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關鍵詞：高層建筑結構設計；教學內容；教學方法；教學手段

高層建筑結構設計課程的教學內容涉及混凝土結構、結構力學、結構抗震等知識的綜合應用，作為培養(yǎng)從事土木工程設計、施工、預算、招投標工作的高級工程技術人才的土木工程專業(yè)，一般將高層建筑結構設計課程設置為一門專業(yè)限選課。土木工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)方向主要有結構設計、工程施工技術管理、預算和招投標等崗位，這些工作崗位都與高層建筑結構設計具有密切聯(lián)系。土木工程結構設計崗位的主要工作內容已由多層建筑設計轉變?yōu)楦邔咏ㄖO計；從事土木工程施工管理工作，必須掌握高層建筑結構的識圖與讀圖等知識，清楚高層建筑中哪些是主要受力構件，哪些是構造構件，在施工過程中遇到一些簡單的高層事故應如何處理，等等，這些都有賴于該課程的學習；土木工程預算和招投標管理工作中大量的分析計算都要靠計算機來完成，要求工作人員要在看懂圖紙（很多是高層建筑圖紙）的基礎上建立分析模型，做到不多算、不漏算，這也有賴于該課程的學習。工程專業(yè)開設該課程的意義由此可見。但是，由于種種因素的影響，目前該課程教學中還存在不少現(xiàn)實問題。鑒于此，本文擬從教學內容、教學模式、教學方法、教學過程等方面探討高層建筑結構課程的教學改革問題，希望能為該課程教學質量的提高提供參考。

一、課程教學內容規(guī)劃

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，土建行業(yè)對人才的要求特別是對學生工程素質的要求越來越高，企業(yè)歡迎的是具有完備知識結構又具備較強工程能力的人才。高層建筑結構設計課程涉及很多計算，教學內容十分豐富，但該課程的學時往往十分有限，因此，合理選擇教學內容就顯得尤為重要。該課程教學內容的選擇應以應用型人才能力培養(yǎng)為目標，理論與實踐并重，并注意兼顧不同學習基礎的學生。土木工程專業(yè)一般將該課程安排在大學四年級第一學期，主要內容包括緒論、高層建筑結構的體系與布置、高層建筑結構的荷載和地震作用、高層建筑結構的計算分析和設計要求、框架結構設計、剪力墻結構設計、框架―剪力墻結構設計、高層建筑地下室和基礎設計等，與先修課程混凝土結構、混凝土結構與砌體結構、基礎工程、工程結構抗震等有緊密聯(lián)系，也存在一定的內容重復現(xiàn)象。為了保持教學內容的系統(tǒng)性，教師處理與已開設課程重復的內容時，應做到“重復的內容講差別，相似的內容講典型，突出重點”[1]。例如：荷載計算部分的一些內容與混凝土結構課程的相關內容相似，按照相似的內容講典型的原則，對該部分內容，教師應重點講解高層建筑結構的風荷載計算（考慮風震系數(shù)），而活荷載計算可不考慮不利布置；框架結構設計部分的一些內容，與混凝土結構與砌體結構等課程的相關內容存在重復現(xiàn)象，按照重復的內容講差別的原則，對該部分內容，教師應重點講解在框架結構設計中如何調整位移比、周期比、軸壓比、相鄰層剛度比、層間位移角、層間受剪承載力比等高規(guī)參數(shù)；高層建筑結構基礎設計部分的一些內容，與基礎設計和基礎工程課程存在內容重復現(xiàn)象，按照重復的內容講差別的原則，教師可重點講解高層建筑“筏板基礎”“樁基+筏板”設計中的常見錯誤及其原因。

二、課程教學模式

在開設高層建筑結構設計課程時，學生已具備一定的專業(yè)技能，但綜合能力還有待提高。采用多元化教學模式是近年來該課程教學的主要特點之一。根據(jù)高層建筑結構設計課程實踐性和操作性強的特點，教師應以促進學生提高實踐技能、掌握關鍵知識為主線，整合課程各個單元的教學內容開展任務驅動教學和項目導向教學，將“教、學、做”有機結合，著力體現(xiàn)應用性、實踐性和開放性的課程理念。將“教、學、做”一體化的教學模式有機融入教學過程，有利于處理“懂”與“會”的關系，學生可以先懂后會，也可以先會后懂或邊懂邊會。此外，教師還可以把課堂搬進實驗室、建筑設計院、工程施工現(xiàn)場等場所，廣泛開展直觀教學，實現(xiàn)課堂教學與實習實訓的一體化，從而有效提升學生的綜合能力。

三、課程教學方法與教學手段

高層建筑結構設計課程的教學環(huán)節(jié)分為課堂教學、PKPM軟件應用、工程設計實踐和考核[2]。以下從四個方面探討該課程的教學改革。

(一)課堂教學

課堂教學應以講解高層建筑結構設計的基本設計理論、抗震規(guī)范、高層混凝土結構技術規(guī)程等內容為主；要有明確的教學目標、有效的教學策略和具體的學習評價指標；要注重學生興趣的培養(yǎng)和潛能的發(fā)掘與提升，廣泛開展探究性學習和協(xié)作學習；要注意培養(yǎng)學生終身學習的觀念，力促學生自主發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。在高層建筑結構設計課程教學中，還應做到課堂講授、自學、討論相結合，課內學習與課外學習相結合，理論學習與實踐環(huán)節(jié)相結合[3]。第一，課堂講授與自學相結合。教師在課堂教學中應重點講授基本概念、基本原理和難點，并向學生指定課外自學的內容和思考題，以培養(yǎng)學生的自學能力，化解教學內容多而課時有限的矛盾。第二，開展課堂討論，啟發(fā)學生開展積極的思維活動[4]。大學生思想獨立性強，思維靈活，喜歡獨立思考問題。因此，在全班或小組內圍繞一個問題開展討論，讓學生各抒己見，相互啟發(fā)，有利于發(fā)揮學生學習的積極性和主動性，充分提高教學效果。如在高層結構選型內容的教學中，可讓學生以某“高層設計采用哪種結構體系較合理”為題在班級范圍內開展討論，讓學生在愉快的氛圍下通過主動思考掌握高層結構體系的有關知識。就課堂討論的方式來講，教師可先提出問題，讓學生在小組討論的基礎上，選出代表到黑板前陳述意見，這樣既可活躍課堂氣氛，提高教學效果，也可提高學生的表達能力。第三，課內學習與課外學習相結合。在每次課結束前，教師都應向學生明確課后的復習內容、預習內容及思考題。對于較抽象的教學內容，教師應組織學生開展課堂討論或課外學習小組（宜以宿舍為單位）討論。教師還可結合單元教學內容，組織開展以高層結構設計基本理論知識和常規(guī)應用為基礎的小型競賽活動，如PKPM建模大賽等，以鍛煉提高學生的知識運用能力。第四，理論教學與實踐教學相結合。筆者的調查表明，很多學生在學習過程中都感覺到“高層建筑混凝土結構技術規(guī)程”難以理解，難以聯(lián)系具體工程實例；結構設計只是停留在單個構件上，不明確結構整體設計的思路。因此，教師在教學中應結合具體教學內容引入工程實例，通過對工程實例的詳細講解，使學生加深對理論知識的理解，提高應用能力。比如，對高層建筑常用的三種結構，即框架結構、剪力墻結構、框架―剪力墻結構，教師可借助實際工程項目，依次詳細講解抗側力構件的布置、主要高規(guī)參數(shù)的控制、平面的布置、施工圖的繪制，通過實例講解使學生理清結構設計的整體思路，加深對規(guī)范條文的理解。需要說明的是，教師教學中選用的案例可以來自企業(yè)生產(chǎn)實踐，也可來自教師指導學生完成的工程設計實踐項目。教師指導學生進行工程設計實踐（包括結構選擇、結構建模、施工圖繪制等），是提高高層建筑結構設計課程教學質量的有效手段。

(二)PKPM軟件應用教學

PKPM軟件應用教學的重點是理解和掌握高層建筑結構設計的基本過程，主要有以下三個教學步驟：(1)結構布置的講解與練習。在此步驟中，要通過講解和練習，使學生掌握運用PKPM軟件建模的技巧，理解“抗規(guī)”關于結構平面和豎向布置的基本要求。結構平面布置要求平面形狀簡單、規(guī)則、對稱、質心和剛心重合[5]30−31；結構豎向布置的要求主要是抗側力構件沿豎向不突變等。(2)PKPM基本計算參數(shù)輸入練習。在此步驟中，應要求學生按照相關要求，結合工程結構的實際情況輸入PKPM相關參數(shù)，并理解基本風壓、基本雪壓、設計地震分組、抗震設防烈度、連梁剛度折減系數(shù)等參數(shù)的含義。(3)PKPM計算結果的分析判斷和參數(shù)調整。在此步驟中，應指導學生通過對計算結果的分析，判斷結構的周期比、位移比、剪重比、相鄰層剛度比、軸壓比、整體穩(wěn)定是否滿足要求，并對不滿足要求的參數(shù)進行調整。

(三)工程設計實踐教學

開展高層建筑結構設計課程實踐教學，有利于學生強化工程概念和感性認識，激發(fā)學習主動性，提高創(chuàng)新能力。在工程設計實踐教學中，教師可以組織學生分組參觀調查當?shù)匾呀ǜ邔咏ㄖ私馄錁嬓?、結構體系、存在的施工問題等；可以讓學生以小組為單位完成高層建筑的建模，如15層以下教學樓、辦公樓、賓館等框架結構的建模，20層以下住宅樓等剪力墻結構的建模，20層以下寫字樓、公寓等框架―剪力墻結構的建模。

(四)課程考核

高層建筑結構設計課程的常規(guī)考核方法是筆試成績與平時成績相結合，但筆試成績一般占總成績的80%，這容易導致學生只重視理論而忽視實踐，不利于學生應用能力的提高。該課程的考核應著重考核學生綜合運用知識的能力，可采用筆試、上機操作、實踐環(huán)節(jié)相結合的考核方式。其中，筆試成績占總成績的50%，試卷的制作可參考國家“注冊結構工程師專業(yè)資格”考試；上機操作成績占總成績的20%，可以給定房屋建筑平面圖和立面圖，讓學生在規(guī)定時間內運用PKPM軟件完成滿足結構設計規(guī)范要求的結構建模；實踐環(huán)節(jié)成績占總成績的30%，內容包括考察報告的撰寫情況、在分組建模實踐教學中的表現(xiàn)等。

四、教學過程的組織

如前所述，在每次課結束前，教師都應向學生明確課后的復習內容、預習內容及思考題，其中預習的內容可以是參觀現(xiàn)有高層建筑結構，調查了解其結構形式、結構設計、施工中存在的問題等，并形成文字。導入新課時，教師可用5分鐘左右的時間了解學生的預習情況，并通過總結引出新課題。在講授新課的過程中，教師應突出重點，把握難點，可按照理論講授―例題解析―學生練習―歸納總結的步驟組織教學。如在講解高層建筑的結構體系時，可先分述每種結構體系的概念，再舉例分析典型的結構體系布置，然后讓學生畫出附近教學樓等高層建筑的結構，最后歸納總結常見建筑結構體系的選擇。課堂討論教學環(huán)節(jié)一般可采取學生自由發(fā)言與教師總結相結合的方式，而在安排有小組前期調研的情況下，應緊緊圍繞小組代表的匯報發(fā)言開展現(xiàn)場提問。另外，教師在課堂教學中還應引導學生主動到建筑設計院、工作室參觀實踐，以實現(xiàn)學以致用，不斷提高學生的實踐應用能力。例如，為了提高應用型技術人才培養(yǎng)質量，黃淮學院在其大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園設置了建筑設計院校內實踐基地，為土木工程、建筑工程等專業(yè)學生的工程實踐提供了良好的平臺，教師引導學生到這里結合教學內容參觀實踐，無疑能夠有效地促進學生實現(xiàn)所學理論知識的內化和實踐應用能力的提升。

作者:邵蓮芬 單位:黃淮學院

參考文獻：

[1]牛海成，徐海賓．面向可持續(xù)發(fā)展的高層建筑結構設計課程教學改革探討[J]．高等建筑教育，2013(22)：72―75．

[2]劉圓圓．淺談《高層建筑設計》課程改革方案[J]．城市建設理論研究：電子版，2014(36)：8119―8120．

[3]孟麗巖，王濤，陳勇，等．高層建筑結構設計課程教學方法的改革與實踐[J]．黑龍江教育（理論與實踐），2015(3)：77―78．

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1.1樁基礎設計與工程應用現(xiàn)狀

樁基礎設計是整個高層建筑結構的基礎部分，所以只有在樁基礎施工完成后，才能夠進行上層建筑的施工，樁基礎設計不僅關乎整個工程的施工質量、安全性，對于施工進度還有很大的影響。目前使用比較多的是豎向荷載作用下的樁基礎，在豎向荷載的作用下，樁與土之間會相互作用，對于樁基的設計會產(chǎn)生很大的影響。在以往的樁基礎工程設計中，試樁和靜載試驗的結果都無法滿足設計的要求標準，設計師在對設計參數(shù)進行調整之后，意圖通過加密樁的方式來進行調整，這種情況下，靜載的試驗結果會高于設計標準很多，雖然在安全性方面可以保證，但是經(jīng)濟系數(shù)卻大大的提高。這種矛盾的現(xiàn)象需要不斷的改善，如果超過設計的標準太多就需要重新進行試樁，但是建設的周期也相應的延長，會影響到整個工程的建設進度。如果在靜載試驗結果出來之后再進行樁基的設計工作，既不利于建設周期，同時也無法滿足建設的標準。所以目前急需解決的就是如何縮短靜載試驗與試樁設計之間的差距，并且對單樁靜載試驗的結果進行進一步研究，盡量將各項參數(shù)預估的更加精確。

1.2樁基礎簡化設計分析

由于高層建筑龐大的工程會對基礎部分造成巨大的作用，所以基礎工程需要能夠程序較大的荷載，埋深都較大。而在現(xiàn)階段，在很多的高層建筑中，都會有人防工程或者是地下停車場等結構需求，所以在進行基礎工程施工時，需要耗費大量的材料，并且施工技術比較復雜，耗費的工期較長。一般情況下，能夠直接建設在堅硬巖石上的建筑并不多，所以大部分的基礎工程都會采用鋼筋混凝土片筏式基礎、箱形基礎以及樁基礎。由于樁基礎的承載力較大，具有良好的穩(wěn)定性，并且在沉降差較小的情況能夠保持的比較均勻，這些特點都決定了其能夠承受較強的水平力以及上拔力，在動荷載方面的性能較好，所以在基礎工程中應用的比較廣泛。在高層建筑結構中，上部結構與基礎之間會相互產(chǎn)生作用力，從這個問題來看，在傳統(tǒng)的計算中存在很多的假定，都可以利用在樁和土之間的作用力上。在傳統(tǒng)的設計算法中有一種Winker的假定，這種假定主要是針對地基的反力系數(shù)法，其中把土體對樁造成的反力作用簡化成單純的反力系數(shù)作用于樁上，這是傳統(tǒng)設計算法中針對于樁土作用力問題在理論層面從沒有通過的。高層建筑中各個部分之間產(chǎn)生的作用力，應該將樁、土以及結構作為一個整體來進行考慮。通過上述分析可知，如果利用傳統(tǒng)的設計算計來解決現(xiàn)實中的這些問題還具有很大的困難。而從目前的現(xiàn)狀來看，就分析的手法而定，還有有限元法的前景比較廣闊，通過有限元數(shù)值模型能夠對土體材料性質的空間差異性、力學響應的非線性，復雜的幾何邊界條件等進行詳細的分析，并且還可以通過數(shù)值技術對施工過程進行模擬，將施工過程中可能會遇到的各種耦合性因素都模擬出來，在編程以及電算方面都具有較強的效率，并且簡化了樁基礎設計的工作量，具有很強的現(xiàn)實意義。

2高層建筑結構樁基礎簡化設計措施

2.1“樁土分離模式”進行單樁簡化

在進行單樁計算時，可以通過有限元分析來達到簡化的目的。因為傳統(tǒng)的結構設計計算方法采用的都是不同程度回避樁土結構間的相互作用，對其不做過多的考慮。比如使用地基反力系數(shù)法把土地對樁的反作用力等復雜因素通過Winker進行假定，認為其僅僅為單純的反力系數(shù)作用于樁上。而有限元分析卻可以綜合考慮這些客觀存在的事實條件。它可以對力學響應的非線性、土地材料性質的空間差異性和比較復雜的幾何邊界條件進行綜合分析等，不僅求解力學問題簡便，同時便于二次開發(fā)，相較傳統(tǒng)的計算理論有明顯的優(yōu)勢。因此，對單樁的簡化分析采取的是將樁和土分別劃分單元的方法，要注意這兩種單元也不是固定不變的，在它們其中還可以細化設置單元。在利用有限元進行單樁簡化分析時，要特別注意單元尺寸的選取對計算結構的影響。其實有時候，單元數(shù)量會劃分的特別巨大，從而造成計算的困難，因此在實際操作中，可以適當刪繁就簡，抓住主要部分，以提高工作效率。

2.2“樁土復合模式”進行群樁簡化

在進行計算時，可以通過有限元分析的方法來模擬樁的沉降和荷載關系，以達到簡化算法的目的。在實際中，通過群樁基礎規(guī)范法計算出來的沉降和實際荷載作用下的沉降相比，其值要大得多。為了盡量使其值接近且簡化運算，可以采用將垂直于樁軸線的樁同作用的平面作為各向同性的面，把樁土三維結構體系作為橫觀各向同性體。依據(jù)樁土各自的彈性模量和泊松比以及樁土這兩種材料復合成新的橫觀各向同性體的九個材料參數(shù)（其中只有五個材料參數(shù)是獨立的），用等效復合體模型計算樁土荷載沉降反應分析。同時要注意群樁上面作用荷載的特點與單樁靜力試樁有很大的差別，這點不在贅述。對計算的簡化，可以通過下面的方法來達到：把等效復合體模型的參數(shù)計算編成程序，修改樁、土的五個參數(shù)，在matlab軟件上運行即可得到復合模型的九個參數(shù)。計算時需注意xoz平面是各向同性的平面。因此，在實際中可以證明，該種方法模擬的樁基沉降，比著規(guī)范上要精確許多，在工程實測中有重要的現(xiàn)實意義。

3結束語

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關鍵詞：高層建筑，結構設計，問題分析

1 引言

目前隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人口數(shù)量的日益激增，城市化進程不斷加快，城市規(guī)模不斷擴大，而且城鎮(zhèn)居民對住房要求也在不斷提高。因此為了節(jié)約稀缺的土地資源城市建筑開始向高空和地下方向發(fā)展，由于采光性好、通風順暢、公用設施和市政管網(wǎng)的開發(fā)周期短、市政投資少等優(yōu)點，高層建筑日益成為城市建筑的主流方向。然而當前在我國高層建筑工程設計過程中，由于設計人員短缺，缺乏扎實的專業(yè)知識、豐富的設計經(jīng)驗、基本的道德素質等原因，往往造成高層建筑結構出現(xiàn)建筑的高寬比過大，底層層高太高而二層及以上各層層高均較小，樓板不連續(xù)，縱橫兩個方向剛度差異較大，單棟建筑的長度過長，呈T字型或Y字型不規(guī)則平面且連接處（腰部）樓板有效寬度很小，樓層局部托柱轉換，頂層樓中樓無剪力墻，躍層樓板開洞率較大，局部地下室出露地面，地下室頂板開大洞，地下室頂板存在較大高差，局部樓層挑空無樓板等問題，繼而給高層建筑結構埋下了安全隱患，危害到人們的生命財產(chǎn)安全。因此為了避免上述問題的發(fā)生，必須加強高層建筑結構設計問題的分析與研究。

2 高層建筑結構設計的主要特點

由于高層建筑結構建筑面積大，高度較高還具有地下室等特點，導致其結構設計時必須考慮水平荷載、軸向和側向變形以及結構延性等問題。

2.1 水平荷載為主導性因素

一般來說在水平荷載作用下，結構產(chǎn)生的傾覆力矩和軸力，都是與建筑結構高度的兩次方成正比。因此對于高層建筑結構來說，當受到水平荷載，如風荷載和地震作用時，其傾覆力矩和軸力等數(shù)值會發(fā)生較大幅度的變化，繼而導致結構的失效破壞。

2.2 軸向與側向變形大

由于高層建筑的自重和樓面使用荷載較大，因此高層建筑的柱子要承受很大的豎向荷載，在柱中產(chǎn)生較大的軸向變形，繼而影響結構體系中連續(xù)梁彎矩值、構件剪力和側移、預制構件的下料長度等值的大小，比如連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大。

高層建筑的高度較大，在較小的水平荷載作用下結構都會產(chǎn)生較大的側向變形，因此高層建筑的側向變形也不容忽視。

2.3 高層建筑結構的延性要求

由于高層建筑結構相對于較低的建筑結構具有較大的軸向和側向變形，因此為了避免結構在較小的荷載作用下就發(fā)生破壞，在進行結構設計時要考慮到高層建筑結構的延性要求，使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免結構整體發(fā)生倒塌。

3 優(yōu)化高層建筑結構設計的主要措施

鑒于高層建筑結構體系的特殊性與復雜性，在對其進行結構體系設計時要充分依據(jù)高層建筑結構的基本特點，進行高層建筑結構的優(yōu)化設計。

3.1高層建筑要選擇合理的結構類型

一般來說高層建筑主要有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、框筒結構以及筒中筒結構等結構類型，在對高層建筑進行結構設計時，要確保結構的安全首先必須選擇合理的結構類型。

一、剪力墻體系

剪力墻體系是一種抵抗豎向荷載引起的軸向作用，和風、地震等水平荷載引起的剪切彎曲作用的結構單元，即結構體系的受力主體為平面剪力墻。一般來說剪力墻體系整體性好、剛度大，傳力直接均勻，抗倒塌能力強，在水平荷載作用下側向變形小，承載力要求較容易滿足，房屋內不會出現(xiàn)梁、柱外露的情況，但是平面布置不靈活，結構自重比較大。

一般來說，高層住宅建筑由于其使用功能上的特點，要求在平面內布置許多縱、橫內隔墻，而剪力墻結構由于其承重和抗側力功能與建筑使用功能自然地適應，使發(fā)揮結構作用的剪力墻與發(fā)揮分隔作用的縱、橫內隔墻有可能統(tǒng)一在一起，所以剪力墻結構體系是一種非常適合高層建筑的結構形式。

二、框架-剪力墻體系

為了充分發(fā)揮框架結構平面布置靈活和剪力墻結構側向剛度大的特點，當建筑物需要有較大空間，且高度超過了框架結構的合理高度時，可采用框架和剪力墻共同工作的結構體系?？蚣?剪力墻體系以框架結構為主，以剪力墻為輔助補救框架結構的不足的半剛性結構,剪力墻承擔大部分的水平荷載，框架以負擔豎向荷載為主?？蚣芤患袅w系的位移曲線呈彎剪型。剪力墻的設置，增大了結構的側向剛度，使建筑物的水平位移減小，同時框架承受的水平剪力顯著降低且內力沿豎向的分布趨于均勻，所以框架一剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。

三、筒體結構

筒體結構就是將筒體作為結構體系的抗側力構件，根據(jù)筒體形式的不同可以分為單筒體、筒體一框架、筒中筒、多束筒等多種型式。筒體結構是由框剪結構與全剪結構演變發(fā)展出來的，它將剪力墻集中到房屋的內部或外部，形成封閉的筒體。筒體體系具有很大的剛度和強度，在水平荷載作用下好像一個豎向懸臂空心柱體，各構件受力比較合理，抗扭性能、抗風、抗震能力很強，往往能夠應用于大跨度、大空間或超高層建筑中。

3.2 結構體系應具有合理的荷載傳遞途徑

在對高層建筑的樓面、屋面、梁板以及柱子、墻體等結構的布置時，要考慮荷載的傳遞路徑，盡量傳力直接，盡量貫通連續(xù)，做到荷載的傳遞路徑最短，使荷載只經(jīng)歷一到兩次轉換就能傳遞到下部結構，進而避免柱子、承重墻等豎向構件之間，由于重力等荷載作用發(fā)生應力的二次轉移。

3.3 提高高層建筑結構的承載能力和變形能力

高層建筑結構不僅要滿足規(guī)范規(guī)定的整體穩(wěn)定、水平位移、強度延性等要求，在條件允許的情況下還要盡量提高其承載能力和變形能力。因此對高層建筑來說，在合理選擇結構形式的同時，還要做好鋼結構、鋼筋混凝土結構、組合結構等建筑材料的選擇，保證高層建筑的用材塑性內力重分布能力較好，能在一定程度上吸收和耗散地震能量，且變形能力應足夠好，以保證在剪力墻發(fā)揮抗震作用前不失效。

此外，高層建筑結構體系還要有必要的贅余度和內力重分配的功能，即在整體結構或部分結構或構件已經(jīng)發(fā)生破壞，退出工作的情況下，其余構件仍具有較好的抗震能力或承載能力，能夠承擔部分甚至全部的豎向和水平荷載，防止整體結構失效或失穩(wěn)。

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建筑設計在進行高層居民建筑墻建筑時，在建筑斷肢結構墻之前，必須滿足以下的幾個條件：一方面，在對結構墻進行地震設計時，應該確保斷肢結構墻所承擔的最低層振底部地震的破壞力不能超過種地不的一半；另一方面，對于斷肢結構墻的下限，在斷肢結構墻數(shù)量較少的情況下，如果不能滿足底部地震抗拒力，應該把斷肢結構墻當作一般結構墻來進行設計；最后，如果在結構墻的結構中，只存在少數(shù)的小墻枝，設計時應該對小墻枝進行一半的結構墻處理。

2高層居民建筑短肢結構墻的結構設計

對高層建筑斷肢結構墻進行結構墻的設計之前，首先要對建筑的整體的結構墻進行設計規(guī)劃，以確保合理、足夠長度的長肢結構墻與短肢結構墻共同構建高層建筑。設計師在進行設計時，應該對短肢墻進行異形柱的設計，也就是斷肢結構墻的變形特征框剪結構。設計師在經(jīng)過準確的計算以及測量后，僅僅只有結構墻的結構形式符合短肢架構墻的條件而且應該將結構墻的參數(shù)設定為段式結構強的標準參數(shù)。由于是在居民建筑房間的間隔墻教會胡設置成斷肢結構墻，因為是依據(jù)建筑間隔墻的位置進行規(guī)劃設計所以斷肢結構強對建筑產(chǎn)生不了阻礙。在短肢墻輸兩天不變的情況下，應該根據(jù)建筑結構的抗壓力進行確定。不要把斷肢結構墻設計的過多或者過少，這樣都會使建筑變得太過軟或硬，要堅持適度的原則，而且短肢墻的布置要均勻，以保障建筑結構鋼心與質心相統(tǒng)一。在某些情況下，往往會出現(xiàn)高層民居進駐負荷過重或者是造型不規(guī)則的情況，斷肢結構強應該被設計在平面之外的邊角或者是建筑結構的周邊，進而使建筑架構的整體性穩(wěn)固，保持結構剛度的適度。另外，應該保證墻肢的厚度薄厚適宜，使間隔墻的表面沒有突出的墻肢。最后，設計師要按照高層居民建筑平面抗側剛度的標準，設計適合的中心剪力搶在高層建筑結構構中。

3高層居民建筑短肢結構設計中的要點

3.1對短肢墻的軸壓比進行合理的控制

現(xiàn)階段，在進行建筑設計的過程中，如果短肢結構墻在負荷的作用下，小偏差的條件下，說明短肢結構墻的延差，如果是大的偏壓就是在大的軸壓的情況下。因此，在進行施工建筑時，要特別關注混凝土的約束力以及裂縫情況。

3.2提高短肢結構墻的抗震性能

高層居民的建筑結構中，建筑的外邊緣、角點的短肢結構墻的抗震性能相對較弱，在地震來臨的時候就會遭到破壞。在高層短肢結構發(fā)生變形時，結構墻原有的變形就會得到加劇，進而導致墻體的裂縫。在進行設計的時候，設計師應該著重注意短肢結構的結構性能，采取科學合理的措施進行有效的防范。比如：設計師應該減少高層建筑邊角周圍短肢結構墻的軸壓比例，增加鋼筋的配筋率，適當?shù)膶πχ目拐鹉芰M行加強，以保障建筑結構的安全與實用。

3.3正確判斷短肢結構墻結構內梁的屬性

在短肢結構墻的墻梁設計過程中，假如墻開洞時墻梁的跨高比小于五，應該依據(jù)梁的實行對梁進行設計。在墻梁跨高比大于五的情況下，應該依據(jù)框架梁進行設計。因為高層家主結構的整個剛度以及抗側度都是受到短肢墻墻梁的剛度影響的，因此，有關短肢墻梁的截面選擇、梁的配筋以及設計都必須科學合理，進而提高建筑結構抗震性能。在高層居建筑短肢結構墻的結構設計中，建筑設計師可以對短肢墻的剛度進行適當?shù)臏p少，使短肢墻的設計符合梁截面的要求，以保障短肢結構墻結構的穩(wěn)定性與安全性。

4結語

篇5

一是層數(shù)和高度的增加，豎向荷載也不斷加大，墻、柱結構面積也隨之相應的增加。二是由于高度的增加，超限結構的水平荷載急劇增長，風力隨著各層作用點高度的增加而不斷加大，重力荷載代表值、各層作用點高度及構件截面剛度也會導致地震作用的加大，結構受力的主要思想因素來自于水平荷載。三是隨著高層建筑層數(shù)的增加，所累加的效應也會越來越明顯。而且在這其中還會由于壓縮變形差而導致節(jié)點附加彎矩、傾覆彎矩所產(chǎn)生附加軸力，這也是超限結構設計時不可忽視的重要因素。四是層數(shù)的增加，導致需要調整的系數(shù)也加大，構件內力變形、位移值和位移比的控制難度都會有所增加，從而需要對其抗震等級進行提高。

2高層建筑結構超限設計的主體因素

2.1基于性能的抗震設計能否滿足抗震性能目標

在高層建筑結構抗震設計中，通常分為小震、中震和大震作用下的抗震設計，計算分析方法也具有一定的區(qū)別。通常利用振型分解反應法或是彈性動力時程法來對小震作用進行計算分析；而中震則利用彈性計算和結構構件屈服判斷分析法來對其抗震性能進行計算；在大震設計時，則利用靜力彈塑性一Pushover推覆分析及動力彈塑性來對進行計算。利用這些計算方法可以有效的對各階段所要實現(xiàn)的抗震目標進行判斷，確保結構的安全性。

2.2考慮可能的風載作用控制并驗算風作用下舒適度

通常情況下在對抗震超限審查項目中并不包括風荷載作用。但對于高層超限結構工程來講，由于其高度與正常高層建筑的高度超出較多，這就會導致風起到較大的控制作用。所以需要在高層超限結構中對風載進行必要的分析。在具體分析過程中，需要通過風洞試驗的數(shù)據(jù)對超高層建筑受相鄰超高層建筑物風擾的影響進行分析，根據(jù)其橫風作用的大小來采取必要的控制措施。在對橫風和順風作用進行超限計算時，需要將兩個方向的風壓值都要與放大系數(shù)1.3相乘，從而計算出相應的位移和強度，從而進一步對可能起控制的橫向風作用進行有效控制，確保在風作用下高層超限結構設計的最佳舒適度。

2.3根據(jù)高層超限結構構件和剛度需求分析溫差效應

目前高層結構采用的都為豎向構件筒體，樁截面和剛度都較大，這就導致就會導致在混凝土澆筑過程中樓蓋梁板在水平方向上溫差變形會有較大的約束力產(chǎn)生。從而導致相應約束力產(chǎn)生，即水平溫差效應。所以在實際設計過程中需要對混凝土終凝時的溫度差值所可能對結構帶來的附加內力影響進行充分的考慮。

2.4針對超限分析要考慮混凝土徐變收縮對結構的影響

混凝土自身固徐變收縮的特性，但鋼結構則不存在這個問題，但當混凝土附著在鋼結構上時，隨著時間的持續(xù)，則會導致徐變變形的發(fā)生。同時作為超限高層建筑，由于其豎向構件高度較大，這就會導致其徐變變形累計數(shù)量較大，而且同時還會有收縮變形發(fā)生，在這兩種疊加變形的作用下，會導致超高層建筑豎向構件后期的塑性變形達到較大的一個量級，導致其超出荷載直接發(fā)生彈性變形，從而對部分結構構件或是非結構構件帶來較大的影響。所以在實際設計過程中，需要對這種徐變收縮進行量化分析，對其可能導致的不利影響進行評估，根據(jù)分析的結果來對是否需要采用相應的對策進行判斷，確保超限高層建筑的質量。

3高層建筑結構超限設計中主體問題的解決措施

對于超限高層建筑，其對于抗震性能進行設計時，需要采用科學合理的設計方法從而對高層建筑結構在大、中、小三個地震級別的抗震性能進行具體的分析和判斷，對于豎向荷載及風載的作用，則需要在設計和計算時確保所選擇的方法的規(guī)范性。從而有效的確保結構構件的彈性，確保其在小需作用下結構具有良好的彈性和完好性，不會有損傷發(fā)生，使結構在小震中具有較好的抗震性能。在對中震作用下結構的彈性進行計算時，需要利用地震反應譜曲線來對中震彈性進行計算，由于需要在計算中對各項系數(shù)進行確定，所以可以將荷載、材料及城市承載力調整等各項系數(shù)都取1.0為準，而在計算過程中可以不對地震作用下內力放大調整進行考慮，其標準值可以根據(jù)材料的強度來進行選取，以構件地震作用組合效應小于強度標準值計算的抗震承載力為標準，在這種情況下，則可以做到中震作用下，高層超限結構具有良好的不屈服性，具有較好的抗震性能。豎向構件及與外框柱及內筒剪力墻面內相交的主要框架梁均不出現(xiàn)屈服，梁均不出現(xiàn)受剪屈服，在小震及屈服判別地震作用1時，所有梁不出現(xiàn)受彎屈服；在判別地震作用2及中震時，核心筒連梁僅出現(xiàn)程度較輕的屈服（主要表現(xiàn)為面筋配筋率略>2.5%），可判斷為輕微的損傷；另，右側的邊框架梁在中震下也出現(xiàn)輕微屈服，經(jīng)將梁寬度適當加大后，即可滿足該梁中震不屈服。實際設計時，將按小震和中震兩者的較大值對構件進行配筋，這樣則能實現(xiàn)中震作用下結構“重要構件不屈服，其他構件部分允許受彎屈服，可修復使用”的第二階段抗震性能水準。對大震作用，則可以采用相應軟件對結構進行靜力彈塑性分析（Pushover）及用接口程序BEPTA進行模型的前處理和準備工作后通過分析軟件對結構進行動力彈塑性分析。按彈塑性程序計算所反映的塑性發(fā)展程度來對構件以至整個結構進行相應的性能評價。高層建筑超限結構設計，為了確保其安全性，在對其抗震進行超限審查時，還需要通過對風載、溫差和混凝土徐變收縮可能帶來的影響進行深入的分析，確保真正實施高層超限結構時其性能能夠得到有效的保障。

4結束語

篇6

關鍵詞：高層建筑結構；設計特點；措施

Abstract: With the rapid development of high building in our country, the increasing height of the building, building types and function also change rapidly, difficulty is relatively bigger. Every kind of structural system, structural design of high-rise building is now mainly focus and difficult engineering design personnel in the design. This paper mainly analyzes the characteristics of the high-rise building structure, and puts forward the improving structure design quality measures, in order to ensure the safety of construction.

Key words: high-rise building structure design; measures;

中圖分類號：[TU355]文獻標識碼：A文章編號：

1 高層建筑結構設計的意義及依據(jù)

1.1 概念設計的意義。高層建筑能做到結構功能與外部條件一致，充分展現(xiàn)先進的設計，發(fā)揮結構的功能并取得與經(jīng)濟性的協(xié)調，更好地解決構造處理，用概念設計來判斷計算設計的合理性。

1.2 概念設計的依據(jù)。高層建筑結構總體系與各分體系的工作原理和力學性質，設計和構造處理原則，計算程序的力學模型和功能，吸取或不斷積累的實踐經(jīng)驗。

2高層建筑結構設計特點

2.1水平荷載成為決定因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

2.1 軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產(chǎn)生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。

2.3 側移成為控制指標。與較低樓房不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。

2.4 結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言，高層建筑結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當?shù)拇胧?，來保證結構具有足夠的延性。

3 高層建筑結構分析

3.1 高層建筑結構分析的基本假定。

3.1.1彈性假定。目前，工程上使用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般風力作用下，結構通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結構的實際工作狀況。但是，在遭受地震或強臺風作用時，高層建筑結構往往會產(chǎn)生較大的位移而出現(xiàn)裂縫，進入到彈塑性工作階段。

3.1.2 小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。

3.1.3 剛性樓板假定。許多高層建筑結構的分析方法均假定樓板在自身平面內的剛度無限大，而平面外的剛度則忽略不計。這一假定大大減少了結構位移的自由度，簡化了計算方法，并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結構提供了條件。

3.1.4 計算圖形的假定。高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形主要是三維空間分析。二維協(xié)同分析并未考慮抗側力構件的公共節(jié)點在樓面外的位移協(xié)調（豎向位移和轉角的協(xié)調），而且忽略了抗側力構件平面外的剛度和扭轉剛度，對于具有明顯空間工作性能的筒體結構也是不妥的。

3.2 高層建筑結構靜力分析方法。

3.2.1 框架———剪力墻結構?？蚣堋袅Y構內力與位移計算的方法很多，大多采用連梁連續(xù)化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉角相等的位移協(xié)調條件，可以建立位移與外荷載之間的微分方程來求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同，各種方法解答的具體形式也不相同?？蚣?剪力墻的機算方法，通常是將結構轉化為等效壁式框架，采用桿系結構矩陣位移法求解。

3.2.2 剪力墻結構。剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開洞情況。按受力特性的不同，單片剪力墻可分為單肢墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。剪力墻的類型不同，其截面應力分布也不同，計算內力與位移時需采用相應的計算方法。剪力墻結構的機算方法是平面有限單元法，此法較為精確，而且適用于各類剪力墻。但由于其自由度較多，機時耗費較大，目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應力分布復雜的情況。

3.2.3 筒體結構。按照對計算模型處理手法的不同，筒體結構的分析方法可分為3 類：等效連續(xù)化方法、等效離散化方法和三維空間分析。等效連續(xù)化方法是將結構中的離散桿件作等效連續(xù)化處理。

4提高建筑結構設計質量的措施

4.1 重視概念設計

4.1.1所謂的概念設計就是運用清晰的結構概念, 不經(jīng)數(shù)值計算, 依據(jù)整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理 、震害、實驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設計原則和設計思想，對結構及計算結果進行正確的分析，并考慮結構實際受力狀況與計算假設間的差異，對結構和構造進行設計，使建筑物受力更合理、安全、協(xié)調。在建筑設計的方案階段，根據(jù)經(jīng)驗和專業(yè)設計理論，在腦海中進行一個“ 優(yōu)化”過程，運用概念設計方法可以迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，同時幫助建筑師開拓或實現(xiàn)建筑物所想要的空間形式及其使用、構造與形象功能，并以此為目標與建筑師一起確定建筑的總體結構體系，明確總體結構體系與分體結構體系的最優(yōu)受力方案。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免了后期設計階段一些不必要的煩瑣運算，具有較好的經(jīng)濟可靠性。同時，這也是判斷計算機內力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。概念設計是結構設計的核心和靈魂，它統(tǒng)領結構設計的全過程，貫穿著設計工程師的知識水平和設計水平。運用結構概念設計從整體上把握結構的各項性能，這樣才能對計算分析結果進行科學的判斷、合理的采用，保證了工程師在設計中的主導地位。

4.2 做好資料收集工作，認真確定計算參數(shù)

4.2.1對于建筑工程來講， 由于其所處的地理位置，決定了在進行結構設計時所涉及的具體參數(shù)會存在一定的特殊性。例如，不同地區(qū)具有不同的風壓、雪壓、地震強度、土壤類別等，因此，在進行參數(shù)的選取和計算時應充分考慮這些因素。另外，對于比較特殊的建筑，還必須根據(jù)試驗和以往類似工程的一些經(jīng)驗來確定有關參數(shù)的取值。在進行建筑結構設計前，要盡量收集與設計相關的信息， 如工程資料、具體規(guī)范等，資料收集的越多，參數(shù)的確定也就越準確，同時，還可以避免因為參數(shù)不合理而導致返工情況的發(fā)生。

4.3 重視結構計算與地基基礎設計

4.3.1建筑結構計算結果是施工圖設計的重要依據(jù)，并且計算結果是否正確直接關系到建筑結構設計的可靠性和安全性，所以必須引起設計人員的高度重視。例如在樓板計算中應選用正確的計算方法進行樓板計算，對于連續(xù)板不能選用單向板的計算方法，對于雙向板計算應考慮材料泊松比對其的影響，以避免由于未調整跨中彎矩而造成計算值不準確 ；基于科學技術的不斷發(fā)展，大多數(shù)結構計算均采用計算程序進行計算，這種計算結果雖然精確度很高，但是缺少與必要的設計經(jīng)驗相結合，所以必須對電算結果進行分析、評價，以此判斷其正確與否，可否作為建筑結構設計的依據(jù)。

4.3.2地基基礎設計是建筑結構設計中的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的設計質量優(yōu)劣直接與后期設計工作是否能夠順利開展息息相關。為使地基基礎設計更符合建筑所在地的地基基礎類型特點 ，設計人員應在熟知國家相關標準的前提下，對地方性的《地基基礎設計規(guī)范》加以深入學習 ，明確地基基礎特點，豐富地基基礎設計經(jīng)驗，掌握設計處理的方法，使地基基礎設計更符合建筑工程的實際地理情況。

5 結語

篇7

【關鍵詞】結構轉換層 高層建筑 結構設計 高層建筑設計 轉換層設計

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

一．引言

隨著我國現(xiàn)代高層建筑高度的不斷增加，建筑的功能也日趨復雜，在高層建筑豎向立面上的造型也呈現(xiàn)多樣化。在某些建筑結構中，通常會要求上部的框架柱或是剪力墻不落地，在建筑結構中需要設置較大的橫梁和桁架來作為支撐，甚至有時要改變豎向的承重體系，此時就要求設置轉換構件，將上部和下部兩種不同的豎向結構進行過度和轉換，通常這種轉換構件占據(jù)約為一至二層，這種轉換構件即為轉換層。結構轉換層在很大程度上改變了建筑的結構體系，在進行設計時要慎重考慮。

二.轉換層結構施工特點

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(wǎng)密,而到上部則逐漸減少墻體及柱的布置,以擴大柱網(wǎng)。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,為了適應建筑功能的變化,就必須在結構轉換的樓層設置水平轉換構件,部分豎向構件在轉換層處被打斷,使豎向力的傳遞被迫發(fā)生轉折,而轉換層就是實現(xiàn)轉折功能的大型水平構件。轉換層的結構形式一般有以下幾種構成：箱式轉換、梁式轉換、空腹桁架式轉換、桁架式轉換、板式轉換和斜撐式轉換等。 帶轉換層的高層建筑是一受力復雜、不利抗震的結構體系,該結構及其支撐系統(tǒng)有自身的特點。眾多高層建筑采用梁式轉換層進行結構轉換,這主要是由于:

1.轉換層設計帶轉換層的多高層建筑,轉換層的下部樓層由于設置大空間的要求,其剛度會產(chǎn)生突變,一般比轉換層上部樓層的剛度小,設計時應采取措施減少轉換層上、下樓層結構抗側剛度及承載力的變化,以保證滿足抗風、抗震設計的要求。轉換構件為重要傳力部位,應保證轉換構件的安全性。2.8度抗震設計時除考慮豎向荷載、風荷載或水平地震作用外。還應考慮豎向地震作用的影響,轉換構件的豎向地震作用,可采用反應譜方法或動力時程分析方法計算;作為近似考慮,也可將轉換構件在重力荷載標準值作用下的內力乘以增大系數(shù)1.1。

2.經(jīng)濟指標

從抗剪和抗沖切的角度考慮,轉換板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。這樣的厚板一方面重量很大,增大了對下部垂直構件的承載力設計要求,另一方面本層的混凝土用量也很大。

轉換梁常用截面高度為1.6~4.0m,只有在跨度較小以及承托的層數(shù)較少時才轉換梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度較大且承托較大且承托的層數(shù)較多時,或構件條件特殊時才采用較大的截面高度4.0~8.2m 。

3.抗震性能

由于厚板集中了很大的剛度和質量,在地震作用下,地震反應強烈。不僅板本身受力很大,而且由于沿豎向剛度突然變化,相鄰上、下層受到很大的作用力,容易發(fā)生震害。以往的模型振動臺試驗研究表明,厚板的上、下相鄰層結構出現(xiàn)明顯裂縫和混凝土剝落。另外,試驗還表明,在豎向荷載和地震力共同作用下,板不僅發(fā)生沖切破壞,而且可能產(chǎn)生剪切破壞,板內必須三向配筋。

4.轉換層結構的基本功能

從結構角度看，轉換層結構的功能主要有：

(1)上、下層結構形式的轉換

這種轉換層廣泛用于剪力墻結構和框架--剪力墻結構，將上部的剪力墻轉換為下部的框架。

(2)上、下層結構軸網(wǎng)的轉換

轉換層上下結構形式?jīng)]有改變，但通過轉換層使下層柱的柱距擴大，形成大柱網(wǎng)，這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的入口。

(3)下、下層結構形式和結構軸網(wǎng)同時轉換

上部樓層剪力墻結構通過轉換層改變?yōu)橄虏靠蚣芙Y構的同時，下部柱網(wǎng)軸線與上部剪力墻的軸線錯開，形成下、下結構不對齊的布置。

5.轉換層結構設計方法存在的問題

目前在多、高層建筑中，絕大多數(shù)的開發(fā)商都會要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設計中也往往首先想到采用結構轉換層來完成上、下層建筑物功能的轉換。但一些結構設計人員在實際進行轉換層設計時顯得無從下手，沒有可操作、可遵循的設計思路、設計原則來進行結構設計。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當前轉換層設計沒有相關的可遵循的設計準則，使設計人員難以進行結構選型、截面確定、計算模型確定、計算方法確定，計算結果應用以及配筋方法的實施等一系列結構設計步驟。這種現(xiàn)狀與我國當前高層建筑的迅猛發(fā)展足不適應的。轉換結構層具有與一般結構層相比結構重量大、結構層剛度大、幾何尺寸超大、受力復雜等特點。這樣的尺寸和重量意味著轉換結構組成了建筑物的主要構件。它們設計的是否合理、安全、經(jīng)濟對整個結構的安全性、結構造價、施工費用等有著重要影響?，F(xiàn)有的轉換層設計方法，主要是針對形式簡單、受力相對簡單的轉換梁，對于受力復雜的轉換梁還沒有深入研究。即便是對于形式簡單的轉換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設計概念小明確，設計原則不準確。

三. 帶結構轉換層的高層建筑結構設計

1. 帶轉換層的高層建筑結構設計原則

高層建筑中轉換層的設置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時在轉換層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié)，對結構抗震不利，故轉換層結構在設計時應遵循以下原則：

（1）為防止沿豎向剛度變化過于懸殊形成薄弱層，設計中應考慮使上、下層剛度比γ≤2，盡量接近1。這樣才能保證結構豎向剛度的變化不至于太大，使上柱有良好的抗側力性能，減少豎向剛度變化，有利于結構整體受力。

（2）盡可能減少需結構轉換的豎向構件，直接落地的豎向構件越多，轉換結構越少，轉換層造成的剛度突變就越小，對結構抗震更有利。

（3）設計中應保證轉換層有足夠的剛度，一般應使梁高度不小于跨度的1/6，才能保證內力在轉換層及其下部構件中分配合理，轉換梁、剪力墻柱有良好的受力性能，能較好的起到結構轉換作用。

（4）必須控制框支剪力墻與落地剪力墻的比例，當剪力墻較多且考慮抗震時，橫向落地剪力墻數(shù)目與橫向墻總數(shù)之比不宜少于50%，非抗震時不宜少于30%。

（5）轉換層以上的剪力墻和柱子應盡量對稱布置，梁上立柱應盡量設在轉換梁跨中，以免轉換梁變形時，在梁上立柱的柱腳處產(chǎn)生較大轉角，帶動立柱柱腳產(chǎn)生較大變形，引起柱的彎曲及剪切，使立柱產(chǎn)生很大的內力而超筋。

（6）轉換層結構在高層建筑豎向的位置宜低不宜高。轉換層位置較高時，易使框支剪力墻結構在轉換層附近的剛度、內力和傳力途徑發(fā)生突變，并易形成薄弱層，對抗震設計不利，其抗震設計概念與底層框支剪力墻結構有較大差異。當必須采用高位轉換時，應控制轉換層下部框支結構的等效剛度，即考慮彎曲、剪切和軸向變形的綜合剛度，這對于減少轉換層附近的層間位移角及內力突變是十分必要的，效果也很顯著。另外，對落地剪力墻間距的限制應比底層框支剪力墻結構更嚴一些。對平面為長矩形的建筑，落地剪力墻的數(shù)目應多于全部橫向剪力墻數(shù)目的一半。

2.轉換層的應用

（1）梁式轉換層

作為目前高層建筑結構轉換層中應用最廣的結構形式，它具有傳力直接明確及傳力途徑清晰，同時受力性能好、工作可靠、構造簡單、計算簡便、造價較低及施工方便等優(yōu)點。轉換梁不宜開洞，若必須開洞則洞口宜位于梁中和軸附近。轉換梁有托柱與托墻兩種形式，其截面設計有4種方法，即普通梁截面設計法、偏心受拉構件截面設計法、深梁截面設計法和應力截面設計法。轉換梁的截面尺寸一般由剪壓比（mv=Vmax/febh0）計算確定，應具有合適的配箍率，以防發(fā)生脆性破壞，其截面高度在抗震和非抗震設計時應分別小于計算跨度的16和18。（2）厚板轉換層 當轉換層上、下柱網(wǎng)軸線錯開較多而難以用梁直接承托時，可采用厚板轉換層，但厚板的巨大荷載會集中作用于建筑物中部，振動性能復雜，且該層剛度很大、下層剛度相對較小，容易產(chǎn)生底部變形集中，其傳力途徑十分復雜，是一種對抗震十分不利的復雜結構體系，應進行整體內力分析、動力時程分析及板的內力分析等。厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計算確定；可局部做成薄板，厚薄交界處可加腋或局部做成夾心板，一般厚度可取2.0～2.8m，約為柱距的1/3～1/5。厚板應沿其主應力方向設置暗梁，一般可在下部柱墻連線處設置。轉換層厚板上、下一層的樓板應適當加強，樓板厚度不宜小于150mm。

(3）箱式轉換層

當需要從上層向更大跨度的下層進行轉換時，若采用梁式或板式轉換層已不能解決問題，這種情況下，可以采用箱式轉換層。

它很像箱形基礎，也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向托梁共同組成，具有很大的整體空間剛度，能夠勝任較大跨度、較大空間、較大荷載的轉換。

(4)桁架式轉換層

這種形式的轉換層受力合理明確，構造簡單，自重較輕，材料節(jié)省，能適應較大跨度的轉換，雖比箱式轉換層的整體空間剛度相對較小，但比箱式轉換層少占空間。

(5)空腹桁架式轉換層

這種形式的轉換層與桁架式轉換層的優(yōu)點相似，但空腹桁架式轉換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉換層則具有斜撐竿?？崭硅旒苁睫D換層在室內空間上比桁架式轉換層好，比箱式轉換層更好。

四．結束語

高層建筑的迅速發(fā)展，從以往的簡單體型和功能單一的時代開始走向體型復雜，建筑的功能呈現(xiàn)多樣化發(fā)展。在高層結構設計中，帶轉換層結構設計不能簡單設置成“承上啟下”，而要在實際結構上實現(xiàn)上部結構和下部結構的過度和轉換。

參考文獻：

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[2]季靜 韓小雷 楊坤 鄭宜 Ji Jing Han XiaoLei Yang Kun Zheng Yi帶主次梁轉換層的超限高層建筑結構設計[期刊論文] 《結構工程師》 ISTIC -2005年2期

[3]丁奇峰 帶結構轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2013年6期

[4]韓小雷 楊坤 鄭宜 季靜 帶梁式轉換層的超限高層建筑結構設計[期刊論文] 《昆明理工大學學報（理工版）》 ISTIC PKU -2004年6期

[5]黃瑛 帶轉換層高層結構綜合樓設計 [期刊論文] 《鐵道標準設計》 ISTIC PKU -2005年1期

[6]侯俊杰 帶結構轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2013年5期

篇8

關鍵詞：建筑；結構設計；問題

中圖分類號： TU8文獻標識碼： A

0 引言

隨著科技和社會的不斷發(fā)展和進步，自從19 世紀以來出現(xiàn)了代高層建筑，高層建筑越來越廣泛的出現(xiàn)在人們的生活中。作為一個龐大復雜的系統(tǒng)，高層建筑的結構設計，一方面要滿足包括抗震，抗風等在內的安全性能的要求，另一方面，也要滿足高層建筑結構的科學性和合理性

1 結構設計人員應該及早介入建筑的概念設計

建筑的概念設計在整個設計過程了起著舉足輕重的作用，一幢建筑物的設計，如果沒有事先經(jīng)過全盤正確的概念設計，以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理，也不可能是一個經(jīng)濟、合理的優(yōu)秀設計工程。所謂的概念設計一般指不經(jīng)數(shù)值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的的經(jīng)濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。為此，結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計，否則，將會導致建筑結構設計的不合理，給以后的結構設計帶來難度。為在建筑物的方案設計階段正確把握建筑結構的概念設計，應對不同形式的住宅建筑，掌握各自概念設計中容易疏忽的問題：

1.1 對一般多層砌住宅結構，應按《建筑抗震設計規(guī)范》（GBJ11-89）要求做到：優(yōu)先

采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系：縱橫墻的布置宜均勻對稱，沿平面內宜對齊，沿豎向應上下連續(xù)；樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處；不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

1.2 對鋼筋砼多、高層結構住宅，力求做到：

1.3 結構布置應盡量采用規(guī)則結構。對復雜結構，可以設置防震縫，把它分割成各自規(guī)則的結構單元，結構布置以少設縫為宜，一旦設縫，則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統(tǒng)一。

1.4 框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置，以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力。

1.5 框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態(tài)，除了控制抗震墻之間樓、

屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外，還需采取措施，保證樓、屋蓋的整體性及其與

抗震墻的可靠連接。

2 防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞

預防或減少不均勻沉降的危害，可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎措施方面加以控制。諸如：避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置；避免立面體形變化過大；將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元；加強上部結構和基礎的剛度；同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。應該引起重視的是：對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經(jīng)濟的角度考慮，基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式，此時應保證箱體的整體剛度，群樁布置的形心應與上部結構重心相吻合。當土層有較大起伏時，應使用同一建筑結構下的樁端位于同一土層中，并應考慮可能產(chǎn)生的液化影響。而對多層建筑而言，從經(jīng)濟的角度考慮，一般不愿意采用長樁的方案，但上海地區(qū)的軟土層覆蓋層厚度較大，一般都需要經(jīng)過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的

軟土地基處理方式類型較多，但在選擇地基處理方案前，必須認真研究上部結構和地基兩方面的特點及環(huán)境情況，并根據(jù)工程設計要求，確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標，以及各種處理方面的適用性，同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗，進行多方案比較，最終選定安全實用、經(jīng)濟合理的處理方案。地基經(jīng)處理后，還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強度和變形要求

3 高層建筑結構設計的原則

3.1 選擇合理的高層建筑結構計算簡圖在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結構安發(fā)生的事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，其結構節(jié)點不單是鋼節(jié)點或者餃節(jié)點，保證和計算簡圖的誤差在規(guī)范規(guī)定的范圍內。

3.2 選擇合理的高層建筑結構基礎設計按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案?；A方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現(xiàn)場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的類型。

3.3 選擇合理的高層建筑結構方案合理的結構設計方案必須滿足經(jīng)濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區(qū)，那么應力需要平面和豎向的規(guī)則。在進行了地理條件，工程設計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業(yè)的相協(xié)調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。

3.4 對計算結果進行準確的分析隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現(xiàn)人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。

3.5 高層建筑的結構設計要采用相應構造措施高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執(zhí)行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。

4 從構造角度看應注意的問題：

4.1 注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發(fā)生時具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。

4.2 嚴格按照規(guī)范要求，保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度，材料選用也必須滿足強度要求。

4.3 為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂，必須采取有效的通風融熱措施。

4.4 按抗震構造要求設置的構造柱，應在整個建筑物高度內上下對準貫通，上至女兒墻壓頂，下至淺于500 毫米基礎圈梁，或伸入室外地面以下500 毫米，構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。

5 結束語

高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，高層建筑的結構設計的要求越來越高，分析了高層建筑的結構特征，高層建筑結構設計的原則，闡述了高層建筑結構體系的選型問題，并重點分析了高層建筑結構設計問題及對策，可以為高層建筑結構設計提供參考和依據(jù)。

參考文獻

[1]高立人，王躍.結構設計的新思路———概念設計，工業(yè)建筑，1999（1）.

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關鍵詞：高層建筑結構設計；設計分析；概念設計

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：

1. 引言

結構設計師在進行設計時，應設計出安全、經(jīng)濟的建筑，同時還應符合人們對精神生活的追求，這些都要求設計師擁有扎實的理論基礎，充分掌握高層建筑結構設計中的要點問題，能夠合理有效的處理設計中可能出現(xiàn)的問題。下面筆者將結合多年的工作經(jīng)驗，通過對具體工程的設計分析，提出在高層建筑結構設計中應該注意的問題，希望對讀者有一定的借鑒作用。

2. 工程概況

本工程為一座綜合樓工程，處于城市中央商務區(qū)，四周環(huán)繞著城市道路。房屋總高度為89m，上部樓房層數(shù)為19層，有一層屋面結構局部突出，并附有2層地下室。一層地下室為汽車庫，同時用于各類設備的放置，二層地下室主要為汽車庫，同時部分空間兼有人防的功能。裙房用于銀行的辦公，包括營業(yè)大廳，辦公區(qū)、業(yè)務區(qū)、計算機房、檔案室、職工之家和花園等。主樓主要用于公司辦公，包括辦公大堂、兩層共享空間、物業(yè)辦公用房、員工餐廳和會議室等。

3. 設計分析

3.1 地質條件和基礎設計水位

經(jīng)過現(xiàn)場地質情況的勘查，本工程環(huán)境類別為Ⅱ類，地下水位的穩(wěn)定埋深為3.33~8.50m，穩(wěn)定標高為14.17~14.44m，按A類水進行設計。場地孔隙潛水水質良好，只具有輕微的腐蝕性，對混凝土結構和鋼結構有較弱的影響，但對鋼筋混凝土結構基本無影響。粉質粘土對鋼結構也有輕微的腐蝕性，但對混凝土結構和鋼筋混凝土結構的鋼筋基本無腐蝕作用。設防水位的選擇要考慮抗浮和抗?jié)B的因素，綜合考慮之后選用的設防水位為場地標高21.00m。

3.2 基礎方案的選擇

本工程中地基基礎的底部標高大約為-11.10m~-12.20m之間，基礎的持力層為細砂層和粗砂層，經(jīng)測定，這兩者的承載力特征值分別為150kpa和200kpa。對于部分純地下室和裙房地基，這兩層持力層已基本能夠滿足承載力要求，因此采用天然地基即可抵抗上部荷載的作用，基礎的形式采用平板式筏型基礎，但對于部分高層地基，持力層的承載力還無法抵抗上部荷載的作用，因此考慮使用樁筏基礎作為高層部分的基礎，樁采用鉆孔灌注樁。本工程中另一個需要考慮的重要影響因素是抗浮設防水位，由于其水位很高，需要采取相應的抗浮措施，針對本工程的特點，采用的抗浮措施為抗拔樁。

3.3 抗震等級

本工程的結構形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，地下2層框架抗震等級為四級，剪力墻等級為四級，地下1層框架抗震等級為二級，剪力墻等級為三級，地上1層~地上2層框架抗震等級為二級，剪力墻等級為三級，地上2層~頂層框架抗震等級為三級，剪力墻等級為三級。標高為±0.00的樓板處通常兼做上部結構的嵌固層，剪力墻的底部應進行局部加強，本工程對地下1~3層進行了加強。

3.4 屋蓋及樓蓋結構的確定

在本工程中經(jīng)過綜合考慮之后，上部結構的部分樓面采用的樓蓋結構為以現(xiàn)澆主框架梁為主配以次梁的樓蓋，而地下部分結構采用的樓面體系為以現(xiàn)澆主框架梁為主配以厚板的樓蓋。在樓面中有時出于需要，樓面中會設置面積較大的孔洞，這往往會降低建筑物的整體剛度，因此為了避免整體剛度的減弱，設計中采取的措施為：對孔洞周圍樓板的厚度進行加強，同時增加周圍樓板的配筋和加大孔洞邊梁的截面尺寸等。在三層的大堂頂板由于其特殊的結構形式，在設計時為重點考慮的問題，由于大堂空間的需要，對大堂進行了抽柱，造成了托柱轉換，轉換梁的跨度過大，已達到17.4m，在這種情況下，一般的鋼筋混凝土結構已經(jīng)無法解決這個問題了，進過分析考慮，本工程在大堂位置采用了鋼骨混凝土梁，最終解決了這個問題。

3.5 結構縫的設置

鑒于本工程裙房部分的荷載較小，而高層部分的荷載較大，這其中存在的較大的荷載差異會造成地基不均勻的沉降，但由于本工程中為了承受高層部分較大荷載的作用，所采用的基礎形式為樁基，樁基的使用大大減少了兩部分結構之間差異沉降，滿足設計對沉降的要求，因此本工程只需設置施工后澆帶即可滿足要求，無需設置永久后澆帶，施工后澆帶的設置能夠避免混凝土的收縮變形所引起的開裂問題。

在本工程中，由于混凝土的收縮和溫度應力在較長的地下室混凝土結構中所引起不利影響往往較大，為了減弱這種影響，設置了后澆帶，同時還采取了以下措施：（1）在設計中，部分結構在配筋時合理的提高了最小配筋率，包括基礎外墻和地下室頂板等，頂板的鋼筋采用了雙層雙向貫通整個頂板。（2）在選用水泥時，考慮的原則為較小的水化熱和收縮變形。在選擇混凝土的強度等級時，對于基礎外墻和地板，應合理的控制混凝土的強度等級，以60天的混凝土強度指標為標準。對于抗裂要求較嚴格的結構部位，加入一定量的抗裂纖維，基礎外墻、頂板和主樓頂層的混凝土在采取這種措施之后均可滿足抗裂要求。在混凝土中往往有外加劑的使用，對于這些外加劑，在使用過程中應正確搭配，并嚴格控制其用量和質量。

4. 高層建筑結構設計要點

顯然，相對于普通建筑而已，高度上較大的高層建筑結構受風荷載和地震的影響較大，而且這兩種荷載都是隨機振動的，這加大了結構設計的難度和復雜性。因此，在進行高層建筑結構設計時，應考慮采取概念設計輔助力學分析。

概念設計是從結構的整體角度出發(fā)，立足于整體和局部結構體系之間的力學關系和相互反應，運用結構設計基本原理和思想解決設計中遇到的問題。概念設計即注重總體布置，又關注局部的細節(jié)設計，統(tǒng)籌兼?zhèn)鋸亩_到合理有效的設計。

本工程的概念設計包括以下幾點：（1）設計時應選用簡單規(guī)則的平面形式。簡單規(guī)則的平面形式，其風荷載的影響較小，有利于抵抗高層建筑的風壓，同時簡單規(guī)則的形式，有利于實現(xiàn)抗震的結構平面布置，相對而言抗震性能較好。（2）高層建筑中所設計的豎向體型應采取合理的形狀，其原則為經(jīng)濟合理、對側向力反應較弱、較強的外荷載抵抗能力等。（3）建筑寬高比對結構傳力體系的影響較大，在設計中應按規(guī)范要求選擇寬高比，同時應保證抗側剛度的均勻變化。（4）在設計時，結構應始終保持連續(xù)性和整體性，構件節(jié)點的承載力應大于連接構件的承載力。（5）高層建筑基礎承受著較大的荷載，結構在整體穩(wěn)定性上受著較大的挑戰(zhàn)，因此應合理的進行基礎形式和埋深的選擇。（6）在材料的選擇上應滿足均勻、各向同性、延性好等原則。（7）在抗震上盡量采取多道抗震設防措施。

5. 結語

筆者結合多年在建筑結構設計中的工程實踐經(jīng)驗，并結合建筑結構概念設計的理念，通過具體高層建筑的結構分析，闡述了高層建筑中幾個重要方面的設計分析過程，并論述了概念設計中的幾個要點，提出了高層建筑結構設計中的注意事項和可能遇到的問題以及相應的解決措施，希望能夠對讀者在今后的工程設計中有所幫助。

參考文獻：

[1]夏卓文．高層建筑結構設計特點與剪力墻設計[J]．住宅科技．，2007,2：29～32

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【關鍵詞】 高層建筑 結構設計 問題 對策

一 高層建筑結構設計的特點

多層和高層結構的差別主要是層數(shù)和高度。但是實際上，多層和高層建筑結構沒有實質性差別，它們都要抵抗豎向及水平荷載作用，從設計原理及設計方法而言，基本上是相同的。但是在高層建筑中，要使用更多結構材料來抵抗外荷載，特別是水平荷載，因此抗側力結構成為本工程結構設計的主要問題，設計時要滿足更多的要求，尤其自身有別于多層建筑的特殊要求和設計特點。本工程系一個大地盤、多塔樓、帶高位轉換層的高層建筑，設計過程中主要把握以下幾個方面。

（l）水平荷載成為控制結構設計的主要因素。結構內力、位移與高度的關系，除軸向力與高度成正比之外，彎矩和位移隨高度都呈指數(shù)曲線上升，因此，隨著高度的增加，水平荷載將成為控制因素。水平力作用下結構是否優(yōu)化，材料用量將有很大差別。

（2）特別是在地震區(qū)，隨著層數(shù)的增加，地震作用對高層建筑危害的可能性也比對多層建筑大，高層建筑結構的抗震設計應受到加倍重視，本工程位于非地震區(qū)，無需進行地震作用計算，仍需要考慮抗震的構造措施。

（3）側移成為控制指標。與多層建筑不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而應將結構在水平荷載作用下的側移控制在某一限度之內。

二 高層建筑結構設計存在問題

2.1 底層框架D剪力墻砌體結構挑梁裂縫問題

底層框架剪力墻砌體結構房屋是指底層為鋼筋混凝土框架D剪力墻結構，上部為多層砌體結構的房屋。該類房屋多見于沿街的旅館、住宅、辦公樓，底層為商店，餐廳、郵局等空間房屋，上部為小開間的多層砌體結構。這類建筑是解決底層需要一種比較經(jīng)濟的空間房屋的結構形式。部分設計者為追求單一的建筑立面造型來增加使用面積，將二層以上的部分橫墻且外層挑墻移至懸挑梁上，各層設計有挑梁，但實際結構的底層挑梁承載普遍出現(xiàn)裂縫，該類挑梁的設計與出現(xiàn)裂縫在臨街砌體結構房屋中比較常見。

2.2 樓層平面剛度的問題

一些設計在缺乏基本的結構觀念或結構布置缺乏必要措施時，采用樓板變形的計算程序。盡管程序的編程在數(shù)學力學模型上是成立的甚至是準確無誤的，但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。作為計算的大前提都無法“準確”，就不可能指望其結果會“正確”了。據(jù)此進行的結構設計肯定存在著結構不安全成分或者結構某些部位或構件安全儲備過大等現(xiàn)象。

2.3 忽視了縱向框架 現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算，各方面的地震和用應由該方向的抗側力構件來承擔。說是說，在框架結構設計中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結構設計者對以于非抗震設計，而縱向地按普通的連續(xù)梁進行設計，梁柱的節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法不答合框架的構造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用，在實際設計中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現(xiàn)象。

三 保證高層建筑結構設計質量的有效對策

3.1 主梁有次梁處加附加筋

一般應優(yōu)先加箍筋，附加箍筋可認為是：主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺，在次梁兩側補上，像板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但也不是絕對的。規(guī)范中說的比較清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋?？偟脑瓌t，當主梁上次梁開裂后，從次梁的受壓區(qū)頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產(chǎn)生的剪力時，主梁可不加附加筋。梁上集中力，產(chǎn)生的剪力在整個梁范圍內是一樣，所以抗剪滿足，集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時，也可滿足。

3.2 平面及立面形式的選擇

在高層建筑結構設計中，應盡量使建筑的三心（幾何形心、剛度中心、結構重心）盡可能匯于一點，達到三心合一。如若在結構設計中沒有做到三心合一，由此就會產(chǎn)生扭轉問題。扭轉問題就是結構在水平荷載作用下發(fā)生的扭轉振動效應。扭轉振動效應在風載等水平荷載載荷情況下會對結構產(chǎn)生危害，為避免其危害應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一，所以平面和立面形式的選擇很關鍵。高層建筑的平面宜采用簡單、規(guī)則、對稱的形狀，避免過于復雜的平面形式，大量震害的資料表明，高層建筑物平面布置不對稱、過多的外凸、內凹等復雜形式都容易造成震害。在高層結構的抗震設計中，結構體系的選擇、布置、構造措施比軟件的計算結果是否精確更能影響結構的安全，除了考慮結構安全因素外，還要綜合考慮建筑美觀、結構合理及便于施工和工程造價等多方面因素。資料和力學分析表明，在不對稱結構中，結構在凹凸拐角等處容易造成應力集中而遭到破壞，所以應盡量避免。而在完全對稱的結構中，也應注意凸出部分的尺寸比例。如凸出部分較長，要在結構設計中采取相應的補救措施。結構的豎向布置要盡力做到剛度均勻且連續(xù)，避免結構的剛度突變和出現(xiàn)軟弱層。剛度突變及軟弱層的出現(xiàn)往往是由于切斷剪力墻所致，如果在結構設計中必須要切斷少數(shù)剪力墻時，其他剪力墻在該切斷層處應給以加強?？傊?，標新立異的平面及立面設計是以結構的抗震和安全性能為代價的。

3.3 水平位移要求

水平位移滿足高層規(guī)程的要求，并不能說明該結構是合理的設計。同時還需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因為結構抗震設計時，地震力的大小與結構剛度直接相關，當結構剛度小，結構并不合理時，由于地震力小則結構位移也小，位移在規(guī)范允許范圍內，此時并不能認為該結構合理。因為結構周期長、地震力小并不安全;其次，位移曲線應連續(xù)變化，除沿豎向發(fā)生剛度突變外，不應有明顯的拐點或折點。一般情況下剪力墻結構的位移曲線應為彎曲型;框架結構的位移曲線應為剪切型;框-剪結構和框-筒結構的位移曲線應為彎剪型。

四 總結語

高層建筑結構設計是根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展以及人們對建筑物功能的要求而改變的，科技的進步讓我們的想法得以實現(xiàn)。上面提到的問題是建筑結構設計人員在工程設計的過程中相對容易失誤的地方，對于設計者來說，他們要把提高設計質量作為其終身奮斗的目標，只有這樣才能夠確保建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻