高层结构设计范例

摘要：结合榕发观湖郡项目，深入研究框架柱、梁结构设计存在的问题，并结合细部构造提出了框架梁露梁、框架柱凸角设计优化方案，以期为建筑工程设计提供思路。

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

【摘要】为了改善高层房屋建筑结构设计方案，从提升结构抗震性能出发，以平面调整、剪力墙布置作为优化方向，对房屋建筑结构设计进行优化研究。论文阐述房屋建筑结构设计存在的问题，结合工程案例，阐述基于结构设计优化的房屋建筑结构抗震性能改进的具体思路和方法。

【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

【摘要】对比低层建筑，高层建筑结构设计更为复杂，并且会受到更多因素的影响。为保证建筑结构设计的稳定性，需要考虑建筑体型比例关系的同时，对地基沉降、温度、风力及地震等因素进行全面的考虑。另外，高层建筑结构设计是否科学，对高层建筑的实际施工有直接影响，并会为后期的养护造成不便。因此，高层建筑结构设计具有较大的难度，如果没有妥善处理设计中存在的一些常见问题，高层建筑结构设计质量将严重降低。据此，论文在分析高层建筑结构设计存在的问题的基础上，提出了一些优化措施，希望可以为改进高层建筑结构设计提供参考。

【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]。

【摘要】随着我国城市化的不断推进，建筑物高度也不断增加，同时施工难度也在不断增大。高层建筑的结构设计非常复杂，已成为业内人士关注的焦点。钢筋混凝土结构以其稳定性高、强度大等特点在超高层建筑有广泛应用。但在实际施工中还存在细节处理不足、地基基础设计不合理、结构过高等问题，论文基于钢筋混凝土结构设计的常见问题展开分析，具有一定的借鉴意义。

【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】。

【摘要】时代在发展，社会在进步，如今，高层建筑物鳞次栉比，成为房屋建筑的主体。建筑物已经不仅仅扮演着遮挡风雨的角色，那些巧夺天工的建筑物还在向人们传递着优秀的美学艺术。大学作为输出建筑类人才的重要平台和基本载体，高层建筑结构设计逐渐成为普通高等院校土木工程类专业的必修课，提升该专业课堂的质量与效率就成为值得研究的一项课题。本文首先对高层建筑结构设计这门课程的学习现状进行了探讨，在此基础上，分析了学习好这门课程对学生发展的意义，并提出提升高层建筑结构设计课程的几项措施。

【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。

摘要：在我国建筑经济不断发展的背景下，我国建筑产业加强了高层房屋建筑的地下工程设计，地下室不光是高层房屋建筑的一部分，也是控制建筑整体性，功能性的关键部位。本文针对高层建筑房屋建设地下室结构设计和施工进行研究分析，对于优化建筑工程施工技术，促进高层房屋建筑工程发展提出了对应的设计研究，现将其分析阐述如下。

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。

摘　要：随着建筑产业经济的快速发展，我国对于高层建筑的需求量不断增加。在高层建筑中，转换层是整个结构的关键部分，结构设计已成为整个工程的关键。预应力混凝土桁架构件间距较大、灵活性强，有利于在实际工程中推广应用。本文将对预应力混凝土桁架转换层高层建筑的结构设计进行分析，提出符合高层建筑带预应力设计评估的操作方案。

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

摘要:随着我国经济的迅速发展，科学技术的不断进步，我国建筑行业得到了较大的发展机遇，越来越高的建筑物出现在人们的视野中。当然，随着高楼大厦的兴起，人们生活水平的不断上升，对超高层建筑物的安全性要求越来越高。因此，如何提高超高层建筑物的安全可靠性，成为了当前建筑工人们的主要解决问题之一。为此，相关的建筑工程人员不断与时俱进，接受新的观念，引进技术，完善制度，有效利用弹塑性分析在超高层结构中的设计理念，从而提高超高层建筑的安全性。

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