地方性的设计规范的问题。

3．2高层建筑结构设计中的剪力墙设置问题高层建筑中的剪力墙的数量要求和位置的设置问题也是高层建筑结构设计的重要因素之一。第一，在现行的建筑规范中，具体描述了短肢剪力墙的定义问题，短肢剪力墙是指截面的高度和厚度的比在5－8的墙体，在具体的建筑应用中，短肢剪力墙的使用受到诸多限制，结构设计中应尽量少使用这种墙体结构，避免后续的设计上的诸多问题。第二，剪力墙的位置设置除了在建筑的两端以外，在建筑的纵向中轴线还应该增加剪力墙结构，并调整剪力墙中心的位置，合理设置厚度以及截面，使建筑的结果位移保持在合理的范围之内。

3．3高层建筑中的结构规则性问题关于高层建筑的结构设计的新旧质量规范在诸多问题的内容描述上都存在着一定的变化和改动，这主要体现在两个方面，第一，新的建筑规范中针对旧的建筑规范的高层建筑结构设计的规则性问题，增加了许多的限制条件，比如建筑结构设计中的平面规则性问题和结构嵌固端的刚度比问题。第二，新的建筑规范中采用强制性的条文规定了严重不规则的结构设计方案是不能采用的。所以，结构设计师要注意到新旧规范的的内容改动，严格遵守规定的限制条件，合理的规划自己的结构设计，避免为后续的施工设计和施工图的设计工作带来不必要的麻烦。

4结语

高层建筑设计论文范文第3篇

建筑设计工作是建筑施工能否得以顺利完成的基础，设计的作用在高层建筑施工中尤为明显。在我国，高层建筑施工行业的起步较晚，设计的功效还远远没有发挥出来，设计人员在设计时往往只追求施工的便利而忽视了结构设计的人性化和环保性需要，这不仅造成了高层建筑施工的能源和资金的浪费，而且还给建筑使用者带来了不便，降低了高层建筑的整体社会效益。

2设计时要考虑的因素以及遵循的原则

2.1建筑设计比例要协调且要注意与周围环境的融合度

高层建筑设计与一般商品设计不同，不是只注重本身的实用性和功能性就可以了，高层建筑作为一种特殊的商品，由于其具有占地面积大，总体价值高，功能性复杂等特点，所以其设计的优劣将直接对相当大一部分消费群体产生影响，进而引起大规模的社会效应。因此设计人员在进行高层建筑设计时要从各个角度出发，注意建筑外部结构的科学性和与环境的协调性。首先，设计要遵从整体城市规划和布局结构，高层建筑较低层建筑而言其地标性更为明显，设计之前要从全体建筑群落的位置和方向考量，建筑物方向尽量与总体相一致或至少不完全相反，避免给人以繁乱或突兀的感觉；其次，对于建筑物的高度和距离远近尺度要进行科学测量和设计，高低错落的建筑群带给人以美观性享受，建筑物之间的距离要根据采光度和风力等因素来决定，距离太近会给人以窒息感并且不利于采光，距离太远则没有实现土地资源的充分利用；再次，建筑物本身楼体结构之间的位置和布局设计也要科学合理，要注意层次的划分，还要注意楼体间的造型可以适当的具有多变和另类的风格，以提升整体建筑的时代感和造型感，使建筑物外形别具一格，能够在众多的建筑物中脱颖而出。最后，建筑设计的面积和总体高度要适中，不要太庞大也不要太微缩，避免给以不舒服感和压迫感；建筑外观的材料和颜色运用也要恰当，如果是办公用楼，外观材料可以更加现代时尚，如玻璃或塑料材质，颜色也可以更为大胆和丰富；如果是居住用楼，则要体现建筑的温馨感和舒适感，材料要尽量温和低调，颜色也不宜太艳丽。建筑外观设计与周围环境的关系也是十分紧密的，现代高层建筑设计更为注重环保节能，设计时要充分考虑建筑物周边的绿化带面积，居住建筑要合理设计和扩充绿化带的面积，使整个居住环境更为宜人；建筑物朝向设计要符合采光通透的标准，在建筑材料的选择上要树立节能环保的理念，避免资源的浪费，节省总体建筑成本。

2.2设计要遵循实用性和安全性原则

高层建筑设计的科学性不仅要在外观结构上有所体现，更要充分应用于建筑的实用性设计中，首先，建筑的门窗位置设计要到位。建筑区的出入口要尽量开设在配套设施较为完备的区域，更加有利于人们的出行；房间大门设计要根据使用群体的身材状况加以综合考量；建筑物窗口设计要尽量朝阳，并设置在不同方位，以便于通风良好，保证温度适宜。其次，建筑内部高度结构和楼梯设计要科学。层级之间的高度距离要适宜人居住和使用，太高或太低都会影响人们的居住感觉；楼梯层级之间的设计距离要长短适中，中途要加设一定数量的缓台设计，避免级数过多。此外，要在建筑设计时充分考虑到降水和风力的影响，合理设计防水檐或防风加固设备的位置。根据场地所在地区的气候、地理条件、文化传统，因地制宜，以人为本，以环保化、无污染、可循环、节省能源的绿色建筑发展观念实施绿色设计。针对高层建筑的耐火等级、防火间距、防火分区、安全疏散等方面提出不同的设计要求，保证高层建筑的消防安全。高层建筑设置专供火灾时人员临时避难用的楼层。在满足人员疏散时间的要求的同时，结合高层建筑建筑面积、使用功能、人数等设置合理的避难层数量和两个避难层之间的高度。一般自建筑首层到第一个避难层或两个避难层之间不宜超过15层。在一定高度的楼层上可以设置供火灾时人员临时避难用的避难间。高层建筑设计中安全疏散通道出口的设置对于保护人身和财产至关重要。一般公共建筑不能少于两个安全出口，影剧院、体育馆等人员密集的场所要按照《高层建筑防火规范》安全出入口要求的规定计算。高层建筑设置封闭的或防烟的楼梯间应布置两个疏散方向。疏散通道设置紧急照明、疏散方向指示灯和安全出口灯。高层建筑应设置消防控制中心，建筑内部安装自动报警装置和自动灭火装置，消防控制中心对报警、疏散、灭火等控制和指挥。

3设计时的具体技术要点

一般建筑总高度超过24米的建筑为高层建筑，建筑总高度超过100米的建筑为超高层建筑。在满足拟建场地的抗震设防烈度和经济合理、安全、可靠的设计原则下，根据建筑使用功能的要求、建筑高度的不同选择框架结构体系、剪力墙结构体系、框架--剪力墙结构体系、框--筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系等相应的结构体系。在进行合理的结构选型前，应该尽量确保高层建筑结构平面简单、规则、对称，避免凹角和端部楼梯、电梯间，协调构件的布置以便保证与主体结构连接的可靠性。为了保证结构刚度整体稳定、承载能力、经济合理性，控制高层建筑的高宽比至关重要。时代的发展、技术的进步，以中央核心筒为主流的高层建筑拔地而起。高层建筑的筒于几何位置中心，将建筑的质量重心、刚度中心和型体核心三心重合，加强了结构受力和抗震。结构设计将垂直交通和设备用房等分散布置周边，以分散的多个外核空间构成模式推向新的高度。根据空间作用的计算机分析法和相关软件进行建筑空间整体结构计算和分析。选用合适的计算单元对高层建筑的转层、加强层进行分析。体型复杂、结构布置复杂的高层建筑采用两个或两个以上的结构分析软件进行计算、比较、校核，针对较不利的结果进行结构设计。高层建筑经过砼结构施工、砌体建筑施工、初级装修施工、二次装修施工建成。在高层建筑土建、装修施工阶段人、财、物、机各生产要素的优化组合。根据动态组合原理和各专业阶段特点，合理组合各生产要素，有序协调与配合完成高层建筑的建设。

4结束语

高层建筑设计论文范文第4篇

关键词：高层建筑；板式转换层；施工

1高层建筑转换层的应用与发展现状

中国目前的钢筋混凝土高层建筑一般在二十至五十层之间，其中尤以二十至三十五层居多。中国国内己建成的这个高度范围内的高层建筑占全部高层钢筋混凝土建筑的80%左右，可见这个高度范围内的高层建筑是与中国城市的经济发展和需求水平相适应的，因而应用最多。在建筑功能的要求上，高层建筑中很少是功能单一的住宅、写字楼或宾馆，高层钢筋混凝土建筑多是地下部分是停车场，地上1-7层左右为商场、娱乐场所等，上部小开间的使用部分可以设置住宅、宾馆、或办公室。有统计表明，高层建筑中有转换层结构的占80%左右。带转换层的高层建筑转换层部分，由于梁、柱或板的尺寸较大，所以从模板的支撑系统，钢筋的绑扎、钢析架的安装或预应力的张拉顺序，大体积混凝土的浇注等方面在施工技术要求上都有极为严格的限制。在某种程度上可以说，转换层施工是高层建筑的“瓶颈”，如果说一幢高层建筑在支撑系统选择，钢筋绑扎，混凝土浇注，预应力张拉，机械设备的选择等方面做到方案科学，现场施工组织合理，定会带来良好的经济效益和社会效益。

2高层建筑板式转换层的设计技术

转换板设置位置，是人们关心的板式转换框支剪力墙结构抗震性能的重要问题之一。随着人们对梁式转换框支剪力墙结构在转换层位置设置较高时，转换层对结构抗震性能不利的认识，从而提出了转换层位置较高的框支剪力墙的抗震设计概念，并且限制转换层下大空间结构的层数。然而，板式转换结构随着转换层位置的提高，结构是否也表现出同样的动力特性及反应，也是值得讨论的。本文结合厦门安宝大厦工程，采用三种模型来计算和分析板式转换结构转换层位置对结构抗震性能的影响。计算模型中，转换层、标准层结构布置如图1所示。图中黑色填充区域为转换层下部框支柱和落地剪力墙；实线部位为转换板上布置的剪力墙。转换板厚2200mm；落地剪力墙厚度为400mm；框支柱截面为1200mm×1200mm和1000mm×1000mm两种；标准层x向剪力墙厚为250mm，y向剪力墙厚为200mm。转换板所在的上、下楼层的层高分别为2.2m、3.6m(净高，不含转换板厚)，结构总高度为98.70m。三种模型分别为：

Hst0——无转换层结构，以原工程转换板上部结构为基础，增加结构标准层，使其高度与原结构相同；

Hst3——转换板设置在第3层顶，并将原工程x向井筒开洞，转换层上、下结构等效侧向刚度比γex=0.7046，γey=0.8971。

Hst6——转换板设置在第6层顶，将模型Hst3的第1层复制增加三层，使其高度与原结构相同，同时，其转换层上、下结构等效侧向刚度比也与模型Hst3接近。结构计算分析采用ANSYS软件。

图板式转换最大的优点是可以在转换层以上随意布置结构型式和轴网，特别适用于建筑物上下部轴网错位复杂甚至互不正交的情况。但转换板传力路径不清晰，受力状态复杂，结构分析计算繁冗。由于抗剪和抗冲切的需要，转换板厚一般在2M以上，这一方面造成转换层质量和刚度的突变，在地震作用时结构反应增大，转换层上下相邻层更成为结构薄弱层，不利于建筑物抗震；另一方面由于自重和地震作用的增加，下部竖向构件的荷载明显增大，设计难度大。研究表明，转换厚板的内力和位移分布严重不均，最大值与最小值间相差可达几十倍。从整体上看，板式转换的力学性能和经济指标均较差，在实际工程中应慎用。当上下轴网变化但仍正交时，可采用正交主次转换梁的结构型式来实现转换。3板式转换层施工方案决策问题和模型的确立

3.1板式转换层施工方案决策问题

最常用模板支撑方式有上面谈到的三种方法，①落地支撑法②叠合梁原理法③吊模法。那么对于一个含有转换层的施工项目而言，如何选用更优的施工方案，如何安全可靠、质量优良、工期准时、技术方便、简单可行、工程造价成本又比较低的情况下完成转换层结构的施工，是项目承建者的所追求的目标，所以在遇到此类问题时，经常存在如何决策方案才比较科学的问题。由于方案的优劣是一个相对的概念，并且施工方案的选择还受很多外部因素的影响。对于转换层施工来说，如果转换层所在位置较低，距离基础在四层以内的话，落地支撑法将是最为理想的选择；对于大于四层以上的情况，以上三种施工方法哪个方案最优，决策者如何进行决策。

3.2转换层施工方案决策模型的建立

层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，简称AHP法)是美国运筹学家沙旦(T.L.Saaty)于上世纪70年代提出的，是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法。特别是将决策者的经验判断给予量化，对目标(因素)结构复杂且缺乏必要数据情况下更为实用，所以近几年来此法在我国工程实践的方案决策中得到了广泛应用。层次分析法的基本内容是：首先根据问题的性质和要求，提出一个总的目标；然后将问题按层次分解，对同一层次内的诸因素通过两两比较的方法确定出相对于上一层目标各自的权系数。这样层层分析下去，直到最后一层，即可给出所有因素(或方案)相对于总目标而言按重要性(或偏好)程度的一个排序。

4高层建筑板式转换层的施工要点

由于板式转换层结构的上述特点，在确定转换层结构施工方案时应考虑下列几个方面的问题：①转换层的自重和施工荷载往往非常大，应选择合理的模板支撑方案，并进行模板支撑体系的设计。②对大体积转换层，混凝土施工时应考虑采取减小混凝土水化热的措施，防止新浇混凝土的温度裂缝。③转换层的跨度和承受的荷载很大，其配筋较多，而且钢筋骨架的高度较高，施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置。④对预应力混凝土转换层，由于其跨度和承受的荷载都很大，预应力钢筋数量大，因此，要合理选择预应力的张拉技术以防止张拉阶段预拉区开裂或反拱过大。⑤设置模板支撑系统后，转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的，应对转换梁(或转换厚度)及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。

(1)混凝土工程。在进行大跨度超高度转换梁及转换厚板的混凝土施工时，应采取措施防止新浇混凝土产生温度裂缝。目前实际工程中采取的措施有：

①根据混凝土的配合比和预计的施工气候及现场条件，采用大体积混凝土结构三维有限元温度分析程序(3DTFEP)，对大跨度超高度转换梁及转换厚板整个过程中的温度状况进行模拟计算，掌握混凝土在浇筑后一个月内的各部分温度的变化规律，为大跨度超高度转换梁及转换厚板的施工提供科学的预测分析和依据。

②大体积混凝土转换结构施工时，应采取措施控制混凝土内部与混凝土表面温度差小于15℃，实际工程中可采用下列方法：a.蓄热保温法，即常规保温方法。混凝土的养护要把握两个关键，即在升温阶段以保湿为主，在降温阶段以保温为主。b.内降外保法，即在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温，使大体积混凝土水化热温升降低，减少混凝土内部与混凝土表面的温差，然后在大体积混凝土转换结构的表面及其底面采取保湿措施。c.蓄水养护法，即在混凝土初凝后先洒水养护2h，随后进行蓄水养护，蓄水高度一般为100mm。

③浇筑厚大的转换层结构混凝土时，为防止混凝土内外温差过大和提高混凝土抗拉强度，在选用水泥方面可采取下列措施：a.优先选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥。b.掺用沸石粉代替部分水泥，降低水泥用量，使水化热相应降低。c.掺入减水剂，减少水泥用量，使混凝土缓凝，推迟水化热峰值的出现，使升温延长，降低水化热峰值，使混凝土的表面温度梯度减少。

④浇筑厚大的转换层结构混凝土时，为防止混凝土内外温差过大和提高混凝土抗拉强度，在施工方法上可采取下列措施：a.采取先施工转换结构周围结构或墙体，防止混凝土表面散热过快，内外温差过大。b.变冬季施工的不利因素为有利因素，减低混凝土的入模温度。在夏季高温气候施工时，采用冰水搅拌，以减低混凝土的入模温度。c.采用分层次施工，每层厚300mm～500mm，连续浇筑，并在每一层混凝土初凝之前，将后一层混凝土浇筑完毕。D.采用叠合梁原理，将转换结构按叠合构件施工，可缓解大体积混凝土水化热高，温度应力过大，对控制裂缝发展有利。

(2)钢筋工程。转换梁的含钢量大，主筋长，布置密，在梁柱节点区钢筋“相聚”。因此，正确地翻样和下料，合理安排好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。

①钢筋翻样前必须弄清设计意图，审核、熟悉设计文件及有关说明，掌关规定。翻样时考虑好钢筋之间的穿插避让关系，确定制作尺寸和绑扎次序。

②一般转换层结构主筋接头全部采用闪光对焊或锥螺纹接头连接、冷挤压套筒连接；对于两端做弯头的钢筋，采用可调伸螺纹接头解决钢筋旋转的困难。

③当转换梁高度或转换板厚度较大时，应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于操作。

参考文献

[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]余红生.转换层支撑系统的选型及其安全性分析[M].建筑安全.2003.

高层建筑设计论文范文第5篇

湖南株洲某住宅小区由多栋多层和9～15层小高层住宅组成,框剪结构,总建筑面积为120000m2。以地上9层小高层为例,标准1层结构单元见图1,层高3m;9层上有个跃层为第10层,局部突出屋面部分为电梯机房。建筑总面积为4337.18m2,建筑总高为27.600m。本工程建筑结构的安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,按6度设防,地面粗糙度为C类,场地土类别为Ⅱ类。

2结构方案布置分析与选择

原结构方案采用一般的剪力墙结构,这种结构形式对于房屋高度不太大的小高层建筑来说,这种结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。所以,为了有效提高经济指标,经多方案论证,决定采用短肢剪力墙结构体系。

短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5～8倍的剪力墙结构,和一般剪力墙相比,这种结构型式的优点在于:

1)墙肢较短,布置灵活,可调整性大,容易满足建筑平面的要求。

2)减少了剪力墙而代之以轻质砌体,结构自重相应减轻,从而减小结构整体刚度,增大振动周期,降低地震作用力。

3)墙肢高宽比较大,延性较好,对抗震有利。

4)连梁跨高比较大,以受弯破坏为主,地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰,能起到很好的耗能作用。

5)墙肢的承载力得到了较充分的发挥。

目前,《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002已对短肢剪力墙结构的设计作出了规定。

在本住宅结构平面布置中,尽量使结构平面形状和刚度均匀对称,短肢剪力墙双向布置,尽量拉通、对直,竖向布置中,力求规划均匀,避免有过大的外挑、内收,以及楼层刚度沿竖向突变,使整个房屋的抗侧刚度中心靠近水平荷载合力的作用线,以免房屋发生扭转。

根据建筑的平面布置,在房间、楼梯间、电梯间的四角,采用Z形、L形、T形或异形的墙肢。在设计过程中还应注意同周期的关系,使结构的第一自振周期避开场地土的卓越周期,以免地基与结构形成共振或类共振,既保证结构在风和地震荷载作用下的变形控制在规范允许的范围内,又要保证建筑物有相对合理的自振周期,做到结构设计经济、合理且实用。

本方案根据上述分析并经过多次调试,得到了4种结构方案,结构平面布置见图2。剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度均为100mm。剪力墙、梁混凝土强度等级为C30。板的混凝土强度等级均为C25。主要连梁的尺寸大都为200mm×400mm。标准层楼板厚度为120mm,顶层楼板厚度为150mm,有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱,短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5~8范围内,一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。值得注意的是,对肢长肢厚比为4~5范围内的墙肢,目前规范尚无明确条文规定其构件类型,故设计时建议不要采用。

由于原方案的剪力墙过多,使底部剪力过大,使结构很不经济,同时布置了少量钢筋混凝土柱子,使结构不是很合理。故方案1在一般剪力墙结构的基础上去掉了构造柱并减少了少量的剪力墙(见图2a)。

在方案1基础上适当的减少一些剪力墙,从而使方案更经济,在调试过程中由于F轴剪力墙较少,从而使电梯间X方向的剪力墙承受过大的剪力造成超筋,故把电梯间X方向的剪力墙开洞口,使结构X向的刚度减少。(见图2b)

方案3是在方案2的基础上改善了Y方向的刚度,使两个方向的刚度相接近,使结构更合理且均匀对称(见图2c)。

在方案3的基础上把Y向的一些T型剪力墙变成一字型,虽然在多层、高层住宅设计中剪力墙结构应尽量避免一字型,但由于该结构的实际情况,所以采用了部分一字型(见图2d)。

3上部结构设计计算结果分析

3.1计算结果分析

从构件力学特性上来说,短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0,更接近于剪力墙,故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此,结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序(2003年版)进行。SATWE采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度,可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态,计算结果较精确;同时,对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。虽然主楼结构平面较规则,立面也无刚度突变现象,但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置,会产生扭转的影响,为了计算准确,地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5%偶然偏心的影响,取了27个振型计算。

1)自振周期的控制

考虑扭转耦联时的自振周期(计算时自振周期折减系数取0.8)如表1(只列了前6个)所示。从表1可得,方案4结构扭转为主的第一自振周期T3=0.9959s,平动为主的第一自振周期T1=1.1656s,T3/T1=0.854<0.9,满足(JGJ3-2002)

第4.3.5条的规定。

2)结构位移的控制

最大层间位移角(应≤1/1000)、最大水平位移与层平均位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)见表2。从中可以看出,结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。

3)剪重比控制

剪重比是反映结构承受地震作用大小的指标之一,地震力计算不能偏大,但也不能太小。因为短肢剪力墙本身抵抗地震的能力较差,如果短肢剪力墙分配的地震力太大,则很有可能不满足要求。本工程X方向的最小剪重比为4.50%,Y方向的最小剪重比为4.62%,根据“抗震规范”(5.2.5)条要求的X、Y向楼层最小剪重比均为3.20%,所以各层均满足要求。

4)轴压比是体现墙肢抵抗重力荷载代表值作用下的能力,“规范”对短肢剪力墙(尤其一字墙肢)要求更高一些。上述工程出现的短肢剪力墙轴压比在0.20~0.45之间,轴压比小于规范规定值。

3.2短肢剪力墙结构经济性分析

为了与工程实际情况相符,假设混凝土的成本与混凝土的体积成正比,钢筋的成本与钢筋的体积成正比。在总造价上,暂不考虑模板及楼板等工程的造价影响。材料的单方造价混凝土为430元/m3,钢筋4200元/t。表4为方案的经济指标汇总,由表4知,方案4比一般剪力墙结构在总造价上要节约17.8%,使材料得到了充分的发挥。

4结语

本文针对小高层住宅的结构特点,采用短肢剪力墙结构,在比普通剪力墙结构方案节省投资17.8%的情况下,使结构受力更合理,整体变形能力和结构吸能能力对抗震更为有利。本工程剪力墙结构的薄弱环节是建筑平面外边缘及角点处的墙肢,因而设计时在以上部位布置L型或一字型短肢墙,受条件所限也出现了少量一字型短肢墙,设计时严格控制其轴压比<0.6,且相差不应太悬殊,避免墙肢应力差异过大。高层建筑中的连梁是一个耗能构件,对抗震不利。多、高层结构设计中允许连梁的刚度有所下降。但应注意短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对较小,连接各墙肢的梁已类似普通框架梁,而不同于一般剪力墙间的连梁,不应在计算的总体中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁的要求进行设计。

参考文献:

[1]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)〔S〕1北京:中国建筑工业出版社,20021.

[2]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)〔S〕1北京:中国建筑工业出版社,2001,1.

[3]李国胜.高层钢筋混凝土结构设计手册(第二版)〔M〕北京:中国建筑工业出版社,2003,1.