高层结构设计范文1
【关键词】结构设计优化；位移比；位移角；剪力墙
1引言
在经济迅速发展的时代背景下，人们对房屋建筑实用性、功能性等要求越来越高[1]，高层住宅成为当代人们关注的重点。为了提高住宅的品质，满足当代人们对房屋建筑品质的追求，住宅结构设计的要求越来越高。如果结构布置不合理，尤其是作为关键构件的剪力墙，如果布置不当，受风荷载或者受到地震等自然灾害影响时，结构位移很难达到标准要求[2]。地震灾害对建筑结构的影响相对较大，在高烈度地区尤为明显。所以，急需探究基于提升抗震性能的高层房屋结构优化设计方案。目前，针对高层房屋结构设计及优化的研究比较多，本文尝试引入结构设计优化思想，从不同的视角提出新的房屋建筑结构设计方案优化思路。
2房屋建筑结构设计存在的问题
高层房屋建筑对抗震性能的要求更高，为了满足此项要求，目前很多设计方案从墙体长度、厚度出发来提高结构整体支撑力及抗侧力能力，以此改善建筑结构的抗震性能[3]。然而这种设计方案在模拟分析和实践操作中体现出的性能都较差，未能达到高层建筑抗震规范要求。所以，当前许多高层房屋建筑结构设计虽然布置了较多的剪力墙，但计算结果显示仍存在严重的抗震性能不足的问题。
3基于结构设计优化的房屋建筑结构抗震性能改进
查阅大量文献资料了解到，剪力墙的布置对结构抗震性能影响较大。如果可以减少短肢剪力墙，同时保证墙肢布置结构整齐均匀，便可以起到很好的抗震性能提升作用[4]。该项理论的提出，对房屋建筑结构优化设计帮助较大。因此，本文研究从剪力墙布置角度出发，尝试提高抗侧效率，达到改善建筑抗侧刚度的目的。分析建筑核心层的抗震性能需求，通过计算获取楼板内力，采取配筋处理，以此改善剪力传递作用[5]。另外，从建筑结构的高度和宽度出发，对侧向刚度的抗震性能加以控制，以此优化建筑结构[6]。为了加深此部分内容的探究，本文将以某工程项目为例，对建筑结构加以优化设计，通过对比优化前后抗震性能指标的变化情况，检验高层房屋建筑结构优化方法的有效性。
3.1工程概况及自然条件
本工程位于市中心生活区，房屋的结构总建筑高度105.5m，地上38层，属于A级高度建筑。按照建筑功能的不同，对楼层的层高进行设置。其中，首层为建筑结构的架空层，高度设置为4.7m，其他标准层（2楼及以上楼层），层高设置为2.8m。本工程的结构使用年限设置为50a，抗震设防类别为标准设防类，安全等级为二级。根据建筑所处的地区，抗震设防烈度为7度，建筑所处地区设计基本地震加速度为0.15g，设防地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。50a重现期基本风压力为0.35kN/m2，风荷载体型系数按照1.4计算，因高度大于60m，承载力计算时采用的风压为基本风压的1.1倍。按照这些自然条件，对房屋建筑结构的设计方案进行优化。
3.2结构形式的选择
由于本工程进深较小只有13.7m，而高度较高达到105.5m，相应的高宽比为7.7。而按照JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.3.2条的规定，高层建筑剪力墙结构最大的高宽比适用值为6。根据住宅隔墙较多的特点，采用抗侧力较强的剪力墙结构。其中，控制结构的位移角及位移比以及对结构薄弱部位进行加强，成为本工程结构设计的关键。本工程梁板混凝土强度等级为C30；剪力墙混凝土强度等级10层以下为C60，10层以上从C60下降至C30。根据建筑物高度及建筑结构剪力墙压轴比限值特点，根据本建筑结构抗震性能要求，将建筑底部3层作为底部加强部位。
3.3结构抗震性能分析及优化思路
按原初步设计结构方案，该建筑相邻的两个单元，用抗震缝隔开分成了两个独立的结构单元，如图1所示。这种一个结构单元的单拼方案，结构平面凹进尺寸较小，楼板尺寸和平面刚度无急剧变化，结构平面比较规则。但是因为一个建筑单元的面宽和进深都不大，平面尺寸只有23.3m×13.7m。水平方向虽然尺寸较大，但是因为横墙需要开门开窗较多。所以水平方向的剪力墙分布不均匀，而且有效墙长较短，导致该方向抗侧刚度不大。垂直方向，可以布置剪力墙的位置较多，剪力墙也基本对齐，但因为垂直方向长度只有13.7m，该方向抗侧刚度也不大。通过计算分析，该方案的层间位移比和层间位移角均不满足规范要求。由计算结果显示，最大位移比发生在水平向，最大值达到1.37，垂直向达到1.34。水平方向最不利层间位移为1/833，垂直方向最不利层间位移1/1273，规范限值1/1000，水平方向不能满足规范限值的要求。通过以上分析可知，单拼方案水平方向抗侧刚度需加强。从剪力墙平面布置来看，水平方向能设置剪力墙的位置几乎全部布置了墙体，通过增加剪力墙的数量来增强抗侧刚度的方法不可行。因此，采用另一个思路做调整，即采用双拼方案，两个建筑单元不设抗震缝，合并成一个结构单元如图2所示。双拼的结构方案，加大了面宽，使水平方向的平面尺寸由23.3m加大到46.3m，高宽比降到2.3。比较单拼和双拼的结构方案的计算结果，双拼方案加大了水平方向的平面尺寸后，最大位移角发生在水平方向，为1/1137，垂直方向的最大位移角为1/1217，水平和垂直方向的最大位移角比较接近，而且均在规范限值1/1000的范围内。比较其他各个抗震指标，水平方向最大位移比由1.37降为1.23，垂直方向最大位移比由1.34降为1.22；水平和垂直方向的第一周期分别为2.6115s和2.6024s，动力特性十分接近，保证了发生地震时结构体系能够协调地抵抗地震力。上述方案中，针对原方案X向和Y向位移角差异较大问题，本优化方案沿着X方向形成大面宽，加大建筑整体架构，从而改善X向刚度，使得抗震效果得以提升。另外，根据计算结果，位移角还有一定的富余，对于中部剪力墙可适当减少布设数量，减小剪力墙长度，进一步控制结构位移比，使位移比更接近规范限值，使结构体系的经济性进一步提升。从性能参数变化便可以看出，优化方案达到抗侧性能提升的目的，结构的安全性和经济性均不同程度得到改善。应当注意到本方案减少高宽比增大抗侧刚度的方法，是针对建筑方案中存在两个相邻对称的单元的情况，如果只是一个独立建筑单元，无法加大平面尺寸，不能增加剪力墙数量，可以采用型钢混凝土剪力墙的结构形式，此种结构形式的刚度和延性都较好，对改善高层建筑结构的位移角有明显的作用，但这种结构形式造价高，一般用于高档写字楼或地标式建筑，住宅类建筑一般不会采用。另外，对于某些品字形的建筑方案，两两相连时，凹进尺寸大于相应总尺寸的70%左右，已经大大超过GB50011—2010《建筑抗震设计规范》（2016年版）的规定值，会形成严重不规则结构，可能造成严重的地震破坏，必须分缝处理。
4连接板薄弱部位抗震性能改善模拟分析
对照规范进一步分析可发现，双拼结构对侧向刚度提升的同时，结构平面产生了新的不规则问题，双拼后，在中部拼接位置采光凹槽的连接板处，凹进尺寸6.5m，相应的垂直投影方向投影总尺寸为12.75m，凹进比率达到51%，大于规范限值的30%。当存在水平地震力，该凹槽连接部位楼板要协调两侧主结构时，平面内将承受较大的水平力。采用有限元分析软件进行分析计算，以中震作为环境模拟条件，对优化后的双拼方案楼板抗震性能进行模拟分析，结果如图3所示。模拟结果显示，在凹槽连接板的位置，拉应力较大，达到3.1MPa，而楼层混凝土强度等级为C30，相应的轴心抗拉强度标准值仅为2.01MPa，远小于拉应力，凹槽连接板可能在地震初期开裂，在往复地震力作用下裂缝会加大，导致楼板平面内的刚度会大大降低，无法协调两侧的结构体共同变形，该部位的楼板需加强。加强的方式，首先，要增加连接板的板厚，降低该部位的混凝土应力，本方案中楼板加强范围内板厚由100mm加厚到150mm，重新模拟分析，最大应力可由3.1MPa降至2.0MPa。另外，通过配置双层双向通长钢筋，增加该部位的延性，延迟连接板的开裂时间，使楼板在多遇地震地震作用下基本处于弹性状态，在设防地震作用下，楼板裂缝宽度及刚度退化也会得到有效的控制。
5结语
高层结构设计范文2
关键词：高层建筑；框剪结构；框架梁；设计优化
0引言
框架剪力墙结构是建筑工程中常见的结构形式，常用于抗震建筑、高层建筑中，如办公建筑、高层住宅建筑等。在框架剪力墙建筑中，由框架梁、剪力墙组成结构支撑体系，框架梁结构厚度较大，局部存在露柱、露梁等问题[1]，即房间内局部梁、柱凸出，该问题在大户型建筑中影响较小，但在中小户型建筑中，由于其面积小、层高小，框剪结构凸出的梁柱不仅占用了室内使用空间，而且影响了室内装修和房间布置，降低了框剪结构建筑空间利用率，且一定程度上影响了室内空间舒适度和空间格局美观性。结合该问题，本文以某建筑工程为例，深入研究了高层建筑框剪结构设计优化策略，以期提高住宅建筑结构设计科学性、合理性。
1工程概况
本工程为福州市榕发观湖郡项目，位于福州市东二环，毗邻横屿路、化工路，周边路网密集，交通便利。根据规划设计，本工程用地面积为33751m2，总建筑面积为140623m2，规划建筑10栋25层住宅和5栋商业建筑。住宅建筑高度为80m，户型面积为73.0m2、89m2、98m2、99m2、109m2、115m2和128m2，规划736户，容积率2.8。根据建筑工程规划设计，本项目以小户型建筑为主，对室内设计精细化要求较高，部分结构设计存在露梁问题，占用室内空间，且影响居民装修设计，因此，本单位结合工程原结构设计细部进行优化设计，提高室内结构设计合理性、科学性。本次结构设计优化内容包括：2#、3#、5#厨卫设计优化、8～10#楼厨卫设计优化和11#楼柱网设计优化。
2结构设计难点问题及对策
2.1结构设计难点问题。（1）建筑结构安全和成本问题。本次建筑结构设计主要是在初步设计图纸的基础上进行优化，在不改变原结构体系的基础上，优化室内框架梁、剪力墙等结构，解决局部露梁、空间布局不合理等问题。但在结构优化设计中，需要综合考虑建筑结构安全和成本控制等问题，防止不合理设计影响建筑结构安全性。（2）对室内使用面积变化敏感。由于本项目主要以小户型住宅为主，居民对室内使用面积变化较为敏感[2]，要求结构优化设计方案以保持原使用面积或增加使用面积为导向，尽量避免结构优化设计对原使用面积的占用，给结构设计带来一定的困难。
2.2结构设计难点问题应对。针对上述问题，工程总承包单位经与业主及设计院沟通协调，明确了结构优化设计原则，并提出合理性应对方案。（1）结构安全和成本问题。本项目中，为保障建筑结构安全，合理控制项目建设成本，结构优化设计主要以上部结构优化设计为主，尽量避免调整基础结构。室内框架梁、剪力墙结构调整以微调为主，降低大幅度调整对本项目结构安全、造价成本的影响，确定细部设计方案后进行结构方案造价测算，对比设计优化前后造价情况，提高结构优化方案的经济性、合理性。（2）以空间增加为导开展结构设计。结构优化设计时，为满足业主、居民对建筑结构布局优化和使用面积保持（或增加）的要求，工程总承包单位协调设计院提出多种结构优化设计方案，对比分析各方案设计优势和使用面积变化情况，经对比后合理选择结构优化设计方案，满足业主、居民要求，提高业主项目建设收益和居民居住舒适性。
3建筑结构优化设计内容分析
3.1厨房框架梁设计优化。原结构设计中，厨房、烟井处为框架梁，露出高度为200mm，在厨房结构形成凸角（如图1所示），给居民安装抽油烟机和橱柜造成一定的困难。影响居民装饰装修效果。针对该问题，工程总承包单位提出了优化方案：（a）增设剪力墙。通过延长该部位隔墙（如图2所示），使其成为剪力墙结构，将框架梁设置外墙部位，在保障建筑结构抗震性能的前提下，改善框架梁露梁问题。（b）框架梁微调。在不调整框架梁的前提下，将烟道由左下角转移至左上角，框架梁下移200mm，按梁墙一体设计，使厨房梁、墙平齐（如图3所示），无露梁问题，并解决了改善露梁问题对抽油烟机安装的影响。同时，去掉厨房与玄关处隔墙，使之成为开放型厨房，减少隔墙占用使用面积，增强室内各功能分区的通畅性。调整厨房隔墙后，为进一步优化厨房布局，调整厨房与阳台之间剪力墙位置，将阳台横向长度由2000mm调整为1500mm，增加厨房使用空间500mm（宽度），增加厨房使用面积0.2m2，整栋建筑增加室内面积9.6m2。经调整后，厨房、阳台、玄关等方正无凸角。综合上述两个方案，方案a方案中剪力墙在首层无法落地，需在首层增设剪力墙，影响原首层入户门厅结构和桩基基础结构，导致建筑造价上升，经测算，每栋建筑增加工程造价约2.5万元。同时，由于原隔墙变为剪力墙结构，导致居民后期装修装饰施工受限；方案b中结构梁不需调整，通过框架梁偏位调整，解决了框架梁露梁问题，且增加了室内使用面积，室内布局更为合理。经各方讨论研究，采用方案b作为实施方案。
3.2卫生间框架梁设计优化。原设计中，卫生间与厨房之间部位存在框架主梁（如图4所示），框架梁向卫生间内凸出形成凸角，马桶位于凸角下，影响居民空间使用。为改善该问题，工程总承包单位提出结构优化方案：由剪力墙取代框架梁和平面布局优化方案。（a）剪力墙取代框架梁。通过以剪力墙结构取代框架梁（如图5所示），改善框架梁露梁问题，卫生间及厨房平面布置不变，但需要增加隔墙厚度并相应调整结构体系。（b）平面布置优化。在结构体系不变的情况下，将卫生间隔墙与卧室隔墙对齐，厨房空间增加后增加储物功能。卫生间去掉采光窗（如图6所示），优化卫具布局，调换面盆及马桶位置，在满足卫生间器具功能使用要求的前提下，最大限度提高平面布局合理性。在卫生间框架梁设计优化中，方案a结构体系变化造成混凝土、配筋用量增加，需同步调整桩基结构，调整幅度较大。同时，由于剪力墙结构体系变化造成隔墙厚度增加，压缩了室内过道空间，导致室内使用空间减少；方案b中，原财股窗面狭小，尤其是在安装完窗框后采光面积难以满足采光量补充的作用，故可取消。将框架梁和隔墙位置调整后，框架梁凸角部位向厨房内凸出，梁下空间作为厨房储物空间，拓展了厨房功能空间，且卫生间面积满足最小2.5m2使用面积要求，符合结构优化设计要求，故该位置采用方案b。
3.3框架柱调整优化。本工程商业建筑中，框架剪力墙角柱、边柱向内形成凸角，影响商业建筑平面布置和通行安全，业主提出结构优化要求。经与业主沟通，在结构体系保持不变的情况下，保持一定截面的框架剪力墙角柱、边柱有利于结构安全和结构经济性，过度减小柱截面将导致工程成本大幅增加，并影响建筑结构抗震性能，因此，在原结构设计上以适当缩小边柱、角柱凸出部位截面面积为主,通过增加型钢、提高混凝土强度和改变柱截面尺寸实现框架柱结构优化，即不改变原结构体系前提下，仍采用框架剪力墙柱结构，保证框架二道防线作用，保证合理框架倾覆力矩占比，以满足建筑结构安全和抗震性能实现要求。（a）以型钢柱取代框架柱。将原框架柱变更为型钢柱，在保障结构抗震性能和承载力的基础上，最大限度减小凸出柱体体积。（b）提高混凝土强度。在保留合理柱截面尺寸和柱刚度的情况下，通过提高框架柱混凝土强度和配筋，混凝土强度由C30提高为C40，配筋由1.0调整为1.2，可满足原结构设计抗剪力和承载力性能要求。方案a中，型钢柱施工难度较大，且工程造价较高，施工质量控制难度较大[3]，经测算，如将边柱和角柱全部更换为型钢柱，则单位造价增加2.64元/m2，不利于建筑工程造价控制，施工进度难以保障。采用方案b时，需对混凝土强度进行试配，并适当调整配筋密度，工程造价增加约0.2元/m2，远小于方案a，且对施工进度影响较小，故采用方案b作为结构优化方案。
4结语
本工程中，经业主、专家组审批同意，设计单位对原设计方案进行整体调整。经测算分析，优化设计后，建筑抗震性能符合工程设计目标，工程造价整体变化幅度较小，使用面积保持不变或增加，未出现挤占室内面积的现象。结构布局更为合理，室内空间得到充分利用，满足业主对建筑结构优化预期目标要求。
参考文献
[1]温大航.廉租房厨卫的无障碍空间优化设计研究[D].泉州：华侨大学,2014.
[2]周旭东.重庆市公租房规划及建筑设计研究[D].重庆：重庆大学,2011.
高层结构设计范文3
【关键词】高层建筑；结构设计；问题；优化措施
1引言
尽管我国高层建筑结构设计起步相对较晚，但近年来，我国各大城市高层建筑数量倍增，甚至出现了很多超高层建筑。在高层建筑中，结构设计至关重要，对高层建筑的使用质量与使用寿命有决定性影响。由于业主对建筑的设计与功能的要求不断提高，无形中对高层建筑结构的设计人员也提出了更高的要求。唯有妥善解决高层建筑结构设计中存在的常见问题，才可以提高高层建筑的建设质量，并为高层建筑结构的合理设计与使用安全提供保障。
2高层建筑结构设计中的常见问题
2.1扭转问题。建筑“三心”主要指建筑结构的几何形心、结构重心及刚度中心，“三心合一”时，建筑结构的稳定性最强。然而由于受到地基形状与建筑功能要求等因素的影响，在许多情况下，建筑体型是不规则的，设计中也难以实现“三心合一”，致使建筑结构出现扭转问题，进而影响建筑结构的稳定性[1]。
2.2抗风问题。因为高层建筑的楼层较多并且高度较高，所以，相对其他建筑，高层建筑更容易改变风的流动性与空气的动力效应。由于建筑的刚架结构以及玻璃幕墙等柔性结构的刚度较小，在风荷载较大的情况下，很容易破坏建筑物的墙体、装饰结构及支撑结构，降低建筑物的稳定性。因此，进行高层建筑结构设计时，需要对结构进行抗风设计，防止建筑物受自然因素的影响而存在隐患[2]。
2.3抗震问题。高层建筑抗震结构设计一直以来都是建筑结构设计中的一个难点。因为地震属于自然因素，而每个地区的抗震设防烈度不同，计算得出的数据也并不是所有地区都适用，并且计算地震结构设计数据时，存在许多不确定性因素，加之一些设计人员的灵活性不足，不能很好地完善抗震结构设计。
2.4消防问题。针对高层建筑结构消防设计，在我国相关规范中有明确规定。由于高层建筑楼层比较多，发生火灾时，高层建筑难以疏散住户，对控制火势不利，并且排烟系统设计难度大等，都是高层建筑防火结构设计急需攻克的问题[3]。
3高程建筑结构设计常见问题的优化措施
3.1科学设计建筑平面。针对高层建筑结构中出现的扭转问题，在建筑结构设计中，相关设计人员应以地基具体形状和建筑物功能需要等为依据，科学合理地设计建筑物外形，尽可能采取长方形、圆形等相对常规的建筑平面，提高建筑结构的稳定性。
3.2提高建筑抗风荷载作用的能力。为了使高层建筑抗风构件与结构设计的牢固性符合要求，对高层建筑结构进行抗风设计时，必须充分做好以下工作：（1）优化基础，只有高层建筑的基础部分稳定性较强，才能保证高层建筑上部分结构的稳固性。因此，明确混凝土的级配标准成为高层建筑基础设计最基本的工作。应尽可能购买高级配的砂石，增加基础持力层厚度，加设抗拔的锚杆构件，加强基础的牢固性。（2）通过改变建筑的轮廓设计、投影面积和高度，改变区域建筑布局，以及种植绿植等改变风荷载的强度和方向等，削弱风荷载对建筑的作用。
3.3重视抗震设计。为满足高层建筑结构的抗震要求，可以采取以下3方面的措施：首先是针对高层建筑的结构特点合理布置抗侧力构件，合理布置高层建筑内部水平方向的构件，在水平方向形成应力分布系统，提高高层建筑结构受力的连续性和均匀性。其次是提高地基的抗震能力。可以通过加深高层建筑桩基深度，从而提高建筑的抗倾覆能力和基础的稳定性。最后是优化建筑的承重结构，采用框架剪力墙结构。在地震灾害中，剪力墙可以吸收下部结构传递的地震能量而先被破坏，框架结构继续支撑上部结构，形成了抵御地震作用的二道防线，可以有效降低高层建筑损毁程度[4]。另外，高层建筑内部还需要适当提高墙体与楼板的刚度，从而有效避免建筑位移问题。
3.4加强消防结构设计。高层建筑结构结构复杂，一旦出现火灾，建筑使用者的人身安全与财产安全会受到严重的威胁。为此，必须重视高层建筑的防火设计。首先，应合理设计防火间距。设计人员需要依照相关规定准确测量建筑物间的实际距离，需要注意的是，相邻两建筑之间的最佳防火间距应按建筑外墙间的最小距离进行计算，若外墙包含凸出的易燃构件，应从该构件外缘算起。另外，还必须设计安全疏散通道。通常情况下，需要尽可能多地设计几条便于人们疏散的安全通道。为加速烟雾扩散，安全疏散通道必须设计防烟区[3]。对此，设计人员可以采取分割式设计，以有效控制火势与烟雾的蔓延速度。
4结语
总之，相对其他建筑，高层建筑结构更为复杂，因此，设计人员在设计过程中，应更加全面地考虑各方面的影响因素。同时，设计人员需要充分了解高层建筑结构设计特征，遵循高层建筑结构设计原则，善于发现并采取有效措施解决问题，防止出现质量或安全问题。高层建筑的安全性是重中之重，所以，设计人员不仅需要提高本身的专业能力，还应不断积累经验，进行创新突破，推进我国建筑行业的长期、稳定发展。
【参考文献】
【1】陈敏.探讨高层建筑结构的设计问题及对策[J].智能城市,2019,5(19):30-31.
【2】宋祥.高层建筑结构设计中存在的问题及对策[J].山东工业技术,2017(12):120.
【3】贾庆茂,吴敏,胡洁.高层住宅结构优化设计分析[J].建筑结构,2018(S1):88-90.
高层结构设计范文4
【关键词】钢筋混凝土；高层结构设计；问题
1高层结构分类
高层建筑结构主要是以钢筋混凝土为主，我国常见的钢筋混凝土高层结构有框架结构体系、剪刀墙结构体系、简体结构等。1.1框架结构体系框架结构体系的最大特点是竖向荷载和水平荷载均由梁、柱承担，充分发挥混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度，此种框架结构在多层公共建筑中最常用，一般不用于超高层建筑。框架结构的布置有很多细节需要注意，例如，传力途径的直接、结构的均衡及结构的美观等。框架结构在进行布置时传统多采用主次梁法，近年来逐步向扁梁与无梁楼盖方向发展。除此之外，框架柱的设计是非常重要的一方面，它要承受竖向与横向应力，特别是有抗震要求时要注意柱子的构造要求和“强柱弱梁”的概念设计【1】。1.2剪刀墙结构体系剪刀墙结构体系在高层结构中较为常见，与框架结构体系不同，它是以建筑物墙体作为竖向承重与侧力抵抗的一种体系。一般情况下，剪刀墙间距为2~7m，因此，采用此种结构类型的建筑一般为旅店、住宅等横墙较密的建筑。剪力墙结构体系施工主要材料依然为钢筋混凝土。随着建筑行业的不断发展，框架-剪力墙结构体系逐渐出现。此种体系将框架与剪力墙的优点结合在一起，既有平面布局的灵活高效性，又有出色的水平、竖直荷载承受能力，在目前的建筑市场此种体系较为流行。1.3简体结构随着我国建筑物高度的不断增加，传统框架结构由于荷载承受强度的限制已经无法满足人们的需要，因而简体结构应运而生，它在抵抗水平力方面具有良好刚度，是由框架-剪力墙结构改进而来，常见的有中央钢筋混凝土核心筒和周边框架结构的布置方式。
2钢筋混凝土高层结构设计的常见问题
2.1设计师概念创新能力不足
高层建筑结构设计离不开结构分析与计算，并利用计算机进行建筑结构模型的建立，在此过程中要注意结构模型的准确性，以确保结构计算与实际受力的吻合，这期间涉及概念设计。概念设计是保证结构整体稳定的基础，是设计的灵魂所在。但有些设计师在进行概念设计时只是进行生搬硬套，无法根据工程的实际情况进行科学设计，出现的突发设计问题也无法及时找到有效方法应对。要想改变这种局面，设计师必须具备谦虚学习的态度，切实提高自己的理论知识，仔细分析结构计算软件的适用范围和计算结果，能够根据每个具体工程项目建立最合理、最符合实际受力状态的计算模型。中国建筑行业发展迅速，出现了许多结构计算软件，国家规范也不断更新完善，在这种情况下，建筑从业人员都应不断学习，对计算机相关软件深入钻研，提高操作熟练度，提高设计水平，保障高层建筑结构安全、经济合理、满足各项建筑功能的使用要求【2】。
2.2结构设计中一些细节的处理
高层结构设计本身难度较大，涉及许多抗震细节，必须要对其重视。首先，在中度地震情况下，在设计时可以加入一小水平剪力墙，这样能够在一级剪力墙塑性情况下仍能保持建筑物外形不会发生严重形变。其次，设计师还需对连接两端剪力墙的梁提高重视。因为在地震发生时连接梁一般会先开裂，连接梁在能量消耗中发挥了巨大作用，极大地提高了建筑物的延展性。需注意在对连接梁进行设计时，要对其不断弱化，否则由于连接梁设计过于强大，在地震发生时很容易将墙拉伸变形，进而给高层建筑带来安全风险。最后要注意梁柱节点的处理，在相关施工规范中已经对强柱弱梁进行了详细解说，但部分设计师未进行认真钻研，在梁头凭主观添加了梁端部，这样反而形成了弱柱强梁的模型，当地震到来时，整个结构会由于支撑力不足严重崩溃，造成巨大损失。因此，在梁柱设计时，设计师不宜盲目地对梁柱进行加强，要在考虑各载荷的情况下进行适当、科学的加强。
3结构选型的问题
3.1结构规则性问题
建筑结构设计，对于结构规则性所规范内容变化很大，相对于旧的结构规则性，规范增加了一些新的条件，例如，平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，除此之外，新规范还特别指出了施工不能采用严重不规则设计方案。因此，结构工程师在进行结构设计时要特别注意新规范中的一些限制条件，以避免后期的修改。
3.2结构超高问题
在新规范中对结构高度进行了严格的规定，尤其对结构超高问题进行了详细的阐述，不仅将原来的限制高度设定为A级高度，还增加了B级高度的建筑。因此，必须对结构超高问题重视，若由于此问题施工图纸无法通过，则必须立刻进行重新设计，并且开专家会议进行论证，保障后期工序的顺利进行【3】。
3.3嵌固端的设置问题
高层建筑一般都有地下室和人防，因此，嵌固端设置就有2种选择，可设置于地下室顶板，也可置于人防顶板位置。嵌固端的设置有很多不容忽视的问题，如嵌固端楼板的设计合理性、嵌固端上下层抗震等级一致性、结构抗震缝的设置等问题，一旦有其中一个方面出现问题将会对整个建筑的抗震效果产生较大影响，而且也不利于后期修改工作的开展。
3.4短肢剪力墙相关问题
墙肢截面高厚比为5~8的墙定义为短肢剪力墙，经过实践与实验室数据，相关学者发现短肢剪力墙存在一些问题，新规范也对其使用增加了许多限制条件，因此结构工程师应减少短肢剪力墙的使用，这有助于后期设计工作的开展【4】。
3.5材料问题
高层结构施工最主要的材料为钢筋混凝土，因此，保证其材料质量对整个工程有极为重要的意义。首先，进行钢筋混凝土选购时要选择有生产资格证的大商家；其次，在材料进入施工场地前检验部门要及时进行抽样检查，并且抽取的样本要多且广；最后，材料在投入施工后也需进行抽样，一旦发现问题要立刻停止使用。只有保证材料具有良好的抗震、抗倾覆等性能才能保证高层建筑结构的稳定性，检验部门必须秉承高度负责的态度展开工作，不容马虎。
4地基基础设计存在的问题
4.1未考虑沉降因素
许多设计师在进行设计时往往忽视由于建筑物沉降而引起的附加应力影响，特别是在独立基础带梁式的地下室底板设计中。沉降变形发生的主要原因是地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下引起，若忽略了附加应力，底板就极为不安全，甚至会由于无法承载而发生开裂的情况，尤其是天然地基，影响更加显著。对于总沉降量不大的工程，可以根据施工需要与各方面综合因素，在地下室底板与持力层间进行褥垫层处理。除此之外，对于地下水季节变化很大的地区，必须要考虑水位对地下室底板产生的影响，求出包络图后再做配筋设计。
4.2防水因素
在地下水较为丰富的区域，室外草坪下的结构部分的外部形状应从简设计，这样可以更好地发挥出防水的优势。此外，基槽地模型一般是复杂的，会存在放坡，这些大都是因柱下承台影响造成的，这些复杂的地形无疑给防水施工的开展造成了阻碍，不但延误了施工期限，还提高了工程造价。针对此种情况，可以考虑采取反承台法，即统一地下室底板和承台的下皮标高相同。这种方法的优点是：施工方便，在保障施工质量的同时还提高了工程的稳定性，缩短了施工时间。并且内部覆土质量可以有效平衡底板上的水浮力，减少配筋，这种思路非常科学【5】。
4.3实际因素
地下室与外墙配筋的理论计算与实际施工往往会存在或多或少的出入，拿地下室配筋计算举例：一般配筋工程外墙计算时，不管扶壁柱的外规格如何，一般都是按照外墙双向板传递负荷来进行验算。这样就很容易出现外墙竖向受力配筋偏少、扶壁柱配筋不足的情况。不难看出，进行计算时必须要有经验与实践支撑，并且要对环境进行勘探后才能做出较为科学正确的计算。
5高层建筑结构体系优化存在一些问题
5.1变形缝的设置
变形缝主要涉及沉降缝与伸缩缝2方面的设置。沉降缝应设置于建筑物以下几个部位：地基土的压缩性存在明显差异处、平面复杂折叠处、高度差异处等。当排架结构的柱高低于标准值时要减少伸缩缝的间距。若建筑处于内陆地区，夏季干燥且温度较高，这样会使结构常处于高温的环境中，施工人员也应减少伸缩缝间距，减少量根据实际施工环境来确定，这对从业人员的经验与专业素养提出了较高的要求。
5.2结构构件的相关优化问题
对结构构件优化具有非常重要的作用，一般采取以下措施进行优化：增加抗弯结构体系的有效宽度，调整结构抗侧刚度。调整宽度无疑可以增加抵抗力臂，这对提高建筑物稳定性发挥着重要作用。剪力墙暗柱超筋中暗柱的最大配筋率是4%，在施工规范中给出的剪力墙的主筋配筋面积其实并未到达最大配筋率，所以，在程序出现警报信息时可以酌情考虑。
6结语
总而言之，高层建筑结构的设计非常重要，建筑师、设备师、施工管理人员等各方面工作人员需沟通协调好，才能确保高层建筑结构设计与施工的顺利进行。因此，本文主要对钢筋混凝土高层建筑结构设计中的常见问题进行阐述，保证选型的科学性、细节处理的准确性、抗震的有效性。我国高层建筑结构设计虽较前几年有了较大发展，但与一些西方国家还存在一定差距，这就要求相关从业人员不断实践，总结经验，努力创新，改善施工工艺，为我国建筑行业的发展贡献出自己的一份力量。
【参考文献】
【1】尚亚琼.建筑工程钢筋混凝土结构设计过程常见问题分析[J].居舍,2019(18):13.
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【3】邱冬冬,秦媛媛.建筑工程中钢筋混凝土结构设计中的常见问题[J].居舍,2017(28):82.
【4】金世海.浅谈钢筋混凝土结构设计中的常见问题及对策分析[J].科技与企业,2015(13):127.
高层结构设计范文5
【关键词】高校；高层建筑结构设计；课程改革
一、高层建筑结构设计学习现状分析
1.课堂效率低下
传统的教育模式可以被概括为“填鸭式喂养”，教师对课本内容进行教学，全然不顾学生的接受能力和学习能力。教师的填鸭式教育方式无疑加大了学生的学习压力，忽视了学生在课堂中的主体地位，导致课堂效率低下。高层建筑结构设计课堂出现的问题主要可以归结为如下两方面：一是“低头族”越来越多。互联网的普及以及移动终端技术的发展，使智能手机得到了普及，其鲜艳的画面、丰富的资源赢得了学生的广泛喜爱，高层建筑结构设计课堂上“低头族”越来越多，他们置身于手机世界，关上了学习专业知识的大门；二是该专业学生实践能力差，受传统教育观念的桎梏以及教学体制的束缚，大部分的学生将学习的重心放在理论知识的学习上，提升专业课成绩，当保研率、奖学金等评价指标脱离实践要求时，实践能力的培养自然不会被学生提到日程上来。
2.学生缺乏学习高层建筑结构设计课程的兴趣
自改革开放以来，建筑物的设计就成为我国学生学习的一门重要课程，在高校教学实际中，建筑结构设计也取得了一定的成就。但是冰冻三尺非一日之寒，教学改革非一日之功，学生在学习这门课程的过程中仍然存在着许多不尽如人意的地方。由于高层建筑结构设计这门课程理论知识较多，学习内容较为复杂，使得很多学生在面对这门课程时，存在着畏难情绪，导致同学们将学习的内容局限于老师上课时传授的知识，只会设计学过的建筑类型，不会设计新的建筑类型。建筑设计就是为解决特定的问题，将特定地块上的各种要素通过某种合适的手段进行综合组织的过程。兴趣是打开学门的金钥匙，有了兴趣，就会产生学习的动力，学生缺乏学习高层建筑结构设计课程的兴趣是提高学生学习质量的一大障碍。
二、学好高层建筑结构设计课程对建筑类专业学生的重要意义
1.提升自我创新意识
一提到创新，人们就将其与发明联系在一起，不可否认，发明是一种创新，但是创新实际上存在于我们生活的方方面面。一种新的建筑设计也是一种创新。高层建筑结构设计课程内容包括高层建筑结构体系与结构设计布置原则、结构计算分析方法等，内容繁杂，既需要动用左脑，进行理性思考，也需要发挥右脑的想象力，高层建筑结构设计课程的学习注重实测与直观，在学习过程中将抽象的知识“可视化”，从中获得对数、形、空间的理解，并逐步对其适度抽象，进行更高层次上的“再抽象”，使我们在活动中认识并改造着自己的知识结构和思维方式。这种思维不仅有利于我们学好高层建筑结构设计这门课程，也为将这种创新思维运用于生活与工作中奠定了坚实的基础。
2.良好的学习能力为我们构建良好的职业前景
对于大多数的学生而言，大学阶段将是我们受教育的最后一个环节，此后，我们将走向社会，构建自己的职业蓝图。社会环境要远比校园环境复杂，社会为我们出的试卷也要远比校园试题难，若缺乏必要的知识，将无法走向长远。企业之间的竞争归根结底是人才的竞争，优秀的企业已经认识到社会正在从“物本时代”向“人本时代”过渡，并逐渐朝向“能本时代”迈进，对于建筑类学生而言也是如此。
3.丰富的知识储备能使我们顺应时展
丰富的知识储备能够帮助我们顺应时展，跟上全球化的脚步。有人认为学习好基础知识就够了，高层建筑结构设计课程只是土木工程专业众多类课程中的一个分支，这种观点没有意识到高层建筑结构设计课程的重要性。放眼国内，以及国外市场，高层建筑物已经成为全世界发展的一个趋势，且随着我国经济水平的不断提升，大量的农村人口涌入城市，并在城市安家立业，城市土地资源紧缺，高层建筑物是缓解众多的需求与紧缺的土地资源的不二法门。如今，全球经济一体化趋势在不断加强，明确指出，中国开放的大门不会关上，不仅不会关上，还会越开越大，开放的世界和多元化的文化，为当今学生提供了前所未有的机遇，同时也带来了巨大的挑战，要赶上全球化的列车，就必须拿出“知识”这张通行证，以开放的胸襟迎接外国，以自信的心态步入世界，将中国的建筑艺术传播至国际。
三、提升高层建筑结构设计课程学习质量的有效的途径
1.加强交流，互通有无
每个学生由于其成长环境、认知水平各有差异，对同一问题的看法往往存在着差异，再加上大学生思想独立性强，思维灵活，喜欢独立思考，对同一知识点的理解方向也或多或少存在不同。对于高层建筑结构设计这门课程而言，其包含的知识内容繁杂，教学难点多，在学习起来有一定难度。一名老师往往要同时面对几十名学生，无法掌握每位学生的实际情况。因此，我们可以加强与同学之间的交流，互通有无，这实质上是将不同水平、思维方式不同的同学聚集在一起，实现了同学之间优劣势的互补，不仅还有助于因材施教，弥补一个教师难以面对有差异的众多学生的不足，与此同时，每位同学在交流合作过程中，见贤思齐，可以弥补自身的不足，实现共同成长。学生在一起自由、自主地交流、讨论，营造了一种宽松、和谐的学习氛围，能激发学习的积极性和主动性，并有效发挥各自的学习潜能，提高学习效率。
2.利用信息资源，夯实学习薄弱点
伴随着数字技术的广泛运用与网络传播的迅猛发展，我们获取信息的手段、方式都在发生巨变，信息技术也极大地改变了我们获取知识的途径，丰富了我们的学习体验。微课就是新时代诞生的一种新兴学习平台，微课只讲授一两个知识点，没有复杂的课程体系，教学对象也不是面向全体学生，不像课堂内容要求全体学生全部掌握，并且，一节微课作品一般只对应于某一种知识点，各个微课之间是没有联系的，我们可以根据自己的学习情况，有选择性地进行学习，夯实学习薄弱点。建筑学专业从广义上来说是研究建筑及其环境的学科，横跨工程技术和人文艺术，有着实用、经济、美观的要求，侧重微观的物质实体，如建筑的材料结构和形态空间等。
3.发挥主观能动性，提升学习兴趣
高效的课堂应当是一种相互的、涉及两个对象的知识传播行为。在传统的教学课堂上，老师是扮演着主导者的角色，负责将知识定向的传输给学生，学生在教学过程中更多的像被动接受者。知识的学习是单向的，学生积极性不高。进入新时代，我国的教育模式取得了巨大的进步，教学改革在教师端做出了很大的成就，作为学习的另一端，我们也要发挥自身主观能动性，这样才能构成高效的学习闭环。学习是一本书由薄读厚、再读薄的过程，在正式上课之前，应当通过导学案或者其它工具对书本进行提前预习，从而更好地跟上老师的教学进度，在教师讲授了这门课程的基本概念、重点与难点知识之后，我们对书里的知识有了进一步的了解，但是，课堂上短短的45分钟，无法帮我们构建起知识框架，知识是值得挖潜的，在不断地挖潜中，探索高层建筑结构设计课程更深奥、更丰富的知识宝库，培养学习这门课程的浓厚兴趣。
【参考文献】
[1]周军.《高层建筑结构设计》课程的教学改革[J].居舍，2018(16):87.
[2]宋链，胡浩，贺建.《高层建筑结构设计》课程教学改革探讨[J].科技风，2019(05):112.
高层结构设计范文6
关键词：高层房建工程；地下室结构；设计
随着我国建筑工程的发展进步，大量的高层建筑开始新建电梯设备备用房等功能性建筑，地下室作为整个建筑的附属结构，停车场，其不光保证了高层建筑空间的设计合理性，还解决了功能型设备房屋建筑占地的问题。本文针对现代地下室建筑结果的设计进行研究，分析地下室底板设计，荷载设计以及建筑措施设计。希望能够为对应的单位优化施工，提升设计质量。
1．高层建筑地下室结构的荷载设计
针对建筑结构体系中的人防荷载以及地下室自重和在，对应的单位也要提前计算好荷载分布，病按照对应的标准规范，考虑建筑工程的统一特点，并按照相关规定开展有效的荷载组合和控制，也进一步确定地下室结构中的荷载部分，以此来完成高层建筑地下室结构的荷载设计。对于其中常见的荷载构建如顶板，侧板，以及基础等要进行一一分析。针对荷载影响直接的暴动荷载，建筑自重荷载，外墙恒动荷载等，都需要设计人员理性分析，合理规划，防止对整个建筑工程造成直接损害。
2．地下室结构的外墙设计
针对高层建筑结构的地下室外墙施工设计，施工人员要了解建筑体系的弯矩，均匀分布底部结构的支座，让其均匀分布在可视范围内，通过地下室结构的连续梁计算，也要控制地板的厚度，配筋量，保证其施工合理，也要要求底部的抗弯能力要大于等于侧壁。这一点也需要设计人员仔细研究。
3．地下室结构的底板设计
随着我国建筑工程的发展进步，大量的高层建筑开始新建电梯设备备用房等功能性建筑，地下室作为整个建筑的附属结构，有着极强的运用价值和意义。地下室结构设计时候，需要分析其承重能力，针对地下室地板的抗渗性进行研究，设计人员在实际的工作设计中，也要按照严格的设计标准，合理调整配筋量。保证底部的配筋量要低于四分之一。设计人员也可以结合地下室标高的特点来调整整个建筑体系，结合实际的建筑地下室地板的特点，优化支座弯矩的传动动力，让其达到梁所需的抗扭钢筋中，设计人员也要综合分析建筑地下室底板和桩法基础的装箱结果，保证其能够实现对应的剪切功能。
4．施工措施研究管理
施工人员要严格做好地下室施工措施管理，对于常见的方位，防水等关系进行分析，关注地下室建筑结构的地面抗浮能力，加强对桩基础建设结构的控制管理。且设计人员也要考虑地下室的抗渗性，结合混凝土的膨胀至研究，缩短裂隙影响，提升整个建筑工程地下室的抗渗性。
5．控制高层建筑地下式结构设计
高层建筑地下室结果设计中，施工人员要做好对应的混凝土地板的保护处理，并按照现场的施工情况，合理确定地下室防水混凝土垫层的厚度，要求其不小于C15且大于100mm，确定软土部分的设计厚度≥150mm，设计人员也要加强对地下室的防水结构设计处理和管控，提升其钢筋保护层质量。
6．顶板设计
高层建筑地下室结构设计中，顶板设计尤为重要，施工人员要了解地下室顶板的设计意义，分析顶板厚度的指数高度，按照现行的技术规范要求和内容加强施工管理，要求顶板厚度指数要≥160mm，也要根据顶板的设计高度，板配筋率和倾斜，刚度问题，提升整个结果的稳定性。
7．结语
综上所述，随着现代建筑产业的不断发展，我国加强了高层建筑地下室结构的设计，加强其稳定性，安全性管理，也是提升建筑施工稳定性，优化其施工质量的关键，笔者整合了自身的施工建设管理经验，对促进搞成建筑地下室稳定设计提出了对应的设计分析，分析了其设计的科学性和合理性，保证其能够正常使用，推动其工程建设质量，希望能够为对应的建设施工单位提供对应的参考借鉴。
参考文献：
[1]张俊荣.高层房建工程中的地下室结构设计探究[J].建材与装饰,2019(25):135.
[2]曹辉仔.房建工程中绿色施工技术的应用探讨[J].江西建材,2019(03):71-72.
[3]刘刚.高层房建工程给排水施工技术问题[J].居舍,2018(11):38.
高层结构设计范文7
关键词：带预应力；混凝土；桁架转换层；高层建筑；结构设计
建筑转换层承担着上部结构传导的巨大荷载，而且位置独特，承受外部条件和内力状态导致的高度复杂的底层变化，在整个建筑结构中占有重要的地位。建筑物结构中安装相应的转换层，会破坏建筑物高度的均匀性，优良的传输路径同样会发生变化。预应力混凝土结构的承载力通常很大，具有较强的抗裂性，适合高层、重载转换层的建筑施工。除此之外，混凝土桁架的间隙较大，有利于混凝土桁架的拆分，具有较高的社会效益和经济效益。
1带预应力混凝土桁架转换层概述
转换层支撑着上部结构巨大的纵向荷载（或悬挂下层的重量），而复杂高层建筑的内部和边界条件都处于底部，因此，转换层是整个结构的重要组成部分。由于结构有转换层，结构沿高度方向的刚度均匀性受到较大的破坏，力的传递路径也发生了变化。这就决定了许多带有转换层的高层建筑结构不能用常规的均质结构进行设计。大跨度转换层施工具有承载力大、抗裂性好、承载能力强等特点，其具有节省重量和混凝土的优点。预应力混凝土桁架具有宽大、美观、灵活等优点，具有很好的经济效益和社会效益。随着我国预应力技术的进步，预应力材料的数量和施工成本不断减少，许多摩天大楼转换层结构采用预应力技术的案例越来越多。然而，关于后备电源转换层结构的设计和施工方法，在现行标准中尚未提及。本文在预应力混凝土桁架层光弹性模型试验及预应力混凝土桁架转换层结构静力试验、拟力试验、拟静力试验的基础上，对带转换层多层结构进行了理论分析，结合常规施工实践和研究成果，提出了一种多层混凝土桁架转换层结构的设计与施工方案。
2高层建筑结构中应用预应力混凝土桁架转化层的必要性
2.1社会经济快速发展的必要价值
在优化和升级我国的技术和经济产业结构的过程中，我们需要把握高层建筑在全球市场上的主导价值地位，以高质量、高水平、高标准的快速发展为基础。按照预应力混凝土桁架转换层技术运行要求，对现行的混凝土桁架转换层进行转换，优化高层建筑的优越性，保证高层建筑的市场化和计算机化，具有较高的经济效益。
2.2建筑业产业快速优化和升级的需要
高层建筑是当前建筑业发展的一大趋势，由于现有的生存发展空间不够稳定，我们需要通过各种方式来占领更多的市场份额，例如，增强混凝土桁架转换层技术在高层建筑中的应用，提升高层建筑的市场竞争力，以促进建筑业产业结构的优化升级。
2.3提高多高层建筑业的核心竞争力
传统高层建筑的优势正在逐渐减弱，要想找到一个高层次的建设目标，就需要摆正并提高高层建筑的位置，以提高市场竞争力。预应力混凝土桁架转换层比其他方法具有自重轻、抗裂能力强等特点，能够更好地提高高层建筑的安全性和有效性，有利于保障高层建筑的核心竞争力，成为市场经济的先行者。
3多高层建筑结构布置原则阐述
从许多工程实践来看，在进行预应力转换桁架设计时，高层建筑的功能与结构传递力的情况有关。通常，转换桁架布置在一处或多处，以结构的抗剪刚度比来满足布置规范要求。调整上下桁架转换比例水平，有利于实现连续性。在建筑结构的抗震设计中，设计人员应尽量避免高级转换，如果对高层建筑的转换功能有一定的需求，应选定桁架转换结构。与此同时，预应力转换桁架可采用四种结构形式，分别是预应力平板梁、预应力加重腹材、预应力混合空腹桁架和预应力空腹桁架。结构构件的混凝土选用应根据混凝土施工的实际情况确定。一系列的实践研究表明，高层建筑的桁架对竖向受力构件有一定的要求，其抗侧力构件必须放置在平面上。
4带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计与构造要求
4.1结构设计的原则
采用预应力混凝土桁架转换层的高层建筑结构设计原则主要是，完成加固强柱弱梁、强节点、强斜开间、转换层的结构，削弱其顶部的应力效果。经过多次试验，在结构设计过程中严格遵循以上原则，可使混凝土桁架转换层具有较好的抗震效果。转换层结构的发展严格遵循“强柱、强梁、弱梁”的原则，既保证了梁端出现塑性铰，又保证了转换层上部柱底出现塑性铰，有效提高了梁设计的安全性。在设计过程中，转换层上层的接口设计应简洁明了，以实现“强柱弱梁”的目标。但在具体施工中，考虑到整个结构腹桁架的工作特点，设计工作应按规范进行钢筋的操作要求，在接头处对其进行优化。根据相关的工程经验，预制桁架在建筑物高处放置时，根据高层建筑的功能需求和结构传力的实际情况，采用多处布置。对桁架转换层的具体要求是，下层的桁架转换比满足纵向刚度的连续性。如果想尽可能避免高级转换，并且在体系结构功能中要求更高的转换，则桁架转换层结构是最佳选择。以高层建筑的桁架需要作为竖向受力构件且必须是抗侧力构件时，将其放置在平面上，严格遵守“均匀、分散、对称、周长”的原则，可以在很大程度上避免对建筑的破坏，保证万无一失。相关结构与构造的具体要求如图1所示。
4.2对设计原则进行详细的研究与分析
结构设计原则主要包括三个方面：加强转换层及其下部，弱化转换层上部；强斜腹板构件和强节点；强中柱、侧柱、强柱、弱梁。这三个原则是经过许多次测试的结果，在结构设计应遵循以上原则。桁架转换层结构已有效应用于高层建筑中，具有良好的抗震效果。转换层结构设计遵循“强柱弱梁、强侧柱、强中柱”的原则，既能保证梁端塑铰的出现，又能保证转换层以上柱底部塑性铰的出现。这样，柱的安全储备将大于梁的安全储备。在设计过程中，为了达到“强柱弱梁”的目标，转换层上部结构的界面设计应尽可能使其屈服。设计人员应特别注意整体结构空腹桁架的工作特点，从受拉钢筋的要求进行设计并优化连接设计，确保整体结构的良好延性。设计中，预应力转换桁架沿筒体布置时，应在转换桁架端部与相邻下角柱相交处设置双向偏心受压构件。
4.3斜腹杆桁架构造的基本要求
斜腹桁架的结构需要满足以下要求。首先，受压弦杆的非预应力纵向钢筋应对称布置在四周，含钢量应符合有关要求，最好与桁架连接，受压弦杆的非预应力纵向应沿附近均匀对称布置，设计工作应严格控制，正常使用时裂缝宽度为0.2mm。其次，受拉弦杆最小面积的配箍率必须严格遵循规范的有关要求，桁架受压和受拉弦杆的非预应力钢筋接头必须结合规范要求并采用焊接接头。在具体实施过程中，可优先采用闪光接头进行对接焊。最后，在桁架节点设计中，桁架弦杆的非预应力钢筋应与支撑锚固钢板连接，采用封闭箍筋，加密时箍筋应与弦杆轴线垂直。
4.4桁架转换层的功能简述
桁架转换层是高层建筑的重要组成部分，具有预应力混凝土结构良好的抗荷载性能，特别适用于承受高层建筑荷载的转换层。预应力混凝土桁架结构转换层采用预应力混凝土结构。比如，腹桁架转换层由上弦、下弦和直腹杆组成，其优点是受力均匀、结构合理、抗震性能优良。桁架转换层构件复杂，结构跨度大，施工难度大。转换层分为上层结构和下层结构，下层结构和上层结构应保持平衡状态，即使在柱网布置上，上层结构的转换也应严格按照标准进行。另外，转换层的上下层之间不连续的纵向力传递很可能导致刚性突变，因此，所选择变换层结构能够克服该缺陷。
5带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计的计算方法
在预应力混凝土桁架转换层结构设计中，其弹性内力的近似实用计算方法是：从整体空间结构的角度，对预应力混凝土桁架转换层、桁架中的腹杆和上下弦杆进行整体应力分析，分别视为柱单元和梁单元，利用三维分析程序进行整体内力分析和位移分析计算（通过计算可知，桁架转换层的外荷载为相邻上柱下端截面和相邻下柱上端截面的内力）；然后，利用含杆件轴向变形的有限元分析程序软件，计算桁架转换层上下弦杆在不同应力状态下的最大轴力，并将预应力与相应的内力进行叠加；再根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3—91）对基本组合的相关要求，结合不同的应力状态，确定上下弦杆的轴力设计值，并根据楼板和梁的实际刚度，计算其变形和内力值；通过应力状态的组合，得出桁架转换层的设计值，并确定配筋方式。预应力混凝土桁架转换层的结构设计不仅要考虑施工阶段的情况，而且要考虑施工和使用阶段的实际支撑情况，分别进行计算，真实反映桁架转换层的内力和变形。在转换层楼板的设计中，由于建筑物高度方向刚度的突变，转换层作为上下剪力重新分配的主要承载体，将承受较大的荷载，荷载在自身平面内传递，属于附加内力。因此，转换层楼板的设计应考虑楼板的内力和变形。刚度的突变也会对转换层上下范围内的2～3层产生一定的影响。因此，有必要采取适当的设计方法来提高这些楼板的强度，如增加楼板厚度、提高混凝土强度等级等方法。在实际施工中，转换层严禁采用预制板，必须采用现浇板；地板厚度和混凝土强度等级应分别超过150mm和C30；加固方式为双向双层，各穿向配筋率不小于0.33%。为保证其强度满足受力和变形要求，相邻转换层的加固方法应与转换层相同，配筋率应大于0.25%；楼板边缘、洞口边缘等薄弱部位，应增加配筋率。
6带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构的施工建议
从施工的实际经验来看，预应力桁架在施工阶段与一般使用条件的连接状态应有一定的差异。为了将这种差异最大化，采用扩张施工技术方法，确定施工预应力桁架转换层。在实施操作过程中，施工人员必须确保增强转换集群下的支持。这种“延时”的施工过程，在施工过程中必须避免漏胶、堵孔等问题，但渗漏、坑堵等问题是转换桁架下弦杆、预紧力的加固时间或长管断裂导致的。施工中应有效预防孔内预应力钢筋，防止钢筋锈蚀。一般来说，预应力桁架转换层结构越密实，预应力锚固区越集中。在施工过程中，施工方必须先对典型节点钢筋进行试验。局部压力荷载计算应按照高强混凝土技术规程进行：混凝土转换桁架下端压力区的混凝土应力较大，预应力会导致构件纵向开裂，因此，高强度混凝土构件的修正系数比例必须满足规范要求。
6.1预应力混凝土结构施工方法
有效避免预应力混凝土结构上述缺点的方法是采用先张法和后弯法，即在浇筑混凝土前，应先将钢丝和钢筋的预应力拉至规定的应力，用锚将其锚定在台座两端的支座上，然后将模板、钢筋、各部位连接起来，以保护混凝土。
6.2桁架转化层结构的施工建议
桁架转换层是高层建筑的关键部位。桁架结构转换层主要解决了结构合理性与建筑功能之间的矛盾，其主要的控制手段包括转换层上下结构的转换、轴线的变化和柱网的布置。值得注意的是，其复杂的变异性和集中刚度容易导致地震效应的突然增加。
7结语
综上所述，桁架转换层是优化建筑结构安全和使用功能的重要措施。设计人员应对混凝土主导力的桁架层进行转换，遵循预应力混凝土设计要求，提高整个转换层设计的合理性和可靠性。
参考文献：
[1]林亮洪.带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计研究[J].建筑工程技术与设计,2016(3).
[2]董风保.带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计探讨[J].建筑工程技术与设计,2015(6).
高层结构设计范文8
关键词:弹塑性分析;超高层;结构设计;应用探究
随着社会的发展，科学技术的进步，我国经济越来越发达，在城市建筑中，超高层建筑规模越来越大，人们生活水平的逐渐提高，对超高层建筑的需求也明显增加。同时，也促进了超高层建筑的技术革新以及施工水平的提高。超高层建筑作为一项复杂而又繁琐的建筑工程，对质量标准的要求非常高，人们也尤其注意超高层建筑的安全、可靠性。因此，超高层建筑质量安全监督的工作至关重要，我们应该提升超高层建筑质量安全监督的力度，加强超高层建筑质量工作的发展，得到技术性的飞跃，切实保障人们的生活水平和切身利益。
1弹塑性分析方法的基本概述
1．1静力弹塑性分析方法
所谓的静力性分析方法是指通过对结构逐步施加某种形式的水平承载力，然后用相关的计算公式推出结构的内力和变形的结果，并且利用地震需求谱或者直接估算的目标性能需求点，来进行科学的预测、猜测地震作用下的高层结构抗震状态，从而得出实际高层结构的抗震性能评估。当然，静力弹塑性分析法也有相应的优缺点，其中优点包括:可以对高层建筑物结构的弹塑性进行全过程的分析和了解，并且反映出其结构设计中最薄弱的部分;也可以简单便捷的确定超高层建筑物结构在不同地震强度下的变形状态，以此来提高超高层建筑物的坚固水平。除此之外，静力弹塑性分析法还有不足的地方，即它的理论基础还不够完善和严密;不能够全面考虑到地震作用的持续时间、能量消耗等因素。一个客观的弹塑性力学问题，在物体边界上任意一点的应力分量和面力分量必定满足这组方程。
1．2弹塑性时程分析法
在超高层建筑工程中，经常会采用弹塑性时程分析法，所谓的弹塑性时程分析法就是指从建筑结构的基本运动方程出发，对相关的建筑物场地进行实际的地震和速度记录，或者建立人工模拟加速度时程曲线，最后通过相关的运算进行系统的分析。当然，弹塑性时程分析还可以分为平面弹塑性分析和空间弹塑性分析，每种分析方法都有不一样的运用特点。其中，超高层建筑结构采用弹塑性时程分析法可以达到以下目的:能够较好的反映建筑在地震时实际收到的力和变形的转改，也能够较好的反映出结构中比较薄弱的环节，以便进一步的进行改造完善;其计算分析结果能够有准确、科学的判断，能够从分析结构中得到较为合理的抗震安全度以及相关的经济效果;能够准确的反映出建筑物的建筑能力，从而做出相关的抗震加固措施。
2弹塑性分析在超高层结构设计中的应用分析
2．1静力弹塑性分析方法
静力弹塑性分析方发在具体应用的过程中主要分为以下几个步骤:建立超高层建筑结构构件的弹塑性模型;对超高层建筑结构模型施加某种形式的水平承载力;逐步增加水平承载力，并且计算出结构构件的内力以及相关的弹塑性变形;当结构成为机构或者位移超限时，就停止施加水平承载力;通过分析得到PUSHOVER;然后进一步转换成能力曲线;将弹性反映谱转换为需求谱;将能力谱和需求谱重叠;最后得出相应的变形比较结果。其中，在静力弹塑性分析方法中，最常用的就是结构基地剪力与结构顶点位移之间的关系曲线，该曲线的任意一点代表结构在相应的顶点位移时结构的抗震能力。
2．2弹塑性时程分析法
进行弹塑性时程分析法的应用时，需要解决以下一个问题:确定结构的振动模型;结构和构建的恢复力模型;关于质量矩阵和阻尼矩阵;结构振动方程的建立;输入地震波的选择;振动方程的积分方法;编制电子计算机计算程序。弹塑性本构关系模型是时程分析的核心，也是决定时程分析精度的主要因素之一。其中，在弹塑性本构关系问题的基础上，最重要的就是确定恢复力模型。除此之外，超高层建筑结构弹塑性时程分析法采用地震波有以下几种:模拟场地的实际地震记录;电线的强震记录;人工模拟的加速度时程曲线等。
3结束语
近年来，人们对生活水平的要求提高，逐渐体现在对高层建筑工程的项目上，而高层建筑工程质量安全问题也是工程建设中最关注、最棘手的一个问题。超高层建筑行业的迅速发展，不仅带来了经济效益，同时也带来了社会效益，方便了人们的生活。因此，严格控制超高层建筑质量安全监督，不断引进先进技术，吸取经验，是建筑行业稳定发展的必然趋势。
参考文献
［1］徐铁山，刘华丽．超高层结构伸臂桁架安装时序分析与控制方法［J］．资源信息与工程，2017(04)．
［2］丁一民．谈深圳平安金融中心大厦超高层建筑结构设计的绿色亮点———超高层结构受力控制因素风荷载效应设计［J］．建筑设计管理，2017(07)．
