时间：2022-08-11 10:55:29
导语：在剪力墙结构设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
【关键词】剪力墙结构，高层建筑框架结构，设计，应用
中图分类号： TU398+.2 文献标识码： A 文章编号：
一 前言
由于科学技术的进步和人们生产生活方式的改变，人们对建筑结构设计的要求也越来越高，随着建筑结构设计理论的逐渐完善，剪力墙结构凭借着刚度大，可以有效的减少侧移，建筑结构抗震性能很好，可以保证建筑的安稳和稳定性，因此，在建筑结构设计中被广泛的推广运用，为我国的经济发展和人们生活质量的改善提供了强大的动力。因此，加强剪力墙结构在建筑结构设计中的应用探究，有着十分重大的意义。笔者将从结合多年的施工经验，对高层建筑框架剪力墙结构设计的基本原则，墙肢分类，设置，边缘构件的布置，和连梁的设计等多方面做出分析，并提出剪力墙结构设计的优化措施。
二 墙肢的分类和结构布置
2.1墙肢的分类
在剪力墙的分类中，最重要的分类依据是墙肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墙和一般剪力墙两种，同时，也可以根据墙面的开洞大小分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架等几种类型。
2.2厚度选择
剪力墙的墙肢厚度关系到剪力墙出平面的的稳定性和刚度。因此，在选择时候，一定要遵守相关的技术规程。在住宅建筑的设计中，填充墙的厚度和剪力墙的厚度相同，多会选取两百毫米左右。如果高层建筑没有地下室，在进行剪力墙的设计时候，可以在综合考虑到建筑结构平面的基础上，减少一字型的剪力墙结构设计，多采用十字形等形状。这样既可以使得翼缘长度大于其厚度，让建筑结构抗震性能更好的发挥，同时也可以满足建筑设计的美观性和实用性。
2.3剪力墙的结构布置
随着建筑越来越高，建筑的综合性能也日渐提升，因此，建筑设计中，应该使得建筑具有很好的空间工作性能。因此，在进行剪力墙结构设计时候，应该采用双向布置，科学合理的构成建筑结构的空间性能。同时，由于对建筑的抗震性能有了更高的要求，因此，在剪力墙设计时候，严禁在需要抗震设防区域使用单向剪力墙设计。在进行剪力墙设计时，要保证平面均匀分布，刚度中心要和建筑的整体质心相重合或者是尽量靠近，如此可以很大程度上减小扭转效应。
如果刚度中心和质心相距很远，可以改变墙肢长度和连梁的高度调整刚心位置。在进行建筑结构设计中，剪力墙由于抗侧刚度很大，整体结构的自振周期很短，使得整体建筑受到的水平地震作用很大，不利于建筑结构的稳定，因此，可以综合考虑到剪力墙的抗侧刚度和承载力，减小墙体的纵横厚度，加大墙体之间的距离，或者是合理减少墙体的总体数量，如此，可以达到降低墙体自身重量的目的。同时，可以降低墙体的整体水平地震的剪力和弯矩程度。
三 连梁的设计布置
连梁的跨高以及截面的尺寸会受到各种条件的影响和限制，因此，在剪力墙的连梁设计中，会因为设计的不合理，容易出现连梁承载力或者是连梁的界面难以达到相关规定的标准，从而既会影响到工程的施工，又会影响到工程的质量。因此，要综合多种情况，进行设计和处理。
3.1提高混凝土等级
为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定标准，可以合理的提高剪力墙的混凝土的等级，当混凝土的等级得到提升，混凝土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例，从而，可以达到控制目标。
3.2增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度
在进行连梁的设计中，为了达到降低连梁刚度，减少地震影响效果的目的，可以选择扩大剪力墙所开洞口的宽度，也就是增加连梁的总体跨度，从而使的连梁的高度降低。使得连梁的承载力保证在一定的标准范围内。
3.3对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减小，内力重分布。因此，在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析，但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很大，配筋设计困难。因此，可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂而把内力转移到墙体上。
3.4增加剪力墙的厚度
在进行连梁设计时，可以增加剪力墙的厚度，使得连梁的截面宽度变大，不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大，也使得地震产生的内力作用变得更大，由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加，也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。
四 剪力墙结构计算和设计的优化的措施
4.1剪力墙结构计算方面的优化
4.1.1楼层最小剪力系数的调整原则。在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下，尽可能减少剪力墙的布置，以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度使楼层最小剪力系数接近规范限值，这样能够减轻结构自重，有效减小地震作用的输入同时降低工程造价。
4.1.2楼层最大层间最大位移与层高之比的调整原则。规范规定在计算多地震作用的楼层最大层间位移时，以楼间弯曲变形为主，计入扭转变形，可不扣除结构整体弯曲变形，因此，对于高层建筑应尽可能扭转变形最小，但又不能仅根据这些层间位移不够，不加分析地增加竖向构件的刚度。在实际工程设计中，有些设计人员一看到某一方向层间位移不能满足规范要求，就不断地增加该项的侧向刚度，此举虽然可以解决问题，但应该注意此时结构的剪重比，若与规范限制接近则可行，若剪重比已经较大，则不应一味地增加也要学会减小对应一侧的结构刚度，使其剪重比减小，地震作用减小，同样可以达到较好的效果。
4.2剪力墙结构设计方面的优化
4.2.1剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的竖向刚度应均匀，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁。应力分布比较规则，又与当前普遍应用的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置，当剪力墙的洞口布置出现错洞，叠合错洞时，墙内配筋应构成框架形式。
4.2.1剪力墙的特点是平面内刚度及承重力大，而平面外刚度及承载力都相对很小，应控制剪力墙平面外的弯矩，保证剪力墙平面外的稳定性。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取足够的措施减少梁端部弯矩对墙的不利影响。
五 结束语
总之，剪力墙结构在我国建筑行业的广泛运用，既可以大力推进我国建筑质量的提高，又可为我国的社会主义和谐社会奠定强大的基础，在进行剪力墙结构设计时候，必须综合考虑多方面因素，严格遵守设计规程，进而保证设计的科学合理。
参考文献；
[1] 李成华 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设》 -2009年35期
[2] 王福贵 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2008年1期
关键词：高层建筑；结构设计；存在问题；解决方式
一、高层建筑设计结构类型时存在的问题及解决方法
1、 在选择建筑的结构构型时要科学合理
存在的问题：
建筑的结构构型决定着建筑结构设计的整体走向，现在很多设计师在设计结构构型时，没有考虑到各方面的问题，导致最终的建筑设计在整体上不能满足用户需求。
解决方法：
在布置高层建筑的结构平面时应该遵循对称、规则、简单的原则，防止出现狭长的缩颈位置和应急过于集中的凹角部位，此外，还应该防止楼梯的电梯部位出现偏置而产生扭转的后果。在设计竖向体型时，应防止过于外挑，并且内收也要适度，刚度也要均匀的变化，切忌出现应力过于集中。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中有了专门的内容在叙述建筑结构构型的规则性，比如：竖向结构的规则性、平面结构的规则性等等，在审定建筑设计方案中，坚决摒弃不符合规则的设计图。因此，建筑结构设计工程师在设计建筑构型时必须要遵循这些规则，如果在设计过程中发现了一些问题或者碰到了难题，就应该及时向建筑专业交流沟通，尽最大的努力选择最优的结构构型，以免给工程的后续工作带了不必要的麻烦。
2、 房屋最适高度和高宽比
存在的问题：
房屋的最适高度和高宽比直接影响着人们在使用过程中的心理感受，最适的高度和高宽比能给人一种舒适的感觉，并且还能增强建筑结构的安全性。而目前，很多设计师在设计房屋的最适高度和高宽比时，过于片面地追求单一方面的因素，而使房屋的高度和高宽比不能达到最佳。
解决方法：
在高层建筑设计规范和抗震规范中明确指出，应该严格限制高层建筑的总高度，以前是将高层建筑的总高度限制值设定成A级，但是现在将建筑的限制高度设定成B级，所以必须严格控制高层建筑的结构设计高度，从多方面综合考虑，如果高层建筑的高度超出了限定值B级，那么就要改变结构设计方案和处理手段。在建筑结构设计实践中，经常会发生因设计高度超过B级高度导致在审查设计图时，没有通过直接作废，就又需要重新设计，这就严重影响到建筑的整体规划和建设周期。高层建筑的高宽比直接控制着建筑结构的整体稳定性、刚度、载重能力以及经济合理性，不同高度的高层建筑有着各不相同的高宽比限制值。然而，在设计一些结构比较复杂的高层建筑过程中，怎样准确地确定一个科学合理的高宽比是一个比较困难的工作。通常在计算时，能够根据需要考虑的方向的的最小投影宽度，针对建筑物中有一些的小的突出部位，例如楼电梯间，这就不在计算的宽度范围之内。针对有些高层建筑物附带了裙房，如果裙房的刚度和面积相对于上部的塔楼的刚度和面积过于大时，此时在宽度比的计算过程中就可以直接考虑裙房上面的部位。
3、重视短肢剪力墙的设置
存在的问题：
短肢剪力墙在建筑结构受力方面起到了十分重大的作用，现在的很多建筑的意外倒塌事故，都是由短肢剪力墙的受力不均匀引起的。
解决方法：
短肢剪力墙所指的是墙肢截面高度和厚度的比值是5～8的剪力墙。短肢剪力墙结构是在最近几年出现的，它既对住宅建筑的合理布置有利，还能使建筑结构的自重得到一定程度的减轻，然而，在高层建筑结构中，剪力墙的肢不能过于短小，这是由于短肢剪力墙有着比较差的抗地震能力，在地震多发区的实际应用很少，鉴于安全方面，高层建筑结构的剪力墙不能全部采用短肢剪力墙。如果断肢剪力墙设置太多，就应该增加设置一些筒体或者常规性的剪力墙，这二者之间共同受力，形成坚固的剪力墙结构，此外，高层建筑规范中还对短肢剪力墙的使用有了一些特别的限制，比如：抗震等级、纵向钢筋的总配筋率、最大高度等，所以，短肢剪力墙在建筑结构设计中应该少使用或者不适用为宜，不能因为了方便于施工而设计错误。
二、高层建筑结构的分析与计算方法
1、 在整体计算建筑结构时要选择正确的软件
现在大家普遍采用的计算软件包括：TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而，因为不同的软件所使用的计算模型都是各不相同的，所以要根据建筑高度、结构选型、结构体系等来正确选择合适的软件版本进行设计。所以计算得出的结果有一些不同。因此，在计算和分析高层建筑的整体结构时，必须要综合考虑到建筑结构的高度和构型来正确选择计算软件，以便能够保证计算结果的精准性，有时可以使用多个不同的软件来计算，然后工程设计师再仔细分析这些不同的结果，找出适合参考且合理的结果。否则，一旦选择了不恰当的计算软件，不仅会消耗设计者大量的精力和时间，影响到建设周期，还将有可能使建筑结构存在一系列的安全隐患。
2、应该具有充足的振性数目
在新的高层建筑规范中，提出了振型参与系数的概念，还清楚地指出了这个参数的额定值。又因为在之前的高层建筑规范中，没有明确指出振型参与系数该方面的内容，即使有的指出了此概念，没有清楚的指出这个参数的额定值，所以，在分析和计算时期，就应该正确判断确立出这个参数，再进行有效地调整振型参与系数的最终取值。
3、非结构构件的计算和设计
在高层建筑的结构设计中，通常会有一些因为建筑的功能和美观方面的要求而非主体承重骨架体系以内的非结构构件。特别是在设计高层建筑屋顶处的装饰构件过程中，因为高层建筑有着比较大的风荷载和地震作用，所以，就一定要根据新的高层建筑规范中的要求老计算和处理非结构构件，以免造成恶劣的影响。
三、总结
高层建筑的结构设计是一项比较复杂且耗时长的工作，在设计过程中，稍不留意就会出现一些或大或小的错误，从而会给建筑结构的后期施工带了一系列的安全隐患，一旦发生安全事故，将会给建设单位带了严重的损失。因此，高层建筑结构设计人员应该严格按照新的高层建筑规范进行设计方案，并且还要认真考虑高层建筑的结构构型，在通过仔细的分析计算来得出最终比较完美的设计图，这样既能保证建筑物的安全性能，还能给建设单位带来丰厚的利润。在设计过程中，若遇到了一些阻碍，就应该及时和建筑师商讨，实现资源共享、技术共享。
参考文献：
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[3] 倪志刚. 超高层巨型组合结构设计时应考虑的钢结构建造因素影响[A]. 第六届海峡两岸及香港钢及组合结构技术研讨会—2010论文集[C]. 2010
[4] 张庆新. 高层建筑结构设计[A]. 吉林省土木建筑学会2012年学术年会论文[C]. 2012
论文摘要：随着社会经济的繁荣，我国小高层建筑发展迅速。设计思想也在不断更新。结构体系日趋多样化。小高层钢筋混凝土框架结构越来越广泛应用于建筑中，小高层钢筋混凝土框架结构设计有着光明的应用前景。我国尚未形成相应的规范，还需要进行大量的研究工作。
1 小高层钢筋混凝土结构的住宅的基本结构形式
1.1 框架结构 框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好，造价较低，但由于柱截面大于隔墙厚度而造成柱角外凸，影响家具的布置和美观，有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。
1.2 框架一剪力墙结构 在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架一剪力墙结构。它是小高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。其特点是平面灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。
1.3 大开间剪力墙结构 随着时代的发展和人们生活水平的提高，原来建造的小开间剪力墙体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。从强度方面看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥，并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力，增加工程费用，另外，由于结构自重较大，也增加了基础的投资，因此，大开间剪力墙应运而生。承重墙的开间达到4.5m~7.5m，进深达到7.5m~1lm，室内一般无承重的横墙和纵墙，可以按照住户的不同要求灵活分隔，随着家庭的变化还可重新布置。
1.4 短肢剪力墙结构 短肢剪力墙（墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙）介乎于异形框架柱和一般剪力墙之间，由于这种结构体系在建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好，己成小高层住宅的主要结构形式。
2 小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点
2.1 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素 在低层住宅中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计;而在小高层住宅中，尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响，但水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说，竖向荷载大体上是定值;而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.2 轴向变形不容忽视 对于采用框架体系或框架一剪力墙体系的小高层住宅，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，这就使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到很大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
2.3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标 与低层住宅不同，结构侧移己成为小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计小高层住宅时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要有足够的抗侧移刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为:①过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。②过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。③过大的侧移会因P一效应使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。
2.4 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标 相对于低层住宅而言，小高层住宅更柔一些，地震作用下的变形就更大一些。为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
3 小高层住宅钢筋混凝土框架结构设计策略
3.1 优化设计的方法 当前，在无成熟的优化设计分析软件的情况下，主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一小高层住宅方案，可以有许多不同的结构(包括基础)布置方案;确定了结构布置的小高层住宅物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的;小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等，这些问题目前计算机是无法完全解决的，都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。
3.2 性能分析
3.2.1 抗震性能分析 对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念，对上述两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。
但就使用性能方面，剪力墙结构由于墙体太多，结构自重大，导致了较大的地震作用，混凝土和钢材用量也较高;同时也增加了基础工程的投资，而且限制了建筑上的灵活使用。而框架一剪力墙结构的特点是平面使用灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有着不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。由框架构成自由灵活的使用空间，容易满足不同建筑功能的要求;同时剪力墙具有相当大的抗侧移刚度，从而使框一剪结构具有较好的抗震能力，也大大减少了结构的侧移。
3.2.2 经济性比较 我们通过对三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。三种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。单位面积造价框架一剪力墙结构的最小，框架一剪力墙结构的次之，短肢剪力墙结构的稍微较大，三种结构体系直接费最大相差不到45元/m2元。
4 结语
随着我国经济的发展，人民生活水平进一步提高，用户对住宅的功能提出更高的要求，人们希望建筑物在使用过程中具有更大的灵活性，能够适应多功能变换的需求。因此，设计单位在拿到开发单位的设计意图后，应本着经济美观，安全适用的原则多为社会设计出更好的产品。
参考文献
［论文摘要］文章分析高层建筑结构的六个特征，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系摘要：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼摘要：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特征及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、平安适用、确保质量的基本原则。
一、高层建筑结构设计的特征
高层建筑结构设计和低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特征有摘要：
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅和建筑高度的一次方成正比；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，是和建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震功能，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
和低层或多层建筑不同，结构侧移已成为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，和建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的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的强度，还要求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，否则会产生以下情况摘要：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
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，假如在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理办法，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应和建筑的重量成正比，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，不仅功能于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震功能倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
（六）概念设计和理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震功能的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
二、高层建筑的结构体系
（一）高层建筑结构设计原则
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应和建筑、设备和施工密切配合，做到平安适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系和平、立面布置方案，并注重加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
（二）高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有摘要：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是摘要：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也轻易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是摘要：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载功能下会产生较大的水平位移，在地震荷载功能下，非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围摘要：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺和使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要功能在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。
剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较稍微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特征，而且可以使房间不露梁柱，整洁美观。
剪力墙结构墙体较多，不轻易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震功能下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不答应采用这种框支剪力墙结构。
3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特征，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主反抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有摘要：
（1）框架—筒体结构。中心布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特征类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体功能，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。
（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面外形复杂的建筑中。
关键词：要点分析，工程实例。
中图分类号：TU3文献标识码： A 文章编号：
引言
依托科技在多个领域中的不断创新，建筑技术也在快速的发展，建筑结构设计就面临着越来越苛刻的要求。好的建筑结构设计的方案不但要经济性、可行性、合理性等特点，而且要有相当的理论技术作为基础。经济高速发展的几年，我国城市涌现出越来越多的高层和超高层建筑，随着数量的加大，一系列的设计弊端和问题在结构设计中也体现出来，设计人员必须在事件中不断的积累经验、总结经验，丰富自己的专业知识和设计创新，才会在未来的城市建筑结构设计中体现设计的核心价值。
一、 现代建筑结构设计的要点分析
1. 轴向变形是现代高层建筑在结构设计中须要考虑的设计要素。有些情况下可能会由于数值较大的竖向荷载，在柱中可能引起一定程度轴向变形，引起连续梁中间支座处的负弯矩值减小越来越明显，会产生影响预制构件下料的长度，设计人员要依据轴向变形的实际计算值，合理调整下料长度，而达到不影响连续梁弯矩的目的。
2. 现代建筑结构设计中水平荷载是一项必须重视的因素，建筑结构设计的过程中，楼面使用荷载和建筑物的自重等竖向荷载，将在竖向构件中引起与建筑物高度一次方成正比例的一定数值的轴力与弯矩，而水平荷载对于建筑结构产生的倾覆力矩及其在竖构件中引起的轴力，则是与建筑物高度的二次方成正比，竖向荷载基本是定值，而地震作用、风荷载等水平荷载的数值则会随着建筑结构动力特性的不同，而会出现很大幅度的变化，在建筑结构设计过程中，这种情况经常出现，这是必须在设计工作中进行详细计算与周密分析的原因所在。
3. 设计工作还有一项重要的控制指标——侧移，必须将水平荷载作用下的建筑结构侧移控制在一定的限度之内，侧移在高层建筑结构设计中已经成为重要的控制指标，特别是伴随着建筑物高度不断增加，建筑结构的侧移变形在相同水平荷载下增大显著，这是与与多层建筑完全不同的。
4. 设计工作还有另一项重要指标—结构延性，相比较于小高层、多层建筑而言，层数较高的建筑结构会相对更加柔一些，在相同的地震作用下变形更大些。在结构设计中必须采取相应的工艺与技术措施，以保证建筑结构具有足够的延性，这都是为了保证高层建筑结构进入塑性变形阶段后，依然会具有非常合理的变形能力，避免建筑物倒塌或者发生其他的危险。
二、 建筑结构设计工程实例
本论文以某高层住宅建筑工程项目为例，需要指出建筑结构设计的基本流程与注意事项如下：这个建筑工程项目位于某城市的市中心繁华的地段，地上20 层，地下1 层，建筑总高度78.3 m，建筑总面积约25万m2。建筑结构的长宽比为3.8～7.4，高宽比为5.6～10.1。项目所在地地形平坦，表层土以人工填土为主，土层在垂直与水平方向有着稳定的分布，基础一般在第四纪沉积土层的以下部分。结构为二级安全等级，抗震设防重要性为丙类，基本风压0.45kN/m2，抗震设防烈度为9 度。
1. 主体结构设计
这个项目主体结构采用框架—剪力墙结构体系。其中框架的抗震等级为二级，剪力墙的抗震等级为一级。建筑物中部布置剪力墙，形成筒体，并且将其作为主要的抗侧力构件，在筒体周围结合建筑物的实际使用功能合理设置框架柱。地下室顶板作为结构嵌固端，其板厚设计为180mm，板配筋为双层双向形式满布。地上部分的楼层主次梁沿Y 向布置，以利于减小主梁的高度，增加使用净高，层楼板厚为110mm。
2. 基础设计
依据本工程所在地的地质勘察报告提供的地基承载力计算，确定本工程X 向基础梁的尺寸为900×1800，Y 向基础梁的尺寸为1000×2000 或1800×2000。由于受到筒体内电梯基坑、集水井局部下沉的影响，设计采用梁板式筏形基础，筒体四周的板厚为1.5m，其他部位板厚为1.0m。局部可能主梁不能正常贯通，筒体部位的竖向荷载也相对较大。基础结构设计过程中，要特别重视各类技术资料与数据的收集和整理，计算采用弹性地基梁、板和有限元梁、板的设计软件，确保计算结果真实性与可靠性。
3. 框支层设计
(1)框支墙结构设计
本工程结构设计中，为了有效改善混凝土的受压性能，增大结构延性，在设计中合理控制墙肢轴压比，其比值应控制在0.5 以内。核心筒落地剪力墙的厚度为40cm，核心筒以外，建筑四角分别布置L型剪力墙，厚度为70-90cm 。底部加强区域的剪力墙设计中，应按照相关规范与技术要求设置相应的约束边缘构件，其纵筋配筋率应控制在≥1.2%，体积配箍率则要控制在≥1.4%。同时，在本工程长厚比＜5 的短墙计算中，按照柱输入计算进行分析与比较。墙体水平与竖向分布筋不但要满足基本的计算要求，而且满足最小配筋率为0.3%的限值要求。
(2)框支柱设计
本工程框支柱的抗震等级为二级，框支柱的剪力设计中，设计值按照柱实配纵筋进行计算，还应控制剪压比在0.15 以内，剪力设计值应乘以放大系数1.1。柱内纵向钢筋的配筋率应＜1.2%，体积配箍率均＜1.5%，使得柱具有较为理想的延性，以符合“强剪弱弯”的设计要求。轴压比的限值为0.6。框支柱主要截面为1300×1300 和1300×2300 等，设计中的相关计算结果表明，全部框支柱的受力情况较为理想，轴压比为0.41～0.52，所以，箱形转换层下的框支柱变形控制效果较为理想。
(3)箱形转换层楼板设计
本工程结构设计中，箱形转换层的箱体的上下层板厚均为25cm，总高度为245cm。结构设计中，采用专业的ANSYS 有限元软件对箱体上下层板的内力进行分析与计算。在不同的荷载工况条件下，在箱形转换层楼板设计中，楼板裂缝≤0.2mm，双层双向通长配筋。箱体上层板的最大压应力控制在1.2MPa 以内，箱体下层板的最大拉应力应控制在2.0MPa 以内。
三、 结语
由上述可以得出，对于设计中常见的效率与质量的问题要引起特别的重视，必须综合考虑各种影响因素在建筑结构设计工作中的影响与作用。应及时引入先进的设计理念和方法，从而使得建筑结构设计中更多的应用新工艺、新技术和新材料，从而达到有效提高建筑结构设计整体品质的目的，有利于项目建设工作的顺利进行。
参考文献
关键词：带转换层；设计； 建筑的安全性
Abstract: the conversion layers design is in the structural design of high-rise building is a key part. Taking the high-rise building with conversion layers structure as the research object, analyses the architecture design of security problems, finally discusses how to design of the building structure in how to improve the safety of the building.
Keywords: take conversion layers; Design; Construction safety
中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：
近年来随着科学技术的进步，现代高层建筑结构向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展，带有转换层的高层建筑得到了大量应用。由于建筑功能的需要，形成了建筑上层的结构形式与下层的结构形式不一样；或上下层结构形式一样，但上下层结构的柱网的尺寸不一样。为解决这一矛盾，就采用了转换层结构。高层建筑结构转换层形式有梁式楼盖转换、箱形楼盖转换、析架转换、厚板转换和斜柱转换。
1带转换层建筑结构的特点及存在安全问题
1.1结构转换层的特点
1）转换结构构件常常承受其上部结构传下来的巨大竖向荷载或悬挂下部结构的多层荷载，使得转换结构构件的内力很大，因此，竖向荷载成了控制转换结构构件设计的主要因素。2）转换结构构件通常具有数倍于上部结构的跨度，转换结构构件的竖向挠度成为严格控制的目标。3）转换结构的连续施工强度大，有的施工过程复杂，有一定的难度。4）结构中由于设置了转换层，沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏，力的传递途径有大的改变，这决定了转换层结构不能以通常结构来进行分析和设计。
1.2带转换层建筑结构的安全问题
转换层在国内外早就有研究和应用。早在上世纪五十和六十年代，苏联和东欧一些学者就提出了柔性底层板材房屋的设计方案，也就是上部均为剪力墙、下部均为框架的结构体系，并认为柔性底层有利于隔震，提高整座建筑物的抗震能力，因而兴建了不少这样的房屋。这是初次通过设置转换层而取得底层大空间的尝试。但是，震害的结果表明，这种柔性底层的剪力墙房屋并不具有人们所希望的隔震、抗震能力，框支剪力墙结构的侧向刚度在剪力墙和框架交接的楼层处发生突变。在强烈地震力的冲击下，结构因底层框架刚度太小、侧移过大、延伸性差以及强度不足等而引起破坏，甚至整座建筑物的倒塌。例如1964年南斯拉夫斯可比耶地震，这类房屋很多倒塌或严重破坏；1978年罗马尼亚布加勒斯特地震，许多这样的住宅、计算中心建筑由于底层柱破坏而倒塌；1988年12月原苏联亚美尼亚地震总结出同样的教训:底层柔性的房屋抗震性能很差，地震中破坏严重。所以，底层均为框架的纯框支剪力墙结构体系，在地震区不宜采用。
2建筑结构设计中如何提高建筑的安全性
2.1竖向布置
1）应避免高位转换。根据前人研究成果，转换层位于3层以上时，层间位移角、剪力的分配及传力途径发生急剧突变，易形成薄弱层，抗震非常不利。对部分框支剪力墙高层建筑结构，其转换层的位置，7度区不宜超过第5层；8度区不宜超过3层。转换层位置超过上述规定时，应作专门研究并采取有效措施，6度时其层数可适当增加；底部带转换层的框架-核心筒结构和外筒为密柱框架的筒中筒结构，其转换层的位置可适当增加。
2）布置形式。沿高层建筑方向转换结构可以是分段布置，形成大框架套小框架的巨型框架结构；可以间隔布置，形成错列墙梁或析架式框架结构，这种情况是要求没有支撑障碍的宽敞内部空间，它必须采用大跨度楼盖结构，即采用一组三层水平构件的梁系统，由转换大梁来支撑主梁，再由主梁支撑次梁。这里的转换大梁起到解决大跨度楼盖和改变各主梁间距的作用，与用它来改变柱列是同一实质；错列剪力墙结构也可设置于建筑物的顶部，悬挂下部结构的荷载；叠层承托析架结构及多梁承托结构。
2.2结构加强层
当建筑物较高柔(例如框架-简体结构)，整体刚度有可能不足时，在结构竖向的一定部位设置水平刚性楼层(即加强层)，人为地加强结构的整体弯曲效应，这时转换层可同建筑物的加强层、设备层等统一考虑。由于刚度突变导致层间位移角、剪力的分配及传力途径发生急剧突变，形成薄弱层，就应控制好转换层的侧向刚度比，抗震时不应大于2。
2.3转换层结构计算的一般原则
1）带转换层的高层建筑结构可分别情况，按空间协同工作分析方法、三维空间分析方法或其它有效方法进行整体内力与位移计算。此时转换构件作为结构的一部分参与整体计算。巨型框架结构可将主框架连同次级框架一起作为整体结构进行空间分析。当次级框架梁，柱的刚度较小时，也可以将次级框架作为荷载，只对主框架进行空间分析，此时，次级框架只对竖向荷载进行内力计算。底层柱上端和转换梁(墙)宜采用平面有限单元法进行局部应力分析并相应配置钢筋。底部框支剪力墙在转换梁附近墙体宜采用平面有限单元法进行局部应力分析，此时宜采用高精度的平面应力单元。转换平板，箱形结构宜采用板单元或组合单元进行局部应力分析。2）转换层的高层建筑结构，其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数。特一、一、二级转换构件水平地震作用计算内力应分别乘以增大系数1.8、1.5、1.25；8度抗震设计时转换构件尚应考虑竖向地震的影响。带转换层的高层建筑结构，其框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：每层框支柱的数目不多于10根，当框支层为1~2层时，每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框为3层及3层以上时，每根柱所受的剪力应至少取基底剪3%；每层框支柱的数目多于10根，当框支层为1~2层时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁(不包括转换梁)的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。
2.4结构布置
1）底部大空间部分框支剪力墙高层建筑结构在地面以上的大空间层数，8度时不宜超过3层，7度时不宜超过5层，6度时其层数可适当增加；底部带转换层的框架-核心筒结构和外筒为密柱框架的筒中筒结构，其转换层位置可适当提高。剪力墙和筒体底部墙体应加厚。转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比；底部大空间为1层时，等效剪切刚度比Y宜接近1，非抗震设计时Y不应大于3，抗震设计时丫不应大于2。底部大空间层数大于1层时，等效侧向刚度比Ye宜接近1，非抗震设计时Ye不应大于2，抗震设计时Ye不应大于1.3。框支层周围楼板不应错层布置；框支剪力墙和筒体的洞口宜布置在墙体的中部；框支剪力墙转换梁上一层墙体内不宜设边洞，不宜在中柱上方设门洞。
2.5截面设计
1）截面的限制条件：框支梁与框支柱截面中线宜重合；框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，且不宜小于其上墙体截面厚度的2倍，且不宜小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。梁截面高度，抗计时不应小于计算跨度的1/6，非抗震设计时不应小于计算跨度的1/8；框支梁可采用加腋梁；2）配筋构造：梁上、下部纵向钢筋的最小配筋率，非抗震设计时分别不应小于0.3%；抗震设计时，特一、一和二级分别不应小于0.6%、0.50%和0.40%；b.受拉的框支梁，其支座上部纵向钢筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部纵向钢筋应全部直通到柱内；沿梁高应配置间距不大干200mm、直径不小于16mm的腰筋。框支梁上部的墙体开有门洞或梁上托柱时，该部位框支梁箍筋应加密配置，箍筋直径、间距及配箍率按规范采用，当洞口靠近框支梁端部且梁的受剪承载力不满足要求时，可采取框支梁加腋或增大框支墙洞口连度等措施；框支梁不宜开洞。若需开洞时，洞口位置宜远离框支柱边，上、下弦杆应加强抗剪配筋，开洞部位应配置加强钢筋，或用型钢加强，被洞口削弱的截面应进行承载力计算。
3结语
论文重点针对转换层设计是高层建筑结构设计中非常关键的部分。论文重点针对以带转换层的高层建筑结构为研究对象，分析了建筑设计中的安全问题，最后重点探讨了如何在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性。希望对实际工程提供借鉴。
参考文献：
[1]超，王建云.高层结构的转换层及应用探讨.国外建材科技，2005，26(4):87~88
[关键词] PKPM；SATWE；框架-剪力墙
0 引 言
在高层建筑结构设计中，因为其相较剪力墙结构布置更加灵活，因此框架-剪力墙结构形式在实际当中得到了广泛的应用。影响框架-剪力墙结构体系的因素很多，有框架和剪力墙的倾覆力矩比、0.2Q0调整等等。本文根据《高规》及《抗规》中的相关规定，结合工程实际对设计过程当中出现的问题进行探讨。
1 工程实例
本工程位于陕西省西安市大兴新区，建筑总面积约140000.50m2，地下三层，地上三十三层，房屋总高度为99.25m。本工程建筑抗震设防类别为标准设防类；抗震等级为一级；所在地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.2g，设计地震分组为第一组；建筑场地类别为Ⅱ类；特征周期： Tg =0.35sec；50年一遇的基本风压值取0.35kN/m2；地面粗糙度类别为C类； 风载体型系数1.3。图1为本工程局部框架-剪力墙标准层结构布置图。
图1框架-剪力墙标准层结构布置图
2 高层框架D剪力墙结构设计主要控制点在PKPM中应用及结果分析
高层结构设计中，为使结构平面布置和竖向承重构件（柱、剪力墙等）的合理布置，设计过程中考虑控制的目标参数主要有如下几个：
2.1、框架柱倾覆弯矩及0.2Q0调整系数
（1）框架D剪力墙结构中框架柱倾覆弯矩控制及计算：
根据《抗规》第6.1.3条、《高规》第8.1.3条规定，框架-剪力墙结构在基本振型地震作用下，若框架部分承担的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩的10%但不大于50%，按框架-剪力墙结构进行设计。
本工程WV02Q.OUT文件见表一数据得出： 框架部分承担的地震倾覆力矩小于总地震倾覆力矩的50%，计算符合要求。
表一
框架柱地震倾覆弯矩百分比
柱倾覆弯矩 倾覆弯矩百分比
X向地震 125593.5 18.89%
Y向地震 183902.3 26.53%
（2） 0.2Q0调整
对于框架剪力墙结构，一般剪力墙的刚度很大，剪力墙吸引了大量的地震力，而框架部分所承担的地震力较小。根据《抗规》第6.2.13条规定，侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-剪力墙结构，任一层框架部分的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框架-剪力墙结构分析的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值。本工程指定调整楼层为1至33层的范围，在WV02Q.OUT文件中0.2Q0调整系数：0.2Qox=2026.19KN、1.5Vxmax=2769.88KN； 0.2Qoy=2117.01KN、Vymax=2885.20KN，本工程计算结果符合要求。
2.2、周期比
周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，见《高规》第4.3.5条及相应的条文说明。本工程WZQ.OUT 文件中自振周期结果如下见表二：
表二
振型号 周期 转角 平动系数（X+Y） 扭转系数
1 2.7958 84.94 1.00 （ 0.01+0.99 ） 0.00
2 2.6832 174.68 0.98 （ 0.97+0.01 ） 0.02
3 1.9960 6.98 0.03 （ 0.02+0.00） 0.97
4 0.7765 33.76 0.98 （ 0.68+0.30） 0.02
从上面结果中可以查得，结构以扭转为主的第一自振周期Tt=1.5943s，以平动为主的第一自振周期T1=2.7958s，Tt/T1=0.71〈0.9，满足《高规》第4.3.5条的规定。
2.3、位移比
主要为限制结构平面布置的不规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应，见《抗规》第3.4.2条，《高规》第4.3.5条及相应的条文说明。本工程WDISP.OUT， 结果如下：最大值层间位移角：X方向最大值层间位移角为1/825，Y方向最大值层间位移角为1/831，满足《高规》第4.6.3条最大值层间位移角≤1/800的规定；最大位移与层平均位移的比值、最大层间位移与平均层间位移的比值：X方向最大位移与层平均位移的比值为1.28，X方向最大层间位移与平均层间位移的比值为1.30，Y方向最大位移与层平均位移的比值为1.29，Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值为1.29，满足《高规》第4.3.5条的规定。
2.4、剪重比
主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全，见《抗规》第5.2.5条，《高规》第3.3.13条及相应的条文说明。
本工程平面及竖向均比较规则，在SATWE中设计时选取了18个振型进行计算，在WZQ.OUT结果文件中查看X、Y向有效质量系数及楼层最小剪重比如下： X方向的有效质量系数：99.50%；Y方向的有效质量系数： 99.84%。两个方向有效质量系数均超过90%，说明计算振型数够了，详见《高规》第5.1.13条及相应的条文说明。由于本地区抗震设防烈度为8度，两个方向的楼层最小剪重比，满足《高规》第3.3.13条的要求。
2.5、刚度比
主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层，见《抗规》第3.4.2条，《高规》第4.4.2条及相应的条文说明；对于形成的薄弱层则按《高规》第5. 1.14条予以加强。
各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息见WMASS.OUT结果文件，本工程满足规范要求。
3、结 语
本文以规范相关要求出发，结合工程实际，通过对结构设计时的相关控制点，对框架-剪力墙结构形式进行了探讨。如何在空间灵活的前提下，保证结构的安全性、合理性、经济性，这是在日后实际工作当中有待于提高的方向。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策；
引言：多层和高层结构的差别主要是层数和高度。但是实际上，多层和高层建筑结构没有实质性差别，它们都要抵抗竖向及水平荷载作用，从设计原理及设计方法而言，基本上是相同的。但是在高层建筑中，要使用更多结构材料来抵抗外荷载，特别是水平荷载，因此抗侧力结构成为本工程结构设计的主要问题，设计时要满足更多的要求，尤其自身有别于多层建筑的特殊要求和设计特点。
1.高层建筑结构设计的特点
某工程系一个大地盘、多塔楼、带高位转换层的高层建筑，设计过程中主要把握以下几个方面。
（l）水平荷载成为控制结构设计的主要因素。结构内力、位移与高度的关系，除轴向力与高度成正比之外，弯矩和位移随高度都呈指数曲线上升，因此，随着高度的增加，水平荷载将成为控制因素。水平力作用下结构是否优化，材料用量将有很大差别。
（2）特别是在地震区，随着层数的增加，地震作用对高层建筑危害的可能性也比对多层建筑大，高层建筑结构的抗震设计应受到加倍重视，本工程位于非地震区，无需进行地震作用计算，仍需要考虑抗震的构造措施。
（3）侧移成为控制指标。与多层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑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移变形迅速增大，因而应将结构在水平荷载作用下的侧移控制在某一限度之内。
（4）轴向变形不容忽视。高层建筑中竖向荷载数值很大，使得柱产生较大的轴向变形，从而会使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。轴向变形还会对预制构件的下料长度产生影响，需要根据轴向变形的计算值调整下料长度进行。另外轴向变形对构件的剪力和侧移产生影响，如不考虑构件竖向变形将会得出偏于不安全的计算结果。
2.高层建筑结构设计存在问题
2.1 底层框架剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题
底层框架剪力墙砌体结构房屋是指底层为钢筋混凝土框架剪力墙结构，上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼，底层为商店，餐厅、邮局等空间房屋，上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积，将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上，各层设计有挑梁，但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝，该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。
2.2 楼层平面刚度的问题
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时，采用楼板变形的计算程序。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的，但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”，就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。
2.3 忽视了纵向框架 现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，各方面的地震和用应由该方向的抗侧力构件来承担。说是说，在框架结构设计中，纵向框架与横向框架有同等的重要性。一些结构设计者对以于非抗震设计，而纵向地按普通的连续梁进行设计，梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置无法不答合框架的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用，在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
3.保证高层建筑结构设计质量的有效对策
3.1 主梁有次梁处加附加筋
一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，像板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但也不是绝对的。规范中说的比较清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。
3.2 平面及立面形式的选择
在高层建筑结构设计中，应尽量使建筑的三心（几何形心、刚度中心、结构重心）尽可能汇于一点，达到三心合一。如若在结构设计中没有做到三心合一，由此就会产生扭转问题。扭转问题就是结构在水平荷载作用下发生的扭转振动效应。扭转振动效应在风载等水平荷载载荷情况下会对结构产生危害，为避免其危害应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一，所以平面和立面形式的选择很关键。高层建筑的平面宜采用简单、规则、对称的形状，避免过于复杂的平面形式，大量震害的资料表明，高层建筑物平面布置不对称、过多的外凸、内凹等复杂形式都容易造成震害。在高层结构的抗震设计中，结构体系的选择、布置、构造措施比软件的计算结果是否精确更能影响结构的安全，除了考虑结构安全因素外，还要综合考虑建筑美观、结构合理及便于施工和工程造价等多方面因素。资料和力学分析表明，在不对称结构中，结构在凹凸拐角等处容易造成应力集中而遭到破坏，所以应尽量避免。而在完全对称的结构中，也应注意凸出部分的尺寸比例。如凸出部分较长，要在结构设计中采取相应的补救措施。结构的竖向布置要尽力做到刚度均匀且连续，避免结构的刚度突变和出现软弱层。刚度突变及软弱层的出现往往是由于切断剪力墙所致，如果在结构设计中必须要切断少数剪力墙时，其他剪力墙在该切断层处应给以加强。总之，标新立异的平面及立面设计是以结构的抗震和安全性能为代价的。
3.3 水平位移要求
水平位移满足高层规程的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时，地震力的大小与结构刚度直接相关，当结构刚度小，结构并不合理时，由于地震力小则结构位移也小，位移在规范允许范围内，此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全；其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外，不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型；框架结构的位移曲线应为剪切型；框-剪结构和框-筒结构的位移曲线应为弯剪型。
4.总语
高层建筑结构设计是随着经济发展及人们对建筑物功能要求改变，又随着科技的进步而得以实现和解决。以上所提到的几个问题是建筑结构设计人员在工程设计中较易出差的地方，对设计者来说要把提高设计质量作为终身奋斗的目标，确保建筑工程的可持续发展。
参考文献：
关键词：高层建筑，混凝土结构，立法，位移
高层建筑是近代经济发展和科学进步的产物。进入20世纪以来，高层建筑在全球迅猛发展。高层建筑，是指超过一定高度和层数的多层建筑。在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑；在英国，把等于或大于24.3m得建筑视为高层建筑。中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。高层建筑可节约城市用地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设。
一、高层建筑的设计要点
当高层建筑的层数和高度增加到一定程度时，它的功能适用性、技术合理性和经济可行性都将发生质的变化。与多层建筑相比，在设计上、技术上都有许多新的问题需要加以考虑和解决。
1.风荷载及水平侧向力
高层建筑结构设计时，应考虑风荷载及水平侧向力的影响，这种因素是影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。对于高层建筑而言，主要由抗侧结构体系来抵抗这种外力，抗侧结构体系由楼面主梁和承担楼面重力荷载且与主梁刚性连接的柱组成。此时这些抗弯构件可起到支承楼面荷载和抵抗侧向荷载的双重作用。而柱所承受的是轴力和弯矩的组合作用。框架侧向结构体系亦可由竖向斜支撑或主要起抵抗侧向荷载作用的剪力墙组成。在高层建筑中，支撑系统和刚性钢框架的混合体系是一种常用的抗侧结构体系。
2.强度、刚度、稳定性的影响
高层建筑设计时应严格控制高层建筑体型的高宽比例，以保证其稳定性。并使建筑平面、外观、立面和刚度尽量保持对称和匀称，使高层建筑整体结构不出现易受到外力冲击的薄弱环节。随着建筑高度的增加，设计者在设计高层建筑时，应充分根据建筑自身特点，使高层结构有合理的自振动力特性，并使高层建筑在水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。这种自振抵抗作用使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，使整个建筑牢牢的连接在一起，确保高层建筑在受到冲击变形后仍能恢复自身的塑性。
3.细部构造及地质条件的影响
高层建筑在设计时应妥善处理因风力、地震、温度变化和基础沉降带来的变形节点构造。并考虑在重量大、基础深的地质条件下如何保证安全可靠的设计技术和施工条件问题。对于多层建筑而言，设置防震缝是解决体型复杂不规则的建筑结构由于变形复杂而产生建筑物开裂的一种可靠性方法。高层建筑由于体型巨大、高度高等特点一般不设抗震缝，而同时利用有效技术措施和合理科学的计算方法，以消除不设防震缝带来的不利影响。
二、工程实例
1.工程简介
兰花广场兰花商厦位于辽宁省， 总建筑面积6.38万m2，工程由同济大学设计院设计，施工单位为中国二十二冶集团有限公司，地下1层，地上为29层，总建筑高度为102.38米，其中地下一层采用箱形基础，底板厚度800mm，地上29层，钢筋混凝土框架-剪力墙结构， 除地下一层顶板外露部分厚度为 600mm外，其余部分楼板为模壳密肋板结构，厚度为120mm，本高层建筑采用抗震性能好、功能合理的现浇钢骨混凝土框架-剪力墙结构，利用楼、电梯间设置钢筋混凝土剪力墙且连接成筒体作为主要的抗侧力构件。混凝土强度等级为C60，钢筋骨架采用HRB400，框架采用宽扁梁框架以增加楼层净高，宽扁梁截面为800×700，端部加腋为800×650，混凝土强度等级为C40；为抵抗高层建筑的外力影响，在混凝土内筒剪力墙转角处设置十字形钢骨，以改善剪力墙的受力性能、提高剪力墙的延性、减少剪力墙刚度退化，中心筒墙体厚度为600mm，混凝土强度等级为C40。
2.钢筋设计原理
根据《建筑抗震设计规范》第6.1.11条规定，当工程符合规定条件时,宜沿两个主轴方向设置构造基础系梁。基础此时基础系梁截面高度可取柱中心距的1/12～1/15，从工程应用角度来看，HRB400 级钢筋比 HRB235 级钢筋节约了 53.9kg/m3，占 HRB235 级钢筋用量的 33%，经济效益非常可观，因此本工程采用HRB400级钢筋。
2.1计算参数
本工程钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震设防等级为7级，即按照混凝土规范《GB50010-2002》进行设计。本高层建筑为位于辽宁省，经计算得知，东西向风力为63.18KN，南北向风力为193.98KN，因此得知该高层框架梁设计时在荷载效应的标准组合和准永久组合下应分别符合现行设计规范的下列规定：
（1）构件受拉区拉应力：σck-σpc≤ftk；σcq-σpc≤0
（2）梁端受压区高度： x≤0•35h
（3）梁端预应力强度比：fpyAp/(fpyAp+fyAshs/hp)≤0.7
（4）纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值换算的配筋率不应大于2.5%注：σpc为扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力；Ap为钢绞线截面积；hs,hp分别为纵向受拉非预应力筋、预应力筋合力点至梁截面受压边缘的有效距离。其他各数值见规范。根据计算得知，地上建筑每平方米钢筋含量为85.33kg/m2，地下建筑每平方米钢筋含量为118kg/m2。
2.2超静定结构分析
本工程为框架-剪力墙结构在水平力作用下的内力计算一般分两步进行，首先求出水平力在各榀框架和剪力墙之间的分配，然后再分别计算各榀框架或剪力墙的内力。框架―剪力墙的计算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。本工程采用计算机三维矩阵位移法计算钢筋受力情况，假定楼板在自身平面内为无限刚性，平面外刚度很小，可以忽略不计，如果假定为刚性楼板，设计时应采取必要措施，极大的保证了高层建筑的内部整体性。
3.混凝土结构设计原理
3.1地下人防工程的设计
本工程为高层建筑，地下基础埋深较大，常设地下连梁承底层墙的自重和减小结构层高度。为了简化计算，常在结构计算模型中按多一层框架梁设计，此时较易出现短柱，将采取符合高颈配筋的方法来取消短柱，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，从楼板厚度、砼强度等级、板的配筋率、楼层的侧面刚度等都有具体要求。《建筑地基基础设计规范》第 8.2.6 条规定，本高层建筑将高杯口基础做成高颈现浇基础，高颈至地下连梁顶处，高颈刚度大于柱刚度 4 倍以上（非线刚度）。这意味着对高层建筑来说，地下室层数或总深层不仅由地基基础埋深决定，还必须考虑累积误差等因素的影响。
3.2上部结构的设计
计算柱、墙和基础时，设计忽略了实际活荷载折减系数与程序内定值的不同，并进行人工调整；程序内定的活荷载折减系数为《建筑结构荷载规范》（GB50009―2001）（2006 版）表 4.1.2 数值，按规范第 4.1.2 条，当建筑的使用功能不属于表 4.1.1（1）项时，活荷载折减应符合规范第 4.1.2 条的相应规定；本高层建筑住宅建筑含有 3 层底商用房时，则底商层的活荷载折减系数均应取 0.9 或不折减。地上框架结构长×宽为 159.0m×73.22m，属于典型的超长混凝土结构，对于这类结构，规范认为采用后浇带分段施工，其中，沉降后浇带宽度为 1m，待29层顶板封顶，沉降稳定后浇筑；连续式膨胀加强带宽度 2m，与两侧混凝土同时浇筑。在施工之前，根据工程拟用的原材料，进行了混凝土配合比设计， 原材料情况如下： 渤海PS42.5水泥，沙河营优质河砂，兰花山石子，其中石子粒径为20-40mm，砂子颗粒级配为中粗砂，且两种粗骨料含泥量均不大于1%，粉煤灰采用热电厂生产的国Ⅱ标准的粉煤灰，膨胀剂为北京新寺力公司生产，掺入本产品砼的限制膨胀率为0.02～0.04%，可在砼中建立0.2～0.7Mpa的预应力，抗渗标号可达S30。采用TS-JS（Ⅱ）高保塑型聚羧酸盐高效泵送剂，根据实验结果表明，该混凝土强度等级达到C40以上，可以用于施工。
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