高层剪力墙结构优化设计分析

摘要：只有科学合理的剪力墙结构体系才可以有效保证高层建筑的经济性能与结构安全性能，因此结构设计人员应当根据相关规范的要求和建设单位的需要，来对其高层结构体系进行合理的选择与优化。从结构上来说，高层剪力墙结构钢筋用量较少，整体性较强，结构刚度也较大，经济性也较好。而在高层剪力墙结构优化设计过程中，其整个剪力墙结构体系布置以及调整的过程归根到底就是一个逐渐优化的过程，因为只有当遵循周边均匀对称的设计原则将高层剪力墙结构体系的刚度及位移控制在最为合理的范围内，才能使其整个结构体系发挥出最大的功效。本文针对高层剪力墙结构的优化设计进行了一定的分析和探讨。

关键词: 高层建筑；剪力墙结构；优化设计

一、引言:

随着近年来我国国民经济的显著进步以及城市化建设的飞速发展，特别是高层建筑结构设计的技术发展及其对抗震要求的日趋关注，高层剪力墙结构在高层建筑中的应用已经越来越广泛、越来越普及。与传统的框架结构相比较而言，高层剪力墙结构显得更为通透、宽敞，其不但能够有效提高使用面积，而且使得建筑的使用功能得到优化，同时也可以给业主的装修与自行改造提供一定的灵活性。而从结构上来说，高层剪力墙结构钢筋用量较少，整体性较强，结构刚度也较大，另外还可以在宾馆与住宅等居住型的高层建筑中，通过设计分隔墙来将客房与居室分为小间，从而使得部分承重墙与分隔墙能够在优化配置过程中合二为一，所以相对而言经济性也比较高。本文针对高层剪力墙结构的优化设计进行了一定的分析和探讨。

二、高层剪力墙结构优化设计分析

1、高层剪力墙结构的抗震优化设计

根据相关机构对我国历史上的地震记录进行分析研究后表明，之所以高层剪力墙结构会在地震中出现严重的破坏，究其根本原因就在于高层剪力墙结构的底层刚度与上部刚度之间的差距往往太过于悬殊，一旦当地震作用集中在其底层时，就会导致底层出现极其突出而明显的弹塑性集中变形。因此对于高层剪力墙结构而言，底层刚度与上部刚度之比必须要进行严格的控制，这是最为关键的一点。另外，由于不同地区的抗震设防烈度也不尽相同，因此在高层剪力墙结构设

计中对于抗震方面也要有区别对待，以保证其经济合理性。

2、高层剪力墙结构的连梁优化设计

在高层剪力墙结构中，连梁是一项关键的耗能构件，其剪切破坏将对结构抗震产生极为不利的影响，并会极大地降低结构体系的延性。因此在高层剪力墙结构的优化设计过程中，一定要注意对其连梁进行强剪弱弯的验算，以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。对于人为加大连梁纵筋的操作一定要慎之又慎，因为这样就有可能无法满足其强剪弱弯的要求。当然也不能单纯地认为加大箍筋就一定能够确保其强剪弱弯的要求，这是由于当连梁不能满足其截面控制条件时，一味盲目地增加箍筋必然会导致连梁在其箍筋还未充分发挥作用时就发生剪切破坏。而连梁截面的抗剪计算中，对于那些跨高比大于2.5的连梁，应注意将其剪力设计值乘以增大系数。

3、高层剪力墙结构的过渡层优化设计

高层剪力墙结构往往存在过渡层，而其过渡层的剪力墙墙体在地震中需要提供的抗倾覆力矩和抗剪切力往往最大，且其受力也最不利。除此之外，由于在垂直均匀荷载的作用下，过渡层的剪力墙墙体处于拉剪或者者压剪的应力状态，而一旦有横向荷载作用时，过渡层剪力墙墙体的横向承载力及其抗裂性能都将相应地降低。根据试验表明，在垂直和反复横向荷载的作用下，过渡层剪力墙墙体的横向承载力大约会降低两到三成。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法，当其托梁的高跨比或者者垂直荷载较小时，就将会过高地估计过渡层剪力墙的抗震承载力，从而降低结构抗震的安全性能。因此过渡层应在每开间设置圈梁以及构造柱，以形成类框架体系，从而增强过渡层传递地震剪切力的能力，并大大增加其展延性以及耗能能力。

4、高层剪力墙结构的长肢墙优化设计

高层剪力墙结构在优化设计中还必须对其展延性予以相应的关注，特别是对于呈高细形状的剪力墙（即高宽比超过二）而言，就具有较好的展延性和弯曲破坏的属性，从而能够很好地避免发生脆性剪切破坏。然而在墙肢长度比较长的情况中，为了满足其每个墙段的高宽比都超过二，就可以采取开洞的方式来将长墙分割成为独立的、小而均匀的墙段。此外，当其墙段的长度较小时，因受弯而导致产生裂缝的宽度也比较小，这样就可以充分地发挥出剪力墙墙体配筋的作用。

另外对于剪力墙结构当中存在的不多的长度超过八米的剪力墙长墙肢而言，在理论计算当中其楼层的剪力绝大部分都是由这些剪力墙的长墙肢来承担。因此在发生地震尤其是超烈度的强震时，这些长墙肢就是最容易遭到破坏的。而短墙肢则会因没有足够多的配筋，从而使整个墙面的结构遭到全面的破坏。

三、结语

总而言之，只有科学合理的剪力墙结构体系才可以有效保证高层建筑的经济性能与结构安全性能，因此结构设计人员应当根据相关规范的要求和建设单位的需要，来对其高层结构体系进行合理的选择与优化。而在高层剪力墙结构优化设计过程中，其整个剪力墙结构体系布置以及调整的过程归根到底就是一个逐渐优化的过程，因为只有当遵循周边均匀对称的设计原则将高层剪力墙结构体系的刚度及位移控制在最为合理的范围内，才能使其整个结构体系发挥出最大的功效。另外，在高层剪力墙结构当中，连梁的作用不可低估，这是因为连梁的刚度往往对整个高层剪力墙结构的整体刚度有着控制性的影响，因此在高层剪力墙结构的优化设计中，决不能盲目提高某个或者某几个结构构件的刚度，否则极容易导致结构体系的薄弱部位发生转移乃至造成新的薄弱部位的出现。

参考文献：

[1] 苏绍坚. 住宅楼剪力墙结构设计分析[J]．核工程研究与设计，2007(01).

[2] 杜艳玲.张大海. 浅谈房屋剪力墙结构设计[J]．黑龙江科技信息，2010(04)．

[3] 刘月云.杨晔琳. 高层民用建筑剪力墙结构设计体会[J].辽宁建材，

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[4] 薛云飞.马晓霞.谈剪力墙结构设计中的几个问题[J]．陕西建筑，2008(06).

[5] 陈崇冈. 高层建筑剪力墙结构的设计要点[J].中国高新技术企业，

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超高层住宅结构优化设计的探讨

超高层住宅结构优化设计的探讨发表时间：2016-08-05T14:55:44.527Z 来源：《基层建设》2016年11期作者：涂细兵[导读] 本文主要针对超高层住宅结构的优化设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例。广东省轻纺建筑设计院广东广州 510000 摘要：本文主要针对超高层住宅结构的优化设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对建筑结构优化中的一些关键性问题做了详细的阐述，并对优化设计作了深入的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。关键词：住宅结构；优化；设计引言随着我国建筑施工的不断进步，超高层建筑在建筑业未来的发展之中，有着十分广阔的应用前景，因此，这使得超高层建筑的结构优化设计变得十分重要，特别是超高层住宅建筑。我们就需要认真做好超高层住宅结构的优化设计工作，以便利工程的施工进行。基于此，本文就超高层住宅结构的优化设计进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。 1 工程概况某超高层住宅，地上45层，地下1层，建筑高度均为137.8m，7号楼为2个高度为137.9m的结构单体组合而成的双塔，3号楼、5号楼均由一个高度为137.9m的结构单体和一个高度为91.5m的结构单体组合而成的双塔，其余均为单塔，本文以3号楼为例进行阐述，3号楼剖面如图1所示。图2 建筑剖面示意图根据珠江三角洲的特殊地理状况（地势低洼，有6m高的防护堤），为节约用地，该地区采用了创新的规划模式，即在距地面6m处设置一个G层平台，建筑入口置于平台之上，平台下为车库，不计入容积率，不同地块之间用桥连接。从结构的角度分析，各结构单体通过G 层平台连接为一个整体，整个结构为大底盘多塔的结构形式。根据岩土工程勘察报告，场地地基土层主要为杂填土、粉质黏土、圆砾、强风化泥质砂岩、中风化泥质砂岩、强风化板岩、中风化板岩。根据地勘，场地土类别为II类，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为6度，设计地震加速度为0.05g，基本风压为0.35kN/m2，基本雪压为0.45kN/m2，地震影响系数为αmax=0.05（根据地震安全性评价报告取值）。 2 主要构件的尺寸及抗震等级结构单元的标准层平面布置如图2所示。该结构形式为剪力墙结构，剪力墙墙厚1层及以下为350mm，1层以上均为200mm。自上而下仅改变一次墙厚。由于架空层层高较高，为加强该层的抗侧刚度，架空层（1F）梁高均取为1000mm，其余层梁高为400mm，由于高塔的Y向刚度较弱，Y向的部分梁截面高度加强为600mm或900mm。低塔的结构布置与高塔类似，部分较长的剪力墙增加了结构开洞。本文的结构嵌固部位为GF层底板，GF层板厚为180mm；1层板为大底盘的顶板，板厚为150mm；2层为墙厚突变的位置，板厚为150mm；其余各层板厚均为100mm。各层走廊位置考虑到设备埋管的需要，板厚为120mm。结构抗震等级为3级。图2 标准层结构平面布置示意图 3 主要计算结果表1和表2列出3号楼双塔含地下车库的多塔模型的计算结果，仅列出周期和位移信息，其中高塔周期偏长，达到4.6s左右，主要是因为结构位于6度区，平面布置较规则，且风荷载也不大，作用于结构上的水平力较小，较容易满足结构位移的要求，因而在结构设计中有意将其设计得偏柔，以节省工程造价。表1 3号楼周期计算结果

建筑结构优化设计

建筑结构优化设计发表时间：2016-03-28T16:11:12.903Z 来源：《基层建设》2015年23期供稿作者：陈火涛吕金钊罗森陈钰璐陈湧填[导读] 华南农业大学水利与土木工程学院广东广州 510642 当然除此之外还有一些构造上及概念上的优化措施，将在概念设计，高层剪力墙结构与高层混凝土结构的优化设计中重点论述。陈火涛吕金钊罗森陈钰璐陈湧填华南农业大学水利与土木工程学院广东广州 510642 摘要：对建筑结构优化设计理论进行了概述，并重点介绍了基于可靠度理论的工程结构优化设计，概念设计在结构优化设计中应用，高层混凝土结构的优化设计以及高层剪力墙结构的优化设计四个方面，为结构的优化设计提供参考依据。关键词：结构设计；优化；应用结构优化设计的任务，就是以数学规划为基础，将力学的概念、理论和近似方法和数学规划方法结合，转化成数学问题，建立数学模型，选择计算方法，运用计算机在多种可行性设计中，选择出相对而言属于最优的设计方案，达到兼顾经济性，安全性，舒适性的目的。其步骤可分为设计变量，建立目标函数，确定约束条件，经过计算分析得出优化的计算结果。[1]当然除此之外还有一些构造上及概念上的优化措施，将在概念设计，高层剪力墙结构与高层混凝土结构的优化设计中重点论述。 1.基于可靠度理论的结构优化设计结构的可靠度指结构在设计的基准期内能够承受施工过程中以及正常使用期间的各种外加荷载和变形，有较好的工作性能，耐久性满足正常使用要求，在偶遇灾害如地震，海啸，爆炸等发生时保持必要的整体稳定性。[2] 从工程结构的可靠度理论角度分析，传统的结构优化设计存在以下几点不足：①传统的结构优化并没有完全反映体现结构的可靠性，也没有定量描述可靠度理论，得出的最优结构并不能确保结构具有足够的可靠性。②由于结构构件的尺寸和材料的性能参数具有随机不确定性，而传统结构优化设计并没有考虑这些因素因此并不能反映参数不确定性这一特点。基于以上分析论述，结构的可靠度要求考虑进工程结构优化设计的数学模型中，文献[3]给出了基于可靠度约束的结构优化算例，在结构可靠度分析基础上进行结构优化设计，实现经济合理的设计方案。 2.概念设计在结构优化设计中应用概念设计，即在建筑物施工前，设计人员考虑建造地周围的地理环境、文化环境与社会环境等，提出相应的建筑结构设计方案，优化建筑结构设计，以期达到进一步融合周围环境与社会环境的目的。概念设计有效弥补理论性设计与计算性设计的不足，使结构设计方案更科学合理；进行抗震设计时概念设计能在降低地震作用效应的同时提高建筑工程的质量和安全性；科学合理的概念设计拓展了建筑物的结构设计思路，增强工程质量、安全性及工程造价。[4] 2.1应用概念设计可在多个建筑结构施工方案中择优而用。概念设计使得建筑结构施工方案具有合理性、实用性和经济性，这要求设计人员在优化建筑结构时，充分考虑建筑物建成后的目的、抵抗外界环境的能力需要、施工条件、施工材料等因素，从而制定并选取科学合理、全面系统的建筑结构施工方案。 2.2概念设计中应用抵抗自然灾害的能力设计。概念设计应与时俱进、因地制宜，如考虑抗震能力设计、防火能力设计、抗击风荷载能力设计等，充分考虑现代建筑结构需要适应的社会环境与自然环境，在建筑结构满足工程施工要求的同时，优化结构，使工程中各个构件环环相扣，增强建筑工程的安全性。 3.高层剪力墙结构的优化设计剪力墙结构体系由于整体性好，侧向刚度大，抗震性能优越，且由于没有梁柱的外露突出，结构层平整，利于房间布置，因而被广泛应用于高层住宅性建筑中。对该结构体系进行优化需考虑钢筋混泥土用量大造价高，剪力墙中墙肢轴压比偏低的承载力发挥不充分，采用构造配筋的墙体延性低等常见问题，[5]如何对剪力墙结构体系进行优化，使其既发挥其抗侧能力强等优点，又降低工程造价，现就以下几方面进行论述。 3.1强周边，弱中部。剪力墙应尽量布置在结构周边，中部减少剪力墙的布置量，以提高结构的抗扭刚度，控制结构的周期比与位移比。另外，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置，避免单向布置，并宜使两个受力方向的抗侧刚度接近。 3.2多均匀长墙，少短墙。选择对结构承受水平及竖直向荷载有利的隔墙位置布置剪力墙，尽量设置为长墙，以充分发挥剪力墙的作用。在较长的剪力墙宜开设门窗洞口，上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁，将其分成长度较均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接。 3.3剪力墙应自下到上连续布置，允许沿高度改变墙厚和混凝土强度等级，或减少部分墙肢，使侧向高度沿高度逐渐减小。这样一方面可以避免刚度突变，另一方面可以减轻自重，降低工程造价。 3.4尽量采用普通剪力墙和使墙肢长度较长，并且两端与翼墙相连，减少小墙肢和短肢墙的数量。应尽量减小墙肢长度的差异，使各片剪力墙分配的地震作用力均匀。这样发挥了剪力墙的抗侧移刚度，在满足规范层间位移角限值的情况下，减少剪力墙的数量；同时减少了开洞的数量和其两端边缘约束构件的数量从而减小暗柱的构造配筋面积，使得工程造价降低。 4.高层混凝土结构的优化设计高层建筑的特点是建筑结构需同时承受水平和竖向的荷载作用。混凝土是高层建筑设计中的重要考虑因素。在进行结构设计时要充分考虑各种因素，确保结构的强度，刚度和延性均处于合理范围，高层混凝土结构的优化设计具体措施有以下几个方面。 4.1合理使用高强砼和高强钢筋强砼和高强钢筋高优化构件截面尺寸的合理使用，可以减轻地基的承载量和高层建筑自重，从而减小超高层受地震破坏的程度。还减低施工单位的成本，使经效益最大化。 4.2布局优化高层建筑宜使结构平面形状简单、规则，适合刚度和承载力分布均匀的结构单元。 4.3 抗震结构的优化

某超高层建筑的优化设计

99 2007.03/04.JSKJ 图一优化前原结构平面图优化后原结构平面图交流平台 Exchange Platform □　建研建筑设计研究院有限公司深圳分公司孙学武工程概况某工程最初设计完成于２０世纪９０年代初期，设计完成后由于某些原因工程暂停，２００６年项目重新启动。随着经济的发展，技术的进步，原设计已不能满足当今社会的需求。业主方重新委托我院对该项目进行修改优化设计。本工程位于滨海城市，其１００年重现期的风压值为０．９０ＫＮ／ｍ２。工程主楼主体屋面标高１８２．５米，机房顶标高１９２．２５米。１～６层为大型商场，７层为架空层，８～２０层为酒店，　２２～５２层为高档公寓。其中１５层为避难层，２１层设备转换层，３２层为避难层及设备转换层，４５层为避难层。５３、５４层为设备层。使用功能及建筑平面较原设计有较大改变和调整。随着近年来高层，超高层技术的发展，使此次优化设计尤其是结构方面的优化设计成为可能。原结构原结构标准层平面如图一经ＰＫＰＭ网络版—系列设计软件分析得到其主要指标见表１－１。该主楼建筑由一个核心筒三个角筒及间距４．１米的外框柱组成的框架－多筒结构体系。楼板采用２２０ｍｍ厚预应力混凝土楼板。该结构体系受力性能较好。量相应地增加。判断剪力墙是否恰当还可以通过计算剪力墙分配到的总剪力多少来检验。以分配到剪力的５０％～８５％之间为最好。剪力墙分配到的剪力过大，框架需要调整的内力就多，说明框架太弱；剪力墙的剪力分配比例过小，则框架部分的延性要求提高，会导致用钢量增加。本设计优化就以此为目标调整三个外框筒的剪力墙长。２、减少外框架柱的数量，使之由原来的４．１米间距的密框柱－多筒结构变成间距８．２米的稀框柱－多筒结构。这也是此次建筑平面调整的需要。由于减少了框架柱，外框刚度降低，必须采取措施。本设计结合建筑设备的避难层、设备层分别在２１、３２层设置了环向珩架加强层。如图二。环向珩架刚度很大，它的设置协调了周圈各竖向构件的变形，减小竖向变形差。使竖向构件受力均匀，也减小稀柱之间的剪力滞后并增大了翼缘框架柱的轴向力，从而减小侧移。但同时加强层的设置使结构内力发生突变，并宜造成薄弱层。因此我们也试算取消环向珩架的方案，计算表明其侧移不能满足规范的要求。所以最终没有采用该方案。同时加强层层高做到一般层层高的１．５倍，刚好解决了加强层与其他层层间刚度比的要求，避免了薄弱层的出现。各方案的ＳＡＴＷＥ程序分析结构见表１。优化设计优化后结构平面如图一。主要作以下两方面的尝试：１、减弱三个外筒的剪力墙长度，从而使其刚度降低。剪力墙的数量不必太多，以满足规范的侧移限制为好。剪力墙太多不仅加大了地震力，而且使结构重量加大，施工工程图二环向珩架立面图

剪力墙结构设计注意要点

剪力墙结构设计要点整体规定 ◆A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为150、140、120、100、60m 部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为130、120、100、80m，9度抗震时不宜采用 A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度： 6度、7度、8度抗震时，将本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用 9度抗震时，应专门研究（说明：房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度） ◆B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为180、170、150、130m 部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为150、140、120、100m B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度： 6度、7度抗震时，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用 8度抗震时，应专门研究 ◆结构的最大高宽比： A级高度——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为6、6、6、5、4 B级高度——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为8、7、7、6 ◆质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响

◆考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9～1.0 ◆平面规则检查，需满足：扭转：A级高度—— B级高度、混合结构高层、复杂高层—— 楼板：有效楼板宽≥该层楼板典型宽度的50％开洞面积≤该层楼面面积的30％无较大的楼层错层凹凸：平面凹进的一侧尺寸≤相应投影方向总尺寸的30％ ◆竖向规则检查，需满足：侧向刚度：除顶层外，局部收进的水平向尺寸≤相邻下一层的25％楼层承载力：A级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力（宜）≥相邻上一层的80％薄弱层抗侧力结构的受剪承载力（应）≥相邻上一层的65％ B级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力（应）≥相邻上一层的75％（说明：楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和）竖向连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力不得由水平转换构件（梁等）向下传递 ◆水平位移验算：多遇地震作用下的最大层间位移角≤ 罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角≤1/120 ◆舒适度要求：高度超过150m的高层建筑，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最

高层剪力墙结构优化设计分析 (2)

高层剪力墙结构优化设计分析摘要：只有科学合理的剪力墙结构体系才可以有效保证高层建筑的经济性能与结构安全性能，因此结构设计人员应当根据相关规范的要求和建设单位的需要，来对其高层结构体系进行合理的选择与优化。从结构上来说，高层剪力墙结构钢筋用量较少，整体性较强，结构刚度也较大，经济性也较好。而在高层剪力墙结构优化设计过程中，其整个剪力墙结构体系布置以及调整的过程归根到底就是一个逐渐优化的过程，因为只有当遵循周边均匀对称的设计原则将高层剪力墙结构体系的刚度及位移控制在最为合理的范围内，才能使其整个结构体系发挥出最大的功效。本文针对高层剪力墙结构的优化设计进行了一定的分析和探讨。关键词: 高层建筑；剪力墙结构；优化设计一、引言: 随着近年来我国国民经济的显著进步以及城市化建设的飞速发展，特别是高层建筑结构设计的技术发展及其对抗震要求的日趋关注，高层剪力墙结构在高层建筑中的应用已经越来越广泛、越来越普及。与传统的框架结构相比较而言，高层剪力墙结构显得更为通透、宽敞，其不但能够有效提高使用面积，而且使得建筑的使用功能得到优化，同时也可以给业主的装修与自行改造提供一定的灵活性。而从结构上来说，高层剪力墙结构钢筋用量较少，整体性较强，结构刚度也较大，另外还可以在宾馆与住宅等居住型的高层建筑中，通过设计分隔墙来将客房与居室分为小间，从而使得部分承重墙与分隔墙能够在优化配置过程中合二为一，所以相对而言经济性也比较高。本文针对高层剪力墙结构的优化设计进行了一定的分析和探讨。二、高层剪力墙结构优化设计分析 1、高层剪力墙结构的抗震优化设计根据相关机构对我国历史上的地震记录进行分析研究后表明，之所以高层剪力墙结构会在地震中出现严重的破坏，究其根本原因就在于高层剪力墙结构的底层刚度与上部刚度之间的差距往往太过于悬殊，一旦当地震作用集中在其底层时，就会导致底层出现极其突出而明显的弹塑性集中变形。因此对于高层剪力墙结构而言，底层刚度与上部刚度之比必须要进行严格的控制，这是最为关键的一点。另外，由于不同地区的抗震设防烈度也不尽相同，因此在高层剪力墙结构设

建筑结构优化设计要点分析

建筑结构优化设计要点分析摘要：当前，随着城市化进程进一步加快，人们越来越注重生活的品质，对于房屋建筑结构设计工作有了更高的要求。而建筑结构设计是保证主体结构稳定、安全的基础条件，做好结构设计优化能提高建筑物的外观质量、功能价值与安全性，优化设计应正确理解并运用好相关规范要求，充分了解建筑物特点，选择最优方案，选择合适的措施对各环节进行优化，把建筑结构优化落在实处细处，打造精品建筑工程。本文在此从结构优化设计的内涵出发，对建筑结构优化设计的几个重要的实践应用做了一定的分析。关键词：建筑结构；剪力墙；地下室；优化技术前言：建筑结构优化设计，是实现建筑本体功能与建筑投资成本的关键手段。优化设计过程中应确定合理的目标，采用科学的控制方法，各个方面达到最佳结合，降低工程的总造价，这不仅符合现今建筑商对于建筑结构效益的追求，也是市场可持续发展的需求，更是适应绿色环保的要求。 1 建筑结构优化设计概述建筑结构设计优化主要是指结构工程师要满足人们对居住环境的改善与调整性，具体要求进行的房屋结构更趋于人性化、舒适化的整个过程。在新的居住理念不断变化的前提下，结构设计人员要引进先进的结构设计理念以及方法，使现代建筑结构更加科学合理，更具备舒适性、人性化的功能，同时要满足人们对良好的工程质量的具体要求，从结构设计上来说，就要对结构整体进行优化处理。建筑结构优化设计不仅能够在资源上节约成本的支出，还能够实现在资源的有限条件下使建筑的质量功能水平最优化，能够提高空间的利用率，发挥资源的最大功效，建筑的高质量包括建筑的环境以及使用功能，结构设计优化符合一定的经济发展原理，对资金，土地资源空间，建筑质量与水平都能做到合理的优化，建筑结构优化对于建筑行业的发展以及未来的经济可持续发展都有着很重要的作用。 2 建筑结构优化设计的内涵建筑结构设计的优化是通过整体建筑的要求决定的，首先要了解整体建筑的设计理念，这样才能够进一步的确定建筑的整体结构，才能开展建筑设计的优化工作，确保在有限的空间及资金条件下，优化建筑水平，建筑结构设计也有着自身的特点，要考虑建筑结构的整体性，把握好建筑的一般结构类型，了解建筑结构的特点，这样才能够在进行建筑结构设计的时候充分考虑到各种条件方面的优化，还要根据建筑的整体结构，还有建筑结构的特点来设计合适的结构类型，确定具体的结构配置，以及所需资源的构件，对各种建筑结构进行设计优化时，还要考虑整体建筑的布局类型，实现科学技术与建筑艺术性设计的结合，通过对建筑结构的进行优化来找出最好的建设方案进行建筑设计。 3 建筑结构优化设计的几个重要的实践应用 3.1 优化设计结构模型要认真计算结构模型当中的每一项数据，从中获取合理性参数，将参数作为着眼点，确保结构模型数据足够准确、足够真实，更好地应对建筑设计、建筑结构要求。该过程所得到的数据对于房屋模型、房屋建筑的设计优化意义突出，是基础性工作。数据准确与否关系到模型是否合理、是否科学，要重点把握设计效率、结构质量。当然模型函数的选择同样意义突出。在成本、结构稳定性设计过程中，要把握结构联系、数据联系，体现前后逻辑性特征，最优化处理结构模型、结构需要。

建筑结构优化设计建议-侯善民

建筑结构优化设计建议侯善民 201305 2013.05

第一章第章基础 1、基础类型： ? 天然地基基础 ?复合地基→天然地基+增加体（柔性桩、刚性桩）? 桩基：常规桩基后处理加强的后注浆钻孔灌注桩先处理加强的劲性复合予制静压桩

第一章第章基础 ? 天然地基承载力不宜低于预期复合地基承载力的百分之四十软土地基上采用复合地基要慎重组成复合地基的增采用复合地基应注意：十，软土地基上采用复合地基要慎重。组成复合地基的增强体桩基，应具备一定刚度，并且不能是端承桩；随着复合地基承载力需求增大增强体桩基的支承刚度与 ? 随着复合地基承载力需求增大，增强体桩基的支承刚度与桩身强度，要求也需相应提高，对于20层~30层的高层建筑不宜采用单纯摩阻桩桩端进入较好的持力层但持筑，不宜采用单纯摩阻桩，桩端进入较好的持力层。但持力层不宜是强风化以上的岩层，桩身强度承载力要满足计算底板与桩基持力层选择需慎重算，底板与桩基持力层选择需慎重。

第一章南京某小区复合地基事故第章基础南京某小区复合地基事故：该小区位于河西，七层砖混住宅，场地内有深厚的淤泥质软土层，增强体刚性桩未穿过软土层，施工也存在质量问题，建造过程中一直到结构封顶，沉降持续发展，最后采用锚杆静桩较好的才控制住降静压桩，压入深层较好的土层，才控制住沉降。最近几年，我们做了一批20层~30层100米以内的高层剪力墙住宅，采用刚性桩复合地基都取得成功。例如：淮安恒大、淮安中南、合肥融侨等都是20万~30万㎡的高层住宅小区，天然地基承载力约在200k 左右采用予应力管桩作为增加体然地基承载力约在200kpa左右，采用予应力管桩作为增加体，复合地基承载力可达到500Kpa左右

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念发表时间：2016-06-27T14:51:54.553Z 来源：《基层建设》2016年5期作者：隆凡梅 [导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。摘要：对于普通建筑物的结构抗震设计，目前我国是以小震为设计基础，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。关键词：中震设计概念；地震影响系数；荷载《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题： 1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定，仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定； 2在中震作用下，规范仅提出“中震可修”的概念设计要求，没有具体的抗震设计方法； 3“中震可修”的技术经济问题：可修的标准决定工程????造价、破坏损失、震后修复费用。随着时代的进步，现在的建筑物体型复杂，结构新颖，超高超限越来越多，因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。 2 中震设计 2.1 为何要进行中震设计呢？《抗规》条文说明1.0.1条指出，对大多数结构，可只进行第一阶段设计（即小震下的弹性计算），而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求，但前提是建筑物的体型常规、合理，经验上一般能满足大中震的抗震要求。反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物，在大震下的结构反应和小震完全不同，不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。为达到各阶段抗震要求，须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计，其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。 2.2 中震设计的基本概念抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时，要求建筑物具有不同的抵抗能力。中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度，即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。中震设计和大震设计都可称为性能设计。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标，而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。针对本工程的结构特点，设定本结构的抗震性能目标。对超限结构而言，利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现，给超限设计提供可靠的判断依据。 2.3 中震设计的分类中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍（αmax=0.23）取值下进行验算。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计。首先明确一点，中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念，两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。中震弹性设计，设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数，保留材料、荷载等分项系数，对应地保留了结构的安全度和可靠度，结构仍属于弹性阶段，属正常设计。中震不屈服设计，设计中除了地震内力不作调整，同时也取消了材料、荷载等分项系数，对应地不考虑结构的安全度和可靠度，结构已经处于弹塑性阶段，属承载力极限状态设计，是一种基于性能的设计方法。由此可见，中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计，而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。 3 基本方法及应用根据中震设计的分类，以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法，介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。 3.1 中震不屈服设计 3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制若场地安评报告提供实际的地震影响系数，则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数，屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。 3.3.2 SAWTE计算：地震信息中抗震等级均为四级；αmax按表3取值；总信息中风荷载不参加计算；勾选地震信息中的按中震（或大震）不屈服做结构设计选项；其它设计参数的定义均同小震设计。 3.3.3 MIDAS/Gen计算：主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级：四级；主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数：定义中震反应谱，在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可，β值按表3计算所得；总信息中风荷载不参加计算；主菜单→结果→荷载组合：将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0；主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数：将材料分项系数取为1.0；其它同小震。 3.3.4 ETABS计算：选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级：四级；定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱，地震影响系数最大值αmax取值，其余参数按《抗规》；静荷载工况中不定义风荷载作用；定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ；定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。 4 工程算例 4.1 示范算例 4.1.1 基本参数：二十二层框支剪力墙结构，三层楼面转换，无地下室，首、二层4.5米，标准层3.5米，总高79m。结构平面布置如图一所示。结构高宽比3.76，长宽比1.22；抗震参数，7 度，第一组，0.10g；场地II类；风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。

超高层住宅的结构优化设计

超高层住宅的结构优化设计发表时间：2018-12-18T09:57:20.123Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：康海洋[导读] 摘要：随着我国经济的发展，我国基础设施的建设也有了很好的发展，越来越多的流动资金向基础设施建设这个行业汇集。广州宝贤华瀚建筑工程设计有限公司 510000 摘要：随着我国经济的发展，我国基础设施的建设也有了很好的发展，越来越多的流动资金向基础设施建设这个行业汇集。在人们对空间充分利用的需求下超高层建筑工程应运而生的，这体现了人们对更舒适、更具现代化的高质量的城市生活的追求。与此同时，问题也随着超高层建筑工程的发展而体现了出来，其中超高层的结构优化设计问题尤为突出，只有优化了超高层的结构，才能使人们有一个舒适的居住环境。基于此，本文对超高层的结构的优化设计进行了研究。关键词：超高层的结构优化设计要求设计方案引言在顺应人们急剧增长的住房需求下，高层的结构形式从简单的层数和高度增长的基础上，逐步发展到对平面形状和空间体型的复杂化要求。这不仅要求建筑满足功能多样，建筑风格提高，还要满足城市发展的景观需求。高层在延续最初的结构形式和框架设计的基础上，还应对建筑中的相关因素进行优化设计，使得不仅满足基本的功能需求外，还能在设计水平上有进一步的提升。一、工程概况本工程为超高层小区,规划限高150m,总建筑面积45万m2左右,其中地下室12万m2,单层地下车库,地上17个单体塔楼,都是100 ~142m超高层,其中5#楼约为130m,7#、8#和16#、17#楼约为140m, 4#楼户型同5#楼,高约100m。按照规范[1,2]结构体系的适用范围,采用剪力墙结构体系。剪力墙厚度:地下室、底层架空层370mm或400mm,标准层均为240mm。100m左右超高层竖向构件混凝土等级为C40~C30; 140m左右超高层竖向构件混凝土等级C55~C30.梁板混凝土等级为C35~C30。该工程设计基准期为50年,结构设计适用年限为50年。抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,地震分组为第一组,设计特征周期为0.45s,抗震设防类别为丙类,结构安全等级为二级。场地类别为Ⅲ类。采用桩筏基础,主楼区域采用直径700、800、900、1000mm钻孔灌注桩,一层地下车库采用管桩满足抗拔要求。二、结构计算设计及设计要点结构侧移是高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。另外,高层建筑随着高度增加、轻质高强材料的应用、新建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够强度,还要具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内。高层和超高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意味着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。在满足地下室车库层和底层架空或者底层商铺的前提下,遵循对称、均匀、周边、拐角的原则,在结构周边、拐角和核心筒等部位对落地剪力墙进行较合理布置,主体结构抗震等级为三级(低于140m)和二级(高于140m)。对结构薄弱部位如楼电梯周围,内庭院周围均设置了120mm 厚楼板,采用双层双向拉通钢筋予以加强;对少量肢长受到限制的短肢剪力墙(墙肢长度∶墙厚<8∶1)按照高规要求予以加强,如满足最小配箍率和最小配筋率等。本工程项目中仅16#和17#楼高度超限,应报本地超限高层建筑工程抗震设防专项审查。风荷载取值,考虑到以后城市建设的不断发展,位移计算时取0.45kN/m2,强度计算时取0.5 kN/m2。三、超高层结构设计的基本要求满足舒适性的要求。建筑设计应为住户起居舒适性的要求提供条件，例如，多种户型要灵活分隔室内的空间，人居的热光声的环境等要求，给居住的人创造一个舒适的环境。结构方案还应该考虑到住户在日后改变分隔的空间的可能性，当采用剪力墙结构的时候，宜采用大开间的布置。满足经济性的要求。结构设计时应根据房屋的建造地点、层数多少、平立面体形，在满足耐久性、安全性和舒适性要求的前提下采用经济又合理的结构体系，在构件设计中应该精打细算，要严格执行规范构造要求，注意避免不必要的铺张浪费。尤其是在地基基础设计中更要注意此方案的经济比较，因为地基基础的设计方案是否合理对房屋造价非常重要。满足耐久性和安全性要求。实行商品化后，应为住户的耐用消费品，使用寿命长是区别其他消费品的最大特点。因此，结构耐久性和安全性是结构设计最基本的要求。结构体系的选择以及材料的选用，都应有利于抗风抗震，以及使用寿命期间改造维修的可能性。四、超高层建筑中的优化设计方案房屋结构抗震性设计。在工程图纸设计过程中，房屋结构按抗震设防分类，房屋抗震等级可根据房屋高度、烈度以及结构类型按国家《抗震规范》确定。地震震力振型组合数据对建筑应当不考虑耦联扭转计算；当振型数大于3 的时候，应取3 的整数倍计算，但数据不能大于建筑物层数；当房屋层数不大于2 时，振型数则可取房屋层数。对于不规则房屋的结构，应考虑扭耦联转，对高层房屋建筑来说，振型数应取不小于9；房屋结构层数多或房屋结构刚度突变系数大的话，振型数则应多取，例如结构中含多塔结构或顶部有小塔楼和转换层等，振型数应取不小于12 的数，但其大小仍不能大于房屋总层数3 倍，除非其含有弹性定义的楼板，而且采取总刚性分析的时候，振型数才能够取的更大。耐久性的优化设计。在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证高层建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。对一般高层混凝土结构设计来说，低造价和省材料设计都应为满意的结构设计，但随着人们生活水平的提高和在实际工程中，有时在其他使用要求或技术指标上升为设计主要矛盾时，设计者们就要放弃对经济的单纯追求。所以当选以高层混凝土结构优化为设计的主要目的时，就应依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。

性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用探讨

性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用探讨发表时间：2018-11-05T16:05:50.807Z 来源：《防护工程》2018年第18期作者：尹琦 [导读] 居住需求与建设用地之间的矛盾等加快了超限高层建筑建设速度。在这样的背景下，超限高层建筑结构设计相关研究也逐渐成为了领域内研究的热点课题。本文主要是性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用进行讨论和分析。尹琦广州珠江外资建筑设计院广州 510060 摘要：近些年，随着城市规模的扩大，城市人口极具猛增，城市建设需求、居住需求与建设用地之间的矛盾等加快了超限高层建筑建设速度。在这样的背景下，超限高层建筑结构设计相关研究也逐渐成为了领域内研究的热点课题。本文主要是性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用进行讨论和分析。关键词：性能设计法；超限高层建筑结构设计；应用引言超限高层建筑的广泛出现，说明我国建筑行业已经步入了一个新的发展时期。在这个新的发展阶段里，超限高层作为典型建筑类型，其结构设计与性能设计一直领域内研究的重点。与一般建筑相比，超限高层对结构抗震设计要求相对较高，基于性能的抗震设计，最初是被应用于桥梁抗震设计中，后逐渐发展完善，并普及到了高层建筑设计中，其关键理念是满足被设计的建筑物施工期限内预定功能与性能达到目标。 1性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用原则 1.1符合三水准的检查标准进行超限高层抗震设计的时候，为了保障其性能优良，设计必须要符合三水准检查标准，具体包括：保障工程在抗震设计中或者抗震完成之后，出现小型地震情况下，不会影响建筑整体结构和性能，不需要对工程进行任何处理，还可以保障工程正常使用；保障出现中级地震，建筑功能仍然可以维持，并且受损程度在可修复的范围之内，在修复之后可以马上投入使用；出现大型地震时，建筑工程不能够出现大面积坍塌，能够最大限度保障住户的人身财产安全。 1.2设计力的求取要具体建筑工程进行设计的过程中，包括两阶段：第一阶段，针对建筑本身弹性的设计，要将其精确到小地震影响在建筑本身可能够出现的弹性变化，结合具体情况进行设计，设计满足小地震影响可以达到的强度，那么在进行朝鲜高层建设设计时，要对截面结构进行分析，以便于设计中可以更好的提供其抗震能力；第二阶段，这个阶段最为关键，主要是建筑自身弹性设计，如果建筑物的弹性较好，可伸展性大，那么一旦地震出现，建筑物即便发生了形变，也能够自主恢复，不会出现坍塌或者破损等情况，从而真正发挥其抗震功能，保障人民的生命安全与财产安全。 1.3强剪弱弯、强柱弱梁原则基于性能设计的超限高层结构设计，必须要严格遵守强剪弱弯、强柱弱梁原则。设计者结合建筑实际情况与抗震性能要求，进行优化设计，最终满足建筑结构的合理性与科学性。另外，通过强化其强度与刚度，也可以提高建筑工程的抗震性能。 2性能设计法在超限高层建筑结构设计分析案例工程是一栋超限高层商用楼，地上3层-地下5层用于车库、商场、会所等。为框架剪力墙结构。4层为转换层，5层-47层为住宅，采用剪力墙结构。为了充分发挥该地块临江的优越地理位置，使住宅尽可能多的房间面对珠江，沿江部分转换层以上剪力墙采用45°斜向正交布置。建筑总高度155m。 2.1性能目标结合本工程的特点与业主的要求，参考相关文献总结出，在本工程不同水平地震作用下的性能指标，将其作为设计目标，具体为表1。表1 本工程在不同水平地震作用下的预期性能指标 2.2荷载组合与性能目标设计表达式

高层建筑结构设计分析论文

高层建筑结构设计分析论文 1结构分析及设计分析 1.1分析三种重要的体系 1.1.1剪力墙体系剪力墙结构是利用建筑的内、外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构体系。剪力墙的变形状态和受力特性同剪力墙的开洞情况联系密切，其中依据轧受力特性的不同，单片剪力墙可以分为特殊开洞墙和单肢墙。类型不同的剪力墙，对应的也会有不同的截面应力分布，所以，在对位移和内力进行计算时，也应该对不同的计算和设计方法进行使用，将平面有限元法应用到剪力墙的结构计算中。此种方法能够比较准确地完成计算，能够应用到各类剪力墙之间，然而，也有一定的弊端存在于这种方法中，其有着较多的自由度。所以，在具体的应用时，较为普遍地应用了开洞墙这一类型。 1.1.2筒体结构筒体结构分为框架—核心筒、筒中筒等结构体系，其中框架—核心筒受力特点为框架主要承受竖向荷载，筒体主要承受水平荷载，变性特点类似于框架剪力墙，但抗侧刚度较大。依据不同的计算机模型处理手段，有三种类型的分析方法：主要为离散化方法、三维空间分析和连续化方法，其中三维空间方法的精确性会更高。 1.1.3框架—剪力墙体系框架—剪力墙结构，是由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。此种结构位移和内力等计算方法尽管种类较

多，然而，连梁连续化假定方法会经常被使用，在对位移协调条件进行计算时，应该按照框架水平位移和剪力墙转角进行设计，将外荷载和位移的关系用微分方程建立起来。然而，应该考虑需求和因素量会存在的差异，所以，也会有着不同形式的解答方式。 1.2具体的设计与分析 1.2.1合理地确定水平荷载每一个建筑结构都应该一同承受风产生的水平荷载和垂直荷载，对于抵抗地震的能力也应该具备。高层建筑中，尽管结构设计会较大程度上受到竖向荷载的影响，然而，水平荷载却占据着重大的比重。随着不断增多的高层建筑层数，在高层建筑的结构设计中，水平荷载成为了其中一个重要的影响因素。首先，由于楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中发挥的功能，对应水平荷载会将一定的倾覆作用施加到结构中，并且竖构件中就会出现高层建筑结构的作用力；其次，就高层建筑结构而言，地震作用和竖向荷载，也会跟着建筑结构的动力情况而出现较大的改变。 1.2.2合理地确定侧控同低层建筑不同，在高层建筑结构设计中，结构侧移已经成为了其中一个非常重要的影响因素。随着不断增加的楼层数量，结构侧移在水平荷载侧向变形下会逐渐增大。在高层建筑结构进行设计中，不但规定结构要有一定的强度，对于荷载作用带来的内力能够有效的予以承受，同时，还应该确保具备一定的抗侧刚度，确保在某一限度内控制结构在水平荷载作用出现的侧移情况。

关于高层框架剪力墙结构设计要点分析

关于高层框架剪力墙结构设计要点分析发表时间：2015-09-16T10:55:47.990Z 来源：《基层建设》2015年16期供稿作者：阚亮 [导读] 中山环保产业股份有限公司某建筑工程地下1层，地上15层，地下室层高5m，1层～2层层高5.5m。阚亮中山环保产业股份有限公司广东，中山 528400 摘要：高层建筑剪力墙结构的设计,能够有效的防止楼体受地震等灾害的影响,有助于加强建筑物的抗震能力、整体性以及侧向刚度,对建筑事业的发展起到了很大的作用。文章结合实际案例对高层剪力墙结构设计进行探讨。关键词：框架剪力墙；结构设计；布置 1.工程概况某建筑工程地下1层，地上15层，地下室层高5m，1层～2层层高5.5m，标准层层高3.4m。建筑风压0.40kN/m2，8度抗震设防，建筑场地类别Ⅲ类，地基基础设计等级甲级，建筑抗震设防类别丙类，剪力墙抗震等级一级，框架抗震等级二级。 2.基础与桩基设计因主要液化土③层为粉土、粉细砂，为了穿透液化层故选用预制管桩。桩径500 mm，桩端持力层置于粉、细砂层顶面。基础采用柱下及墙下承台加防水板。 3.结构布置 1) 设计基本原则。根据业主建筑使用功能的需要，考虑到本工程1层，2层为餐厅和健身中心、房屋开间较大及结构高度的需要，主体结构采用钢筋混凝土框架—剪力墙体系。 2) 剪力墙的布置与设计。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求，剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间平面、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大。剪力墙墙肢越长刚度越大吸收的荷载和地震力也越大，所以剪力墙不宜过长，实际设计中通过剪力墙上开结构洞来减小剪力墙的刚度，且剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变; 结构洞口宜上下对齐。电梯间、楼梯间及竖井通高开洞且楼梯间一般不考虑楼梯板的支承作用，该部位楼板的刚度被严重削弱，进而不能通过楼板传递刚度，所以在楼梯、电梯间等竖井位置布置剪力墙来加强且最好用剪力墙围成筒状增强开洞部位的整体刚度。同时为了保证结构有足够的刚度来抵抗扭转，并且使建筑刚心与平面形心尽量相吻合，应在建筑物周边对称位置均匀布置剪力墙。依据上述原则及考虑到本工程1层，2层为餐厅和健身房，②轴～⑦轴间不能布置剪力墙，同时①轴～②轴交F轴处有通高玻璃幕墙也不能设置剪力墙，上述情况致使剪力墙布置受限，所以本工程柱与剪力墙平面布置见图1。 3) 剪力墙的连梁设计。剪力墙之间的连梁虽然容许其先破坏，但实际设计中，连梁起到的作用为连接剪力墙并通过连梁分配地震力，为了连梁屈服早于墙肢屈服实现强剪弱弯，计算模型调整主要是在考虑整体规则性的前提下，通过调整洞口高度加强连梁抗剪能力。在设计中还要注意当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，剪力墙可按独立墙肢的计算简图进行第二次多遇地震作用下的内力分析。 4) 楼屋面板的选型及设计。由于本工程主体结构采用了现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，为了能提高柱与剪力墙的协调性及整体结构的刚度，楼板也选用现浇钢筋混凝土梁板式结构。结合建筑平面布局，由于建筑x 向较长，为了提高结构的横向刚度且根据建筑平面布置，楼盖次梁沿建筑y 向布置。楼屋面板根据跨度计算板厚，其中±0.000板厚180mm，屋面板厚120mm，标准层板厚100mm。 5) 整体计算结果。经PKPM 计算，在规定的水平力作用下结构底层剪力墙承担抗倾覆力矩均在50%以上，因此按典型的框架剪力墙来决定抗震等级，同时整体结构能够满足结构侧向位移、扭转、位移比等计算指标。在整体计算满足要求的同时通过调整柱墙及连梁截面来杜绝超筋的情况，通过改变构件截面及混凝土等级来调整框架柱及剪力墙轴压比，通过改变楼板厚度及梁截面高度来满足挠度的要求。 4.本工程设计中所遇到的问题及处理方法 1) 方案选型与概念设计。根据建筑功能的要求选用经济性好和安全可靠性强的结构形式。结构体系受力明确，传力简洁，设置多道安全防线，增加结构整体和内部的冗余度，引进超静定结构和抗连续倒塌的设计理念同时兼顾经济性要求。 2) 抗震等级的确定。框架剪力墙结构在规定水平力作用下，因框架柱截面及剪力墙布置的不同从而导致柱与剪力墙所承受的地震倾覆力矩百分比的不同，直接导致结构抗震等级的选取和建筑高度适用范围的改变。在实际设计中需要多次改变柱截面及剪力墙布置来调整地震倾覆力矩百分比，而地震倾覆力矩百分比的变化又导致结构抗震等级的改变。设计时尤其要注意地震倾覆力矩百分比的变化会产生4 种不同结果。 3) 剪力墙的布置。框架剪力墙结构中剪力墙的布置不像纯剪结构中相对容易。框架剪力墙结构中剪力墙的布置需要满足许多抗震及构造要求。在实际设计当中需要平衡框架柱与剪力墙在整体计算中所承担的作用，在整体计算满足要求的情况下又会出现超筋及超轴压比的问题，整个设计过程需要反复计算设计难度较大。在具体设计当中会遇到剪力墙不能贯通建筑物全高从而导致刚度会发生突变的情况，当不能避免时，为使部分剪力墙截止位置层楼板有足够的刚度保证剪力的可靠传递，该层楼板应现浇且厚度不宜小于160mm，该层相邻上层