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5科技资讯科技资讯S I N &T NOLO GY I NFORM TI ON 2008N O.12SC I ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON 建筑科学1概述现代高层建筑由于技术、经济等各方面的因素,一般都设有大底盘地下室,通常为1～2层,地下室面积约占整个建筑面积的10％左右。
随着建筑物高度的不断增加,地下室的层数也随之增加。
人们对地下空间需求的不断增长,致使裙房的底盘面积在增加。
地下工程在整个建设项目中所占的比重越来越大。
由于地下工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大,因此结构设计的好坏将会对整个项目的设计周期、施工工期以及建造费用产生巨大的影响。
另外,地下室结构的设计也比较复杂,主要技术问题有:地基承载力及变形问题、抗浮问题、不均匀沉降问题、结构超长问题、基础型式的选取和计算方法问题、人防设计等等；技术问题与经济因素息息相关,先进适用的技术能使建设项目取得良好的经济效益,而经济因素在一定程度上也会制约一些先进技术的使用。
因此,如何协调好技术与经济在建设工程中的相互关系,是每个设计人员应该认真考虑的。
2工程概况本工程用地位于广东省广州市黄埔大道东与汇彩路交界处,工程总建筑面积为61752m 2,(其中:地上46818m 2,地下14934m 2。
),建筑层数:地上四层,地下一层。
一层地下室,主要用于车库、设备用房。
地下室底板面的标高为4.800m ,二～三层为商铺和餐饮,四层为办公室。
广州地区50年一遇的基本风压值为0.50KN/m 2,地面粗糙度属B 类,建筑体型系数为1.3。
本工程为丙类建筑。
场地地震基本烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.1g,设计地震分组为第一组,建筑设计特征周期为0.35秒。
由于岩土工程勘察报告未提供地下水情况(地下水位高程及化学成分对混凝土的渗蚀作用)。
场地内未发现断裂构痕迹及其它不良工程地质现象,场地地质构造稳定性良好。
浅谈建筑结构设计的基本内容摘要：建筑结构设计是建筑设计的重要组成部分，其基本内容包括方案设计、结构分析、构件设计、绘制施工图等这几个部分。
本文将对建筑结构设计的基本内容进行探讨。
关键词：建筑结构；结构设计；建筑设计；建筑物通常可以把建筑物的设计分为建筑设计、结构设计、电气设计、给排水设计、和采暖与通风设计等。
建筑结构设计，是建筑设计的重要组成部分，它是以建筑设计的要求为基础，根据建筑工程的实际情况，确定建筑物的结构类型和结构体系，同时进行结构分析和评估，然后以分析结果和相关结构设计的规范为依据，进行施工图设计。
建筑结构设计的基本内容包括方案设计、结构分析、构件设计、绘制施工图这几个部分。
Abstract: The design of building structures is an important part of architectural design; its basic contents include design, structural analysis, component design, draw construction plans and other several parts. This article will discuss the basic design of building structures.Key words: building structure; structural design; architectural design; building中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02一、方案设计结构方案设计，包括结构选型、布置和主要构件尺寸的估计和结构的初步分拆等。
1、结构选型结构选型主要有上部结构选型和基础结构选型这两种。
对结构选型的确定必须要经过方案比较、技术经济分析，加以确定。
在结构的选型上，一般要以建筑物的功能要求、国家现行结构设计规范的有关要求、场地土的工程地质条件、施工技术、建设工期和环境要求等作为主要的依据。
浅谈建筑结构设计及其未来发展趋势 摘要：建筑业是关乎民生的重大产业，建筑物的质量与人民群众的生命财产息息相关。建筑结构设计的好坏关系着建筑业质量的好坏。本文主要探讨了建筑结构设计、提高结构设计质量的相应管理措施，阐述了概念设计的内容与应用及其发展趋势。
关键词：建筑结构设计、质量、概念设计；应用
进入21世纪以来，我国经济得到了飞速的发展，人们对于建筑结构的整体设计水平提出了更高的要求。结构设计在工程项目中占据重要的地位，其质量直接关系到工程项目的整体安全性、良好抗震性与实用性等。因此，我们在建筑的结构设计当中应该提高结构设计质量、对结构概念设计进行有效的利用，注重新工艺、新技术、新材料的合理选用，进一步提高建筑工程项目的整体质量。
1．建筑结构设计的基本内容 （1）建筑结构的整体设计。建筑结构的整体设计通常分为主体与基础两部分，根据建筑物的性质、重要程度、层数、高度，以及当地的风荷载、抗震设防烈度等条件，合理选择建筑结构体系。
（2）建筑结构构件设计。建筑结构构件设计主要是指梁、柱、板、墙、块体等五种部件的内力与配筋计算。
2．提高建筑结构设计质量的措施 （1）合理运用各种计算机软件辅助设计 目前，国内在建筑结构设计中可以选择的计算机软件较多，设计人员在实际应用中，必须了解计算机软件的基本功能、运行环境与操作要求等，从而促进建筑结构设计质量的不断提升。另外，熟悉各种基本参数的选取与应用条件，从而实现计算机软件更好的服务于建筑结构设计工作，促进设计效率与质量的提高。
（2）强化优化结构设计的综合考虑 在建筑结构设计过程中，设计人员要结合前期的勘探结果与相关资料，以及以往的结构设计经验，综合考虑各受力构件可能承受的荷载组合，例如：建筑结构的竖向承重构件在传递竖向荷载的同时，还要承受风、地震等较大的水平荷载与温度应力。在建筑结构设计中上述问题都要考虑其中，尽量将承重构件布置在有利于承受较大水平荷载与温度应力的位置上。在水平承重构件的布置中，应综合考虑多方面的影响因素与限制条件，尽量做到传力路径简短，以最为简单、便捷的方式将楼面上的荷载传递至主梁上，经由柱、剪力墙等传递至基础与地基。 在建筑结构的剪力墙设计中，应合理控制剪力墙的间距，保证楼板刚度满足施工作业及使用的实际要求。
浅谈建筑结构设计的相关问题摘要：本文主要对高层建筑抗风结构、消防结构和抗震结构三种常见结构的问题进行分析，在此基础上提出相应的结构设计建议。
关键词：高层建筑；结构设计；中图分类号：[tu208.3]文献标识码：a 文章编号：1.高层建筑结构设计的难点问题1.1 抗风结构设计高层建筑高宽比大，抗侧刚度小；所承担的水平荷载除地震作用外，主要为风荷载。
相比地震作用，风载作用极其频繁。
因此，对高层结构而言，风荷载是一种重要的设计荷载，甚至起决定作用。
由于层高的原因，高层建筑对风具有阻隔或者扰动的作用，风在周边建筑物的流动特性和空气动力效应被改变后，会产生振动高层建筑柔软性结构的静力和动力作用，尤其是动力荷载，其存在的风压具有较高的危险系数，很有可能直接导致高层建筑的主体结构遭受破坏，甚至致使墙体开裂、装饰物破坏和玻璃幕墙爆裂等。
1.2 抗震结构设计结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。
（1）结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的原则；（2）对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；（3）承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
1.3 消防结构设计方面高层建筑的规模特点，决定了建筑结构的复杂性，而为了满足复杂性的结构功能需求，需要采用各种不同的功能性材料，其中很多材料都属于可燃性材料，增加火灾发生的可能性。
而高层建筑的对流性比较强，高空的风力也比较大，一旦发生火灾，特殊的建筑结构将为火势提供快速蔓延的条件。
另外，层数较多的高层建筑要求火灾的疏散线路处于垂直状态，一般需要较长的时间方可完成高层到底层的疏散工作，再者排烟结构的设计问题也始终牵制着建筑消防结构的发展。
2.高层建筑结构设计的优化2.1 抗风结构设计的优化抗风结构设计分为四个步骤进行优化：（1）基础设计，抗风结构需要建立在结构稳定性的基础上，一方面要采用级配比较高的砂石，保证回填材料的密实程度，防止水平作用力对结构产生倾覆性的威胁，另一方面是在基础持力层的底部设置抗拔锚杆，通过锚杆钻孔、杆体制作安装、注浆等，提高抗拔锚杆的应用功能，使得地下室的基础具有足够的抗拔强度。
浅谈我国高层建筑结构设计摘要:伴随着我国社会的飞速发展和我国科技的不断更新进步,我国高层建筑物是我国城市建设中的一颗新起之星。
在我国高层建筑结构的设计方面，同时也出现了很多新的变化与发展。
我国高层建筑的结构设计，已成为我国高层建筑设计非常重点的内容,所以,在研究我国高层建筑结构设计的问题上，是具有十分重要意义的。
本文将介绍我国高层建筑结构设计的特征,并分析我国高层建筑结构设计的原则问题,将具体的阐述我国高层建筑结构设计体系有关选型的问题,并且重点的进行了分析我国高层建筑的结构设计问题以及相应的对策。
关键词: 高层建筑；结构；设计；对策abstract:with the rapid development of our society and our country the constant innovation of science and technology progress, china’s high buildings in our country is in the construction of a new up stars. in our country the structural design of the high-rise building, there was also a lot of new change and development. our country the structure of the high-rise building design has become china’s high-rise building design is very key content, so, in china’s high building structural design, have very important sense is. this paper willintroduce our country high-rise building structural design features, and analyses the principle of high building structure design, the specific expounding china’s high-rise building structural design system on the selection of the problem, and the key is analyzed in our country and the problem of structure design of high-rise building and the corresponding countermeasures.keywords: high building; structure; design; countermeasures中图分类号：tu97文献标识码： a 文章编号：引言：基于我国当今高层建筑基本面呈立体几何级且飞速地增长形式，我国高层建筑的功能和类型也就随之变得复杂多样化，而且其体系结构也都变得越来越多样复杂。
浅谈建筑结构设计
摘要: 本文作者结合多年的建筑结构设计经验,分析了高层建
筑结构计算、扭转问题及结构刚度等几个问题。
关键词: 高层建筑；结构设计
abstract: combined with the author’s many years of experience in building structure design, this paper analyzes the high-rise building structure calculation, torsion problems and structural stiffness etc.
key words: high-rise building; structure design
中图分类号：tu7文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）高层建筑是个复杂的系统工程,结构工程师不仅需要重视结构
计算的准确性,密切与各专业协调,而且要和建筑师在设计中创造
性地相互配合，设计出令人满意的作品，为每一个崭新的工程奠定基础，把结构设计推向主流。
建筑结构是满足建筑空间环境及功能的力学体系，而结构设计理论又是一门交叉的学科, 优化设计决策将推动结构工程师在初步设计和施工图设计时应用实用优化设计
技术,推动结构优化设计理论在工程实践中的应用。
1 高层建筑结构受力性能
一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。
建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量
传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的
承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
对于低层、多层和高层建筑，竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的，但是，随着高度的不断增加，竖向结构体系成为设计的控制因素，其原因有两个：第一，较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒；第二，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。
与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑高度的增高迅速增大。
例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。
在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抵抗变形，可见，高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。
2 高宽比限值
随着建筑物高度的增加，倾覆力矩也将迅速增大，高宽比大的结构其安全性和经济性较差，所以高宽比限值原则上是需要的。
在审查中发现个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值，且既无可靠的设计依据。
在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施，给结构抗震带来一定的隐患。
根据建设部第59 号令，对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑，
应按超限高层建筑进行设计，并按有关规定进行抗震设计专项审查。
另外还有一点常被设计人员所忽视的是，房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外，尚与场地类别和结构是否规则等因素有关，当位于ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时，其最大适用高度应适当降低（一般降低20%）。
如某高层建筑32 层，高115.8m，部分框支剪力墙结构(底部2 层为框支)，6 度设防，ⅳ类场地，根据规范其适用高度为120m，但由于建于ⅳ类场地，其最大适用高度应适当降低(若按降低20%考虑，应为96m)，故该高层建筑需按超限高层建筑考虑。
3 转换层上下层的刚度比
底层大空间剪力墙结构（框支结构）为使刚度不致突变，规范要求转换层上、下层的刚度比尽量接近1，抗震设计时小于2，即：（1）
设计中，为满足此要求，增加转换层以下层的剪力墙数量（面积）是最有效和最合理的，但这往往受到限制，而提高混凝土等级所产生的效果比较有限。
设计中可以通过减小转换层以上层的剪力墙数量（面积）来达到减小γ的目的，可将塔楼较长肢的剪力墙用轻质墙隔为短肢墙，即上部为短肢墙结构，这样既能有效地减小t，又能减轻自重及地震作用，达到经济目的，我们在许多工程设计中采用了此方法，效果良好。
另外，有时剪力墙在地面处需要转换（地下室停车需要大空间等），而地下室层高受到限制不允许有较高的框支梁，此时可以将
一层的剪力墙当作框支梁看待。
因为框支梁与剪力墙都为钢筋混凝土现浇结构，人为的定义只是为了分析传力而己，实际上框支梁与剪力墙是共同受力的。
如果将一层的剪力墙适当加厚，参照框支梁的配筋构造要求进行布置钢筋，此时就可以不再需要另外设置框支梁了，这在实际工程设计中能较好地满足使用要求。
4 结构计算与分析
结构计算与分析阶段，是决定工程设计质量好坏的关键。
由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分有了很多的调整和改进，因此，结构工程师也应该相当地对这一阶段常见的问题有一定的认识。
4.1 结构计算的软件选择
目前，比较常用的计算软件有：satwe、tat、tbsa、sap 等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有偏大或偏小。
所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中进行判断分析，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。
否则，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
4.2 振型数目的取值
在新规范中增加一个振型参与系数的概念处理措施进行设计。
并明确提出了该参数的限值。
由于在旧规范设计中，并未提出振型参与系数的概念，或即使有该概念，该参数的限值也未必一定符合
新规范的要求，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。
4.3 多塔之间地震力计算
随着高层建筑的讯速发展，多塔楼的建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。
如果多塔间刚度相差较大，就有可能出现即使振型参与系数满足要求，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大，从而使结构出现不安全的隐患。
4.4 非结构构件的计算与设计
在建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。
对这部分内容，尤其是建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照新规范中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。
5 高层建筑结构设计中的扭转问题
在水平荷载作用下, 高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。
为使楼层水平力作用沿平面分布均匀,减轻结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。
在某些情况下,由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制,高层建筑不可能全部采用简单平面形式,当需要采用不规则l形、t形、十字形等比较复杂的平面形式时,应将凸出部分厚度
与宽度的比值控制在规范允许的范围之内,同时,在结构平面布置时,应尽可能使结构处于对称状态。
建筑结构的振动周期问题包括：合理控制结构的自振周期；控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期两个方面。
5.1 结构自振周期
高层建筑的自振周期(t1)宜在下列范围内:
框架结构:t1=(0.1～0.15)n
框-剪、框筒结构:t1=(0.08～0.12)n
剪力墙、筒中筒结构:t1=(0.04～0.10)n
n 为结构层数。
结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内:
第二周期:t2=(13～1/5)t1；第三周期:t3=(1/5～1/7)t1。
5.2 共振问题
当建筑场地发生地震时, 如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近,建筑物和场地就会发生共振。
因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期, 通过调整结构的层数,选择合适的结构类别和结构体系, 扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别,避免共振的发生。
5.3 水平位移特征
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。
6 结束语
随着科学技术及新材料的不断发展，功能俱全的高层建筑越来越多。
由于城市人口的不断增多和城市规划的需要及建设用地日趋紧张，促使高层建筑得以快速发展。
加之新的施工技术和设备的不断涌现，计算机的普及和结构分析手段的不断提高，为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。
为了建筑立面美观和艺术上创新,使得建筑平面形状和立体空间形状复杂不规则,建筑体型日趋多样化。
参考文献：
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