高层建筑基础选型与设计
1 前言
随着我国经济的高速发展,高层建筑在我国的工程建设中也越来越
普遍,而高层建筑基础作为高层建筑结构体系的一个重要组成部分,也日益被业内人士所重视。这是因为高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用,在设计时,应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑。在地震区,凡是地基基础好的,建筑结构所受到的破坏就轻,危害就小,否则就破坏严重。在工程质量事故中,如果基础工程出现质量问题,补救起来相当困难,还会给工程造价和工期带来较大的影响。所以,在进行地基基础设计时,除了保证基础本身应具有足够的强度和刚度外,还应考虑地基的强度、稳定性及变形的要求,为使基础设计更合理,应综合考虑上部结构、基础和地基的共同作用。
高层建筑基础工程的重要性,还表现在基础工程在高层建筑的工程
造价中占有较大的比重。基础工程所耗费的钢材、水泥用量多,施工难度大,一般情况下基础工程造价占土建工程总造价的20%左右,工期占土建工程的20-30%,当地质条件复杂时,其造价和工期所占的比重还会增加。因此,选择合理的基础形式与计算方法,是保证建筑结构安全,降低工程
造价的一个有效措施。
高层建筑基础的重要性,还表现在基础形式的多样性和影响因素的
复杂性。在一些地质条件差的地区,基础的设计与施工涉及面广,它不仅与上部结构和基础本身有关,还与地基土的性质、水文条件、周围环境等因素相关。基础工程在雨季施工时,也会给施工增加很多困难,还会造成一些局部的返工,土建工程拖延工期往往就和基础工程进度有关。因此,选择合理的基础形式对缩短施工工期也是具有重要意义的。
2 高层建筑基础选型的主要依据
在基础工程设计中,根据各地区不同的地质条件,选择合理的基础型式,是个关键问题。一般情况下应考虑以下条件:
2.1高层建筑基础首先应满足基础本身的强度要求,上部荷载分布应尽量均匀;
2.2基础应支承在较坚固或较均匀的地基上,应考虑持力层及其下卧层的整体稳定,同一栋建筑不宜采用多种不同类型的基础型式;
2.3高层建筑基础设计,应满足建筑物使用上的要求,例如人防要求、设置地下车库、地下酒吧、地下商场、地下餐厅等要求。
2.4高层建筑基础设计,应满足构造的要求,如高层建筑箱基的埋深、高度,基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合,对偏心距的要求、沉降控制等;
2.5根据上部结构的不同结构形式(框架、框剪及剪力墙结构)选配合理的基础型式;
2.6高层建筑基础.一般埋置较深,因此,应考虑深基坑开挖及地下水抽排对周围建筑物的影响,以及地下水造成施工难度的增加和对工程质
量的影响。
3 高层建筑基础选型时应考虑的因素
高层建筑基础设计比一般建筑基础要更复杂,总的来说,它具有荷载大、埋置深及要求严的特点,在选择基础型式时与建筑物的使用性质、上部结构类型、地质情况、抗震性能、对周围建筑物的影响及施工条件等有密切的关系。在一般情况下,在基础选型与设计时应考虑以下因素:
3.1当上部结构为框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小、柱网分布较均匀时,可采用柱下独立基础。在抗震设防区,其纵横方向应设连系梁,连系梁可按柱垂直荷载的10%引起的拉力和压力分别验算;
3.2当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时,为了增加基础的整体性,减少不均匀沉降,可选用十字交又钢筋砼
条形基础或桩基,如仍不能满足要求,又不采用桩基或其他人工地基时,
可以选用筏基;
3.3当上部结构为框架或剪力墙结构、有地下室、上部结构对不均匀沉降限制较严、防水要求较高时,可选用箱基;
3.4当上部结构为框一剪结构、无地下室、地基条件较好时,可采用十字交叉钢筋砼条形基础或筏基;
3.5当上部结构为框一剪结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时,可选用十字交叉刚性墙基础;
3.6筏基上柱荷载较小或中等、柱距较小且等距的情况下宜采用无梁筏板基础,当柱荷载相差大且柱距又较大时,宜采用梁板式筏基;
3.7当地基较差或很差时,采取上述各类型基础仍不能满足设计时,可选用桩基或其他有效的人工地基;
3.8高层建筑如遇下列情况,与深基础或其它人工地基相比较经济,且施工条件又可能时,可采用桩基;
3.8.1地基软弱,作为天然地基,其承载力或沉降量不能满足现行规范要求时;
3.8.2相邻建筑物之间相互影响,地基将形成过大的不均匀沉降时;
3.8.3对沉降有特殊要求时;
3.8.4限于现场既有建筑不允许开挖,又无其他施工手段时;
3.8.5土层变化较大、厚度不均匀或下卧基岩面起伏相差较大而将引起过大的不均匀沉降时;
3.8.6采用深埋天然地基,在经济上、施工条件上进行比较又不经济时。
4 岩土工程勘察在高层建筑基础选型与设计中的作用与要求
岩土工程地质条件是隐蔽、复杂和可变的,这种可变性既来自天然条件变化的影响、也来自人类活动的影响。可变的岩土特性和复杂的工程建设相互作用,可能引起各种后果。而设计与施工单位主要着眼于基础和上部结构的设计与施工,勘察单位则着重于了解和反映岩体和土体现有的特性,这就是多年来地基处理和基础工程浪费大而有时还难免出事故的根本原因。所以,每一项岩土工程任务,均带有相当程度的研究性质,搞得好可以给设计提供可靠依据、确保工程质量、缩短工期、节约建设资金,搞不好也可能浪费大量资金,甚至还可能导致工程事故,造成生命财产严重损失和生态环境的破坏。
虽然建设场地的地质条件在多数情况下是隐蔽的,但目前的工程勘察和技术手段,一般还只能做到相对的准确。例如,规范规定勘察钻孔的最小间距,地质剖面图上两钻孔之间的地层实际上是靠推断勾绘的,埋藏在土层以下的石灰岩层面起伏变化是无法绘出其真实情况的;岩石风化带的厚度也很难确定;卯砾石层密实程度和所含的砂与粘性土也是变化很大的。象将这样相对准确的地质资料提供给设计人员,设计人员也只能作出相对准确的地基处理与基础设计,在施工过程中不可避免的要根据地质条件的变化而修改设计。
如何使工程勘察更加准确地反映建设场地的工程地质条件,使勘察成果能给基础设计提供更可靠的计算参数和设计依据,那么在工程地质勘察时,应结合当地工程实践经验和建筑拟采用的基础型式,有针对性地提供相关资料。
4.1当考虑采用天然地基时应查明建筑物荷载影响范围内地基土的物理力学性质、土层分布、深度、厚度及均匀性,以及有无不良工程地质现象,如古河道、古池塘、坑道、土洞等,对地基的稳定性及承载力、变形指标等作出评价。对岩石残积土地区,还应划分出残积土中由岩脉分化成的相对软弱层。
4.2当考虑采用沉管灌注桩及预制桩时,应查明在桩基影响范围内各土层岩性、分布、深度、厚度,应提供标准贯入试验击数值,对花岗岩和下古生界的混合岩分布区,尚应着重查明残积土中的未风化球体及岩脉的存在,并提供各土层的承载力及桩周摩擦力。
4.3当考虑采用冲、钻、挖孔桩时,应查明建筑物范围内第四系地层与基岩的分布、埋深、厚度,并提供各土层的承载力及桩周摩擦力,应划分土层与岩层及各种风化带分界线,及岩层中有无断层构造带,并查明其产状及宽度、厚度。
4.4应查明地下水的埋藏条件、类型和水质。当采用挖孔桩或深基础时,可用抽水试验方法查明地质的渗透性、地层涌水量、水位变化和规律、以及出现流砂的可能性。
总之,在进行高层建筑基础选型与设计时,如果能综合考虑上部结构、基础、地基、周边环境等各方面因素,选择合理的基础型式进行设计,保证结构安全与稳定,将给建筑工程的质量、造价和工期带来巨大的效益。
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
高层住宅建筑的基础结构设计 摘要：随着我国建设经济的不断发展，高层住宅建筑越来越普遍，不仅缓解了城市的建设用地，还最大程度运用了空间，高层住宅建筑基础结构的设计是项比较复杂系统的工程，本文就高层住宅建筑的基础结构设计进行了分析讨论。 关键词：高层住宅；建筑；基础结构；设计 Abstract: With the continuous development of China’s construction economy, high-rise residential buildings is becoming increasingly common, not only to ease the city construction land, but also maximizing the space, the design of high-rise residential building infrastructure is a complex systems engineering, this articlethe basic structural design of high-rise residential buildings are analyzed and discussed. Keywords: high-rise residential; buildings; infrastructure; design 随着我国社会经济发展，城市化进程加快，越来越多的高层住宅建筑被建设，这种高层住宅建筑不仅有效缓解了城市用地面积，还最大化地运用了空间，随着人们生活水平提高及科技迅速发展，人们对高层住宅建筑要求越来越高，进行高层住宅建筑设计时，对其合理性及经济性的把握是很重要的。 一、基础结构设计概述 1.高层住宅总体指标控制 在高层住宅建筑设计时，要对地震及风荷载作用下的水平位移限值进行计算，从而判断其结构抗震是否符合要求，并对地震及风荷载作用之下建筑物底部的剪力及总弯矩进行判断，还有自振周期及结构振型曲线等均应进行计算判断，这些相关的总体指标能够对高层住宅建筑进行总体判别，当周期太短及刚度太大时，会造成地震效应增大，并导致不必要材料浪费，可刚度太小的话，结构变形就会增大，影响其使用性能。对结构布置扭转实施控制时，需要考虑偶然偏心对地震作用的影响，高层住宅建筑竖向构件最大层间位移及水平位移不能比该建筑楼层平均值1.2倍要大，对于顶层构件可暂不考虑。 2.高层住宅建筑中的基础结构设计 在基础结构设计的时候，要注意构件延性，可依据相关规范进行梁内恰当钢筋的配置，现在短肢剪力墙高层住宅为满足埋置深度要求，通常会设置地下室，其基础所采用的是桩筏基础，对桩给予合理选型，能够对整个高层住宅地下室设计经济性产生很大影响。在基础选型上可进行方案比较，并选出较为合理经
高层建筑基础结构设计探讨 发表时间：2018-04-18T15:19:14.887Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第32期作者：刘少龙[导读] 对于高层建筑来讲，其主要由上部结构、基础和地基等三部分构建成为一个完整的体系。 摘要：高层基础在结构体系中是非常关键的组成部分，由于建筑自身高度较大及层数较多，竖向荷载很大，这些都会导致在风荷载及地震荷载作用下的高层建设倾覆力矩会成倍增长，因此，基础结构设计要科学合理，才能为建筑提供更好的竖直和水平承载力。本文主要对高层建筑基础结构设计选型及要点进行探讨，供同行借鉴参考。 关键词：高层建筑；基础结构；设计；结构选型；要点 前言 对于高层建筑来讲，其主要由上部结构、基础和地基等三部分构建成为一个完整的体系，而且三个部分相互依托，相互作用。因此在高层建筑基础结构设计过程中，要对上部结构刚度、地基条件和基础受力等所带来的影响进行充分考虑，并在此基础上来选择适宜的基础结构形式，依托于相关理论来完成地基和基础的设计，尽可能的减少基础内力和沉降，确保基础结构具有较好的经济性，这对于整个工程项目的顺利实施具有极为重要的意义。 一、高层建筑基础结构设计理论 （一）上部结构的刚度对基础受力状况的影响上部结构的刚度关系到基础受力状况，假设上部结构为绝对刚度情况下时，当地基出现变形现象时，其各竖向构件会出现下沉现象，下沉时具有较好的均匀性。针对于这种情况下，在具体设计过程中，如果忽略竖向构件抗转运能力，基础梁的不动铰支座的作用可以由竖向构件支座来替代，将二者等同，这样基础梁则等同于倒置的连续梁，出现整体弯曲的可能性几乎没有，但会有局部弯曲现象产生。假设上部结构为绝对柔性，在这种情况下上部结构没有约束力作用于基础，一旦基础梁出现局部弯曲，势必会导致整体弯曲情况发生。对于上部绝对刚性或是上部绝对柔性情况下，基础梁无论是在内力大小或者是在内力分布方面都会存在一定的差异。在实践损伤过程中，结构物多处于这两种情况之间，具体需要依靠计算软件来对其整体刚度进行分析。因此在具体高层建筑基础结构设计过程中，可以适当地增加上部结构的刚度，但这需要在地基、基础和荷载等条件不变的情况下进行，这样基础的相对挠曲和内力则会相应减少，上部结构自身内力得以增加。 （二）地基条件对基础受力状况的影响基础受力状况还会受到地基条件的影响，这种影响多来自于地基土的压缩性和分布的均匀性。当地基土质较好，不具有可压缩性时，基础结构整体弯曲现象也不会发生，即使发生局部弯曲，但这种情况出现的机率也不大，这种情况下下部结构也不会有次应力产生。但在实际高层建筑建设过程中，地基土完全处于不可压缩状态的情况几乎不存在，地基土多少会存在可压缩性，并存在分布不均匀性，因此基础弯矩的分布也存在较大的差异。这种情况下，基础与地基界面处会产生不同程度的摩擦，但基于土自身的强度来讲，基础与地基界面之间摩擦时产生的摩擦力较小，这种摩擦力会处于土的抗剪强度以下。在地基土孔隙水压力出现变化时，必然也会导致压缩时摩擦力的大小和分布情况的改变。而且界面并不简单的受来自于基础的影响，外荷载、基础柔度和土蠕变也会对界面情况带来一定的影响，在估计对界面摩擦影响情况时，需要针对完全光滑至完全粘着这两种极端情况来进行考虑。 （三）上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法在高层建筑基础结构设计过程中，要明确上部结构、地基和基础三者之间的不可分性，这三者作为一个整体，其连接点和接触点都需要满足变形协调的条件，这样才能更准确的对整个系统的变形和内力进行求解。在高层建筑中，由于上部结构和基础多是由梁和板共同组成，因此要想建立上部结构和基础的刚度矩阵，则能够采取的分析方法较多，如有限单元法、有限条法、有限差分法和解析方法等，同时还要依托于变形协调条件，将其与地基的刚度矩阵有效的耦合起来。当前地基可以根据实际情况来选择具体的地基模型，并建立地基刚度矩阵。 二、高层建筑基础选型工作 （一）高层建筑基础选型的影响因素在进行高层建筑基础选型过程中，其影响主要来自于高层建筑上部结构、地质条件、周围环境及高基础桩种类等几个方面。对于高层建筑基础结构来讲，上部结构直接影响到高层建筑基础的类型、深度和浮力等参数，不同的上部结构会对高层建筑基础荷载的大小和分布带来不同的影响，在具体设计时需要设计人员要给予充分的重视。而且在具体设计过程中，当高层建筑上部结构及地下室种类和形状不同时，其所产生的沉降幅度和变形幅度也会存在差异，进而对高层建筑的基础选型带来较大的影响。对于地质条件对高层建筑基础选型所带来的影响，可以从两方面入手分析。其一，考虑来自于地基持力层所带来的影响，由于持力层需要承担高层建筑的基础荷载，因此在高层建筑基础选型时需要以持力层承载能力大小和压缩变化幅度为依据。其二要考虑穿越土层的基本状况，即所选的高层建筑基础类型来综合考虑土层中地下水和桩基穿越能力的实际情况，这样才能选择出适宜的基础类型。高层建筑基础类型还会受到来自于施工中空间因素的影响，因此在具体选型时要选择利于施工及具有较好稳定性的基础类型。由于高层建筑基础桩基的入土和挤土过程中会产生挤土效益，并对周边建筑和地下管网带来较大的影响，因此在选型时尽量选择挤土效应最小的桩基形式。而且基础桩种类不同时，其尺寸也会存在差异，因此基础桩的类型和规格要根据持力层特性、安全性要求及高层建筑负荷等方面进行具体的考虑。另外，还要考虑施工工期这一因素，需要在保证高层建筑基础施工速度、施工质量和施工效益的基础上来选择适宜的基础类型，以此来确保高层建筑基础的持续性、稳定性和安全性，全面兼顾到高层建筑的总体价值。 （二）高层建筑基础选型的基本原则在进行高层建筑基础选型过程中，需要遵循多样性、经济性和总体优化等原则。即在高层建筑基础选型过程中，要求设计人员要对各种高层建筑基础类型进行掌握，并从中选择具有较高社会和综合价值的基础类型。在具体基础选型过程中还要考虑到成本和施工进度，以此来确保达到最佳的经济效益。
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/㎡。
名词解释： 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。填空：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。 4．8度、9度抗震烈度 设计时，高层建筑中的大跨和长悬臂结构应考虑竖向地震 作用。 5．高层建筑结构的竖向承重体系有框架结构体系，剪力墙 结构体系，框架—剪力墙结构体系，筒体结构体系，板柱 —剪力墙结构体系；水平向承重体系有现浇楼盖体系，叠 合楼盖体系，预制板楼盖体系，组合楼盖体系。 6．高层结构平面布置时，应使其平面的质量中心和刚度中 心尽可能靠近，以减少扭转效应。 7．《高层建筑混凝土结 构技术规程》JGJ3-2002适用于10层及10层以上或房屋高 度超过28m的非抗震设计和抗震设防烈度为6至9度抗震 设计的高层民用建筑结构。 9 三种常用的钢筋混凝土高层结构体系是指框架结构、剪 力墙结构、框架—剪力墙结构。 1．地基是指支承基础的土体，天然地基是指基础直接建造 在未经处理的天然土层上的地基。 2．当埋置深度小于基础底面宽度或小于5m，且可用普通开 挖基坑排水方法建造的基础，一般称为浅基础。 3，为了增强基础的整体性，常在垂直于条形基础的另一个 方向每隔一定距离设置拉梁，将条形基础联系起来。 4．基础的埋置深度一般不宜小于0.5m，且基础顶面应低于 设计地面100mm以上，以免基础外露。 5．在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏 形基础，其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或 桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的 1/18—1/20。 6．当高层建筑与相连的裙房之间设置沉降缝时，高层建筑 的基础埋深应大于裙房基础的埋深至少2m。 7．当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙 房一侧设置后浇带，其位置宜设在距主楼边柱的第二跨内。 8．当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝和后浇带 时，应进行地基变形验算。 9．基床系数即地基在任一点发生单位沉降时，在该处单位 面积上所需施加压力值。 10．偏心受压基础的基底压应力应满足maxpaf2.1 、af 和2 min maxppp 的要求，同时还应防止基础转动过 大。 11．在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布 较均匀，且条形基础梁的高度不小于1/6柱距时，地基反 力可按直线分布，条形基础梁的内力可按连续梁计算。当 不满足上述要求时，宜按弹性地基梁计算。 12．十字交叉条形基础在设计时，忽略地基梁扭转变形和 相邻节点集中荷载的影响，根据静力平衡条件和变形协调 条件，进行各类节点竖向荷载的分配计算。 13．在高层建筑中利用较深的基础做地下室，可充分利用 地下空间，也有基础补偿概念。如果每㎡基础面积上墙体 长度≮400mm，且墙体水平截面总面积不小于基础面积的 1/10，且基础高度不小于3m，就可形成箱形基础。 1．高层建筑结构主要承受竖向荷载，风荷载和地震作用等。 2．目前，我国钢筋混凝土高层建筑框架、框架—剪力墙结 构体系单位面积的重量（恒载与活荷载）大约为12～14kN ／m2 ；剪力墙、筒体结构体系为14～16kN／m2 。 3．在框架设计中，一般将竖向活荷载按满载考虑，不再一 一考虑活荷载的不利布置。如果活荷载较大，可按满载布 置荷载所得的框架梁跨中弯矩乘以1.1～1.2的系数加以放 大，以考虑活荷载不利分布所产生的影响。 4．抗震设计时高层建筑按其使用功能的重要性可分为甲类 建筑、乙类建筑、丙类建筑等三类。 5．高层建筑应按不同情况分别采用相应的地震作用计算方 法：①高度不超过40m，以剪切变形为主，刚度与质量沿高 度分布比较均匀的建筑物，可采用底部剪力法；②高度超 过40m的高层建筑物一般采用振型分解反应谱方法；③刚 度与质量分布特别不均匀的建筑物、甲类建筑物等，宜采 用时程分析法进行补充计算。， 6．在计算地震作用时，建筑物重力荷载代表值为永久荷载 和有关可变荷载的组合值之和。 7．在地震区进行高层建筑结构设计时，要实现延性设计， 这一要求是通过抗震构造措施来实现的；对框架结构而言， 就是要实现强柱弱梁、强剪弱弯、强节点和强锚固。 8．A级高度钢筋混凝土高层建筑结构平面布置时，平面宜 简单、规则、对称、减少偏心。 9．高层建筑结构通常要考虑承载力、侧移变形、稳定、倾 复等方面的验算 问答： 1．我国对高层建筑结构是如何定义的？ 答：我国《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3—2002)规定：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．高层建筑结构有何受力特点？ 答：高层建筑受到较大的侧向力(水平风力或水平地 震力)，在建筑结构底部竖向力也很大。在高层建筑 中，可以认为柱的轴向力与层数为线性关系，水平力 近似为倒三角形分布，在水平力作用卞，结构底部弯 矩与高度平方成正比，顶点侧移与高度四次方成正 比。上述弯矩和侧移值，往往成为控制因素。另外， 高层建筑各构件受力复杂，对截面承载力和配筋要求 较高。
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。
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
一、填空题： 1、《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中规定10层及10层以上或房屋高度大于28m得建筑物为高层建筑。 2、地基模型就是研究土体在受力状态下土体内得应力-应变关系。 3、有限压缩层地基模型就是以分层总与法为基础，运用辛布奈史克公式求得得。 4、温克尔地基模型一般适用于力学性质与水相近得（土体中剪应力很小得）地基。 5、采用天然浅基础时，筏板基础得最小埋深不宜小于建筑物地面以上高度得1/12。 6、《高层建筑箱型与筏板基础技术规范》JGJ6-99规定将按局部弯曲算出来得顶、底板得纵横向支座钢筋得1/2-1/3贯通全跨，且贯通钢筋得配筋率不小于0、15%与0、10%。 7、桩端进入持力层得深度对于粘性土、粉土不宜小于2d，碎石土不宜小于1d。 8、《建筑桩基技术规范》对于桩中心距不大于6倍桩径得桩基，其最终沉降量计算可采用等效作用分层总与法。 二、问答题： 1、高层建筑基础设计方法经历了哪几个阶段？各有什么优缺点？ 答：三个阶段： （1）基本不考虑共同作用得阶段。 优点：简单、方便，力学概念清楚。缺点：忽略了上部结构基础、
地基得变形协调，造成基础内力计算得偏差与地基计算得偏差。 （2）仅考虑基础与地基共同作用得阶段。 优点：设计理论化、系统化。缺点：忽略了上部结构得刚度贡献，其结果夸大了基础得变形与内力，引起配筋及材料得浪费；且计算冗繁。 （3）开始全面考虑上部结构与基础与地基共同作用得阶段。 优点：较真实地反映其实际工作状态，可根本上提高与改善高层建筑基础设计得水平与质量，设计最为经济合理。缺点：尚处于发展与完善中。 2、常见得线弹性地基模型有哪几种？ 答：主要有四种：文克尔地基模型、利夫金模型、弹性半无限地基模型（均匀各向同性地基模型）、有限压缩层地基模型（分层地基模型）。 3、什么就是筏板基础？如何区分筏板基础与箱型基础？ 答：（1）筏板基础就是指柱下或墙下连续得平板式或梁板式钢筋混凝土基础。 （2）箱型基础就是由底板、顶板、侧墙及一定数量内隔墙构成得整体刚度较好得单层或多层钢筋混凝土基础。其内、外墙沿上部结构柱网与剪力墙纵横均匀布置。与筏形基础相比，箱型基础有更大得抗弯刚度，只能产生大致均匀得沉降或整体倾斜，从而基本上消除了因地基变形而使建筑物开裂得可能性。箱型基础埋深较大，基础中空，从而使开挖卸去得部分土重抵偿了上部结构传来得荷载，因此，与一
目录 一、超高层建筑与一般高层建筑结构设计的差异 (2) 二、结构设计特点 (3) 2.1 重力荷载迅速增大 (3) 2.2 控制建筑物的水平位移成为主要矛盾 (4) 2.2.1 风作用效应加大 (4) 2.2.2 地震作用效应加大 (4) 2.3 P△效应成为不可忽视的问题 (4) 2.4 竖向构件产生的缩短变形差对结构内力的影响增大 (5) 2.5 倾覆力矩增大。整体稳定性要求提高 (5) 2.6 防火、防灾的重要性凸现 (5) 2.7 建筑物的重要性等级提高 (6) 2.8 控制风振加速度符合人体舒适度要求 (6) 2.9 围护结构必须进行抗风设计 (6) 三、结构设计方法 (6) 3.1 减轻自重减小地震作用 (7) 3.2 降低风作用水平力 (7) 3.2.1减小迎风面积 (7) 3.2.2 降低风力形心 (7) 3.2.3 选用体型系数较小的建筑平面形状 (7) 3.3 减少振动。耗散输入能量 (7) 3．4加强抗震措施 (7) 3.4.1 选用规则结构使建筑物具有明确的计算简图 (8) 3.4.2 采用多个权威程序(如SATWE、TAT、SAP2000等)进行计算比较 (8) 3.4.3 进行小模型风洞试验，获取有关风载作用参数 (9) 3.4.4 采用智能化设计，提高结构的可控性 (9) 3.4.5 提高节点连接的可靠度 (9) 3.5超高建筑结构类型中的混合结构设计 (9) 3.5.1 混合结构的结构类型 (9) 3.5.2 型钢混凝土和圆钢管混凝土柱钢骨含钢率的控制 (10) 四、高层建筑结构方案选择的主要考虑因素 (11) 4.1 抗震设防烈度是超高层结构体系选用首要考虑因素之一 (11) 4.2 超高层建筑方案，应受到结构方案的制约 (11) 4.3 超高层建筑结构体系中结构类型的选择 (12) 4.3.1 拟建场地的岩土工程地质条件的影响 (12) 4.3.2 抗震性能目标的影响 (12) 4.3.3 采用合理的结构类型，应考虑经济上的合理性 (13) 4.3.4 施工的合理性的影响 (14) 五、关于结构的抗侧刚度问题 (15) 六超高层建筑结构的基础设计 (16) 6.1 天然地基基础 (17) 6.2 桩基础设计 (18)
高层建筑基础设计的优化研究 摘要：目前，随着我国高层建筑的不断增多，使得其结构设计上的变化也越来 越多，人们开始广泛关注高层建筑的结构设计问题。在高层建筑结构设计中，基 础设计是十分重要的组成部分，加强对该部分的研究具有一定的现实意义。本文 将根据高层建筑的相关定义，深入分析高层建筑基础设计的策略，旨在提高我国 高层建筑结构的设计水平。 关键词：高层建筑；基础设计；优化 一、基本定义 高层建筑指的是超过一定层数或高度的建筑。而对于高层建筑的起始高度或 层数，各国的规定有所差别，并没有统一的绝对严格的标准。根据我国的《高层 建筑混凝土结构技术规程》中的有关定义：高层建筑结构指的是层数在10层或 10层以上的又或者是楼层高度超过28 米的钢筋混凝土结构。高层建筑的历史可 以追溯到几千年前，近现代以来，当世界范围内的各个城市的经济发展到一定的 水平之后，都专注于提高建筑的高度和层数。这是因为高层建筑的出现使用能够 给社会带来丰富的经济效益：首先，推动城市化进程，人口大规模集中化，高层 内部的横向和纵向的空间延展性便利了大规模的沟通，起到提高效率的作用；其次，以纵向发展代替横向发展，大面积建筑的用地因此而大幅度缩小，极大地节 约了有限的土地资源；此外还可以使得政府的建设投资大大减少，提高施工效率。而随之出现的就是高层建筑在设计上出现的诸多新的问题，只有解决了这些问题，高层建筑才能更好地为人类社会服务，发挥其应用的作用。 二、高层建筑地基基础设计的主要依据和基本要求 1.主要依据 对于高层建筑来说，其地基基础设计受许多种因素的影响，地面上的土质结 构以及地面下的岩土成分等都是外部的基本条件；而建筑本身的层高、地下室的 层数以及建筑的内部结构对地基的压迫程度也是建筑本身对地基基础的限制条件；除此之外，与之相关的抗震要求等对基础设计也提出了更高的要求，根据这几种 因素，再与工程设计的造价总体规划结合在一起，对地基基础做出整体而全面的 科学评估，就能够得出地基设计的基本数据。 2.基本要求 和一些普通的多层建筑设计进行比较，因影响高层建筑地基基础因素有很多，所以在设计期间要考虑的设计要求也变得愈加复杂。地基的牢固性、建筑结构的 稳定性与抗震性、地基竖向的承载力与横向的抗滑移、地基的沉降指数、地基土 层的抗压能力和地基压力变形范围等等，这些都是地基基础设计的基本要求。所以，在对地基基础进行设计时，不但要考虑到建筑外观设计上的要求，还需要考 虑到地面条件和建筑本身结构对高层建筑所提出的具体客观要求。目前，随着我 国模拟技术和勘测技术的越来越完善，给高层建筑设计提供了许多便利条件和可 靠数据，从而在一定程度上满足高层建筑最基本的安全性要求。 三、高层建筑结构基础设计的优化策略 为了优化建筑结构基础设计，满足安全性、经济性、功能性、环保性的要求，结合基础设计的实际情况，可采取如下策略。 1.建筑基础方案选择 建筑基础合理布置及选型一直是整个建筑结构的关键。即使是同一种场地地基，在基础形式上可供选择的余地很大。一般而言，建筑工程造价与施工难度直
高层建筑结构设计 交卷时间：2016-08-23 10:57:50 一、单选题 1. (4分) 高层建筑抗震设计时，应具有( )抗震防线。 A. 多道 B. 两道 C. 一道 D. 不需要。 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案A 解析 2. (4分) 按规范规定，满足下列( )条件的剪力墙可按整体小开口墙计算内力。 A. 当剪力墙孔洞面积与墙面积之比不大于0.16 B. ， C. ， D. ， 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案B 解析 3. (4分) 框架结构中加入少部分剪力墙（例如电梯筒）时，若按纯框架进行力学分析，问下述观点哪个正确的。( ) A. 计算位移比实际结构大，所以纯框架计算是偏于安全的 B. 计算周期偏长，所得地震内力偏小，所以按计算的内力设计值设计框架截面肯定不安全 C. 是否安全要视框架与剪力墙的比例而定 D. 剪力墙可能不安全 得分：0 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案D 解析 4. (4分) 剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力，( )压力使得抗剪能力提高的那部分影响。 A. 考虑 B. 没有考虑 C. 无所谓 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案A 解析 5. (4分) 高层建筑抗震设计时，应具有( )抗震防线。 A. 多道 B. 两道 C. 一道 D. 不需要。 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案A 解析 6. (4分) 钢筋混凝土高层结构房屋在确定抗震等级时，除考虑地震烈度、结构类型外，还应该考虑( )。 A. 房屋高度；
B. 高宽比； C. 房屋层数； D. 地基土类别 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案A 解析 7. (4分) ．剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于( )。 A. C15 B. C20 C. C25 D. C30 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案B 解析 8. (4分) 设防烈度为7度，屋面高度为H=40m高层建筑结构，哪种结构类型的防震缝的最小宽度最大。（） A. 框架结构 B. 框架—剪力墙结构 C. 剪力墙结构 D. 三种类型的结构一样大 得分：0 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案A 解析 9. (4分) 持力层是指：( ) A. 与基础底面相接触的第一层土层 B. 基础底面以下到基岩处的土层 C. 建筑结构周边的土层 D. 建筑结构下边的土层 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案A 解析 10. (4分) 整体工作系数愈大，说明剪力墙的侧向刚度( )，侧移( )。 A. 增大，减小 B. 增大，增大 C. 减小，减小 D. 减小，增大。 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案A 解析 11. (4分) 框架结构在水平侧向力作用下的侧移曲线以( )变形为主。 A. 剪切型 B. 弯曲型 C. 剪弯型 D. 弯剪型 得分：4 知识点：高层建筑结构设计作业题收起解析 答案A 解析