高层结构建筑设计精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇高层结构建筑设计，期待它们能激发您的灵感。

篇1

近年来，高层住宅的主体结构形式有从钢筋混凝土结构向钢结构发展的新趋势，而国内外关于高层钢结构建筑的设计理论尚未成熟。所以本文在中国钢铁产量过剩的背景下，对高层钢结构建筑设计应注意的问题进行浅显的讨论分析。

关键词：

钢结构；设计；高层住宅

随着经济的快速发展，钢结构建筑开始兴起，与传统的钢筋混凝土结构住宅相比，钢结构建筑能更好地满足大开间灵活分隔的要求，节能效果好，延性好、塑性变形能力强，建筑总重轻，施工速度快，环保效果好。符合住宅产业化和可持续发展的要求。在中国钢铁产量严重过剩的背景下，钢结构住宅的普及与发展将充满活力，国内外关于低层、小高层的钢结构建筑设计理论已经比较完善，而关于高层钢结构住宅设计理论尚未成熟。，因此我们必须提高高层钢结构建筑设计水平，高层钢结构建筑的设计包括很多方面，像平面设计、空间设计、生态设计、结构设计等内容，每一个环节的设计过程中都要注意相关问题，下面我们来分别了解一下各环节注意的问题。

1高层钢结构建筑空间设计与平面设计方面应注意的问题

1．1充分利用广场空间高层钢结构建筑相对与普通建筑来说体量较大，会给场地空间沉重感，建筑的体量与街道空间形成了明显对比，非常不协调。为此，在街道两旁的高层建筑，在进行建筑设计时要进行后退处理，从而利用剩余的土地来留给广场空间，使这个广场空间在两者之间发挥视觉缓冲的作用，这样的空间让人感觉比较具有层次感。

1．2丰富空间形式传统钢筋混凝土结构高层建筑的空间形式比较单一，在高密度的居住环境中，会感觉视觉拥挤，因此在高层钢结构建筑设计中要运用有效的办法来丰富空间形式，改变这种状况。钢结构高层建筑的上部结构可以利用钢结构的特性进行适当的改变；它的底层也可以进行改造，例如用增加裙楼的方法，从而丰富建筑的外形，并且由于增加了裙楼，满足了人们通常认同的上小下大的稳定形式，给人以安全感另外，也可以运用入口缩进的方法，将入口的空间凹进建筑的下方，从而缓解用地紧张的情况，使基地面积得到有效的利用，使空间更加丰富。

1．3高层钢结构建筑在内部平面和空间利用上障碍性的最小化虽然说钢结构建筑与传统建筑相比，空间布置更加灵活，获得的使用空间也更大，但是也会出现以下问题：框架截面通常大于墙体厚度，且钢柱的形状无法像钢筋混凝土住那样做成异形柱，从而凸出墙外；框架梁会使局部空间层高较低，对空间划分造成妨碍。所以应注意做到合理设计开间、进深的模数；合理调整梁、柱与维护分割墙体的位置，以保证主要空间的完整性；采用隐式结构体系，达到室内空间无梁，保证使用空间完整性。还可以利用框架梁柱设置管线的夹墙。从而使建筑在内部平面和空间利用上障碍性的最小化。

2高层建筑生态设计方面应注意的问题

2．1采光设计不管是高纬度地区还是高纬度地区，人们都比较注重住宅的采光问题，因此，一定要做好建筑的朝向和空间布置设计工作。特别在寒冷地区，高层建筑的南面开窗面积尽量大一些，北面及东面的开窗面积尽量小一些，这样使得室内采光得到了满足，同时也减少了热损失；板式建筑尽量东西朝向，点式建筑尽量不采用东西朝向，因为点式建筑北边房间基本全年不能采光；当高层建筑规模较大，可以围成庭院时，尽量让庭院缺口朝南，使室外的庭院场地充分采光，从而吸引人们到庭院活动。

2．2建筑墙体的设计高层钢结构墙体采用的轻质复合材料，应该能够起到保温隔热，防止空气流动，防潮、隔声、防火、满足结构安全性等功用，比如运用CCA灌浆板作为隔墙材料，不仅其质量轻而且很好的满足使用要求。

2．3通风和抗风设计既要重视通风要求，建筑整体布置要利于形成穿堂风，保证住宅的空气清新；又要防止风速过大，由于高层建筑易受风速、风压力变化的影响，产生偏移和振动，使人们产生不安全感。所以要合理布置建筑，避免产生通道效应、缝隙效应、拐角效应，从而不会产生过大的风速。比如利用将高层建筑布置在北面，主要起挡风作用，还可以通过布置裙楼，使被高层建筑挡住后下行的风，在裙楼楼顶处改变风向并减小风速。2．4绿化设计由于高层钢结构建筑同传统的高层建筑一样，只有低层的住户可以比较直接的接触地面的自然物，而高层住户由于视角、视力等因素，便很难切实感受自然，所以设计师应该充分考虑住户有渴望接触自然的心理，做合理的绿化设计。

3高层钢结构建筑结构设计方面应注意的问题

由于高层建筑结构设计具有以下特点：水平荷载成为决定因素，轴向变形不容忽视，侧移成为控制指标结构延性是重要设计指标。那么高层钢结构住宅设计也具有这些特点，结合这些特点高层钢结构住宅设计时应注意以下问题。

3．1高度问题对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度！随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标“延性要求”材料性能“荷载取值”力学模型选取等。

3．2结构体系选型问题应用于住宅建筑的钢结构体系主要有轻钢龙骨体系、纯钢框架体系、钢支撑框架体系、钢框架－混凝土剪力墙体系、错列桁架体系、钢框架核心筒体系。但应用于高层住宅的只有钢框架—混凝土剪力墙体系和钢框架核心同体系，所以应根据楼层高度、公用等合理选择结构体系。使得钢结构的优点得以充分发挥，比如选择钢框架核心筒结构，利用钢筋混凝土的核心筒承受横向剪力，，钢结构只要满足抗压要求即可，从而减小了钢柱的横截面积，这样就既节约了钢材用量，又充分利用了钢结构的抗压性能。

3．3结构的规则性问题结构应尽量满足结构简单规则的原则，以保证结构良好的受力条件，由于新规范在这个方面限制条件多，所以设计者应该严格遵守规范，避免后期施工图设计阶段工作的被动。

3．4楼板体系设计问题楼板体系在满足基本承载力、防火要求的同时，要尽量采取干作业的施工方法，体现钢结构施工速度快的特点；楼板的工厂装配化化程度高；设备管线敷设方便，空间效果好，达到无需吊顶，净空较大的要求。

4结语

通过对高层钢结构建筑设计时应注意问题的简单讨论，发现高层钢结构建筑的设计与传统钢筋混凝土结构的高层建筑，既有相似的地方，也各有特点，在进行高层钢结构建筑设计时应该在借鉴前人在传统建筑上的经验，也要结合高层钢结构建筑自身的特点进行具体设计。

参考文献

［1］谢妍，贾茹．建筑钢结构设计现状及存在的问题Ⅲ．民营科技，2011（03）．

［2］邵大卫．建筑钢结构设计思路及其规范［J］．建设科技，2010（10）

篇2

关键词： 高层钢结构；设计；安全问题；探析

中图分类号：TU391 文献标识码： A

前言：高层钢结构建筑是指采用连接节点钢板和型钢连接到一起的纯钢结构形式或钢与混凝土组合在一起的混合结构形式。钢结构设计的好坏直接影响到建筑物的质量安全，因此钢结构设计安全越来越多的被业界人士所重视，笔者在此谈一谈高层钢结构建筑设计的安全要素。

一、高层钢结构设计中较为常见的安全隐患

1、建筑结构空间布局不合理

高层钢结构建筑在设计前期，如果设计人员没有对建筑物的使用要求进行充分的调研，而只凭自己主观或是套用固定的设计方案进行设计，那么所设计出来的建筑会出现结构形式不合理，同时还会无形中导致建设成本的增加，对单体建筑的寿命也会产生较大的影响。

2、高层钢结构建筑的抗震性能达不到要求

目前我国已进入到地震的高发期，相继发生的地震给人民生命和财产都带来了较严重的损害。高层钢结构建筑的抗震性能不满足要求，在地震灾害发生时则会导致一些节点连接处由于应力集中而导致破坏，这也是地震中建筑物破坏的最主要原因。同时在高层钢结构设计由于构件的低周疲劳、翼缘板的宽厚比及塑性设计上都缺乏周全的考虑，从而导致地震发生时一些局部构件由于失稳而受到破坏。另外在高层钢结构设计过程中，由于阻尼器等支撑构件没能起到有效的减震耗能作用而使整体结构垮塌。

3、设计过程中过分追求经济性

在建筑项目整体造价中钢结构占有较大的比例，业主为了追求利润的最大化，则会要求设计单位或是聘请第三方来对用钢量进行控制或是对原有设计进行优化，减少钢结构中的用钢量。由于用钢量的减少，即使在设计计算上能够满足建筑的安全要求，但整体建筑的抗震性能和抗冲击性能都会有所减弱，在正常条件下建筑的安全性还不会有什么问题，一旦发生地震等突发性荷载作用下，极易导致建筑物的梁和柱等部位发生开裂的情况发生，严重时结构出现坍塌的现象。

二、高层钢结构设计的主要步骤

1、高层钢结构的选型与布置

在高层钢结构设计的整个过程中都应该强调 “概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要。结构的布置要根据结构体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础。

高层钢结构应注重性能化设计，应分析结构方案的特殊性、选用适宜的结构抗震性能目标，并采取满足预期的抗震性能目标的措施。结构抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级，每个性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。在小震作用下均应满足第1抗震性能水准，即满足弹性设计要求；在中震或大震作用下，四种性能目标所要求的结构抗震性能水准有较大的区别。分析结构方案在房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等方面的特殊要求，确定结构设计是否需要采用抗震性能设计方法，并作为选用抗震性能目标的主要依据。

结构的布置应注意结构的平面规则性和竖向规则性要求，平面布置时注意不出现过大的突出和凹入，楼板开大洞应满足规范中关于开洞面积的要求。竖向布置时注意不要有过大的收进，抗侧力布置应注意竖向连续，抗水平力构件应平行于两个互相垂直的主轴方向。

2、预估截面

结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。钢梁可选择槽钢、轧制或高频焊接H型截面等，根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/15一1/30之间选择。翼缘宽度可根据梁间侧向支撑的间距按1/b限值确定，回避钢梁的整体稳定的复杂计算。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。柱截面按长细比预估，通常50< a

3、结构分析

高层钢结构要有一定的刚度，结构位移满足地震作用和风荷载作用时的最大位移要求，同时满足舒适度要求。在地震作用下钢结构设计，结构分析通常为线弹性分析，可以考虑一定的塑形设计，条件允许时考虑P一效应。新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能，这为更精确的分析结构提供了条件。

4、钢材设计

高层钢钢结构比较常用的是Q235和Q345及以上的高强度钢材。通常主结构使用单一钢材以便于工程管理。从经济考虑出发也可以选择不同强度钢材的组合截面。当构件是靠强度起控制作用时，可选择Q345钢或更高强度的钢材，当构件是靠稳定起控制作用时，宜使用Q235钢材。

5、节点设计

连接节点的设计是高层钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。按传力特性不同，节点分刚接、铰接和半刚接。为了便于工地现场的安装拼接组合尽量选取螺栓连接。

三、提升建筑钢结构设计安全系数的有效措施

篇3

关键词：高层建筑结构设计 分析

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1我国的高层结构建筑的发展

1.1 钢材的国产化 国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB 4104-2000)，比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/ T1591-94)又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。

1.2 钢结构设计国产化 国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。

1.3 高层及超高层结构体系 对于高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过100m为超高层建筑。

对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：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。

2高层建筑结构设计分析

2.1高层建筑结构受力性能

对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

2.2高层建筑结构设计中的扭转问题

建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。

在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。

2.3高层建筑结构分析的基本假定

2.3.1弹性假定。目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时,往往会产生较大的位移,进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。

2.3.2小变形假定。小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题(P-Δ效应)进行了一些研究。一般认为,当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H > 1/500时, P-Δ效应的影响就不能忽视了。

2.3.3刚性楼板假定。许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。

2.3.4计算图形的假定。高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:①一维协同分析。②二维协同分析。③三维空间分析。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7个自由度。

2.4高层建筑结构静力分析方法

2.4.1框架-剪力墙结构。框架-剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,由于采用的未知量和考虑因素的不同,各种方法解答的具体形式亦不相同。框架-剪力墙的机算方法,通常是将结构转化为等效壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法求解。

2.4.2剪力墙结构。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。不同类型的剪力墙,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多,机时耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。

2.4.3筒体结构。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。

等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板,以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。

等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件,以便应用适合杆系结构的方法来分析。这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。

比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系,其中应用最广的是空间杆-薄壁杆系矩阵位移法。这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构,这是目前工程上采用最多的计算模型。

3 结语

高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，而建筑结构设计方面的变化也越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量口渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势，应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。

参考文献：

[1]梅洪元，付本臣．中国高层建筑创作理论发展研究[R]．高层建筑与智能建筑国际学术研讨会，2002.

篇4

您好，根据作者的专业，这篇论文我把电气内容放在前边，结构内容放后边了

关键词：高层；钢结构建筑；消防；电气；结构；设计要点

中图分类号：S611文献标识码： A

前言：高层钢结构建筑的电气消防设计水平和结构设计的安全、可靠，直接关系到高层建筑物和民用建筑建筑物的安全使用性能，建筑行业在进行建筑结构设计和消防电气设计中应该根据国家标准和规范，做好建筑工程的消防电源及配电设计、火灾自动报警系统设计、钢结构设计等方面的设计工作,通过优化建筑工程结构设计和消防电气设计不仅可以有效避免安全隐患的出现,防止重大安全事故的发生保障人员的人生安全。

一、高层钢结构建筑消防电气设计的特点

高层钢结构建筑的结构本身在高温下容易失去承载力，室内装修的材料也是可燃的，加上存在人员及货物过于密集、楼层过多的问题，高层建筑存在着严重的安全隐患。高层钢结构建筑容易发生的“烟囱模式”是由于竖井内电气管线多、管道敷设弯曲、电梯间通风设备多等多种原因造成的。烟囱模式在遇到明火的时候，会加快火势的增大和蔓延。经过对许多火灾事故和现场的分析，相关部门发现火灾发生十五分钟之后，火势会不断加大并以极快的速度蔓延，烟雾的扩散程度也会迅速加快。所以，高层钢结构建筑的火灾扑救十分困难，假如发生火灾，就会对人民的身体健康和财产安全造成极大的损害。

二、高层钢结构建筑的消防电气设计要点

1、供配电设计

高层建筑的防火规范必须按《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95执行。国家标准《供配电系统设计规范》GB50052-2009规定了供电负荷等级和供电要求。一级负荷应由独立的双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。许多高层钢结构的建筑为一类高层建筑，所以它的供电负荷等级也应该是一级。一类高层钢结构的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防电气的负荷应该是一级负荷别重要的负荷供电。

2、火灾事故照明和疏散指示照明

高层钢结构建筑的楼梯间、前室、配电室、消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、供消防用电的蓄电池室、自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间、人员密集的场所、公共建筑内的疏散走道和居住建筑内走道长度超过20m的内走道应设置应急照明。疏散用的应急照明，其地面最低照度不应低于0.5Lx，疏散照明最少持续供电时间为30min。

3、先进可靠的火灾自动报警控制系统

高层钢结构建筑的火灾报警系统按《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98的要求执行，将火灾报警系统分为三种基本形式：区域报警系统，集中报警系统和控制中心报警系统。火灾自动报警系统的保护对象应根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为特级、一级和二级。钢结构的高层建筑的火灾自动报警系统基本上采用控制中心报警系统。控制中心报警系统中至少应设置一台集中火灾报警控制器、一台专用消防联动控制设备和两台及以上区域火灾报警控制器；或至少设置一台火灾报警控制器、一台消防联动控制设备和两台及以上区域显示器，应能集中显示火灾报警部位信号和联动控制状态信号，系统中设置的集中火灾报警控制器或火灾报警控制器和消防联动控制设备在消防控制室内的布置应满足规范要求，宜用于特级和一级保护对象。

4、火灾漏电探测报警系统

高层钢结构建筑内火灾危险性大、人员密集，根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98的要求需设置漏电火灾报警系统。火灾漏电探测报警系统主要探测线路的漏电电流、过电流等信号，发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化，并储存各种故障和操作试验信号不应少于12个月。火灾漏电的探测模块安装在供配电的每一个回路的空气开关下端，探测每一路需要检测回路的漏电电流、过电流情况。每一个探测回路只发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化，不切断回路的电源。火灾漏电探测报警系统的主机安装在消防控制中心的墙上，给值班人员提供准确的报警信号和故障点位置。

5、做好建筑物的防雷与接地

高层建筑的火灾中，由雷击造成的原因占一定的比例。所以建筑设计时必须计安全可靠的防雷和接地装置 ，防止直击雷、侧击雷的直接破坏和雷电波的浸入造成的破坏。钢材是良好的导电体，钢结构的高层建筑像一个导电的铁笼子，所以更要做好建筑物的防雷和接地，还应及时与结构等专业沟通，合理确定位置，使其满足规范要求，减少和预防由于雷击造成的安全事故。

三、高层钢结构建筑的结构设计应注意的问题

1、钢结构设计要安全可靠

钢结构要做到安全合理、符合电气专业相关要求、节点构造方便可靠，并为构件生产、运输、安装提供保障。 结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；钢结构设计生产尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；钢结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，保证整个结构安全可靠，符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构构件应便于运输、便于维护。而且还要注意钢结构使用价值和观赏价值兼备。

2、钢结构建筑设计要实用、安全

钢结构建筑设计要发挥钢结构的优势，满足电气消防设计规范，建筑钢结构的平面布置应力求规则、对称，而且避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板；注意设计深度，保证达到有关的规定要求；注意解决钢结构建筑建筑防腐蚀、防火、防震问题。做好钢结构防锈、防腐处理，使结构布置符合规则性要求，提高防震能力，保证钢结构建筑的实用安全性统一。

四、高层钢结构建筑结构设计技术要点

1、判断钢结构在建筑设计中的适用性

在进行钢结构建筑设计、选用结构设计方案之前，要充分考察建筑项目建设是否适合用钢结构 。钢结构通常用于大跨度、高层、荷载、体型复杂或有较大振动、密封性要求高、吊车起重量大、要求能便于安装拆卸的结构。为了避免不必要的经济损失，要认真考察钢结构在建筑设计中的适用性。

2、确定结构选型与结构布置

“概念设计”这一理念应贯穿于在钢结构设计的整体过程中，运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择，它在结构选型与布置阶段尤其重要。国内常见的钢结构类型主要有：框架、塔桅索膜、网架、平面架、轻钢等。在钢结构选型环节，要注意依据结构设计中主体系与分体系之间试验现象、破坏机理、工程经验、力学关系与震害等因素的综合深入分析，从而全面性整体性的选择最为科学、合理的结构，并且注意合理布置细节。

3、分析结构、预估截面

建筑设计在确定钢结构选型和布置后要注意对钢结构进行分析，以便钢结构于在实际设计中的合理应用，例如利用线弹性分析钢结构。另外还需对构件截面作初步估算，包括梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。设计时应及时与电气等专业沟通，使设计更加优化，这些也是钢结构建筑设计的重要环节。

结语：综上所述，在高层钢结构建筑的消防电气设计以及结构设计过程中，深入了解其消防电气的设计特点以及结构设计特点是关键，做好电气和结构两个专业间的相互配合工作，这既是现代化高层建筑物得到安全保障的体现，也是建筑火灾得到有效控制的体现，极大地保障了人们的生命财产安全。并且随着现代科学技术的快速发展的同时，促进人们不断在建筑电气消防技术中引入了很多新型的现代化设备，不断的完善结构优化设计，进而大幅度地提升了超高层建筑物的安全稳定功能，使其更加符合现代化超高层建筑设计的新要求。

参考文献：

[1] 郭艳靓.消防电气技术在超高层建筑中的应用[J].科技致富向导，2013，(08).

[2] 刘海鸥.探析高层建筑设计中的低碳设计理念[J].价值工程，2011，(06).

[3] 燕日权,任鹏.超高层建筑燃气设施安全问题的探讨[J].山西焦煤科技， 2004，(03).

[4] 陈颖辉,黄明.浅谈高层建筑的发展[J].昆明大学学报，2005，(01).

[5] 郭彦杰.浅谈超高层建筑节能设计[J].科技信息(科学教研)，2008，(13).

[6] 杨小珊.对超高层建筑中泵送混凝土有关问题的分析[J].建材与装饰(下旬刊)，2008，(07).

[7] 吕明芳.超高层建筑的电梯设计的探讨[J].科技致富向导，2010，(26).

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关键词：高层建筑；结构设计；选型分析；功能；建筑质量；分析

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

在进行建筑工程的施工设计中，高层建筑工程施工项目的结构设计，与一般的地层建筑施工项目和多层建筑施工项目，在建筑工程项目的施工结构设计上，没有太大的区别。但是，在进行高层建筑项目的结构施工设计中，要将常规的啊建筑工程项目竖向或者是水平结构的设计情况，转化为高层建筑的竖向或者是水平方向的结构设计时，首先需要将常规建筑工程的竖向结构转化成为较大的建筑柱体以及墙体、井筒，其次，在进行高层建筑结构的侧向力作用下倾覆力矩以及变形剪力作用的设计中，要比常规建筑的的作用力大很多。总之，进行高层建筑结构设计以及选型过程中，与低层建筑工程相比，对于结构设计以及选型要求更加严格，只有在保证高层建筑的结构设计与选型质量基础上，才能实现对于高层建筑工程项目的施工设计以及安全质量等进行保证。

1、高层建筑的结构特点与结构类型分析

1.1 高层建筑结构选型的影响因素

高层建筑是一个个单体, 它的可统计性差, 影响因素多, 影响因素之间的相互作用大, 从信息角度看,它的不确定及不确知的信息多,同时其综合性也很强,表现在其结构方案不仅仅取决于力学分析,而是应该综合考虑到环境、经济、安全、适用等多种因素。对于千差万别的建筑方案,除了对建筑美学等的考虑外,影响高层建筑结构选型的主要因素可归纳为:

（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）施工工期要求。高层建筑由于投资巨大, 结构施工周期的缩短, 可以使整个建筑更早地投入使用,取得经营收入,同时还可以缩短贷款建设的还贷时间,从而减少还贷利息。

（5）材料供应状况。

（6）设计、施工水平。

（7）结构抗灾水平和可维护性。

1.2 高层建筑的结构类型分析

众所周知, 与低矮建筑不同, 在水平荷载作用下结构侧移已成为高层建筑设计中的关键控制因素,如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师们追求的重大目标。另外, 高层建筑的层数多、自重大; 同时,巨大的结构水平荷载又在竖向构件中引起较大的轴力、弯矩、水平剪力。为使竖向构件的结构面积不致过大,要求结构材料具有较高的抗压、抗弯和抗剪强度。当高层建筑处于地震区时,对结构材料还会有延性的要求。

高层建筑工程中，比较常见的结构体系类型主要有框架建筑结构体系以及剪力墙结构体系、框架剪力墙的建筑结构体系、筒体结构体系等。在实际施工建设应用中，不同的建筑结构体系具有不同的特征优势，在建筑施工中的具体应用也会有不同。而从高层建筑工程的施工使用材料上来讲，高层建筑结构类型主要有钢结构和钢筋混凝土两种，其中，钢结构的高层建筑结构类型，它的特点是强度高，并且韧性大，在建筑施工应用中容易加工操作。对于高层建筑结构工程来讲，钢结构的高层建筑，它的结构断面小、并且自重轻，抗震效果也比较好，在高层建筑施工应用中，钢结构建筑的施工工期也相对比较短，施工操作方便。但是，由于钢结构类型的特征优势，以及在建筑结构施工中的应用越来越多，导致钢结构材料的造价成本也随之增高，从而对于建筑工程的整体施工成本有很大的影响。此外，钢筋混凝土结构由于自身的特征优势，在建筑施工中的应用也比较广泛。结合这两种不同结构类型各自的特征优势，在高层建筑结构施工中，经常会将钢结构与钢筋混凝土结构两种类型，进行混合施工应用，以突出各自的应用优势，并进行互补，保证建筑工程结构质量。

2、高层建筑的结构设计分析

根据上述高层建筑的结构特征、结构类型以及在实际施工中的应用情况，在进行高层建筑的结构设计过程中，应注意从以下几个方面进行考虑分析。首先，是高层建筑结构的水平荷载对于建筑结构设计的决定性影响作用。进行建筑工程项目的结构设计过程中，都需要对于建筑结构所承受的垂直荷载、水平荷载以及抗震能力等进行计算分析，并进行设计应用。对于高层建筑工程来讲，在进行建筑的结构设计过程中，虽然需要对于建筑结构的垂直荷载情况进行分析考虑，但是，对于整个建筑结构来讲，产生决定性影响作用的荷载作用力，主要是来自于水平方向上的荷载承重作用，这也是高层建筑结构设计中需要重点分析考虑的因素，主要是由于高层建筑的楼层高度影响作用。

其次，在进行高层建筑的结构设计过程中，还需要对于建筑结构的侧向作用力影响下的侧向位移进行分析考虑。对于高层建筑的结构设计来讲，侧向位移情况是进行高层建筑结构设计的重要控制指标因素。在高层建筑工程中，随着建筑楼层的增加，水平荷载作用影响下，建筑结构的侧向作用力也会增加，从而对于高层建筑结构影响形成的侧向位移变化就比较大，因此，对于高层建筑结构的影响作用就比较明显。为了保证高层建筑结构的设计质量，保证建筑工程的结构安全，在进行高层建筑结构设计中，需要对于建筑结构的强度设计更高，以能够承受侧向荷载变化影响。

最后，在进行高层建筑结构的设计中，还需要结合高层建筑的楼层结构高度情况，满足建筑结构对于延性的要求标准，使建筑结构的柔性设计更加合理，以保证在地震作用下，建筑结构的承载作用，保证建筑结构的设计质量和安全。

3、高层建筑的结构选型分析

在进行高层建筑结构的选型应用过程中，应注意从建筑结构体系类型与建筑工程施工之间的相互关系，以及建筑结构的抗震要求等方面，对于高层建筑的结构选型进行分析。首先，在建筑工程施工过程中，不同的建筑施工工艺，对于建筑工程的施工材料消耗使用以及建筑劳动力使用情况、建筑施工工期、建筑施工成本造价等都有不同的影响作用。而对于建筑工程来讲，建筑工程的结构类型不同，施工中具体的工艺流程也会有不同，因此，在进行建筑结构类型的选型应用中，应注意结合建筑施工的具体要求情况，选择合适的结构体系类型进行施工应用。其次，建筑工程的结构抗震要求也是进行建筑结构类型的施工选择应用中，需要进行分析考虑的重要因素，在建筑结构类型选择中，应注意结合建筑结构抗震选择原则进行选型应用。

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关键词：建筑结构设计；问题探讨；解决措施

1 引言

随着城市化进程的加快，国民经济水平迅速提高，人们对住宅建筑的要求也相应有所提高。而伴随着城市人口的增多，城市住房的紧张，高层建筑成为城市发展的必然趋势，也给建筑设计带来了一定的难题，如何使得高层建筑同时满足人们的居住要求，同时具有经济、舒适、美观的特点，在安全方面又要有所保障，同时在节能方面也有所建树，这是现阶段建筑设计者们不容忽视的一个重要问题。

2 建筑的本质

人类建筑从生成之初，经历了多种形态的演变，才具有房屋的雏形。经过几千年的风雨，房屋的建筑材料也渐渐由最初的草木、砖石到钢筋水泥，以至如今生态技术的运用。可以说建筑的发展伴随着整个人类发展的历史，而人们对建筑的理解也渐渐从防风雨、避寒暑发展到艺术和文化的载体，这是建筑设计中哲学观的升华。现代人对建筑的理解具体可归纳为以下四点：

（1）建筑是人类活动的容器，因此建筑必须具备内部空间，其形状、尺度必须满足该建筑的各种活动。

（2）建筑是特定气候的调节器，因此建筑的外面，即墙体和屋面必须在封闭空间和外部环境中间起到屏障作用，对光、热、声起到良好的控制。

（3）建筑师对资源进行利用的，因此对相关的材料、人力、技术和土地等资源都要加以合理的利益，并且每种资源的升值情况，也会对使得建筑整体和所处地段整体增值。

3 高层建筑结构设计的基本原则

3.1遵循建筑结构设计的基本原则

建筑设计的基本原则是安全舒适，并结合一定的经济和审美因素的结合，构建的一个完整的建筑设计方案，最佳的建筑结构设计要努力追求以上几点因素的平衡，以用户的安全和舒适为目标，以最佳的方案，体现出建筑物经济、美观、便于施工的优点，结构设计在一定程度上优先于建筑设计。

3.2合理选择建筑结构形式

建筑物地面以上的结构形式对工程造价产生直接的影响，就我国目前的情况而言，主要有砖混结构、框架结构、排架结构等，对其优势和劣势条件进行对比，因地制宜，综合当地经济能力，给出最适合本地区经济条件的结构形式，设计出造价低、质量好的住宅建筑。

4 高层建筑结构设计的基本方法

4.1 地基的基础设计

建筑结构设计中，一般对地基与基础的设计比较重视，该阶段的设计对后续的设计工作产生直接影响，也是工程造价的决定性因素。因此在对这一阶段的设计中，应当严格按照相关规定，做到认真仔细，保证万无一失。设计人员应该因地制宜的根据当地的具体条件和当时的相关政策对设计进行一定的调整，保证地基的基础设计的完善。

4.2结构计算和分析

结构的计算和分析要做到准确高效，在对计算软件的选择时，要做好做好全面的考虑，因为一个不合理的计算软件可能会浪费大量的时间，甚至造成一定的安全隐患。在对建筑进行结构设计时，还应到考虑到风载荷与建筑自振周期的影响，主要应结合具体情况，对风雅高度变化的系数和风振动力系数进行合理的确定。保证振型数目的充足，一百年对结果中该振型参数的正确判断，这都是设计人员需要重点关注的问题。

4.3剪力墙的设计

在对剪力墙进行设计时，必须注意到分部的均匀和合理，这样才能使得整个建筑的质心和钢心位于同一位置。大多数小高层建筑的剪力墙比较广，数量也比较大，因此要对剪力墙的钢筋配置进行有力的控制，使得工程的安全性和经济性得到保障。根据相关规定，剪力墙应按照其受力特点及区别，在设计中对具体条件进行综合考虑，选择合理的剪力墙设计，以避免不力的影响。

5 高层建筑结构设计中应注意的问题

5.1箱、筏基础底板跳板的阳角问题

当羊角面积在整个基础底面积中所占的比例较小时，可以将之砍成直角或斜角，若底板钢筋为双向双排，且在悬挑部分不变时，阳角则不许加辐射筋。

5.2梁、板的计算跨度问题

梁板结构可以理解为在梁的中心线上放置一个刚性支座，以取消梁的概念，将梁板看做变截面板。在扁梁结构中，梁高与板厚差别较小时，计算长度应渠道梁的中心，选取梁中心处的弯距与梁厚，及梁边弯距和板厚配筋取二者大值配筋。

5.3弹回再压缩设计

当基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基地受到约束，不能反弹，而坑中心地基的基土反弹，回弹部分可以人工进行清除。当基础较小，坑底约束很大时，回弹可以被忽略。相对于譬如机箱的较小约束，被坑边约束的部分都可以被当做安全储备，因此计算沉降通常会大于实际沉降。

5.4主梁有次梁处附加筋问题

在结构设计中，应该在梁下部集中力应当附加钢筋，这样梁的下部或截面高度范围内的集中荷载，就可以全数由附加的横向钢筋承担。根据梁截面高度范围的变化，当主次截面相差不大时，次梁荷载较大，这时应该附加筋；主次梁的截面均相差若很大，而荷载相对较小的情况，主梁不加筋。

6 高层建筑结构设计的改进措施

6.1设计时注意选择新型的工艺技术

国家建设部《技术政策》中指出“要树立建筑产品观念，各个环节要重视建筑最终产品的质量和功能的改进，通过技术进步，实现产品和施工工艺的更新换代”。这句话阐明了新技术、新工艺和质量的关系。在选择工艺技术时，应从我国的实际出发，积极采用先进的和成熟的新技术、新工艺，达到提高经济效益的目的。

6.2 充分考虑环境因素

从环境上进行严格控制，主要是对工程的水文、地质、气象等情况进行全面的了解和掌握。对影响工程质量的环境因素进行深入的调查和研究，使各项活动得以正常、有序进行，这是提高高层住宅建筑质量的必要条件。

6.2.1水文地质方面

在具体的工程勘察、设计和施工工作中，水文地质是一个至关重要的问题，但是这一问题长期以来容易受到人们的忽视。其重要性主要体现在，地下水既是岩土体的组成部分，对岩土体工程的特性有着直接的影响，除此之外，还是基础工程的工作环境，对建筑物的稳定性和耐久性影响巨大。因此，水文地质方面的问题应该在设计之初就进行充分的考虑。

6.2.2气象气候方面

随着现代建筑技术的逐渐发展，人们开始认识到，无论在什么形式的建筑设计、以至建筑的形式和材料、建筑工艺和施工等各个方面，掌握施工地区气候条件及其规律是至关重要的，是提高房屋建筑施工质量不可忽视的研究内容。在具体的设计施工中，应结合当地特色的气象条件，对设计方案进行调整，这样才能保证设计的完整有效，施工的顺利进行。另外，施工的进度应该根据气象条件进行调整，尽量避开不适合施工的天气，诸如雨雪、大雾天气，切不可为了赶工期，就盲目的在不适宜的天气条件下进行赶工，这样不但会使得工程质量没有保障，对施工人员的生命财产安全也会造成威胁。

7 小结

现阶段高层建筑的选型方面，虽已引起国内外众多专家学者的重视，但是由于起步较晚，理论研究方面还有很多不够到位的地方，结构选型的决策具有一定的复杂性，一定要对众多条件进行综合的考虑，排除不确定性，在原有的研究结果上开拓创新，形成一个相对完善的方案，为高层建筑的选型提供科学的依据，使得高层结构体系得到长足的发展。

参考文献：

[1] 刘建文. 高层建筑结构选型与布置剪力墙合理数量研究[D].湖南大学，2006.

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【关键词】高层建筑；剪力墙；结构设计；关注要点

近几年来，由于人们对建筑的需求，促使我国的建筑行业迅猛发展，为了更加合理有效的利用土地的使用面积，更多的高层建筑如雨后春笋般的涌现出来，而人们对于建筑的功能、结构以及设计都提出了新的要求。由于剪力墙具有独特的优势，促使其成为了高层建筑中广泛应用的一种结构，在建筑行业中占有重要的位置，发挥着关键作用。如何通过把握剪力墙结构设计中的要点，充分发挥其作用，做到经济，安全，外形美观成为了广大专业人士关注的重点。

1剪力墙结构设计的原则

（1）剪力墙的厚度一般比较小，而高和宽的尺寸却比较大，受力形态接近于柱体[1]。但是它与柱体还是存在一定的区别，主要表现在剪力墙肢长与厚度之间的比值，在比值小于等于3时，可以按照柱体来设计，当比值在3~5之间时，被视为异形柱，需要按照双向受压构件设计。（2）剪力墙的主要特点：在同一平面内荷载力和刚度比较大，而在平面外的荷载力和刚度就相对较小。因此，需要注意不要在平面外接搭，如果实在避免不了时就要按照相关规定采取相对应的措施，确保剪力墙平面外的安全。（3）在剪力墙的结构设计中，墙属于一个平面构件，在承受着沿着平面作用的水平剪力和弯矩之外，还需要承担竖向压力。由于在多力结合状态下工作，除了要满足刚度的要求之外，还需要满足非弹性变形下的延性[2]。（4）墙体的设计主要是计算水平和竖向作用下的结构整体的内力，在求得内力后，根据偏拉或者偏压来进行斜截面受剪荷载力和正截面荷载力的计算。

2某高层建筑工程的结构设计概况

某高层建筑工程，如图1。主要采用剪力墙结构，地下一层，地上十五层，共计十六层，地下室层高3.8m，电梯机房高3.1m，水箱高3.0m，室内外高度差0.2m。在该建筑工程中应用剪力墙结构来承受建筑自身具有的水平荷载力和垂直荷载力，其自身的刚性结构体系具备高抗侧强度，用来进行抵抗水平侧力。

3关于剪力墙结构存在的主要问题

因剪力墙具有较高的刚度性、整体性以及抗侧力性，现代高层建筑施工中对于剪力墙结构的应用较为广泛[3]。但是其自身也存在着一定的问题：因为剪力墙具有很高的刚度和较强的抗侧力，在地震效应较高的情况下，就会提高建筑基础以及上部结构的建筑成本；在建筑的过程中，如果混凝土使用较多，就会对建筑物自身的重量以及对具有的平面功能造成影响；剪力墙墙肢结构本身的轴压力不高，就不能充分发挥自身承载压力的作用；剪力墙结构都有相应的配筋标准，如果配筋率太低就会影响其延性。所以，将剪力墙结构运用在高层建筑的结构设计中时，不但要考虑到剪力墙结构的抗侧能力，还要对建筑工程的成本进行考量。

4高层建筑剪力墙结构设计的关注要点

在高层建筑中使用剪力墙结构，主要是针对以下几点进行分析：

4.1布置剪力墙结构

钢筋混凝土剪力墙能够承担风荷载力、水平地震作用力以及竖向荷载力，所以在设计剪力墙时，要考虑建筑物的基本要求，布置剪力墙时尽量形成连续的完整框架，尽可能进行规则的对称布置，防止出现扭转效应。（1）关于短肢剪力墙结构的选择使用短肢剪力墙结构可以对建筑进行灵活设计，能够减少建筑结构的重量，但是这种结构的抗震性能不高，无法很好的保证建筑的安全性，所以要慎重选择短肢剪力墙结构。（2）关于独立的小墙肢高层建筑结构中如果出现独立墙肢，会给施工增加难度。在工程设计中，可以通过合并洞口，科学布置剪力墙的方式来消除独立墙肢，施工难度可以降低。（3）关于剪力墙结构整体刚度剪力墙结构刚度很大，一般来说周期较短，相应地震力较大，如果剪力墙结构刚度过大，不仅材料消耗多不经济，而且因为地震效应比较高，连梁超筋、墙肢以及截面无法满足抗剪力的标准，会增大截面设计的难度，所以，对剪力墙结构的整体刚度需要通过合理计算和有效控制，才能确保达到位移限值的标准，对于剪力墙整体刚度的计算如表1。

4.2控制结构参数

对刚重比、位移比、侧向刚度比、层间位移角等参数进行控制可以有效的保证结构布置的合理科学性。在高层建筑中，竖向构件本身的层间位移、水平位移与该楼层平均值之间的比值就是位移比，主要是限制结构布置本身的不规则性，可以有效防止出现大的偏心力和防止建筑结构主线的扭转效应。位移比限制是在考虑到偏心力的因素下，根据刚性楼板进行确定，高层建筑中竖向构件中的位移比是不能超过1.2的。剪力墙的布置对此影响很大，应尽量按4.1条的原则来布置，方可达到即经济且安全性能好的目的。

4.3关于剪力墙结构的计算和配筋

4.3.1关于剪力墙的墙身剪力墙结构中包括水平向钢筋和竖向钢筋，在进行剪力墙构造和计算时，要对钢筋数量进行确定，主要是对正截面中的抗弯承载力与斜截面中的抗剪承载力进行验算，同时应满足规范的最小配筋率要求。剪力墙结构的厚度主要是根据抗震等级系数进行选择。为了使剪力墙结构的刚性、稳定性和抗震性能够发挥最好的效果，一级二级剪力墙底部的部位墙厚需要超过200mm，超过高层的1/16，其他部分墙厚需要超过160mm。在墙端头无暗柱或翼墙时，墙厚度要超过高层的1/12，这些规则适合高层建筑，但是不适合八度地震区剪力墙结构的设计。对于高层建筑在1~3级抗震等级的剪力墙中，水平、竖向分布筋的最小配筋率需要大于0.3%，部分框支剪力墙底部的增强部位的配筋率需要大于0.35%[4]。4.3.2连梁的计算连梁可以提高剪力墙的刚度，起到连接墙肢的作用。在对高层建筑结构进行计算的过程中，要适当的折减连梁的刚度，折减值控制在0.5以上，最好是控制在0.5~1.0以内。如果折减刚度后发现建筑结构的承载力不足，可以采取降低连梁高度和减小整体刚度的方式来解决承载力的不足[5]。

5结束语

在建筑行业朝着高层建筑形式快速发展的过程中，剪力墙结构的运用越来越广泛，需要将剪力墙结构的优势发挥到最大，以提高建筑的安全性和抗震性。因此需要结合实际情况进行科学合理的设计剪力墙结构。

参考文献

[1]吕瑞孝，姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点[J].科技信息，2011（19）：381，412.

[2]叶钟.试分析建筑结构设计常见的问题及措施[J].江西建材，2017（01）.

[3]张良.框架剪力墙结构建筑施工技术分析[J].信息系统工程，2013（04）.

[4]王孟国.建筑工程剪力墙结构设计方法分析[J].住宅与房地产，2016（36）.

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关键词： 高层建筑 剪力墙类型 剪力墙布局 连梁设计

引言

随着经济和生活水平的提高，人们对住宅的空间结构和平面布局的要求也越来越高，高层建筑因其外观挺拔、节约用地以及人口容载巨大等优点越来越受投资者及建筑师们的青睐。剪力墙结构的高层建筑更是因为结构刚度大，在横向荷载作用下水平位移小以及建筑室内空间整体性好等特点， 被普遍推广和使用。

一、 高层建筑剪力墙结构的分类及其特点

1.1 剪力墙结构的分类

影响剪力墙分类的因素有如下几项： 剪力墙上是否开洞、 洞口大小、 洞口数量以及洞口位置等。根据以上影响因素， 剪力墙结构可划分为 5 类， 分别为： 壁式框架剪力墙、 整体小开口剪力墙、 整截面剪力墙、 独立悬臂剪力墙以及联肢剪力墙。

1.2 各分类的特点

（1） 整截面剪力墙与整体小开口剪力墙： 以上两种形式的剪力墙均属于完整度高的墙体类型 （值高） ， 并具有相近的受力特征， 其形变曲线均为弯曲型。但两者也存在区别： 前者由于墙体不挖洞， 整体受力特性一致， 在水平荷载下弯矩不会出现突变以及反弯点， 而后者则会出现弯矩突变的情况。

（2） 独立悬臂型剪力墙： 与前两种结构不一样， 该种剪力墙墙面洞口较大， 值很小， 属于墙肢强、 连梁弱的类型。由于连梁极弱， 所以其对墙肢的连接和约束作用很小， 在水平荷载作用下极易发生弯曲，剪力墙刚度低、 整体性差。因此，我们在设计时，如果有更好的选择，此种形式的剪力墙尽量少用。

（3） 壁式框架式剪力墙： 跟上一种形式的剪力墙相像， 壁式框架式剪力墙墙面亦开有较大的洞口，连梁的抗弯线刚度与墙肢的抗弯线刚度相当， 但其整体性比独立悬臂型剪力墙好， 值也较独立悬臂型剪力墙高。 壁式框架式剪力墙在受到较大水平荷载作用时， 其会出现剪切型的变形， 且出现反弯点， 因此在设计时亦不宜过多使用。

（4）联肢剪力墙介于整体小开口墙和独立悬臂墙之间，连梁对墙肢有一定的约束作用，墙肢局部弯矩较大，整个截面上正应力已不再呈直线分布，变形曲线为弯曲型。

二、剪力墙的布置和数量研究

2.1 剪力墙的布置

在剪力墙分类和及各类型特点明确之后，我们需要对剪力墙的在平面上的布置方法和原则进行研究探讨。剪力墙平面分布需要遵循几个原则：均匀性原则、 对称性原则、 分散性原则以及周边围合性原则。遵循以上原则， 可确保：（1） 剪力墙分散布置， 可确保墙体数量不会过少， 且每面墙体的刚度不需太大。 （2） 连续的墙体不会过长， 且抵抗水平荷载的构件增多，能有效分散外力的有害作用。 （3） 确保当某部分墙体在外来作用下发生损坏时， 建筑整体不会失稳。

2.2 确定剪力墙的厚度

根据施工经验和规范要求，剪力墙结构中的剪力墙宜设置约束边缘构件或构造边缘构件。根据高层建筑设计规范，剪力墙的截面的厚度规定如下：（1）一、二级剪力墙，底部加强部位厚度不应小于200mm， 且不宜小于层高的 1/16； 其他部位不应小于160mm，且不宜小于层高的1/20。（2）三、四级剪力墙，底部加强部位厚度不应小于160mm， 且不宜小于层高的 1/20； 其他部位不应小于140mm，且不宜小于层高的1/25。

2.3 剪力墙合理数量的确定

据研究和实践表明，剪力墙结构应避免仅单向有墙的结构布置方式，并宜使两个方向抗侧力刚度接近。内、外剪力墙应尽量拉通、对直。平面布置应尽可能均匀、对称，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，以减少扭转。在竖向，剪力墙宜自下而上连续布置，避免刚度突变。剪力墙间距不宜太密，侧向刚度不宜过大。否则，自重加大，抗震设计时地震作用加大，不经济。

剪力墙数量的确定应按照建筑在水平荷载作用下的许可位移来确定， 按照高层建筑设计规范的要求，楼层层间最大位移与层高的比值 （u/H）剪力墙结构不应大于 1/1000；框架剪力墙结构不应大于1/800。 在满足以上的水平位移控制的前提下， 剪力墙的数量可以适当调整。

三、剪力墙墙肢分类

剪力墙的墙肢根据其截面 “高厚比” （墙肢截面高度与宽度的比值） 的不同， 可分为 4 种形式， 其分别为： 普通剪力墙、 短墙肢剪力墙、超短墙肢剪力墙以及柱形墙肢剪力墙。普通剪力墙的 “高厚比” 不小于 8.0； 短墙肢剪力墙的高度与厚度比在 5.0-8.0 之间； 超短墙肢剪力墙的高度与厚度比在 3.0-5.0 之间。

（1） 普通剪力墙： 此种剪力墙特性优良， 抵抗侧向荷载的强度高，能承受很大的水平方向荷载， 在条件允许时， 建议优先使用。

（2） 短墙肢剪力墙： 由于其具有肢短的特点， 在进行建筑布置时，能有效减低墙体结构的自身重量，应用比较广泛，但其抗震性能较差，地震区应用经验不多， 可用于整截面墙或整体小开口墙及联肢墙的墙肢中， 考虑到高层建筑的安全， 其数量不宜过多， 规范对其有严格的限制。

（3） 超短墙肢剪力墙以及柱形墙肢剪力墙： 该两种类型的剪力墙由于墙肢更短， 侧向刚度更弱， 因此抗震能力也更差， 往往是结构的薄弱环节， 故在整截面墙中不宜采用， 但可以用于整体小开口墙或联肢墙的墙肢中， 因为有较强连梁约束， 但如有可能，应尽量将墙肢做的长一些。

四、连梁的设计分析

在剪力墙的抗外力体系中， 连梁起到重要的作用， 其是调整剪力墙侧向刚度和承载力的主要构件，连梁刚度的设计应该与墙肢相一致，不宜过大或过小。

在剪力墙设计中，要将联肢墙设计成延性剪力墙，就必须让连梁服从于墙肢， 也就是说把受力体系设计成 “弱梁强肢” 的状态。 在受力计算时，为了能更准确地确定连梁与墙肢的强弱关系， 可根据高层建筑设计规范的规定将连梁的跨高比控制在 5 以内并根据墙肢长短适当调整。在抗震设计中，高层建筑设计规范规定： 通过折减连梁的刚度或者调节弯矩， 以达到缩减连梁刚度的设计值， 从而实现降低连梁的承载能力的效果， 并实现 “弱梁强肢” 。

另外， 在设计墙肢较长的中矮墙或者矮墙时， 按照经验和规范要求，我们应通过开洞的方法， 将矮墙或者矮墙时分割成 “高长比” 大于2 的若干片墙段， 每片墙段之间用弱梁搭接， 通过这样的方式， 将各个墙段构建成延性剪力墙系统。

五、总结

总之，在设计高层建筑剪力墙时，应充分考虑建筑的结构的受力特点，在进行合理的结构布置，在应用各种先进的结构设计理念对建筑设计中的各个细节进行优化设计。同时在结构设计时应加入抗震结构设计的意识，来保证整个建筑的抗震能力。使整个结构具有必要的承载能力、刚度。

参考文献：

[1]朱炳寅．建筑结构设计新规范综合应用手册(第二版)[K]．北京： 中国建筑工业出版社， 2004．

[2]高立人， 方鄂华， 钱稼茹．高层建筑结构概念设计[M]．北京：中国计划出版社， 2005．

[3] 焦柯， 吴文勇等．高层结构剪力墙计算若干问题探讨[J]．建筑结构， 2007， （9）

[4] 程文滚，金向前， 吴志彬．短肢剪力墙的设计与研究[J]．建筑结构， 2001， (7)

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关键词：建筑工程，结构，抗震设计

Abstract: using the modern science and technology to reduce and prevent earthquake disaster, the structure aseismatic design is a kind of effective method. So here is the author of the current structural seismic design Suggestions to explore.

Keywords: construction project, the structure, the seismic design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不确定性。因此，建筑结构抗震设计就显得尤为重要。

1．有关抗震设计的若干概念

为了保证结构的抗震安全，根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。尽可能设置多道抗震防线，强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，在首次破坏后在遭受余震，结构将会因损伤积累而导致倒塌。适当处理结构构件的强弱关系，使其在强震作用下形成多道防线，并考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响，是提高结构抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应。结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能构件应有较高的延性和适当的刚度，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。合理控制结构的非弹性(塑性铰区)，掌握结构的屈服过程，实现合理的屈服机制。框架抗震设计应遵守“强柱、弱梁、结点更强”的原则，当构件屈服、刚度退化时，结点应能保持承载力和刚度不变。采取有效措施，防止钢筋滑移、混凝土过早的剪切破坏和压碎等脆性破坏。考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时，基础结构或地下室机构应保持弹性工作。高层建筑的地基主要受力范围内存在较厚的软弱黏性土层时，不宜采用天然地基。采用天然地基的高层建筑应考虑地震作用下地基变形对上部结构的影响。为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：①结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。②保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。③增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。

2．抗震设计一般规定

2．1多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和适用的最大高度应符合要求。平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构，适用的最大高度应适当降低。合相应的计算和构造措施要求。

2．2钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算措施要求。

2．3钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：框架一抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加：裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级；当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级；抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑应结合有关抗震设防标准的规定和确定抗震等级；其中，8度乙类建筑高度超过规定的范围时应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。

2．4高层钢筋混凝土房屋宜避免采用规定的不规则建筑结构方案，不设防震缝。

3. 建筑防震设计方法

建筑抗震的概念设计指在进行建筑结构抗震设计时，应着眼于建筑物结构的总体地震的震动反应，按照建筑结构的破坏机制和破坏过程，灵活应用建筑抗震的设计准则，全面而合理地解决建筑结构设计中出现的基本问题。

钢结构建筑有许多优良的特性。有很好的抗震、抗风性能。钢结构整体刚性好、强度高、重量轻、变形能力强，建筑物自重仅为砖混结构的1／5，抗震性能却是砖混结构的2倍以上，并有很强的抗风性能，有效的保护人民生命和财产安全。建筑钢结构都是由多层水平的楼盖和竖向的柱、墙等组成。楼盖主要承受竖向荷载，而建筑竖向的柱、墙等构件因为建筑高度的变化，其组成方式和受力变形．特性结构体系也有明显的变化。框架、剪力墙及筒体是结构中抵抗竖向及水平荷载的基本单元，由它们及其变体组成了各种结构体系，如框架结构体系、框架一支撑结构体系、框架-剪力墙体系、框架一简体结构体系、交错析架结构体系等。

建筑设计应设置多道抗震设防体系。由于地震的震动往往会持续一定时间，而且震动是往复的。根据对地震的大量研究可以看出，建筑物的倒塌通常是由于地震的持续往复作用，使建筑物的结构造到破坏，从而丧失了对建筑物重力荷载的承载能力。所以，建筑抗震规范提出“强柱弱梁、强剪弱弯”的抗震设计思想。建筑柱桩是建筑主要承受重力荷载的构件，通过科学、合理处理柱与梁之间的强弱关系，使建筑框架梁在地震中先于柱子屈服，出现了塑性铰，从而耗散一定的地震能量，柱桩在建筑抗震中退居到第二道抗震设防体系。剪切破坏属于力学的脆性破坏，而弯曲破坏是材料力学中的延性破坏，破坏后出现塑性铰，建筑结构还能够继续承载。“强剪弱弯”的设计思想则使剪切破坏退居到第二道抗震设防体系。

建筑抗震设计要具备合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。结构构件必须具备足够大的承载能力和刚度(刚度包括抗侧刚度和抗扭刚度)，结构构件的承载能力和刚度是相关的，一般来说，建筑刚度越大，其承载能力也越大。增大建筑结构构件的承载力，可以推迟地震时构件的屈服能力，减轻地震对构件的屈服程度，降低对构件延性的要求，但这提高了建筑工程造价。要实现经济合理的建筑抗震结构体系，使建筑物在遭受大地震侵袭时，仍具有很强的抗倒塌能力，最理想的是建筑物部分结构构件破坏，通过延性耗散地震能量，避免建筑物的倒塌。

建筑延性系数设计方法。该方法的实质是通过建立建筑构件的位移延性系数或建筑截面曲率延性系数与塑性铰区混凝土极限压应变的关系，由结构约束箍筋来保证核心混凝土能够满足所要求的极限压应变，从而使建筑构件具有所需要的延性系数。建筑延性包括建筑结构延性、构件延性和截面延性三个方面。结构延性可以用顶点位移延性和层间位移延性来表达；构件位移延性与塑性铰区长度和截面延性等有关；截面延性与建筑物的几何形状、混性土强度、轴压比、纵筋含钢率、含箍特征值等因素有关。

采用能力谱方法进行建筑抗震设计。该方法是通过地震反应谱曲线和建筑结构能力谱曲线的叠加来评估建筑结构在给定地震作用下的反应特性。反应谱是指单自由度体系在给定地震输入下的加速度谱；能力谱是指通过对建筑结构进行静力推的分析，转换得到等效单自由度体系的加速度和位移之间的关系曲线。能力谱方法由Freeman等提出，经过不断的完善和革新。《日本建筑标准法》和美国ATC-40都采用能力谱法作为基于性能，位移抗震设计方法。Chopra提出了将能力谱方法和结构损伤指数评定相结合的屈服位移能力谱的地震损伤分析方法，增加并强化了能力谱法的实用性。因此，能力谱法的实质是采用的基于承载力的设计方法加位移、变形的能力校核，并依据能量的设计方法。对抗震设计的研究表明地震动瞬时能量在大多数情况下对结构最大位移反应具有决定性作用。但要建立基于能量的有效建筑抗震设计框架还需更深入的研究。

4．结束语

随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用用于结构设计。结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变

参考文献

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关键词：高层建筑；混凝土；优化设计；方法

中图分类号： TU97 文献标识码： A

在现代建筑中，混凝土结构以其强度高、耐久性好、坚固抗震等优点获得了广泛的应用，并且近年来一些新材料、新技术的逐步应用，在很大程度上提高了混凝土结构的施工效率，减少了施工成本，但是在建筑设计中依然存在一些不合理的现象，因此必须进行优化，才能促进建筑行业的可持续发展。

一、高层建筑混凝土结构的基本要求和类型。

建筑因其高低的不同，它承受力的大小和方向也是不同的。对高层建筑来说，建筑结构承受力的方向同时有水平和竖向两种力的作用。这与低层建筑是不同的，低层建筑结构承受的力方向主要是竖向的荷载，水平力的作用对结构的影响不大。[1]水平荷载不仅仅在高层建筑中是一种主要的荷载，而且它和竖向荷载相互影响，相互作用，共同对建筑施加影响，成为混凝土就够设计中主要考虑的因素。

考虑到高层建筑的这些特点，在混凝土的选用上就需要提高混凝土的质量和数量。首先，我们要对混凝土出厂前进行相关的技术处理，目的是减少水泥的水化热作用，这样可以降低混凝土自身的温度，保证其质量。其次，施工前必不可少的要进行一些必要的应急准备措施，以防在施工时出现意想不到的情况，以确保精心组织、精心施工，万无一失地完成任务。最后，在施工当中，最好采用预拌泵送混凝土，加大对混凝土施工细节的注意，比如混凝土施工缝等。我们讨论的混凝土结构优化设计以及节约建筑成本，都应该在达到高层建筑混凝土结构的基本要求的基础之上进行。

目前我国采用的高层建筑混凝土结构按照时间的发展顺序主要以下几种[2]：

1、钢筋混凝土结构：

与钢结构相比，钢筋混凝土结构的优点在于整体性好、耐高温性强、舒适度较好、抗腐蚀强、成本低、刚度大、维护方便等。现在，随着我国混凝土技术的发展和混凝土理论（高强混凝土、钢管混凝土、钢混凝土、轻混凝土）的发展，我国的钢筋混凝土的发展已经达到了成熟阶段。在我国钢筋混凝土材料受到了很高的重视，应用在很大一部分高层建筑中。

2、组合结构：

相对于钢筋混凝土来说，组合结构更具优点。这些优点主要在于节约钢材、减少污染、提高科技含量、加快施工进程等。所以，对于高层建筑来说，组合结构可以在一定程度上取代钢筋混凝土结构，这就较少了高层建筑的横向和纵向的压力。不仅如此，组合结构在冶金、造船、电力、交通等方面也逐步开始得到应用。

3、新型结构：

相对于钢筋混凝土结构和组合结构，新型结构体系的区分标准是筒体的组成方式。新型结构体系主要有三种类型：框筒体系、筒中筒体系、多束筒体系。之所以称之为新型结构主要是因为与传统的单片平面结构相比，筒体结构可以承受更多的荷载力。在我国，筒体结构的应用并不少见，主要应用的高层建筑的特点是功能多、用途多、楼层高、层数多等。

二、高层建筑混凝土结构设计特点

与多层建筑的结构设计不同，高层建筑的结构设计需要考虑的因素更多，设计中所涉及到的问题更为复杂，设计难度更大。这是因为高层建筑不但增大了对地基基础的荷载与强度要求，同时其自身的结构构件柱、墙、梁、板的承载能力、抗震能力也都需要得到保证，只有这样才能确保建筑自身的稳定性与安全性[3]。

1、水平侧向力是影响高层建筑结构设计中关于变形设计的主要影响因素。高层建筑受到的水平力主要为日常的风荷载及地震荷载作用下产生的水平地震力。与普通多层建筑相比，高层建筑的结构中更需要考虑到侧向力对建筑结构的影响，这是因为高层建筑受到水平荷载会产生较大的水平位移，影响到建筑结构的整体稳定性和舒适性。因此在结构设计中要尤其注意考虑到这一点。

2、结构的刚度布置需适宜。有人认为在建筑结构的设计中，结构的刚度越大则其承载能力越强，抗震性能就越好。其实不然，高层建筑的结构并非是刚度越大越好，刚度及质量越大，吸引的地震力也越大，同时造价也会提高，所以高层建筑结构需同时具备一定的柔性，这样才能增大其抗震性能，保证其在外力作用下，不会因刚度和脆性过大而发生倒塌。因此在设计中应该将建筑的刚度控制在适宜的范围内，不可过大，也不可过小。这也就要求高层建筑应当具备一定的延性，同时满足建筑的承载能力和抗震能力。

三、钢筋混凝土结构优化设计应用分析

1、工程概况

某钢筋混凝土框架——剪力墙结构建筑由四层裙楼和A、B两栋高层建筑组成，地下两层为停车库和设备用房。总建筑面积约2万m2，房屋平面布置为不规则形状[4]。

2、结构设计要求

本工程采用钢筋混凝土框架——剪力墙结构，建筑结构的安全等级为二级。地震基本烈度为7度（0.1g，第二组，特征周期0.4s），抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度（0.1g，第二组）。地基基础设计等级为乙级。上部结构和负一层的框架抗震等级为二级，剪力墙为二级结构，负二层的框架抗震等级为三级。基本风压：Wo=0.35kN/m2，地面粗糙度为B类。

3、设计优化的原则

在满足结构设计现行规范和相关规定的前提下，通过大量计算和经验分析进行优化，遵循以下原则：保证结构的安全性和正常使用；保证结构具有合理的刚度，特殊部位应有局部加强；可以减小的结构构件，应进行有效的核减。

4、结构优化设计

高层框架剪力墙结构体系中，主要是水平荷载作用下，框架和剪力墙内力分配设计，其中剪力墙的设计位置和数量就是关键。

1）结构最优设防的选择

在预测地震烈度概率分析的基础下，使用专业地震安全评价报告的数据，采用模糊综合评定分析法计算结构的模糊延性向量和模糊抗震强度，损失等级概率和震害损失的概率预估期望值，在满足最大投资期望和最大损失约束条件下，求出最优地震设防烈度值。

2）框架与剪力墙协同工作，承载力、刚度、延性能力的最佳匹配设计

框架——剪力墙结构的设计主要是结构刚度和结构延性的最佳组合。结构刚度对结构的主要影响为结构的自振周期和侧向位移，结构延性对结构的影响主要为保持承载力能力的前提下的变形能力，因此可以采用结构整体的侧向位移量来协调结构的刚度和延性，按规范对层间位移量和顶点位移总侧移的限值来控制结构的刚度和延性设计。

3）框架——剪力墙结构的优化设计

框架——剪力墙结构优化设计的原则就是优化结构的各个杆件，结构模型计算时，通过一次性完成的结构构件的输入，然后逐步优化各个杆件，以达到结构杆件合适、配筋合理，节约工程造价。

4）基础优化设计

在地下室基础的初步设计工作中，原初步设计地下室基础拟全部采用筏板基础，经审核计算后，提出纯地下室基础部分采用独立基础加抗浮底板及抗浮锚杆的做法能做到节约钢筋、混凝土。同时保证结构安全，施工简便，能达到更加节省工程造价目的。

5）强化“强柱弱梁、强剪弱弯”设计理念

框架结构的柱、剪力墙设计要引起重视，要加强设计；而梁和板的配筋不宜调大，梁的设计变量主要是截面高、宽及纵向受拉钢筋的截面积和架立钢筋的截面积，优化设计主要针对以上设计变量进行优化，因此梁的截面尽量按正常值取定，少做宽扁梁，配筋率也应控制在 1.5%左右，次梁的箍筋宜分为加密区和非加密区。

四、结束语：

通过优化设计后，本工程的最终优化的结果为：节约钢筋65t，节约资金约32万元。高层建筑混凝土结构的优化设计方法多种多样，但是不论使用哪一种方法都要建立在施工的可行性的基础之上，施工技术必须严格依照设计标准。高层建筑混凝土施工技术是科学元素和技术元素的融合和应用，它的实现过程必然需要建筑施工各环节基础技术的支持和管理理论的强化。所以，设计与施工的相辅相成才是实现合理、科学节约成本的有效措施。

参考文献：

[1]杨克家,梁兴文,张茂雨.带加强层超高层建筑结构基于能力谱法的抗震设计[J].地震工程与工程振动,2010.

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【关键词】结构设计特点；结构设计问题；结构设计原则；相关对策

自十九世纪以来，随着社会经济和科学技术的不断发展，有越来越多的高层建筑出现在我们的城市当中。其设计本身是一个非常复杂又庞大的体系，而结构设计则是这个体系中的重点，其要具备科学性和合理性，要能够满足高层建筑安全性能方面的需求，本文主要介绍了高层建筑结构设计的特点、设计原则，以及分析了相关的问题及对策。

一、高层建筑结构设计的特点

（1）结构延性是重要的设计指标

高层建筑在地震的作用下变形要更大一些，结构上与低层建筑相比更加柔和一些。为了避免倒塌，为了让在进入塑性变形阶段后高层建筑结构仍然具有较强的变形能力，为了保证结构具有足够的延性，在构造上需要特别采取恰当的措施。

（2）轴向的变形不可忽视

竖向载荷在高层建筑中较大，对连续梁弯矩会产生影响，能在柱中引起较大的轴向变形，会造成跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支座处的负弯矩减小。另外，与考虑构件竖向变形比较，对侧移和构建剪力产生影响，会得出偏于不安全的结果。此外，对预测构建的下料长度还会构成影响，对下料的长度要根据轴向变形计算值来进行调整。

（3）决定因素为水平荷载

对于某一高度的楼房来说，载体上竖向荷载为定制，水平荷载的地震和风荷载作用，随着结构动力特性的不同器数值也会有较大幅度的变化；水平荷载在竖构建中引起的轴力及对结构产生的倾覆力矩，与楼房高度的两次方是成正比的；楼面使用荷载和高层建筑楼房的自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力数值，仅仅和建筑高度一次方成正比。

二、高层建筑结构设计原则

（1）选择适合的基础方案

应该根据工程的上部载荷分布和结构类型，地质条件，施工条件以及相邻的建筑物影响等各种因素进行综合性分析，选择既合理又经济的方案，必要时要进行地基变形演算，在进行设计时要最大限度地发挥地基的潜力。在进行基础设计时，应该参考临近建筑资料和进行现场查看，要有详细的地质勘查报告，一般情况下，在一个结构单元内部适合用不同的两种类型。

（2）对计算结构进行正确分析

普遍在结构设计中运用计算机技术，但是，不同往往不同的软件会得出不同的计算结果。所以，对于程序的适用条件、范围等设计师应该进行全面的了解。因为软件本身有缺陷、人工输入有误或者程序与结构的实际情况不相符合，在计算机辅助设计时，都会造成错误的计算结果，所以，在拿到电算结构时要求结构工程师要慎重校对，认真进行分析，做出合理的判断。

（3）选用适当的计算简图

在计算简图的基础上进行结构计算式，为了保证结构的安全，要选择适当的计算简图，因为如果计算简图选用不当，那么则会造成结构安全的频发发生，要有相应的构造措施来保证计算简图。与计算简图的误差实际结构的节点应该保证在设计所允许的范围之内，因为其不可是纯粹的刚结点和刚结点。

（4）采取相应的构造措施

强剪弱弯、强柱弱梁、强压若拉、注意构件的延性性能原则是在结构设计中要始终牢记的。要注意钢筋的锚固长度，特别是钢筋执行段锚固的长度。要加强薄弱部位，考虑温度应力的影响。

（5）合理选择结构方案

要选择一个切实可行的结构体系与结构形式，一个经济合理的结构方案是一个合理的设计的保证。结构体系应该传力简捷，受力明确。地震区应力求平面和竖向规则，同一结构单元不宜混用不同结构体系。总之，必须综合分析工程的材料、施工条件、设计要求、地理环境等，并且要与水、电、建筑等专业进行充分的协商，以此为基础确定结构方案，为结构选型，最好进行多方案比较后选用较为优秀的。

三、高层建筑结构设计的问题及对策

（1）短肢剪力墙的设置问题

墙肢截面高厚比在新规范中为的5-8墙定义为短肢剪力墙，并且对短肢剪力墙在高层建筑中的应用根据实际经验和实验数据增加了众多限制，所以，在设计高层建筑中时，为了避免给后期的设计给做增加不必要的麻烦，结构工程师应该尽可能的不用或者是少用短肢剪力墙。

（2）结构的规则性问题

在这方面新旧规范的内容有了较大的变动，在这方面新规范增加了不少的限制条件，比如说：嵌固端上下层刚度比信息以及平面规则性信息等等，此外，“建筑不应采用严重不规则的设计方案”这是在新规范中采用强制性条文明确进行规定的。所以，为了避免后期施工图的设计阶段工作变的被动，在遵循新规范的各种限制条件上结构工程师必须要严格注意。

（3）结构超高的问题

对结构的总高度在高规范以及抗震规范中有着非常严格的限制，特别是针对以前超高的问题，除了在新规范中再增加了B级高度外，还将原来的限制高度设定为了A级高度，在设计方法和处理措施上都有着较大的改变。由于结构类型的变更而忽略了该问题，造成未予通过施工图审查的现象，在实际工程设计中是有出现过的，如果出现这样的情况，就必须要开专家会议进行论证或者是进行重新设计，不仅对工程的工期造成了巨大的影响，也对工程的整体规划带来了巨大的影响。

（4）嵌固端的设置问题

在高层建筑中嵌固端有可能设置在人防顶板等位置，也有可能设置在地下室顶板，这主要是由于一般高层建筑都带有两层或两层以上的人防和地下室。所以，结构设计工程师在这个问题上，由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题往往都忽视了，例如：嵌固端上下层刚度比的限制、在结构整体计算时嵌的设置、嵌固端位置的协调、嵌固端楼板的设计、结构抗震缝设置、嵌固端上下层刚度比的限制、在结构整体计算时嵌的设置等问题，这其中的任何一个方面漏掉都可能会埋下安全隐患或者给后期的设计工作带来大量的修改。

（5）抗震缝

在实际发生地震的过程当中，按照相关设计规范标准往往抗震缝会出现碰撞现象，所以，为了比较碰撞问题，抗震缝应该进行适当的加大。

（6）关于回弹再压缩

在开挖基坑时，回弹以弹性为主，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹部分被人工清楚，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束。如果基坑较大，那么所受到的约束就相对较小，例如：箱基，应按照基底压力计算沉降，作为安全储备的则是被坑边土约束的部分，这也是为实际沉降要比计算沉降小的一个原因，如果基坑较小，那么坑底所受到的约束很大，例如：应按基底附加应力计算沉降，独立基础，可以忽略回弹。

总结：我国的高层建筑近些年来发展极为迅速，但是设计质量却并不够理想。结构工程师在高层建筑的结构设计当中，不能只重视结构计算的准确性，结构方案的具体实际情况也是不容忽视的，结构方案要做出合理的选择。对于实际建筑设计中所遇到的各种问题，结构设计人员应该根据具体的实际情况对所掌握的知识进行具体的分析和处理。

参考文献：

[1]梅洪元，付本臣.中国高层建筑创作理论发展研究[R].高层建筑与智能建筑国际学术研讨会，2002.

[2]蒋新梅.论高层建筑结构设计之常见问题的分析[J].四川建材，2009，（02）.

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关键词：高层；超高层；结构设计；风载荷

0、引言

随着城市化进程的加快，高层和超高层建筑数量不断增加，在满足城市发展需要的同时，也在一定程度上对建筑结构的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求。由于建筑结构直接关系到高层建筑的整体性能及使用功能，因此在设计过程中必须对之予以重视。在实际的设计过程中必须通过多种技术手段，从多个途径突出混凝土建筑结构施工的整体效果。

1、复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素

建筑载荷的选取是建筑结构设计的首要工作，对于大多数高层建筑而言，可以根据建筑结构设计载荷规范中的相关要求予以确定。其次则需要对其他的建筑结构设计影响因素进行分析，确定对应的结构设计措施。

1.1 风载荷

对于复杂高层与超高层建筑结构的设计，由于其高层容易受到风载荷的影响，尤其是一些超高层建筑，其主要控制的因素就是风载荷。例如，台北的101大楼设计过程中，不但参考了当地的相关设计规范，而且还委托加拿大相关设计公司进行了相关的风洞试验，以提高该建筑的抗风载能力。在试验过程中，设计了一个以1：500为比例的模型在半径为600m的风场环境中进行试验，验证建筑在不同风况下的受力情况。

1.2 地震力

对于地震力的预测，当前的技术条件存在一定的限制，难以对之进行准确预算。即使对地震有深入研究的日本，以无法准确的预算地震的发生时间、地点。所以，高层建筑设计过程中尤其要注意抗地震力的设计。同时，还需要考虑建筑主楼、裙楼在地震力作用下的不同反应。

1.3 地基基础

对于复杂高层建筑与超高层建筑，地基基础发挥了十分重要的作用。在实际的施工过程中药根据不同的地基形态采取稳定性强的地基结构。例如，对于深厚的软地基，高层建筑地基必须选择使用桩筏基础或者桩箱基础。同时，可以根据实际的地质情况采取对应的基础措施：使用深度不大的年轻岩基，通过将现浇混凝土桩基深入岩层中的方式为建筑提供基础支撑；对于深度较大的岩层，例如在地面100m以下，可以利用岩层上层常见的层状冲积土，使用框格式的地下连续墙为建筑提供基础支撑；对于地下基层条件较好的地层，可以采用筏形基础即可。在地基设计过程中，应该根据不同的地质情况选择对应的组合式基础方案，最终确定一个技术经济性最高的方案。

1.4 建筑功能使用需求

所有的建筑都是以满足其使用功能需要而建设的，因此建筑结构设计必须以此条件为基础，这是一个不能忽视的问题。在设计过程中，需要考虑到建筑的艺术性、使用功能需要以及经济性等多个方面的要求。同时，在设计时还必须保证所设计的结构能够在既有施工技术条件下实现，而且保证当前的建筑材料必须达到设计使用需求，这是建筑结构设计需要控制的一个重要因素。

3、复杂高层与超高层建筑结构设计策略

3.1 合理减小框架中的柱距与梁距

（1） 减小柱距

建筑框架是将梁、柱通过刚性连接的方式组合而成的刚性体系，整个结构体系的抗推刚度受梁、柱截面与数量的直接影响，通过减小柱距能够有效的提高整个结构体系的刚度。

（2） 减小粱距

通过增加框架中梁的数量，不但可以减小框架在载荷作用下的总变形，而且还可以增加柱子在轴力作用下形成的力偶，使得其能够更好的抵抗结构体系的总力矩。

3.2 充分发挥梁柱的组合效果

通过简单的减小柱距、梁距，虽然能够在一定程度上达到提高框架体系抗推刚度的目的，但是不能从根本上改善框架的整体效能。这时结合增加梁、柱数量的方式，不但能有效增加框架的整体抗推刚度，而且还能够提高框架的抗风载荷能力。

3.3 采用弯一剪双重结构体系

弯一剪双重抗侧力结构体系，就是指通过采用弯曲型与剪切型两种不同变形性质的构件形成一个完整的结构体系。两种不同类型的构建通过在各个不同楼板中联系起来进行协同工作，明显减小了整个建筑结构的顶点位移与下部各楼层的层间位移。

（1） 框一墙体系

在水平力的作用下，单独的框架整体变形是典型的剪切变形，其上部层间侧移相对较小，而下部的层间侧移则较大。而单独的剪力墙则是弯曲型变形，其层间侧移为上部大、下部小。在采用框一剪双重体系之后，可以将各楼层楼板联系起来，使得框架与剪力墙能够协同承受载荷，从而确保了框架与剪力墙变形的一致性，提高了结构的抗载荷能力了。

（2） 框一撑体系

合理设计的框架一支撑体系同样可以收到与框一墙体系相当的效果，即最终达到减小结构顶点侧移与最大层间位移的目的。

（3） 筒中筒体系

筒中筒体系的构建原理与上述两种结构体系类似，但是其起到的结构增强效果更好。

3.4 合理设置刚臂

对于建筑平面是方形布置的高楼，当采用芯筒一框架体系时，因为大部分的侧向力是由芯筒来承担的，这使得整栋建筑的侧移曲线基本上是由芯筒的变形直接控制的。在水平载荷的作用下，芯筒以弯曲变形为主。同时，由于芯筒的平面尺寸还受到建筑的竖向服务性设施面积影响，直接造成了芯筒的高度与宽度比值较大的问题。为了达到减小建筑结构侧移的目的，可以在高层建筑中每相隔十来层布置一个设备层，在其中添加桁架，形成刚臂。这样将能够使得芯筒与的框架柱连接为一体，使得结构的外柱也可以参与到结构的整体抗弯体系中，有效的一直了芯筒各个水平截面，尤其是顶部截面的倾斜，有效减少了建筑各个岛层建筑结构的侧向位移。

结语

复杂高层与超高层建筑设计过程中，结构设计是影响综合性极强的工作，尤其是在满足建筑使用功能需求的同时，还要满足高层建筑的建设环境需要，通过全盘考虑的方式采取严格的设计措施和设计途径，基于建筑混凝土整体结构设计的多项要求，提高建筑结构的整体稳定性。除此之外，还必须重视施工过程中的材料选择控制，例如钢筋的合理配置等。另外，还必须考虑施工现场的运输条件以及养护作业技术水平等，确保施工条件能够有效的支撑起建筑的结构设计体系，使得建筑结构体系达到对应的要求。

参考文献

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关键词：高层建筑 剪力墙 抗震性 设计

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

我国房地产行业的快速发展使许多中高层的多功能建筑工程项目不断增加，这对建筑行业的施工技术提出了更高的要求。为适应建筑功能多样化和结构复杂化的发展趋势，我国高层建筑的数量日益增多，作为新的结构形式，剪力墙被应用于此类建筑中。而四川大地震的发生使得社会对于建筑行对于高层建筑的抗震性提出了新的思考。对于高层建筑，它的抗震性是建筑设计和施工中的重点，剪力墙结构对于高层建筑的抗震性具有重要的作用，只有在高层建筑工程建设中，把握好抗震设计要点，才能保证减轻抗震灾害。本文阐述了剪力墙结构的相关概念，针对剪力墙结构的特点分析了高层建筑在抗震性方面的设计要求，希望对我建筑行业等有所帮助。

关于高层建筑剪力墙特点及受力结构分析

在现代的高层建筑结构中，主要有框架结构、剪力墙结构和框架—剪力墙结构， 框架结构的建筑主要以梁和柱作为承载体，平面布置较为灵活，但是因为刚度较小使得承载力作用下的侧向变形较大；框架—剪力墙结构是合理利用两种建筑结构的优点，最大程度的提高建筑的抗震性能，这是多功能高层建筑的发展出现的新的结构体系。

关于剪力墙的特点

从剪力墙的结构来看，它的主要作用便是实现竖向与横向力的平衡，竖向的力主要来自于建筑本身的承载力和重力，水平力包括风和地震等外力因素。这类建筑结构中，墙板与楼板组成受力体系，就如空间构架的悬梁，既要承受梁的重力，又要承受水平荷载力，并避免过大的水平位移。但是正是剪力墙的整体性特点，使得剪力墙结构建筑也具有一些缺点，由于结构延性较差，它不能被拆除和破坏，不适用于较大的空间布置，所以在应用过程中，往往会采用短肢剪力墙结构，方便室内灵活改造。

剪力墙结构受力性能分析

关于剪力墙的结构特性主要是分析该结构的受力性能，为满足建筑物的使用要求，剪力墙常常开有门窗洞口，而剪力墙的受力特性与变形情况也主要是取决于所开洞口是否合理。要分析剪力墙的受力特性，首先要针对剪力墙的不同而分清情况，依据受力特性，剪力墙又可以分为整体剪力墙、多肢墙和框壁式等类型，整体剪力墙的开洞数量有一定控制，对洞口的面积也有一定的限制，一般不超过墙整体面积的1/6，使洞口对墙体的影响控制在承载力的范围之内。多肢墙需要重点关注的是梁与墙肢组合成的结构体系要具有合理性，即墙肢刚度要比连梁的刚度大，墙肢的宽度要保持在800公分之内，在处于弯曲状态时才有足够的延性。壁式框架剪力墙是介于剪力墙与框架概念之间，壁柱与壁梁较宽，有力支撑梁柱区域的变形。

二、高层建筑抗震结构设计常见问题

对高层建筑建设的设计，最主要的便是它的抗震性能设计研究，这也是高层建筑设计中的难点，现在对抗震设计中常见问题进行分析。

复杂的地理环境使地质勘察资料不全。我国高层建筑的施工本身具有复杂性，主要表现在地域跨度较大，地形和地质环境较复杂。在建筑施工前，必须做好地质的勘察工作。但是我国高层建筑施工企业为了施工进度等原因，缺乏对地质条件的考察，缺乏勘察资料，导致抗震设计过程的不完善。

抗震设计标准掌握不当。虽然我国明确规定了高层建筑抗震设防标准，但是出于特殊情况的考虑，往往在设计中会提升设防标准，这有利于高层建筑抗震性能的提高，但同时也加大了高层建筑建设成本。所以不少建筑单位为了节约成本，降低抗震设防标准，在建筑物的实际利用中根本达不到设计过程中的抗震标准。

抗震结构布置不当。由于设防标准的降低，在施工中对抗震方面的设计也会出现布置不当的问题。比如说高层建筑下的底层没有横向的落地抗震墙，或者是南北抗震墙的刚度不平衡。纵向墙体的不足使两个方向的受力不平衡，在遇到外力时，容易产生垮塌。

三、优化高层建筑剪力墙结构抗震设计

剪力墙结构抗震优化原则

在高层建筑中，既要考虑到建筑的质量安全，又要考虑到经济成本。一般而言，建筑结构的刚度越大，抗震性能就越高，而建筑所需成本也就越大。对于剪力墙结构的抗震设计，要从定量与定型两个方面出发，分析研究质量安全与成本投入。基于此原则，剪力墙结构在抗震设计方面可以作如下的优化：一是尽量避免“一字型”的剪力墙结构，保证结构层间位移范围控制合理；二是整体上满足合理的结构要求，并基于此考虑经济性成本，做到两者的合理兼顾；三是在对剪力墙整体结构抗震的设计上，对于出现的不合理状况，通过改变剪力墙的数量和布置情况来使楼层刚度和结构更加合理。

剪力墙结构设计方面的优化

(1)剪力墙的空间结构体系主要是以主轴为中心，向横竖两个方向布置。正是这个结构体系的特点，在抗震设计中，要避免剪力墙结构的单向布置，这与前面所讲的优化原则第一点相同，尽量不用“一字型”剪力墙。这样一来，剪力墙可以增强两个受力方向的抗侧刚度，使两各方向的力处于平衡状态。

（2）尽量合理的减小剪力墙厚度

我国对剪力墙厚度具有明确的规定，对于一、二级抗震级，剪力墙底部墙厚要大于20公分，其它部位不低于16公分。但是，剪力墙的厚度并不是越厚越好，其设计要满足最大层间位移的指标，并能满足墙肢的稳定验算，通过分析合理设计剪力墙的厚度。较厚的剪力墙虽然具有较高的抗侧刚力和抗震能力，但因为影响剪力墙抗震效果的因素复杂多样，抗侧拉力并不与整体结构的抗震能力成正比，这还要考虑抗震等级的轴压比的影响。因此，在设计剪力墙抗震时要经过分析，合理减少墙厚，保证结构之间的位移控制在允许范围内。

剪力墙连梁的抗震设计

剪力墙的连梁对调节和保证连肢体墙刚度的作用，其目的是为了避免主梁与楼板大面积的塌陷而造成变形带来的影响。对连梁的抗震设计要对其进行加强，提高连梁和腰筋的配筋率。对于不同厚度的剪力墙，连梁的跨高也有所不同。当抗震等级为一、二级的剪力墙且厚度在20过分之内时，如果连梁的跨高度在2以内，则钢筋的构造宜采用斜向交叉法。因为连梁在受到一定承载力之后会出现变形，其变形的情况与跨高密切相关。跨高越大，连梁变形的比例越高，采用斜向交叉使连梁的弯曲比例增大，从而提高连梁的变形能力。总之，连梁是高层建筑抗震设防的第一道防线，其设计要重点考虑它的变形能力及架构形式。

4、剪力墙结构抗震方面的经济性优化

虽然降低成本能够提高经济效益，但在以质量安全为重点的高层建筑的建设中，实现结构的成本效益才是现代建筑企业追求的目标。除了对建筑结构的合理布置外，还要考虑到建筑结构的经济性，在满足剪力墙结构的抗震要求基础上，如何降低建设成本也是每一建筑单位所关注的问题。

结语

高层建筑是我国城市化和现代化发展的产物，其功能和类型都较为复杂，加上巨大的投资和复杂的建设过程，必须注重对高层建筑结构的合理设计。所采用的剪力墙结构，重点在于对其抗震性能的设计上，只有结合建筑功能与地理环境，不断改进高层建筑剪力墙结构形式，才能做到结构与经济两方面的合理。

参考文献

殷飞.浅谈高层建筑中剪力墙结构抗震设计要点.《城市建设理论研究》.2012年第12期

陈锋.高层建筑剪力墙结构抗震设计的探讨.《商品与质量：建筑与发展》.2011年第7期

JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》[S] 中国建筑工业出版社

GB50011-2010《建筑抗震设计规范》[S] 中国建筑工业出版社

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关键词：高层建筑 剪力墙体系 结构设计 设计 探讨

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

剪力墙体系结构高层建筑中正在逐渐代替框架结构中的梁柱，剪力墙体系的主要作用是承受建筑物竖直和水平方向的各种荷载引起的内力，对于其他结构的水平力也可以很好地控制。目前，剪力墙结构被广泛的应用于高层建筑中。对剪力墙体系的深入研究对高层建筑的设计有着重要的意义。

1 高层建筑物的受力特点与支撑件

对于高层建筑而言，越高所承受的竖直压力就越大，水平风荷影响也越大，所承受的外力主要就是水平和垂直方向。对于比较低的建筑来说，高度较低，地基面积较大，相对而言所受的风荷及地震影响就很小，在高层建筑上，水平荷载产生的倾覆力会很大，设计人员主要考虑的问题是水平荷载，轴向变形及结构延性等方面。

1.1 水平载荷

建筑物的高度达到一定数值后，它们在竖直方向上承载的荷载变化量并不大，所承受的风荷载以及地震作用的水平荷载会呈现一定的规律性，建筑物的结构特性不同，风荷载及地震水平荷载则会随之发生较大变化。

1.2 轴向变形

建筑物越高，竖向荷载越大，竖向荷载越大，连接柱中的轴向变形就会越大，相应的，连续梁的弯矩所受影响就会越大，预制构件的下料长度也会受影响而有所改变，由此可见，在施工时必须计算出轴向变形值，并及时调整下料长度。

1.3 结构侧移

高层建筑的结构设计关键之一是结构侧移的控制，楼房越高，水平荷载下结构的侧移就会越大，对于楼房的稳定性威胁也就越大，因此，高层建筑物的结构侧移一定要严格控制，以确保楼房的稳定性。

1.4 结构延性

相对于低层建筑而言，高层建筑的结构柔和性较好，在地震侵袭发生较大震动时，会产生较大的变形。建筑物在塑性变形阶段中对变形能力的要求相对较高，要想保证结构延性，必须在建筑设计中采取一定的措施。

2 剪力墙结构设计的基本原则

剪力墙结构在建筑中主要承担竖直方向重力与水平方向荷载，剪力墙结构的设计既要安全合理，又要考虑经济问题。设计过程中，各种位移限制值都要满足，结构构件中抗侧力构件的作用也要充分考虑到。设计时，剪力墙的数量也要满足位移限制值相关规范的要求，数量应该尽量少，但又不能影响基本振犁的要求。建筑中剪力墙结构所承受的倾覆力矩应不小于总数的一半。

2.1 调整楼层最小剪力系数方面的原则

设计中剪力墙结构的布置要尽量减小，大开间的剪力墙结构布置是最好的设计方案，侧向刚度结构可以达到较为理想的状态。楼层间的剪力系数尽量小，但不能超出规范的极限范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩于整体总底部承受的地震倾覆力比要小于或等于1:4，这样既可以减轻结构自重，同时降低了地震带来的危害又可以节约用费。

2.2 调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则

规范规定的最大的楼层间的位移在计算的时候，如果楼层地区地震比较频繁，所用的标准值产生的楼层计算可以保留在结构的整体弯曲变形，应该计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层建筑中。高层建筑重点考虑的方面就是楼层间的扭转和剪力变形。结构的剪切变形由竖向构建的数量决定着，在建设施工中，有足够多数量的构件还是远远不够的，更要考虑构建的布局是否合理，如果不合理，就会产生过大的扭转变形，楼层间的位移就达不到要求。因此，对于高层建筑而言，不能只是以楼层间的位移来确定竖向构件的刚度，而应该尽量减小扭转变形。

2.3 调整剪力墙结构连续超限方面的原则

剪力墙结构的连续跨高比太小会导致弯矩出现及剪力过大，超过规范限度，跨高比一般大于或等于2.5。规范规定，在跨高比小于5的时候，连续梁不能够拆减。跨高比的正确选择，可以很好地避免弯矩及剪力过量，可保持在规定范围内。在结构设计时，如果可以有效合理的用上这些，可以大大降低工程成本。

剪力墙结构不只应该符合相关规定，在设计时要考虑多方面的因素，建筑物的平面、立面应尽量均匀，剪力墙结构应尽量远离房屋中心，以保证房屋整体的抗扭。

3 剪力墙结构设计

剪力墙的刚度较大，整体性较好，容易达到承受的荷载要求。设计师主要考虑以下几个方面：

3.1 剪力墙界面的厚度要求

剪力墙厚度尽量小的优点主要是保证剪力墙平面的刚度及其稳定性。当剪力墙相较于墙体平面外面时，相交处可以作为剪力墙的支撑，对于平面外的刚度与未稳定性有很好的保证。剪力墙最小厚度确认时，计算依据主要是建筑物层高及无支长度中的较小值。进行抗震设计时，底部加强区根据地震的具体大小情况来设计，地震越大，底部加强区所占层高或者无支长度总面积比较越大，且面积一般不小于160mm。非抗震设计时，底部加强区一般不会大于层高或无支长度的百分之25%。

3.2 剪力强结构中混凝土强度等级要求

剪力墙中混凝土要求相对较高，等级最少要为C20，如果剪力墙结构中带有筒体与短肢，那么其中的混凝土强度最少要为C25。

3.3 剪力墙结构在进行抗震设计时，构造边缘的构件在剪力墙墙肢中是必不可少的。在非抗震设计中，其墙端部位的构件配置及钢筋配置都要符合相关的规定要求。

3.4 剪力墙结构设计中要考虑竖向分布时钢筋配筋率的最小值，主要作用就是保证混凝土墙体在受到弯力较大时出现裂缝时不至于立刻达到抗弯承载力的极限，还可以防止斜裂缝出现后发生脆性剪拉破坏。

3.5 剪力墙结构开洞构造设计。若是剪力墙结构中开洞较小，其影响较小在计算时可不必考虑在内。为了保证剪力墙结构截面的承载力，要在钢筋切断集中处将洞口补足，并且钢筋直径最小要达到12mm。具体施工要根据实际情况，边缘构件的设置根据实际情况。

3.6 高层建筑剪力墙结构体系受到的竖直方向荷载比较大，竖直荷载包括建筑整体的自身重量及楼面荷载产生的影响。由于荷载的存在，竖直方向会产生轴力，是连续梁内出现弯矩。计算时依据的是其受力面积。若是水平荷载，其计算就要按平面考虑了。剪力墙结构计算工作比较复杂且工作量较大，在建筑施工时，要针对不同的剪力墙结构的受力特点进行计算。

剪力墙结构体系是一种抗剪性能较好的结构，设计时要考虑建筑施工的具体情况，设计时应尽量避免竖向刚度突变，确保其刚度。

4 结束语

目前我国设计人员正在朝着剪力墙结构体系设计深度方向努力。但是相对与国外设计技术来说，我们还存在着很多方面的不足之处，还有很多需要改进的地方，上升空间也比较大。

参考文献：

[1]苏绍坚.住宅楼剪力墙结构设计分析[J].核工程研究与设计，2007，01．

[2]吴继成.高层框架剪力墙结构设计[J].建设科技，2010，06．

[3]李盛勇，张元坤.剪力墙边缘构件的一种科学配筋形式[J].建统结构，2003，08.

[4]龚海秀.剪力墙结构设计的几点体会[J].江西化工，2010，02．