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第9章 复杂高层建筑结构设计近年来，国内外高层建筑发展迅速，现代高层建筑向着体型复杂、功能多样的综合性发展。
这一方面为人们提供了良好的生活环境和工作条件，体现了建筑设计的人性化理念；另一方面也使建筑结构受力复杂、抗震性能变差、结构分析和设计方法复杂化。
因此，从结构受力和抗震性能方面来说，工程设计中不宜采用复杂高层建筑结构，但实际工程中往往会遇到这些复杂结构，如带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构和多塔楼结构等。
为了使读者对这些复杂结构有所了解，本章简要介绍其受力特点和设计方法。
9.1 带转换层高层建筑结构在同一幢高层建筑中，沿房屋高度方向建筑功能有时会发生变化。
如下部楼层用作商业、文化娱乐，需要尽可能大的室内空间，要求柱网大、墙体少；中部楼层作为办公用房，需要中等的室内空间，可以在柱网中布置一定数量的墙体；上部楼层作为宾馆、住宅等用房，需要采用小柱网或布置较多的墙体，如图9.1.1所示。
为了满足上述使用功能要求，结构设计时，上部楼层可采用室内空间较小的剪力墙结构，中部楼层可采用框架-剪力墙结构，下部楼层则可布置为框架结构。
为了实现这种结构布置，必须在两种结构体系转换的楼层设置水平转换构件，即形成带转层的结构（structure with transfer story ）。
一般地，当高层建筑下部楼层在竖向结构体系或形式上与上部楼层差异较大，或者下部楼层竖向结构轴线距离扩大或上、下部结构轴线错位时，就必须在结构体系或形式改变的楼层设置结构转换层。
9.1.1 转换层的分类及主要结构形式1. 转换层的分类（1）上、下部结构类型的转换。
在剪力墙结构或框架-剪力墙结构中，当拟在底部设置商用房或其他需要较大空间的公用房间时，可以将全部剪力墙或部分剪力墙通过转换层变为框架结构，形成底部大空间剪力墙结构，这种用下部框架柱支承上部剪力墙的结构，亦称为框支剪力墙结构。
（2）上、下部柱网和轴线的改变。
在筒中筒结构中，外框筒为密柱深梁，无法为建筑物提供较大的出入口，此时可沿外框筒周边柱列设置转换层使下部柱的柱距扩大，形成大柱网，以满足设置较大出入口的需要，但转换层上、下部的结构类型并没有改变。
第二章2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。
答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。
钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。
2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。
第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。
(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。
(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。
2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别?答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。
抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。
2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。
(完整版)高层建筑案例分析——马赛公寓一：---1. 引言本文档旨在对马赛公寓这一高层建筑案例进行详细的分析。
马赛公寓是一座位于马赛市中心的超高层公寓，具有独特的设计和建筑特色。
本文将从多个方面对该建筑进行全面的分析，包括建筑结构、设计理念、使用材料等。
2. 建筑概述马赛公寓位于马赛市心脏地带，共有XX层，总高度约XXX米。
该建筑外形独特，采用了现代风格的设计，融入了当地的文化元素。
建筑核心区域包含了多个单元，每个单元都配有高品质的居住设施。
3. 建筑结构马赛公寓采用了钢结构和混凝土结构相结合的方式进行建造，以提供更好的稳定性和抗震性能。
建筑结构设计精确，每一层都经过仔细计算和测试，确保能够承受高风压和地震力量。
4. 设计理念马赛公寓的设计理念是打造一个现代、舒适且环保的居住空间。
建筑外墙采用隔热材料，以减少能耗，并且配备了高效的节能设备，如太阳能板和地源热泵。
此外，公寓还注重提供良好的采光和通风，以增加居住舒适度。
5. 使用材料马赛公寓使用了高品质的建筑材料，以确保建筑的质量和耐久性。
外墙采用了特制的玻璃幕墙，具有良好的隔热、隔音和防水性能。
地板采用了优质的实木材料，墙壁采用了环保型的装饰材料，配有高品质的瓷砖和卫浴设施。
6. 建筑特色马赛公寓的建筑特色主要体现在以下几个方面：- 独特的外形设计，与周边环境和谐融合；- 高品质的室内装修，提供舒适的居住体验；- 先进的节能设备，降低了能耗和运营成本；- 安全性能卓越，采用了先进的火灾报警和防护系统。
7. 结论总结马赛公寓这一高层建筑案例的分析，我们可以看出，该建筑在结构设计、设计理念、使用材料等方面具有独特的优势。
它不仅提供了高品质的居住环境，还体现了现代化和环保意识。
马赛公寓的成功建设为未来其他高层建筑的设计和建造提供了宝贵的经验和借鉴。
---注释：- XX层：具体楼层数；- XXX米：具体高度；- 高风压：指风的作用力；- 节能设备：指具有节能功效的设备；- 太阳能板：指用来将太阳能转化为电能的装置；- 地源热泵：指利用地下土壤或水体中的热能进行空调和供暖的装置；- 玻璃幕墙：指采用玻璃作为外墙装饰材料的建筑外墙；- 实木材料：指由天然木材加工而成的材料。
高层建筑案例分析——马赛公寓马赛公寓是法国建筑师勒·柯布西耶（Le Corbusier）在1952年至1959年期间设计和建造的一座高层建筑，位于法国马赛市。
这座建筑是现代主义建筑的代表之一，被认为是勒·柯布西耶最重要的作品之一，也是世界上最具影响力的建筑之一马赛公寓是一座居住性高层建筑，共有18层，总共包含340个公寓单元。
它采用了新工业材料，如钢筋混凝土和玻璃，打破了传统建筑的限制，追求更简约、更功能化的设计。
建筑的外立面采用了标志性的白色混凝土墙体和大面积的玻璃窗，使整座建筑看起来简洁、现代。
这座建筑的设计理念是以人为中心，追求居住者的舒适和幸福。
每个公寓都有宽敞的阳台，可以俯瞰城市景观，为居民提供了私密的户外空间。
此外，公寓内部的布局也非常灵活，可以根据居民的需求进行自由布置。
采用了通风和采光良好的设计，使公寓内部明亮、通风。
马赛公寓还引入了一些创新的理念和技术，以提高居住的质量。
例如，勒·柯布西耶提倡“建筑的电气化”，在公寓中设置了一些现代生活所必需的设备和家具，如厨房、卫生间、嵌入式家具等，为居民提供了便利。
同时，建筑还设有共用设施，如健身房、洗衣房和储藏室，为居民提供了额外的服务和便利。
马赛公寓的设计也考虑到了城市的整体规划和环境影响。
它采用了立体绿化的概念，阳台上种植了许多植物，使整座建筑在城市中呈现出独特的绿色景观。
这种绿色景观不仅美化了建筑本身，也为城市增添了一片绿色的氛围。
然而，马赛公寓也存在一些争议和问题。
该建筑采用了高层建筑的形式，而当时的法国城市规划并没有充分考虑到高层建筑的影响。
因此，马赛公寓成为了当地社区的争议焦点，甚至被批评为对城市环境和传统建筑的破坏。
此外，马赛公寓由于采用了大量的钢筋混凝土结构，造价也非常昂贵，超出了当时的预算。
总的来说，马赛公寓作为一座现代主义建筑的代表，对当时的建筑规划和设计产生了深远影响。
它追求功能和美学的结合，注重居住者的舒适和幸福。
高层建筑结构优化设计中的问题与对策研究孟繁成发布时间：2021-11-03T08:53:50.332Z 来源：基层建设2021年第23期作者：孟繁成[导读] 当下，随着我国经济条件的改善，建筑行业也有了较大发展，建筑结构设计工作对于项目工程的整体性具有重要意义，可以更好地保证高层建筑后期的使用性西安航天神舟建筑设计院有限公司陕西西安 710000摘要：当下，随着我国经济条件的改善，建筑行业也有了较大发展，建筑结构设计工作对于项目工程的整体性具有重要意义，可以更好地保证高层建筑后期的使用性。
目前，我国在高层建筑结构的优化设计上存在不足，相关单位要做好问题的分析工作，采取有效的解决对策，这样才可以更好地强化高层建筑结构设计水平。
故本文重点分析了重视房屋建筑结构设计水平的必要性，并对建筑结构设计的优化原则进行分析，从而更好地促进高层建筑结构的优化设计和实践。
关键词：房屋建筑；结构设计；设计思路；技术应用引言房屋建筑是人们生产生活的重要场所，其结构设计工作受到普遍关注。
因而，若对房屋建筑结构进行设计优化并加以应用，可有效提升设计质量，进一步满足人们的生活和生产需求，这同时也是当前所有的建筑设计单位需要重点考虑的问题。
本文根据房屋建筑工程的特点，从其与经济效益之间的关系出发，结合工程结构设计实践，探讨房屋建筑结构设计优化相关方法，同时基于某一实际工程案例，浅析房屋建筑结构设计优化的实际应用，以验证结构设计优化的实践效果，体现房屋建筑结构设计优化方法及其应用的实际价值。
1重视房屋建筑结构设计水平的必要性随着建筑业不断发展，建筑行业领域涉及的规模不断扩大，行业内外的竞争环境也日趋激烈。
建设单位为了在行业竞争中取得优势、确保建筑工程能够为企业发展带来较高的经济效益，需通过建筑结构设计优化，保障新项目运作的盈利性。
当前建筑业的工程结构设计需求越来越多样，建筑体的使用功能趋向复杂化，建筑设计单位也须不断升级自身审美观念、设计水平，合理设计房屋建筑结构，从而为下一阶段的工程施工提供保障。
某高层公寓建筑结构设计分析
作者：林大南
来源：《城市建设理论研究》2012年第30期
摘要：本文结合工程案例，着重对框支剪力墙结构高层住宅建筑抗震设计及软件应用
情况进行简要介绍。
以供参考。
关键词：框支剪力墙；侧向刚度；结构分析；抗震构造；
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
前言
在一些高层住宅建筑中，由于使用功能和美观要求，设计师有时将建筑的底层设计成大空间的架空层、大堂或者会所等。
为了满足这种建筑使用功能的要求，通常在底部采用框支剪力墙结构，上部采用剪力墙结构。
可以说，这类结构已成为高层住宅建筑发展的一大趋势，但是，框支剪力墙结构由于部分剪力墙不落地，墙、柱截面的突变，导致传力路线曲折和应力集中，易形成薄弱层，不利于抗震。
因此，设计时应结合实际情况，选择合适的结构转换
层形式，对薄弱层部位从抗震承载力和延性两方面采取措施提高抗震性能。
同时应注重概念设计，从整体上形成良好的结构抗震体系。
1. 工程概况
本工程周边已有已建建筑物，公路交通便利。
概况为地下一层为车库，地上20层。
首层~三层为商业裙楼，4层~20层为住宅。
首层及二层的层高为4.9m，三层层高为5.7m，4~20层层高为3.6m。
地上高度为76.700m，建筑面积约13000 m2。
本工程结构设计基准周期为50年，安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类，位移计算时采用50年一遇风压0.65kN/
m2，强度计算时采用100年一遇风压0.75kN/ m2。
抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g。
场地土类别为Ⅲ类。
为满足商业的使用功能要求，在四层楼面设置梁板式结构转换层。
转换层及标准层结构平面图如图一、图二所示。
图一：转换层结构平面图图二：标准层结构平面图
2. 抗震等级
由于本工程属于3层高位转换，地上高度为76.700m，根据《抗震规范设计规范》
GB50011-2010第6.1.2条、《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2010第3.9.3条，第10.2.6
条以及广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ—2002）补充规定DBJ/T15-46-2005第3.6.1条和第3.6.4条规定，本工程抗震等级确定为如下：
结构部位楼层号剪力墙框支柱框支梁普通框架柱普通框架梁备注
主楼 -1 一级一级一级二级地下室
1~2 一级一级一级二级剪力墙
底部加强部位
3 一级一级一级二级
4 一级二级一级二级
5 一级三级三级
6 三级三级三级
7层及以上三级三级三级
裙楼 -1 二级二级地下室
1~屋面二级二级
3. 转换层结构布置及构造加强措施
框支－剪力墙结构的薄弱部位在框支层，故加强其延性，提高抗震性能是十分重要的。
结构布置时，应注意防止结构沿竖向的刚度过于悬殊而降低其抗震性能；剪力墙力求对称、均匀、成组的布置，结构体系传力途径力求简洁明确。
本工程采取的主要措施如下：
1.根据工程的情况灵活布置，尽量使剪力墙落地，特别是刚度较大电梯筒和楼梯筒，使竖向构件连续，减少转换。
根据本工程特点，在1-D轴~1-J轴灵活布置了截面尺寸为
2600x800、2600x1200的转换柱，使其上部剪力墙基本落在转换柱范围内。
2.加厚落地剪力墙，增大转换层的的侧向刚度。
本工程落地剪力墙除电梯筒外，厚度均做到了400。
经计算，转换层侧向刚度满足《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2002附录E 关于转换层上、下结构侧向刚度规定。
3.减少转换层楼板的高低差，使地震力传递更为简洁明确。
和建筑专业、给排水专业协商后，转换层厕所不采用沉箱形式，且阳台板面标高也不降低，从而使除开洞外，转换层楼板均在同一标高。
4. 减轻结构自重，可直接减少混凝土用量，同时减小垂直荷载和水平地震力，进一步减小结构内力，改善经济指标，特别是基础和转换层的混凝土和钢材耗用量。
本工程上部结构内墙采用加气混凝土砌块，容重为
4.结构计算及结果分析
本工程采用中国建筑科学研究院PKPM系列SATWE软件和PMSAP软件进行计算分析和对比。
结构分析计算时，仅取主楼范围计算，裙楼不参与计算。
由于SATWE与PMSAP总体计算结果比较接近，下面以SATWE计算结果为例作介绍。
（1）振型及周期
本工程计算振型数为15个，计算结构显示抗震计算时的振型参与质量：X向为99.5%，Y 向为99.5%，均大于90%。
振型数满足要求。
剪重比Qx=2.22%，Qy=2.13%。
均大于1.6%，满足规范要求。
计算基本周期及扭转因子，空间振型的周期：T1=2.1977（Y方向平动系数0.96），
T2=1.9356(X方向平动系数0.97)；T3=1.6537（扭转系数为0.99）。
T3/T1=0.752
（2）位移角与位移比
X方向地震作用的最大层间位移角为：1/1462；
Y方向地震作用的最大层间位移角为：1/1251；
X方向风荷载作用的最大层间位移角为：1/1664；
Y方向风荷载作用的最大层间位移角为：1/2090；
均小于1/1000，满足规范要求。
考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比，X方向最大值为1.20，Y方向最大值为1.20。
均不大于1.2，满足规范要求。
（3）动力时程分析
本工程采用SATWE程序进行动力时程分析，对结构进
行了补充设计。
波形采用mmw一3、lan3—3，lan5—3以层
间剪力和层问变形为主要控制指标。
与振型分解法结果相
比，大部分楼层墙、梁配筋基本一致，说明整个结构的刚
度设计合理。
设计中对薄弱楼层的配筋采取了加强措施。
5.标准层结构布置
标准层墙柱布置时尽量使结构的刚度中心与质量中心重合，以减少地震作用下的扭转效应。
因此，剪力墙布置时应尽量均匀布置，同时增强周边部位的抗扭刚度。
在设计过程中，应多与建筑专业和水电专业紧密配合，尽量使用主梁转换，而不用次梁转换。
6、新材料
本工程除了沿用传统的HPB235级和HRB335级钢筋外，考虑到结构的复杂性、材料性能、施工技术及经济性等各种因素，增加(采用)了新型钢材一HRB400级钢筋，应用于梁柱纵筋、剪力墙主筋及地下室底板钢筋。
此钢筋强度为HRB335级钢筋的1．2倍，减少钢筋配置数量，却可提高结构承载力，施工方便，既经济也实用，现在很多复杂的高层建筑都拟用此种新型钢材。
结束语
(1)底层框架柱网及落地剪力墙的布置是框支剪力墙结构的关键，应充分重视选择合适的结构转换层型式，对薄弱层部位从抗震承载力和延性两方面采取措施提高抗震性能。
同时应注重概念设计，采取必要的加强措施从整体上形成良好的结构抗震体系。
(2)控制好转换层上下结构的侧向刚度比是框支剪力墙结构设计的关键问题之一，适当加大底部落地剪力墙厚度或适当减少转换层以上剪力墙的数量、长度是有效调整转换层上下结构侧向刚度比的方法之一。
(3)结构刚度太大，使得结构构件地震作用变大而导致配筋量增加，造成浪费；结构刚度太小，会使结构在正常使用条件下位移偏大，影响承载力、稳定性和使用。
应合理布置构件，满足刚度适宜原则，既要满足安全度要求，又要使结构具备一定的延性，改善结构的变形能力。
参考文献
1．《抗震规范设计规范》GB50011-2010
2.《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2010
3.《高层筑混凝土结构技术规程》（JGJ—2002）补充规定DBJ/T15-46-2005。
