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高层建筑的结构设计范文1
关键词：建筑层转换 结构设计
中图分类号：S611文献标识码： A
一、转换层结构的几种型式及其设计特点
目前高层建筑的发展趋势，既集吃、住、办公、娱乐、购物、停车等多功能为一体的综合型建筑。但由于空间功能的复杂化，使得建筑结构也随之变化。为了适应上部小空间下部大空间的功能需要，需在两种结构的交接部位设置过渡结构，也就是所谓的转换层。因高层建筑结构的多样性，也呈现多种形式：
1、转换层形式一：板式转换
整体来讲，板式转换的力学性能和经济指标均较差。当上下轴网变化但仍正交时，可采用正交主次转换梁的结构型式来实现转换。板式转换最大的优点是可以在转换层以上随意布置结构型式和轴网，特别适用于建筑物上下部轴网错位复杂甚至互不正交的情况。由于抗剪和抗冲切的需要，转换板厚一般在2M以上，这一方面造成转换层质量和刚度的突变，在地震作用时结构反应增大，转换层上下相邻层更成为结构薄弱层，不利于建筑物抗震;另一方面由于自重和地震作用的增加，下部竖向构件的荷载明显增大，设计难度大。
2、转换层形式二：梁式转换
实际工程中，转换层常兼作设备层，转换梁腹部要开设洞口以便设备管道的通过，因此转换梁的计算模型可根据开洞与否以及洞口的相对大小分别取为实腹梁、开孔梁、双梁和空腹桁架等。梁式转换具有传力路径清晰快捷，施工方便，构造简单，工作可靠等特点，转换梁的截面尺寸主要由其抗剪承载力决定，但可通过加腋或采用钢骨混凝土、预应力混凝土等方法来减小截面尺寸。在进行转换梁设计时，要特别注意对转换大梁与上部结构共同工作程度的分析。
3、转换层形式三：桁架转换
桁架分为空腹桁架与实腹桁架两种。桁架转换层与梁式转换相比，受力状态更明确，可使用空间更大，自重小，抗震性能好，但其节点设计难度大，“强斜腹杆、强节点”是桁架转换层设计的基本原则，而节点的受力状态复杂，容易发生剪切脆性破坏，造成计算配筋多，施工不便，限制了桁架转换的应用。
4、其它转换型式
其它转换型式包括：
(1)巨型框架它由竖向筒体或巨型柱与一道或多道大梁组成，具有良好的抗震性能，是目前国内建筑结构发展的一个重要方向。巨型框架要采用模拟施工过程的设计方法，在未形成巨型结构之前应合理地解决临时支撑和保证足够的抗侧刚度;巨型梁以下几层范围内的柱内存在拉应力，应按受拉构件进行设计。
(2)斜柱转换式可以较好地发挥混凝土的受压性能，形成更多更好利用的建筑空间。斜柱转换中会产生较大的水平荷载，在实际工程中可以结合建筑物的平面布置，通过加设圈梁或拉梁，使其以最短的路径相互平衡，转换斜柱尽可能通过较多的楼层，以减小其在上下楼层产生的水平力，使转换层设计更加方便。
二、高层建筑转换层结构的设计原则
转换层结构的概念：指在整个建筑结构体系中，合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系，为了满足城市建筑功能的要求,那么结构必须以与常规方式相反进行布置，上部小空间，布置刚度大的剪力墙，下部大空间,布置刚度小的框架柱。转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，地震作用时在转换层上下容易形成薄弱环节，对结构抗震不利，所以在设计转换层结构时应遵循以下原则：
1、布置转换层上下主体竖向结构时,注意使尽可能多的上部竖向结构能向下落地连续贯通,尤其框架核心筒结构中核心筒应上下贯通.
2、弱化上部，强化下部，抗震设计时应保证转换层上、下部主体结构的总剪切刚度比值满足下式：式中： 分别为转换层上部第I 楼层、下部第J 楼层的主体竖向结构总剪切刚度。
3、尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震更有利。
4、优化转换层结构。选择具有明确传力路径的转换层结构型式，以便于结构分析设计和保证施工质量。
5、将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分采用符合实际受力变形状态的计算模型进行三维空间整体结构计算分析.必要时可采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算。
三、转换层结构设计中应注意的问题
1、与建筑专业的相配合
为了满足建筑的需要，因此高层建筑转换层结构型式的选择必须与建筑相互配合。
(1)转换层结构型式的选择应与建筑外观相结合，如巨型框架、拱式转换等型式不仅具有良好的受力性能，而且能满足该类型建筑外观的要求;
(2)转换层结构必须服从于建筑功能的实现，实际工程中常常将设备层兼作转换层，此时转换层中要有足够的空间让设备管道通过，当洞口尺寸超出开孔梁允许范围时，宜用实腹或空腹桁架代替梁式转换。
2、转换层结构刚度的合理选择
在进行转换层结构设计时，存在着转换层结构刚度合理值的问题。当转换层刚度过大时，一方面引起地震反应和结构竖向刚度的突然增大，使转换层上下层处于更加不利的受力状态，另一方面材料用量增加，结构经济性不合理。当转换层刚度过小时，上部框支部分的竖向构件与其它竖向构件之间可能出现较大的沉降差，从而在上部结构中与该部分竖向构件相连的水平构件中产生明显的次应力，导致其配筋增加。
3、转换层下部主体结构的刚度分布
对于转换层结构来说：竖向刚度突变也是最复杂的问题，是不可避免的。为了保证转换层结构上下层主体结构的总剪切刚度满足要求，抗震设计时，常常要采用加大转换层下部主体结构竖向构件截面尺寸、提高其混凝土强度等级、增设剪力墙等方法。
4、逆向转换
逆向转换是一种转换层类似倒置的常规转换层特殊的结构，故称为逆向转换层。斜柱转换和桁架转换传力路径明确，刚度较小，最适用于逆向转换层结构，在工程中可结合实际情况选用。当建筑物外观或使用功能要求柱网上疏下密时，下部柱网中由于各柱承受荷载的差异导致相互间的竖向压缩位移差，在下部结构的水平构件中产生较大的次应力。为了避免由此引起的结构问题，在柱网发生变化处必须设置转换层，以调整下部柱网中各柱的荷载趋于均匀。
四、注意事项
1、结构转换层型式多且各具特点，设计时应结合工程实际情况加以选用，对于复杂工程可采用多个方案综合比较和选用的方法。
2、注重转换层结构的概念设计，合理的结构平面和竖向布置可以从整体上形成良好的抗震体系，保证建筑物的安全性和经济性。
3、在框架,框架或短肢剪力墙,框架的正交主次转换梁式转换层设计中，应注意选择适当的转换梁刚度，减小由于转换次梁的支座沉降引起的次应力。
4、在加强转换层下部结构时，要避免由于刚度分布不均匀引起扭转或刚度过于集中而导致不安全。
五、结束语
高层建筑体现一个城市建设的基本特色，承载着城市发展过程的信息。为此，高层建筑的发展也是塑造城市新特色的重要条件。然而如何将现代的高层建筑更更好的与城市建筑中的各个因素相应的结合起来,有效地把建筑风格融合到城市的环境中去设计，是每个建设者需要考虑的问题。
参考文献
高层建筑的结构设计范文2
【关键词】高层建筑；混凝土结构设计；要点；特点；注意事项
城市化进程的加快，使得高层建筑已成为城市建设的重要组成部分。混凝土结构作为现代化城市发展的一种客观成果，在建筑业发展过程中起着重要的作用。以下就高层建筑混凝土结构设计进行探讨分析。
一.高层建筑混凝土结构设计要点
1、结构选型。建筑结构选型时需要考虑三方面的问题：结构规则性问题、结构超高问题以及嵌固端设置问题。高层建筑的结构规范新旧版本有着很大的不同，在新规范中，对于结构的限制条件也有所增加。并且，新规范明文规定建筑不应采用严重不规则的设计方案。因此，结构工程师需要在执行新规范时多注意不同之处，避免施工设计时处于被动状态。建筑结构的总高度在抗震规范以及高度规范当中都有着严格的限制，新规范中对于超高问题有了新的规定，增加了除了a级高度建筑以外的b级高度建筑。所以在进行结构选型时需要注意控制超高问题。高层建筑往往带有地下室，因此结构设计工程师需要对嵌固端设置进行重视。
2、概念设计.为了保证高层建筑结构具有良好的抗震能力，需要设计人员在设计时采用结构概念设计。这种设计方式对建筑师以及结构设计师有很高的要求，必需严格地遵守结构概念设计的规范规程以及各项规定，设计过程中需要对建筑结构进行全面的分析，不能仅仅依靠计算来进行设计。在进行结构体系设计时，需要对结构选型以及平面布置的规律提高重视程度，选用具有较好的抗震能力以及抗风性能，并且经济性较高的结构类型，并要对结构进行计算简图的设计，保证结构的地震力有合理的传递，并保证在两个主轴方向有相近的动力特性。另外，概念设计可以保证高层建筑受到中等级地震后可以通过修复继续使用，而在遇到高等级地震时可以保证不倒。为保证“中震可修，大震不倒”的目标，需要专家对设计提出具体指标，对建筑的稳定性以及弹性进行完善的设计。
二、高层建筑混凝土结构设计的特点
1、结构应具有良好的延性。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。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。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，避免高层建筑在大震下倒塌，必须在满足必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，来提高整个结构、特别是薄弱层（部位）的变形能力，来保证结构具有足够的延性。因此，在结构设计中应综合考虑这些因素，合理设计，使结构具有足够的强度、适宜的刚度、良好的延性。
2、侧向力的把握。在建筑结构、侧向力已成为结构形变，同时内部结构发生变化的主要影响因素，如无论是民用建筑还是在高层建筑，所有在自重、雪活荷载和负荷、负荷力，再加上风、地震和力水平影响都会作用在结构上，水平荷载内力和位移逐渐增加，因此水平荷载和地震力是主要的控制因素。
3、建筑结构的刚度适宜性。随着建筑的高度的不断增长、侧向位移较大的高层建筑越来越多。因此，在高层建筑设计中，不但结构强度的要求非常重要，也不能忽视结构的适用性，确保了结构的合理振动频率、控制水平层位移。
三、高层建筑混凝土结构设计注意事项
高层建筑设计从体系选择、平面布置、竖向布置、抗震概念设计无一不体现设计师的水平，下面叙述几个需注意的问题。
1、结构体系选择。结构体系的选择，应从建筑、结构、施工技术条件、建材、经济等各专业综合考虑。结构的规则性问题。规范在这方面有相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，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，结构工程师在遵循规范规定上必须格外注意，避免后期施工图设计阶段工作的被动。结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构总高度都有严格限制，除将原来的限制高度设定为A级高度建筑外，还增加了B级高度建筑，因此，必须对结构高度严格控制，一旦结构为B级高度建筑或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。
2、侧向位移的限值。高层建筑结构的水平位移随着高度增长而迅速变大，为防止位移过大，规范对顶点位移和层间位移都作了限制。控制顶点位移u/h的主要目的是保证建筑内人体有舒适感和防止房屋在罕遇地震时倒塌。但控制房屋在罕遇地震时倒塌与否的条件是结构极限变形能力而不是u/h限值。另外，为使结构具有较好的防倒塌能力，应在结构计算中考虑相关效应。控制层间位移u/h的主要目的是防止填充墙、装饰物等非结构构件的开裂和损坏。
3、设置缝隙。高层结构设计中重要的构造措施是设置温度伸缩缝、沉降缝、防震缝。温度伸缩缝，其影响因素很多，规范用规定结构伸缩缝的最大间距来控制，还规定了最大间距宜适当减小和适当放宽的情况，应根据实际工程的具体情况执行相关条文。如北京朝阳商业中心等工程地上结构长度均超过100米，由于采取了可靠措施，也未设温度伸缩缝而效果良好。沉降缝由于同一建筑物中各部分基础显著的沉降差产生，在设计中，通常用“放”、“抗”、“调”等办法解决，即设沉降缝、采用刚度大的基础、调整各部分基础形式或施工顺序。目前，广州、深圳等地多采用基岩端承桩，主楼、裙房间不设缝；北京的高层建筑则一般采用施工时留后浇带的做法。设计师应在实际中灵活掌握。防震缝在规范中有明确规定，但应据实际情况适当放宽或缩小。
4、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发生扭转破坏，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。
四、结束语
在现代建筑过程中，需要严格对高层建筑混凝土结构进行设计，从而确保建筑工程的质量。随着城市的不断发展以及人口密度的增加，近些年我国的高层建筑也越来越多。由于混凝土施工简便且成本较低，在我国的建筑行业中得到了广泛的应用。
参考文献：
[1] 李善雷.高层建筑混凝土结构优化设计的探讨[J].科技风，2011（4）：156.
高层建筑的结构设计范文3
关键词：房屋建筑 抗震结构 设计
随着近年来世界各地的地震频发，有关建筑抗震结构的设计问题，已得到建筑结构设计中的广泛关注，将对人类生命与财产安全产生重要作用。因此，在设计建筑结构过程中，必须加强对抗震问题的重视程度，有针对性地采取措施，减少地震发生时对建筑物的破坏性。
一、高层建筑结构抗震设计的基本方法
减少地震能量输入。积极采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。错开地震动峰加速度周期，可防止共振破坏。推广使用隔震和消能减震设计，目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。选择合理结构材料。在高层建筑的方案设计阶段，结构材料选用也很重要，可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素。
二、提高高层建筑抗震设计的措施
（一）选择具有抗震效果的建筑材料
建筑材料的选择对建筑抗震效果也有一定的影响，随着材料技术的不断进步，具有抗震功能的新材料不断面世，在建筑行业也受到广大设计者的青睐，在建筑时尽量采用框架剪力墙的结构，以钢结构为基础进行建设，在宏观上提高了建筑的刚性和延性，有助于提高建筑结构的稳定性。钢结构相比于目前采用的混凝土结构，遇有更高的强度和韧性，在重量比上也要优于混凝土结构，具有更好的抗震性能。
（二）尽可能设置多道抗震防线
当发生强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。
（三）客观考虑位移问题
对于我国建筑抗震结构设计来说，大多以承载力作为重要的基础，而设计人员则采取线弹性方法，对小幅度震动情况下的结构变形力、内力等进行分析，采取组合内力方法，对构件的截面进行验证，以此确保结构的可靠性、稳定性。另外，为了更好地针对基础位移状况实行抗震设计，应该充分了解结构变形情况和配筋之间的关系，有针对性地采取设计方法，当建筑结构进入到抗震阶段后，对其变形力进行细致分析与探讨。因此，除了计算小震阶段的情况以外，也要收集、统计、分析大震过程，实现更深层次的设计，必将成为未来发展方向。
（四）减少地震时能量的输入
在具体的设计中，采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量的分析，使结构的变形能力能够满足预期地震作用下的变形需求。在验算结构的承载力之外，还要对结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比进行控制；根据建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值；根据建筑截面的应变大小和应变分布，来确定建筑构件的构造需求。另外，对于高层建筑，在坚硬的场地上施工，可以明显的减少地震时能力的输入，降低对高层建筑的破坏。
（五）抗侧力体形的优化
对一般性构造的高楼，刚比柔好，采用刚性结构方案的高楼，不仅主体结构破坏轻，而且由于地震时的结构变形小，隔墙，围护墙等非结构部件将得到保护，破坏也会减轻。提高结构的超静定次数，在地震时能够出现的塑性铰就多，能耗散的地震能量也就越多，结构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制，使结构破坏十按照整体屈服机制进行，而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯，强压弱拉的原则。在进行结构设计时，应该选定构件中轴力小的水平杆件，作为主要耗能杆件，并尽可能使其发生弯曲耗能。
（六）竖向布置力求均匀
结构竖向布置均匀，可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀，这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看，临街的建筑物，往往会因为商业的需要，底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物，底部也可能门厅、餐厅或停车场，而出现大空间。在这种结构中，上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止，而下部须采取框架体系。也就是说，上部各层为全墙体系或框架抗震墙体系，而底层或底部两三层则为框架体系，整个结构属“框托墙”体系。地震经验指出，这种体系很不利于抗震。因此，在实际的抗震结构设计中，应该要保持结构竖向布置的均匀。也就是说，同一楼层的框架柱，必须要具有大致相同的刚度、强度和延性，以此避免地震时，因受力大小悬殊而被各个击破的危险。此外，还必须注意的是，在采用纯框架结构的高层建筑中，楼梯踏步斜梁和平台梁直接与框架柱相连时，应该避免该柱变成短柱的情况，这样才能有效的避免地震时发生剪切破坏。
三、结语
现阶段，我国高层建筑的抗震设防仍然处在摸索阶段，尽管通过实践积累了一些经验，但建筑抗震分析在概念上还需进一步完善，如果可以在结构与地基的材料特性，动力响应，计算理论，稳定标准等方面得到符合实际的发展，自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。
参考文献：
[1]葛建国.浅析高层建筑抗震概念设计[J]. 中国西部科技（学术）. 2007（11）
[2]陈天华.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J]. 中国科技信息. 2011（16）
[3]和佳一.浅谈高层建筑结构抗震设计[J]. 中国新技术新产品. 2011（12）
高层建筑的结构设计范文4
摘要：高层建筑转换层的结构设计与多元化的功能息息相关，我们只有在周密分析转换层结构设计方案是否可行的前提下，方可彻底解决施工技术难度大的问题，并为提供转换层结构设计的有利条件。本文将在对高层建筑转换层各种结构特点分析的基础上，就几种常见的结构转换层施工技术进行探讨，并提出相对应的质量保障措施。
关键词：高层建筑， 转化层 ，结构设计
The high-rise building conversion layers of structural design and diversified functions are closely related, we only in careful analysis conversion layers structure design scheme is feasible, under the premise of can completely solve the problem of large construction technical difficulties, and to provide conversion layers structure design of the favorable conditions. This paper will be of a high-rise building conversion layers of various structural characteristics on the basis of analysis, is several common structural layer construction technology are discussed, and put forward the corresponding quality security measures.
Keywords: high-rise building, the transformation layer, the structure design
中图分类号： TU97文献标识码：A 文章编号
1.转换层的结构设计难点
转换层的结构设计难点主要体现为以下几个方面：（1）结构转换层钢筋的截面面积比较大，譬如5.5米层高的结构转换层，其框支梁截面1800*800，框支柱截面为1800*1200，框支柱主筋直径在28毫米以上，框支梁主筋直径在25毫米以上，而且钢筋属于三级钢筋，降低了倒运的便利程度，而且制作过程中，会对机械设备造成较大的磨损，再加上人力、材料和设备等资源的安排不周，使得钢筋下料的效率性无从体现。再加上种类繁多的箍筋和没有严格按照图纸尺寸加工的误差问题，都是箍筋难以绑扎到位的主要原因。（2）连接钢筋的对焊或电弧焊程序复杂，使得施工质量保障工作存在诸多漏洞，而常规支撑体系吊装自重较大的钢筋（框支梁单位重量9.5吨左右），使得梁板承受能力无法满足自重较大钢筋的负荷，造成梁板结构的破坏，一旦体系变形超出规定范围，将直接导致楼板开裂。（3）结构转换层具有钢筋排列密集的特点，钢筋排列模式纵横交错，结构受力复杂，譬如板筋、梁端根部钢筋和锚固筋等穿插过顶梁柱，增加梁柱节点的施工难度。在配置钢筋弯曲设备时，没有对设备规格类别进行严格筛选，钢筋弯折半径在规定范围之外，给结构设计带来较大的难点。
2.转换层的结构设计要点
2.1模板工程结构设计要点
模板功能的结构设计要重点解决转换层自重大和荷载大的问题：（1）模板支撑工程方案的选择，重点要求是适用性，笔者认为在方案选择过程中，需要对支撑系统的强度和稳定程度进行周密检验；在浇筑混凝土之前，完成支撑系统的搭建工作，并检查支撑系统的牢固程度。（2）采用松杂木枋制作板支撑的龙木骨，龙木骨之间的距离为450毫米，提高模板的保水性和保温性，采用厚度18毫米的厚胶合板作为面铺层，并用胶纸袋封闭板缝。（3）设计支撑系统的脚手架，将宽度控制在1200毫米左右，高度控制在1700毫米-1900毫米之间，加调座底和托顶在门式脚手架之上，底座和托顶的距离控制在900毫米左右，保证支撑两层门架中间可以交叉和连接，并在竖向的连接地方，加设一道水平连接杆，材料为钢管和扣件。（4）将钢管水平架设在转换梁的侧模位置，每根钢管的间隔为450毫米，用配对拉螺栓加固钢管。在施工之前，对侧模的刚度和对拉螺栓的牢固程度进行检查，如果发现刚度或者牢固程度不足，则要进行更换或者拧紧处理，并在完成转换层顶梁板施工7个小时之后，拆除掉第一层的梁板支撑。（5）在混凝土浇筑的过程中，支撑系统需要委派专门的工作人员进行看护，以便对支撑、侧模等跑位、挠度的现象进行控制。（6）应急措施的制定，一是含可调托顶和底座的支撑，数量为180根，目的是预防立杆变形和跑位；二是钢管，长度为2米，数量为120根，目的是预防横杆挠度过大；三是对拉螺栓，数量为180套，并对第一根转换大量侧模的状态进行检查，查看是否存在变形情况，目的是预防侧模的变形。如果侧模已经变形，则要及时增加对拉螺栓，以便加固大梁。
2.2钢筋工程结构设计要点
鉴于高层建筑转换层钢筋高含量、主筋长、钢筋布置密集等特点，笔者认为要准确地翻样和下料，并安放和安装好钢筋，防止钢筋“抢位”而造成的返工问题：（1）钢筋的翻样和下料：对转换层设计理念进行分析，在对设计文件说明认真审核和熟悉的基础上，利用相关的规范依据，结合工程的实际条件展开翻样施工工作；适当增加节点空间，以便为混凝土的浇灌和振捣提供有利的施工条件；闪光对焊大梁主筋接头，除了要做好电焊培训工作之外，还要保证施工材料的质量；分别设置跨中1/3的跨长内和支座1/3跨长内于梁上部的主筋接头、部主筋接头两个位置，并在下料主筋的同时，对所有钢筋的接头位置进行合理安排，防止主筋焊接接头的重叠；梁主筋需要根据接位的顺序进行编号，主筋下料的时候也要密切关注对焊接头的准确性。（2）钢筋的安装和就位：大梁钢筋的安放时需要注意：搭设临时的钢管搁架，搭设位置在梁底的上方；铺设纵筋和首排面筋于搁架下的横杆上；铺设所有主筋于梁下部上；铺设首排面筋于搁架下的横杆上并将钢筋做成S形。首层面筋铺设后，铺设第二排纵筋，第二排纵筋铺设完毕后，再铺设第三排纵筋，逐层挂起全部纵筋；梁底模两端纵筋分布和柱节点位置的确定，以序列号排列主筋；梁纵筋的安装，梁与梁之间的位置，柱节点箍筋安装位置和数量，要通过依次交叉穿插和上下交替搁置等方式进行确定，在每一层的主筋之间穿插柱箍筋，特大梁钢筋骨架就位之后，按需固定和绑扎柱箍筋。
2.3混凝土工程结构设计要点
混凝土工程结构设计，分为以下几个部分：（1）浇筑混凝土之前，将模板内部清洗干净，然后用水湿润；一次性完成浇筑，事先安排好浇筑路线，控制施工缝和冷缝的产生；混凝土浇筑的方式是分层，每层的厚度控制在500毫米左右，浇筑时间间隔为2小时，首次的浇筑对象为无转换大梁的部分剪力墙，第二次浇筑的对象是有转换大梁部分剪力墙、柱及梁板；振捣棒必须插到位，用钢钎辅助振捣难以振捣的部位，严格控制振捣的质量。（2）混凝土裂缝问题，转换梁施工中，通过模板保温方式，控制混凝土内外温差，并控制原材料和外加剂的质量，混凝土配制、浇筑和养护的合理掌控，减少由于混凝土表面失水而引起的干缩裂缝问题。
3.结束语
鉴于高层建筑结构的多样性，转换层的结构设计，应该针对高层建筑的结构类别，进行区别性方案的设计，通过精心组织施工，高要求控制模板、钢筋和混凝土等的施工程序，提供这些施工程序的有利条件，降低施工难度，为高层建筑转换层的结构设计奠定基础。
参考文献
[1]宁磊.高层建筑转换层结构设计与选型[J].河北建筑工程学院学报，2007年3期：46-50.
[2]杨京俊等.高层建筑中转换层结构的影响因素与分析方法[J].2007年8期：82-83.
高层建筑的结构设计范文5
关键词：梁式转换层，高层建筑，结构设计
Abstract: the conversion layers should be paid attention to when the design concept design and theoretical analysis, the column of conversion, transfer beam shear wall, ground floor and convert such key components should take the necessary measures. This paper introduces the conversion of the types and characteristics of type, the concrete beam type conversion layers of the high-rise building structure design.
Keywords: beam type conversion layers, high-rise buildings, the structure design
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
因建筑物功能的需要，上部需要小开间的轴线布置，需要较多的墙体；下部则希望有尽可能大的空间，柱网要大，墙体要尽量少。因而，上部部分竖向杆件不能直接连续贯通落地。而通过水平转换结构与下部竖向杆件连接，这样构成的高层建筑称为带转换层的高层建筑结构。转换层因受力复杂，抗震能力弱，一直未被广泛应用。但随着高层建筑的不断增多和计算机硬件及软件的迅速发展，转换层结构的计算理论及方法也日趋完善，转换层的应用也越来越多。转换层设计时应重视概念设计和理论分析，对转换柱、转换梁、落地剪力墙和转换层楼板等关键构件应采取必要的加强措施。
一、转换层型式的类型及特点
转换层根据建筑功能的需要, 可作为正常使用的楼层,但此时应有较大的层高作保证; 在层高受限制或设备专业需要时, 也可专门作为设备层。在结构型式上, 转换层可分为以下几种类型:
1、梁式转换层
一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。它是将上部剪力墙落在框支梁上, 再由框支柱支撑框支梁的结构体系。当需要纵横向同时转换时, 则采用双向梁布置。梁式转换层的设计和施工均较为简单, 传力较为明确, 是目前应用最为广泛的转换型式[。它的缺点在于, 当上下轴线错位布置时, 需增设较多的转换次梁, 空间受力较为复杂, 此时应对框支主梁进行应力分析。
2、箱式转换层
当转换梁截面过大时, 设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定。为了使理论假定与实际相符, 可在转换梁梁顶与梁底同时设一层楼板, 形成一个箱形梁。箱形梁转换结构, 一般宜遍布全层设置, 且宜沿建筑周边环通构成“箱子”, 即箱式转换层。箱式转换层的优点在于, 转换梁的约束强, 刚度大, 整体工作效果好, 上下部传力较为均匀, 并且建筑功能上还可将其作为“设备层”;缺点是转换梁梁中开设备洞较多, 施工复杂, 且造价较高。
3、厚板式转换层
当上下柱网错位较多, 难以用梁直接承托时, 则需做成厚板, 即板式转换层。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷载综合而定。板式转换层的优势在于, 下部柱网受上部结构布局影响较小, 可灵活布置。厚板刚度很大,形成一个承台, 整体性较好, 而且施工也较为便捷。但由于厚板自重很大, 地震作用也大, 容易产生震害。并且材料耗用多, 经济性也较差。
4、桁架式转换层
当高层建筑下部为大空间商场, 上部为小空间客房或写字楼, 且需设置管道设备层时, 也可采用桁架式转换层。上部柱墙可通过桁架传至下部柱墙, 而管道则可利用桁架间的空间穿行。采用桁架转换结构时, 一般宜跨满层布置,且上弦节点与上部密柱或墙肢形心宜对中。桁架式转换层的框支柱柱顶弯矩和剪力比其他几种转换型式相对较小。但此法施工复杂程度较高, 且对于轴线错位布置时难度较大。
在众多的转换类型中，梁式转换层为结构设计时应用得最为广泛的一种结构形式。比较于其它转换而言，梁式转换层受力明确，传力简洁，计算模型简单且施工操作简单。为此，本文主要分析梁式转换层的高层建筑结构设计。
二、梁式转换层的高层建筑结构设计
1、转换层主要构件设计要点
在构件设计中，应把设计重点放在加强结构的竖向整体性上，许多工程经常由于转换层上下结构质量重心偏差较大，使得整个结构的扭转效应加大，因此应适当增大角柱与边缘的剪力墙，以增强结构的扭转刚度。
（1）转换柱设计要点
转换柱是带转换层结构重要构件，受力性能与普通框架大致相同，但受力大，破坏后果严重。计算分析和试验研究表明，随着地震作用的增大，落地剪力墙逐渐开裂、刚度降低，转换柱承受的地震作用逐渐增大。因此，《高规》除在对转换柱内力进行调整外，还对其构造配筋提出了比普通框架柱更高的要求，增大转换柱的安全性，推迟转换柱的屈服，以免影响整个结构的变形能力。《高规》为了让转换柱承受较小剪力，规定了框支柱与相邻落地剪力墙的距离，1~2层框支层时不宜大于12m，3层及3层以上框支层时不宜大于10m。以满足底部大空间层楼板的刚度要求，使转换层上部的剪力能有效地传递给落地剪力墙。
转换柱最薄弱是在与转换梁相交的位置，此处转换梁的线刚度远大于转换柱，对其有很强的约束性。在水平力作用下，柱端产生很大弯矩。为保证结构有足够的延性，《高规》对转换柱的轴压比也进行了严格控制，一级抗震时轴压比控制在0.6以内，二级抗震时控制在0.7以内。框支柱在上部墙体范围内的纵向钢筋应伸入上部墙体内不少于一层，已保证上下层的可靠连接。
（2）转换梁设计要点
转换梁是带转换层结构中应用最为广泛的转换结构构件。结构分析和试验研究表明，转换梁受力复杂，而且十分重要。它不但是上下层荷载的传输枢纽，而且是保证框支剪力墙抗震性能的重要构件。因此《高规》规定了比一般框架梁更高的要求。主要规定如下：
第一、转换梁与转换柱截面中线宜重合。
第二、转换梁截面高度不宜小于计算跨度的1/8。框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，且不宜小于其上墙体截面厚度的2倍和400mm的较大值。
第三、托柱转换梁应沿腹板高度配置腰筋，其直径不宜小于12mm，间距不宜大于200mm。
第四、转换梁纵向钢筋接头宜采用机械连接，同一连接区段内接头钢筋截面面积不宜超过全部纵筋截面面积的50%，接头位置应避开上部墙体开洞部位、梁上托柱部位及受力较大部位。
第五、转换梁不宜开洞。若必须开洞时，洞口边离开支座柱边的距离不宜小于梁截面高度；被洞口削弱的截面应进行承载力计算，因开洞形成的上、下弦杆应加强纵向钢筋和抗剪箍筋的配置。
第六、托柱转换梁在转换层宜在托柱位置设置正交方向的框架梁或楼面梁。
（3）转换梁的计算要求
第一、转换梁的承载力一般是由斜截面受剪承载力控制。斜截面受剪承载力主要由混凝土和箍筋承担，梁水平腰筋也能承担一部分剪力，但一般不参与计算，而是作为安全储备使用。因此适当提高转换梁的水平腰筋不仅能减少裂缝的产生，还能加大其受剪承载力。
第二、转换梁的正截面受弯承载力计算与普通梁相同。
第三、由于上部荷载作用点或荷载作用线经常与梁截面中心线不重合，使得转换梁产生扭矩，而梁的抗扭承载力较低，因此设计时不仅要通过计算来确定抗扭承载力是或能满足，还应在开始设计时就尽量使两者重合，有条件的情况下可设置双向转换梁来平衡扭矩。
（4）落地剪力墙设计要点
第一、落地剪力墙承担的地震倾覆力矩应大于结构总地震倾覆力矩的50%；
第二、落地剪力墙洞口宜布置在墙体的中部；
第三、落地剪力墙的间距：非抗震时不宜大于3B和36m；抗震设计时，当底部框支层为1~2层时，不宜大于2B和24m；当底部框支层为3层及3层以上时，不宜小于1.5B和20m；B为落地墙之间楼盖的平均宽度。
（5）转换层及其相邻楼层楼板的设计要点
第一、转换层楼板厚度不宜小于180mm，应双层双向布置，且每层每方向的配筋率不宜小于0.25%，落地剪力墙楼板不宜开洞。
第二、与转换层相邻楼层的楼板也应适当加强。
2、转换层计算要求
转换层只是高层建筑中的一部分，分析计算时，应先进行结构整体计算分析，即将转换层放入整个结构体系中按空间协同工作分析方法、三维空间分析方法或其他有效方法进行整体内力与位移计算。这样能较好的反映结构体系中各杆件对转换层的整体影响，使转换柱的位移和内力更接近实际情况。但由于整体分析时结构杆件较多，不能对转换层进行细化计算，因此难以保证接触面上的变形能完全协调，构件的计算有可能存在误差。由于上述原因，在完成整体计算分析后，还应对转换层进行局部分析，利用平面有限元分析法对转换构件进行详细的应力分析，确保结构体系的整体安全。
参考文献：
[1] 陈明,朱旭飞,何涛,潘春宇. 带转换层的高层建筑结构设计[J]. 沿海企业与科技, 2008,(11) .
[2] 刘连杰,黄滔,杨科. 某带局部转换层的高层建筑结构设计[J]. 重庆建筑, 2009,(01) .
[3] 徐玉峰. SATWE在带转换层高层建筑结构计算中的运用[J]. 有色金属设计, 2009,(04) .
高层建筑的结构设计范文6
关键词：高层建筑结构转换 搭接柱 有限元分析
中图分类号： TU3 文献标识码： A 文章编号：
由于建筑功能不同的要求，部分竖向构件不直接贯通落地而通过刚度较大的转换构件连接构成的高层建筑结构，称为带转换层高层建筑结构。
带转换层的高层建筑是目前又一获得较多采用的一种高层建筑结构。带转换层的高层建筑结构主要可归纳为两大类：一类是其主体结构由上部剪力墙结构与下部筒体框架结构或框架剪力墙结构通过结构转换层组成；另一类是其主体结构由上部小柱网框架、筒体、剪力墙结构与下部大柱网框架、筒体、剪力墙结构通过结构转换层组成。其它各类带转换层的高层结构可以是这两类带转换层高层结构的比例、部位、转换次数的变化、组合。
结构转换层种类主要可以分为两类：一类是梁式转换，它包括实体梁、箱型梁、桁架等；一类是板式转换，它一般是由一块整体整浇筑的厚平板组成。
梁式转换层结构，受力、传力比较直接明确，且结构转换层还可提供一定的建筑、设备利用空间，是目前得到最广泛应用的转换结构。在此讲一下转换梁与托墙梁的区别。转换梁，例如底层作为商场，上层住宅的底框上剪力墙结构，在剪力墙和底层框架结构连接处要设转换构件，转换梁就是其中一种常用的方式；拖墙梁，在工程结构设计中，有的时候，如转换层的的设计中，需要在转换大梁上面托剪力墙，以满足下面楼层大空间的功能需要，该梁就称为托墙梁。 需要指出的是，托墙梁特指直接与剪力墙墙柱部分直接相接、共同工作的转换梁部分。例如：转换梁上托开门洞或窗洞的剪力墙，对洞口下的梁段，不认为是托墙梁。
板式转换结构，受力、传力比较复杂，不够明确；一般只有在上下部结构明显不协调，无法采用梁式转换结构时才采用。此时厚板内应力十分复杂，有些区域应力极小，不经济，厚板所占空间，建筑、设备无法利用。板式转换结构的板厚，理论上应由其刚度、剪切、冲切等条件来确定，使用工程经验数据是，上部大开间剪力墙结构，跨度在8～10m的转换板，板厚约为其上部结构楼层数x（0.08～0.1）m。
搭接柱是一种合理有效的转换结构，尤其适用以结构高位转换具有十分优良的抗震性能。搭接柱比较顺利地实现地震作用下转换层上、下层侧向刚度平稳过渡，从而避免了结构抗侧刚度沿竖向突变引起的抗震不利影响。搭接柱转换结构在竖向荷载作用下的安全度和可靠度主要取决于与搭接柱相连接楼盖梁板的承载能力和轴向刚度控制。根据建筑结构的重要性，对高烈度区，为了搭接柱转换构件的承载力和延性控制，除了要满足小震作用下极限承载力要求，还应按中震或大震弹性计算分析。
工程实例梁托墙柱（搭接柱）交接处节点有限元分析
1.分析目的
本工程的梁托墙柱交接处节点的应力情况在整体模型不能直接反映出来，因此有必要对节点进行进一步的有限元分析，保证节点在各荷载工况下的强度及刚度，并具备足够的延性。
2. 分析模型介绍
利用ABAQUS软件进行有限元分析，ABAQUS三维实体模型如下图一:
图一三维实体模型
1）. 采用软件中的实体单元来模拟模型中的梁、柱，剪力墙采用壳单元来模拟。
2）. 梁、柱、墙采用8节点线性减缩积分单元进行有限元网格离散。
3）. 梁的截面尺寸：700mm*700mm，跨度为14.15 m；柱截面尺寸：900mm*900mm，高度为4m；墙的截面尺寸：650mm、长度2.1m；层高4m。混凝土标号：梁C35，墙柱C40。
3. 节点安全性判别准则
1）在大震作用下，各搭接构件及节点的应力满足设计要求。
2）在设计荷载作用下，混凝土的塑性应变应小于0.0033，保证混凝土不被压碎。
3）在设计荷载作用下，构件满足受弯构件的挠度限值L/200=70mm
4. 荷载的施加
取出在竖向荷载代表值+大震荷载作用下上柱和横梁的内力，施加于模型。
5. 边界条件
由于按上述荷载的施加已经反映了整体模型之间各部分刚度的分布引起的力的分布，指定梁、柱、墙自动耦合，即计算中变形协调，故分析模型中只要把柱底约束就可以完全模拟节点的实际受力情况。
图二边界条件及载荷的施加
6. 计算结果及分析
（1）图三给出的是节点在正向大震作用下的von Mises应力云图，图中显示在受压区为主的区域混凝土的最大应力为1.384N/mm2, 小于混凝土的抗压强度fck=23.4N/mm2及抗拉强度ftk=0.1fck=2.34N/mm2，满足节点的设计要求；
搭接块(剪力墙)作为关键的传力构件，其在大震作用下的应力均小于材料强度的标准值，在大震作用下其水平地震剪力标准值为2380KN, 竖向地震剪力标准值为327KN,各种荷载工况下的组合地震剪力为4886KN，均小于其抗剪承载力fv=0.18fckbh0=6584.8KN，所以搭接块满足抗剪承载力的设计要求；
搭接柱的应力较大区域主要集中在转换梁、搭接块（剪力墙）以及柱的交接处，此处在设计时应予以特别加强。
图三 单元的组合应力云图
（2）图四给出的是节点在正向大震作用下的von Mises应变云图，从图中可以看出节点的应变值均小于混凝土的极限塑性应变0.0033，可见混凝土没有压碎，也满足节点的设计要求。
图四 单元的应变云图
图五 单元的位移等值线云图
（3）变形分析 图五中显示，梁单元的最大位移为单元的最大位移为8.7x10-4m小于规范要求的受弯构件的挠度限值L/200=70mm，满足设计要求。
通过上述分析可以看出节点满足在大震下的塑性变形要求，具有良好的延性。
参考文献：
JGJ3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程
