高层建筑结构设计课程设计
目录
一、课程设计性质及目的
多层框架结构课程设计是土木工程专业重要的实践性教学环节，学生运用所学的框架结构设计的专业知识进行课程设计实践，巩固和进一步掌握多层框架结构设计的知识，并为今后毕业设计做必要准备。通过课程设计使学生掌握结构设计从收集资料、方案比较、设计理论、设计计算、绘图的全过程，培养学生的工程结构设计能力。
2.建筑设计说明
2.1设计简介
建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。
建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标
准，同时要具有广泛的科学技术知识。
2.2建筑设计方案
2.2.1建筑平面设计图
2.2.2建筑设计做法
上人屋面做法：考虑屋顶上人的需要，采用女儿墙边天沟内排水沟，双坡排水；屋面做法由下至上依次为钢筋混凝土屋面板（100mm），聚苯乙烯泡沫塑料保温板（50mm），1:8水泥陶粒找坡层（平均厚80mm），1:3水泥砂浆找平层（20mm），SBS改性沥青防水卷材，细石混凝土（30mm）。
女儿墙构造柱：女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。
墙体做法：外墙体均采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，外墙厚240mm，白色乳胶粉刷外墙面，水泥粉刷内墙面；内墙为蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，厚240mm，双面水泥粉刷。
楼面做法：25mm硬木地板，地板格栅，20mm厚水泥砂浆找平层，100mm 厚现浇钢筋混凝土板，10mm厚水泥石膏砂浆打底。
楼梯做法：楼梯采用混凝土板式楼梯。
散水做法：散水的坡度为4%，40厚C20细石混凝土，撒1：2水泥黄砂压实抹光，120厚碎石或碎砖灌M2.5混合砂浆，每隔10m设伸缩缝一道，墙身与散水设10宽，沥青砂浆嵌缝，散水面宽600。
2.2.3材料选用
混凝土：主体框架结构采用C30混凝土
钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，其余采用热轧钢筋HPB300；
墙体：内外墙采用普通砖，其尺寸240mm×115mm×53mm，查《荷载规范》得γ=18 kN/m3；窗：钢塑门窗，γ=0.45 kN/m3；门：木门，γ=0.2kN/m3；
活荷载：上人屋面均布活荷载标准值1.1kN/2
m，楼面活荷载标准值2kN/㎡。
3.结构布置
3.1结构选型
结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土上人防水屋面。 楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土楼盖。 楼梯结构：采用现浇钢筋混凝土板式楼梯。
图3.1结构布置图
3.2构件拟定尺寸 3.2.1板截面尺寸拟定
根据《钢筋混凝土结构设计规范》，板按塑性理论计算，本设计板厚取h=100mm 。
3.2.2梁截面尺寸拟定
梁截面高度按跨度的1/8~1/12进行估算，梁截面宽度取梁高的1/2~1/4。本方案中所计算的一榀框架框架主梁跨度分别为7200和8100。
所以主梁截面高度：1h =（1/8~1/12）×7200=900~600mm 2h =（1/8~1/12）×8100=675~1012mm 取1h =800mm ，1b =250mm ； 次梁截面均取250mm ×400mm 。 3.2.3柱截面尺寸拟定
柱截面尺寸可根据式c
N f ][N
A c μ≥
估算。该框架结构的抗震等级为二级，
其轴压比限值8.0][N =μ；各层的重力荷载代表值近似取14-2m KN ?，由图可知边柱及中柱的负载面积分别为8.1x7.2/2=28和(8.1x7.2+3x8.1)/2=41.31，取
1.25=β，n=3，由公式可得第一层柱截面面积为
中柱
321.2541.3114103
1900000.814.3A C mm ????==? 边柱 321.252814103
1290000.814.3
A C mm ????=
=? 根据上述计算结果并综合考虑其它因素，架柱截面尺寸取值均为500500mm ?。
4.框架计算简图及线刚度计算
4.1确定框架计算简图（图4.1）
框架计算单元如图4.1所示，取一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高为4.20m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高)，故均为3.30m。
图4.1 计算简图及梁柱线刚度
4.2框架梁柱线刚度计算
对于中框架梁取I=2
I，而且两边对称！计算取一半计算，所以
AB跨梁：
3
-4
AB
0.25m(0.6m)1
I27.1410E KN m
12 6.3m
c c
E
?
=???=??
BC跨梁：
3
4
BC
0.25m0.4m1
I2 2.610KN m
123
C
E
?
=???=??
（）
底层柱：
3
724
0.5m0.5m1
I 3.010KN/m 3.7210KN m
12 4.2
?
=???=??底柱
（）
3
7
40.5m 0.5m 1
I 3.010 4.710KN m 12 3.3m
?=???=??标柱
（）
取 1.0I =标注，则其余各杆的相对线刚度分别为： I 0.79=底柱 I a b 0.
1= bc I 0.55=
5.竖向荷载荷载计算
5.1计算单元
计算单元及板上的竖向荷载传递示意图如下所示：
图5.1 板荷载示意图 5.2恒荷载计算
5.2.1屋面框架梁线荷载标准值： 屋面恒荷载（上人）
保护层：30mm 厚细石混凝土 22?0.03＝0.662kN m 防水层：SBS 改性沥青防水卷材 0.42kN m 找平层：20mm 厚1:3水泥砂浆 20?0.02＝0.42kN m 找坡层：1:8水泥陶粒平均厚50mm 14?0.05＝0.702kN m
保温层：50mm 厚聚苯乙烯泡沫塑料板 0.5?0.05＝0.0252kN m 结构层：100mm 厚现浇钢筋混凝土板 25?0.10＝2.52kN m
板底抹灰：10mm 厚水泥石膏砂浆 14?0.01＝0.142kN m
合计： 4.832kN m 梁自重
AC L ：b ×h=250 ×800
梁自重： 25kN/3m ×0.25m ×(0.8m-0.1m)=4.38kN/m 抹灰层：10厚混合砂 0.01m ×[(0.8m-0.1m)×2+0.25m]×17kN/3m =0.28kN/m 合计： 4.66kN/m CD L ：b ×h=250mm ×400mm
梁自重： 25kN/3m ×0.25m ×(0.4m-0.1m)=1.88kN/m 抹灰层：10厚混合砂0.01m ×[(0.4m-0.1m)×2+0.25m]×17kN/ 3m =0.14kN/m 合计： 2.02kN/m 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：
3.34k N /m 6A C 1=g 2.02k N /m
6C D 1=g 3a b 23b c 2
39.12k N /m
g g == 5.2.2中间层楼面框架梁线荷载标准值：
25mm 硬木地板： 0.22kN m 地板格栅： 0.22kN m 20mm 厚水泥砂浆找平层： 20×0.02＝0.42kN m 100mm 厚现浇钢筋混凝土板： 25×0.10＝2.52kN m 10mm 厚水泥石膏砂浆打底： 14?0.01＝0.142kN m 合计： 3.442kN m AB 、CD 跨填充墙自重： 0.24 3.3-0.61811.
6??=（） 墙面粉刷 0.02-0.6
17 1.26
??=（3.3） 合计： 12.93kN/m
因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为： =A B 1g 4.66+12.93=17.59N/m BC1g 2.02kN/m =
12.74k N /m 10.722.02g C D 1=+= A B 2B C 2
g g
3.448.127.82k N /m
==?= 5.2.3屋面框架节点集中荷载标准值：
边柱连系梁自重： 0.25
0.88.1254
0???= 粉刷： 0.010.8-0.128.117????=（）
1.2米高120女儿墙自重： 0.12×18×1.2×8.1=17.5kN 抹灰层：10厚混合砂 0.02×1.2×17×8.1=4.42kN
连系梁传来屋面自重1111117.27.27.27.2 4.8362.6kN 222222
????+?????=（）
合计： 127kN 因此，顶层边节点A 集中荷载为： 3A G 127kN =
B 边柱连系梁自重： 0.250.48.12520kN ???=
粉刷： 0.010.4-0.128.117????=（）
连系梁传来屋面自重：
11
8.137.28.1 4.83205.4kN 22
??+???=（）
合计： 226.57kN 因此，作用在顶层中节点B 集中荷载为：3G 226.57kN B = 5.2.4中间层楼面框架节点集中荷载标准值：
A 边柱连系梁自重： 40.5kN 粉刷： 2.27kN 塑钢门、窗自重： 3?2.4?0.45= 3.24KN 门窗上下墙体自重 0.24?5.1?0.9?18= 19.83KN 粉刷： 0.01?2?5.1?0.9?17=0.78kN
窗两侧墙体自重： 2.4?3.3?5.1?18= 72.71KN 粉刷： 2?0.01?3.3?5.1?17= 5.72KN 框架柱自重： 0.5?0.5?25?3.3=20.63KN 粉刷： 0.49k N 170.013.20.9=??? 连系梁传来楼面自重 62.6KN 合计： 226kN 因此，中间层边节点A 集中荷载为： A G 226k N
= 中节点B 连系梁自重： 20KN 粉刷：
1.17KN
窗两侧墙体自重： 2.4?3.3?5.1?18= 72.71KN 粉刷： 2?0.01?3.3?5.1?17= 5.72KN 框架柱自重： 0.5?0.5?25?3.3=20.63KN 粉刷： 0.49k N 170.013.20.9=??? 连系梁传来楼面自重 205KN 合计： 300kN 因此，中间层节点B 集中荷载标准值为： 28.05k N G B =
图5.2 恒荷载作用结构计算简图
5.3活荷载计算
5.3.1屋面活荷载计算
线荷载：3AB 3BC p P 1.18.18.91kN/m ==?= 集中荷载： 3D 3A 1
P P 1.18.17.232.08kN 2
==???= 3B 1
P 1.1(8.17.28.13)46kN 2
=
???+?= 5.3.2楼面活荷载计算
线荷载：AB BC 8.18.1
216.2kN/m 2
P P +==?
= 集中荷载：A 1
P 28.17.258.32kN 2=???=
1
P 2(8.1
7.28.13)84k N 2
B =???+?=
图5.3 活荷载作用简图
6.竖向荷载作用下的内力计算
6.1恒荷载作用下的内力计算 6.1.1荷载转换：
因为梁上荷载由矩形和梯形（或三角形）荷载组成，在求固端弯矩时可根据固端弯矩相等的原则，先将梯形及三角形分布荷载化为等效均布荷载：
三角形荷载作用时：'e P 8
5
P =
所以，三角形荷载转化为均布荷载： 屋面：
'
3A B
5g 4.6639.1229.11k N /m 8=+?= '
3B C
5g 2.0239.1226.42k N /m 8
=+?=
楼面：'AB 5
g 15.9727.8635.36kN/m 8=+?=
'BC 5
g 2.0227.8619.43kN/m 8
=+?=
6.1.2各杆杆端固端弯矩以及跨中弯矩计算： 杆端弯矩：
顶层：23AB 3BA 1
M M -29.117.2-125.7kN m 12=-=??=?
中间层 21
M M -26.473-20kN m 12
BC CB =-=??=?
6.1.3分层法梁端弯矩计算：
图6.1.1 顶层弯矩分层法计算过程
图6.1.2 中间层弯矩分层法计算过程
图6.1.3 底层弯矩分层法计算过程6.1.4恒荷载分层法弯矩计算结果
图6.1.8 恒荷载作用下结构最终弯矩图
6.1.5恒荷载作用下各层梁端剪力和柱轴力计算
恒载作用下AB（CD）梁端剪力计算
层号
()
/
q kN m()
l m()
/2
ql
kN()
/
M l
kN
∑
()
2
A
M
ql
V
l
kN
=-
∑
()
2
B
M
ql
V
l
kN
=+
∑
3 29.11 7.2 104.8 3.
4 107.8 101.8 2 35.36 7.2 127.3 2.2 129.
5 125.1 1 35.3
6 7.2 127.3 3.75 131 123.3
恒载作用下BC梁端剪力计算
层号
()
/
q kN m()
l m()
/2
ql
kN()
/
M l
kN
∑
()
2
B
M
ql
V
l
kN
=-
∑
()
2
C
M
ql
V
l
kN
=+
∑
3 26.47 3 39.7 0 39.7 39.7 2 19.43 3 29.1 0 29.1 29.1 1 19.43 3 29.1 0 29.1 29.1
恒载作用下的剪力和轴力
恒荷载作用下梁端剪力如图6.1.9所示：
层次
总剪力柱轴力
AB跨BC跨A柱B柱
A
V
B
V
B
V N
顶
N
底
N
顶
N
底
3 107.8 101.8 39.7 200 220.6 227 247.6 2 129.5 125.1 29.1 420.6 441.2 547.6 568.2 1 131 123.3 29.1 641.2 661.8 868.2 888.8
图6.1.9 恒荷载作用下梁端剪力图
恒荷载作用下柱轴力如下图所示：
图6.1.10恒荷载作用下柱轴力图
6.2活荷载作用下的内力计算
6.2.1荷载转换：
因为梁上荷载由矩形和梯形（或三角形）荷载组成，在求固端弯矩时可根据固端弯矩相等的原则，先将梯形及三角形分布荷载化为等效均布荷载：
所以，把梯形荷载或三角形荷载转化为均布荷载：
屋面：3AB 3BC 5p P 8.91 5.5kN/m 8==?= B 7.28.1
P 1.18.1+346k N
22
=???=
（） A 7.2
P 1.18.132.08k N
2
=??=（） 楼面：AB BC 516.210.2kN/m 8P P ==?= A 7.2
P 28.158kN 2
=??=
B 7.28.1
P 28.1+384kN 22
=???=（）
6.2.2各杆杆端固端弯矩以及跨中弯矩计算： 杆端弯矩：
23A B 3B A 1
M M - 5.57.2-48.7
k N m 12=-=??=? 2
1 M M -10.23-6.68k N m 12
BC CB
=-=??=? 6.2.3分层法梁端弯矩计算：
图6.2.1 活载分层法顶层计算过程
高层建筑结构设计分析王方成
高层建筑结构设计分析王方成 发表时间：2016-07-28T15:02:06.787Z 来源：《基层建设》2016年10期作者：王方成 [导读] 本文结合工程实际，对高层建筑结构设计分析。 深圳市建筑设计研究总院有限公司 摘要：随着我国科学技术的不断进步和经济的快速发展，城市中高楼耸立，高层建筑物已成为人们共同的追求。本文结合工程实际，对高层建筑结构设计分析。 关键词：高层建筑；结构设计 1 工程概况 该建筑总长46.10m，总宽35.90m，总高 111.563m，大屋面层高96.90m。地上共23层，地下 2 层。地下室层高 4.7m 与 3.75m。1～22 层层高 4.2m，23 层层高4.5m。上部均为办公室，地下部分为车库和设备用房。总建筑面积53065.79 m2，其中地上37307.59 m2，地下 15758.20 m2，建筑占地面积 10636m2。 2 自然地质情况 本工程场地地震基本烈度 7 度，设计地震分组第三组，设计基本地震加速度 0.1g，属于抗震不利地段，建筑场地类别Ⅱ类，设计特征周期取 0.45s。50 年遇基本风压 0.80kN/m2，场地地基土自上而下可划分为 7 层，从上至下依次为①层填石，层厚 2.7～19m；②层中砂，层厚 0.90～22.9m；②-A 层淤泥，层厚 1.70～1.90m；③层（含砾砂）粉质粘土，层厚 1.3～3.2m；④层残积砂质粘性土，层厚 2.6～8.0m；⑤层全风化花岗岩，层厚1.1～7.3m；⑥层强风化花岗岩：灰白、灰黄、灰褐色，饱和。⑥-1层砂土状强风化花岗岩，层厚 1.1～11.1m；⑥-2 层碎块状强风化花岗岩，层厚 0.8～11.5m；⑦层中风化花岗岩：灰、灰黄、灰白色，岩芯多呈短柱状和长柱状，局部呈块状，中粗粒花岗结构，块状构造，岩芯裂隙较发育，多呈闭合，岩芯采取率 67%～87%，RQD=38～71，岩石饱和单轴抗压试验为 64.60～70.10MPa，标准值为 66.03MPa，岩石坚硬程度为坚硬岩，岩体完整程度为破碎～较完整，岩体基本质量等级为Ⅱ～Ⅳ级。本次勘察所有钻孔均有揭示至该层，均未揭穿，揭露厚度为2.20～10.76m。 3 基础形式 由于办公楼及其周边纯地下室在基坑开挖后存在一定厚度的①层填石（厚度为 3.46～11.54m），采用预应力管桩时难以穿越填石层，另可供预应力管桩选择的桩端持力层④层残积砂质粘性土、⑤层全风化花岗岩和⑥-1 层砂土状强风化花岗岩分布不均匀，考虑到⑥-2层碎块状强风化花岗岩和⑦层中风化花岗岩分布较均匀，根据拟建场地岩土层特性、拟建物结构特点及荷载情况，采用冲（钻）孔灌注桩基础。 4 主体结构设计 4.1 结构选型 本建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类）。由于建筑功能布局多为开敞办公区、大会议室等大空间，中间部分以及建筑外形要求美观、大方等方面因素，故本建筑主体部分采用钢筋混凝土框架———核心筒结构形式。框架———核心筒结构的周边框架与核心筒之间形成的可用空间较大，能使房屋空间布局灵活，又能使高层建筑结构满足较大刚度的要求，因此广泛用于写字楼、多功能建筑。具体做法是在建筑中部的电梯井筒及楼梯间四周布置抗震墙框筒，加大外框筒的柱距，减小梁的高度，周边形成稀柱框架。参照规范抗震设防烈度为7 度，确定抗震等级框架为二级，核心筒为二级。 4.2 主要荷载取值 高压配电房、电梯机房、通风机房活荷载为 7.0 kN/ m2，储藏间活荷载为 5.0 kN/m2，备餐间、车库活荷载为 4.0 kN/m2，商场、消防疏散楼梯活荷载为3.5 kN/ m2，办公室、卫生间、走廊、门厅、屋面花园、多功能厅大会议室活荷载为 3.0 kN/ m2，食堂活荷载为 2.5 kN/m2，上人屋面活荷载为 2.0 kN/m2，不上人屋面活荷载为 0.5 kN/m2。大型设备按实际情况考虑。 4.3 主要受力构件尺寸取值 地下室～1 层墙厚度为 400mm，2～23 层墙厚度为300mm。框架柱截面尺寸：地下室为 1200mm×1200mm，1～3层为1100mm×1100mm，4～6 层为 1000mm×1100mm，7～9 层为 1000mm×1000mm，10～12 层为 900mm×1000mm，13～15层为 800mm×900mm，16～18 层为 800mm×800mm，19～21 为700mm×700mm，22～23 层为 600mm×600mm。地下室负一层顶板的厚度为 200mm，地下室顶板除核心筒内板厚 180mm之外，其余部位板厚为 300mm，屋面层的板厚为 120mm，其它各楼层的板厚为 100mm。 4.4 主要结构材料选取 梁板混凝土强度等级为 C30，柱墙混凝土强度等级：-2～4层为C50，5～9层为C45，10～14 层为 C40，15～19 层为C35，20构架层为 C30。此外，圈梁、构造柱、挑檐、雨篷及楼梯均采用 C30 混凝土。主要用于基础梁、板，墙和柱以及楼面梁的纵筋选用 HRB400级钢筋。 4.5 计算软件及计算依据 本工程计算使用程序为中国建筑科学研究院开发的建筑结构三维设计与分析软件 SATWE。计算依据为建筑条件图以及《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010等国家相关规范。 4.6 计算结果分析 （1）位移比。基于刚性楼板假定，考虑偶然偏心的条件下，X 方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.19 （第26层第1塔），Y 方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.28（第 26 层第 1 塔），属于平面不规则中的扭转不规则。位移比超过 1.2，需要考虑双向地震作用。 （2）层间位移。计算时不扣除整体弯曲变形，不考虑偶然偏心的影响，X 方向地震力作用下的楼层最大位移：1/1055＜1/800；Y 方
高层建筑结构设计简答题
（1.）框筒，筒中筒和束筒结构的布置? a框筒性能以正多边形为最佳，边数越多越好，剪力滞后越不明显，结构的空间作用越大 b筒中筒高宽比不应小于3，宜大于4，适用于高度不宜低于80米 c筒中筒的外框筒宜做成密柱深梁，柱距为1-3米，不宜大于4米，框筒的开洞率不宜大于60% d框筒结构的柱截面宜做成正方形，矩形或T形 e筒中筒的内筒居中，面积不宜太小内筒应贯通建筑物的全高，竖向刚度均匀变化。 f框筒当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁 g.框筒中楼盖高度不宜太大。可做成平板或密肋楼盖。 （3）.框架核心筒的布置原则？ a核心筒宜贯通建筑物全高，当宽度不宜小于筒体总高的二分之一. b框架核心筒结构的周边逐渐必须设置框架梁，结构平面布置尽可能规则，对称以减小扭转影响 c框架核心筒结构外框构建的界面不宜过小结构总高度不宜过大 d非地震区的抗风设计采用伸臂加强结构对增大侧向侧度是有利的e框架--核心筒的楼盖,选用结构高度小,整体性强，结构自重轻有利于施工楼盖，宜选用现浇梁板式楼板，密肋式楼板以及叠合楼板。 （4）.高层建筑主要承受那些作用？
高层建筑结构主要承受竖向荷载，风荷载和地震作用等。竖向荷载包括结构构件自重，楼面活荷载，屋面雪荷载，施工荷载，与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构的竖向荷载效应远大于多层建筑结构，水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素，同事对高层建筑结构应考虑竖向地震作用，高层建筑结构应考虑温度变化，材料收缩和徐变。地基不均匀沉降等间接作用在结构中产生的效应。 （5）.结构承受的风荷载与哪些因素有关？ 1基本风压 2风压高度变化系数 3风荷载体型系数 4群体风压体型，单体风压体系，局部风压体型系数 5风振系数。 （6）为什么水平荷载称成为设计的决定因素？ 因为竖向荷载在结构的竖向构件中主要产生轴向压力其仅仅与结构高度的一次放成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力，数值与结构高度的二次方成正比。 （8）高层建筑结构平面布置基本原则？ 尽量避免结构扭转和局部应力集中，平面简单规则对称，刚心与质心形心重合。
浅析高层建筑结构设计的难点
浅析高层建筑结构设计的难点 我国建筑行业发展至今，不管是其规模还是建筑技术在国际领域都是名列前茅。在建筑工程中，结构设计环节，是高层建筑未来施工的主要参考依据。它具有基础性、关联性、创新性等特征，在当代城市规划中，发挥着越来越重要的作用。基于此，结合国内高层结构设计的相关理论，着重对其设计难点进行分析，以达到降低高层建筑建设成本，保障结构设计质量的目的。 标签：高层建筑；结构设计；难点分析 一、高层建筑结构的特征 与普通建筑相比，高层建筑需承载垂直和水平两个方向的荷载，因此，其对结构的荷载承受能力要求更高，其中垂直荷载主要是由建筑物高度引起的，而水平荷载则是由外界风力产生的，外界风力和地震都是影响高层建筑结构稳定性的重要因素，另外，建筑层数的增高也会加快建筑物的位移速度，而过快得位移速度则会对建筑物的功能性和建筑物内住户的舒适度产生直接的影响，并且过大的侧移位还会对建筑的结构和非结构构件造成损害，因此，相关人员在进行高层建筑结构设计时，需合理控制建筑物的侧移范围，才能保证其结构功能性良好。 二、高层建筑结构的设计原则 （一）基础方案的合理性 高层建筑结构基础施工方案，是保证高层建筑施工整体性和良好性的基础保障，在实际的建筑结构方案设计当中，相关设计单位需要依照具体施工地质条件，依照具体的建筑施工要求来对结构实施设计。一方面，在建筑结构基础方案的配置上，需要和地质调查报告进行对接，保证其中各项调查数据充分符合工程施工标准。另一方面，在进行高层建筑施工过程中，还需要对建筑实施综合性进行分析，特别是对建筑整体结构的稳定程度、每一个环节的负载加以考虑，通过这种施工设计方式，充分保证工程施工的稳定性。 （二）结构措施完善 在高层建筑施工当中，除了需要对基础施工方案和施工图纸进行设计之外，其中还有一个比较重要的施工原则是相关施工单位经常忽略的问题，那就是需要保证建筑结构实施措施完善化。相关设计单位在对高层建筑结构进行设计的过程当中，需要充分地注意各部分组件相互之间的衔接程度。比如建筑体当中的钢筋锚固长度等，同时，设计单位还需要充分注意建筑体存在的一些薄弱环节，建筑体本身的温度对建筑体组件产生的影响等，对这几个方面的问题，在实际的设计工作当中，需要充分遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的基本结构设计原则，保证高层建筑结构设计的稳定性。
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/㎡。
高层建筑结构大作业.doc
作业 说明：《高层建筑结构》是应用性较强的课程，为了培养学生的设计能力，掌 握核心知识点，同时也为了较大程度地减轻学生的课业负担，这次作业没有考 虑大型设计作业，而是采用了分散的题型，请大家在规定的时间内完成作业。 一、基础题 1，一幢 10 层的框架结构，柱网尺寸为8m× 8m，混凝土强度等级C30，试完成下列各题： （1）按高规条估算底层中框架柱的截面尺寸。 （2）假设天然地基承载力设计值 fa=120kPa,确定底层中框架柱的基础尺寸 (独 立基础 )。 答：（1）《高层建筑混凝土结构技术规程》 P66，抗震设计时，钢筋混凝土柱轴 压比不宜超过表的规定：对于 VI 类场地上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当 减小 框架结构三类抗震等级，柱子轴压比限值为 .根据《混凝土结构设计规范》可知，当选用 HrB400 钢筋时，竹子的配筋率最小为 %，最大为 5%。珠子配筋率选为 4% 。则混凝土柱承受的最大轴向应力值σ=*360+*30=。 《高层建筑结构设计》 P13，楼层竖向荷载值取 13KN/m2.仅考虑柱子受竖向荷载作用，则每根珠子承受的竖向荷载值 N=10*64*13=8320KN。柱子的截面积 S=（* ）=,设柱子截面为方形，边长 a=。 （2） 8320./120=,设独立基础为方形，边长 b=。 2，确定上海市奉贤区海湾镇、南桥镇和徐汇区的徐家汇等区域的地面粗糙度。 答:《高层建筑结构设计》 P13 提到，地面粗糙度应分为四类： A 类指近海海面和 海盗、海岸、湖岸及沙漠地区； B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏 的乡镇和城市郊区； C 类指有墨迹建筑群的城市市区； D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
高层建筑结构设计试题及复习资料
高层建筑结构设计 名词解释 1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。 2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。 3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。 4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。 5. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。 6. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而 设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。 7. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置 轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。（或说转换结构构件所在的楼层） 8. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。 9. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是影响重力?-P 效应的主要参数。 10. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。 11. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。 12. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产 生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。 13. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。框架结构的 变形特征是呈剪切型的。 14. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受 轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。 15. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹 塑性状态。在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。具有上述性能的结构，称为延性结构。 16. 弯矩二次分配法：就是将各节点的不平衡弯矩，同时作分配和传递，第一次按梁柱线刚度分配固 端弯矩，将分配弯矩传递一次（传递系数C=1/2），再作一次分配即结束。 第一章 概论 （一）填空题 1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：把10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。 2．高层建筑设计时应该遵循的原则是安全适用，技术先进，经济合理，方便施工。 3．复杂高层结构包括带转换层的高层结构，带加强层的高层结构，错层结构，多塔楼结构。
高层建筑结构设计分析论文
关于高层建筑结构设计分析 摘要：随着社会经济的迅速发展，人民物质生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，高层住宅如雨后春笋一座座拔地而起。一个优秀的建筑结构设计往往是适用、安全、经济、美观便于施工的最佳结合。 关键词：建筑结构结构设计 abstract: with the rapid development of social economy, the people’s material life level unceasing enhancement, the constant improvement of the living conditions, high-rise residential have mushroomed place have sprung up. a good structure design is often apply, safety, economy, beautiful is advantageous for the construction of the best combination. keywords: building structure design 中图分类号： tu3文献标识码：a 文章编号： 一、高层建筑各专业设计的协调 高层建筑设计是个多专业、多程序的复杂系统工程，涉及“建筑、结构、设备”三个基本环节，参与高层建筑设计的工程师都深深体会到，对于每个专业单独而言是最完美的设计，但结合在一起却不是优秀的设计。各专业之间的矛盾如不妥善处理!高层建筑就无法施工，建成后也无法使用。“建筑、结构、设备”是互相制约的三个有机组成部分，高层建筑设计既是各个专业自我完善的过
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。
高层建筑结构抗震与设计考试重点复习题(含答案)
1．从结构的体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：＿框架结构，剪力墙结构，＿框架-剪力墙＿结构，＿筒体＿结构，悬挂结构和巨型框架结构。 2．一般高层建筑的基本风压取＿50＿年一遇的基本风压。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，采用＿100＿年一遇的风压值；在没有＿100＿年一遇的风压资料时，可近视用取＿50＿年一遇的基本风压乘以1.1的增大系数采用。 3．震级――地震的级别，说明某次地震本身产生的能量大小 地震烈度――指某一地区地面及建筑物受到一次地震影响的强烈程度 基本烈度――指某一地区今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭受的最大烈度设防烈度――一般按基本烈度采用，对重要建筑物，报批后，提高一度采用 4．《建筑抗震设计规范》中规定，设防烈度为＿6＿度及＿6＿度以上的地区，建筑物必须进行抗震设计。 5．详细说明三水准抗震设计目标。 小震不坏：小震作用下应维持在弹性状态，一般不损坏或不需修理仍可继续使用 中震可修：中震作用下，局部进入塑性状态，可能有一定损坏，修复后可继续使用大震不倒：强震作用下，不应倒塌或发生危及生命的严重破坏 6．设防烈度相当于＿B＿ A、小震 B 、中震C、中震 7．用《高层建筑结构》中介绍的框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构的内力和位移的近似计算方法，一般计算的是这些结构在＿＿下的内力和位移。 A 小震 B 中震C大震 8.在建筑结构抗震设计过程中，根据建筑物使用功能的重要性不同，采取不同的抗震设防 标准。请问建筑物分为哪几个抗震设防类别？ 甲：高于本地区设防烈度，属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙：按本地区设防烈度，属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑 丙：除甲乙丁外的一般建筑 丁：属抗震次要建筑，一般仍按本地区的设防烈度 9.下列高层建筑需要考虑竖向地震作用。（D） A 8°抗震设计时 B 跨度较大时 C 有长悬臂构件时 D 9°抗震设计
高层建筑结构设计习题
一、简答题 1..试述高层建筑结构的受力特点。 2. .框架结构抗震延性设计的原则是什么？ 3..剪力墙按受力特性的不同分为哪几类？各类的受力特点是什么？ 4.对于剪力墙结构，平面及竖向结构布置有哪些基本要求？ 5.在什么情况下，框架——剪力墙结构的计算简图应采用刚接体系? 二、选择题 1、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响，对现浇楼盖，中框架取I= （）。 A．2 I B．05.1I C．02.1I D．0I 2、整体小开口剪力墙计算宜选用（）分析方法。 A. 连续化方法 B. 材料力学分析法 C. 壁式框架方法 D. 有限元法 3、在下列地点建造相同高度的高层建筑，什么地点所受的风力最大？（） A. 建在大城市郊区 B. 建在小城镇 C. 建在有密集建筑群的大城市市区 D. 建在海岸
4、对现浇框架支座处弯矩可以进行调幅，以下不正确的论述是（ ） A.负弯矩调幅系数为0.8—0.9 B.只需对竖向荷载作用下的弯矩进行调幅 C.调幅必须在荷载效应组合之前完成 D.对水平和竖向荷载效应均需要调幅 5、关于框架结构的变形，哪个结论是正确的（ ） A. 框架结构的整体变形主要呈现为弯曲型 B. 框架结构的层间变形一般为下大上下 C. 框架结构的层间变形一般为下小上大 D.框架结构的层间位移仅与柱的线刚度有关，而与梁的线刚度无关 6、在有地震作用组合设计表达式RE E E R S γ≤中，承载力抗震调整系数RE γ满足 （ ） A. 大于1 B. 小于1 C. 不一定 D. 1 7、剪力墙中，墙肢刚度不变时，如果增加连梁刚度，整体系数α将（ ） A 、增加 B 、减小 C 、不减 D 、不增 8、结构在水平静荷载的作用下其内力计算方法为（ ） A 、底部剪力法 B 、力矩分配法 C 、反弯点法 D 、时程分析法 9 ） A. 框架结构体系 B. 剪力墙结构体系 C. 筒体结构 D. 框架剪力墙结构
结构工程师必知的100个设计要点
方案阶段 1.建设场地不能选在危险地段。 由于结构设计在建设场地的选择中一般是被动的接受方，因此，在结构方案及初步设计阶段， 应特别注重对建设场地的再判别。对不利地段，应根据不利程度采取相应的技术措施。 2.山地建筑尤其需要注意总平布置。 山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求, 因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程; 边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计。建筑基础与土质、强风化岩质边坡应留有足够的 距离, 其值应根据抗震设防烈度的高低确定, 并采取措施避免地震时地基基础破坏。当需要在 条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙 类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外, 尚应估计不利地段对设计地震动参数可能 产生的放大作用, 其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定, 在1.1~1.6 范围内采用。 此条为强条; 台地边缘建筑地震力放大系数也意味着单体建筑成本的增加。实际上, 有时边坡 支护的费用可能远远大于边坡上单体的费用。曾经有的方案设计单位布置总平时将 18~33层的高层布置在悬崖边缘或跨越十多米高的边坡, 这些都是对结构及地质不了解才会产生的错误。3.是否有地下室。 高层建筑宜设地下室；对无地下室的高层建筑，应满足规范对埋置深度的要求。 4.高度问题 室内外高差是多少，房屋高度是多少，房屋高度有没有超限。 5.结构高宽比问题 设计规定，6、7度抗震设防烈度时，框架- 剪力墙结构、剪力墙结构高宽比不宜超过 6。高 宽比控制的目的在于对高层建筑结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性（主要影响结构 设计的经济性，对超高层建筑，当高宽比大于7时，结构设计难度大，费用高）的宏观控制。6.结构设计应与建筑师密切合作优化建筑设计和结构布置。 采取必要的结构和施工措施尽量避免设置各类结构缝（伸缩缝、沉降缝、防震缝）。当必须设 置时，应符合现行规范有关缝的要求，并根据建筑使用要求、结构平面和竖向布置的情况、地 基情况、基础类型、结构刚度以及荷载、作用的差异、抗震要求等条件、综合考虑后确定。 各缝宜合并布置，并应按规范的规定采取可靠的构造措施和保证必要的缝宽，防止地震时发生 碰撞导致破坏。结构长度大于规范时, 应设置伸缩缝, 高层建筑结构伸缩缝的最大间距: 框架 结构为 55m, 剪力墙结构为 45m。 7.结构平面布置不规则问题
浅析高层建筑结构设计存在的问题及对策
浅析高层建筑结构设计存在的问题及对策 发表时间：2016-05-25T10:16:41.620Z 来源：《工程建设标准化》2016年2月供稿作者：吴志星[导读] （山西平阳重工机械有限责任公司，山西，侯马，043003）众所周知，高层建筑的最大优势就是能够充分提高土地的利用率，这一优势在一定程度上充分缓解了当前我国土地资源短缺的压力。（山西平阳重工机械有限责任公司，山西，侯马，043003） 【摘要】在实行改革开放以后，随着时代的发展和科技的进步，我国的建筑业不仅与时俱进，楼层不断向高处扩展，而且在一定程度上取得了不小的成就，然而在高层建筑结构设计上各种问题频发，这也成为了一个亟待解决的问题。本文通过着重介绍高层建筑结构设计的原则、当前高层建筑结构设计中存在的问题和改进建筑结构设计中常见问题的对策，来强化和确保高层建筑结构设计的不断完善。 【关键词】高层建筑；结构设计；问题；对策 众所周知，高层建筑的最大优势就是能够充分提高土地的利用率，这一优势在一定程度上充分缓解了当前我国土地资源短缺的压力，但是，高层建筑的质量会受到多重因素的影响，一旦产生安全事故，必将对人们的生命和财产带来极大的影响，因此，对建筑的结构设计提出了更高的要求，只有高层建筑的结构设计科学合理，其质量才能有保障，才会有利于社会和谐稳定发展。 一、高层建筑结构的设计原则 1、选择合理的结构方案 只有结构方案经济合理，才能让一个建筑设计合理，可行性强的结构形式和传力简捷、受力明确的结构体系也会促进一个良好设计的形成。因此在进行结构设计时应当具体分析建筑所处的地理环境、材料和设计的需求及施工条件等，充分考虑高层建筑自身的特点，根据实际情况来选择一个合理的结构方案。 2、选择合适的基础方案 在设计过程中要注意最大程度地发挥地基的潜力，在基础设计时要形成详尽的地质勘察报告，如果缺少报告，必须进行现场勘查来制定设计方案，要先通过综合分析工程的地质地貌、施工条件、上部结构类型、相邻建筑物的影响及荷载分布等因素的考虑再进行基础设计，只有这样，才能设计出经济合理的基础方案。 3、进行正确的分析计算 随着科技的发展，计算机技术在结构设计方面已得到广泛应用，种类繁多的计算软件都存在不同程度的缺陷，因此在结构设计的计算过程中会出现不精确的情况，这就要求设计师在使用软件过程中细致认真，对产生的结果认真分析和校对，作出合理判断。 二、当前高层建筑结构设计中存在的问题 1、结构体系选用不科学 由于我国所处地球的板块较为活跃，因此地震频发，对与这些地震多的地区建设高层建筑就应当选用抗震性强的结构体系和建筑材料，一些发达国家通常是使用的钢结构，而我国大多使用的钢筋混凝土结构或者混合结构，但钢框架的刚度较小，钢结构会产生一定程度的负担，也不会起到较好的效果，钢筋混凝土很容易产生弯曲变形而导致侧移，因此在进行结构设计时必须注意使用加强层把侧移量降低或者加大混凝土制土桶刚度。 2、高层建筑普遍超高 高层建筑对抗震能力的要求较高，因此国家严格规定了建筑物的高度，但是实际需求的不断改变使得建筑的高度不断发生改变，因此国家又对A级高度和B级高度进行新的规定和细致划分。即使如此，一些设计师在进行结构设计时往往会忽视高度的问题，对于一些不适合建设高层建筑的地段或条件也会出现为了追求利益的最大化而违反相关规定进行施工，这种情况对整个建筑的成本预计和建设进度都会造成诸多不良影响。 3、结构设计的刚度问题 楼层竖向结构的规则性与平面刚度问题是高层建筑结构设计过程中一个经常遇到的问题，由于在高层建筑的设计过程中每位设计师都有自己的想法和设计理念，因此在设计时就会产生差异，导致结构设计产生矛盾和分歧，在建筑施工过程中很容易出现一味追求独特新颖的外观而忽视抗侧移的刚度对高层建筑能否抗震的影响。 4、材料配备和资源配置不科学 高层建筑的结构特点非常明显，其结构设计的复杂性是由其功能的复杂性决定的，传统的建筑选材多为可燃性材料，这种材料很可能增加高层建筑火灾发生的可能性，对于建筑施工过程中劳动力等资源的配置如果未能提前进行预计和计算，还会对后期的施工造成一定的难度，对于其引发的一系列突发状况也很难及时处理和解决，造成施工进度无法按期完成。 三、改进建筑结构设计中常见问题的对策 1、选用科学的结构体系 受自然灾害的影响，人们对建筑的稳定性能要求逐渐提高，对高层建筑的要求越来越严格，由于高层建筑限制性较大，因此必须对高层建筑结构设计中选用的结构体系进行严格限制，以免在后期的项目施工的设计阶段发生不必要的变动，对计算简图也要慎重选择和使用，根据建筑物的影响因素和自身特点来选用一套科学合理的的结构体系。 2、注重建筑的设计高度 设计师在进行高层建筑的结构设计过程中，要明确意识到有关的高度规范，严格审查设计图纸，确保结构设计与相关的要求和规范相符合，对于建筑施工过程中出现的问题要及时调集有关专家加以具体分析，对高层建筑重新进行设计和评估，以免对建筑的施工进度和质量产生不良影响。国家相关部门也应当加大对高层建筑的审查力度，对不合乎规范的行为进行严加处理，确保高层建筑结构的稳定性和安全性。 3、选择合理的刚度设计
高层建筑结构设计题目及答案
一、选择题 1、高层建筑结构的抗震等级与A、结构类型和结构总高度D、地震烈度有关。 2、重力荷载代表值中可变荷载组合值的组合系数是A、雪载取0.5 C、书库等库房取0.8 D、楼面荷载取0.5。 3、≥150m高层剪力墙结构剪力的底部加强部位，下列何项符合规定A、剪力墙墙肢总高的1/10，并不小于底部两层层高。 4、高层建筑立面不规则包括A、竖向刚度不规则B、竖向抗侧力构件不连续D、楼层承载力突变 5、适用于底部剪力法的高层建筑应该A、高度≤40米 C、质量和刚度没高度分布比较均匀 D、以第一振型和剪切变形为主。 6、减少筒体结构的剪力滞后效应应采取的措施是B、控制结构的高宽比 C、设计平面成正方形 D、设计密柱深梁。 7、影响框架柱延性的因素有B、箍筋和纵筋配筋率D、剪跨比和轴压比。 8、剪力墙的延性设计一般包括B、设置边缘构件C、控制轴压比D、限制高宽比 9、两幢相邻建筑，按8度设防，一幢为框架-筒体结构，高50m，另一幢为框架结构，高30m。若设沉降缝，缝宽下列哪项是正确的？B、170mm。 10、框架结构中反弯点高度比与A、层高B、层数、层次及层高变化C、上下梁线刚度比D、梁柱线刚度比有关。 11、在高层建筑结构中控制最大层间位移的目的是A、满足人们的舒适度要求B、防止结构在常遇荷载下的损害C、确保在罕遇地震时建筑物不致倒塌D、力求填充墙等非结构构件不被损坏12、在水平荷载作用下的近似计算中，D值法与反弯点法的主要区别在于A、反弯点高度不同B、D值法假定柱的上下端转角不相等D、反弯点法中D值需要修正 13、高层建筑结构增大基础埋深的作用有A、提高基础的承载力，减少沉降C、加强地基的嵌固作用，抵抗水平力，防止建筑物的滑移、倾斜，保证稳定性D、利用箱基等基础外侧墙的土压力和摩擦力，使基底的土压力分布趋于均匀，减少应力集中 14、8度地震区某高度75m的高层建筑，考虑地震作用效应时，不应该组合的项是C、竖向地震作用 15、建筑高度、设防烈度、建筑重要性类别及场地类别等均相同的两个建筑，一个是框架结构，另一个是框架-剪力墙结构，这两种结构体系中的框架抗震等级下述哪种是正确的？A、前者的抗震等级高、也可能相等 二、判断题 1、有地震作用组合时，承载力纪纪验算中，引入抗震调整系数γRE 含义是考虑罕遇地震时结构的可靠度可以略微降低。对 2、地框架-剪力墙结构中，连接总框架与总剪力墙的连杆若是刚性楼板，则整个体系称之为刚接体系。错 3、剪力墙的分类主要是根据墙面开洞率的大小确定的。错 4、高层建筑的外荷载有竖向荷载和水平荷载，竖向荷载包括自重等恒载和使用荷载等运载，水平荷载仅考虑地震作用。错 5、框架结构在水平荷载作用下，当上下层梁的线刚度之比增大时，柱的反弯点下移。对 6、在筒体结构中，跨高比小于1的框筒梁宜采用交叉暗撑。错 7、钢管混凝土柱特别适合于轴心受压构件，是因为混凝土处于三向受压状态。对 8、在高层建筑结构中，当活荷载≤4KN/m2时，一般不考虑其不利布置但跨中弯矩要放大1.1～1.2。对 9、房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层楼面结构采用整体式楼面结构的目的是保
浅析高层建筑结构设计与发展趋势
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/af8919779.html, 浅析高层建筑结构设计与发展趋势 作者：周可幸 来源：《城市建设理论研究》2013年第07期 摘要：随着建筑高度的增加，高层建筑的技术问题、建筑艺术问题、投资经济问题以及社会效益问题、环境问题等逐渐变得复杂、严峻，高层建筑的发展及对结构设计产生了很大的影响。在探讨了高层建筑结构体系类型及其优缺点的基础上，预测了高层建筑结构分析的新理论新方法及其结构设计发展的新趋势。 关键词：高层建筑；结构设计；发展趋势 中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号： 引言： 住宅是人们适应自然、改造自然的产物，也是人们为了满足家庭生活的需要所构筑的空间环境，并且随着人类社会的发展而不断演变。随着改革开放的推动，我国的综合国力也在不断提高，其中房地产业的迅猛发展，让建筑业成为社会支柱产业之一。在现代社会中，因为经济的蓬勃发展，另外还有土地资源宝贵，所以高层建筑便像雨后春笋般迅速剧增，并不断壮大。这也就要求设计领域中的队伍要不断提升，以来应对现在的发展所需。 1．建筑结构的布置原则与要求 1.1 结构平面布置 结构平面形状宜简单、规则、对称，尽量使质心和刚心重合。偏心大的结构扭转效应大, 会加大端部构件的位移,导致应力集中。平面突出部分不宜过长。扭转是否过大,可用概念设计方法近似计算刚心、质心及偏心距后进行判断,还可以比较结构最远边缘处的最大层间变形和 质心处的层间变形,其比值超过1.1者,可以认为扭转太大而结构不规则。 高层建筑不应采用严重不规则的结构布置,当由于使用功能与建筑的要求,结构平面布置严重不规则时,应将其分割成若干比较简单、规则的独立结构单元。对于地震区的抗震建筑,简单、规则、对称的原则尤为重要。 1.2 结构立体布置 结构竖向布置最基本的原则是规则、均匀。 规则,主要是指体型规则,若有变化,亦应是有规则的渐变。体型沿竖向的剧变,将使地震时某些变形特别集中,常常在该楼层因过大的变形而引起倒塌。
高层建筑结构设计要点分析
高层建筑结构设计要点分析 摘要：我国高层建筑数量逐年增加，建设规模也在不断扩大。建筑结构的安全 稳定性是评价高层建筑性能最基本、最重要的指标。影响建筑结构安全稳定的因 素很多，包括设计阶段设计结构的安全性、施工阶段的施工质量和验收后的维护。其中，设计阶段对高层建筑结构安全影响最大。由于高层建筑的竖向荷载远大于 多层建筑，且高层建筑主体结构较大，受风面积较大，建筑物本身也会受到水平 荷载的影响，因此，如何在设计阶段预防结构安全问题已成为设计阶段的一个重 要问题。 关键词：高层建筑；结构设计；要点；分析 导言： 近年来，随着我国经济的不断发展，城市建筑越来越复杂。城市建设中出现了许多新的 设计方案。在高层建筑的结构设计中，既要满足市场需求，又要满足规范要求，还要对高层 建筑进行必要的抗震设计和结构设计，在这种形式下，高层建筑结构的设计就显得极为重要。本文结合工作实践，主要论述了高层建筑结构设计的原则及注意问题。 1高层建筑结构的特征 高层建筑具有不同于多层或单层的结构和功能特点，直接影响到高层建筑的结构设计。 高层建筑结构复杂，层数多，建筑材料多样，且使用人员集中的场所，加上复杂的内部体系，使得高层建筑的结构安全成为人们关注的焦点。目前，我国高层建筑多为钢筋混凝土结构。 一般说来，结构体系有四种：高层建筑框架结构体系，采用柱、梁和基础结构形成基本框架。在此基础上，施工完成。结构空间设计灵活，但抗侧力差。对于采用剪力墙结构体系的高层 建筑，结构采用混凝土剪力墙，增加了建筑物的抗剪强度和刚度，但施工相对复杂；框架-剪 力墙高层建筑是高层建筑中最常用的结构形式，它包含了以上两种结构体系，避免了单一结 构的缺点。在功能上，对于不同的高层建筑，其使用功能会有很大的不同。有高层住宅、商 业高层建筑和商住高层建筑，建筑设计标准不同。如何选择高层建筑的结构体系，优化结构 设计，保证施工，已成为高层建筑施工的重中之重。 2高层建筑结构设计中存在的问题 2.1设计中嵌固端位置选取问题 在高层建筑设计过程中，预埋端部位置的选择关系到设计的合理性和安全性。预埋端的 位置选择对整个高层建筑的结构设计至关重要。在一些设计中，简单地将地下室屋顶作为建 筑物的预埋端，这是非常不合理的，也是当前结构设计中的主要问题。另外，地下室顶板刚 度没有精确计算，如楼层存在大开孔，导致地下室顶板刚度损失，使得屋面作为预埋端的条 件不足，很可能造成结构安全隐患。 2.2 设计中结构扭转问题 高层建筑的高度决定了在设计过程中，内外结构都会受到诸多因素的影响，特别是质量 中心、刚度中心和几何中心很难保持在一个统一的位置，从而造成高层建筑结构扭转的安全 隐患。