浅谈高层建筑柱子选型
张维斌
提要：本文根据现行规范及有关资料，对高层建筑底部数层柱子的选型及截面尺寸的预估作了介绍，并给出了部分计算例题。
关键词钢筋混凝土柱，钢管混凝土柱，型钢混凝土柱，钢筋混凝土分体柱，轴压比，剪跨比
Abstract: Based on the codes and other documents, the selection for columns at low stories in tall building, and calculation for sizes of column’s section are introduced in this paper
Key words: reinforced concrete column, concrete-filled steel tubes, steel reinforced concrete, split column, ratios of axial forces, ratios of shear and span
一、问题的提出
柱轴压比的概念是高层建筑柱子设计的重要概念。?高层建筑混凝土结构技术规程?JGJ3-2002规定了钢筋混凝土框架柱的轴压比限值,其目的是使柱子在包括地震作用等多种荷载效应组合作用下处于大偏心受压状态, 只产生延性较好的受拉破坏而不是脆性的受压破坏。具有较大的屈服后变形能力和耗能能力,具有较好的延性和抗震性能。
剪跨比的概念也是高层建筑柱子设计的重要概念。它大体反映了截面上弯曲应力与剪切应力的比例关系，和轴压比相比，剪跨比对框架柱的破坏特征起主导作用。试验表明：在通常的配筋条件下，当剪跨比λ>2时框架柱在横向水平剪力作用下，一般都发生延性较好的弯曲破坏；当λ≤2时框架柱就变成了短柱，在横向水平剪力作用下一般都发生脆性的剪切破坏。高规表6.4.2注3规定: 剪跨比1.5≤λ≤2，其轴压比限值应比规范表中数值减小0.05，剪跨比λ＜1.5，其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。
在高层建筑中，由于房屋高度大、层数多，故柱子底部数层的轴向力很大，设计时首先应满足柱轴压比要求，由于现行规范对柱轴压比限制较严，要满足规范要求，柱子截面往往较大。柱子截面过大会带来许多问题：1增加结构自重，加大地震作用；2容易形成短柱甚至超短柱，易使柱发生脆性破坏；3占据较多的建筑面积，影响建筑的使用功能。
当高层建筑设有设备层时,由于设备层层高较小,而设备层柱子的截面尺寸变化很小或者不变化,故往往会形成短柱甚至超短柱，易使柱发生脆性剪切破坏；同时造成设备层上下层侧向刚度差异大, 甚至形成结构薄弱层和(或)软弱层。
因此，根据具体结构的设计要求,选择适当的柱子型式和合理的截面尺寸，合理经济地做好高层建筑柱子的设计，避免形成短柱, 避免形成结构薄弱层,使结构具有较好的延性和抗震性能,是高层建筑结构设计的一个十分重要的问题。
二、高层建筑柱子类型简介
目前高层建筑中采用的柱子截面型式大致有以下几种：1.普通钢筋混凝土柱；2.高强混凝土柱；3.配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱；4.增设芯柱的钢筋混凝土柱；5.钢筋混凝土分体柱；
6.型钢混凝土柱；
7.钢管混凝土柱。现对各种类型分别简述如下：
1.普通钢筋混凝土柱
钢筋混凝土柱的设计,一般首先根据规范有关规定确定柱子的轴压比，由此初选柱子截面尺寸，再进行整体结构分析、构件内力组合和配筋计算、构造设计等。对多层及小高层建筑的底层柱，应首选普通钢筋混凝土柱,由于柱子轴向力不是很大，多数情况下柱子既可满足规范规定的轴压比限值,截面尺寸又不致很大。很多层数为20~30层的高层建筑,采用C50~C60级混凝土,也能很好地满足设计要求。普通钢筋混凝土柱是目前高层建筑中使用最多的柱子类型。由于大家都比较熟悉，这里不再赘述。
表1是高规对普通钢筋混凝土柱轴压比限值的主要规定。
柱轴压比限值表1
抗震等级
结构类型
一级二级三级框架0.70 0.80 0.90 板柱-剪力墙、框架-剪力
0.75 0.85 0.95
墙、
框架-核心筒、筒中筒
部分框支剪力墙0.60 0.70 —
注: 当抗震等级为四级时，对框架柱的轴压比无要求（即延性可放松），但设计时应该满足箍筋配置及加密等构造要求。
2.高强钢筋混凝土柱
由柱轴压比计算公式可知,当N(轴压力)、μ(轴压比)一定时,要减小A(截面尺寸),可加大fc(混凝土强度等级),即采用高强钢筋混凝土柱。其设计方法和普通钢筋混凝土柱完全一致。据分析采用C60~C80高强度混凝土可以减小柱截面面积约30%左右(与C40相比)，目前不少高层建筑底部柱多采用C60混凝土，效果较好。但高强混凝土延性差，容易造成柱子的脆性破坏，混凝土强度越高,其延性越差,须配置较多的箍筋约束混凝土,方可使其具有较好的延性和抗震性能。高规表6.4.2注2规定: 当混凝土强度等级为C65~C70时，轴压比限值应比表中数值减小0.05，当混凝土强度等级为C75~C80时，轴压比限值应比表中数值减小0.10。这就不同程度地降低了采用高强混凝土减小柱截面尺寸的效果。同时,在长期荷载下柱子的徐变也较大，故建议少用或不用。目前国内采用C65以上高强混凝土柱的高层建筑尚很少见。
3.配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱
混凝土处于三向受压状态，不仅可提高其强度，还可提高其延性。配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱正是利用了混凝土的这个性质。现行规范虽未给出柱的承载力计算方法和设计方法,但对其延性的提高有规定(高规表 6.4.2注4):当沿柱全高采用井字复合箍且箍筋肢距不大于200mm，间距不大于100mm，直径不小于12mm，轴压比限值可增加0.10；当沿柱全高采用复合螺旋箍筋，箍筋肢距不大于200mm，螺距不大于100mm，直径不小于12mm，或沿柱全高采用连续复合螺旋箍筋，箍筋肢距不大于200mm，螺距不大于80mm，直径不小于10mm，轴压比限值可增加0.10。显然，按增大后的轴压比也可以减小柱子截面尺寸。但须注意：1). 柱长细比L0/h应<8（此条一般均可满足）；2).柱端箍筋加密区最小配箍特征值应按增大后的轴压比确定,即要加大配箍率,以便有效约束混凝土。
配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱的缺点是螺旋箍筋制作较为麻烦,施工不太方便。方柱的约束效果不如圆柱好。这些都影响了配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱的实际应用。
4. 型钢混凝土柱
在钢筋混凝土柱内配置型钢(含钢率一般为4%~10%),使型钢骨架和钢筋混凝土形成整体,协同工作,共同受力,这就是型钢混凝土柱(图1)。型钢混凝土柱既具有钢筋混凝土结构的特点, 又具有钢结构的特点,其承载力高、刚度大,且具有良好的延性和抗震性能,同时防火性能也很好。
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图1 型钢混凝土柱的截面形式
型钢混凝土柱的轴压比可按下式计算:
μ=N/(fcAc+faAa)
高规还给出了型钢混凝土柱的轴压比限值见表2:
型钢混凝土柱轴压比限值表2
抗震等级一级二级三级
柱轴压比限值0.70 0.80 0.90
注: 1框支柱的轴压比限值应比上表中数值减少0.10采用;
2剪跨比不大于2的柱,其轴压比限值应比上表中数值减少0.05采用;
3 当混凝土强度等级大于C60时, 表中数值宜减少0.05。
由于柱内配置的型钢骨架参与受压,故型钢混凝土柱减小柱子截面尺寸效果十分明显。在相同外力作用下,可使柱截面面积减小30~40%(与钢筋混凝土柱相比)。此外,不但能提高轴心受力、小偏心受力柱的承载力,还能提高大偏心受力柱的承载力,对λν<2的短柱抗剪也很有效。
房屋高度大、柱距大、柱中轴力很大时,以及抗震等级为特一级的钢筋混凝土柱, 宜采用型钢混凝土柱。目前型钢混凝土柱较多用在高层建筑的下层部位柱、转换层以下的框支柱,也有的工程全部采用型钢混凝土梁、柱,如上海的金茂大厦、环球金融中心、北京的财福中心、冠城园A楼、陕西的信息大厦、深圳的八一大厦、海口金融大厦等。
型钢混凝土柱节点核心区构造复杂, 框架梁纵向受力钢筋必须穿过型钢骨架腹板,故对型钢骨架的制作、安装要求较高, 施工也较为麻烦。
5. 增设芯柱的钢筋混凝土柱。
如果用纵向钢筋代替型钢,配置在柱子的核心部位(图2),试验表明:与普通钢筋混凝土柱相比, 核心部位配置钢筋柱的承载力变化不大(试验表明:对轴心受力、小偏心受力柱能适当提高承载力,但不能提高大偏心受力柱的承载力),但具有良好的耗能能力,延性大大提高。核心部位配置钢筋可减小柱截面尺寸,改善高轴压比下框架柱的抗震性能。高规表6.4.2注5规定:当柱截面中部设置由附加纵向钢筋形成的芯柱,且附加纵向钢筋的截面面积不小于柱子截面面积的0.8%时, 轴压比限值可比表中数值增加0.05，当本项措施与注4的措施共同采用时, 轴压比限值可比表中数值增加0.15，但λν仍按轴压比增加0.10的要求确定。
设置芯柱可减小柱截面面积,同时施工也很方便, 用在高层建筑的下层部位柱效果较好,如天津的金皇大厦等。但对λν<2的短柱也是不适用的。
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图2 芯柱尺寸及配筋示意
6.钢筋混凝土分体柱
分体柱的特点是采用隔板将整截面柱沿短柱方向分为等截面的单元柱并分别配筋, 单元柱之间应有隔板作为填充材料(图3)。
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图3 分体柱的截面形式
设有分体柱结构的分析计算可将分体柱刚度取为外包尺寸相同的整截面柱刚度的0.7倍,按整截面柱的设计方法计算,其层间位移限值应符合整截面柱结构的限值要求。
分体柱的截面设计:正截面承载力各单元柱平均分担Mc,Nc,按混凝土规范偏压构件计算。斜截面承载力各单元柱平均分担Vc,按混凝土规范剪压柱计算。
分体柱轴压比计算:轴压力也是各单元柱平均分担Nc,其值应满足抗震规范关于整截面柱轴压比限值的要求。
分体柱的构造要求主要是柱上下端应留有整截面过渡区, 过渡区段内箍筋应采用井字复合箍且箍筋外肢直径应比内肢直径大2mm(图4)。
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图4 过渡区的设置
由于分体柱的截面尺寸仅为整截面柱截面尺寸的一半而柱净高不变,故可以有效地解决短柱问题,同时,也可一定程度上缓解上下层侧向刚度差异较大的问题。因此,分体柱适合于高层建筑框架、框架-剪力墙以及框支剪力墙结构中剪跨比λ≤1.5的短柱。如在层高较小的设备层采用分体柱,就有可能避免形成短柱、改善设备层上下层侧向刚度差异较大、避免形成结构薄弱层和(或)软弱层。
分体柱不能减小相应整截面柱的截面尺寸,同时分体柱对隔板的材料、施工质量要求较高, 目前工程实际应用较少。
7.钢管混凝土柱
在钢管柱内浇灌混凝土,使钢管和管内混凝土形成整体,协同工作,共同受力,这就是钢管混凝土柱(图5)。钢管混凝土柱可使钢管内的混凝土处于有效侧向约束下，形成三向应力状态，因而能大大提高柱的抗压承载力，同时抗剪强度和抗扭承载力也几乎提高一倍。研究还表明: 钢管内的混凝土受压破坏为延性破坏,即具有良好的延性和抗震性能。同时钢管混凝土柱刚度大、截面小,其防火性能也比钢结构要好。
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图5 钢管混凝土柱的截面形式
钢管混凝土减小柱子截面尺寸效果十分明显:如钢管内采用高强混凝土浇筑，可以使柱截面减小至原截面面积的50%以上。
钢管混凝土柱的钢管外径不宜小于100mm,壁厚不宜小于4mm, 径厚比一般可取70左右,套箍指标θ宜控制在0.3~3.0之间。
钢管混凝土柱用在高度大、柱中轴力很大的高层建筑的下层部位柱效果较好。抗震等级为特一级的钢筋混凝土柱, 宜采用钢管混凝土柱。近年来, 整个结构采用钢管混凝土的高层建筑也相继出现,深圳的地王大厦、赛格广场、广州的新中国大厦、香港的长江中心等都是大家所熟知的工程实例。
钢管混凝土柱的缺点是梁柱节点构造复杂,某些钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点构造还较难满足8°设防的抗震性能要求,有待进一步完善和改进。对钢管的制作、安装施工要求较高。
从上述对各种类型柱子的简单介绍可以看出:高层建筑底部数层柱子的主要问题是如何想办法减小柱子截面尺寸的问题,在满足规范轴压比限值的前提下减小了柱子的截面尺寸,同时就减轻了结构自重, 避免形成短柱,其他问题也就迎刃而解了。采用高强度混凝土、配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱、型钢混凝土柱、钢管混凝土柱、增设钢筋混凝土芯柱等方法均可不同程度减小柱子的截面尺寸。而高层建筑设有设备层时, 设备层柱子的主要问题是如何避免形成短柱, 减小设备层上下层侧向刚度差异,故采用钢筋混凝土分体柱、型钢混凝土柱、钢管混凝土柱、增设钢筋混凝土芯柱等方法均有不同程度的效果。究竟选择哪一种柱子类型,应根据具体工程实际,考虑结构体系、抗侧力刚度、承载能力、施工条件、经济等多种因素分析比较后确定。
为了更有效地满足高层建筑不同情况下柱子的强度和刚度的要求,我们在设计时也可将上述不同类型的柱子进行组合,使之充分发挥各自的优点,克服缺点。例如将型钢混凝土柱中的型钢改用钢管,成为以钢管为芯柱的型钢混凝土柱,这种柱子具有以下优点:1)核心钢管对其管内高强混凝土的有效约束,使这种柱子比相同截面尺寸的型钢混凝土柱或增设钢筋混凝土芯柱具有更高的整截面承载力和更好的延性;2) 核心钢管的存在,增强了柱子的抗剪承载力,提高了框架节点核心区的抗剪强度;3)避免钢管混凝土柱框架的复杂节点构造, 防火性能好。又如在分体柱的各单元柱内增设钢筋混凝土芯柱,不仅可提高分体柱的延性,还可减小了柱子的截面尺寸,等等。
三、部分柱子截面尺寸的估算
某高层建筑, 钢筋混凝土框筒结构,地上31层,结构总高度105.7m,外框柱柱距12.0m, 外框柱与内筒间距12.0m, 8°设防,丙类建筑,底层层高4.5m,柱计算长度4.5m,梁高750mm,柱净高3.75m,
按从属面积估算柱考虑包括地震效应组合的最大轴压力设计值:
N=15.0x12.0x5x31x1.1=30690kN
根据高规,框架一级,核心筒剪力墙一级
1. 普通混凝土正方形柱
C40混凝土,fc=19.1N/mm2,查表m=0.75
截面面积A=N/(mfc)=30690x103/(0.75x19.1)=2142408.4mm2 ?A=1463.7mm
取bxh=1500mmx1500mm h0=1450mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.45)=1.293<1.5 属超短柱
可见采用普通混凝土正方形柱已不合适。
2.混凝土正方形柱
C60混凝土,fc=27.5N/mm2,查表m=0.75
截面面积A=N/(mfc)=30690x103/(0.75x27.5)=1488000mm2 ?A=1219.8mm
取 bxh=1250mmx1250mm h0=1200mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.2)=1.563>1.5 属短柱
但按高规表6.4.2注3 m=0.75-0.05=0.70
故A=N/(mfc)=30690x103/(0.70x27.5)=1594285.7mm2 ?A=1300mm
取bxh=1300mmx1300mm h0=1250mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.25)=1.5 属短柱
与C40混凝土柱相比,截面由1500mmx1500mm减为1300mmx1300mm
(15002-13002)/13002x100%=33.14%
若改用C70混凝土,其他条件不变,则
fc=31.8N/mm2, 按高规表6.4.2注2 m=0.75-0.05=0.70
截面面积A=N/(mfc)=30690x103/(0.70x31.8)=1378706.2mm2 ?A=1174mm
取bxh=1200mmx1200mm h0=1150mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.15)=1.63>1.5 属短柱
又按高规表6.4.2注3 m=0.70-0.05=0.65
故A=N/(mfc)=30690x103/(0.65x31.8)=1484760.5mm2 ?A=1218.5mm
取bxh=1250mmx1250mm h0=1200mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.20)=1.563>1.5 属短柱
可以看出:当混凝土强度等级在C60以下时,提高混凝土强度等级对减小柱子截面尺寸效果十分明显,而当超过C60后, 效果就不很明显了。
3. C60混凝土正方形柱采用井字复合箍
fc=27.5N/mm2,按高规表6.4.2注4 m=0.75+0.1=0.85
截面面积A=N/(mfc)=30690x103/(0.85x27.5)=1312941.2mm2 ?A=1145.8mm
取bxh=1200mmx1200mm h0=1150mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.15)=1.63>1.5 属短柱
再按高规表6.4.2注3 m=0.85-0.05=0.80
故A=N/(mfc)=30690x103/(0.80x27.5)=1395000mm2 ?A=1181.1mm
取bxh=1200mmx1200mm h0=1150mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.15)= 1.63>1.5 属短柱
与配置普通箍筋相比,柱截面由1300mmx1300mm减为1200mmx1200mm
(13002-12002)/12002x100%=17.36%
4. C60混凝土正方形柱增设芯柱
fc=27.5N/mm2, 按高规表6.4.2注5 m=0.75+0.05=0.80
截面面积A=N/(mfc)=30690x103/(0.80x27.5)=1395000mm2 ?A=1181.1mm
取bxh=1200mmx1200mm h0=1150mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.15)=1.63>1.5 属短柱
再按高规表6.4.2注3 m=0.80-0.05=0.75
故A=N/(mfc)=30690x103/(0.75x27.5)=1488000mm2 ?A=1219.8mm
取bxh=1250mmx1250mm h0=1200mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.2)=1.563>1.5 属短柱
与配置普通箍筋相比,柱截面由1300mmx1300mm减为1250mmx1250mm
(13002-12502)/12502x100%=8.16%
可见采用井字复合箍比增设芯柱效果要好。
5. C60混凝土型钢混凝土正方形柱
fc=27.5N/mm2, 按型钢混凝土组合结构技术规程规定:型钢的含钢率按构造取rG=4.5%,Q235B级碳素结构钢, t=16mm,fa=215N/mm2,取m=0.70
由规程式m=N/(fcAc+faAa)=N/[Ac(fc+farG)]
有截面面积Ac=N/[m(fc+farG)]=30690x103/[0.70(27.5+215x.045)]=1179364mm2 ?A=1086.0mm 取bxh=1100mmx1100mm h0=1050mm
此时l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.05)=1.786>1.5 属短柱
再按规程表6.1.11注m=0.70-0.05=0.65
故Ac=N/[m(fc+farG)]=30690x103/[0.65(27.5+215x.045)]=1270084.3mm2 ?A=1127mm 取bxh=1150mmx1150mm h0=1100mm
故l=Hn/(2h0)=3.75/(2x1.10)=1.705>1.5 属短柱
此时Aa=rGAc=0.45x1150x1150=59512mm2
柱截面型钢设计如图6所示。
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图6 柱截面型钢配置示意
与配置普通箍筋相比,柱截面由1300mmx1300mm减为1150mmx1150mm
(13002-11502)/11502x100%=27.79%
可见采用型钢混凝土柱效果更佳。
与钢筋混凝土柱轴压比相比较,表面上看数值减小,似乎更严,但实际上在相同的轴力下, 按表2估算的型钢混凝土柱截面尺寸要小很多,换算为钢筋混凝土柱的轴压比则较表2大,说明型钢混凝土柱具有良好的延性。
6.钢管混凝土柱
钢管采用Q235B级碳素结构钢,控制管壁厚度￡16mm, fa=215N/mm2,C60混凝土,fc=27.5N/mm2,按钢管混凝土结构设计与施工规程规定: 先假定钢管的套箍指标q=0.3,则由式N=fcAc(1+?q+q) 可得
截面面积Ac=N/[fc(1+?q+q)]=30690x103/[27.5 (1+?0.3+0.3)]=603986.8mm2 pD2/4=Ac=603986.8mm2 故
D=?4Ac/p=?4x603986.8/3.14=877mm 取D=900mm t=12mm
D/t=900/12=75>20且D/t<85?235/fa=85x?235/215=88.86
此时Aa=(9002-8762)x3.14/4=33476.8mm2 Ac=8762x3.14/4=602695.7mm2
再按式 q=(faAa)/(fcAc) 可得
q=(215x33476.8)/(27.5x602695.7)=0.434
以此q值重新计算柱子轴向承载力:
N=fcAc(1+?q+q)=27.5x602695.7x(1+?0.434+0.434)]=34689.4kN>30690kN
与配置普通箍筋相比,柱截面由1300mmx1300mm方柱减为外径f=900mm圆柱
(13002-3.14x9002/4)/(3.14x9002/4)x100%=165.65%
可见采用钢管混凝土型钢混凝土柱效果最佳。
7. 钢筋混凝土分体柱
若上题中在14层有设备层,层高2.19m,C50混凝土,fc=23.1N/mm2,其他条件不变。
按从属面积估算柱考虑包括地震效应组合的最大轴压力设计值:
N=15.0x12.0x5x18x1.1=17820kN
根据高规,框架一级,查表m=0.75
按普通混凝土正方形柱
截面面积A=N/(mfc)=17820x103/(0.75x23.1)=1028571.4mm2 ?A=1014mm
取bxh=1000mmx1000mm h0=950mm
此时l=Hn/(2h0)=(2.19-0.75)/(2x0.95)=0.76<1.5 属超短柱
可见采用普通混凝土正方形柱已不合适,改用钢筋混凝土分体柱。
单元柱截面面积A=N/(4mfc)=17820x103/(4x0.75x23.1)=257142.86mm2 ?A=507mm
取bxh=500mmx500mm h0=450mm
此时l=Hn/(2h0)=(2.19-0.75)/(2x0.45)=1.6>1.5 属短柱
可见对超短柱的效果是十分明显的,同时, 分体柱刚度为相同的整截面柱刚度的7折, 也减小了设备层上下层侧向刚度的差异。
参考文献
1 ?高层建筑混凝土结构技术规程?JGJ3-2002,北京:中国建筑工业出版社,2002
2 ?型钢混凝土组合结构技术规程?JGJ138-2001,北京:中国建筑工业出版社,2002
3 李忠献等,分体柱施工工艺的试验研究与设计建议,?建筑结构?,2002
浅谈住宅小区中高层建筑设计 摘要：高层住宅建筑设计是确保住宅楼的建设质量和满足住户生活必备设施需求的关键，在高层住宅楼建设中具有十分重要的意义。文章结合广州方圆. 明月山溪花园住宅小区中高层建筑设计进行了探讨。 关键词：小高层；住宅建筑；设计 随着我国经济及城市建设的不断快速发展, 人们对居住的条件和需求与时俱进, 尤其是进入二十一世纪以来, 住宅的建设一直是城乡建设的热点, 住宅建设也开始从对量的要求逐渐过渡到对质的追求, 特别是住房制度的改革, 人们对住宅的使用功能、舒适度、安全感以及环境质量更关心, 这就要求在商品价值观念、住宅的功能、质量等方面都要与其价格相联系, 与市场需求相适应, 精心设计, 反复推敲, 力求住宅精巧与适用。 1 工程概况 方圆.明月山溪花园位于广州从化碧泉路与温泉东路交叉口，规划总用地面积约42万平方米，基地四周群山环绕，内部山体起伏，植被丰富，有两条市政水渠从中穿过；东面紧邻名泉生态园，南面是流溪河，环境优美。 基地分两期开发，本案为一期四区，位于整个基地西南侧，一期总占地面积为16.0万m2。本案包括2栋9层的中高层住宅、1栋12层、2栋16层的高层住宅，总建筑面积为69403平方米,建筑高度30-51m；共有六种户型单元，面积为110-140平方米。 2 总平面设计 2.1 总平面布置 （1）依据原有地形、地势，顺山势布置住宅，有效的利用了地形高差。 （2）南部充分利用组合错落有致、层次丰富的低层高档住宅及流溪河湿地生态公园，形成很好的小区外部环境。小区多层、高层住宅依山而上，面向开阔的湖面及绿化景观带，各单元住宅极好的利用了外部景观条件。 整个住区建筑布局以中心景观湖面为中心顺应地形特质向北侧展开，充分利用山体水景景观，并通过高低建筑的排布，强化了原生较缓的坡度变化，使优美的自然形态更加突出地表现出来。 这种以自然水系、人工建筑和环境相结合的布局，体现了东方人居智慧的理念，展现了建筑与空间、空间与环境的和谐，是人与自然、传统与现代的有机结合。
高层酒店抗震设计 摘要：本文结合徐州市青年路117号高层酒店的设计，从建筑设计的角度对现浇钢筋混凝土框架—核心筒结构体系进行抗震设计，在现有结构优缺点分析基础上提出进一步的结构加强措施。 关键词：高层酒店框架—核心筒结构抗震设计 0 引言 伴随国民经济的不断发展，高层建筑需求愈来愈大，结构形式也趋向多样化发展。其中，框架一核心筒结构体系由于整体性好、刚度大、侧向变形小、抗震性能好，而得到广泛应用。论文结合徐州市青年路117号高层酒店的设计案例从建筑设计的角度介绍了其框架一核心筒结构体系的抗震设计，并在优缺点的分析下进行了抗震结构加强措施。 1 项目概况与结构选型 项目位于徐州市CBD和火车站、汽车站中间，是一栋集商业、酒店为一体的高层建筑。大楼总建筑面积为24000平方米，共25层，其中地下一层，层高5.0米，地上一层5.0米，二至四层层高为4.5米，标准层层高3.0米，地面以上高78.5米。建筑标准层平面呈类矩形形式，是种根据建筑造型设计而变形的四边形。面积约为1430平方米。大厦4层以下与裙房相连组成健身场所、康乐设施、餐饮娱乐等灵活空间，4层以上为酒店用房。 工程抗震设防类别为乙类，建筑场地类别为II类，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，结构设计使用年限50年。 根据建筑使用功能、内部设施要求和建筑立面特点，设计采用了现浇钢筋混凝土框架一核心筒结构体系。体系包含了由两种不同的抗侧力结构，即框架结构和由剪力墙组成的核心筒结构。由于剪力墙的抗侧刚度比框架的抗侧刚度大很多，故整体结构的抗侧力能力大为加强。此外，采用框架结构能满足建筑设计中大小空间不同的需求，可以将电梯间、楼梯间及设备用房等小空间设置于贯通建筑物通高的两个核心筒内，框架柱则设置在周边区域，可以灵活分割空间(图1)。 图1标准层、一层平面结构示意图 Fig. 1The standard layer and the first layer plane structure diagram
成绩 考查课结课作业（论文） 题目：建筑结构选型实例分析 课程名称：建筑结构选型 学院：土木与建筑工程学院 学生姓名： 学号：201104030002 专业班级：城市规划11-1 任课教师：尹涛 2013年6月 《建筑结构选型》课程报告评分表
学生姓名专业班级城市规划11-1 题目名称建筑结构选型实例分析 项目考核指标权重得分 课程报告质量收集调研相 关资料 独立查阅资料、进行调研；有收集处理相关信息及获得 新知识的能力。 10 内容完整、分 析正确合理 内容完整，每部分均包括概述、实例分析和小结，要求 图文并茂。结构实例综合分析的正确、合理性。 30 格式规范、条 理清楚 条理清楚、结构严谨、文理通顺、用语规范、书写格式 规范。 20 创新工作中有创新意识，一定的自己的理解，一定独创性。20 完成任务及答辩的情况答辩根据课程报告内容，正确回答相关问题10 学习态度、按时提交，按要求修改完善10 总分 简要评语： 任课教师签名：年月日 目录
一、引言 (1) 二、多层建筑（砖混结构、框架结构）.................... (1) 三、高层建筑（剪力墙结构、框剪结构）........................ .. (5) 四、超高层建筑（筒中筒结构）................................ . (8) 五、工业厂房（轻型钢结构） (9) 六、大跨度公共建筑（桁架结构、拱结构、网架结构、膜结构等）.. (10) 七、桥梁结构（桁架结构、拱结构、悬索结构等）................. . (13) 八、总结 (17) 引言 对于建筑结构，它们并不是我们通常所说的建筑物，而是隐藏于建筑物外表之下的，构成建筑
高层建筑结构选型 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
《结构选型课程论文》 班级：建筑13-1 学号 姓名：穆宝宝 指导老师：王东坡
高层建筑结构体系选型及分析 摘要:高层建筑的结构体系是高层结构是否合理、经济的关键,随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。论文总结了各种高层建筑结构体系、特别是近年来出现的复杂、新颖的结构体系的受力特征,进而对高层建筑结构选型要点进行了探讨。关键词：高层建筑结构体系选型分析 一，高层建筑选型的重要性 1高层建筑与城市社会发展的关系密切我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升,城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源,减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费,提高城市社会吸纳能力及其综合效益,缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾,改善城市环境与调节心理等城市社会性问题,高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长,且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。 2高层建筑结构复杂性提高现代高层建筑体形与平立面空间分布日益复杂,高度、规模、投资日益增大,要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为:(1)需求多元化、功能综合化的趋势,必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布等多样化、个性化与复杂化,为增大建筑净空
高度,很多一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现,对结构系统形式的要求提高。(2)随着高度与规模等增大,高层建筑投资增加、工期增长,其结构系统优化的必要性及可优化的空间与效益将更明显。结构优化,首先是其形式的优化,然后才是其布局与构件参数的优化。(3)高层建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变,选型需要的知识信息愈加庞大,选型结果受人为因素的影响也将增大。 二，高层建筑常用类型 高层建筑结构的结构型式繁多，框架、剪力墙、框架一剪力墙结构体系是高层钢筋混凝土建筑结构中较为传统的、广为应用的结构体系。随着层数和建筑高度增加，利用结构空间作用，又发展了框架一简体结构、筒中筒结构多筒结构和巨型结构等多种结构体系。 高层建筑的结构体系主要有框架结构；剪力墙结构，包括部分框支、剪力墙结构；框架-剪力墙结构；筒体结构，包括框架-核心筒结构、筒中筒结构；以及混合结构，即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件（钢管混凝土构件、型钢混凝土构件及组合梁等）构成的结构，现分别加以分析。 1、框架结构体系 由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。其特点是柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间。延性较好。横向侧移刚度较小。因此适用
建筑结构选型课程报告 ——结构实例分析 目录 一、引言 (3) 二、框架结构 (4) 三、剪力墙结构、框剪结构 (6) 四、超高层建筑（筒结构） 抗风/抗震 (7) 五、桁架结构 (9) 六、拱结构 (11) 七、网架结构/大跨度屋盖 (13) 八、悬索结构 (15) 九、膜结构 (16)
一、引言 著名的建筑师及结构师奈尔维在他的《结构在建筑中的地位》一书中这样说：“现在建筑设计所要求的新的、宏伟的结构方案，使得建筑师必须要有理解结构构思，而且应达到这样一个深度和广度：使其能把这种基于物理学、数学和经验资料之上而产生的观念转化为一种非同一般的综合能力，转化为一种直觉和与之同时产生的敏感能力。” 结构概念是建筑物赖以生存的基础，建筑师只有掌握它，并在建筑设计的初期就自觉地运用它，才能设计出真正优秀的建筑。对建筑师而言，从整体把握结构的概念掌握结构体系的选择以及布置，远比了解结构计算重要。 正是出于上述原因，作为一名新时代建筑学的学子，对建筑结构的学习才显得尤其重要。而了解建筑结构很重要的一条就是对结构实例进行分析，只有对建筑的实例有深层的学习研究，打下坚实的基础，才能真正成为一名优秀的做建筑的人。 本文就是对著名建筑结构的实例进行分析，通过此分析来总结对《建筑结构选型》这门课程的学习成果。而且在本文的中几个案例是自己去调研，还有自己的一些看法。通过这门课的学习，确实让我增长了不少知识和见识；还要感老师，这几周的辛苦。 二、框架结构 框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。 建筑实例 大剧院
浅谈高层建筑设计问题 摘要：高层建筑以其较小的占地面积，提供较大的建筑面积的强大优势，在各城市得到迅速发展。但高层建设由于设计的不足，存在对周围行人造成压迫感、资源浪费、造型单一等问题，这些问题的解决需要通过高层建筑设计进一步优化实现，设计时可通过广场设计、布局设计、造型设计对建筑物进行功能优化，将建筑物与自然结合的同时，实现达到环保节能的目的。 关键词：高层建筑；设计；环保；布局； 一、引言 随着经济的发展和消费水平的提高，人民群众对居住环境的要求越来越高，但由于人口数量的不断增加，土地资源的人均占有量远远不能满足社会的需求。与此同时，随着科技的不断发展，建筑物的设计及建设水平也随之提高，其中高层建筑由于占地面积小，而延伸空间大的优点解决了土地资源缺少的问题，因此受到社会各界的广泛推崇。另外，高层建筑外形壮观、造型千变万化、视觉冲击力强，已经成为各个城市新形象的代表。 高层建筑解决土地资源紧张问题的同时，还存在采光不足、能源浪费较大的问题。 二、高层建筑设计中存在的不足 （一）高层建筑物容易造成压迫感。高层建筑物的显著特点是规模庞大，尤其是在高度上的延伸，与街道狭窄空间形成鲜明对比，容易在心理上给人一种压迫感。另外，高层建筑物之间间距过小，相邻楼之间产生的压迫感更容易给行人及用户造成强大的视觉及心理上的冲击。高层建筑的建筑面积远远大于占地面积，可能造成人员拥挤，甚至交通堵塞。 （二）高层建筑物造成巨大资源浪费。高层建筑物在设计之初，没有考虑当地气候条件、地理环境等因素，在建筑物内部设计一系列制冷设备、制暖设备、照明设备等，但在建成投入使用后，其消耗的能源是巨大的，增加了使用成本，降低了建筑物的使用价值。而自然界中的清洁能源――太阳能却没能充分利用。 （三）高层建筑物设计形式单一，缺乏特色。国内大多数高层建筑物在设计上比较保守，仅突出了建筑物的功能设计，忽视了建筑物的文化内涵，这就造成了各个高层建筑物之间差异性极小，没有突出建筑物的特色，不能成为该城市的代表符号。 三、高层建筑建设建议 高层建筑在未来将继续保持其发展速度，但如何合理设计才能避免出现以上问题，是当前需要解决的主要问题。 （一）高层建筑物设计要注意布局合理性。为减缓高层建筑物造成的视觉及心理上的压迫感，设计人员可采用广场作为建筑物的必要辅助建筑。宽阔的广场，在降低高层建筑压迫
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计杜琨 发表时间：2018-10-26T10:35:06.930Z 来源：《防护工程》2018年第13期作者：杜琨 [导读] 高层建筑类型，其社会经济效益更高，同时这种高层建筑的发展也是当前我国社会经济发展的产物和趋势 杜琨 天津中机建设工程设计有限公司 300381 摘要：高层建筑类型，其社会经济效益更高，同时这种高层建筑的发展也是当前我国社会经济发展的产物和趋势。在我国城市化进程不断加快的过程中，城市的规模及人口数量都处于扩大发展中，这就使得可利用的土地资源在逐渐减少，而高层建筑正好起到了对我国城市土地资源的缓解作用，并同时也满足了人们对建筑各项功能的要求和需求。但高层建筑的质量及有效功能的发挥，都是基于高层建筑在结构造型上的科学合理性。那么本文将重点探讨高层建筑结构选型设计及建筑结构的优化设计问题。 关键词：高层建筑；结构选型；设计；建筑结构；优化设计 城市化的步伐不断加快，也使得城市建设的范围扩展速度更快，高层建筑的建设有效缓解了城市土地资源的紧张状况。但随着高层建筑的规模与数量的持续性发展，由于其结构设计与选型不同于传统多层建筑，这就要求设计人员必须结合高层建筑的结构特点选择相应的结构形式，并对相关的设计及工艺进行优化，才能保障高层建筑的质量，促进建筑企业的可持续发展。 1. 高层建筑的结构选型设计 1.1高层建筑结构的类型 高层建筑的安全性与质量在很大程度上取决于高层建筑的结构选型。目前高层建筑结构的类型分为以下几种：框架结构、框架-剪力墙结构、筒体结构等。其中，框架结构的构成包括了梁柱、楼板等，结合建筑在功能上的不同来布置平面框架。框架结构造价更为低廉，但同时在水平荷载影响下，也会发生更大的变形，因此抗震效果不太好；框架-剪力墙这种结构类型，高层建筑剪力墙大部分布置于电梯间，通过核心筒对水平荷载予以承担，提高了抗震性，并也使得整体建筑的稳定性更好。但这种结构类型会受限于平面布局，容易发生质心和钢心无法重合的问题，在结构上太大的扭转，可能潜在一些安全隐患；筒体结构类型，其筒体的形成主要是在电梯间以及建筑外围布置剪力墙，这种结构最大的优势是刚度极高。 1.2高层建筑结构选型的影响因素 对高层建筑结构选型的影响，不仅包括建筑需求因素，还包括以下这些因素：第一，环境因素。高层建筑的环境条件主要是场地条件、防烈度、基本风压；其次是建筑方案特征，其包括了建筑的高宽比、高度、长宽比以及建筑体型，其中建筑体型又是由平面体型和立体体型构成；再者，建筑使用功能的要求。对于高层建筑，其使用功能基本上分为住宅、办公、旅馆、综合大楼等。某种功能的建筑，也许只有某几种结构形式可以与其匹配。如高层住宅的使用空间相对更小，分隔墙体会比非常多，而且每一层的平面布置大体一样，所以高层建筑的住宅功能相对来讲，更适合剪力墙或框架-剪力墙结构；最后，结构抗灾水平、现场施工情况、运营维护以及后期投入使用情况。 2. 高层建筑的结构设计分析 2.1对高层建筑结构设计中水平荷载控制的分析 高层建筑与低层建筑相比较来说，高层建筑的整体结构对水平载荷的承载量更大，所以高层建筑所具有的整体稳定性与其结构设计中水平荷载水平的控制情况有着直接关系，而且高层建筑承受的倾覆力矩也是取决于其水平荷载，这种关系是一种二次方倍数关系。所以在高层建筑的结构设计过程中，必须严格控制水平荷载，以此才可进一步控制因较大的水平荷载而发生的一连串稳定性问题。 2.2对抗侧刚度予以合理确定 高层建筑在结构设计中不同于低层建筑，这种高层建筑的结构设计会对结构侧移带来一定的影响。由于楼层高度的不断变化，会在水平荷载测量变形的作用下，其结构侧移也会随之更大。所以在高层建筑的结构设计时，必须确保其结构强度达到相应的要求，而且可以承受荷载作用所产生的内力影响，在这个过程中就需要具备一定的抗侧刚度，确保结构在水平荷载的作用下可有效控制侧移的状况。 2.3对测控的确定 高层建筑相较于低层建筑，前者的结构更容易出现侧移的问题，而且也成为高层建筑结构的重要影响因素。在高层建筑楼层越来越高时，那么相应的水平荷载侧变形也会更大。高层建筑一方面应有很高的强度，另一方面还要能够承受荷载作用所产生的内力作用及抗侧刚度，这样才能避免高层建筑结构发生侧移。 2.4有效控制高层建筑的结构抗震性能 高层建筑必须重视抗震性问题，抗震性能在很大程度上直接影响着整个建筑体的稳定性与质量。影响高层建筑抗震性的因素很多，在进行设计时，应综合考虑和分析设计人员的专业技能、水平以及相应施加的载荷，并严格控制结构选型，才能有效保障建筑的稳定性 2.5有效控制建筑的自重 高层建筑随着楼层的不断增加，相应地，结构对基础接轨的传递荷载量也在不断提高。若建筑整体的自重比地基的承载能力更大，那么建筑整体则会发生下沉，有可能导致建筑体出现倾斜或者是影响建筑的抗震性能。所以作为高层建筑的结构设计人员，必须从实际情况出发，制定完善而科学的建筑结构方案，不可使得高层建筑的荷载超出基础所能承受的最大承载能力，才能提升整个高层建筑体的稳定性与投入使用之后的质量。 3. 高层建筑结构的优化设计 3.1结合建筑的总高度进行结构的优化设计 在高层建筑中，可通过对钢骨砼柱—砼梁与钢管砼柱—钢梁的比较分析，钢梁组 合楼盖能更有效地降低梁柱截面，从而符合高层建筑使用的净高要求，同时中庭洞口各层相互交错的布置，通过钢梁组合楼盖使得传统支模的问题得以解决；另外，还可对塔楼标准层的室内梁高进行有效控制，内部净高超过了150～200mm；大多数的构件的加工工作都在工厂进行，这就有效提升了建筑产品的工业化水准，提高了整个建筑工程建设的施工效率。 3.2结合建筑的荷载进行结构的优化设计 当前大部分建筑企业在建设中的成本压力非常大，地下室的优化工作也必须予以重视。基于安全、效果以及建筑功能等，必须对消防
结构选型大作业 ————09城规 一、砖混结构 ⑴工程名称：麻省理工学院学生宿舍贝克大楼 ⑵工程概况： 所在地：美国波士顿 设计师：阿尔瓦·阿尔托 时间：1947～1948 地点：麻省理工学院 楼层高度：七层 （1946年，阿尔托接受委托在临近查尔 斯河繁华的海岸线的地方设计一栋学生宿 舍楼。他希望使宿舍尽可能多的房间面向太 阳和河流，而不是面向聚集的车流，所以解 决这一问题的方案就是把宿舍楼设计成蜿蜒曲折的形式，形成一种倾斜着流动的风景。西面主要是一些次要的空间，例如公用房间、走廊以及位于大厅一层入口处以扇形方式向外发散的楼梯。为了避免走廊的光线昏暗，他将小卖部和自助餐厅的高度降低了一些。宿舍的表面用的是粗糙的红色石砖，而低矮的餐厅部分使用的是灰色大理石。西
面是一个常青藤缠绕的藤架和一座大型露天花园。 这座有着红色石砖墙、外形蜿蜒曲折的宿舍楼，跟其他建筑相比是那么与众不同，从而成为一座标志性建筑。这种北欧浪漫主义的建筑手法使得当时的国际先锋派大为震惊。同时这种理性主义原则下的反理性形式，体现了阿尔托对现代主义独裁专断的否定。希契柯克称它有“表现主义”倾向。因当时建筑材料仍受管制，只好用砖砌承重墙，高七层，平面作弯来弯去的蛇形，这样就可使宿舍每人都能看窗外的查里斯河风景，同时，曲线布置也可以冲散一般宿舍特有的单调冷漠气氛。） ⑶结构形式分析 ①结构形式：砖砌承重墙 ②受力特点：砖墙既是承重结构，又是围护结构。墙体、 基础等竖向承重构件采用砖砌体结构，楼 盖、屋盖等水平承重构件采用装配式或现浇 钢筋混凝土结构 ⑷施工方案：（平面图）
⑸建筑结构特点：建筑平面灵活，使用方便，结构构件 巧妙转化为精致的装饰。 二、框架结构 ⑴工程名称：萨伏伊别墅(the Villa Savoye) ⑵工程概况：萨伏伊别墅是现代主义建筑的经典作品之一，位于巴黎近郊的普瓦西（Poissy），由现 经典别墅设计案例 代建筑大师勒柯布西耶于1928年设计，1930年建成，使用钢筋混凝土框架结构。这幢白房子表面看来平淡无奇，简单的柏拉图形体和平整的白色粉刷的外墙，简单到几乎没有任何多余装饰的
高层建筑结构选型 高层建筑结构选型 选型工作具有很强的综合性，包含大量确定与不确定的因素,受诸多条件和因素影响,高层结构是否合理、经济的关键,随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。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。 竖向承重结构的选型： 在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑的是建筑物的高度和用途。不同结构体系的强度和刚度是不一样的,因而它们适应的高度也不同。一般说来,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况;框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求;层数很多或设防烈度较高时,可用筒体结构。当建筑物的高度超出规范表中数值时,要进行专门的研究,采取有效的措施。选择结构体系应考虑的另一个因素是建筑物的用途。目前国内高层建筑按用途大体上可分三大类:住宅、旅馆及公共性建筑(办公、商业、科研、教学、医院等)。住宅建筑一般采用剪力墙结构。 水平承重结构的选型： 水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。水平承重结构选型通常有以下几种,平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋
形楼盖。平板体系:平板体系采用单向板或双向板,常用于剪力墙结构或筒体结构。其优点是板底平整,可以不加吊顶,结构高度低,可以降低层高。但当跨度大时,采用平板较困难,一般非预应力平板不宜成过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板厚度过大,楼面重量太大。采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖:在层高受限制情况下,公用建筑常采用无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽,以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的合适跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达9m。密肋楼盖:密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。当采用装配式楼板时,框架－剪力墙结构应加混凝土现浇面层。楼盖结构应满足:房屋高度超过50m时,框架—剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构;剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构。房屋高度不超过50m时,8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构;6、7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖;框架结构和剪力墙结构可采用装配式结构。同时对于现浇楼盖,混凝土强度等级不宜低于C20,也不宜高于C40。 下部结构的选型： 高层建筑的基础是高层建筑的重要组成部分。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏,不但关系到结构的安全,而且对房屋的造价、施工工期等有重大的影响。高层建筑基础形式通常有以下几种:
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/㎡。
关键词：城市——节约用地，城市视觉地标 使用者——景观，事业开阔 交通——容量大、地小、复杂性 结构与空间——竖向设计 防火与规——规要求 高层旅馆设计 旅馆：旅馆是综合性的公共建筑物，旅馆向顾客提供一定时间的住宿，也可提供饮食、娱乐、健身、购物等服务。旅馆还可承担部分的社会功能。 设计要点 必须依据旅馆的规模、类型、等级标准，根据旅馆基地环境条件及功能要求，进行平面组合、空间设计。 注重旅馆的各个组成部分：公共活动、标准客房层、客房、后勤辅助管理、职工生活等部分的使用效益。 注重旅馆的安全设计。依据各种设计规，使设计符合规要求。同时应注意残疾人的使用及安全要求。 项目本身 用地概况，用地位于哈市铁路东客站片区，用地形状方正，两面临路，东临机场路东沿线与东客站西广场相对，北临市政规划道路，规划道路中心线有高架路与东客站二层引桥相连接，该地块拟修建一座五星级高层旅馆。 卫星图 前期准备
实地踏勘，与小组成员共同进行实地的调研工作。调研容主要有：用地周边建筑高度、建筑立面主要材料及其颜色；用地的场地平整程度及岩土性质；用地部及其周边是否有保护性建筑和高大乔木；用地与周围道路环境的联系；向当地居民询问关于用地周边环境的切身体会（分发问卷、随机采访等形式）；做好调研总结。 查找相关资料 旅馆设计 总平面组成 除合理组织建筑群位置外，还应考虑广场、停车场、道路、庭院等布局，根据旅馆标准及基地条件，还可考虑设置网球场、游泳馆及露天茶座。 基地应布置绿化，且应根据所停放车辆的车型、数量在基地或建筑物设停车空间。 旅馆出入口 主要出入口，用于住宿的旅客，位置必须明显，并能引导旅客直接到达门厅。（主要出入口应根据要求设置单车道、多车道，入口车道上设雨篷） 辅助出入口，用于出席宴会、会议、商场的非住宿人员。㎡ 职工出入口，宜设置在职工工作、生活区域，用于旅馆职工上下班进出，位置宜隐蔽。 货物出入口，用于旅馆货物进入，位置靠近物品仓库或对方场所。 总之，应合理划分个功能分区，组织各种出入口，使人流、车流、货流互不交叉。在综合性建筑中，旅馆部分有独立入口，对外营业商店、餐厅等不应影响旅馆本身使用。 旅馆出入口步行道，步行道系城市至旅馆门前的人行道，应与城市人行道相连，保证步行至旅馆的旅客安全。 在旅馆出入口前适当放宽步行道；步行道不应穿过停车场，与车行道交叉。 旅馆停车，根据旅馆标准、规模、投资。基地和城市规划部门规定，考虑地面广场停车、地下及地面多层独立式车库等停车方式，职工自行车停车数，按职工人数的20%——40%考虑，面积按1.47㎡/辆计算。 总平面布置方式，分散式：适用于宽敞基地各部分按照适应性质进行合理分区，布局需紧凑，道路及管线不宜太长。集中式：适用于用地紧的基地，需注意停车场的布置绿地的组织及整体空间效果。 总平面数据 容积率=总建筑面积（地下不计）/基地用地面积，多层旅馆容积率为2-3，高层（15层以上）4-10。
考查课结课作业（论文） 题目：建筑结构选型实例分析 课程名称：建筑结构选型 学院：土木与建筑工程学院 学生姓名： 学号：201104030002 专业班级：城市规划11-1 任课教师：尹涛
2013年6月 《建筑结构选型》课程报告评分表
目录 一、引言 (1) 二、多层建筑（砖混结构、框架结构）.................... (1) 三、高层建筑（剪力墙结构、框剪结构）........................ .. (5) 四、超高层建筑（筒中筒结构）................................ . (8) 五、工业厂房（轻型钢结构） (9) 六、大跨度公共建筑（桁架结构、拱结构、网架结构、膜结构等）.. (10)
七、桥梁结构（桁架结构、拱结构、悬索结构等）................. . (13) 八、总结 (17) 引言 对于建筑结构，它们并不是我们通常所说的建筑物，而是隐藏于建筑物外表之下的，构成建筑空间、承载建筑荷载，使建筑物得以安全使用的骨架。人们往往认为结构与外形是相同的概念，其实不然。建筑师根据结构功能要求的原则(安全性、适用性、经济性、耐久性)将外表看来很花哨的建筑物与内部规整合理的结构很好的结合在一起，就形成了各种各样的建筑结构型式。 在建筑工程建设中，建筑的安全性和耐久性主要取决于建筑物的结构能否满足要求。此外，对于大多数建筑物，工程造价中约有30%-40%应用于结构工程。而结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的40%-50%。因此，搞好结构工程对于建筑建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。以下简单的介绍几种常见的建筑结构型式，包括、多层建筑（砖混结构、框架结构）高层建筑（剪力墙结构、框剪结构）、超高层建筑（筒中筒结构）、工业厂房（轻型钢结构）、大跨度公共建筑（桁架结构、拱结构、网架结构、膜结构等）、桥梁结构。
浅谈高层建筑中的建筑设计研究张志瀚 发表时间：2018-06-06T11:40:04.963Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第36期作者：张志瀚 [导读] 高层建筑的建造以及发展历史在全球已经有超过百余年历史，尤其是现代城市化进程不断加快的情况下。 南京鼎辰建筑设计有限公司江苏南京 21000 摘要：随着当前市场经济的飞速发展，使得建筑行业中的高层建筑也进入到一个蓬勃发展时期，在城市中的建设规模日益扩大，但在人们生活水平不断提高的情况下，人们对于高层建筑设计的相关要求也不断提升，本篇文章主要针对高层建筑总体设计进行了深入的研究，以期为其他建筑工程建设过程中提供参考。 关键词：高层设计；高层尺度；空间高层规划 高层建筑的建造以及发展历史在全球已经有超过百余年历史，尤其是现代城市化进程不断加快的情况下，高层建筑已经成为了城市中一种极其重要的建筑类型。高层建筑自身的体量极大，其超大的容量形体所产生社会影响较大，并且高层建筑中融合了大量的文化、美学以及尖端的建筑技术，这对于城市的文化气息也带来了直接的影响。因此，转变高层建筑的设计风格一直以来都是人们探讨以及深入研究的重点内容，探讨高层建筑的相关设计理念，并将其更新与高层建筑风格转变联系起来，这对于我国高层建筑设计的发展有着极大的益处。 1 高层建筑整体设计 1.1 主体设计 高层建筑设计中的一个全新的要求就是要实现建筑本身的生态节能。首先对于高层建筑主体的下部分裙房而言，虽然其裙房的建设对整个城市影响较小，但是对街道的尺度以及人性化空间的创造等方面的影响都很大。高层建筑的下部门裙房在立面设计上一般跟高层建筑的上部立面不同，在建筑设计当中需要比较细致的设计，要将下部裙房设计的比较多样化，以免显得过于苍白。同时裙房还要进行一定的人性化处理，原因在于群众的视觉一般接触到的都是高层建筑的裙房部分，同时裙房对人们所产生的街道空间感的影响以较大。而对于高层建筑的中的楼顶对整个高层建筑的设计形象又起到了个性化体现的作用，虽然对生态环境的意想不到，但是它们体现的是高层建筑的标志性和独特性，因此在楼顶的设计上也不是不容忽视的。 1.2 型体处理 在实际的建筑设计过程中，高层建筑设计中的塔楼部分虽然在设计上没有很大的变化余地，但是在高层建筑的底层部分可以通过一些巧妙的处理来实现对空间形式上的丰富，在实际的建筑设计中一般都是采用底层架空和入口缩进的处理方法。 2 高层建筑设计中的外部尺度 2.1 城市尺度 高层建筑工程是一个城市中的有机组成部分，这主要是由于高层建筑有着极高的质量，其高度瞩目，属于城市地位的标志，同时也成为了城市的景点，这对于城市来说产生了极其重要的影响。从高层建筑工程对于整个城市所产生的影响来看，其中最主要的因素便是高层建筑对于城市天际轮廓线条所带来的变化，城市的天际线主要是分为虚线和实线，虚线主要指的是天际线是不同建筑物体顶部互相连接所产生的曲线，实现则是建筑物体自身轮廓，而在这一曲线中，高层建筑担当了极其重要的作用，这主要是因为城市天际线能够从一个较远的位置直接观测到，同时这一天际线也是它给予人们的首要印象。所以，高层建筑工程的尺度应当与整个城市的曲线保持一直，不能直接与城市曲线所脱离，形成一种独立、夸耀的现象，这样的高层建筑不仅让城市自身的天际线更加和谐，同时也影响到了城市的整体性以及景观性。高层建筑对于城市不同位置和区域所产的局部、部分影响主要指的是城市开阔区域. 2.2 整体尺度 整体尺度是指高层建筑各构成部分，如：裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的，关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种，但都强调整体尺度均衡的重要性。因此，建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的，在设计时要注意下面的两点：高层建筑一般由三个部分组成的裙房、主体和顶部，也有些建筑在设计中加入了活跃元，以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系，而这三个部分尺度的确定，应有一个统一的尺度参考是以尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分（裙房、主体和顶部），一般在最高和最低等级之间还有1～2个尺度等级，也不易过多，太多易使建筑造型复杂而难以把握。 3 高层建筑中的分类建筑设计 3.1 塔楼高层建筑结构体系 这类多栋独立高层建筑工程的底部，都有较大的、整体性的裙房，其裙房便构成了多栋独立高层建筑的地基地盘。而塔楼在裙房上进行修建的过程中，其体积进一步收紧，当塔楼的主体属于不规则结构或者裙房地盘之上有多个塔楼之时，就会出现极其复杂的扭转振动现象。一旦结构布置不当，竖向刚度突变，扭转振动反应和高振型则受影响将会加剧。在实际工程的设计中，总的来说，大底盘多塔楼高层建筑结构的设计为大底盘结构顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固端。通常带地下停车位的住宅小区基本属于该种类型。 3.2 底层入口 首先高层住宅的底层入口处一定要避免设在当地冬季主导风的迎风面，而在我国的南方地区，由于比较炎热，因此底层入口可以全部或者是局部架空，避免对夏季通风的妨碍。 3.3 建筑围护 由于人们在高层建筑商居住多半都会产生一定的恐惧心理，因此在高层建筑设计中一定要注重建筑维护的安装，从而给居民提供一定的安全感。同时在高层住宅的窗户设计上，由于高层的风压过大，一方面会对外窗开关造成影响，同时也会对人们擦玻璃的同时产生不安全因素，因此在外窗的设计上应该设 3.4 防雷击的问题 高层建筑防雷系统应该按照“综合治理，整体防御，突出重点，多重保护”的原则，充分利用高层建筑物的结构，做好防雷措施，进行防
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计 发表时间：2018-10-01T12:51:32.433Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：彭宇明 [导读] 摘要：随着高层建筑规模的不断扩大和投资的不断增加，结构选型在建筑结构概念设计中起着重要的作用。 深圳市慧创建筑设计有限公司广东深圳 518000 摘要：随着高层建筑规模的不断扩大和投资的不断增加，结构选型在建筑结构概念设计中起着重要的作用。它将对建筑功能、工程造价和社会效益产生影响。正确处理高层建筑的结构选型和优化设计，对高层建筑的设计、施工、使用和维护具有重要意义。本文结合工程实例，分析了结构选型和优化的重要性，阐述了结构选型的关键，选择了合适的结构优化方案，旨在为提高高层建筑的安全性、降低成本提供依据。 关键词：高层建筑；结构选型；结构优化；设计 1 高层建筑结构选型设计 1.1 高层建筑结构类型分析 高层建筑结构的选择决定了高层建筑的整体安全性和可靠性，几种常见的结构类型可分为框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构。①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成，根据建筑功能的需求，完成对平面框架的布置。框架结构造价低，但在水平荷载影响下变形较大，抗震效果不佳；②框架-剪力墙结构，在高层建筑中，剪力墙主要布置在电梯室内，通过核心筒承受水平荷载，抗震能力强，整体稳定性高。但框架-剪力墙结构容易受平面布置的限制，出现质心和钢心不重合的现象，结构扭转过大，可能会出现的安全隐患； ③剪力墙结构具有较强的竖向和水平承载能力，对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果，重点在于剪力墙的布置及自重的控制；④筒体结构，在电梯间及建筑外围布置剪力墙，形成筒体，该结构具有更高的刚度。 1.2 高层建筑结构选型的影响因素 除了建筑需求的影响外，高层建筑结构选型的主要因素可归纳为：①环境条件,主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等；②建筑方案特征，主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比和建筑形状，其中建筑形状包括平面形状和三维形状。平面形状由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成，立体形状由结构高宽比、立面内收形状、塔楼和层间刚度等组成；③建筑物使用功能要求，一般来说，高层建筑的功能可分为居住建筑、办公建筑、宾馆和综合楼。具有特定功能的建筑物可能只有几个与其匹配的结构类型。高层住宅由于其空间较小、隔墙较多、各层布置基本相同，更适合剪力墙或框架-剪力墙结构；④结构抗灾等级及现场施工、后期使用、运行维护等情况。 1.3 结构选型实施案例 本章以某工程为例，主要包括高层住宅楼和多层商务办公楼两部分，以及建筑总建筑占地面积 95388.440m 2 ，其中工程中主要以 1号楼、2 号楼、3 号楼为高层建筑，且楼层均为 36F，其中且高度分别为 117.390m、119.400m、119.400m。本工程主要采用钢柱、混凝土等材料。本章以1号楼为重点，1号楼共36层，设防烈度7度，基本风压 0.75kN/m 2 ，场地Ⅱ类。建筑平面对称布置，平面规则，间距小，隔墙多，各层平面布置基本相同。本工程考虑到竖向和水平荷载、施工成本等因素，采用剪力墙结构，通过合理布置剪力墙，控制了结构的整体刚度和侧向位移，使结构更加安全、稳定、经济。 2 建筑结构的优化设计 2.1 结合建筑类型进行优化 汶川地震震害结果表明，对于中小学等教育工程，由于使用功能要求，与其他建筑相比，教学楼竖向结构体系相对薄弱，强度和刚度不足，建筑结构不对称，容易在地震中倾倒。因此，在教育工程中，应在建筑物和楼梯间侧设置剪力墙，以提高建筑物结构的整体性和稳定性，使其具有良好的工作性能。 对于图书馆、博物馆等文化体育项目，根据馆藏图书、文物的特点，其装载量大，使用空间大，平面不规则。当结构垂直布置时，不需要按照传统的9m模数进行布置，某工程按12m模数进行柱网优化后，结构截面变化不大，但能较好地满足建筑物的功能要求。 2.2 结合建筑总高度进行优化 在某超高层建筑中，通过对型钢混凝土柱-混凝土梁和钢管混凝土柱-钢梁的对比分析，型钢梁组合楼板能有效减小梁柱截面，满足建筑净高要求，中庭入口楼层交错布置，采用型钢梁组合楼板解决传统模板支撑问题；可有效控制塔标准楼层室内梁的高度，内部净高150 -200 mm，绝大多数构件在工厂加工完成，大大提高了建筑产品的工业化水平，大大减少了施工现场的建筑垃圾，大大缩短了工期。 2.3 结合建筑荷载进行优化 越来越多的企业在工程建设过程中承受着巨大的成本压力，地下室优化的必要性不容忽视。在满足安全和建筑功能及效果的前提下，充分考虑了、消防车、人防等荷载，进行了平面布置，并对多种方案进行了比较。工程实例表明，在常规8.5m×8.5m柱网条件下，荷载越大，采用的板结构越大，建筑物含钢量最低，最经济。在结构优化过程中，应综合考虑各种因素，对建筑安全、美观和经济性进行综合比较，以实现工程的最大效益。 2.4 剪力墙结构优化理论在实际工程中运用 （1）进行结构计算时，应采用软件分析，以满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等各项指标的要求。 （2）通过适当的缩减剪力墙的长度，减轻其自重，增加了高层建筑的内部使用空间。 （3）剪力墙肢节控制需要保证肢节在具体控制中以简单规则为依据，混凝土门窗洞口设计整齐，形成清晰的墙肢和连梁，使应力分布合理，提高了高层建筑的整体安全性和稳定性。