高层结构建筑设计十篇

高层结构建筑设计篇1

关键词：高层建筑；结构设计；结构体系

引言

随着科技和社会的不断发展和进步,高层建筑在城市化建筑中的比例也越来越大。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。因此要重点对高层建筑的结构设计进行研究，高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析,运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。

1高层建筑结构的特征

高层建筑结构不但承受着垂直方向的荷载，同时也承受着由外界的风产生的水平方向的风荷载，并且对于抵抗地震的能力也有相当高的要求。一般情况下的低层建筑受到结构水平方向上的风荷载的影响比较小，然而在高层建筑中，外界水平地震和风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑在风荷载作用下的水平位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度，同时使得建筑物的使用受到影响，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。基于此，在进行高层建筑结构设计时，首先要控制侧向位移在规定的范围之内，所以，高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。

2高层建筑结构设计的原则

2.1选择合理的高层建筑结构计算简图

在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算，如果选择不合理的计算简图，那么就比较容易造成由于结构设计不合理而发生事故，基于此，高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时，结构设计应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中，其结构节点不再是简单的钢节点或者饺节点，我们要保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。

2.2选择合理的高层建筑结构基础设计

按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况，考虑施工条件，相邻的建筑物的影响等各个因素，在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥，必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告，如果缺失，那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下，相同结构单元应该采用相同的基础类型。

2.3选择合理的高层建筑结构方案

合理的结构设计方案在满足安全的前提下必须满足经济性的要求，并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确，传力简单。在相同的结构单元当中，应该选择相同结构体系，如果高层建筑处于地震区，那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件，工程设计需求，施工条件，材料等的综合分析的基础上，并和建筑包括水，暖，电等各个专业的相协调的情况下，选择合理的结构，从而确定结构的方案。

2.4对计算结果进行准确的分析

随着科技的不断进步，计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形的计算软件，采用不同的软件得到的结果可能不同，所以，建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下，选择合适的软件进行计算。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符，所以进行计算机辅助设计的时候，出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题，基于此，结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后，应该进行校核，进行合理判断，得出准确结果。

2.5高层建筑的结构设计要采用相应构造措施

高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则，加强薄弱部位，对钢筋的执行段锚固长度给予重视，并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。

3高层建筑结构体系的选型

建筑的结构在抵抗来自于水平方向和竖直方向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。通过包括墙，柱等的竖向构件和楼盖等水平构件将竖向荷载传递到基础，利用抗侧力体系将水平荷载传递到基础。

根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系，钢结构体系，钢-混凝土混合结构体系以及钢-混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系被广泛的应用在各类的工程结构中，具有混凝土和钢筋两种材料的协同受力性能特征，造价低廉，耐久耐火，成本低，整体性能优良，但存在着自重大，延性差，施工慢等缺点；钢结构体系的强度高，抗震性能比较好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在着费用高，防火性能差，施工复杂等不足；钢-混凝土混合结构结合了钢筋混凝土构件和钢构件的长处，不但增加了钢构件的材料强度，同时具有较高的抗震性能，成本低廉，然而这两种材料构件的连接技术还存在着不足；钢-混凝土组合结构具有承载能力高，抗震性能强，比钢结构具有更优良的耐火性，施工速度快，但是存在着节点的构造比较复杂的缺点，一般被用于小屁偏心受压构件。

根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系，剪力墙结构体系，框架-剪力墙结构体系。利用柱，梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构，并且承受水平荷载，这种结构侧向位移大，框架结构内力大，适于50m高度以下的建筑；通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系，就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大，整体性能好，不易受水平力作用发生变形，适应于高层建筑，但是由于剪力墙的间距小，使得平面的布置不灵活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是框架-剪力墙结构体系，这种结构形式不但具有实用性强，布局灵活的优点，同时承受水平负载的能力更高，在高层建筑中被广泛使用。在框架-剪力墙结构体系中，需要注意考虑剪力墙的位置，设计合理的剪力墙的数量，以及满足框架的设计要求。

4高层建筑结构的相关问题分析

4.1高层建筑结构存在着超高的问题

基于高层建筑抗震的要求，我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定，针对高层建筑的超高问题，在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度，并且增加了B级高度，使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中，对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略，在施工审图时将不予通过，应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下，整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。

4.2高层建筑结构设计短肢剪力墙的设置问题

我国建筑新规范中，短肢剪力墙是指墙肢的截面的高度和厚度比在5~8的墙，按照实际经验以及数据，高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。所以，在高层建筑的结构设计中，必须尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。

4.3高层建筑结构设计嵌固端的设置问题

一般情况下，高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此，结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的；高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。

4.4高层建筑结构的规则性问题

在关于高层建筑的新规范中，对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制，比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比，平面规则性等等，并且硬性规定了“高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。”因此，为了避免后期施工设计阶段的改动，高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。

5结束语

随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑的结构设计的要求也越来越高，高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。在高层建筑结构设计中,结构工程师要遵循结构设计的原则，重视结构计算的准确性和结构方案的合理性，做出符合具体实际情况的结构设计。

高层结构建筑设计篇2

关键词：高层建筑；结构；设计；问题 探讨

前言：

高层建筑是近代经济发展和科学进步的产物。进入20世纪以来，高层建筑在全球迅猛发展。高层建筑，是指超过一定高度和层数的多层建筑。在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑；在英国，把等于或大于24.3m得建筑视为高层建筑。中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。高层建筑可节约城市用地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设。

一． 高层建筑结构设计的意义及依据

1．概念设计的意义

高层建筑能做到结构功能与外部条件一致，充分展现先进的设计．发挥结构的功能并取得与经济性的协调，更好地解决构造处理，用概念设计来判断计算设计的合理性。

2概念设计的依据

高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质，设计和构造处理原则，计算程序的力学模型和功能，吸取或不断积累的实践经验

二.高层建筑结构设计体系

．1 结构的规则性问题

新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案”。因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

．2 结构的超高问题

在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A 级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

．3 嵌固端的设置问题

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

．4 短肢剪力墙的设置问题

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

三、结构设计计算与分析阶段存在的问题

在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进，因此，结构工程师也应该相当地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。

1、结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。

2、是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。该部分内容实际上在新老规范中都有提及，只是，在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。

3、振型数目是否足够。在新规范中增加一个振型参与系数的概念，并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中，并未提出振型参与系数的概念，或即使有该概念，该参数的限值也未必一定符合新规范的要求，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。

4、多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。一段时间以来，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大，就有可能出现即使振型参与系数满足要求，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大，从而便结构出现不安全的隐患。

5、非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照新规范中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。

四、工程实例

1.工程简介

兰花广场兰花商厦位于辽宁省， 总建筑面积6.38万m2，工程由同济大学设计院设计，施工单位为中国二十二冶集团有限公司，地下1层，地上为29层，总建筑高度为102.38米，其中地下一层采用箱形基础，底板厚度800mm，地上29层，钢筋混凝土框架-剪力墙结构， 除地下一层顶板外露部分厚度为 600mm外，其余部分楼板为模壳密肋板结构，厚度为120mm，本高层建筑采用抗震性能好、功能合理的现浇钢骨混凝土框架-剪力墙结构，利用楼、电梯间设置钢筋混凝土剪力墙且连接成筒体作为主要的抗侧力构件。混凝土强度等级为C60，钢筋骨架采用HRB400，框架采用宽扁梁框架以增加楼层净高，宽扁梁截面为800×700，端部加腋为800×650，混凝土强度等级为C40；为抵抗高层建筑的外力影响，在混凝土内筒剪力墙转角处设置十字形钢骨，以改善剪力墙的受力性能、提高剪力墙的延性、减少剪力墙刚度退化，中心筒墙体厚度为600mm，混凝土强度等级为C40。

五．高层建筑结构发展趋势

随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。

六、结论

近些年来，我国的高层建筑建设发展迅速。但从设计质量方面来看，并不理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况，应作出合理的结构方案选择。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。

参考文献

[1]、《混凝土结构设计规范》．GB 50010―2010．

[2]、行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3― 2002)中国建筑工业出版社，2002。

[3]张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计实例及工程实例「M].北京:中国建筑工业出版社，2005.

高层结构建筑设计篇3

关键词：结构方案；高层建筑；合理性

中图分类号： TU3 文献标识码： A 文章编号：

一般对于高层的建筑结构来说，怎么样将其设计的安全、经济、合理，与其选择结构设计方案是不是合理有很大关系。只有将高层建筑的结构进行合理的设计，才能够有效保证高层建筑的优质使用性。然而随着高层建筑的快速发展以及高层建筑的功能复杂化，高层建筑在结构上的设计难度也是不断的提升，高层建筑的结构设计合理化模式成为设计重点。所以对高层建筑结构设计方面问题的研究势在必行。

一、高层建筑结构设计的特点

1、需要承受较大的水平荷载作用

每一个建筑都需要承受着很大的垂直荷载与水平荷载，以及地震对建筑物造成的影响。在低层和多层建筑结构中，一般重力荷载就是其主要的控制因素，相对于影响来说，水平的荷载较小，侧向位移小。在高层建筑结构中，虽然垂直的荷载对于结构来说有着很大一部分影响，但是主要起着决定作用的还是水平的荷载。并且会随建筑层数及高度的不断增加，水平的荷载作用产生的内力和位移迅速增大。

2、轴向变形的特点

由结构力学可知，计算结构构件位移的公式为：

一般对于多层的建筑来说，会对弯矩充分考虑，因为轴力对于底层建筑的影响非常小，一般不去考虑剪切项的内容。但是对于高层的建筑来说，就是极为重要的一个控制点。从上面的公式可知，由于高层建筑的层数非常多，高度有很大，轴的力度数值也很高，而且沿高度所积累的一些轴向变形非常明显，轴向的变形会使得高层建筑结构内力的数值以及分布出现很大变化。对于一些连续性弯矩来说，在利用框--墙结构和框架墙结构的高层建筑中，一般中柱所承受的轴压普遍都会比边柱的大。一旦房屋属于高层建筑的时候，这种轴向变形的差别的数值就会很高，并使得连续梁之间的支座弯矩的数值变小，而跨中的正弯矩的数值逐渐增大。

3、侧移的特点

与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。由实践可知，结构顶点侧移是与建筑高度H的四次方成正比。其相关公式如下：

高层建筑结构设计时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受水平荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移限制在规范规定的范围之内，以保证有良好的居住和工作条件。

4、结构的延性特点

对于高层的建筑结构来说，在地震的作用下,结构会产生更大的变形。为了使得建筑经过塑性的变形之后，还具有较强的形变能力，有效避免建筑出现倒塌的现象，尤其要在设计的时候应用合理的措施，确保建筑良好的延性。

二、高层建筑中对于结构体系的比较分析

下面列举较有代表性的结构体系进行分析

悬挂结构:是指采用吊杆将高楼各层楼盖分段悬挂在主构架上所构成的结构体系。主框架与矩形框架相类似，承担全部侧向和竖向荷载，并将它直接传至基础。除主框架落地外，其余部分均从上面吊挂，可以不落地。

矩型结构:一般有矩形框架结构和矩形桁架结构。矩形框架结构由楼、电梯井组成大尺寸箱形截面矩形柱，有时也可以是大截面实体柱，每隔若干层设置一道1层～2层楼高的矩形梁。它们组成刚度极大的矩形框架，是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结构;上下层矩形框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构，其荷载直接传递到一级结构上，其自身承受的荷载较小，构件截面较小，增加了建筑结构布置的灵活性和有效使用面积。紧靠上层矩形梁的楼层，甚至可以不设柱，形成较大空间，以满足建筑需要。矩形桁架结构以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架，主要承受水平和竖向荷载。

悬挑结构:体型独特，外观新颖，在建筑艺术上有特色，加之外柱截面很小、四周开敞，很受建筑师的欢迎。其特点是围绕核心筒在各个方面作出悬挑，由核心承受所有的荷载，围绕核心筒可以创造出没有任何垂直支撑的平面形式，这使室内空间的使用更加方便、灵活。

三、高层建筑的结构体系新特点

高层建筑内部空间因其使用性质和功能不同，建筑平面布置也就随之变化。小空间平面布置方案仅适用于住宅及旅馆；办公室要求大小空间兼有；餐厅、商场、展览厅等，则要求有能灵活分隔的大空间；舞厅，宴会厅和报告厅等，又要求内部为无柱大空间。随着结构技术的发展，一些较新颖结构体系的运用，如悬挂、巨型、悬挑等结构，为满足各种使用功能要求创造了有利的条件。

比如广州珠江的新城西塔的内筒应用的就是一种新型的钢筋混凝土的结构，在外筒上采用的是新型的钢管混凝土菱形斜交的网格筒，它不论是在材料上还是施工的方法上与传统框筒有着很大不同。因为结构复杂、设计要求又比较高，导致出现了千变万化的结点形式，也导致了刚接与滑动等结构逐渐复杂化。这些体系的新特点也是当今建筑设计的一种新型突破。

四、对高层建筑结构进行设计的一些实例分析

某员工宿舍，建筑共九层，总高33.5米,综合长度是85.96米。第一层为员工食堂，从二层到六层为员工的宿舍，七层到九层作为公司高级员工的住所。结构设计中,按七度区设防,特征周期是0.35S，地震加速度是0.15进行抗震设计，主体采用现浇钢筋混凝土的框架结构。在结构分析时，将整个的建筑结构主要分成两个单元，并且通过设缝将单元的长度均为42.7米。因本工程室内的墙体比较多，导致了边柱与中柱都要承受很大荷载。在建筑的底层柱上应用的是C40的混凝土材料，中柱的横截面积大约在950*1000。在最开始试算时，第一个周期为扭转周期。依照技术规程之中所规定的内容：结构扭转为主要内容的第一自振周期是Tt和平动为主第一自振的周期T1的比值，A高度的高层建筑这个比值不可以大于0.9。在最开始的试算之中，Tt和T1的比值，均超过规范要求大于0.9，在之后的试算之中。通过以下措施进行调整。1、加大角柱

2、让中柱与边柱的横截面积进行减低

将底层的角柱横截面积调整为850*800，同时将底层中柱的横截面积调整成950*950，底层边柱的横截面接调整成900*950，通过结构试算,第一个周期为平动周期，且Tt/T1的比值为0.87，满足规范要求，使整个结构顺利完成。但是一旦框架柱的横截面积过大，就会对下面的一些楼层平面在使用功能上有一定的影响，比如房间与卫生间的框架柱截面太大，就会对使用功能造成一系列影响。对于此工程来说，如果在一些适当的位置进行剪力墙的假设，使底层的角柱截面调整成500*500，而底层中柱和边住的横截面积调整成600*600，并将其进行计算，会使经济上的指标有一定的提高。

一般在建筑结构设计时，普遍都是依照传统设计的经验与结构规范以及建筑任务书所要求的内容，来将结构的类型确定之后，依照规范对于各种横截面积的大小与位置进行确定，而且一般依照实际的建筑平面以及功能对建筑构件进行位置的确定之后，普遍先对截面与剪力墙的尺寸进行确定，之后再实行复核的计算。一旦截面大小不合适或者是构件的位置不适当，就需要进行重新的调整而进行释放的核算，直到取得了合理的构件位置与数量以及截面的大小。这个过程之中一般需要进行很多的试算与调整，体现了建筑结构布置合理的重要性质。而在此工程剪力墙的实际布置之中，出现了很多的困难，因为建筑平面功能里一层到六层的格局是不相通的而地下还要求有大空间的车库与汽车的坡道。在设计中不但要满足于上下的剪力墙能够对齐，还要不影响建筑的功能，通过多次的试验之后在该剪力墙的布置处理之中应用相应原则来处理。

结语：

社会的发展，科技的进步必然导致建筑的繁复，复杂的建筑其结构设计及布局难度只会加大。只有依照经济、合理与先进技术等设计原则，在有效满足建筑的功能与安全的前提下，对建筑结构的设计进行合理性的判断，对投资、施工时间以及空间效果等方面进行综合考虑，设计出符合技术要求的高层建筑，对于现代城市的建设来说是非常重要的。

参考文献：

[1]黎春瑜；张德龙，试论高层建筑结构设计的特点与设计要点[J]，城市建设，2010（27）

[2]王立；袁长春；张世海，高层建筑结构方案设计的知识发现方法[J]，哈尔滨工业大学学报，2008（2）

[3]王跃辉，高层建筑结构设计研究[J]，天津建设科技，2010（3）

高层结构建筑设计篇4

关键字：高层建筑抗震理论 结构设计

一、高层建筑的概述

在古代人们就开始建造高层建筑，比如埃及的亚历山大港灯塔，高100多米,为石结构。中国山西应县的佛公寺释迦塔，高约为67米，为木结构。 现代高层建筑发展迅速，在大中城市随处可见。高层建筑是指超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑。高层建筑可以带来明显的社会经济效益:首先,使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离，从而提高效率；其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有可能在城市中心地段选址；第三，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。

由于高层建筑的高度比较高，所以解决水平抗剪问题成为关键，而抗震是解决水平抗剪问题的一个重要因素。然而对于不同的结构形式，同一设防烈度下，抵抗地震能力有很大区别，因此选择合适的结构形式对于高层建筑尤为重要。

二、高层建筑抗震理论分析

2.1 高层建筑抗震的有关规范

建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。多层高层建筑结构的抗震措施是根据抗震等级确定的，抗震等级的确定与建筑物的类别相关，不同的建筑物类别在考虑抗震等级时取用的抗震烈度与建筑场地类别有关，也就是考虑抗震等级时取用烈度与抗震计算时的设防烈度不一定相同。全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度。

2.2 建筑抗震设计的理论

2.2.1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。

2.2.2、反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

2.2.3、动力理论。动力理论是20世纪70－80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

2.3 高层建筑抗震措施

在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

三、高层建筑的结构抗震设计

3.1高层建筑抗震设计的理念

按抗震设计要求进行结构分析与设计时，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而满足我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在许多的不确定因素，因此规定建筑结构当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此在有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求，使建筑具有足够的变形能力，使其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

对于“两阶段”设计，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。

3.2高层建筑的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。2、除规定1外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

在进行抗震设计是应掌握以下要点及注意事项：1 .选择对建筑抗震有利的场地 ,宜避开对建筑抗震不利的地段 ,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。2 .建筑的平立面布置应符合概念设计的要求 ,不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑 ,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整 ,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。3 .结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。4.尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间 ,而且可能多次往复作用 ,根据地震后倒塌的建筑物的分析 ,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏 ,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系 ,使其形成多道防线 ,是增加结构抗震能力的重要措施。5.具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。6.确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠 ,符合下列要求 :1 )构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力 ,当构件屈服、刚度退化时 ,节点应保持承载力和刚度不变。2 )予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。3 )装配式的连接应保证结构的整体性 ,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。4)结构应具有连续性 ,注重施工质量 ,避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。

高层结构建筑设计篇5

关键词：高层建筑结构设计设计特点

1 前言

高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。随着大城市的发展，城市用地紧张，市区地价日益高涨，促使近代高层建筑的出现，电梯的发明更使高层建筑越建越高。宏伟的高层建筑是经济实力的象征，具有重要的宣传效应，在日益激烈的商业竞争中，更扮演了重要的角色。

2 高层建筑结构体系的选择

高层建筑结构是否合理、经济的关键就是高层建筑抗侧力结构体系的选择是否合理，抗侧力结构体系有框架、剪力墙、框架－剪力墙、框架－核心筒、筒中筒等。对结构选型来说，没有普遍使用的选择标准，往往是随着建筑的环境、功能要求有所变化，每一选择都有其优劣这就需要结构工程师认真地对比和考虑。例如：框架结构建筑平面布置灵活，构件类型少，设计和施工都较简单，但其抗侧刚度小，当建筑较高时，梁柱截面大，影响室内使用空间；剪力墙结构整体性好，抗侧刚度大，侧移小，但其平面布置不灵活，一般适用住宅及旅馆；而框架－剪力墙结构则综合了框架结构和剪力墙结构的优点，并可以设计成双重抗侧力体系，框架－剪力墙结构设计中要注意的就是剪力墙的布置要均匀，刚心与质心重合或相近，且剪力墙数量不宜过多，满足规范的侧移限值即好。框架－核心筒的受力性能与框架－剪力墙相同，由于外框架间距大，使得建筑空间大而灵活，采光好，是高层公共建筑和办公用房的理想选择，在高度较高时，还可以加伸臂减小侧移。筒中筒结构由于柱距小近年已较少应用。

3 高层建筑结构设计特点

3.1水平荷载成为决定因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

3.2轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。

3.3侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

3.4结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

4 高层建筑结构设计的基本原则

4.1以承载力、刚度、延性为主导目标，实施多道防线、刚柔结合的结构形式。即应具有一定大的刚度和承载力来抵御风荷载和小震，随着第一道防线破坏，结构变柔后仍有足够大的弹塑性变形能力和延性耗能能力来抵御未来可能遭遇的罕遇大震。

4.2在对结构进行分析计算时，应该运用最简单、最直接、概念最清楚的计算方法，将结构的受力与传力途径设计成简单、直接、明确。尽可能避免出现以抗扭为主导的关键性传力构件。

4.3尽可能使结构平面布置的正交抗侧力刚度中心(简称刚心)和建筑物表面力(风力)作用中心或质量重心(质心)靠近或重合，以避免或减小在风荷载或地震作用下产生的扭转效应。

4.4建筑物竖向布置的抗侧力刚度构件也最好设计成均匀、连续，避免出现软弱层和上下层间的剪切刚度、弯曲刚度和轴压刚度的突变。

4.5应重视上部结构与其支承结构整体共同作用的机理，即传力与受力结构两者之间的共同作用；例如，在高层建筑的箱基和筏基的底板设计中，计算软件无法进行上部结构－地下室－地基基础的相互作用分析，计算出来的底板内力远远大于底板实际受到的内力。

5 高层建筑结构设计的设计思路

5.1屋面活荷载取值

框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，不打算修改。但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2。《钢结构设计规范》征求意见稿规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6。门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有克扣荷载情况，今后应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“挖潜”。

5.2屋脊垂度要控制

框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，它可能讲课时说过不包括屋脊点垂度。现在了解到，美国是计算的。他们作框架分析，一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。现在打算做个规定，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。

5.3钢柱换砼柱

少数单位设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。还有的单位，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。建筑结构是一门科学，如果不按科学办事，是要吃苦头的。今后国家要执行建筑法，实行强制性条款，违反其中一项，出了工程事故，是要受罚的。

6 高层建筑抗震设计应注意的问题

在高层建筑的抗震设计中，概念设计的思想也得到延伸，所以结构工程师必须对结构地震破坏机理有深刻的认识，对地震试验研究成果有一定的理解，这样才能从概念上作出判断，并采取措施。我国的抗震设防目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。抗震结构构件必须有足够大的承载能力，足够的刚度、延性和耗能能力，以达到抗震设防目标。在同一地震作用下，刚度小的结构变形大，刚度大的结构变形小，所以，对同种材料而言，钢筋混凝土框架结构比设置了剪力墙的钢筋混凝土结构震害严重。另外，建筑的体型和结构总体布置也是在抗震设计值得特别重视的，平面形状上宜简单、对称、避免过多的外伸、内凹、避免细腰

形和角部重叠平面；电梯、楼梯的布置尽量避免布置在端角和凹凸处；避免错层布置等。建筑立面也应是规则、均匀、从上到下外形变化不大，没有过多的外挑内收，避免突变。还有一点就是建筑的非结构构件与建筑主体结构必须存在可靠连接，使其在地震时不脱落，以免发生倒塌伤人。

高层结构建筑设计篇6

关键词：高层建筑结构设计 程序

一、高层建筑结构设计方面的原则

1、选用适当的计算简图：结构计算式在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。

2、选择合适的基础方案：基础设计应根据工程地质条件，上部结构类型与载荷分布，相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告，对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。通常情况下，同一结构单元不宜用两种不同的类型。

3、合理选择构方案：一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。总而言之，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、电、水、暖等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时应进行多方案比较，择优选用。

4、正确分析计算结果：在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时，由于结构实际情况与程序不相符合，或人工输入有误，或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果，因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析，慎重校核，做出合理判断。

5、采取相应的构造措施：结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”，注意构件的延性性能；加强薄弱部位；注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的执行段锚固长度；考虑温度应力的影响力。

二、建筑结构设计的基本内容

1、结构设计的程序

建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖气通风设计和电气设计等。每一部分的设计都应围绕设计的四个基本要求:即功能要求、美观要求、经济要求和环保要求。

建筑结构是一个建筑物发挥其使用功能的基础,结构设计是建筑物设计的一个重要组成部分,主要包括以下四个过程:方案设计结构分析构件设计绘施工图。

2.建筑物结构设计的要求

为保证建筑结构的可靠度达到设计要求,在设计中,必须遵循以下要求:(1)计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算;(2)结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合;(3)抗震设计:我国的抗震设防烈度为6至9度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。对应不同的抗震等级,有不同的计算和构造要求。

三、高层建筑结构设计的几个问题分析

1、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、高层建筑结构设计中的侧移和振动周期

建筑结构的振动周期问题包含两方面：合理控制结构的自振周期；控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。

(1)结构自振周期

高层建筑的自振周期(T 1)宜在下列范围内：

框架结构：T1=(0.1―0.15)N

框一剪、框筒结构：T1=(0.08-0.12)N

剪力墙、筒中筒结构：TI=(0.04―0.10)N

N为结构层数。

结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内：

第二周期：T2=(1／3―1／5)T1；第三周期：T3＝(1／5―1／7)T1。

3、砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用

在砖混结构中，构造不但能够提高墙体的坑剪能力，而且构造柱与圄梁联结在一起，形成对砌体的约束，这对于限制墙体裂缝的开展，维持竖向承载力，提高结构的抗震性能有着重要的作用。

在当前结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，这种作法将引起以下几个问题。

3.1 构造柱作为承重柱使用后，使得构造柱提前受力，这不但会降低构造柱对彻底的拉结和约束作和，而且结构一旦遭遇地震作用时，在构造柱位置必然形成应力集中，首先破坏。这样构造柱不但起不到其应有的作用，反而成为房屋 结构中的一个薄弱的部位。

3.2 构造柱一般生根于地圈梁中，没有另设基础，构造柱兼做承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压被出现裂缝。本文建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。若梁 上荷载和跨度都比较小时，构造柱也可布置于梁下，但此时必须按不考虑构造柱作用来验算下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足，方可在梁下布置构造柱。

4、楼板设计常见问题

板是建筑工程中的主要承重构件，是它将楼面，屋面的荷载传给其周围的墙或梁上，楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周，很容易出现设计质量问题，有的还可能存在严重的质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题。

4.1 设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足，简单地将双向板作用单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符，导致一个方向配筋过大，而另一方向仅按构造配筋，造成配筋严重不足，致使板出现裂缝。

4.2 板承受线荷载时弯矩计算问题，在民用建筑中，常常在楼板上布置一些非承重隔墙故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后，进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外，板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌砌顶紧上部分的楼、屋面板，这样会给上部的板增加了一个中间支承点，使其变为连续板，支承点上部出现了负弯矩，而在板的设计中又没考虑该部分的影响，致使板顶出现裂缝。

4.3 双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩，由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放，短跨方向的跨中钢筋应放在下面，长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面，计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d（d为短向钢筋的直径）。有的设计得为图省事或对板受力认识不足，而取两上方向的有效高度一致进行配筋计算，致使长跨有效高度偏大，配筋降低，使结构构件存在的质量隐患，甚至出现开明缝的现象。

高层结构建筑设计篇7

关键词：高层建筑 结构转换层结构设计

中图分类号：TU318文献标识码： A

一、高层建筑转换层的结构形式

按照结构形式来分类高层建筑转换层可以分为桁架体系、粱--柱体系、厚板转换体系和墙梁体系等，梁--柱体系是最为常见的。如果内部需要形成较大的空间，包括轴线转变和结构类型转变时，可以采用桁架式、梁式和板式的转换层;如果框筒结构需要在底层形成较大的入口，这是可以使用多种转换形式，梁式、墙式、拱式和合柱式。目前我国普遍使用梁式转换层，由于设计和施工比较简单、受力比较明确，底部大空间的剪力墙结构会经常采用。

二、高层建筑转换层的设计原则

在确定好结构形式后，设计过程中还要遵循以下几个原则:

1.要尽量减少转换次数，布置主体的竖向构件时，要上下连续贯通尽可能多的剪力墙和柱，转换构件少，转换层引起的刚度突变就会小，就会越有利于结构的抗震。

2.做到传力直接，在设计时要避免多级转换，使水平转换结构能够传力直接，要避免使用次框、支柱梁的结构方案。

3.要优化转换层上下结构的侧向刚度比值。按照相关的规范要求，在设计过程可以采取加大框支柱断面、加厚剪力墙厚度、提高混凝土强度等级来强化转换层下部结构的刚度，还可以弱化上部结构的刚度。这些措施可以减少优化转换层上下结构承载力和侧向刚度的变化，满足抗震的要求。

4.要保证计算的准确性，可以采用两种力学模型不同的三维空间分析软件来计算整体的内力，两种软件计算完成后还要进行结果的对比分析。

三、高层建筑转换层的结构设计

1 .高层建筑转换层中有关抗震的设计

高层建筑转换层会引起建筑物竖向刚度发生突变，遭遇地震作用时形成薄弱环节，就会影响结构的抗震功能。所以在设计转换层结构时要做到以下几点:

1) 尽量减少需要转换的竖向构件，竖向构件直接落地的数量越多，转换结构就会越少，刚度突变也就越小，有利于结构的抗震。

2) 在高层建筑的竖向位置，转换层结构宜低不宜高。

3) 要优化转换层的结构，选择具有明确传力路径的型式，以利于结构的分析设计和确保施工的质量。转换层的刚度在满足建筑物经济和安全要求下，宜小不宜大。

2. 高层建筑转换层总体结构设计

1) 下部主体结构刚度的分布。竖向刚度的突变在转换层结构中是个非常复杂的问题，进行抗震设计时，转换层结构中上下层主体结构总剪切度要满足一定的要求，这时就可以采用增设剪力墙、提高混凝土强度等级、加大下部主体竖向构件的截面尺寸等方法。

2) 合理布置剪力墙。要注意到剪力墙对上下刚度传递时造成的影响，要想避免上下结构刚度的突变，可以通过以下方法来解决: 首先，减少上部的刚度，尽量不在上部设置剪力墙; 其次，要加大下部的刚度，在条件允许的情况下，可以在适当的部位设置一些落地剪力墙，还要保证落地剪力墙的均匀对称分布，不要出现过于集中的现象。

3) 合理选择转换层的结构刚度。设计转换层结构时，要合理的选择转换层结构的刚度。如果刚度过大，会引起竖向结构的突然变大和地震反应，使转换层受力状态很不好，同时还会导致材料的用量增加，造成成本增加，不具有经济合理性。如果刚度过小，上部的竖向构件跟其它竖向构件会出现很大的沉降差，导致水平构件中产生次应力，配筋也会增加。

3.高层建筑转换层结构的构件设计

1) 框支柱的设计。在转换层结构中，框支柱是重要的构件，对整个结构的安全性有着很大的影响。由于各种原因的存在，在实际施工中，楼板会出现变形的问题，剪力墙也会导致裂缝的产生。而且变形和裂缝都会降低刚度，使框支柱的剪力也增加很多。因此在实际结构设计中，要根据相关的标准规范单独的设计能够提高框支柱剪力的单元。还要把框支柱上部墙体的纵筋延伸至墙体的内层，从而可以强化转换层的上下连接关系。

2) 转换层楼板的设计。框支剪力墙通过转换层可以分为上下两部分，上下两部分的受力情况是不同的。在上部的楼层中，外荷载引起的水平力是根据剪力墙的不同刚度比例进行分配的; 在下部的楼层中，落地剪力墙刚度由于跟框支柱的刚度有很大差别，它承担了大部分的水平剪力，转换层部分的荷载分配不均匀。转换层楼板主要负责承担上下部分剪力的分配，由于转换层楼板受力强、变形幅度大，因此为了完成转换任务必须要具备足够的刚度。

3）高层建筑结构转换层框支架设计

高层建筑结构转换层框支梁的作用是将剪力墙上面部位传递的竖向荷载承托住，以确保框支剪力墙具备足够的抗震能力。通过实验证明，梁端和柱头在竖向荷载的作用下，最容易被破坏，因此其结构设计必须注意：框支架的宽度大小要大于上部墙体2倍以上的厚度，约为400mm左右。如果梁高不足，则可以再上端部位加设腋梁。其中梁的抗剪承载力决定了上梁的截面尺寸，如果框支梁没有设置弯起钢筋，则箍筋和混凝土需要一起承受所有的剪力。关于梁截面尺寸，可按照有关公式确定。

四、高层建筑中转换层结构优化设计策略

1.设计人员在对转换层进行设计时，必须结合该建筑的具体设计方案，来选择适当的梁式、箱式或桁架、框架式的结构，以保证其转换层结构和建筑整体结构之间在设计方面的协调性，尽可能使质量中心贴近于刚度中心。比如，建筑的上层结构与下层结构在柱网错开幅度过大或全部错开时，应当选择梁式的转换层结构，以使上部轴网和下部轴网之间尽可能多的对齐。

2.设计人员还要认真地做好对于落地构件的对称、均匀设计，并适当提高其强度等级与截面尺寸，以钢筋、混凝土材质为材料，保证转换层以下的抗侧力构件对于抗剪以及抗弯刚度需求的满足。同时，设计人员还要避免建筑竖向结构刚度的过大差异，保证上层与下层二者的转换层结构差值处于1 左右，并适当地将落地墙的厚度增加，并缩小洞口的尺寸，或将补偿剪力墙设置在结构中，以使建筑具有适当的空间刚度。

3.设计人员应当通过根据梁跨中部位支座的正弯矩与负弯矩二者减弱的速度规律（前者快后者慢），将下部的钢筋设计为全部深进锚固结构的形式，可以取消弯筋设置，腰筋的直径要保持在 16 以上，配置间距控制于 200mm 以内。且，高层建筑的结构转换层不同于其它普通的薄壁杆件，它具有复杂的形状及受力状况，且需要承担相对集中的应力，因此，设计人员必须以整体计算作为基础，认真做好对于各部位构件的局部应力计算，并按照实际的应力分布状况，为转换层结构适当的配筋。

4.设计人员还要尽量做好对于建筑的空间布设，高层建筑中的结构与设备的转换层一般位于同一楼层，若楼层高度为 2.9m，势必会造成楼层空间的浪费，若楼层高度小于 2.2m，又会造成建筑扭转刚度与侧移刚度二者的增加，所以，为了应对建筑竖向刚度的突变，设计者还要尽可能地避免其转换层的过高设置（一般位于 6 层以下），并且可以适当地将结构与设备的转换层分开设置，前者设置于2～3 层，而后者设置于 4～5 层。

五、结语

综上所述，在实际设计过程中，要根据高层建筑自身的特点和计算得到的建筑构件受力情况，来选择最科学合理的结构转换层设计方案，从而保证高层建筑的结构稳定性和安全性，满足人们的不同使用要求。

参考文献

[l]疏桐 高层建筑转换层结构设计探析CT〕建筑知识:学术刊，2012 (08)

高层结构建筑设计篇8

关键词：高层结构设计，钢骨混凝土

1结构设计的特点和处理

1．1基本设计参数

根据岩土工程勘察报告，地下土层自上而下为高压缩性的杂填土层、中等压缩性的粉质粘土层、粉土类粉细沙层，强风化泥质砂岩层和中风化泥质砂岩层等。场地中埋藏有上层滞水及潜水型地下水，水质对混凝土无侵蚀性。设计考虑场地为中软场地土，属Ⅱ类建筑场地，场地卓越周期o.36s 加速度峰值0.17g。根据抗震设计规范，本工程按基本烈度7度(近震)抗震设防，建筑设防类别为丙类，框架和抗震墙的抗震等级均取为二级。

1．2结构体系及布置

一般国内100m高左右的高层钢筋混凝土建筑，通常采用框筒结构形式，即中央布置钢筋混凝土中简、四周为钢筋混凝土框架，本工程也曾考虑过此方案，但难以满足地下层金库、1～4层营业大厅的使用和人流组织的要求，经多种方案比较。根据建筑使用功能和立面造型特点，结合楼、电梯间位置在两端布置剪力墙筒，中部布置稀柱框架，通过刚度足够大的现浇楼盏的连接，构成端简―框架结构体系，有利于抗震和抗风。

主楼北侧伸出9m的4层裙楼，与主楼连成整体而没有设缝，避免了建筑装修上不易处理的变形缝。为减小可能出现的沉降差异，在主楼和裙房均采用嵌岩端承桩。楼盖采用现浇钢筋混凝土楼盖，考虑降低楼层层高和增强楼盖平面内刚度的需要，采用宽扁梁肋形楼盖的方案，沿横向8．0m跨中布置一道次梁，在轻质隔墙下不再设梁，直接支承在厚度较大的现浇楼盖上。尽可能减少构件种类，方便施工，同时也减少了设计工作量。

1.3设计殊问题的处理

(1)剪力墙的数量与位置。除两端布置剪力墙简外，在结构纵向沿B轴线还布置了两片剪力墙(如图1所示)，增加纵向刚度，调整刚度中心的位置，使其和质量中心尽量重合(主楼刚心仅在横向北偏1.8m)，并按底层结构截面面积与楼面面积之比为5％初步确定剪力墙截面厚度与柱截面，通过初步设计调整截面，使结构分析结果的周期和位移，控制在合理范围之内。

(2)竖向刚度变化的处理。为了调整刚度沿竖向的分布，混凝土墙厚和柱子截面尺寸沿竖向变化4次，混凝土强度等级变化3次，并相互交错。计算结果表明，上下楼层的刚度比均控制在0.77以上(塔楼除外)。在结构剐度有明显变化、受力有可能突变的楼层，如地下室顶板、层裙房顶板、钢骨混凝土柱第6层过渡层上下楼板、塔楼的大屋面及开大洞口的楼层，均将楼板加厚，并双层配筋，以增加楼板的平面刚度，起到刚性横隔板的作用。

(3)地下室局部处理。建筑物北临市府广场，由于场地开挖受限，裙楼部分仅设1层地下室，主楼负2层地下室北外墙的施工、防水、回填均存在诸多问题，设计要求地下室外墙周边用三七灰土回填密实．如待负2层外墙防水和回填后再施工负1层底板，势必影响施工进度，为配合施工，在9m跨负1层梁板靠近主楼一侧留1.0m后浇带，梁的钢筋不断开，并增加后浇带处梁板配筋及钢板止水带。

(4)钢骨柱节点的处理。钢骨混凝土柱节点处钢筋较密，混凝土浇筑困难。设计中梁柱纵筋均采用III级(HRB400)钢筋，以减少钢筋根数，柱子钢筋则集中布置在四角，同时采取宽扁梁方案，纵横交叉梁选择不同梁高和梁宽，窄梁纵筋部分(大于1／3)从钢骨穿过，部分与节点钢板焊接。宽梁纵筋部分从钢骨两侧绕行，部分与节点钢板焊接。

框架梁与钢骨柱节点大样，见图1所示。

图1 框架梁与钢骨节点大祥

1．4基础选型和处理

采用大直径人工挖孔扩孔灌注桩，框架柱下采用一柱一桩独立承台，剪力墙下采用多桩联合承台，以中风化泥质砂岩作为桩端持力层，桩的极限端阻力标准值为6000kPa，安全等级为一级。承台之间用梁板连成整体，板厚60cm，兼作地下室底板，沿柱轴线设置纵横向梁肋。板的设计荷载需考虑正反两向受力，正向为梁板自重和使用荷载，反向为地下水压力、并适当考虑上部结构产生的土体反力。另外在建筑物底层布置了6个沉降观测点，要求在施工和使用期间均作沉降观测记录

2若干新技术的应用

劲性钢骨混凝土柱的使用：底部几层的平面中央使用上要求为太空间的营业大厅，柱子承受的轴力很大(19 800kN)，如按普通钢筋混凝土柱设计，截面至少需要1200mm×1200mm，大截面柱将影响营业大厅使用和室内景观。因此决定1～5层中部7根柱采用了钢骨混凝土柱，这一新技术优点是延性好、刚度大、承载力高及抗震性能强。经过手工精心计算和方案比较，确定钢骨柱外截面900mm×900mm，柱内配置500mm×500mm断面的箱型钢板焊接柱，钢板厚度30mm控制了钢筋混凝土柱轴压比在0.8以内，钢骨混凝土柱轴压比在0.7以内，满足了规范限值的要求。

高等级混凝土的使用：为了减少竖向结构尺寸，减少基础负担，增大有效使用面积和空间，节约钢材，7层以下柱、墙均采用C50混凝土，梁板采用C45混凝土，地下室底板和桩承台采用C40混凝土。

混凝土添加剂的使用：地下室混凝土中掺用复合型膨胀剂JM―Ⅲ，以提高混凝土的密实度，减少混握土水化热，在后浇带位置适当增加混凝土膨胀剂用量。

新III使用：梁、柱主筋采用400MPa新III级钢筋。其主要优点是：强度高，力学性能优良，性价比好，经济效益显著，并且易于混凝土浇筑。

3结构分析计算

3．1拟静力法(振型分解反应谱法)设计

对整体结构采用PKPM系列软件中TAT(杆元模型)和SATWE(墙元模型)空间结构计算程序进行受力分析和比较，考虑了地震扭转耦连效应，取前24个振型进行组合计算，并模拟了施工中荷载的逐层增加。给出了主要设计计算结果，其中结构平面的纵向(塞向)和横向(y向)的刚度、周期比较接近，最大基底剪力和基底弯矩也非常接近，在地震作用下的变形(顶点位移和层间位移角)基本相同，由于两方向迎风面产生的风荷载不同，则变形也不尽相同。表明结构布置和构件截面尺寸合理，各楼层刚度匹配适当、变化均匀，无明显突变。这使得结构无论在正常使用时期或遭遇地震时均具有良好的承载变形能力。

TAT SATWE

结构自振周期／ s 3D T1 = 2.30T 4= 0.51T1= 2.58T 4 =0.58

T2 = 2.27T5 =0.23 T2=2.37T5 =0.54

T3=0.53 T6=0.22 T3=1.34T6= 0.37.

基底剪力 Qo / kN X向 7 354 7 194

Y向 7 554 7 583

基底弯矩 Mo / ( k N . m ) X向 425 264 429 354

Y向 427 132 438 690

建筑物总重力／ kN 472 244 481 293

地震作用下剪压比系数／ ( % ) X向 1.58 1.49

Y向 1.60 1 .58

地震作用下顶点最大水平相对位移 X向 1/3 107 1/ 2 379

Y向 1/3 174 1/ 2 871

地震作用下最大层间相对位移 X向 1/2 260 1 2 053

Y向 1/2 301 1/ 2 363

风荷载作用下顶点最大水平相对位移 X向 1/8 695 1/ 5 932

Y向 1/4 768 1/ 4 140

风荷载作用下最大层间相对位移 X向 1/7 285 2851/ 5 138

Y向 1/3 775 1/ 31/3 775 236

表1 结构设计结果

3．2 弹性动力时程分析

由于高度大于80m，按规范要求还应进行弹性动力计算，选择输入与场地条件相似的3条地震波 (TAFT波和2条人工波)，按7度地震、II类场地条件，地面峰值加速度35cm／s2时距0．02s，采用SATWE程序进行了动力时程分析，给出x和y方向最大楼层反应力和层间位移的分布情况。可以看出，在地震波作用下，计算得到的地震反应(基底剪力、层间变形等)及其平均值曲线均包含在静力法分析计算曲线(CQC法)之内，设计可仍按静力分析结果进行配筋。

4结束语

高层结构建筑设计篇9

关键词：高层建筑；带转换层；结构设计；建议Abstract: with the development of modern economy, the improvement of people's living level, city population increases, so the city buildings need to consider all aspects of city land, reduce the burden of. Modern high-rise building is the trend of the various uses of the high-rise building, in order to satisfy the functional requirements, we must do a good job in the construction structure design. This paper will carry on the simple analysis of structural design of high-rise building with transfer floor, and puts forward several suggestions and opinions, to adapt to the conversion layer structure design in the application and development trend of high-rise building.

Key words: high-rise building with transfer layer; structure design; suggestion;

中途分类号：文献标识码：A

随着我国市场经济的迅速发展，各地高层建筑越来越多，功能趋于多功能化，高层商住楼常用的一种结构模式就是带转换层的高层建筑结构，转换层的结构设计也是现代建筑建造发展的一种趋势。下面将对转换层的内涵以及用途、转换层结构在设计的过程中应遵循的原则、对带转换层高层建筑结构设计的建议看法三个方面进行系统地阐述解释。

一、带转换层的内涵和用途

（一）代转换层的内涵。所谓的带转换层的高层建筑结构，是为了适应高层建筑物功能上的需求，上半部分要求采用小空间的设计，需要更多的墙体；而下半部分则采用较大空间，墙体则尽可能地少。由于这样的情况，上下两个部分的连接则不能用竖向杆件直接连接，而是采用水平转换的形式实现上半部分与下半部分的连接，这样形成的高层建筑物被叫做带转换层的高层建筑结构。

（二）带转换层在高层建筑结构中的用途。高层建筑物采用带转换层的结构模式，可以实现上下两个部分的有效连接，可以给出更大的内部空间。严格控制转换层的上下刚度，不至于使上下两部分的比例过于悬殊，可以使建筑物更加稳固，有效地增强高层建筑在地震中的抗破坏能力。有利于协调上下两个部分的结构设计，尽可能地减少转变结构的数量，降低由于转换层带来的刚度的突变程度，更有利地抗震，使之节约成本。

二、转换层结构在设计的过程中应遵循的原则

（一）加强下半部分的结构设计，弱化上半部分。高层建筑的整体结构应该有适当的刚度、强度以及抗震能力等，重要部分主要在于下半部分。在高层建筑整体结构设计时，应该加强下半部分的设计，强化主体结构的强度以及刚度，提高下半部分的承受压力的能力，增强抗震效果。

（二）尽量减少转换。在整体布置转换层的主体结构时，设计师要尽可能地减少转换层，使结构能够连续贯通，实现上下的连续贯通，既可以达到设计的预期要求，也可以节约成本，保证高层建筑物的施工质量。

（三）准确计算数据，使整个进行转换层结构的过程准确。转换层的结构设计在整个高层建筑结构设计中占据非常重要的地位，根据实际的情况对转换层的细节进行科学计算，以便按照预期模型进行实际的建造。有效地使实际的转换层的刚度、强度以及整体抗震能力都能取得很好的效果。

（四）实现内部结构的优化，让转换层的实际效果实现最佳。优化转换层的内部结构，提高高层建筑的施工质量，优化转换层的内部结构，是在建筑物不得不高位转换的时候，采取的一种方法。

三、带转换层高层建筑结构设计建议

有关带转换层高层建筑的结构设计的建议，将从带转换层结构的几种类型一一进行简单地阐述。

（一）桁架形式的转换模式结构。桁架形式的转换模式结构，是由多榀钢筋混凝土桁架组成承重结构，桁架的上下杆分别在转换层的上下楼面的结构层内设置，层间也有腹杆设置。下杆的截面尺寸较小，桁架高度较高。桁架式转换模式结构，整体上受力均等，抗震能力好，但是真正施工起来会显得比较麻烦，且建筑难度系数较大。所以，在桁架式转换模式结构的设计实施的过程中，要注意进行整体结构的内力解析，满足转换层上下结构的刚度比例，均衡受力情况，分散重力减轻下部的抗压负荷，注意在桁架转换层上部的结构受到的弯矩和剪力相对其他的转换层结构。

（二）梁式转换层模式结构。梁式转换层模式结构是转换层结构建筑模式最常用的一种结构设计模式，在整个高层建筑结构设计中大约占到80%。梁式转换结构模式具有传播受力清晰方便、简单建构、工作可靠、便于施工等优点，在梁式转换层的建筑模式过程中应该注意到，协调好上下结构的优化布置，提高整个建筑的稳定性。在相对高度比较高的情况下，剪力墙结构在转换层附近的内力、刚度和传力途径发生变化，而且很容易形成薄弱的部分层，、不利于抗震设计，其底层框支剪力墙结构和抗震设计概念有较大差异，在施工时尽量使用钢骨混凝土，减少转换梁截面，以及转换层过度集中的现象，尽量做到竖向刚度以及质量设置的均匀合理，更加加强施工的整体质量。

（三）箱型的转换模式结构。箱型的转换模式结构，能够保证转换层本身的整体性，和上下竖向构件的有效散播压力。每个转换层的建筑结构模式都有各自的局限性，箱型转换模式结构，直接占用了整个楼层面的使用面积，导致整个楼层只能单方面地作为设备层。内部分析也比较复杂，施工难度以及结构设计都比较大，真正在实际工程中应用是很少的。如果真正利用到这个结构模式的话，会形成刚度很大的箱型转化层。

（四）加厚板厚梁式转换模式结构。厚板厚梁式转换模式结构，是在上下柱轴线没有很好地结合时，很难用梁去直接支撑的时候，就会选择采用厚板厚梁式的结构模式设计，优点是灵活布置、不需与下层结构正对。但不足的是由于厚板很厚造成重力很大，耗费材料。所以在采用此种转换层的结构设计模式时，要注意从受力角度认真考虑，加强配筋，增加配筋量。也可以从抗冲切和抗剪的角度考虑，也要注意减轻受力的程度，合理准确进行内力计算、配筋计算。

结语：随着我国的市场经济的快速发展，科学技术也随之不断更新与进步，计算机在各行业已得到广泛应用，带转换层结构是与计算机结合非常紧密的，带转换层高层建筑结构设计一直是建筑行业一直关心的也是一直探索的问题，带转换层高层建筑结构要达到预期的效果，就必须注意到每个环节的重要结构，努力探索出适合实际情况的合理结构模式，使整个转换层的高层建筑结构实现安全、经济、适应等方面的综合指标。通过带转换层高层建筑的工程实践，合理选择建筑的转换层结构模式，使转换层的强度、刚度、抗震能力得到加强提高，合理优化结构设置，加强主要构件的设计。

综上所述，上述通过对带转换层的内涵和用途，转换层结构在设计的过程中应遵循的原则，以及有关带转换层高层建筑结构设计的建议三个方面进行了简单地阐述，让我们对带转换层高层建筑结构设计有了更深的了解，提到的有关带转换层高层建筑结构设计提出的建设希望对建筑行业在建造高层建筑物时，用到带转换层的结构模式时可以提供有效地帮助。

参考文献：

[1] 曾秋宁.浅谈高层建筑梁式转换层结构的设计[J]. 广西城镇建设. 2010(07)

[2] 夏中表,金时州.对高层建筑转换层结构施工技术的研究[J]. 科技资讯. 2011(06)

[3] 张长友,周兆银.高层建筑转换层结构施工技术方案的应用[J]. 价值工程. 2011(15)

高层结构建筑设计篇10

关键词：钢结构；高层建筑；结构设计

中图分类号：TU391文献标识码： A

引言

随着我国科技水平的快速提升，钢结构建筑工程得到了极大的发展，在施工技术不断进步、完善的同时，为保证建筑质量，在钢结构工程施工过程中必须加强每个单项工程的质量控制、严格把控施工进度，而工程师应把好质量关、加强施工现场管理，由此才能保证钢结构建筑工程的施工质量。

一、高层建筑钢结构设计的主要内容

1、方案设计

在高层建筑的钢结构设计中，除了要考虑建筑的使用功能以及施工工艺性能外，还必须因地制宜，对方案进行总体设计。对于高层建筑钢结构而言，建筑承受的主要载荷是以风载及地震作用为主，这与以承受竖向载荷为主的一般建筑物不同，其设计的一个主要目的就是要减少侧移，防止出现扭转现象，避免在建筑中出现薄弱层面及薄弱环节。高层建筑的抗侧力结构体系的设计还需要考虑到建筑物的高度。

2、构件设计

对于钢结构的构件及其连接节点的设计，除了按照必要的规范及规程进行设计之外，还必须做到以下几点。

结合具体工程的实际情况对构件的结构形式进行创新，采用新的连接方式，形成新的连接方法与高效截面。

对结构的力学计算要达到相当的可靠性的考虑。在进行电算之后还应该根据经验进行判断，必要时还可以采用手算的方法对结果进行校核，保证将误差控制至最低，可靠性达到最高。

对于计算结果，结构设计师要根据钢结构的实际工作状态（这可以通过实际测算并结合结构力学知识进行估算），对一些重要构件的截面以及节点间连接的承载力进行必要的调整。

根据结构的环境进行的具体设计。例如，在施工中，设备的吊装能力较大时，进行构件设计时可以尽可能地扩大拼装结构的规模，这样可以大大地加快安装速度，实现综合经济效益的最大化。

二、高层、超高层建筑结构体系

对于高层及超高层建筑的划分，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60m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。

高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。

东南科技研发中心，建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架―剪力墙或框―筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。

三、钢结构施工前的准备

钢结构施工具有其特有的复杂性，更由于高层建筑的重要级别，可以说高层建筑的钢结构施工是不可逆的，因此，在施工前要对各个环节做好准备工作，主要包括两方面内容，一是吊装准备，二是施工现场和技术的准备。

吊装准备主要涉及的问题就是吊装设备的选择，要根据施工现场的最大起重量和材料种类等进行选择。目前，高层建筑常采用的是塔式起重机，需要合理设计吊机的起重量、起重力矩以及半径值。另外现场条件，材料的布置等对塔吊的影响也需综合考虑。

施工现场准备，主要包括钢构件及其配套零部件和连接件的验收、丈量器具以及测量仪器的准备、构件的运输、基础的复测、构件的堆放、设备工具材料的安装和施工力量的组织等。为了确保钢结构工程的顺利进行和施工质量，要编制严密的钢结构施工组织设计方案，以及绘制施工图纸。在施工图的绘制过程中，要进行多次会审，尽量避免开工后因图纸问题引发停工，或是工程质量、进度受影响的现象。施工组织设计的完善程度是影响工程质量的重要部分，尤其对于构件和设备较多的钢结构工程，要明确质量保证体系和技术管理体系的权责，对于特殊工种要有培训合格证和上岗证，应积极采用新工艺新技术，对于工程的质量和进度要有相应的控制措施和方法，要进行合理的工期安排。

四、钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用

1、钢布局根底工程的质量操控

钢布局工程的根底通常都选用混凝土独立根底，根底的混凝土及钢筋、模板的施工与其它非钢布局工程的施工工序及办法一样，这里不予胪陈。和钢布局厂房有关的常见问题有锚栓不铅直、根底施工后预埋锚栓水平差错偏大，钢柱装置时柱脚底板很多扩孔，因此给钢柱装置带来差错，布局受力受到影响，不契合施工检验标准需求。所以锚栓施工时，可选用粗钢筋或角钢等固定锚栓，焊成笼状，完善支撑；或采用其他办法，防止灌溉根底混凝土时锚栓移位。

2、选用科学的钢布局焊接技能

有些工程焊接的难度相对较大，比如，建筑物的布局为双曲面布局，而且整个建筑物设计了较多的斜柱以及斜撑，再加上钢板相对较厚，这种建筑物布局相对复杂，需要很多的立焊与斜立焊操作，施工进程以及防护工作难度较大，关于这种建筑物，需选用合适的焊接技能。有些建筑物不只焊接量较大，而且工期相对急迫，关于这类工程，可以选用二氧化碳气体维护半自动焊，这样能够加速工程焊接的速度，为节省施工时间。

3、防火工程

防火工程也是钢结构施工过程中需要注意的一大环节。在选择钢材的时候就应该选择绝热性好的钢材，防火涂料选择国家检测机构认证的材料。在物理性质、力学、耐火极限上都要有检测报告。钢结构主要是运用喷涂的方式进行防火。喷涂的方式有一定的参数，不过可以根据需求进行相应的控制，施工时间间隔18-24h，施工环境温度控制在0~40℃，基材温度为4~45℃，湿度小于90%，风速小于5m/s.防火工程喷涂对技术精细要求比较高，不仅喷涂的环境参数要得到控制，喷涂时的气压、喷距、喷枪速度等也要根据实际情况制定最优的参数。

4、防腐工程

钢结构的防腐特性较弱，当大气湿度超过70%时，会产生锈蚀。所以在钢结构的施工过程中要做好防腐工程。先要确定钢材的除锈质量和等级，表面粗糙度等，再在钢材表面进行涂层设计和涂层施工：①在结构表面现浇一定厚度的混凝土进行覆盖，或者喷涂水泥砂浆层。②在表面涂一层保护性的金属镀金，比如镀锌是钢结构中较小构件防腐的常用方法，主要分为热浸镀法和喷镀法。③涂一层油漆进行防护。

5、高强度螺栓安装

高强度螺栓是钢结构中重要的连接设备。安装与检测是施工过程中必不可少的重要环节。扭剪型高强度螺栓在供货、装运、保管过程中应轻装轻放，防止螺栓损伤与沾污。安装时要确保穿孔的自由通过，严禁锤击穿孔，穿孔方向要保持一致，垫圈位于螺母一侧，确保高强度螺栓连接板接触面的平整。在梁柱连接板安装时，采用在两端面4颗螺栓一起穿入，进行初拧。同一节柱上梁的高强度螺栓的拧紧顺序为先拧上层梁，再拧下层梁，最后拧中间层梁；同一层梁的高强螺栓拧紧顺序为先拧主梁高强度螺栓，后拧次梁高强度螺栓；同一节点的高强度螺栓初、终拧的顺序为从中心向四周扩散。对有些因构造原因无法使用电动扳手的部位，如楼梯柱、方管支撑等，采用长柄测力扳手，按规定终拧扭矩进行紧固。工序的最后对各层梁柱的连接处进行检查，逐一将未终拧的螺栓分别进行处理。

结束语

现代高层钢结构建筑随着社会生产和科学技术的进一步发展，应用也越来越广泛。为了保证钢结构安装的稳定性及质量，对施工要求将越来越严格，高层建筑钢结构施工的技术、工艺值得进一步研究、探讨，我国正在大力发展钢结构高层民用建筑，我们应及时组织考察总结已建成的钢结构住宅工程的经验，建造出质量过硬的超高层钢结构建筑。

参考文献

[1]戴国欣主编.钢结构（第四版）.湖北：武汉理工大学出版社，2012年7月