高层建筑结构设计经济指标管理办法
结构设计经济指标管理办法
为配合集团加强设计阶段成本控制的要求，设计成果的钢筋及混凝土含量成为重要的量化指标。各项目结构设计原则应该是：在符合现行国家及地方规范前提下，做到经济合理。控制项目结构经济指标的管理办法如下：
一、建筑方案设计阶段控制要点：
设计阶段是决定建设项目投资控制效果的关键阶段。在方案设计阶段（包括启动会），结构工程师应尽早参与到方案设计中去，实际上就是从结构专业的角度与建筑专业进行沟通、交流。从方案设计开始就要在建筑高度、结构形式、平面布置、立面造型、柱网尺寸等方面提出结构设计工程师的建议和要求，以求在后期的施工图设计中为降低结构成本掌握主动。方案设计应该控制以下要点：
1. 尽可能避免结构超限及减少超限程度。超限项目需要进行抗震设防专项审查，周期长，并且须进行各种补充计算，采取各种加强措施，结构性能比非超限项目要求更高，势必大大增加钢筋及混凝土含量。因此，在方案阶段必须要进行控制，首先，尽可能避免高度超限，严格控制高度不超限而规则性判断超限的情况，如在规划或方案等原因高度超限不能避免时，也要尽可能减少超限程度，如高度尽量控制在不超B级高度、减少不规则项等，可以有效控制钢筋及混凝土增加量。（以下为超限结构一览表）
2. 建筑平面布置上力求方正规则。柱网及剪力墙布置尽可能均匀规整，保证两个主轴方向水平力传递连续均匀。尽量避免出现平面不规则，这就可以少布置或不需要布置抗扭构件来降低钢筋的使用量。控制平面长宽比，平面长宽比较大的建筑物，由于两主轴方向的整体刚度相差甚远，在水平力作用下，两向构件受力的不均匀性造成配筋不均，增加钢筋用量。
3. 尽量避免在楼层开设较大面积的洞口，避免错层方案。以免形成结构平面的局部不连续，增加设计难度和工程造价。
4. 建筑物的体型简单规整。结构的侧向刚度和水平承载力沿高度宜均匀变化，层高相差不要太大，避免因为层间刚度比不满足规范要求而增加抗侧力构件，从而提高钢筋用量。
5. 非特殊情况不要采用带转换构件的结构形式；对有共享空间的建筑，共享不宜超过两层，且不宜布置在建筑物角部。
6. 尽量减少大跨度、大悬挑及其他非常规的设计，避免造成结构构件尺寸及用钢量的突增。
7. 立面上尽量少作一些通过钢筋累积起来的复杂构架、外凸较大的线条大样等对抗震及提高承载力没有任何帮助而只会提高钢筋用量的构件，建议建筑通过配色或者简约的线条来实现建筑物的美观。
二、结构方案及结构构件布置控制要点：
在结构施工图设计之前，应对设计院结构方案进行审核，并且多方共同论证其合理性。结构方案包括上部结构方案、地下室结构方案、基础方案以及桩基方案等，每一项都需要最优化的结构方案。
1. 上部方案需要论证建筑整体结构方案：在剪力墙、框架、框剪、短肢等
结构形式中选取在适合项目使用前提下的最经济方案。
2. 基础方案需要论证项目基础形式是天然地基还是桩基。在天然地基满足使用要求时，坚决不采用桩基。如采用天然地基，则在条形基础、柱下独立基础、筏板基础等基础形式中选用最优方案。
3. 桩基方案需要论证何种桩型最适合本项目，在预应力管桩、钻孔灌注桩、后压浆钻孔灌注桩等桩型中选择满足承载能力，满足国家及地方规范要求且综合成本最低的桩基形式。
4. 对于地下车库，要求设计院必须先进行抗浮验算。如抗浮计算能够通过，则可选用天然地基，省去打桩费用，可为公司节省大笔成本。如自重不能满足抗浮要求时，应在管桩、灌注桩、锚杆等抗浮方案上进行综合比较，选出最优方案。
5. 确定结构方案后，应对设计院结构构件布置进行审核，并提出合理意见。保证在不影响建筑功能使用前提下，结构构件的尺寸合理；在满足规范要求前提下，构件分布及位置适宜。使柱（墙）、梁、板构件的受力合理，从而降低构件的钢筋及混凝土含量。
三、结构专业细部准则控制要点：
在结构施工图设计之前，公司结构工程师应和设计院结构设计人员共同协商，确定结构细部准则。
1.确定钢筋级别，由于绿色建筑要求，一般受力钢筋尽可能采用高强钢筋（HRB400级及以上），带地下室的高层住宅一般的钢筋级别为：一级钢：6、8，HPB300 fy=270 N/mm2
三级钢：6~25，HRB400 fy=360 N/mm2
四级钢：22、25，HRB500 fy=435 N/mm2
钢筋应用部位一般为：
柱、梁、墙边缘构件纵筋：采用三级（HRB400级）钢；
墙体分布筋：地下室外墙、剪力墙墙体分布筋采用三级（HRB400级）钢；
箍筋：边缘构件及梁柱箍筋采用三级（HRB400级）钢；
板：受力钢筋采用三级（HRB400级）钢；
部分构造钢筋、分布筋、温度钢筋可采用一级（HPB300级）钢；
四级（HRB500级）钢视项目情况采用。
2.根据项目具体情况，经结构设计人员试算后提供各层楼板、地下室顶板以及二次结构构件的混凝土强度等级。公司结构师根据计算书审核后最终确定。带地下室的高层住宅一般的混凝土级别为：
剪力墙的混凝土等级：C30～C55；
梁、板、楼梯的混凝土等级：C30 ～C35（楼梯同本楼层梁板）；
地下室底板垫层、地梁垫层的混凝土等级：C15；
地下室各层梁板（包括底、顶板）、内外侧墙宜采用混凝土等级:C35；
纯地下车库部位框架柱与高层塔楼的剪力墙砼强度等级不必取一致。
3.选取能满足日常使用要求，相对容重较轻的砌体填充材料，包括其他建筑装饰材料，以减轻结构自重，降低土建成本。
常用砌体材料为：
标准层：采用200、100厚A3.5加气混凝土砌块（可考虑使用精确砌块），容重≤8 KN/m3，砌筑专用砂浆强度Mb5；
地下室：采用灰砂砖，容重≤18 KN/m3。
4.结构计算
（1）选取国家认可的设计软件最新版，并详细规定各计算参数。包括程序中的总信息、风荷载信息、地震信息、活荷信息、调整信息、配筋信息、设计信息、荷载组合信息、地下信息中的各项参数都要与设计院共同敲定，制定最优组合。
（2）计算结果的选用
如计算结果为构造时，应严格按照规范要求设置构造配筋。
不得随意放大配筋结果。
结构构件编号在电算结果5%的范围按归并处理。
结构计算宏观指标如轴压比、周期、位移、剪重比、刚重比等应控制在合适的范围内，既符合规范的要求，同时也不要有太大的富余。
四、结构专业设计任务书控制要点：
1. 将共同商定的结构方案、结构材料选用及结构计算的参数设定写入设计任务书，形成正式文件。
2. 在任务书中详细规定一些控制成本的具体措施，对梁、板、柱、墙的设计提出具体要求。
3. 带地下室的高层住宅的楼板可规定：
（1）地下部分：
地下室顶板能作为上部结构嵌固部位时：厚度180mm，上下筋10@170
拉通, 支座处根据计算附加负筋，裂缝宽度≤0.2mm；
地下室顶板不能作为上部结构嵌固部位时：厚度160mm，上、下筋10@200拉通，支座处根据计算附加负筋，裂缝宽度≤0.2mm；
塔楼外地下室顶板根据《地下工程防水技术规范》的要求，板厚不小于
250mm；
地下室底板宜采用无梁结构，底板的防水板板厚取300~500mm；严格按计算配筋，采用贯通加局部加强筋的做法。
地下室消防电梯集水井宜布置在电梯井坑之外；
（2）地上部分住宅板厚不小于100mm；带转角窗的房间板厚不小于130mm，且双层双向配筋。
屋面板厚不小于120mm, 核心筒及周边走道、连廊板厚120mm，钢筋
8@200X200双层双向拉通, 支座处根据计算附加负筋。
（3）除特别需要外，楼板厚度≥160mm时，才可采用双层双向配筋。
（4）室内楼板计算应按塑性板计算并对支座调幅（调幅系数0.85），但地下室顶板及屋面、露台等位置板应按弹性板计算；楼板局部开洞部位，其周围楼板宜按弹性模型计算，并双层双向配筋；洞口四周梁的腰筋按抗扭钢筋考虑。
（5）当隔墙下板跨小于1500mm时，可采用隔墙下板底另加2Ф12加强筋的方法，不设梁；对于跨度特别小板块，如板上砌有隔墙，在板厚及配筋值不变的前提下，可以不设置两根加强筋。
（6）楼板负筋不应大面积拉通，但小板块如卫生间、建筑平面薄弱处抗震需要、突出建筑之外房间抗温度应力需要则属例外。
（7）卫生间双层双向配筋、厨房采用分离式配筋、阳台短向拉通，长向分离式配筋。
（8）板图中墙体构造柱需分二种类型，一种是因墙体高厚比每隔4.5米而
设的构造柱，一种为飘窗侧壁根部或电梯井周边而设的构造柱。
（9）屋面、露台采用建筑找坡。
（10）如大堂、厅、房顶部须有局部沉板时，只局部沉板（折板构造），不需为了保证整个板底水平而全部沉板；沉板边梁不得突出沉板底。
4. 带地下室的高层住宅的梁可规定：
（1）梁截面：
标准层外圈梁一般取200mm宽、梁底平窗顶（梁高需扣除建筑面层厚度），超限时可上反至窗台顶；内部次梁（内部梁高无需扣除面层）除电梯门口梁做至门顶外，其余梁高≤500mm，一般为200/150mm×300~500mm。
卫生间做沉箱时，周边次梁梁底平沉箱板底，卫生间不做沉箱时，跨度小时可不设梁；
标准层电梯门洞梁高为：层高-2200mm-前室建筑面层厚度；地下室及架空层电梯门洞顶过梁高不小于350mm；
地下室顶板梁高一般不超过800mm。
梁宽在计算允许的情况下，尽量不超过300mm（可以配2肢箍）。
（2）梁布置原则
标准层电梯厅内不应设梁；
户内梁布置时，梁不应穿越客餐一体厅，客厅、餐厅、房，以保证各功能空间完整及美观。独立客厅与独立餐厅间的梁，高一般不得超过400mm；
梁不宜穿越厨、厕、阳台，如有穿越的梁,高不得超过400mm；
梁不宜穿越门洞正上方；
户内梁不露出梁角线的优先顺序：客厅—餐厅－主卧室—次卧室—内走道—其它空间；
设备管道穿梁时，需预埋套管，并注明其位置。
（3）纵向钢筋的配筋率控制在约1.2%~1.5%，纵筋可采取不同直径钢筋组合的方式，尽量使得实配钢筋与计算值的比值不超过1.1。
（4）框架梁跨中上部钢筋超过2根时，除角部2根钢筋为通长钢筋外，其余采用架立筋，对地下室梁配筋，除计算外，如需配四肢箍，梁面架立钢筋取2
Ф12或2Ф14即可。但在跨度极短时可将支座筋全数通过，以减少搭接用钢量；次梁跨中上部钢筋的设置视跨度和支座筋数量而定，当跨度较大且支座筋数量偏大时设置架立筋，否则可视情况设置通长钢筋。
（5）框架梁梁顶跨中钢筋与支座负筋直径不一致时，采用较小的支座负筋贯通，避免搭接，支座处另外附加钢筋；
（6）框架梁支座不满足梁上部纵向钢筋的水平锚固长度0.4LaE时，尽可能采用较细的钢筋，或采用机械锚固，避免梁头伸入客餐厅及卧室内。
（7）框架梁腰筋除计算需要外应按腹板高度按下表设置：
（8）一端与墙柱相连，一端与梁相连的半框架梁，仅与墙柱相连一端需要箍筋加密。
（9）主次梁相交处以加密箍为优先（需在总说明中说明，除原有箍筋外，每边各加两根或三根），吊筋设置与否应根据计算结果文件中剪力包络图为依据，如不需要，不应随意设置，以减少施工麻烦。
（10）因设备管道需在梁、墙、板上留设洞口，需在梁、墙图上定位并注明洞口加强做法。
（11）住宅标准层的梁钢筋可按楼层分段配置，连梁及跨度比较小的次梁钢筋可列表表示，其余采取原位标注、分段配筋。
5. 带地下室的高层住宅的墙可规定：
（1）地下部分墙厚：楼座地下室外墙为300mm（两层）或300/350mm（一层），其余墙体厚度200~250mm，根据稳定性计算（层高）、嵌固端计算确定。
地上部分墙厚：住宅标准层200mm，由于轴压比超限，剪力墙需加厚处，应采用对建筑使用功能影响较小的做法，商业楼层和超高层底部根据稳定性计算确定；
（2）剪力墙、柱布置原则
地下车库框架柱尽量设计为扁长柱，柱长方向为车长方向，柱净距须满足车位净距要求；
剪力墙、柱尽量扁平，不突出砖墙面，墙肢应尽可能做成与填充墙等厚，埋于填充墙中，避免露墙柱，相邻房间无法避免的，应露在次要房间，应特别注意墙厚对卫生间和厨房的建筑使用功能的影响；
剪力墙、柱布置时，如靠近窗口位，且距离窗侧小于100mm时，剪力墙、柱端延至开窗侧端；
剪力墙、柱收截面, 外围墙柱原则上外平内收；
结构布置应尽量避免使用短肢剪力墙。短肢剪力墙是指截面厚度不大于
300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。
（3）底部加强区高度：从±0.000向上算H/10，若嵌固端在地库底板，底部加强区下延至嵌固端。
（4）约束边缘构件设置范围：轴压比＞0.2的墙体在底部加强区及其上、下各一层设置。
（5）两个边缘构件间距<400mm时合并成一个边缘构件。
（6）约束边缘构件满足配箍率以及构造边缘构件的拉筋，在保证肢距≤300mm的前提下可隔一拉一。
（7）墙体的竖向及水平分布筋（计算控制的除外）满足规范最小配筋率的要求即可，可按：t=300mm时，Ф10@200；t=250时，Ф8@150；t=200时，Ф8@200（武汉地区审图会根据抗规6.4.4.3条提竖向分布筋最小直径要求为10mm，可采用Ф10@300）。
（8）有与剪力墙平面外相连的梁刚接时，设暗柱，长度一般取400mm（不宜小于梁宽），纵筋配筋率按《高规》表7.1.6。
（9）剪力墙构造暗柱拉筋与外围箍筋可采用两种不同直径，独立墙肢段外围箍筋与墙身段外围箍筋可采用两种不同直径，满足规范构造要求即可；
（10）剪力墙在地下室顶板及楼层处不应设暗梁；
6.地下室外墙
地下室外墙侧壁厚取300~350mm；
地下室外墙配筋计算时可取K0=1/3~0.5，水荷载分项系数取1.0，保护层厚度取50mm（迎水面）；
地下室外墙外侧竖向配筋按长短筋配置X@150+X@150(1/3净高处截断)；
地库外墙的外侧竖向钢筋由通长钢筋和支座处附加钢筋组成，外墙的支座附加筋可与地库底板的支座附加筋共用；
水平分布筋放内侧，尽量选用细而密的钢筋。钢筋间距取X@150，构造取10@150（0.3%）；
地下室侧壁顶有楼板连接时可不设暗梁，设三根纵筋即可；
地下室不设缝，每30~40米设800mm宽施工后浇带。
6.在任务书中规定合理的荷载取值，包括楼板荷载、屋面荷载、墙体荷载、地下车库顶板覆土取值、消防车道活荷等各种恒、活荷载数值。
（1）楼面、屋面荷载
住宅标准层楼面：按建筑面层做法计算取值（须考虑顶棚抹灰及吊顶荷载）；对集中供暖的项目应该方案阶段确定其安装运行方式，并确定其荷载；
浴厕沉箱考虑回填炉渣、加气块等轻质材料；
屋面：按建筑面层做法计算取值；
活载：按规范取值。
（2）梁线性恒荷载
外墙：按建筑墙面做法计算取值；
双面抹灰40厚荷载0.68 KN/m2，单面贴瓷砖另加0.2 KN/m2，其它材料另算；门连窗按0.6折减，门洞墙按0.8折减，飘窗按全面积实体墙初步考虑10kN/ m2，客厅出阳台全门洞按实计算。
（3）风荷载
地面粗糙度类别按C类（市内考虑D类的可能性）；
房屋高度大于60m时，承载力计算按基本风压的1.1倍取；房屋高度不大于60m 时，承载力及位移计算时取0.35 kN/m2（武汉）。
（4）材料容重
（5）消防车荷载
荷载范围应按建筑实际消防车车道范围考虑，不需全地下室顶板范围满布；消防车荷载应考虑覆土折减；
当计算构件承载力时，活荷载标准值应考虑以下折减系数（需要手动折减，可分别建模）
a)设计楼面梁时，单向板次梁取0.8，单向板主梁取0.6，双向板梁取0.8；
b)设计墙、柱、基础时，单向板楼盖取0.5，双向板楼盖取0.8。
（6）地下室荷载
地下室外墙计算时，室外堆载宜取10 kN/m2；
地下室顶板施工活荷载宜取5 kN/m2 。
（7）地基基础
桩基计算时，由于考虑了首层覆土荷载，不应再计入首层施工活荷载。
桩基计算建议不考虑风和地震组合，如考虑应对承载力特征值放大。
基础设计应考虑活荷载折减。
五、施工图阶段控制要点：
1. 项目公司会同公司研发及成本等各部门，制定合理的钢筋含量及混凝土含量指标，写入设计合同，作为评价设计院工作成果的依据。
2. 施工图设计过程中项目结构师需密切配合设计院人员解决出现的问题，保证项目顺利完成。
3. 开始进行施工图设计前，应督促设计单位根据任务书及项目特点编写技术统一措施，保证施工图的统一；在施工图设计前期阶段，应先提供一版标准层柱、墙、梁、板的施工图给成本进行初步测算，如经济性较差，应及时调整。
4. 施工图设计完成后，公司研发中心需进行内审，结构专业应提出降低项目成本的内审意见，进一步优化含钢量及混凝土含量指标。
5. 对于设计院的综合表现研发中心应给与评分，此分作为日后选择设计单
位的标准之一。
六、其他
1、新技术、新工艺、新材料、新结构的使用应进行充分的论证，各部门达成共识后，选取合适项目进行试用，效果良好后方可大面积推广。
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
高层建筑结构设计原则及意义分析 发表时间：2018-11-29T18:12:15.133Z 来源：《防护工程》2018年第22期作者：周德泓 [导读] 随着社会的不断进步和科技的不断发展，高层建筑越来越广泛的出现在城市建设中。 中国联合工程有限公司 310000 摘要：随着社会的不断进步和科技的不断发展，高层建筑越来越广泛的出现在城市建设中。在高层建筑结构设计方面出现了新的发展和变化。高层建筑的结构设计已经成为了高层建筑设计的重点内容，因此，研究高层建筑结构设计的问题是非常重要和有意义的。介绍了高层建筑结构特征，分析了高层建筑结构设计的原则，阐述了高层建筑结构体系的选型问题，并重点分析了高层建筑结构设计问题及对策。 关键词：高层建筑结构；设计；对策 0 引言 随着科技和社会的不断发展和进步，自从19 世纪以来出现了现代高层建筑，高层建筑越来越广泛的出现在人们的生活中。作为一个庞大复杂的系统，高层建筑的结构设计，一方面要满足包括抗震，抗风等在内的安全性能的要求，另一方面，也要满足高层建筑结构的科学性和合理性。 1 高层建筑结构的特征 高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载，同时也承受着在垂直方向的荷载，并且对于地震的抵抗能力也有要求。一般情况下，建筑结构受到低层建筑结构水平方向上的影响比较弱，然而在高层建筑中，外界地震的影响和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度，同时使得建筑物的使用受到影响，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。基于此，在设计高层建筑结构时，首先控制侧移在规定的范围之内，所以，高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。 2 高层建筑结构设计的原则 2.1 选择合理的高层建筑结构计算简图在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算，如果选择不合理的计算简图，那么就比较容易造成由于结构安发生的事故，基于此，高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时，计算简图应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中，其结构节点不单是钢节点或者饺节点，保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。 2.2 选择合理的高层建筑结构基础设计按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况，考虑施工条件，相邻的建筑物的影响等各个因素，在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥，必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告，如果缺失，那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下，相同结构单元应该采用相同的类型。 2.3 选择合理的高层建筑结构方案合理的结构设计方案必须满足经济性的要求，并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确，传力简单。在相同的结构单元当中，应该选择相同结构体系，如果高层建筑处于地震区，那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件，工程设计需求，施工条件，材料等的综合分析的基础上，并和建筑包括水，暖，电等各个专业的相协调的情况下，选择合理的结构，从而确定结构的方案。 2.4 对计算结果进行准确的分析随着科技的不断进步，计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形色色的计算软件，采用不同的软件得到的结果可能不同，所以，建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下，选择合适的软件进行计算。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符，所以进行计算机辅助设计的时候，出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题，基于此，结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后，应该进行校核，进行合理判断，得出准确结果。 2.5 高层建筑的结构设计要采用相应构造措施高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则，加强薄弱部位，对钢筋的执行段锚固长度给予重视，并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。 3 高层建筑结构体系的选型 建筑的结构在抵抗来自于水平方向和竖直方向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。通过包括墙，柱等的竖向构件和楼盖等水平构件将竖向荷载传递到基础，利用抗侧力体系将水平荷载传递到基础。 根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系，钢结构体系，钢-混凝土混合结构体系以及钢-混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系被广泛的应用在各类的工程结构中，具有混凝土和钢筋两种材料的协同受力性能特征，造价低廉，耐久耐火，成本低，整体性能优良，但存在着自重大，延性差，施工慢等缺点；钢结构体系的强度高，抗震性能比较好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在着费用高，防火性能差，施工复杂等不足；钢-混凝土混合结构结合了钢筋混凝土构件和钢构件的长处，不但增加了钢构件的材料强度，同时具有较高的抗震性能，成本低廉，然而这两种材料构件的连接技术还存在着不足；钢-混凝土组合结构具有承载能力高，抗震性能强，比钢结构具有更优良的耐火性，施工速度快，但是存在着节点的构造比较复杂的缺点，一般被用于小屁偏心受压构件。 根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系，剪力墙结构体系，框架-剪力墙结构体系。利用柱，梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构，并且承受水平荷载，这种结构侧向位移大，框架结构内力大，适于50m 高度以下的建筑；通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系，就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大，整体性能好，不易受水平力作用发生变形，适应于高层建筑，但是由于剪力墙的间距小，使得平面的布置不灵活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是框架-剪力墙结构体系，这种结构形式不但具有实用性强，布局灵活的优点，同时承受水平负载的能力更高，在高层建筑中被广泛使用。在框架-剪力墙结构体系中，需要注意考虑剪力墙的位置，设计合理的剪力墙的数量，以及满足框架的设计要求。
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/㎡。
高层建筑结构设计 教案 山东大学 土建与水利学院 薛云冱
目录 第一章：高层建筑结构体系及布置 (2) §1-1 概述 (2) §1-2 高层建筑的结构体系 (7) §1-3 结构总体布置原则 (9) 第二章：荷载及设计要求 (12) §2-1 风荷载 (12) §2-2 地震作用 (13) §2-3 荷载效应组合及设计要求 (14) 第三章：框架结构的内力和位移计算 (15) §3-1 框架结构在竖向荷载作用下的近似计算—分层法 (15) §3-2 框架结构在水平荷载作用下的近似计算（一）—反弯点法 (16) §3-3 框架结构在水平荷载作用下的近似计算（二）—改进反弯 点（D值）法 (17) §3-4 框架在水平荷载作用下侧移的近似计算 (18) 第四章：剪力墙结构的内力和位移计算 (20) §4-1 剪力墙结构的计算方法 (20) §4-2 整体墙的计算 (22) §4-3 双肢墙的计算 (23) §4-4 关于墙肢剪切变形和轴向变形的影响以及各类剪力墙划 分判别式的讨论 (24) §4-5 小开口整体墙的计算 (29) §4-6 多肢墙和壁式框架的近似计算 (30) 第五章：框架—剪力墙结构的内力和位移计算 (30) §5-1 框架—剪力墙的协同工作 (30) §5-2 总框架的剪切刚度 (31) §5-3 框—剪结构铰结体系在水平荷载下的计算 (32) §5-4 框—剪结构刚结体系在水平荷载下的计算 (33) §5-5 框架—剪力墙的受力特征及计算方法应用条件的说明 (36) §5-6 结构扭转的近似计算 (36) 第六章：框架截面设计及构造 (36) §6-1 框架延性设计的概念 (36) §6-2 框架截面的设计内力 (37) §6-3 框架梁设计 (39) §6-4 框架柱设计 (42) §6-5 框架节点区抗震设计 (47) 第七章：剪力墙截面设计及构造 (49) §7-1 墙肢截面承载力计算 (49) §7-2 连梁的设计 (53)
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。
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。
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
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.单选题 1.地震荷载：结构物由于地震而受到的惯性力、土压力和水压力的总称。由于()震动对建筑物的影响最大，因而一般只考虑水平震动力。 (分数:10分) 标准答案:A 学员答案:A A.水平 B.内力 C.垂直 D.分布荷载 2.筒中筒结构体系是由内筒和外筒两个筒体组成的结构体系。内筒通常是由()围成的实筒，而外筒一般采用框筒或桁架梁。 (分数:10分) 标准答案:C 学员答案:C A.框架 B.筒中筒 C.剪力墙 D.框架--剪力墙 3.空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物表面产生压力或吸力，这种风力作用称为()。 (分数:10分) 标准答案:C 学员答案:C A.分布荷载 B.集中荷载 C.风荷载 D.应力荷载 4.()是高层建筑广泛采用的一种基础类型。它具有刚度大，整体性好的特点，适用于结构荷载大、基础土质较软弱的情况。 (分数:10分) 标准答案:A 学员答案:A A.箱形基础 B.独立基础 C.筏板基础 D.条形基础 5.()复杂，不规则，不对称的结构，不仅结构设计难度大，而且在地震作用的影响下，结构要出现明显的扭转和应力集中，这对抗震非常不利。 (分数:10分) 标准答案:C
学员答案:C A.大门形状 B.立面形状 C.平面形状 D.屋顶形状 6.两个以上的筒体排列在一起成束状，成为成束筒。成束筒的抗侧移刚度比()结构还要高，适宜的建造高度也更高。 (分数:10分) 标准答案:B 学员答案:B A.框架 B.筒中筒 C.剪力墙 D.框架--剪力墙 7.板式结构是指建筑物宽度较小，长度较大的平面形状。因平面短边方向抗侧移刚度较弱。一般情况下()不宜超过4。当抗震设防等于或大于8时，限制应更加严格。 (分数:10分) 标准答案:A 学员答案:B A.高宽比 B.长宽比 C.长高比 D.窗墙比 8.精确计算表明，各层荷载除了在本层梁以外以及与本层梁相连的柱子中产生内力外，对其它层的梁、柱内力影响不大，为此，可将整个框架分成一个个()来计算，这就是分层法。 (分数:10分) 标准答案:B 学员答案:B A.单独框架 B.单层框架 C.独立柱、梁 D.空间结构 9.当框架的高度较大、层数较多时，柱子的截面尺寸一般较大，这时梁、柱的线刚度之比往往要()，反弯点法不再适用。 (分数:10分) 标准答案:B 学员答案:B A.大于3 B.小于3 C.大小于2 D.小于2
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
高层建筑结构设计规范思考分析 自2002年开始，建筑结构设计方面的新规范全面颁布实施已有六年多时间。规范条文本身应当只是做一些原则性的规定，让设计人员根据自己的理解和经验来掌握应用，但是规范中某些条文过于笼统，设计人员也难以把握。目前我国实行施工图审查制度，由于设计人员与审查人员对规范一些不够具体的条文规定的理解不同，常常会引起争议，而且少数设计人员或审查人员不考虑工程的实际情况，机械地执行规范。下面就高层建筑设计过程中遇到的一些问题，与同行们进行探讨。 关键词：结构设计；短肢剪力墙；新规范；《高规》；设计建议1 关于高层建筑高宽比 《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）对高层建筑适用的最大高宽比有明确要求，但在计算高宽比时，对建筑宽度的取法却无明确规定，在第4.2.3条的条文说明中指出“一般场合，可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比……对于不宜采用最小投影宽度 计算高宽比的情况，应由设计人员根据实际情况确定合理的计算方法”，对设计人员来说， 难以确定何为合理的计算方法，而且这是一个涉及建筑是否为超限高层建筑的敏感问题，应该有一个较为明确的取法，以便设计及审查人员掌握。 2 关于剪力墙的高厚比 新的《抗震规范》及《高规》对剪力墙高厚比的要求较“89规范”更高。通常在底部加强区，由于底部层高相对较高，剪力墙的厚度往往由高厚比确定，而不是由承载力或结构刚度确定，按《高规》第7.2.2条第4款的规定，当高厚比不满足要求时，如剪力墙所承受的竖向力不大，验算墙体稳定一般都能通过，因为剪力墙主要作为抗侧力构件使用。在按《高规》附录D计算墙体稳定时，规程列出了单片墙及T形、工字形剪力墙的计算方法，有些设计人员对在工程设计中常遇到的L形及I形剪力墙是否可按T形及工字形墙的公式进行计算拿不准。从原理分析，T形及工字形墙的稳定计算，考虑了一侧墙肢对另一向墙肢的支承作用，所以L形及I形墙，只要墙肢具有一定的长度，其作用是和T型及工字形墙完全相同的。但对于多长的墙肢才可视为有翼缘的问题，规程并没有明确规定，参照约束边缘构件的规定，翼墙长度小于其厚度3倍或端柱截面边长小于墙厚2倍时，视为无翼墙或无端柱。当按层高计算墙体稳定时，视其为支承边时，此规定可参考执行，但对较厚墙体，又不太合理，比如-300厚剪力墙，翼墙长度要大于900才可视为有支承，对一般层高而言，900墙肢在肢长方向有足够的刚度，完全可视为另一向墙肢的支承，因此，如果规定按一定的层高与肢长比来确定是否可视为支承应该更为合理，而不是肢长与肢厚比。在计算剪力墙高厚比时，新规范对于层高的取值也不够明确，对有地下室的结构，底层层高取为±0.00地面到一层楼面间的高度，而对于无地下室的小高层建筑，由于基础有一定的埋深要求，如果计算高度取基础至二层楼板面的高度，则计算高度一般达到3.0+0.6（高差）+1.4（基顶埋深）=5.0m，如果底层为商场，则计算高度更大，这样势必会增加剪力墙的厚度，特别是对一字形墙，能否考虑 首层刚性地面对墙体稳定的有利影响，譬如可否取到刚性地面以下500mm，这是一个值得探讨的问题。 3 关于计算方法及参数取值 建筑结构在进行内力和位移计算时，除了选择合理的结构分析模型和适用的结构计算程序外，对计算方法、参数取值也要准确把握。计算程序中的各种参数在应用时只要理解程序说明，一般比较容易掌握，而计算方法的选择，则要充分理解规范条文，并结合工程实际，灵活运用。《抗震规范》第5.1.1条的第2、3款规定“有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。”对第2款而言，按笔者理解，这类所谓的斜交抗
高层建筑结构设计考试试题一、填空题（ 2× 15＝30） 1、2、钢筋混凝土剪力墙结构的水平荷载一般由剪力墙承担，竖向荷载由剪力墙承担。其整体位移曲线特点为弯曲型，即结构的层间侧移随楼层的 而增大而增大。与框架结构相比，有结构整体性好，刚度大，结构高度可 以更大。等优点。 框架——剪力墙结构体系是把框架和剪力墙结构两种结构共同结合在一起形成的结构体系。结构的竖向荷载由框架和剪力墙承担，而水平作用主要由 剪力墙承担。其整体位移曲线特点为弯剪型，即结构的层间位移在结构底部层间位移随层数的增加而增大，到中间某一位置，层间位移随 层数的增加而增大。 3、框架结构水平荷载作用近似手算方法包括反弯点法、D值 4、 法。当结构的质量 中心下会发生扭转。 中心和刚度中心中心不重合时，结构在水平力作用 二、多项选择题（4×5＝ 20） 1、抗震设防结构布置原则（ABC） A 、合理设置沉降缝C、 足够的变形能力B D 、合理选择结构体系 、增大自重 E、增加基础埋深 2、框架梁最不利内力组合有（AC） A、端区 -M max， +M max， V max C、跨中 +M max D B、端区 M max及对应 N， V 、跨中 M max及对应 N， V E、端区N max及对应M， V 3、整体小开口剪力墙计算宜选用（ A ）分析方法。 A、材料力学分析法 B、连续化方法 C、壁式框架分析法 D、有限元法 4、高层建筑剪力墙可以分为（ABCD ）等几类。 A、整体剪力墙 B、壁式框架 C、联肢剪力墙 D、整体小开口墙 5、高层建筑基础埋置深度主要考虑（ACD）。 A、稳定性 B、施工便利性 C、抗震性 D、沉降量 E、增加自重 三、简答题（7×5＝ 35） 1、试述剪力墙结构连续连杆法的基本假定。 1、剪力墙结构连续连杆法的基本假定：忽略连梁的轴向变形，假定两墙肢的水平位移完全相同；各墙肢截面 的转角和曲率都相等，因此连梁两端转角相等，反弯点在中点；各墙肢截面，各连梁截面及层高等几何尺寸 沿全高相同。