杭州某高层建筑结构选型与分析
高层建筑结构选型的影响因素和选取方法
高层建筑结构选型的影响因素和选取方法高层建筑结构选型的影响因素和选取方法在高层建筑设计中,结构设计赋予建筑物一个支撑骨架.该骨架型式及其空间关系的合理性不仅直接关系到建筑物的安全,而且关系到建筑物能否实现其预定的功能和能否达到预期的经济效益.依据工程实践经验,若高层建筑结构体系选型不当,同样难以做出安全可靠、经济合理的高层建筑结构设计.正确处理高层建筑结构体系的选型问题,对于高层建筑的设计、施工乃至使用、维护而言,都具有至关重要的意义.1 高层建筑结构选型的问题当前我国高层建筑结构选型普遍不重视结构选型决策工作,而且缺乏一套完整系统、可行的方法来操作,仅以上部结构土建造价单一指标或几个易于转换成计量单位评估的定量指标来进行决策.因此高层建筑结构选型存在如下问题: 第一是影响因素的不确定性.结构选型决策工作具有很强的综合性,包含大量确定与不确定的因素,多因素共同作用的结果决定结构的型式,需要对诸多因素做大量细致分析.对一栋高层建筑来说,按当前常规做法是不太可能得到完善合理的结构型式的.选错结构型式,不仅会使高层建筑综合经济效益低下,而且使该建筑物给社会经济环境带来不良影响[1].第二是影响因素的多样性.结构体系的选择受到诸多条件和因素影响,除了要考虑工程造价和投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性、施工条件、技术能力、施工工期、建筑材料和能源供应、建筑美学要求,包括建筑群及其环境的配合,建设场地的地形、地貌、自然灾害等等.一个合理的结构型式是通过进行多目标决策,将诸多因素统一协调而产生.而设计人员正是缺乏这种从整体( 或全局) 的综合经济效益出发来处理结构选型问题的观念,并由于缺乏处理模糊概念的方法和手段,不自觉地把不少本来为模糊的量忽略或当成确定性的,这使得设计变量和目标函数不能达到应有的取值范围,从而导致决策结果不是真正的最满意的.2 高层建筑结构选型的影响因素分析2. 1 高层建筑结构选型不合理的情况及原因分析2. 1. 1 超出建筑结构设计规范中规定的适用范围高层建筑的各种结构体系有各自的适用范围,我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》( 以下简称为《高规》) 给出了各类钢筋混凝土结构房屋适用的最大高度.首先房高超规.如高规规定对位于 IV 类场地的建筑或不规则建筑高度应适当降低.抗震规范条文说明指出: "不规则或在 IV 类场地上的结构,适用高度一般降低 20 % 左右.有框支剪力墙的结构,抗震的不利因素是明显的,适用高度一般降低 20 % ~30 %".有的不规则高层建筑高度未按要求降低.其次是剪力墙间距超规主要体现为框剪结构中超过高规中关于剪力墙间距的规定和在有框支墙的现浇剪力墙结构中,落地剪力墙间距超过《高规》规定.超过的原因主要是为满足建设方对大空间的要求.2. 1. 2 选用建筑设计规范中没有的结构体系近年来,由于建筑功能、建筑艺术以及城市规划的需要,高层建筑不仅在层数、高度上迅速增长,而且结构体系日益复杂多变,很多高层建筑的高度已处于《高规》适用范围之外.这些非常规结构往往没有先例可依循,理论和实验依据不够,设计人员在没有充分计算、试验、论证的情况下自行"创新"出一些结构; 这些结构型式本身就很可能受力不合理,更谈不上综合经济效益好[2].2. 1. 3 选用不合理的结构型式首先有的地方新建高层住宅采用重量大、刚度过大、地震反应力大、基础大、造价高、工期长、不利抗震、不便使用的小开间剪力墙结构.如新建 4 栋 23 层~25 层高层住宅采用小开间剪力墙结构,两层箱形基础,结构方案不合理,造成很大浪费.其次高层建筑与裙房用后浇缝连成整体( 包括基础与上部结构) ,一般裙房用框架结构,主楼用框剪结构或框筒结构或剪力墙结构.在用后浇缝连成整体前,高层建筑与裙房选用的结构型式均无问题,用后浇缝连成整体后则明显有剪力墙布置不均匀、不符合《高规》关于框剪结构中剪力墙最大间距的要求和剪力墙数量过少,其承担的.底部弯矩小于总地震弯矩的 50 %等问题.2. 2 影响高层建筑结构选型的因素2. 2. 1 结构受力合理性结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理、破坏机制合理等等.结构选型必须保证结构体系的受力合理,要根据力学要求比较各种结构体系优缺点,选择出合适的几个结构体系,结合影响因素做分析、筛选.水平荷载在高层建筑结构设计中起控制作用,具体到非地震区,起控制作用的水平荷载就是风荷载.在风荷载作用下,高层建筑可能出现层间位移过大,导致结构体系中的承重构件如梁、柱、墙等出现不同程度损坏; 或者整个结构摆动过大.因此,在非地震区,特别是风荷载较大的地区,高层建筑结构选型应对风荷载作用引起足够重视,选择时要考虑结构体系在强度、变形方面满足要求,还要使结构在风荷载作用下产生的振动控制在人对不适感的容许限度范围之内.现有地震灾害资料及工程经验表明,在满足建筑物使用功能要求前提下,地震区高层建筑的抗震安全性与经济合理性,很大程度上取决于抗震结构体系的选型是否恰当合理.而选型是根据抗震设防标准,抗震设防标准又得依据设防烈度,设防烈度又受建筑物所在场地的地质条件影响.因地震运动的随机性及复杂性,既不可能准确地划定高烈度地震可能发生的地区和范围,又不能在全国范围内普遍按照高烈度标准设防,给结构选型工作带来困难.实验表明,要合理选择抗震结构体系,使设计的结构总体方案更加创新和完美,精确的数值计算分析固然重要,但更有赖于正确运用概念设计的思想及工程经验的定性判断[3].所以,结构设计理论及计算手段改进也是影响结构选型的一大因素.2. 2. 2 经济因素对高层建筑结构选型的制约我国的"适用、经济、安全、美观"建设方针把经济放在重要地位,在结构选型决策时对不同结构体系进行经济比较具有重要性.从整体的和长远的角度利用综合经济分析方法系统地考虑结构方案的经济性.首先是不但要考虑某个结构方案付诸实施时的一次性投资费用,还应考虑其全寿命期费用; 其次是除了以货币指标核算结构的建造成本外,还应从节省材料消耗和节约劳动力等各项指标来衡量.此外,从可持续发展的角度来考虑,还要特别考虑资源的节约; 再次是某些生产性建筑若能早日投产交付使用,可以较快地回收投资资金,更能得到较好的经济效益.从能耗面分析,我国建筑能耗约占全国总能耗的 25 %~ 30 % ,随着人民生活水平提高,建筑能耗在我国总能耗中所占比例还将增加.依据国内外统计,日常使用能耗占建筑总能耗的 90 %以上,因此建筑节能的重点为日常使用能耗,其中尤以采暖及空调耗能为主.从结构施工周期的缩短考虑,可以使整个建筑更早地投入使用,取得经营收入,同时还可以缩短贷款的还贷时间,减少还贷利息.因此,即使结构方案的一次投资费用较高,也可能是经济的方案.从结构全寿命周期费用角度考虑,在进行结构方案的经济分析时,考虑一次性投资费用不够全面.一幢建筑物在其整个使用寿命期内( 一般为 50 a) 会发生其它费用,如结构的一般维护、维修费用,灾后的重建费用等等,这些费用的数额较大,进行结构选型决策时也应予以考虑.2. 2. 3 施工水平对高层建筑结构选型的影响建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响,主要表现在先进施工技术、建筑结构方案密切与施工条件相结合以及施工使用阶段阶结构受力状况三个方面.施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力,将给工程建设带来困难.在结构选型时,有关设计人员应与施工单位人员沟通,共同磋商解决选型中出现的矛盾.另外选择结构型式时应结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件.同一种结构型式可以对应不同的施工工艺,而不同的施工工艺会影响材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标和结构受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施.因此高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑.3 高层结构选型的方法高层建筑结构选型决策受诸多确定性因素和不确定性因素的影响.这些因素中有的能量化为定量指标,而有一部分要凭经验做出主观判断,因此比较分析备选方案应从定量分析和定性分析两方面进行.通常,先对备选结构方案进行定量分析,然后进行定性分析,最后两者综合起来进行整体成本分析,选出最佳方案.整体成本分析方法受到结构占用面积和结构施工工期两方面的影响.高层建筑采用钢结构或钢-混凝土混合结构的结构占用面积比采用混凝土结构的结构占用面积小,建筑的有效使用面积相对增加,在销售上就能体现出其经济效益,可以抵消一部分因采用钢结构而增加的费用.施工工期对整体成本的影响主要体现在"时间即是成本"的关系上[4].施工工期的缩短,可使建筑物提早投入使用,缩短贷款建设的还贷时间,并且能提早出租增加租金收入,对整体成本的影响体现在利息和租金的收益上.高层建筑采用钢结构或钢混结构与采用混凝土结构相比,在建筑有效使用面积与施工工期方面具有一定的优势,能取得较可观的经济收益,从而可抵消一部分因采用钢结构而增加的费用,进而使得工程的整体成本明显降低.通过整体成本分析高层建筑钢结构或钢混结构的经济效益主要来自结构施工工期的缩短带来的贷款利息节约、租金收入增多.从分析中还可知,高层建筑的层数越高,这方面的优势越明显.而钢筋混凝土结构的造价低但工期长,时间成本相对要高,在超高层建筑中的综合经济效益就显得相对较低.因此,当业主对高层建筑的结构材料方案进行评估时,应该对钢结构的施工工期优势加以充分考虑以争取节约成本的机会.从结构方案的整体成本出发以定量方法对影响整体造价的主要因素进行量化和计算,根据得出的整体成本指标直接进行结构方案的比较、选择.这种定量方法把大量的不确定性因素的影响排除在外,其决策目标函数为只追求造价( 成本) 最低的单目标.造成由于目标函数达不到应有的数量( 这里目标函数的数量是指综合目标函数中包含的子目标函数的个数) 从而降低决策结果的可信度的后果.4 小结结构选型所涉及的影响因素是比较多,它是一个多目标的综合决策问题.要求在确定决策的综合目标函数时,要尽可能多地考虑各种影响因素( 包括确定性和非确定性的影响因素) ,并反映到具体的子目标函数上来.一个综合目标函数只有充分地考虑了大多数的影响因素时,得出的综合目标函数值才有足够的根据,最终的决策才可能有足够的说服力和可信度.从而综合目标函数值最高的结构方案即为能使该高层建筑的综合经济效益达到"令人满意"的结构方案.在考虑子目标函数时由于在多个目标之间可能存在矛盾甚至可能是互斥,对一个目标来说是最优的,对另一些目标就不一定能满足的情况,就不存在对所有目标都是最优的方案.这就形成一个对目标函数数量选择的"度"的问题.参考文献[1] 叶浩波. 高层建筑结构选型影响因素分析[J]. 中国高新技术企业,2007,( 13)[2] 喻敏波,王全凤. 浅谈高层建筑结构选型[J]. 福建建筑,2010,( 5)[3] 冯望. 高层建筑结构选型的探讨[J]. 中华建设,2008,( 4)[4] 卢铭杰. 浅谈房屋建筑成本控制[J]. 技术与市场,2011,( 3)。
高层建筑结构设计论文
对高层建筑结构设计探讨摘要:随着我国经济的快速发展,全国大中城市高层建筑迅速增多,高层建筑结构设计已成为建筑结构设计人员的重要工作内容。
高层建筑层数和高度都逐渐增加,结构形式更是多样化、复杂化。
为了使设计者对高层建筑的设计有较好地了解,我们就以杭州某工程为例,介绍高层建筑的结构设计方案,本文对该方案的计算模型、转换层的设计和构造及内力分析做了简要介绍。
关键词:高层建筑转换层总结1 概述近年来,现代建筑越来越向多功能、综合用途发展,在同一竖直线上,顶部楼层与下部楼层用途不同,不同的楼层需要大小不同的空间尺寸,采用不同的结构形式。
从建筑功能上讲,上部需要小开间的轴线布置,需要较多的墙体以满足旅馆和住宅的要求,下部共用部分则希望有尽可能大的自由灵活空间,柱网要求大,墙体要尽量少,由于高层结构下部楼层受力很大,上部结构受力相对较小,正常布置应该下部刚度大(墙多,柱网密),到上部刚度较小(墙少,柱网稀疏),但为了满足建筑功能的要求,我们必须以跟常规相反的方式进行布置,即上部布置小空间,下部布置大空间,上部布置刚度大的剪力墙,下部布置刚度较小的框架柱,为了实现这一布置就必须在结构转换的楼层设置转换层。
2 工程概况就以杭州某工程为例。
本工程位于杭州某地区,该工程是集商场、办公、住宅为一体的综合性高层建筑,地下2层为停车库及设备房,地上29层,分a,b两栋塔楼,塔楼均为住宅,主楼主体90.500m。
由于该建筑功能的要求,本工程结构采用底部大空间转换剪力墙结构,转换层在第5层顶面,属高位转换结构,该地区地震设防烈度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.05g,拟建场地为ⅲ类场地土。
结构抗震等级:转换层下剪力墙二级,框支柱二级,基础采用桩筏。
为了满足建筑功能,结构必须处理好以下几个问题:①转换层转换结构方式的选择;②转换层楼层结构计算层高的确定;③二级转换梁的处理。
3 概念设计与结构布置3.1 结构计算单元的确定。
杭州碧桂园地下室结构设计的方案选择及经济分析
桩型
单桩抗 拔力 / kN
桩 数 n
桩 长 /m
单桩 费用 /（ 元 /m）
桩总 承台尺寸 承台 承台 总费 费用 /（ m × m） 体积 费用 用 / /万元 H = 1． 5 m V /m3 /万元 万元
收稿日期： 2012 － 09 － 29 作者简介： 王晓云（ 1982—） ，女，浙江杭州人，工程师，从事结构设计工作。
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浙江建筑
2012 年 第 29 卷
能性，在 桩 端 承 载 力 计 算 时，按 ⑥ － 2 层 较 小 值 800 kPa计算。纯地下车库部分因上部荷载无法平 衡丰水期地下水浮力，并考虑桩参与抗拔。 2． 2 桩基桩型的选择与分析 2． 2． 1 主楼桩型的选择 主楼部分桩基持力层为 ⑧ － 2、⑧ － 3 组合层，桩长 70 ～ 78 m。根据上部结 构荷载和规模及地质详勘报告的建议，已不再适合 采用预应力混凝土管桩方案，按桩的长径比不大于 100，选择 C40 的 Φ800 大直径钻孔灌注桩作为工程 受力 桩，根 据 现 行《建 筑 桩 基 技 术 规 范 （ JGJ 94— 2008） 》中规范 5． 3． 6 式和规范 5． 8． 2 － 2 式，因桩基 持力层比较深，最终桩基承载力特征值主要是以规 范 5． 8． 2 － 2 式桩身强度控制，取值为 5 000 kN。 2． 2． 2 两层大底盘地下室桩型的选择 地下室桩 基持力层为⑥ － 1、⑥ － 2 层，桩长 49 ～ 55 m。根据 上部结构荷载及地质详勘报告的建议，预应力混凝 土管桩和钻孔灌注桩均可选用，各有利弊。
2 地基与基础
2． 1 桩基持力层的确定 根据高层住宅部分建筑荷载和规模，由表 1 可
知在场地勘察深度范围内，地基土性质较好，可供利 用的桩基持力层主要为⑥ － 1 层及其下面的⑧ － 2、 ⑧ － 3 组合层。经综合分析，最终确定主楼以⑧ － 2、
某高层建筑的结构选型与概念设计
某高层建筑的结构选型与概念设计摘要：根据规范结合工程实际对在pkpm中如何实现两种结构体系的控制点的应用并对计算结果进行分析。
进一步认识这两种结构体系设计时相关的控制点:刚度比、位移比、周期比、刚重比等参数以及其调整过程。
探讨得出框剪结构剪力墙设置过多，会导致结构刚度过大，从而使地震效应加大的结论。
关键词：框架剪力墙；短肢剪力墙；结构选型；抗震性能；satwe 中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：引言结构工程在建设项目是非常重要的,因为一般建筑工程成本中结构部分所占比重占总造价的主要部分，而结构工程中结构选型是主要影响因素 ,一旦选择不当,将很难实现精确的计算,甚至对结构耐久性及安全性带来无法弥补的缺陷. 建筑物进行良好的选型设计即进行抗震设计对于抵抗和防止地震危害具有重要的现实意义。
1工程简介重庆地区某幢办公写字楼，27层，层高为3.m，建筑物总高78m，长44m，宽17m，平面较规则，每层面积748m2，总面积20196m2，抗震设防烈度为6级，地震加速度为0.05g，50年一遇基本风压为0.4kn/m2，结构重要性系数为1.0，场地类别为ⅱ类，地基土为三类土。
设计中采用多层及高层建筑结构三维分析与设计软件程序satwe，对以下拟采用的结构方案进行了计算和比较。
2 拟采用结构形式及其设计基本原则2.1.框架剪力墙结构框剪结构体系结合了剪力墙结构稳固以及框架结构布局灵活的优点。
这种结构体系主要由柱子来承受竖向荷载，通常在结构边角处以及楼梯间处布置一定数量的剪力墙并主要由这些剪力墙来提供结构的刚度和抵抗水平荷载的能力。
2.2短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是适用建筑要求形成的特殊的剪力墙结构，根据建筑平面布置，在建筑物凹凸转角处布置各种形式的短墙肢，主要形式有：t型、十字型、l型、z型、一字型、y型等（这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定）。
因采用这种结构体系时，将中部的电梯间、楼梯间和管道井四周的剪力墙组成筒体结构，四周布置短肢剪力墙，也可根据需要布置一些长肢墙，所以结构布置极为灵活。
某高层型钢混凝土结构设计分析
某高层型钢混凝土结构设计分析【摘要】型钢混凝土组合结构，由于其承载能力高、刚度大及抗震性能好等优点，已越来越多地应用于大跨结构和地震区的高层建筑以及超高层建筑。
本文以某工程为例，阐述了型钢混凝土结构设计要点和优化关键技术。
【关键词】型钢混凝土；节点构造；设计优化由于建筑造型的多样化程度日显、建筑内部使用功能的要求越来越高，对建筑结构设计提出来更新、更高的要求。
型钢混凝土框架+剪力墙结构由于其承载能力高、刚度大、增加结构空间净空高度及抗震性能好等优点，已越来越多地被应用于大跨结构、高层建筑以及超高层建筑。
型钢混凝土组合结构能充分发挥钢和混凝土结构的各自优势，是一种经济、有效的结构体系具有广阔的应用前景。
本文以某工程结构设计为例，阐述了型钢混凝土结构设计要点及设计优化关键，与同行交流。
一、工程概况某工程扩大初步设计。
该项目含两幢高度147米的写字楼和两幢135高度米的公寓楼，以及占地面积105m×177m的地下车库及下沉式地下广场，总建筑面积约10万m2。
其中，办公楼：地下3层，地上25层，建筑总高度147m，采用筒中筒结构体系，地下及地上3层外框筒柱采用钢骨混凝土。
公寓：地下3层，地上27层，建筑总高度135m，采用剪力墙结构体系。
二、结构选型及计算分析1.结构选型。
由于建筑物地上三部分刚度差异较大，难以作为整体结构设计，因此把地上作为4栋不同的建筑物分别设计。
大底盘地下室按多塔结构计算，以考虑上部建筑物对其影响。
写字楼系乙类建筑，设计耐久年限100年，故抗震措施按9度设防，设计地震作用放大系数取1.2。
层高3.8m，标准层层高3.2m。
该楼使用荷载较大，使用荷载若采用普通钢筋混凝土结构将导致非常大的梁柱断面，严重影响建筑使用空间，以致不能满足后期使用要求。
最早曾提出过采用纯钢筋混凝土结构，采用宽扁梁来解决外柱至核心筒的距离较大的问题，梁高控制在800，经过stawe计算，梁宽需要800以上，梁配筋：支座不小于14ф25，跨中要大于或等于10ф25。
分析高层建筑中竖向结构的选型与布置
分析高层建筑中竖向结构的选型与布置作者：李涛来源：《城市建设理论研究》2014年第01期摘要：随着经济的快速发展，高层建筑的结构体系与功能愈加多样化，而高层建筑的结构选型与布置是高层建筑设计的不可或缺的环节，关系着高层建筑的经济性与安全性。
本文以某高层建筑工程结构设计实例为着眼点，运用计算机程序进行计算方式，通过对高层建筑两种结构选型与布置方案的对比分析及其对建筑物结构的结构侧移、自震周期以及结构变形等的影响，研究在高层建筑竖向结构选型与布置中应注意的问题。
关键词：高层建筑；竖向结构；选型；布置Abstract: with the rapid development of economy, high-rise building structure system and function more diverse, and the selection and arrangement of structure in high-rise buildings is an integral part of the design of high-rise building, the relationship between the economy and safety of high-rise buildings. In this paper, the structural design of an engineering example of high-rise building as the starting point, is calculated using computer program, move, from the earthquake cycle and structural deformation, through comparative analysis of tall building structure of the two selection and layout and structure of buildings and structures of side effect, we should pay attention to in the vertical structure selection and layout of high-rise buildings in question.Key words: high-rise building; vertical structure; selection; layout.中图分类号：TU3 文献标识码：A近年来，随着地震发生的频率增加，高层建筑的结构性能也面临着新的要求与挑战。
杭州某高层建筑结构选型与分析
锕骨混凝土枉
１０ ｘ ２０ ２ ０ １ ０
方铜管混凝土柱
１ ０ １０ ∞ ｘ００
截
面
钢 材 总 用 量
方钢管棍凝土柱
箱形铜柱
８０ 吨 ０３
钢骨混凝士柱
混凝土柱
１６ 吨 ８４
方钢管混凝土柱
箱形钢柱
７ ４ 吨 ５５
６ １ ～ ４层 Ｏ ０ Ｉ０ ０Ｋ ０ Ｉ ＯＩ ０ ￣ ０＊ ０ ９ ０ ９０ ５ ０ ５ ０ １ ０ Ｘ Ｏ ０ ５ ０ ５ ０ｌ ＯＸ ０ ６ ０ ６ ０ ０ Ｘ ０ ￣ ０ ｘ０ １
本 工 程 位 于 杭 州 ， 由 三 栋 高 度 分 别 为 ７ ｍ ８ ｍ １ Ｏ 的 高 层 建 筑 组 成 ， 其 中地 下 ２ 、 ４ 、 Ｏｍ
２ 层均 为 车库 ，地 上分 别为 １ 层 、１ 层 、２ ４ ７ １ 层 。地 上 五 层 以下 是 为 会 展 和 会 议 服 务 之 用 的餐饮 、交通 用房 ，六层 以上 全部 是办 公。 由于第 五层上 下 的功能不 同 ，为满足 建筑 的 需要 ，在设计 中应 用 了转 换层 ，转换 层标 高 ４ｍ ４ 。本工 程抗震 设防烈 度为６ ，设计抗 震 度 为 一 组 ， 设 计 基 本 地 震 加 速 度 值 为 ０ ０ ｇ ． ５， 场 地属Ｉ 类场Ｔ ＝ ． ５ ，抗震 设 防类 别为 丙 Ｉ Ｉ ｇＯ ４ ｓ 类 。转 换层示 意图见 图１ 。下面主 要介 绍 ～３ ７ｍ 的Ａ 。 ２高 栋
定
每平 米钢材用 量 １ ０公斤／ ５ 平米 ３ 公斤／ ５ 平米 上弦 Ｉ ０Ｘ Ｓ Ｏ ４ Ｏ ０ ＩＯ Ｘ ０ 转换 桁架尺寸 下弦 Ｉ０ Ｘ ￣ Ｏ ５ 幌凝土转换梁 Ｏ ０ Ｉ ＯＸ ０ 腹杆 ：６ ０ ６ ０ ３ ０ Ｘ ０Ｘ ０ １０ Ｘ ５ ０ Ｏ ０ ４ 。 桁架总高度 ：ｌ嘶 ５ ＿
小高层住宅结构选型与设计
构型式具有 以下 特点 ： 布置灵 活 ， 楼盖方 案简单 ， 很好 的结合 建筑平面 ， 不会与建筑使用 功能冲突 ； 可 以充分 利用 中心 剪力 墙， 形成主要 的抗侧力构件 、 强度和刚度要求 。 ２ 抗 震 性 能 分 析 对具体建筑物来 说 ， 静力荷 载 （ 重力 荷载 、 风荷 载等 ） ， 其 值是基本稳定 的。而地震作用 的大小 ， 却与其 动力特性有 关。 异形柱结构 、 矩形柱结构以及短肢剪力墙结构 三种结构 中 ， 短 肢剪力墙结构抗侧刚度最大 ， 楼层的水平位移 最小 ， 各项技术 １ ． ２ 小 高层 住 宅 结构 设 计 要 点 指标较易满足规范要 求 ； 其整体结 构性 能要优 于其他两 种结 《 高层建筑混凝土结构技术规程》 中规定 ， ６度抗 震设 防时 构体 系， 其抗 震性 能最好 。但 短肢 剪力墙结 构体 系 的混 凝 土 也应进行地震作用 计算 ， 水平荷 载在设 计 中有重要 影 响。控 和钢筋用量相对要 高于异 型柱结构 ， 所 以异形柱 结构相 对短 制其侧移成为钢筋混凝土结构设 计的主要指标 。在 小高层住 肢剪力墙结构更为经济 。 宅设计 中， 结构不仅要具有足够 的强度 ， 而且还要 满足抗侧移 ３ 结构 优化 设计 刚度 ， 使结构在 水平荷 载下产 生的位 移符合 规范要 求 。结构 目前 ， 结构设计采用的优化方法 ， 是设 计者应用 建筑结构 延性设计是钢筋混凝土结构设计 的另一指标 。相对于低层 建 分析软件 ， 采用人工分析进行不 断调整 ， 即对不 同的结构选 型 筑， 小高层住 宅结 构更柔 ， 地震作用下也大 。为了保证结 构在 和布置方案 进行 比较 分析 ， 进 行获 得 比较理 想 的结 构方 案 。 进入 塑性 阶段后仍 保持 较强 的变 形能 力 ， 需 要在构 造上 采取 工程师先按经 验确 定结 构的材 料和几何 尺寸 ， 然后进 行结 构 内力分析校核 ， 最后再确定 方案。这 种设 计方法 ， 可 以充 分考 特别 的措施 ， 使结构达到一定的延性 。 １ ． ３ 小 高层 住 宅 采 用 的 结 构型 式 虑整个结构 的安全性 ， 却 容易忽 略经济性 。优 化 的 目标通 常 小高层住宅采用 的结构 型式主要 有框架 结构 、 框 架 一剪 是求解具有最小重量 的结构 ， 但 同时必须满 足一定 的约束 条 力墙结构 、 剪力 墙结构 。但 是随着 人们对 高层 住宅平 面 与空 件 ， 以获得最佳 的静 力或 动力等性 态特征 。结 构优 化设计 包 间的要求越来越严格 ， 普通框架结 构的露梁 凸柱 、 普通剪 力墙 含尺寸优化 ： 在给定 结构类 型 、 材料 、 外 形几何 和布 局拓 扑 的 优化 各个 构件 的截 面尺 寸 ， 使结 构 重量最 轻 或最 经 结构对建筑空 间的分 隔已不能 满足对住 宅空 间的要 求 ， 于是 情况下 ， 就出现了“ 短肢剪力墙结构 ” 和“ 异形柱框架结 构” 。这两 种结 济 。设计 中可 以采用满 应力法进行结 构优化设计 。所谓满应 构在普通 剪力墙 的基础上 ， 吸收了框架结构 的优点 ， 能满足新 力是指结构的构件在荷载作用 下的最大应力达 到材 料的容许 的高层住宅观 念需求 。一 方面提 供灵活 的建 筑空 间， 满 足居 应力 ， 此时材料 的强 度能够得 到充分利 用。满应 力设计 法是 民对现代住宅空间划分 的要求 ， 具有美观平 整的室 内环境 ； 另 指结 构在规定 的材 料和确 定的几何 形状 条件下 ， 按照 满应力 方面通过合理地 布置承重 构件 ， 使结构 的刚度 与承 载力达 准则 的要求 ， 然后通过修改构件 的截 面尺寸 ， 使 每一构件至少 到最佳 。 在某一种工况 下达 到或接近容许应力限值 的优化算法 。 １ ． ３ ． １ 异形柱结构 根据 以下步骤利 用满应力 设计 法进行 结构优 化设 计 ： 首 异形柱结 构是 指柱 肢 的截 面高 度 与柱 肢宽 度 的 比值在 先 ， 根据经验 确定 结构 各构 件 的初始 截面 尺寸 ， 并 分 别建 立 ２ ～ ４ ， 包括异形柱框 架结 构和 异形柱 框架 一剪 力墙 结构 。异 墙 、 柱、 梁的截面尺寸数据 库 ； 其次 ， 对结 构进行 受力 分析 ， 并 形柱是多肢的 ， 其剪切 中心在平 面范 围之外 ， 受力时要 靠各柱 算 出各种工况作用下 结构 的位 移及 内力 ， 并对结构 构件进 行 肢交点处核心混凝 土协调 内力和变 形 ， 产 生较大 的剪应 力 和 承载力验算 ； 再次 ， 根据计 算结 果 ， 对 构件截 面尺 寸大小 进行 翘曲应力 ， 这种剪 应力 的存 在 ， 使 柱肢 易 出现 裂缝 ， 也使 得各 调整 ， 使构件能充 分发挥 材料 的性 能 ， 接 近满应 力状 态 ； 同时 肢的核心混凝 土处 于 三 向剪力 状态 ； 具 有变 形 能力 低 、 延性 统计截面需修改的个数 ； 然后 ， 根 据修改截面 的数 量 、 性质 ， 由 差， 脆性破坏 明显 的特征 ； 影 响其异形 柱破 坏 的因素 主要 有 ： 人工干预或指定一个 限值 自动决定 是否需 要重新 计算 ， 可 以 轴压 比、 荷载角、 柱 净高 与截 面肢 长 比、 配 箍率 等。由于异 形 返回到第二步计算 ， 如此反复循环 ， 直到满 足要求为止 ； 最后 ， 柱受力复杂 ， 设计 者必须 通过 可靠 的计 算和必 要 的构造措 施 可以输出优化后 的构件尺寸及计算结果。 参考 文献 ： 来保证其延性和强度 。 １ ． ３ ． ２ 短肢剪力墙结构 ［ １ ］ 薄冰， 黄慎 江 ． 短肢 剪 力墙 结构 的抗震性 能 比较 与研 究 短肢剪力墙是 指截 面厚度 不 ＞３ ０ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ 、 各墙 肢截 面高 度 ［ Ｊ ］ ． 工程与建设 ， ２ Ｏ Ｌ Ｏ （ ２ ） ． ２ ］ 冯芸 ． 谈小高层住 宅的剪力墙设 计与概念设 计 ［ Ｊ ］ ． 陕西 为厚度的 ４ ８倍 的剪力 墙结 构。具有较 多短 肢剪 力墙 的剪 ［ 力墙结构是指 ， 在规定 的水平地震作 用下 ， 短肢 剪力墙承 担的 建筑， ２ ０ ０ ９ （ ８ ） ． 底部倾覆 力矩 不小 于结构底部总地震倾覆力矩 的 ３ ０ ％。此结 １ 小高层住宅的结构设计选型 １ ． １ 结构 设 计 遵 循 简单 性 和 规 则 性 结构 的简单性 可以保证 地震具 有 明确直接 的传 递途径 ， 设计中尽量 采用规则 的平 面布 置。相对 简单的结构通 过对模 型进行内力和位 移分 析 ， 能够可靠地估计 出结 构的抗震 性能。 平面规则 、 均匀使 建筑物 以较直接 和较 短的途径 传递分 布质 量产生的地震惯性 力。结构 刚度 和分 布协调 质量 ， 通过 限制 刚度与质量之间的偏心 ， 防止薄弱的子结 构过早破坏 。
某超限高层结构设计与分析
某超限高层结构设计与分析赵广叶【摘要】杭州湾新区创业大厦、双创论坛联合体属于超限高层建筑,存在扭转不规则、凹凸不规则和楼板不连续等问题,给结构设计带来了一定困难.结合抗震规范要求,采用基于性能的抗震设计方法,对主体结构进行了小震弹性抗震分析,对构件配筋进行了中震弹性、中震不屈服和大震弹塑性抗震分析.分析结果表明,主体结构具有较好的承载和变形能力,对同类工程具有一定的参考价值.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2018(040)007【总页数】6页(P65-69,80)【关键词】超限高层建筑;抗震性能化设计;静力弹塑性【作者】赵广叶【作者单位】同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU248.11 工程简况宁波杭州湾新区创业创新大厦项目位于宁波杭州湾新区滨海新城，总建筑面积约187630m2，其中地上建筑面积131530m2，地下建筑面积56100m2。
地上部分共有七栋单体，除创业展示区以外，其他6栋单体均通过地上设置的七条抗震缝分隔并嵌固在地下室顶板。
各单体平面位置详如图1所示，建筑效果图详如图2所示。
图1 建筑结构单体在地块中的位置创业大厦、双创论坛联合体地上建筑面积为69655m2，结构体系为框架-剪力墙，主楼为15层，结构高度67.45m，局部为3或4层，结构高度21.25m。
1～3层层高分别为6.0、5.4、5.4m，4～15层层高均为4.2m，地下设两层地下室，地下室底板结构标高约-10.100。
主楼平面尺寸128.8m×30.8m，裙房平面尺寸78.5m×77.5m，主楼高宽比为2.19。
结构设计使用年限为50年，双创论坛上下楼层合计的座位数大于1200座同时有一个500座以上的会议室，所以创业大厦、双创论坛联合体5层及以下抗震设防类别为重点设防类，安全等级一级，结构重要性系数1.1；5层以上抗震设防类别为标准设防类，安全等级二级，结构重要性系数1.0。
超高层建筑结构设计关键技术应用与分析
超高层建筑结构设计关键技术应用与分析发布时间：2022-08-24T01:35:52.512Z 来源：《建筑创作》2022年1月1期作者：杨臻[导读] 伴随着高层建筑的发展，超高层建筑渐渐备受人们的关注，已不再是大都市的唯一标志。
充分运用有限杨臻中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州 310000摘要：伴随着高层建筑的发展，超高层建筑渐渐备受人们的关注，已不再是大都市的唯一标志。
充分运用有限的土地资源，充分发挥建筑的纵向作用，提升城市规划建设水平。
超高层建筑结构设计已变成一个具体的研究领域。
超高层建筑结构设计需要使用各类专业的知识和技术，设计者需要有专业的设计理念和扎实的理论基础。
设计者需要充分考虑安全问题和实用价值。
其具体功能为商务宾馆、企业办公、餐饮业、旅游行业等，人员流动相对密集，需要选用合理的设计方法，确保超高层建筑的正常使用。
关键词：超高层建筑；结构设计；关键问题超高层建筑的施工要求越来越高，而超高层施工难度又在不断增加，下文针对超高层结构设计中技术要点进行探讨，以降低因结构设计问题带来的建筑物安全风险性。
对于高耸的建筑物，必须根据其所能承受的不同强度来设计结构。
1超高层建筑结构设计的主要特点超高层建筑整体结构设计的特点主要体现在：与高层建筑相比，水平荷载较大，会产生相应的竖向轴向应力，水平面受自然、风向、风向等因素的影响。
因此，超高层建筑的整体结构设计时，不但要考虑到建筑物的垂直荷载，还需要考虑水平荷载，超高层建筑的垂直压力也特别大。
工程竣工交付使用时，会发生垂直轴向变形，并对结构梁弯矩形成影响。
怎样保证超高层建筑的安全在结构设计中需要考虑到梁的弯矩，超高层建筑结构设计应注重结构延性，以保证超高层建筑抗地震灾害的水平，保证人们的生命和财产安全。
2超高层建筑结构与结构体系类别2.1超高层建筑结构设计特性由于超高层建筑的高度远远高于传统的建筑，设计时需要考虑到承载力、抗震水平和稳定性能，保证建筑物不但能承受水平方向的荷载，并且能承受垂直方向的荷载。
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杭州某高层建筑结构选型与分析
摘要:高层建筑功能越来越复杂,形式越来越多样。
在工程实例的基础上,针对结构形式进行多方面的比较分析,从而采取更为合理的形式;然后就转换层的计算进行了分析,最后对转换层的构造作了说明。
关键词:结构形式；梁式转换；转换层的构造措施。
1、工程概况
本工程位于杭州,由三栋高度分别为72m、84m、100m的高层建筑组成,其中地下2层均为车库,地上分别为14层、17层、21层。
地上五层以下是为会展和会议服务之用的餐饮、交通用房,六层以上全部是办公。
由于第五层上下的功能不同,为满足建筑的需要,在设计中应用了转换层,转换层标高44m。
本工程抗震设防烈度为6度,设计抗震为一组,设计基本地震加速度值为0.05g,场地属Ⅲ类场Tg=0.45s,抗震设防类别为丙类。
转换层示意图见图1～3。
下面主要介绍72m高的A栋。
2、结构形式的确定
本工程的特点是跨度大、高位转换。
为了结构设计的安全、可靠、经济、实用,进行了多种结构形式的比较分析,从而确定最合理的结构形式。
(结果见表1)
从表1可以看出三种结构形式各有优缺点。
（1）带支撑钢框架结构优缺点:结构自重轻,刚度好,抗震性能好,但其造价高,防火性能差,且支撑竖向不连续并影响建筑外观。
（2）框架-剪力墙结构优缺点:结构造价低,利用楼电梯间作为核心筒,刚度好,而且核心筒竖向连续,但结构自重大,构件尺寸大。
（3）钢-混凝土混合结构优缺点:特点是介于以上两者之间,但其最大的缺点是构造不好处理,混凝土构件与钢构件的连接难度大,给施工造成不便。
本工程地处6度抗震设防地区,其烈度不是很高,且层高控制要求不是很严,有做混凝土梁的空间,基于以上的分析比较,出于经济角度的考虑,决定采用框架-剪力墙混凝土结构体系。
3、转换层的设计
3.1转换层形式的确定
目前转换层的形式多种多样,现在常用的有梁式转换、板式转换、桁架式转换、箱形转换等等。
其中由于板式转换抗震性能不好,设计施工都很复杂;箱形转换很少用于房屋结构工程,故不予考虑。
根据本工程的特点,采用梁式转换和桁架式转换都可行,两种结构形式的分析结果见表2。
表2表明桁架式转换比梁式转换从混凝土和钢筋用量上能省70%。
从结构传力方式看,梁式转换层具有传力直接、明确和传力途径清楚的优点。
转换梁具有受力性能好、工作可靠、构造简单和施工方便的优点,结构计算也相对容易。
转换桁架具有自重轻、开洞和管道设置灵活,可以充分利用转换层的建筑空间的特点。
但转换桁架的构造和施工复杂,目前已很少采用。
出于经济、施工难度及周期等诸多方面的考虑,本工程采用梁式转换层形式,即在地上五层处,做一层高的转换大梁,转换梁上局部开洞。
3.2转换梁的设计
转换梁的截面尺寸通常是由其受剪承载力来控制,截面尺寸往往较大。
由于梁很强,处理不好有可能使转换梁与框支柱形成的框架出现“强梁弱柱”的现象,对结构的抗震不利。
一般梁在支座区段的剪力较大,通过梁加腋的办法可以增强转换梁在支座区段的抗剪承载力,有效地降低梁截面尺寸。
由于转换梁的受力复杂,为了能更准确的分析转换梁和上部框架的共同工作,除对模型进行整体空间分析外,还要采用有限元进行高精度补充计算。
在本工程中模型的整体空间计算采用的是中国建筑科学研究院的SATWE程序,有限元采用的是中国建筑科学研究院的FEQ程序。
某一榀转换梁经两种分析方法的内力计算结果见表3。
从表3分析数据表明,两者的结果还是比较接近的,SATWE程序的恒活载工况内力与FEQ程序有较大出入是由于SATWE程序对梁支座的弯矩进行了调幅,支座与跨中内力之和两者相差不多。
由此看出SATWE和FEQ 程序均能够较为准确的分析出结构整体和转换构件的受力状态,其结果是可用的。
3.3框支柱的设计
为了避免转换梁与框支柱形成的框架出现“强梁弱柱”的现象,本工程的框支柱采用钢骨混凝土,以提高柱的承载力。
在转换层以下,一般落地剪力墙的刚度远远大于框支柱的刚度,落地剪力墙几乎承受全部地震剪力,框支柱的剪力非常小。
考虑到实际工程中落地剪力墙出现裂缝后刚度下降,导致框支柱剪力增加。
所以规范按照转换层位置的不同,框支柱数目的多少,对框支柱剪力的调整增大做了不同的规定。
需要注意的是与剪力墙相连的框支柱。
SATWE程序对与墙相连的框支柱是按墙的一部分考虑的,其内力非常小,因此需要工程设计人员对其进行单独分析。
转换层结构在进行有限元分析时,下部结构框支柱下端的约束条件选取铰接或固接对结构内力的计算结果有较大影响。
在分析时,具体选用何种约束条件为宜,这主要与转换梁下部结构的层数有关。
3.4上部框架的设计
上部框架与转换梁共同工作,可视作一个层层受楼板约束、受相连梁空间约束的巨型框架。
该部分的框架须按照强柱弱梁的原则进行设计,确保塑性铰在梁端出现,使柱比梁有更大的安全储备。
转换层结构的试验研
究表明,与转换梁相连的柱子往往是薄弱环节;转换梁上层框架梁柱受力复杂、应力集中,设计时应根据实际受力情况进行较准确施工模拟计算分析。
抗震设计时,转换梁上层框架柱底端弯矩设计值应乘以放大系数ηb(见式3-1),并且根据放大后的弯矩设计值进行配筋。
式中 -转换梁上层框架柱底端考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力值-转换梁上层框架柱底端截面弯矩设计值
4、转换层的构造
转换构件除必须满足规范的相关要求,另外需要注意的是:
(1)由于转换梁所受轴力较大,因此其腰筋设置要满足≥2Φ20@100。
(2)框支柱节点区水平箍筋原则上可同柱箍筋,当转换梁腰筋配置及拉通可靠锚固时,可按≥Φ12@100构造设置水平箍筋和拉筋,且拉筋需将每根柱纵筋勾住。
(3)上部框架梁纵向钢筋的构造要求应注意整体结构工作特性,下部纵筋在柱支座内的锚固、搭接按受拉钢筋要求执行。
结论——本文通过工程实例对带转换层的高层建筑进行了研究,主要结论如下:
1.在抗震设防烈度不高的地区建造层数不是很高的建筑物时,框架-剪力墙为性价比较高的形式,宜优先考虑。
但由于剪力墙核心筒的布置受到了限制,容易造成平面刚心、质心不重合,产生扭转影响。
为此设计人员需对平面刚度进行调整。
2.转换梁形式有受力简单;传力途径直接;工程计算、分析、设计相对容易和造价相对较低等优势,在实际工程中可以广泛应用。