高层建筑结构设计重点范文

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引 言

随着我国经济的大力发展，我国的建筑设计水平也随之提高。随着建筑行业的进程不断加快，能源日益短缺，这是建筑行业目前所面临的问题。因此，在建筑行业今后的发展中，设计师只有不断的加强建筑剪力墙的结构设计，才能够满足人们实际需求。建筑剪力墙的刚度越大，则建筑的整体性就越好。将剪力墙融入到建筑设计中，能够起到很好的抗震作用，不仅如此，剪力墙的成本价格也比较实惠，所以被广泛的推广和应用。由于人们生活水平的提高，导致人们对建筑设计的要求也越来越高[1]。因此设计出满足人们需求的建筑是当前建筑行业的目标。

1 剪力墙的含义

剪力墙结构能够代替建筑框架结构中，梁柱承担来自不同方向的荷载，还能够控制结构水平力上混泥土和钢筋现浇的结构。剪力墙结构主要分为两种，一种就是连梁结构，还有一种是墙肢结构，剪力墙的优点很多，例如：刚度大、承载力强、整体性好、建筑过程用钢量偏少等。因此，剪力墙结构技术将会被广泛的推广和使用，例如：位于学院路口的庐山花园，里面的高层住宅结构设计，其居室与客房空间都是相对较小的，设置了很多的分隔墙，对其运用现浇剪力墙结构技术，能够使得承重墙与分隔墙之间相互结合，经济性较强。因此，在今后的建筑设计中，要加强对剪力墙的研究与探讨，并对剪力墙结构技术进行重点分析，进而不断的提高剪力墙的结构设计水平。

2 剪力墙的优点

在建筑结构设计中融入剪力墙结构设计，不仅能够降低用钢量，还能够降低建筑工程的成本，与此同时，剪力墙的整体性能比较强，因此建筑剪力墙的刚度越大，则建筑的整体性就越好，剪力墙的刚度能够抵挡各种类型的荷载，特别是水平方向的。在高层建筑结构设计中有效的融入剪力墙结构设计，能够使建筑内部的分隔墙和建筑内部的承重墙有效的结合在一起，进而使得建筑物内部的空间不仅安全，还美观。

3 剪力墙的缺点

剪力墙就跟网络一样，有利就有鄙。虽然说剪力墙的优点很多，但是在其众多的优点之下，还是存在一定的缺点。在框架结构上，剪力墙会导致建筑重量增加，进而导致建筑成本增加，因此地震反应也会随之增加；虽然，剪力墙结构设计能够降低钢筋的使用率，但是也会降低结构的延性；剪力墙的墙肢自身的承载能力会受到一定的制约，进而不能够得到充分的利用；虽然说剪力墙的刚度能够抵抗侧向变形，与此同时，建筑本身的结构自上而下也需要进行加强，因此将进一步导致建筑成本的增加[2]。

4 剪力墙结构的要点

4.1 对剪力墙暗柱钢筋进行合理配置

相关规定表明，对于一级、二级以及三级剪力墙结构设计，一定要设置暗柱与端柱。在剪力墙结构设计中设置暗柱与端柱，能够在一定程度上消耗大量地震波的能量，因为剪力墙的边缘构建抗拉的能力很强，所以能够有效的提高建筑的稳定性。例如：坐落在南京路口的金色水岸办公住宅楼，其地下有一层地下车库，地上为29层的公寓住宅，建筑的总高度约为82m左右，。金色水岸经过论证后，决定采用剪力墙结构类型，来直接承受建筑物来自各个方向的荷载，进而提高建筑的抗震能力。

4.2 对剪力墙结构进行合理布置

在建筑结构设计中，能够有效的利用钢筋水泥混泥土的剪力墙，承担一定的水平地震作用力以及来自各个方向的荷载力。所以，在对剪力墙进行布置的时候，一定要达到建筑本身的要求，找到建筑自身的曲线，再对其进行规则性的布置。在对其进行布置的时候，除了要考虑建筑竖向的承载构建的布置，还要考虑建筑结构的对称性，进而避免建筑在受到水平地震力的时候，发生扭转效应。

对剪力墙结构进行合理布置，首先，要慎重的选择短肢的剪力墙结构，这样不仅能够对建筑进行灵活的布置，还能够有效的减少建筑结构的重量，短肢剪力墙结构，建筑的抗震能力不强，不能够保障建筑的稳定性。所以，在选择的时候，一定要进行深思熟虑。其次，在建筑结构中不能够出现独立的小墙肢，如果在建筑设计中，出现了独立的小墙肢，就会加大建筑施工的难度系数。因此，在建筑设计中，要运用合并洞口来对建筑剪力墙进行合理的布置，进而来避免使用独立墙肢，降低施工的难度系数。最后，要保障剪力墙的整体刚度，在施工过程中，如果剪力墙的刚度过大，那么就能够有效的减少施工的时间，导致地震力较大，消耗更多的加建筑能源，经济效应差[3]。除此之外，地震力增大将会导致建筑墙肢与连梁超筋之间不能够达到抗剪力的标准，因此加大了截面设计的难度系数。所以在控制剪力墙整体刚度时，一定要满足位移限制的标准。

4.3 合理的控制剪力墙结构参数

为了保证高层建筑结构设中剪力墙结构布置的合理性、恰当性、以及科学性，就要对位移比例、侧向刚度比例、周期比例等等，一些参数进行有效的控制。位移比例通常是指高层建筑中，竖向构建本身的楼层之间的位移与楼层平均值，以及水平位移之间的比值。除此之外，还对剪力墙结构布置其自身的不规则性进行限值，这样能够有效的防止建筑出现偏心力，出现建筑扭转的现象。位移比限值得基础就是对刚性楼板的确定，高层建筑的竖向构建位移比例不能够超过1.2m的。

4.4 剪力墙的连梁设计

剪力墙本身就有一定的刚度和强度，只有这样才能够协调好连梁与墙体之间的工作，连梁能够提高剪力墙刚度的作用。所以，在进行高层建筑整体计算的时候，一定要折减连梁的刚度。但是折减的值要保持在零点五到一之间。假如其在折减弱刚度后，建筑结构的受弯承载力不足，可以适当的降低连梁的高度，进而来降低地震带来不看影响。

5 结束语

综上所述，随着建筑行业的发展，剪力墙结构技术将会被广泛的推广和使用。所以，在进行建筑结构设计的时候，一定要充分的将剪力墙的作用发挥出来，进一步提高高层建筑的抗震水平。由此可见，在建筑结构设计的过程中，将剪力墙结构融入进去，能够有效的提高建筑的抗震性能。因此，在今后的建筑设计中，要加强对剪力墙的研究与探讨，进而不断的提高剪力墙的结构设计水平，只有这样才能够满足人们对建筑的需求，做到与时俱进。

参考文献

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前言

为了追求利益最大化，建筑企业多数选择了设计高层建筑，以便在有限的面积内设计开发出最大的可用空间，为建筑企业创造经济效益。同时，人们对高层建筑的要求也是越来越高。因此，高层建筑的结构设计不仅要满足人们的需要，还要保证其设计的科学合理及安全性。如何设计出更好的高层建筑设计成为建筑行业亟待解决的重要问题。

1、高层建筑结构设计原则

1.1 选择合理的结构方案

在高层建筑的结构设计中，要选择经济合理的结构方案，从而保证结构设计的合理和安全。在结构设计方案的选择中，要注意对材料的要求、施工环境的综合考虑，同时要考虑地震区高层建筑设计的特点，要力图遵循平面和竖向规则，规避结构方案的不适性。在结构设计方案的选择中，要与建筑施工单位和基础设施供应方进行协商，从而选择合适的高层结构设计方案，充分发挥结构设计的效用。1.2 选择合适的基础方案

对建筑进行结构设计，要充分考虑建筑所在地的周边环境，要对工程的地质条件以及周围建筑的施工及特点做好调研，充分保证后续建筑过程与周边环境的和谐统一。建筑结构设计中要选择合适的基础方案，基础方案要体现结构设计的方方面面，要尽量显示建筑的全貌，同时要考虑建筑的经济成本和效益，最大限度发挥建筑周边条件的作用，保证建筑的正常实施。

1.3 选择合适的计算简图

高层建筑的结构设计要选择适当的设计简图，由此可以防止由于计算简图选择不当导致的建筑安全隐患的发生概率。建筑结构计算是以计算简图为基础的，所以结构设计中要特别注重计算简图选取问题，从而可以保证后续结构计算的准确和建筑设计的安全。当然，建筑实际结构与选取的计算简图之间允许存在合理的误差，但是要尽量把工程实际控制在计算简图精度要求范围内。

1.4 分析所得到的计算结果

当下，信息技术飞速发展，由此也带动了建筑结构设计对计算机软件的应用。由于不同计算机软件会产生不同的计算结果，所以要对不同结果进行分析处理。由此，建筑结构设计人员就要具备专业的建筑结构设计理念和知识，更要对计算机软件有充分详细的了解，便于对计算机计算结果进行客观分析。由于操作人员自身的问题或者计算机软件具有的自身误差，使得计算结果与实际情况出现一定的差异，这时就要求结构设计人员客观判断并予以纠正。

2、 高层建筑结构设计的特点

（1）结构延性是重要的设计指标

相对于低楼层而言，高楼层具有独特的特性，高楼层拥有更好的柔性，由此，高层楼房在遭受地震的时候更容易出现变形。所以在建造高层建筑的过程中，就要充分考虑如何保证高层建筑的延性，从而保证高层建筑进入塑性变形阶段之后仍然有较好的变形能力，防止坍塌现象的发生。由此就要在建筑结构设计阶段采取恰当的措施保证建筑结构的延性。

（2）水平载荷成为决定因素

高层建筑的设计和建造过程区别于低层建筑，不仅要考虑竖向载荷，同时要考虑水平载荷的影响。在建造高层楼房时，水平载荷的影响作用也非常重要。水平载荷之所以发挥如此重要的作用是因为在高层建筑设计中要充分考虑抗侧力，而水平载荷可以起到平衡作用。除此之外，对某高度的建筑来说，竖向载荷基本是一个定值，而作为水平载荷的风载荷和地震作用，则随着结构动力特性的不同而浮动。

（3）轴向变形不容忽视

在有外力作用的情况下，建筑结构会发生一定的位移，包括弯曲、轴向变形和剪切变形。对于低层建筑的结构，一般的结构构件轴向和剪切变形的影响相对小，由此不会涉及到轴向变形和剪切变形问题的考虑。但是高层建筑的轴力相对较大，由此产生的轴向变形就会比较显著，由此在建筑结构设计中就要把轴向变形考虑进去。

3、 高层建筑结构设计的要点

3.1 结构的超高问题

抗震规范中对建筑结构的总高度进行了严格限制，新规范中增设了B级高度，这与原来设定的A级高度在处理办法方面有很大的改变。所以在工程实践中，就要充分考虑建筑的超高问题及处理措施，在结构设计过程中要充分根据工程的实际进行抗震设计，防止建筑物结构过高导致的不安全因素。一旦在工程实际过程中忽视建筑物的超高问题，在工程后续施工过程中就会出现一系列的问题，这就会对工程工期和效益造成严重的损害。

3.2 短肢剪力墙设置问题

短肢剪力墙在规范中是这样定义的：墙肢截面高厚比为5-8的墙。实践表明，短肢剪力墙在高层建筑中的运用有更多的因素加以限制。因此，高层建筑结构设计过程中，就应当根据情况尽可能少的使用就要尽量避短肢剪力墙，从而减少由于短肢剪力墙的使用造成了不必要的麻烦，所以，在高层建筑的设计过程中，要特别注重工程的细节问题，从而提高工程建设的进度。

3.3 嵌固端的设置问题

高层建筑通常都有地下室和人防，由此嵌固端的设置位置可能在地下室顶板，也有可能在人防的顶板。在进行高层建筑结构设计的过程中，结构设计人员要特别注意嵌固端的设置问题，防止由于嵌固端设置所造成的问题。比如说嵌固端上下抗震等级的一致性问题和抗震缝设计与嵌固端位置的协调问题等等，由此可能造成结构设计的不合理，导致安全隐患的产生。

4、 结语

高层建筑是一种更为复杂的建筑模式，近年来，高层建筑发展迅速，然而建筑的结构设计效果并不理想，建筑安全问题发生的频率相对较高，由此在高层建筑结构设计过程中，建筑结构设计人员更应该根据建筑结构的特点，认真考察建筑具体实际，从而设计出合理的设计方案，保证建筑的安全性和稳定性，发挥建筑的效益，从而满足建筑使用群体的要求，同时为建筑业的更快更好发展做出贡献，使得建筑业可以有更长足的发展空间。

参考文献

[1]李红.关于高层建筑结构设计问题探析[J].民营科技，2013（3）

[2]宋金兰.浅谈高层建筑结构设计问题[J].中国新技术新产品，2012（10）

[3]张瀚.关于高层建筑结构设计问题探讨[J].中国新技术新产品，2012（23）

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正文：

近年来，高层建筑发展很快，结构形式发生了很大变化，无论是内部结构还是外部结构，都越来越符合现代人的生活方式与使用要求，但是在进行建筑结构设计的时候，必须要保证建筑结构的整体性能，否则会造成不可估量的后果。

1 高层建筑结构设计概述

1.1 设计原则

1) 适用性。高层建筑中结构设计的适用性原则，是以该建筑设计时所设定的具体使用年限为参照，保证建筑的结构设计能够在此年限中，使自身的裂缝、变形、振动等各项性能变动，始终控制在允许的限度内，使建筑在各项结构性能的支撑下，得以为建筑用户正常顺利地提供各方面的使用功能。

2) 安全性。高层建筑中结构设计的安全性原则，亦是以设计使用年限为依据，使该建筑的结构设计在预定年限范围内，始终可以达到对内部与外部各项荷载力的有效承受，即使遭遇某些偶然的破坏性事故，也要能够使自身结构控制在整体稳定的状态中，避免出现大范围的结构性损害。

3) 耐久性。高层建筑的耐久性设计原则，是指建筑的结构设计必须在规定的使用年限内，维持足够的结构耐久性，比如，混凝土结构出现的裂缝宽度不得超出允许的范围，且钢筋保护层的厚度不能够变得过于单薄，以免钢筋在遭受外部潮湿空气的状况下出现锈蚀问题。

4) 可靠性。可靠性的设计原则，是指高层建筑的结构设计，必须在设计的基准期与建筑的使用年限范围内，充分达到耐久性、安全性、稳定性、刚度、动力性能等各方面的性能要求，即使超出年限的基准期范围，也能够在各项性能出现不同程度降低的基础上，维持正常的使用。

1.2 设计要求

1) 刚度要求。高层建筑面临着众多的水平作用力影响，容易出现较大幅度的侧向位移，设计人员在进行混凝土结构设计时，必须在保证其具有足够强度的基础上，同时使其具备合理的刚度及自振频率，进而将楼层水平位移控制于允许范围。

2) 侧向力。目前，高层建筑的结构设计中，其结构内力与变形等问题，主要受到地震的水平作用力及外部环境中的风力等因素的影响，层数的不断增多会带动水平作用力的持续加大。所以，在设计混凝土结构时，必须要充分地将这些侧向力的影响考虑在内。

3) 延展性。高层建筑的结构柔性比低层的楼房要高，一旦遭遇地震等问题，会发生更大幅度的作用变形，若要避免建筑在地震等作用下发生倒塌变形等问题，就必须在进行混凝土结构的设计时，使其结构具备足够的延展性能。

2 高层建筑混凝土结构的具体设计方法

2.1 完善单元结构的布局设计

独立的结构单元设计，是高层建筑中的主要结构设计内容，此结构设计工作适合采用简单、规则的平面形式，但平面的整体长度与突出部分的长度应当控制于适宜的范围，且具备均匀分布的承载力与刚度，同时，竖向结构适合采取均匀、规则的形式，以保证建筑的外挑与内收问题得到有效的控制。

要达到这一目标，混凝土结构的设计者，应当在制定结构设计方案的阶段，便努力地将概念设计的理念与知识作为参考，使建筑的适用性与美观度等要求在得到满足的基础上，通过进行优化设计，使其结构的平面与竖向布局尽可能地实现简单、均匀与规则性，保证其结构刚度与承载力的合理分布，避免建筑独立结构单元出现过于集中的塑性变形或应力。

2.2 优化高强的混凝土与钢筋使用

高层建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料，若混凝土和钢的强度过大，势必会造成建筑材料总造价的超限，同时加大其他构件的造价，从而降低建筑建设的经济效益。因此，混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。

以软土地基上的高层建筑设计为例，该结构地基受到的荷载较高，设计人员可以通过优化高强度的混凝土以及钢筋的使用，使建筑中各构件的截面尺寸得到合理优化，从而减轻建筑的结构自重，使建筑的基础工程建设难度得到大幅度的削减，降低工程的地基处理工作造价。

再以位于震区的高层建筑的结构设计为例，建筑的自重与地震作用程度成正比例关系，设计人员通过将高强度的混凝土与钢筋的使用量减少，可以在减轻其梁、板、墙、柱等构件自重的基础上，降低地震的作用力，进而保证建筑结构的安全程度，使建筑的整体安全度得以提升。

2.3 合理设计剪力墙平面结构

1) 以建筑的各项基本结构功能为依据，在满足这些功能的前提下，尽可能地使剪力墙的布置实现相对的集中化与均匀化，对具有较高的恒载或者平面形式变化较大的部位设计剪力墙，应当尽量缩小其间距。2) 以建筑的主轴方向或者是其他方向为基准，对剪力墙进行双向的布置，且墙肢截面适合为具备较小的侧向刚度的简单规则的形式，在设计中还要尽量地减少对短肢剪力墙的使用。

3 高层建筑的混凝土结构具体设计优化措施

3.1 结构安全性

1) 设计人员应当在保证建筑各项功能的同时，通过考虑结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的结构破坏，有目的地将高层建筑的抗震等级提升。同时，还要从整体上，加强结构设计的稳定性与牢固度，避免将砖砌体承重或者装配式的混凝土结构应用于高层的公用属性较高的建筑中，而要优先选取现浇的钢筋混凝土的结构。

2) 设计人员要从建筑建设过程中及投入应用后的各个方面入手，综合考虑其荷载变化的状况，尽可能地将建筑结构的荷载标准值与构件承载力设置出较大的弹性裕度，并且为楼面等部位进行额外的增加荷载的设计，以保证建筑在各级的地震与火灾等灾害中，都可以实现对于自身结构安全的维护。

3.2 抗震概念

高层建筑的混凝土结构在应用过程中，最容易受到的破坏，便是来自于地震威胁，在进行设计的过程中，设计人员要以抗震概念设计为依据，通过进行抗震试验得出该建筑结构的抗震等级，或者借鉴相似建筑的抗震设计经验等，对高层建筑的结构体系、平立面设计、结构构件延展性等进行优化设计，以使建筑的抗震能力得到有效的提升。

3.3 耐久性

1) 选择良好的混凝土材料。

设计人员应当在保证混凝土材料的质量与基本性能的基础上，重点从结构的稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手，选择坚固、耐久、洁净的骨料，含碱量与水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并适当地将矿物掺合料加入到材料中。

2) 优化结构使用设计工作。

高层建筑中的混凝土结构物普遍包括多个构件，每一个构件所处的环境存在显著的差别，这就决定了不同构件具备的耐久性寿命存在差异，因此，设计人员要根据实际的使用环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。以屋面、阳台及女儿墙的设计为例，这些部位的梁柱构件，耐久性寿命普遍低于室内，必须合理设定这些部件维修或更换的时间。

3) 合理设计结构构造形式。

设计人员根据建筑的具体侵蚀环境与设计使用年限，设计厚度在 20 mm ～70 mm 之间的混凝土保护层，并通过协调构件的截面积与表面积，避免侵蚀性物质集中停留区域的形成，同时注意高侵蚀度的环境中，混凝土墙板的通风效果，并注意配筋间距的合理设计，以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题的出现。

4 结语

高层建筑结构设计是影响建设质量的关键决定性因素之一，因此，建筑设计人员必须加强对于其设计原则的分析与掌握，立足于具体的设计原则及要求，从整体的设计工作及具体的设计内容等方面入手，采取有效的策略，以推动其结构设计的优化完善。

参考文献:

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Abstract: Nowadays with the Ya'an earthquake occurred frequently, to the people in the building structure design has sounded the alarm. The seismic performance of building structures has become the focus of attention. Seismic performance design is reasonable or not decides the final result of the whole building can reach the standard, therefore, brook no delay to enhance the seismic performance of high-rise. In this paper, according to the design principle of the working experience of high-rise building structure design work, design of structure system, structure layout are analyzed, with the hope that people of the same trade, put forward valuable suggestions.

Keywords: structural system; antiknock; frame structure; seismic performance

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、 高层建筑抗震结构设计的基本原则

（一） 结构构件性能

1、 高层建筑结构的构间要遵循“强柱弱梁、 强剪弱弯、 强节点弱构件、 强底层柱 （墙） ” 的原则。

2、 在某些存在薄弱部位的构件及时做到增强其抗震能力。

3、 主要耗能构件不宜选择承受竖向荷载的主要构件。

（二） 抗震防线要尽可能的多设置几道

1、抗震结构的体系主要由一些延性较好的分支体系构成，并且以延性较好的构件一起协同工作来增强抗震性能。

2、 较强烈的地震过后常常伴有余震，为避免建筑物再遭破坏需要多道防线，抗震结构体系应有最大可能数量的外内部冗余度，有意识的建立一系列分布的屈服区，主要的耗能构件一方面需要有较高的延展性，另外还需具备适当的刚度，这样结构体才能把大量的地震能量扩散和吸收掉，避免震时倒塌。

3、 把结构构件的强弱关系处理好。在同一楼层最好使主要构件在屈服以后，其它的抗侧力构件还处于弹性阶段，能使有效屈服保持的阶段比较长，使结构的抗倒塌能力和结构的延展性得到提高。

4、 抗震设计中部分结构设计过强则会导致其它部位相对薄弱，在设计时应当引起注意。

（三） 建筑体薄弱部位必须提高抗震能力

1、 在强烈地震下的构件根本没有强度安全储备，对构件的实际承载能力进行分析是判断那些部位薄弱的基础。

2、 要使楼层的实际承载能力和设计计算的弹性受力比值保持均匀，如果楼层的比值出现突变，塑性内力重新分布会导致集中地塑性变形。

3、 尽量避免在局部加强而忽视各结构部位刚度与承载力的协调。

4、 有目的对抗震设计的薄弱部位进行控制，既要使其具有当然的变形能力，又可以使薄弱层不发生转移。这种手段能有效的提高其抗震性能。

二、 选择合理的结构体系

根据抗侧力结构的不同，钢筋混凝土结构主要可分为框架———剪力墙结构、 框架结构、 剪力墙结构、筒体结构等几种结构体系，它们各自的受力特点以及抵抗水平力的能力，尤其在抗震性能上的表现也有所不同，适用用范围也有一定的针对性。

（一） 框架结构

框架结构主要由柱与梁构件以节点来进行连接构成。框架中的梁和柱承受着垂直荷载和水平荷载，在建筑的层数较少的情况下，水平荷载对结构的影响很小，适于采用框架结构体系。如果层数较多框架结构在水平力的作用下，内力分布均衡性较差，同时还存在着有的楼层层间屈服强度特别弱的情况；并且由于框架结构构件截面惯性矩比较小，而导致侧向变形较大和刚度较小，一旦遇到强烈地震，薄弱层首先屈服出现弹塑性变形，震害中一般是梁较轻柱较重柱顶重于柱底，尤其是边柱与角柱的被破坏率更高。剪跨度小的短柱容易在柱中发生剪切破坏，通常情况下都是柱端出现弯曲性破坏。所以说框架结构在高度上有所限制主要用于层数较少的建筑和非抗震设计中。

（二） 剪力墙结构

在剪力墙结构中，剪力墙沿着横纵方向多轴线斜交或者正交来布置，由钢筋混凝土墙体来承受全部的竖向荷载和水平荷载，它是一种以弯曲变形为主的刚性结构，它的抗侧力强度要大于框架结构，在水平力的作用下不但空间整体性不错而且侧向变形较小。剪力墙结构的工作状态可分为小开口墙、连肢墙和单肢墙。其中小开口墙和单肢墙的截面内力几乎接近于按材料力学公式呈直线分布的规律。联肢墙则主要通过连系梁来使各墙肢体来共同工作。地震力矩可由连梁对墙肢的约束力矩与多个墙肢的截面内力矩来共同承担，设计要以 “梁先屈服，然后是墙肢弯曲被破坏而导致承载内力丧失。”为原则。在连梁钢筋屈服且有延性时大量的地震能量被吸收掉，弯矩和剪力得以继续传递，对墙肢有约束作用。由于剪力墙结构的自重比较大，建筑平面布置的局限性也比较大，对建筑内部大空间的需求难以满足，因此它多用于房间面积不大，墙体布置较多的建筑物中。

（三） 框架———剪力墙结构

它主要是指在框架结构中的合适部位增设剪力墙，是一种刚柔结合的结构体系，由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中水平力由剪力墙与框架共同承担，但是剪力墙与框架的刚度相差较大，变形状态各有不同，必须要通过各层楼板来使它们的变形达到一致以达到剪力墙和框架协同工作的效果。从受力的特点上来进行分析，剪切墙主要是以弯曲变形为主要特点，框架则是以剪切变形为主要特点，由于在变为上的协调，建筑物遇震时，在底部剪力墙协助框架进行抗震，在顶部框架则协助剪力墙来进行抗震。两种结构各自发挥特点进行联合抗震，抗震能力大为提高可适用于各种高度的建筑物。通过对以上三种抗震结构方式的分析可以看出建筑物的用途与高度是选择何种结构方式的重点。

三、 选择合理的结构布置， 协调好建筑与结构的关系

（一） 既要满足建筑功能所要达到的要求，又要注意经济适用，利于施工。建筑物的开间、 层数、层高以及进深等体型和平面关系不但要满足使用要求，还要把类型减少最好达到对标准层的重复使用。

（二）高层建筑的主要矛盾是对位移的控制，不但要从立面变化和平面体型等方面来考虑提高结构的整体刚度来把结构的位移减少。在进行结构布置时,必须加强结构的刚度以及整体性，重视对构件的连接，使结构各部分能以最有效的方式在结构体上共同作用。重视基础整体性的加强，能把基础平移或者扭转对结构的侧移影响减少，另外还要加强应力比较复杂部位的强度和薄弱部位的强度。把结构的整体宽度加强也能够有效减少侧移影响，在其它条件未发生变化时，变形与宽度的三次方成正比，所以说对建筑体的高度与宽度加以限制对于抗震相当有利，因体型偏重而扁的建筑体是不合适的，建筑体最好选择刚度比较大的平面形状， 比如说圆形、方形、接近方形的矩形、Y 形等。也就是把建筑体的使用要求与多样化和结构的要求进行有机的结合，有助于侧向稳定体系的建立。

（三） 为减少地震区在发生地震时对建筑结构的局部以及整体造成的不利影响，应当注意建筑体的平面形状要规整避免出现内收或者外伸太大，层间屈服度和层间刚度的分布要均匀，建筑体主要抗侧力的竖向构件的截面尺寸、混凝土强度等级以及配筋量的改变，不要集中在同一楼层内出现。在平面内的长与宽的比不能太大会导致振动的同步性差，应当使荷载合力作用线通过结构刚度中心来把扭转的影响减少。在对电梯间进行布置时不应把电梯间设置在端部的角区或者平面的凹角处，这会对刚度的对称性产生不利影响。

四、 结构的抗震性能的提高

在地震区进行高层建筑不但要求结构具有足够的刚度与强度，抗震性能的提高也至关重要，所以建筑体具有一定的塑性变形能力来吸收能量，能有效减少地震的破坏。

（一） 框架结构

在对框架结构进行设计时应尽力做到不破坏节点，通常情况下梁比柱的屈服要早一些，在同一层中各柱的两端屈服的时间长一些有利于对建筑体的保护，底层柱底的塑性铰最好晚一些形成，必须使梁柱端的塑性铰出现得尽可能分散，以便使抗震能力得以充分发挥。要使钢筋混凝土结构具有足够的延展性与承载力，在设计时必须遵循“强柱弱梁” 、“强剪弱弯” 、“强节点弱构件”的原则，柱截面尺寸的设计要合理，构造配筋要求必须要达到，尤其是节点的构造必须加强。

（二） 框架———剪力墙结构和剪力墙结构

对于剪力墙结构和框架———剪力墙结构中剪力墙的高与宽的比不易小于 2，这样在地震的作用下会呈现出弯剪型破坏，并且塑性屈服在墙的底部出现。连梁的塑性屈服最好在梁端，并且要有足够的变形能力。在遵循“强墙弱梁”的原则下把墙肢的承载力加强，能提高抗震能力，能避免墙肢被剪切而破坏。

结语

近年来，随着我国高层建筑体的迅猛发展，对高层建筑体的抗震要求也越来越高，科学的高层建筑体的抗震设计必将会将损失减到更小，希望通过本文的认识有助于建筑行业者完善建筑结构设计，建造出抗震能力更加优秀的杰作。

参考文献：

[1] 和佳一.浅谈高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品.2011,12:156.

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Abstract: the shear wall structure is resistance and the vertical load under lateral force, has been widely used in modern high-rise building. Because of its section the height of the great and relatively small thickness, have bearing capacity and rigidity plane within advantages, but also has the shear deformation relative more adverse performance. Based on the shear wall structure of the high-rise building aseismic design as discusses key, from the structural behavior and related codes are primarily discussed.

Key words: the shear wall structure, mechanical properties and seismic design

中图分类号：TU973+.31文献标识码：A 文章编号：

前言

剪力墙结构是指用钢筋混凝土墙代替框架结构中的柱，以承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构。其最大特点是能够有效控制结构水平作用。《建筑抗震设计规范》（2010年版，以下未注明处相同）称之为抗震墙，本文按照工程界习惯称作剪力墙。多数情况下，剪力墙截面高度大于其厚度8倍，厚度相对而言较薄，一般仅为200～300mm。因此，从墙体尺寸可以看出，其墙身平面内抗侧刚度很大，相反，平外面刚度却很小。根据这一特点，在进行结构方案布置时，墙体应当沿建筑物主轴方向均匀布置，利用平面内较大刚度承受纵横两个方向的水平和扭转作用。抗震设计中，要求在正常使用及小震作用下，处于弹性工作状态；在中等强度地震作用下，允许进入弹塑性状态，但应具有足够承载力、延性；在强震作用（罕遇烈度）下，不应出现倒塌。此外还应保证结构稳定。现通过对剪力墙结构中抗震设计的相关要素分析，希望和广大结构设计人员进行交流，共同进步。

受力性能

（1）整体墙和小开口整体墙

由于没有洞口或洞口很小，此类墙可以看作是一个整体悬臂墙。在轴向压力和水平力作用下，悬臂墙破坏形态主要是弯曲破坏。弯曲破坏又分为大偏压和小偏压破坏，要设计成“延性剪力墙”就是要把剪力墙的破坏形态控制在弯曲破坏中的大偏心破坏范围。从墙体尺寸而言，细高的剪力墙（高宽比大于3）容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙。另外，墙肢的平面长度（即墙肢截面高度）不宜大于8米。当一个结构单元中有少量长度大于8米的大墙肢时，计算中楼层剪力主要由这些大墙肢承受。一旦地震，尤其是在罕遇烈度地震时，大墙肢容易首先遭受破坏，而小的墙肢又无足够配筋，使整个结构可能形成各个击破。当墙的长度很长时，可以开设洞口，将长墙分成较小长度、较均匀的肢墙，保证均匀受力。

（2）连肢墙

实际工程中，剪力墙经过门窗分割形成连肢墙。洞口上下部位是连梁，洞口左右部位是墙肢。连肢墙的设计应把连梁放在抗震第一道防线，在连梁屈服前，不让墙肢破坏。连梁自身要做到受剪承载力高于弯曲承载力。目的就是“强肢弱梁”和“强剪弱弯”。无论是在整体的开洞剪力墙设计，还是在连梁、墙肢等局部构件上的设计，都体现上述原则，才能保证墙肢安全。当连梁破坏时，结构会继续承载，直至墙肢截面屈服。

结构设计

（1）强剪弱弯

为避免脆性剪切破坏，应按照” 强剪弱弯”的要求设计剪力墙墙肢。一般的方法是将剪力墙底部加强部分的剪力设计值增大，提高抗剪承载力。《建筑抗震设计规范》6.2.8条规定了各个抗震等级剪力墙底部加强部位的剪力设计值应乘以不同的剪力增大系数，以此进行抗剪配筋设计，从而实现” 强剪弱弯”的结构受力性能。

（2）加强底部塑性铰区

一般在底部剪力墙弯矩最大，底截面钢筋屈服后会形成塑性铰区。而且，塑性铰区（分布于一定范围）是剪力最大部位，在反复荷载作用下，会形成交叉裂缝，可能出现剪切破坏。所以在塑性铰区要采取加强措施，即底部加强部位。《建筑抗震设计规范》6.1.10条规定了底部加强部位的具体高度要求。目的就是提高受剪承载力，加强抗震的构造措施，提升结构的弹塑性变形能力。

（3）限制轴压比

为保证剪力墙延性，避免截面上受压区高度过大而出现小偏压情况，应当控制剪力墙加强区截面相对受压区高度，但截面受压区高度与截面形状有关，实际工程中剪力墙截面复杂，会增加计算受压区高度的困难。为此，《建筑抗震设计规范》采用简化方法，限制截面的平均轴压比。计算轴压比时，规范采用了重力荷载代表值作用下的轴力代表值，即考虑重力荷载分项系数1.2后的最大轴力设计值。《建筑抗震设计规范》6.4.2条具体要求了各个抗震等级下的墙肢轴压比限值。在这里笔者想说明，2010年版《建筑抗震设计规范》6.4.2条较之前版本规范，增加了剪力墙抗震等级三级时0.6的轴压比限值要求（之前版本对抗震等级三级无轴压比限值要求）。笔者曾经参与过清远地区某个剪力墙高层项目，剪力墙抗震等级三级，按照2010年版规范轴压比限值0.6来控制，若从满足轴压比限值角度来布置剪力墙，相应的结构位移（刚度）大多数情况下都能够满足规范要求。由此可以看出，6度区剪力墙结构体系基本以竖向荷载作为剪力墙截面尺寸控制因素，当轴压比限值满足规范要求时，结构刚度一般都能够满足。在实际工程的结构方案（或初步设计）阶段可由此先估算墙柱尺寸，计算结构整体受力性能。

（4）设置边缘构件

边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱，端柱和翼墙，其箍筋较多（配箍率特征值相对较大），对混凝土的约束较强；构造边缘构件的箍筋较少，对混凝土约束较差或没有约束。剪力墙墙肢的塑性变形能力和抗地震倒塌能力，除了与纵向钢筋有关外，还与截面形状、截面相对受压区高度（轴压比），墙梁端的约束范围、约束范围内的箍筋配箍特征值有关。当截面相对受压区高度（轴压比）大到一定时，需要设置约束边缘构件，使墙肢端部成为箍筋约束混凝土。《建筑抗震设计规范》6.4.5条对边缘构件的尺寸、配筋都做了具体的说明。特别是6.4.5-2款规定了“一、二、三级抗震墙，以及部分框支抗震墙结构的抗震墙，应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件，在以上其他部位可设置构造边缘构件。”这一点刚好就和本文之前提到的”加强底部塑性铰区”一节相呼应，可以看出，通过设置约束边缘构件，可以提高墙肢端部混凝土极限压应变、改善剪力墙延性。

（5）控制墙肢截面尺寸

剪力墙墙肢截面厚度，除了要满足承载力的要求外，还要满足稳定和避免过早出现斜裂缝的要求。一般情况下，把稳定要求的厚度称作最小厚度，通过构造满足。在实际结构体系中，

楼板以及与剪力墙平面外相交的剪力墙，是剪力墙的侧向支撑，可防止剪力墙失稳。通常情况下，剪力墙最小厚度由楼层高度控制。《建筑抗震设计规范》6.4.1条规定了剪力墙最小厚度要求。设计时需留意。另外，就是本文之前提到过的墙段高宽比不宜小于3，《建筑抗震设计规范》6.1.9条也做了具体的要求。

（6）配置分布钢筋

《建筑抗震设计规范》6.4.3条对剪力墙内分布钢筋的配置提供了具体说明。特别是6.4.3-1款：“一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%，四级抗震分布钢筋最小配筋率不应小于0.20%。”剪力墙中，分布钢筋的作用主要是：抗剪、抗弯、减小收缩裂缝等。如果竖向分布钢筋过少，墙肢端部的纵向受力钢筋屈服后，裂缝将迅速开展，裂缝的长度、宽度都较大；如果横向分布钢筋过少，斜裂缝一旦出现就发展成主要斜裂缝，剪力墙将沿斜裂缝被剪坏。因此，墙肢的竖向和横向分布钢筋最小配筋率是根据限制斜裂缝开展要求确定的。

结束语

剪力墙结构具有较好的抗震性能，且结构布置灵活，可以很大程度减小结构构件对建筑的使用影响，所以高层住宅较多使用这种结构形式。在抗震设计中，针对剪力墙结构受力体系及相关规范条文进行分析理解，合理采用计算分析方法，并采取相应构造措施，相信剪力墙结构能够以更加经济、实用的优势展现在住宅设计中，具有更广阔的发展前景。

参考文献

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前言

近年来我国建筑设计水平有了大幅度的提升，特别是在当前能源短缺现象越来越严重的今天，建筑行业为了达到节能减排的目标，设计师在设计过程中更重视节能的重要性。通过加强高层建筑结构中剪力墙结构设计，有效的增强建筑剪力墙的刚度，提高建筑物的抗震性能和整体性能。而且剪力墙建筑成本具有较好的经济性，能够满足人们各种不同的需求，因此在高层建筑结构中，剪力墙结构开始被广泛推广和应用，有效的保证了高层建筑的质量。

1 剪力墙的含义

利用剪力墙结构代替框架结构，不仅有效的增强建筑的荷载，而且对控制结构水平力上混凝土和钢筋现浇结构也具有积极的意义。剪力墙结构主要以连梁结构和墙肢结构为主，不仅具有较大的刚度，而且承载力及整体性都较好，在整个建筑过程中用钢量也不大。这也是剪力墙结构被广泛推广和使用的重要因素。而且在高层建筑中采用现浇剪力墙结构技术，可以将承重墙与分隔墙有效的结合，这样可以有效的降低成本。因此需要重视对剪力墙结构技术的研究力度，确保剪力墙结构设计水平的提高。

2 剪力墙的优点

将剪力墙结构设计融入建筑结构设计中，这样不仅能够降低工程的用钢量，而且对降低建筑工程成本也具有非常重要的意义。而且剪力墙整体性能较好，具有较大的刚度，能够承受住各种类型的荷载，特别是对水平方面的荷载更有效。而且将剪力墙结构设计融入到高层建筑结构设计中来，能够将建筑内部的分隔墙与建筑内部的承重墙有效的结合在一起，对增强建筑内部的空间的安全和美观具有积极的意义。

3 剪力墙的缺点

尽量应用剪力墙结构具有较多的优势，但在实际应用中还存在一定的缺点。在框架结构中应用剪力墙会导致建筑重量增加，使建筑成本增高，抗震性能降低。尽管在一定程度上利用剪力墙结构设计时能够减少钢筋的使用率，但同时也会对结构的延性带来一定的影响。而且剪力墙的墙肢自身承载能力受到一定的制约，这也导致其作用无法有效的发挥出来，尽管剪力墙刚度对侧向变形具有较好的抵抗力，但在实际应用时，需要自上而下加强建筑本身的结构，从而导致建筑成本增加。

4 剪力墙结构的要点

4.1 合理配置剪力墙暗柱钢筋

针对于相关的规定，在进行一级、二级及三级剪力墙结构设计时，需要进行暗柱和端柱的设置，通过设计暗柱和端柱，这样能够在一定程度上消耗大量的地震波能量，同时还能够增强剪力墙边缘抗拉能力，这对提高建筑的稳定性具有非常重要的意义。

4.2 合理布置剪力墙结构

剪力墙结构设计过程中，充分的利用钢筋混凝土使剪力墙能够承担来自于各个方向，特点是水平方面的荷载力。因此在剪力墙结构设计时，需要对其进行合理布置，确保在满足建筑本身要求的同时还要找到建筑自身的曲线，然后再对其进行规则布置。另外，为了确保剪力墙结构布置的合理性，还要对建筑竖向承载和结构的对称性进行综合考虑，有效的提高结构的抗震性能，避免水平地震力作用下产生扭转效应。

首先，在选择短肢剪力墙结构时需要保持慎重的态度，这主要是由于短肢剪力墙结构不仅抗震性能较差，而且无法有效的保障建筑的稳定性，因此在选择时要对多方面因素进行综合考虑，在保证对建筑灵活布置的同时，还要有效的减少建筑结构的重量。

其次，在剪力墙结构布置时不能出现独立的小墙肢，因为一旦在建筑设计中出现了独立的小墙肢，则会导致建筑施工难度系数增加，因此在实际工作中，需要合理对洞口进行合并，避免使用独立的墙肢，这不仅有利于降低施工难度系数，而且对合理设置建筑剪力墙也具有积极的作用。

最后，由于剪力墙刚度直接关系到抗震性能及施工的时间，因此在合理布置剪力墙结构时需要保障整体刚度，这样在保证施工时间的同时，还能够增强其抗震性能，获得较好的经济效应。而且在对剪力墙刚度进行控制时，还要有效的满足位移限制标准，这样建筑墙肢与连梁超筋之间能够具有较好的抗剪力，而且截面设计难度系数也能够降低。

4.3 合理的控制剪力墙结构参数

由于高层建筑结构的承重比较特殊，所以在对剪力墙进行结构设计时，需要充分考虑到各项参数的有效控制，以确保能够将高层建筑的各项荷载控制在有效范围内。在结构参数设计时，要对位移比例、侧向刚度比例以及周期比例等进行恰当而合理的设计，将其数值控制在合理的范围内，从而确保高层建筑不会因为剪力墙结构设计不规范而发生扭转及偏心力的现象。在结构参数设计过程中，还要对剪力墙自身的不规则性进行限值设计，一定要控制在标准范围内。因此在实际高层建筑结构中剪力墙结构设计时，需要对剪力墙结构参数进行合理控制。

4.4 剪力墙的连梁设计

连梁是高层建筑连接剪力墙的重要结构，其两侧与剪力墙相连，因为剪力墙本身具有一定的强度和刚度，所以会对连梁产生较大的内力。为了降低连梁的内力，在对内力进行计算的过程中一般会采用刚度折减的方式，但是要控制好折减值。在受到风力以及地震的影响下，会对连梁产生较大的内力，从而影响到连梁的结构性能。所以一般会通过增大剪力墙洞口宽度、在连梁中部开水平缝等措施来降低连梁内力，以便削弱各种应力对连梁产生的破坏，提高高层建筑结构的稳定性。

5 结束语

近年来我国建筑行业取得了较快的发展，这也有效的推动了剪力墙结构的应用。在当前高层建筑结构中，剪力墙结构应用十分普遍，因此需要在建筑结构设计过程中将剪力墙结构融入到整个设计过程中，提高建筑的整体性能及抗震性能，更充分的发挥出剪力墙结构的重要作用。而且需要加大对剪力墙研究的力度，进一步提高剪力墙结构设计水平，在满足人们对建筑的需求的同时，确保建筑整体质量的全面提升。

参考文献

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随着我国社会经济的不断发展，高层建筑建设数量不断增多，高层建筑朝着纵向发展，钢结构可以广泛应用于住宅建筑以及工业厂房以及公共场所当中，从整体上来看，民用高层建筑钢结构具有良好的外观，较强的抗震性能以及总体成本低等优点。此外，建筑中所需的钢结构材料的主要用途之一就是加工制造，并在工地现场完成拼装工作，最终实现了施工效率的大幅度提升。下面结合工程实例，就高层建筑钢结构设计要点进行论述。

1 高层建筑钢结构的优点

高层建筑钢结构的优点主要表现在它的施工、使用功能以及设计等方面，将钢结构引入 民用高层建筑中的优势在于：一是弥补了传统结构的不足，分割方便，并大大提高了使用率； 二是钢结构在建筑使用中需要一些新型材料，如轻质墙板等，这些材料本身为绿色材料，有利于缓解能源 紧缺的现状；三是钢材本身的工业化程度高，同时又是一种可再生材料，所以满足环保、节能的要求；四是与其他建筑体系相比，钢结构体系质量较轻，能够有效减少地基的资金投入。

2 高层建筑钢结构设计原则

总的来说，民用高层建筑钢结构在设计过程中需要遵循以下几个方面的原则：第一，整体原则，过去的钢结构建筑往往都会采用先建筑后结构的方式来完成设计工作，但是高层建筑钢结构自身会用到一些比较特殊的材料，同时还会借助一些技术性特别强的计算机软件进行模型的综合，因此，我们需要将设计与结构进行了有机的结合，将两者的目标在同一时间内达到；第二，优化原则，在这一原则下应尽量选择比较薄的截面，并选择拥有稍强刚度的下截面。同时，还应该尽可能地避免选择相关规范中所提出的最小截面。例如，《钢结构设计规范》中明确指出，对于钢结构的受力构件不能选择厚度低于4mm的钢板，同时还不能选择厚度低于3mm的钢管；用于钢结构屋架中的角钢构件，在螺栓连接方式下应注意螺栓开孔对截面削弱造成的最小边距的影响等问题。

3 高层建筑钢结构设计实例分析

3.1 工程概况

某高层建筑，总建筑面积10万m2，地上 40 层，地下3层，高度167m。抗震设防烈度为6度。本工程负3层至地上3层均采用框架-筒体结构，第4层为梁式转换层，梁截面尺寸最大为1200mm×3500mm，板厚190mm，5层以上采用剪力墙-核芯筒结构。基础采用型钢混凝土柱，楼面采用钢筋混凝土楼板。

3.2 钢结构的设计

根据结构受力情况，型钢混凝土梁柱中的型钢均采用Q345B 级钢材。高强度螺栓采用10.9级扭剪型高强螺栓，表面喷砂处理，摩擦面抗滑移动系数取 0.45。

采用实腹式┼字形为型钢混凝土柱中型钢的截面形式，型钢混凝土柱中的型钢含钢率控制在 5% 左右，而型钢混凝土梁中的型钢则采用 H 型钢，采用中国建筑科学研究院编制的

PKPM系列程序中多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE进行整体计算，并根据计算结果合理调整梁柱截面钢筋及钢骨大小。本工程若采用钢筋混凝土柱，则底层柱的截面需要 1600mm×1600mm，而采用钢骨混凝土柱，底层柱的截面仅需要 1100mm×1100mm。

钢板的厚度均不小于6mm，一般为翼缘厚度≥20mm，腹板厚度≥16mm；由于在轧制过程中，较厚的钢板存在各向异性，常在焊缝附近形成约束，焊接时易引致层状撕裂，很难保证焊接质量，因此当钢板厚度大于36mm时，必须按《厚度方向性能钢板》GB5313中的Z15级来控制钢材厚度方向的断面收缩率。

3.3 钢结构的制作与安装

3.3.1 钢板对接阶段

钢板对接阶段是钢结构工程的首要环节，对钢结构设计的整体效果有着重要的影响，因此在高层建筑的钢结构工程中尤需重视钢板对接的设计制作。钢板对接应为整体对接，只在长度方向采用小车式埋弧自动焊或者龙门式自动埋弧焊完成钢板的对接。

钢板焊接坡口则采用龙门刨刨削或用钢结构万能坡口切割机铣削而成，加工后用样板检查坡口尺寸。此外，还要采用超声波对坡口及其两侧各50mm范围进行检测，如发现有裂缝、夹层等缺漏，必须进行处理。钢板对接要在专用工作平台上进行，严格要求对口错边小于 2mm 且不超过钢板的厚度的1/25。当不同厚度的钢板对接时，为避免焊接后产生应力集中，厚板的接头附近要做削薄处理，再按普通钢板对接的要求打坡口。

3.3.2 下料切割阶段

采用数控多头火焰切割机，同时切割板材的两边，使其两边均匀受热，避免造成不易修复的侧向弯曲，从而确保其边缘质量。此外，需按照设计图纸标注的尺寸确定钢骨柱腹板和翼缘的下料长度。在进行焊接H型钢的组立及装配焊接时，根据构件截面高度、板厚及加劲板数量等因素预留收缩余量。在下料时，将翼缘的一端直接切割成满足要求的坡口，在装配H 型钢梁时，就以此端作为装配时的基准端，既避免了二次切割，也能更好地控制质量。

3.3.3 H形钢梁组立阶段

本工程在组立H 型钢之前，首先进行了全方位的检查核实，确保H型钢梁的组立满足设计图纸及相关规范的要求，然后将腹板和翼缘上的割渣、毛刺等物清除，并进行矫直矫正，再划定定位线和中心线，采用超声波对坡口及其两侧各50mm范围进行检测，对裂缝、夹层等缺漏进行处理。经检验合格后，在翼缘板上标出中心线，以其为基准找出腹板组装线，在组立机上组立。

3.3.4 端头及锁口加工阶段

本工程的构件需现场焊接，所以大多要进行锁口加工，H型钢加工好，并经检验合格后，用端头铣进行端头铣平，此时要准确控制构件的几何尺寸，保证端头平整。并通过锁口机完成相关的锁口处理，以提高端头及锁口的加工质量，提高钢结构设计的整体效果。

3.3.5 构件组装阶段

构件组装应在组装平台上进行，平台应测量找平。将用于装配的组装架及胎模牢固地固定在平台上，将合格的型钢梁柱整齐有序地摆放其上，按照图纸要求组装加劲肋等构件，然后按照设计图纸放样梁两端螺栓孔的位置，标出端面铣位置线和孔位检查线，方便检查及施工。构件组装时，注意先组装内部组件，再组装外部组件。本工程要求H型钢加工时，弯曲度允许偏差≤L/1000，且≤5mm；扭曲度允许偏差≤H/250，且≤5mm；端部切斜允许的偏差值e≤1.6%H，且≤3mm；翼缘腹板平面度允许偏差值≤2.0mm。这些质量要求能够有效控制钢结构构件组装的整体质量。

3.3.6 钢结构安装阶段

本工程采用埋入式刚性柱脚固定，钢柱整体吊装就位，将焊接好的柱脚底板通过预留螺栓临时固定在基础上，调整校准后再绑扎柱钢筋，浇筑混凝土。已完成吊装的结构要尽快焊接，才能尽早浇筑本层混凝土，从而进行上层钢结构的安装，加快建筑物的施工速度。

4 结语

综上所述，本文结合某高层建筑钢结构部分的设计要点分析，在高层建筑钢结构设计中，从钢板对接阶段到钢结构安装阶段，每一个环节都不容忽视，因此，我们需要加强钢结构设计中各个环境的节点控制，这样才能提高高层建筑结构设计的整体效果。

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一、引言

在高层建筑物的施工过程中，由于其结构的多样性，给转换层的结构设计带来不少困难，在对转换层进行设计时，必须要针对高层建筑的结构类别，对方案的设计采取区别性对待，认真设计，并通过精心组织施工，高要求确定模板、混凝土及钢筋等的施工方案，为实现施工方案提供有利的条件，把施工的难度降低下来，为高层建筑转换层的结构安全奠定坚实基础。

二、高层建筑中转换层设计的原则

（一）、高层建筑中转换层的结构布置

通过分析得出，首先，底部转换层位置越高，转换层上、下的刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变就会越加剧。另外，转换层的位置越高，落地剪力墙或简体越容易出现受弯开裂，从而增大框支柱的内力，造成转换层上部附近的墙体容易被破坏。其次，底部带转换层的结构，由于其上部的部分竖向构件，不能直接连续贯通落地，所以，必须设置安全可靠的转换构件。就目前而言，转换构件一般可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。由于在地震区使用转换厚板的经验较少，可在非地震区或六6抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，因此，七八度抗震设计时，地下室设计可采用厚板转换层。

（二）、高层建筑中对转换层的抗震设计

首先，为确保转换层设计的安全性，规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在三层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级需要按照高规规定提高一个等级采用，以便提高其抗震构造措施。其次，对于底部带转换层的框架一―核心简结构和为密柱框架的简中简结构的抗震等级不需要提高，只需要对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力进行调整增大。在进行八度抗震设计时，还必须注意竖向地震作用的影响。

（三）、高层建筑中转换层的竖向布置

首先，转换结构要根据建筑功能和结构传力的实际需要，沿着高层建筑物高度的方向一处或多处进行灵活布置。还可以依据建筑物功能的要求，将转换层布置在楼层局部，且自身的这个空间既可作为技术设备层，也可作正常使用楼层，为防止沿竖向刚度过于悬殊，前提是必须确保转换层有足够的刚度。其次，对于大底盘多塔楼的商住建筑来说，塔楼的转换层设置在裙房的屋面层比较适宜，为避免中间出现刚度特别小的楼层，减小震害，设计时还必须加大屋面梁、厚度及板尺寸。对部分框支剪力墙高层建筑结构，其转换层的位置设计，若是七度区则不要超过第五层，若是八度区则设置不宜超过第三层。

三、高层建筑转换层结构形式及特点

高层建筑转换层结构形式主要有梁式转换、箱式转换、板式转换、桁架转换、斜柱转换等几种形式。梁式转换是高层建筑中使用频率比较多的结构形式。转换梁的截面通常是0.8至1米。梁式转换传力路线比较明确，这就给建筑工程的研究计算与设计带来很大的便利，在加上其成本较低，因此应用范围比较广。箱式转换是通过双向与单向两个方面来实现的，与上下两层较厚的楼板结合在一起，成为一个整体。这种方式要求转换层必须有较大的刚度。

板式转换是当其厚度无次序、分错开较大、梁承托不了的时候。这种形式的转换层的下层灵活度大，但因为比较厚重，施工的时候难度提高了很多，相对比较麻烦。桁架转换与其它的转换层结构形式相比，其受力路径更清晰，抗震能力更好，使用更灵活。但其节点的设计比较麻烦，加上其它的不利因素，运用范围不是太广。斜柱转换层能够使混凝土的可压缩性进行充分发挥，扩大了建筑物的可利用空间，不足之处会使水平荷载加大。因此，对斜柱转换层进行施工时，需要添加拉梁或圈梁，将斜柱连接更多的楼层，相对减少水平荷载，促使建筑达到平衡，确保了建筑的安全。

四、高层建筑转换层的施工设计要点

（一）、高层建筑钢筋工程结构设计要点

由于高层建筑转换层具有钢筋高含量、主筋长、钢筋布置密集的特点，因此，在施工时要准确地翻样、下料，安放、安装好钢筋，防止钢筋发生“抢位”而造成的返工问题

首先是关于钢筋的翻样、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，结合实际条件翻样施工工作；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，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。

其次是关于钢筋的安装、就位。大梁钢筋的安放需注意：搭设临时的钢管搁架，搭设位置在梁底上方；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。

（二）、高层建筑模板工程结构设计要点

第一，对模板支撑工程方案的选择，要求其具有适用性。在对方案进行选择时，需要对支撑系统的稳定程度及强度进行细致检验。在进行混凝土浇筑之前，必须完成支撑系统的搭建，并确保其牢固程度。

第二，对支撑系统的脚手架进行设计时，要将其宽度控制在1200mm左右，高度控制在1700-1900mm之间，托顶和加调座底在门式脚手架之上，托顶与底座的距离控制在900mm左右，确保支撑两层门架中间可以交叉与连接。

第三，将钢管水平架布置在转换梁的侧模位置，每根钢管的间隔控制在450mm，采用配对拉螺栓将钢管加固。在施工之前，要对拉螺栓的牢固程度及侧模的刚度进行检查，对第一层的梁板支撑进行拆除时，要确保在七个小时之后进行。

4.结束语

通过以上分析，不难看出，在高层建筑物的施工过程中，转换层的施工设计是结构设计的一个难点，由于建筑空间的整体复杂性，建筑结构的施工技术控制也会在不断的发生变化，为了能够对建筑工程的整体的空间布局进行有效控制，就必须在结构的转换上下大力气。因此，随着建筑物结构的不断变化，转换层截稿施工设计也要不断的变化，加强对转换层的整体施工质量进行控制，确保建筑工程最终的整体施工进度，以实现工程建设安全、适用、经济的综合目标。

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剪力墙结构（shear wall structure）是指能够代替框架结构中梁柱承担各类水平、竖向荷载并能有效控制结构水平力的钢筋混凝土现浇结构。这种结构具有增加建筑物内部空间、减少用钢量等优点，目前在高层房屋尤其是高层住宅建筑得到大规模的运用。作为结构设计人员，在造价一定条件下如何最大限度地提高剪力墙的刚度，对于实现建筑结构安全效益、经济效益与社会效益的有机统一有着重要的意义。

1 剪力墙结构的优缺点

1.1 剪力墙结构的优点

实践证明，剪力墙结构的运用可以在很大程度上减少建筑结构的用钢量、降低工程成本，同时由于其具有较强的整体性能，拥有相对较大的刚度足以抵抗各类荷载，尤其是水平向荷载。具体到高层住宅建筑中，剪力墙结构的运用还能将建筑物内部的分隔墙与承重墙有机结合，增加建筑物内部空间，不仅安全可靠，而且经济美观。

1.2 剪力墙结构的缺点

剪力墙结构在存在诸多优点的同时，难免会存在一定的缺点。主要表现在以下4个方面：

（1）相对于框架结构，剪力墙的存在难免导致建筑自重的增加，建筑物建造成本相应增加。此外，地震作用下结构的地震反应也相对增大；

（2）剪力墙结构自身刚度较大从而能够较好地抵抗侧向变形，相应的建筑物上部结构以及下部基础也需予以加强，建筑物成本增加在所难免；

（3）剪力墙结构中构造钢筋的配筋率相对较低，虽然在一定程度上节省了钢材，但却使得结构延性变小；

（4）剪力墙墙肢自身承载能力得不到充分运用。

2 剪力墙结构设计的几个要点

2.1 根据建筑物层数合理选定结构方案

（1）20层以下住宅建筑

对于20层以下住宅建筑，短肢剪力墙结构比传统现浇剪力墙结构有着较为明显的优势。一方面，短肢剪力墙面上结构洞存在可以一定程度地降低结构的自重，相应地结构的刚度也减小，地震作用下结构的地震反应也减小；另一方面，短肢剪力墙各强肢的承载能力能够得到充分地发挥，这样在降低工程成本的同时还能很大程度地提高结构的承载能力。此外，短肢剪力墙结构还能有效改善建筑物墙体的保温性能。

短肢剪力墙结构基本原理：与传统剪力墙相比，短肢剪力墙上有一定数量的结构洞。在短肢剪力墙结构中，短肢剪力墙承受了大部分的竖向荷载。而短肢剪力墙结构中各墙肢连接为一体，整体性能良好，因此，建筑物具有良好的抗震性能。现实中通常会出现结构洞数量超过需求数量的情况，研究表明此时结构仍可保持良好的抗震性能。

短肢剪力墙结构设计要求：①对于包含多片剪力墙而刚度较大的抗剪核心筒，由于需要抵抗风荷载以及水平向地震作用等的破坏，因此，一般该区域不采用短肢剪力墙。但当单面墙体长度超过8m时，就需在该片剪力墙中间开一个洞，即形成短肢剪力墙。②对于非核心筒区域的剪力墙，应当根据剪力墙的位置将它们分割成长度为4-6bw的短肢剪力墙，相应的结构形式可采用“--”型、“L”型或“T”型。设计时需要注意，应尽量避免长度小于3.5bw墙肢的出现，若无法避免则必须给予墙肢配筋必要的加强。

从经济性角度出发，短肢剪力墙结构可从以下3个方面节约工程造价：①短肢剪力墙面有限度开洞，相应位置钢筋混凝土被造价相对较低的材料所代替；②降低结构自重，建筑物上部结构截面减小，结构构造配筋率降低，相应基础部分的费用支出也得到降低；③降低结构的刚度，相应地降低了由水平力所引起的结构反应大小，最终使得建筑物上部结构以及基础费用支出减少。

（2）20层以上住宅建筑

对于层数超过20层的住宅建筑，传统的现浇剪力墙结构则比短肢剪力墙更加有优势。这主要是由于采用短肢剪力墙而高度较高的建筑结构体系的结构顶点位移、层间位移以及底部剪力系数等控制量都很难满足规范的相应限制要求，相应的结构安全性得不到保证，因此，这种情况下应优先选用传统现浇剪力墙结构。

2.2 避免剪力墙连梁超筋

通常情况下，剪力墙结构体系中剪力墙的数量相对较多且分布较为分散，水平荷载作用下，各剪力墙彼此之间抵抗变形的刚度相近、受力也较为均匀，因此连梁超筋的问题还较为少见。但是，这种问题在某些情况下还是客观存在的，这对结构体系的受力较为不利，因此应予以避免。

（1）导致连梁超筋的原因

在剪力墙结构体系中，以下4个方面原因可能最终导致连梁超筋：

①连梁自身跨高比较小；

②剪力墙面结构洞竖向中心线错位、不共线；

③与连梁两端连接的剪力墙墙肢过长；

④在剪力墙结构体系中剪力墙布置数量相对较少且承受的水平了相对较大。

（2）设计过程中避免连梁超筋的方法

根据上述关于连梁出现超筋问题的原因，可从以下4个方面出发加以控制：

①加大连梁跨高比，设计时可适当加大连梁中间部位洞口的高宽尺寸，或者设置一道贯穿缝；

②在设计过程中，设计人员应尽量使得洞口竖向中心线能够保持在同一直线上，如客观条件不允许，则应按照规范的要求在洞口相应位置采取必要的加强措施；

③对于墙肢过长的剪力墙，可以认为的在其中间位置设置结构洞来加以解决；

④设计人员在设计过程中应当从全局把握，确定好剪力墙的数量、分布以及墙肢的情况，从而杜绝这些因素所造成的连梁超筋问题。

若采用上述4种措施仍然不能很好的解决连梁超筋问题，还可以采取以下2种措施：

①在结构设计过程中，将连梁刚度乘以一定的折减系数，但这个系数必须大于等于0.55。连梁刚度适度折减就意味着在一定程度上允许连梁在水平力作用下产生开裂进入弹塑性状态；

②对上下层及中间层连梁的弯矩设计值进行平衡性调整，调整的幅度应以调整前的20%为限度。设计时在降低连梁弯矩设计值的同时，相应提高相邻上下层连梁的弯矩设计值，调整过程不能打破保持整体的平衡。

上述2种措施若还不能凑效，则还可以增加连梁相邻墙肢的配筋量。

2.3 合理配置剪力墙暗柱钢筋

根据相关规范规定，一、二、三级剪力墙加强部位都必须设置暗柱、端柱。这主要是为了满足抗震的要求，因为设置暗柱、端柱等边缘构件的剪力墙在地震作用下可以消耗大量的地震波能量，其边缘构件抗拉能力强，相应的结构整体稳定性也有很大程度的提高。

3 结语

剪力墙结构设计应建立在对剪力墙结构性质、特点充分认识的基础上，设计人员必须能够使剪力墙结构最大限度地发挥其优势，克服其缺陷。本文作者结合规范及自身工作实践，在分析了剪力墙结构优缺点的基础上对住宅建筑中剪力墙结构设计的几个要点进行了介绍，希望能对剪力墙结构设计的发展有所帮助。

【参考文献】

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1 剪力墙的基本概念

剪力墙结构是主要依靠钢筋混凝土墙来承受、传递水平与竖向荷载或作用的结构。近年来，在高层房屋中，剪力墙结构应用较为普遍。剪力墙水平横截面具有墙肢长度较长，厚度相对较薄的特点，平面内的承载力以及刚度相对较大，平面内则相反。墙肢是一种偏心受拉或受压的构件，是一种在复合状态下受弯矩以及水平剪力的平面作用和竖向压力共同影响的平面构件。由于剪力墙会受到风载的影响和地震的作用，所以要通过各种有效途径提高其刚度以及强度，并控制楼层水平构件的整体性、规则性，让楼层水平力、竖向力以可靠、明确的途径传递到竖向构件―剪力墙上。

2 剪力墙基本布置原则

剪力墙在设计过程中，剪力墙结构要达到水平位移限值的相关要求，剪力墙横截面积（总量）要足以提供需要的抗侧刚度；要充分发挥抗侧力构件的作用，墙肢数量要尽量少。剪力墙布置时，需对经济性、安全性进行全面综合的考虑。总之，在确定剪力墙的数量时，应该遵循以下原则：在位移限值条件得到充分满足的前提下，应适当的减少其数量。

3 剪力墙结构设计的重难点

3.1 剪力墙结构的厚度和配筋问题

地震规范对不同抗震等级下的剪力墙的厚度做出了明确的规定，能够在一定程度上有效地规避受偏心荷载的影响而导致的具有较小刚度和较差稳定性的墙体发生屈压失稳的现象，然而对于八度地震区的低高层和多层剪力墙结构而言，这些规定就不那么适用。以五至十五层剪力墙结构为例，在正常情况下墙肢的轴压应该不超过0.2，而电算结果墙体通常只要进行构造的配筋，然而底部功能对墙体的高度具有明确的要求，要达到3.9米，那么相应的墙体的厚度就要达到240毫米。而当业主对室内视野具有较高的要求，不设外纵墙、端柱以及带翼墙时，将层高设置为3.5至4.2米时，那么墙体的厚度就要设计为320至350毫米，很明显这种设计不具备合理性。因此对于情况相对特殊的建筑不应严守规范，而应该根据实际情况利用多种行之有效的措施对墙厚进行合理的控制和处理。

目前，我国“砼规”对抗震等级为一至三级的剪力墙以及剪力墙需要加强的部位的配筋率有着明确的规定，虽然相比于我国八十年代以及国外，目前所采用的配筋率在较长的以及高层剪力墙结构中具备一定的合理性，然而在剪力墙短小或者低矮的情况下却有待商榷。

墙的水平分布筋能够有效的规避因墙体裂缝导致的脆性剪切危害，除此以外，还能对温度应力起到一定的抵抗作用，减少砼产生裂缝的情况。当框剪结构以及建筑物较长或较高时，配筋应该进行合理的增加，尤其是一些极易受刚度以及温度等影响的敏感部位和连梁部位更应该合理的增加配筋。然而部分房屋短、矮，其水平分布筋率是否应该进行调整应该进行更加深入的研究。

墙的竖向钢筋能够切实发挥抗弯的效果，近年来部分底高、多层剪力墙中的电算结果一般为构造配筋，然而在计算配筋率时，常常会因人为因素的干扰导致部分构件中的钢筋被不合理地扣除，导致竖向配筋率计算不准确、不科学。在进行竖向配筋时，钢筋应该进行合理的布置，并严格确保钢筋间距不大于300毫米，除此以外，也应对竖向钢筋的数量进行严格的控制，避免因其过多而导致墙的抗剪强度小于抗弯强度，不利于发挥墙体的抗震性能。

3.2 剪力墙结构的超长问题

混凝土规范对不同环境下的现浇混凝土剪力墙结构、框架核心筒结构以及现浇框架剪力墙的伸缩缝间距做出了明确的规定，然而很多时候与目前建筑结构的相关要求具有较大的冲突，在工程的实际设计过程中，采用的伸缩缝间距都打破了这一规定，也间接的导致设计人员面临超长结构设计时规范意识更加薄弱。在面临剪力墙结构的超长问题时，设计人员应该心态谨慎，对问题进行科学合理的处理，一旦发生过长的情况应通过温度伸缩缝的设置进行解决，对规定的伸缩缝间距进行严格的管理，具体原因如下：

由于剪力墙结构经常应用于居民住房以及商品住房，很难实现对其使用状况的有效控制，如果发生墙体裂缝的情况，即使不会威胁人的生命财产安全，然而要进行适当的处理还是相对困难，而且涉及的因素较为复杂，会造成严重的不良影响。

剪力墙结构一般具有较大的刚性，对温度变化情况较为敏感，混凝土产生的相应的变化较大，屋面以及楼面受墙体的制约较严重。一旦结构产生变形以及收缩等状况时裂缝更容易出现。

4 优化高层建筑剪力墙结构设计的措施

4.1 注意转换层结构设计

由于高层建筑形式以及功能逐渐丰富，当建筑物的功能要求产生变化时，其结构布局也要进行适当的调整，努力的增强构件的衔接力，实现对内力的有效传递。所以对于一些相对复杂的剪力墙结构尤其是底部空间大、高位转换的结构在设计的过程中更应该谨慎。当高位转换时，具有较大质量以及刚度的转换层开始升高，有必要对转换层及其上下层的刚度比进行适当的调整并更加接近，应该严格控制转换层的质量以及刚度，转换层周围的层间位移角的状态可以通过精准的空间分析进行确定。转换层结构形式应该偏向于轻重量以及小刚度，在进行计算的过程中，振型数应尽量选用参与组合类型的。应该通过科学合理并且具有一定精准度的计算及时的发现薄弱部位，对内力分配特点进行深入仔细的研究，尽量通过有效的措施强化薄弱部位，增强其抗震性能。

4.2 优化连梁设计

连梁设计根据抗震及非抗震情况存在两种不同的高跨比，在配筋以及截面受剪承载力方面也有明确规定。所以应通过适宜的方法进行连梁的塑型调幅，尽量促进剪力设计值的降低，规避裂缝现象的发生。另外，也要加强对连梁的铰接管理。

4.3 底部加强部位的设计

对于高层剪力墙结构以及底部带转换层的高层建筑结构而言，其底部加强部位高度应该合理设置。在发生地震时，地下室的地下楼层通常为屈服部位，另外，地下一层也会受到地震作用的一定干扰影响，所以，其抗震等级应该进一步加强，换言之，加强部位应将地下一层也囊括在内。同时应该在地下一层进行约束边缘构件的有效设置，以满足相关规范的要求和标准。

4.4 剪力墙结构抗震薄弱环节的设计

对于抗震薄弱环节而言，应该通过行之有效的具体的抗震构造措施以及概念设计进行强化，尤其是一些底部、角点处、外边缘的连梁以及小墙肢极易受地震作用的影响发生开裂、变形、破坏等现象，更应该通过科学合理的措施进行适当的处理。

5 总结

总而言之，在普通高层建筑剪力墙结构的设计过程中，应该全面地考虑实际工程的特点和具体的情况，以谨慎认真的心态精准的计算剪力墙的受力状态，同时进行系统的分析，在设计时应正确认识并重视其破坏形态，以提高结构的稳定性以及安全性。除此以外，还应透彻的掌握并有效地运用相关的规范规定，提高自身对结构概念的认识，以不断地增强普通高层建筑的安全性与经济性。

【参考文献】

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中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

1.高层建筑结构设计要点

1.1选择合理的结构方案

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。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。

1.2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。

1.3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。

1.4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计算结果时应认真分析，慎重校核，做出合理判断。

1.5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、强压弱拉原则”，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。

2.高层建筑结构设计中应注意的问题

2.1高层建筑结构受力方面

2.1.1对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑结构设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑结构设计最初阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

2.1.2对于低层、多层和高层建筑，竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的，但是，随着高度的不断增加。竖向结构体系成为设计的控制因素，其原因有两个：其一，较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或井筒；其二，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。

2.1.3与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而是随建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抵抗变形，可见，高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。

2.2结构选型阶段：对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，应该注意以下几点：

2.2.1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。

2.2.2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遵守，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

2.2.3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，结构设计中往往忽视了由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。

2.2.4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。且根据实验资料和实际经验，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，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。

2.3地基与基础设计方面

地基与基础设计一直是比较重要的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也因为地基基础是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。高层建筑的基础应选用整体性好、满足地基承载力和建筑物容许变形的要求，并能调节不均匀沉降的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量，有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题，地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。为此，在进行高层建筑结构的基础设计时应注意以下几个问题：

2.3.1基础的总沉降量和差异沉降量应满足规范规定的允许值；

2.3.2满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求；

2.3.3地下结构满足建筑防水的要求；

2.3.4应综合考虑经济效益，不仅考虑基础本身的用料和造价，还应考虑土方、降水、施工条件和工期等因素。

2.4高层建筑结构抗震设计中的问题

2.4.1部分建筑物高度过高

目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，建筑物的抗震能力下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

2.4.2地基的选取不合理

高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

2.4.3材料的选用不科学，结构体系不合理

由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。

2.4.4较低的抗震设防烈度

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2、高层建筑结构的设计要点

2.1高层建筑的构造措施高层建筑结构设计中要重点对剪力、压力、柱体等相关结构和特性进行强化，同时要加强弯力矩的防护，提高拉力的大小，提升构造梁的性能，要注意对薄弱部位的加强，特别重点考虑的构造要点有：延性、温度应力、薄弱层厚度，钢筋锚固长度，抗震结构层次等主要环节，要达到高层建筑结构的设计合理化，就必须做好上述构造方面的设计。2.2高层建筑结构的计算简图计算简图是高层建筑结构设计和高层建筑结构计算时的中要基础，因此，需要选择适宜的高层建筑结构计算简图。在计算简图中要对高层建筑结构的刚节点和铰节点进行重点把握，同时要控制计算简图的误差，使其限定在高层建筑结构设计的允许范围中。在高层建筑结构计算简图的应以中要对构造的重点防护措施进行强化，这样有利于控制高层建筑结构的稳定。2.3高层建筑结构的方案结构方案的经济性、科学性和合理性是整个高层建筑结构设计的关键，要采用高层建筑结构的合理形式和经济形式，这样可以使高层建筑结构得主要性能和要求达到相应的设计。在方案中要注意竖向和水平向的规则，同时，要注意在同一结构单元内不能应用同样结构体系和方式，以避免高层建筑结构出现问题。2.4高层建筑的基础方案在高层建筑结构进行基础设计师要重点考虑高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、高层建筑的施工条件。设计高层建筑结构时要重点考虑到对地基潜力的挖掘，因此，在高层建筑结构设计阶段要对工程地质勘查报告的内容和技术参数进行重点了解，以便形成具有科学性和合理性的高层建筑结构基础方案。

3、高层建筑结构设计的基本要求

3.1高层建筑结构设计的规则性高层建筑结构设计应符合抗震概念设计的要求，应采用规则的设计方案，不应采用严重不规则的结构体系。高层建筑结构设计应该具备多道抗震防线；具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置，避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。3.2高层建筑结构设计的平面规则布置高层建筑结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载，对称均匀，明确受力，传力直接，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑的平面要简单规则，在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则，才能达到减震的目的。

4、高层建筑结构设计问题的防范和处理

4.1高层建筑结构设计中的扭转问题在进行结构设计时，我们需要建筑的三心尽可能汇于一点，即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统一，结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。4.2高层建筑结构的受力性能对于高层建筑物最初的方案设计，建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能，而不是详细地确定它的具体结构。沉降缝两侧单元层数不同时，由于高层的影响，低层的倾斜往往很大，因此沉降缝宽度可按高层单元的缝宽要求来确定。4.3高层建筑结构设计中的其它问题一是，剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。二是，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求。三是，严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。四是，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。

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中图分类号： TU208 文献标识码： A

一、高层建筑结构设计

近年来，高层建筑的迅速发展，高层建筑是一个复杂的结构模型。但建筑结构设计效果不理想，从而在结构设计过程中，建筑结构设计人员应根据建筑结构特点，认真研究建筑实践，合理设计，保证建筑的安全性和稳定性，发挥施工效率，以满足建设的使用要求。对高层建筑超高的问题，高层建筑结构的高度有严格的规定，不仅有限制规定的高度，并增加了对高层建筑结构设计的方法和措施，为了避免施工设计阶段后的更改，高层建筑结构设计必须遵循严格的约束规范。在高层建筑结构的设计，工程结构设计人员应考虑固定端设置，考虑嵌入地板端的设计，必须尽量减少或避免剪力的应用。与此同时随着建筑物高度的增加，高层建筑结构载荷不仅承担水平方向的受力，而且也承受着垂直方向上的载荷，这也是抗震的一种要求。在高层建筑结构设计过程中，不仅要考虑竖向荷载，同时还要考虑水平荷载作用。此外，在外力的情况下，建筑结构有一定的位移，包括弯曲，轴向变形和剪切变形。高层建筑轴向力较大，轴向变形产生显著，在建筑结构设计中要充分考虑轴向变形。

二、高层建筑结构设计过程存在问题分析

在一般情况下，高层建筑结构需要体现建筑结构水平，高层建筑结构设计是延性设计的重要指标，由于高层建筑具有楼层高的特点，从而高层建筑更容易发生变形，因此，在施工过程中，必须充分考虑如何保证高层建筑的延性，应该在建筑设计阶段采取相应的措施保证结构延性。所以从高层建筑结构设计过程的影响因素来分析，影响高层建筑结构设计过程的问题主要有：一方面是只注重优化结构尺寸。在高层建筑结构设计过程中，往往只注重几何结构最优截面约束条件的优化，而忽视整体结构的优化，但是有时形状优化比尺寸优化更有意义，尺寸优化根本无法接近最优的结果，因而为了改善应力状态，增加材料消耗，但是增加构件截面没有明显改善所存在的状况。在工程设计中，忽略了对高层建筑超高和建筑类型结构变化的问题，导致建筑方案审批不予采用，在这种情况下，整个建筑成本好项目建设期会受到很大的影响。另一方面是结构设计优化存在薄弱环节。由于实际结构往往是很复杂的，有许多设计变量和约束条件等因素的制约，甚至不确定因素使目标函数在成立后只能是相对最优解。目前高层建筑实际优化没有软件分析，因此这种优化方法的实现更加困难。许多高层建筑方案设计，结构和布局合理，同类型的结构构件截面也是常用的尺寸，但结果仍然存在一些薄弱环节。

三、提升高层建筑结构设计水平的措施

（一）合理设计高层建筑计算图

高层建筑设计计算需要基于结构计算图，才能确保高层建筑结构设计合理，如果计算图的选择不科学，那么就比较容易导致高层建筑出现意外事故，所以在一定程度上，高层建筑结构计算简图是确保高层建筑理性选择的安全设计。同时，建立相应的高层建筑计算图方法应保证建筑安全性设计。另外，高层建筑结构设计的原则是强剪弱弯，合理分配强弱压力，根据高层建筑工艺设计原则和结构要求，加强薄弱环节的加固，并把重点放在对构件的延伸性能和温度应力的要求上。

（二）确保高层建筑地基基础设计

高层建筑的地基基础设计是高层建筑的基本设计选择之一，根据高层建筑的地质条件进行合理选择，对高层建筑的结构类型和荷载分布进行综合分析，并综合考虑高层建筑的施工条件，研究相邻建筑物的影响因素，最终确定科学、合理的基础设计方案。基于程序的选择可以充分保障高层建筑地基基础设计的有效性，能够满足路基变形的检验要求。此外，在对高层建筑设计中需要进行详细的地质调查，确保高层建筑地基的基础设计。

（三）合理选择高层建筑整体结构

高层建筑的合理结构设计必须满足经济要求，并满足系统的结构形式要求。高层建筑的整体要求是受力明确，传力简单。在同一个建筑结构单元，应选择相同的系统结构，建设高层建筑需要符合当地的地理地形条件，满足工程设计要求，并且充分考虑施工条件，对建筑材料进行综合分析，实现整体结构的相协调，以确定该方案的结构合理科学。

（四）准确分析高层建筑结构计算结果

随着科学技术的不断进步，计算机技术已广泛应用于建筑结构设计之中，但是在目前的市场上，有许多形形的结构设计计算软件，通过使用不同的软件得到的结果可能不同，因此，高层建筑结构设计中应采取相应的施工措施，需要全面了解建筑设计软件的使用前提条件和建筑结构的设计范围是否相互匹配，科学合理的选择计算软件，同时由于高层建筑实际情况和建筑结构的计算机程序不一致，所以需要结合计算机进行辅助设计，避免软件本身所导致的缺陷，对计算机软件工程的结构设计应进行检查，确保得到高层建筑结构计算的精确结果。

四、结语

社会经济的迅速发展促进了高层建筑的迅速发展。高层建筑结构设计在建筑设计中起着非常重要的作用和意义。随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑结构设计要求越来越高，本文对高层建筑的结构特征分析，探讨了高层建筑结构的设计原则，阐述了高层建筑结构体系的选择，并着重对高层建筑结构设计存在的问题及对策分析，可为建筑结构的顶层设计提供参考和依据。

参考文献：

[1]吴大炜.高层建筑的结构优化设计研究[J].四川建筑科学研究,2006(04):127-130.