高层建筑结构设计论文篇1
关键词：高层建筑结构设计；教学内容；教学方法；教学手段
高层建筑结构设计课程的教学内容涉及混凝土结构、结构力学、结构抗震等知识的综合应用，作为培养从事土木工程设计、施工、预算、招投标工作的高级工程技术人才的土木工程专业，一般将高层建筑结构设计课程设置为一门专业限选课。土木工程专业毕业生的就业方向主要有结构设计、工程施工技术管理、预算和招投标等岗位，这些工作岗位都与高层建筑结构设计具有密切联系。土木工程结构设计岗位的主要工作内容已由多层建筑设计转变为高层建筑设计；从事土木工程施工管理工作，必须掌握高层建筑结构的识图与读图等知识，清楚高层建筑中哪些是主要受力构件，哪些是构造构件，在施工过程中遇到一些简单的高层事故应如何处理，等等，这些都有赖于该课程的学习；土木工程预算和招投标管理工作中大量的分析计算都要靠计算机来完成，要求工作人员要在看懂图纸（很多是高层建筑图纸）的基础上建立分析模型，做到不多算、不漏算，这也有赖于该课程的学习。工程专业开设该课程的意义由此可见。但是，由于种种因素的影响，目前该课程教学中还存在不少现实问题。鉴于此，本文拟从教学内容、教学模式、教学方法、教学过程等方面探讨高层建筑结构课程的教学改革问题，希望能为该课程教学质量的提高提供参考。
一、课程教学内容规划
随着我国经济的发展，土建行业对人才的要求特别是对学生工程素质的要求越来越高，企业欢迎的是具有完备知识结构又具备较强工程能力的人才。高层建筑结构设计课程涉及很多计算，教学内容十分丰富，但该课程的学时往往十分有限，因此，合理选择教学内容就显得尤为重要。该课程教学内容的选择应以应用型人才能力培养为目标，理论与实践并重，并注意兼顾不同学习基础的学生。土木工程专业一般将该课程安排在大学四年级第一学期，主要内容包括绪论、高层建筑结构的体系与布置、高层建筑结构的荷载和地震作用、高层建筑结构的计算分析和设计要求、框架结构设计、剪力墙结构设计、框架―剪力墙结构设计、高层建筑地下室和基础设计等，与先修课程混凝土结构、混凝土结构与砌体结构、基础工程、工程结构抗震等有紧密联系，也存在一定的内容重复现象。为了保持教学内容的系统性，教师处理与已开设课程重复的内容时，应做到“重复的内容讲差别，相似的内容讲典型，突出重点”[1]。例如：荷载计算部分的一些内容与混凝土结构课程的相关内容相似，按照相似的内容讲典型的原则，对该部分内容，教师应重点讲解高层建筑结构的风荷载计算（考虑风震系数），而活荷载计算可不考虑不利布置；框架结构设计部分的一些内容，与混凝土结构与砌体结构等课程的相关内容存在重复现象，按照重复的内容讲差别的原则，对该部分内容，教师应重点讲解在框架结构设计中如何调整位移比、周期比、轴压比、相邻层刚度比、层间位移角、层间受剪承载力比等高规参数；高层建筑结构基础设计部分的一些内容，与基础设计和基础工程课程存在内容重复现象，按照重复的内容讲差别的原则，教师可重点讲解高层建筑“筏板基础”“桩基+筏板”设计中的常见错误及其原因。
二、课程教学模式
在开设高层建筑结构设计课程时，学生已具备一定的专业技能，但综合能力还有待提高。采用多元化教学模式是近年来该课程教学的主要特点之一。根据高层建筑结构设计课程实践性和操作性强的特点，教师应以促进学生提高实践技能、掌握关键知识为主线，整合课程各个单元的教学内容开展任务驱动教学和项目导向教学，将“教、学、做”有机结合，着力体现应用性、实践性和开放性的课程理念。将“教、学、做”一体化的教学模式有机融入教学过程，有利于处理“懂”与“会”的关系，学生可以先懂后会，也可以先会后懂或边懂边会。此外，教师还可以把课堂搬进实验室、建筑设计院、工程施工现场等场所，广泛开展直观教学，实现课堂教学与实习实训的一体化，从而有效提升学生的综合能力。
三、课程教学方法与教学手段
高层建筑结构设计课程的教学环节分为课堂教学、pKpm软件应用、工程设计实践和考核[2]。以下从四个方面探讨该课程的教学改革。
(一)课堂教学
课堂教学应以讲解高层建筑结构设计的基本设计理论、抗震规范、高层混凝土结构技术规程等内容为主；要有明确的教学目标、有效的教学策略和具体的学习评价指标；要注重学生兴趣的培养和潜能的发掘与提升，广泛开展探究性学习和协作学习；要注意培养学生终身学习的观念，力促学生自主发展和可持续发展。在高层建筑结构设计课程教学中，还应做到课堂讲授、自学、讨论相结合，课内学习与课外学习相结合，理论学习与实践环节相结合[3]。第一，课堂讲授与自学相结合。教师在课堂教学中应重点讲授基本概念、基本原理和难点，并向学生指定课外自学的内容和思考题，以培养学生的自学能力，化解教学内容多而课时有限的矛盾。第二，开展课堂讨论，启发学生开展积极的思维活动[4]。大学生思想独立性强，思维灵活，喜欢独立思考问题。因此，在全班或小组内围绕一个问题开展讨论，让学生各抒己见，相互启发，有利于发挥学生学习的积极性和主动性，充分提高教学效果。如在高层结构选型内容的教学中，可让学生以某“高层设计采用哪种结构体系较合理”为题在班级范围内开展讨论，让学生在愉快的氛围下通过主动思考掌握高层结构体系的有关知识。就课堂讨论的方式来讲，教师可先提出问题，让学生在小组讨论的基础上，选出代表到黑板前陈述意见，这样既可活跃课堂气氛，提高教学效果，也可提高学生的表达能力。第三，课内学习与课外学习相结合。在每次课结束前，教师都应向学生明确课后的复习内容、预习内容及思考题。对于较抽象的教学内容，教师应组织学生开展课堂讨论或课外学习小组（宜以宿舍为单位）讨论。教师还可结合单元教学内容，组织开展以高层结构设计基本理论知识和常规应用为基础的小型竞赛活动，如pKpm建模大赛等，以锻炼提高学生的知识运用能力。第四，理论教学与实践教学相结合。笔者的调查表明，很多学生在学习过程中都感觉到“高层建筑混凝土结构技术规程”难以理解，难以联系具体工程实例；结构设计只是停留在单个构件上，不明确结构整体设计的思路。因此，教师在教学中应结合具体教学内容引入工程实例，通过对工程实例的详细讲解，使学生加深对理论知识的理解，提高应用能力。比如，对高层建筑常用的三种结构，即框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构，教师可借助实际工程项目，依次详细讲解抗侧力构件的布置、主要高规参数的控制、平面的布置、施工图的绘制，通过实例讲解使学生理清结构设计的整体思路，加深对规范条文的理解。需要说明的是，教师教学中选用的案例可以来自企业生产实践，也可来自教师指导学生完成的工程设计实践项目。教师指导学生进行工程设计实践（包括结构选择、结构建模、施工图绘制等），是提高高层建筑结构设计课程教学质量的有效手段。
(二)pKpm软件应用教学
pKpm软件应用教学的重点是理解和掌握高层建筑结构设计的基本过程，主要有以下三个教学步骤：(1)结构布置的讲解与练习。在此步骤中，要通过讲解和练习，使学生掌握运用pKpm软件建模的技巧，理解“抗规”关于结构平面和竖向布置的基本要求。结构平面布置要求平面形状简单、规则、对称、质心和刚心重合[5]30−31；结构竖向布置的要求主要是抗侧力构件沿竖向不突变等。(2)pKpm基本计算参数输入练习。在此步骤中，应要求学生按照相关要求，结合工程结构的实际情况输入pKpm相关参数，并理解基本风压、基本雪压、设计地震分组、抗震设防烈度、连梁刚度折减系数等参数的含义。(3)pKpm计算结果的分析判断和参数调整。在此步骤中，应指导学生通过对计算结果的分析，判断结构的周期比、位移比、剪重比、相邻层刚度比、轴压比、整体稳定是否满足要求，并对不满足要求的参数进行调整。
(三)工程设计实践教学
开展高层建筑结构设计课程实践教学，有利于学生强化工程概念和感性认识，激发学习主动性，提高创新能力。在工程设计实践教学中，教师可以组织学生分组参观调查当地已建高层建筑，了解其构型、结构体系、存在的施工问题等；可以让学生以小组为单位完成高层建筑的建模，如15层以下教学楼、办公楼、宾馆等框架结构的建模，20层以下住宅楼等剪力墙结构的建模，20层以下写字楼、公寓等框架―剪力墙结构的建模。
(四)课程考核
高层建筑结构设计课程的常规考核方法是笔试成绩与平时成绩相结合，但笔试成绩一般占总成绩的80%，这容易导致学生只重视理论而忽视实践，不利于学生应用能力的提高。该课程的考核应着重考核学生综合运用知识的能力，可采用笔试、上机操作、实践环节相结合的考核方式。其中，笔试成绩占总成绩的50%，试卷的制作可参考国家“注册结构工程师专业资格”考试；上机操作成绩占总成绩的20%，可以给定房屋建筑平面图和立面图，让学生在规定时间内运用pKpm软件完成满足结构设计规范要求的结构建模；实践环节成绩占总成绩的30%，内容包括考察报告的撰写情况、在分组建模实践教学中的表现等。
四、教学过程的组织
如前所述，在每次课结束前，教师都应向学生明确课后的复习内容、预习内容及思考题，其中预习的内容可以是参观现有高层建筑结构，调查了解其结构形式、结构设计、施工中存在的问题等，并形成文字。导入新课时，教师可用5分钟左右的时间了解学生的预习情况，并通过总结引出新课题。在讲授新课的过程中，教师应突出重点，把握难点，可按照理论讲授―例题解析―学生练习―归纳总结的步骤组织教学。如在讲解高层建筑的结构体系时，可先分述每种结构体系的概念，再举例分析典型的结构体系布置，然后让学生画出附近教学楼等高层建筑的结构，最后归纳总结常见建筑结构体系的选择。课堂讨论教学环节一般可采取学生自由发言与教师总结相结合的方式，而在安排有小组前期调研的情况下，应紧紧围绕小组代表的汇报发言开展现场提问。另外，教师在课堂教学中还应引导学生主动到建筑设计院、工作室参观实践，以实现学以致用，不断提高学生的实践应用能力。例如，为了提高应用型技术人才培养质量，黄淮学院在其大学生创新创业园设置了建筑设计院校内实践基地，为土木工程、建筑工程等专业学生的工程实践提供了良好的平台，教师引导学生到这里结合教学内容参观实践，无疑能够有效地促进学生实现所学理论知识的内化和实践应用能力的提升。
作者:邵莲芬单位:黄淮学院
参考文献：
[1]牛海成，徐海宾．面向可持续发展的高层建筑结构设计课程教学改革探讨[J]．高等建筑教育，2013(22)：72―75．
[2]刘圆圆．浅谈《高层建筑设计》课程改革方案[J]．城市建设理论研究：电子版，2014(36)：8119―8120．
[3]孟丽岩，王涛，陈勇，等．高层建筑结构设计课程教学方法的改革与实践[J]．黑龙江教育（理论与实践），2015(3)：77―78．
高层建筑结构设计论文篇2
我国当前主要通过常微分方程求解器对高层建筑结构力学进行分析。高层建筑结构力学常微分方程求解器功能强大，自适应求解效果非常好，可以有效满足对用户进行预先解答，提高解答的精度，降低解答指定的误差限。当前我国在高层建筑结构分析通过对常微分方程求解器的应用，有效实现了对高层建筑结构楼板变形时的动力计算、稳定计算和静力计算，实现对数据的整体分析和处理。建筑人员通过使用常微分方程求解器的分析，有效降低了在进行高层建筑结构分析时的处理量，降低了高层建筑结构分析中的方程组数，有效提高运算效果，从本质上实现了对建筑结构的优化。
在对高层建筑结构常微分方程求解器进行深入研究的过程中，清华大学教授包世华和袁驷有效提高了常微分方程求解器的应用，实现了对常微分方程求解器的深化研究。袁驷教授利用有限元技术，对偏微分方程的半离散化进行控制，有效实现了对常微分方程组的求解，提高了对结构线性函数的应用。通过常微分方程求解器的直接求解，对有限元线进行实际应用，有效对一般力学问题进行计算，在很大程度上提高了一般力学问题的计算效果。而包世华教授对半解析-微分方程求解器方法进行分析深化，有效将半解析-微分方程求解器方法应用到高层建筑结构结构静力、动力、稳定性的分析验证中，提高了对高层建筑结构力学分析的效果。
2高层建筑结构弹塑性动力分析方法
高层建筑结构弹塑性动力分析方法在高层建筑结构力学分析中又被称为时程法。高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要是对地震波直接输入结构，完成结构的弹塑性性能分析。这种方法要求结构力学分析人员建立专门结构弹塑性恢复性动力方程，通过逐步积分法实现对地震过程中速度、加速度、位移等的时程变化，完成对建筑结构的描述。高层建筑结构弹塑性动力分析方法对建筑结构在强震的作用下弹性及非弹性阶段的内力变化进行深入研究，有效对高层建筑构件可能出现的损坏、开裂、屈服、倒塌进行分析，提高建筑结构力学的分析效果。当前在国内的高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要输入地震波为随机人工地震波，结构模型的计算多采取层模型。除此之外，高层建筑结构弹塑性动力分析方法还加大了对楼板结构变形的分析，使用并列多质点计算模型进行计算，对高层建筑结构的基础转动和评议进行研究，有效提高了对土体、基础及上部结构耦合振动的模拟效果。
近年来我国还高层建筑结构弹塑性动力分析方法中对扭转振动进行分析，取得显著进展。高层建筑结构弹塑性动力分析方法能够有效对高层建筑结构中存在的薄弱环节进行分析，提高对结构延展性、变形的实际分析效果。高层建筑结构弹塑性动力分析方法预计的破坏形态与实际地震的破坏效果非常接近，有效对地震危害进行防护处理，提高了高层建筑结构的防震效果。但是当前对高层建筑结构弹塑性动力分析方法的整体看法不一。部分人员认为采取大型高速计算机对典型地震波进行分析；但是部分人员认为典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在进行研究的过程中要对研究算法进行简化，对近似方法进行研究。随着高层建筑结构弹塑性动力分析方法的逐渐发展，越来越多国家在进行高层建筑结构力学分析的过程中开始对地震波根据实际情况进行选取，模拟效果大幅提高。
3基于最优化理论的结构分析方法
基于最优化理论的结构分析方法主要是通过数学上的最优化理论及计算机技术实现对高层建筑结构设计的一种新方法。基于最优化理论的结构分析方法有效实现了对结构设计的被动分析道主动设计的转变，提高了高层建筑结构设计的灵活性，对设计具有非常好的促进效果。基于最优化理论的结构分析方法对空间的要求较为严格，设计过程中要保证以最小的质量产生最大的刚度。因此，设计人员要对框架剪力墙结构中的剪力墙进行充分分析，实现墙体的优化布置和数量选取，提高基于最优化理论的结构分力学析效果。基于最优化理论的结构分析方法中要求保证适度的刚度，对刚度要进行严格控制。尤其是在分析剪力墙与地震作用的时，要对剪力墙刚度进行优化设计，确保建立正确的最优化刚度模型，提高基于最优化理论的结构分析方法的模型实际应用效果。目前我国的基于最优化理论的结构分析方法发展还不全面，在进行单位建筑面积上剪力墙惯性矩度量指标设计的过程中还存在较多问题。我国的基于最优化理论的结构分析方法仍处於研究和发展阶段。高层建筑结构力学分析人员要对基于最优化理论的结构分析方法中的数学模型进行深入研究，对剪力墙最优刚度进行有效分析，从本质上提高数据分析处理效果，拓宽基于最优化理论的结构分析方法的应用前景。
4基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法
在进行分区的过程中，高层建筑结构力学分析人员要对有限元进行全面分型。有限元中杂交元和非协调元的发展在很大程度上促进了分区广义变分原理的发展，为分区广义变分原理奠定了坚实的理论基础。清华大学龙驭球教授对分区广义变分原理进行研究，实现了对分区广义变分原理的深化。龙驭球教授的分区混合有限元法将分区广义变分原理进行拓展，实现了继位移法、杂交元法之后的改革和完善。分区混合有限元法对弹性体分类，对势能区使用位移单元能量分析，将结点位移作为基本未知量。而余能区使用应力单元，将结构应力函数作为基本未知量，实现对能量项的交界面附加。分区混合有限元法在满足位移和力的基础上保证了位移的连续和收敛性，有效对总能量泛函驻值分区混合进行方程选取。分区混合有限元法适应性非常强，分区较为灵活，在很大程度上保证了函数的收敛性，对高层建筑结构力学的分析具有非常好的促进效果。
高层建筑结构设计论文篇3
1．1重点加强结构延展性设计
由于高层建筑物高度较高，地震发生时更容易受到影响，可能出现变形、倒塌等问题，因此，结构设计方面必须加强其结构柔和度，在设计过程中需要着重对结构实施特别的工艺和方法，使结构能够发挥良好的延展性、弹，这样才能有效克服地震灾害后的变形等问题。
1．2积极重视轴向变形问题
由于高层建筑物是在竖直方向较大，因此其所承受的竖向载荷也较大，这难免会对连续梁弯矩带来巨大负担，容易造成柱中轴向变形类似问题，可能引发跨中正弯矩与端支座负弯矩值上升，同时，也可能对侧移、构建剪力等带来不良危害，引发诸多结构不安全的问题，特别是预计的下料长度要参照轴向变形的数值范围来科学加以计算、变化和调整。
1．3科学设计水平力
对于高度较高、楼层数较多的高层建筑，必须将水平力设计纳入特殊考虑范围，虽然这类建筑的竖向载荷力与结构密切相关，然而，水平载荷的影响却也是不可忽视的，甚至可以说是这种影响是决定性的，这是因为水平载荷能够对结构带来某种倾覆力矩与轴向力，而且相对已经确定下来、静态的竖向载荷，水平载荷则会根据建筑物结构的变化而变化，可见水平力设计的重要性。
2高层建筑结构设计问题与对策
2．1不合理增设短肢剪力墙
一些高层建筑物结构设计中增设了短肢剪力墙，从多年的高层建筑建设工作来看，此类剪力墙的设置对建筑结构的牢固度、稳定性以及抗震能力产生不利作用，因此，井盖尽量减少对这种墙体的使用，只有这样才能有效提升高层建筑结构质量。
2．2不科学的嵌固端设置
一般来说，现代高层建筑都设有多层地下室以及人防，而且通常习惯将嵌固端修筑在地下室，以及人防顶板地区，然而，这样的设计实质上并不完全稳妥，相关设计工作者必须细致深入地分析嵌固端位置布局欲将引发的诸多问题，容易造成的不良影响等等，而且要重点思考嵌固端的楼板设计等重要方面，重点综合、精细、全方位地分析嵌固端上下层的刚度比例，而且要将嵌固端的方位布局纳入高层建筑计算运算工作中，特别引起注意的是，嵌固端的布局需要同抗震缝隙保持和谐，注重二者之间的平衡。
2．3建筑结构超高问题
高层建筑在建设施工过程中容易出现高度超标的问题，凡是超过规定科学标准的高层建筑，无论在结构稳定性、建筑安全度，还是抵御自然灾害能力方面都会受到负面影响，一些建筑施工企业无视高层建筑超高问题，对高层建筑实行无限度增高，面对这一问题，相关部门必须出台一套科学的法规制度，科学规范高层建筑的高度，当前的高层建筑高度从起初的a级上升到了B级，而且对应的高层建筑的设计模式也得到了发展和更新，当前的高层建筑高度设计必须严格依照国家相关法律法规规定进行科学控制，同时也要将其抗震性能、防火性能等纳入考虑范围。
2．4不科学的高层建筑结构设计
高层建筑物由于具有特殊的性质和功能，要重点加强对其结构设计，然而，客观现实条件下，很多高层建筑设计者不是专业水平不合格，就是不了解相关的技术法规规定，在设计过程中没能将高层建筑物的抗震性、安全度、牢固度等纳入结构设计考虑范围，一些不负责任的设计人员甚至盲目听从业主的指导，无视技术规定胡乱设计建筑结构，这样无疑会影响高层建筑的安全度与稳定性。对于高层建筑结构布置与设计不科学这一严重问题，必须有效把握、积极控制、全面加强，因为只有打造出科学、合理的结构设计，才能从整体上维护高层建筑的建设质量，在实际的布置与设计过程中，要重点从建筑物抗侧力、平面大小、结构质量、抗震能力等方面出发，进行优化布置与设计，从而全面维护高层建筑的设计水平，提高其安全度与稳定性。
3高层建筑结构科学设计的有效途径
3．1优选计算简图
计算简图是高层建筑结构设计的数据依据，必须注重对计算简图的科学选择与运用，从而确保建筑结构设计朝着安全、合理方向发展，要想确保计算简图的选择科学、合理，就必须采用科学的构造方法，确保计算的精准、真实、客观，要确保计算简图被控制在合理范围内。
3．2做好基础设计工作
必须严格根据高层建筑所在地的地质状况来科学优选基础设计，必须加强对高层建筑上端结构特点、荷载分布等加以分析，也要顾及周围建筑物的分布、布局特点进行实地考察与分析，在做出综合、全面、细致的分析后，最终优选出最合适的基础设计方案，这其中要明确的重点项目为:要从地基的承受力、承重潜能等方面出发，确保地基这些方面的能力得到彻底发挥，而且也要做好地基变形的检查、测算。
3．3做好结构方案的选择
结构方案的选择与使用直接关系到建筑物的结构质量，一个科学的结构方案具有以下方面特征:第一，能够达到高层建筑设计的结构形式、结构体系的规定标准;第二，方案的经济性、科学性、能够以最小的成本收获最优设计方案，能够明确各部分的受力情况，各部分之间力量传递相对简明，只有这样才能达到科学的设计标准。要确保在同一个结构中，使用同样的结构系统。
4总结
高层建筑结构设计论文篇4
【关键词】高层建筑；抗震；结构设计；探讨
前言
80年代，是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑，建筑层数和高度不断增加，功能和类型越来越复杂，结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店，它是一座现代化的高级宾馆，总高153.52m，全部采用框架一芯墙全钢结构体系，深圳发展中心大厦43层高165.3m，加上天线的高度共185.3m，这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦，81层高，385.95m为钢结构，它居目前世界建筑的第四位。本文在此谈了谈自己的一些观点和看法。
一、概述建筑结构抗震理论
1、建筑结构抗震规范。建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容）的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。
2、抗震设计的理论。拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
二、高层建筑结构抗震设计问题分析
1、抗震措施。在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
2、高层建筑的抗震设计理念。我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重现期50年；设防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重现期475年；罕遇地震：50年超越概率2%-3%，重现期1641-2475年，平均约为2000年。对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。
3、高层建筑结构的抗震设计方法。我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法；除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法；特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
三、结语
现阶段，土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善，如果可以在结构与地基的材料特性，动力响应，计算理论，稳定标准诸方面得到符合实际的发展，自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。
高层建筑结构设计论文篇5
【关键词】带转换层高楼建筑设计功能分类设计方法技术要点
中图分类号：tU2文献标识码：a文章编号：
一．引言
当今社会是经济高速发展的时代，经济的高速发展也带动了我国建筑行业的迅猛发展，随着科学技术的不断进步，我国建筑水平也有了较大的提高，高层建筑逐步向着综合性、多样化以及全面化的方向发展。就目前我国的建筑发展情况而言，当前在我国出现的比较多的形式是上部多半都是民用住宅楼层，下部就是大规模的商场以及娱乐场所。我们换个角度来看，从建筑的功能来看，上部由于是居民居住楼房，所以多半是用墙体隔开的小间房，其房间的形式多样，利用比较自由，而下部则是为了满足应用的需求，其空间比较大，主要是用大柱网结构，很少出现隔墙。这样的很显然我们可以发现，建筑上层的墙体比较多，而下部的墙体相对较小，这与以往常规的建筑结构是不同。正是因为这样所以产生了带转换层的高层建筑，带转换层的高层建筑可以使这种应用多元化的建筑在结构上更加的合理，其产生可以说是必然的，也受到了建筑行业的关注，其发展应用范围不断的扩大，已经成为了以后发展的趋势。
二．建筑转换层的定义以及功能
因为建筑工程功能的改变，目前高层建筑的应用更加的多元化，上部主要呈轴线布置，其间数多但是每间的面积比较小。下部则与上部恰恰相反，下部主要是要求空间大，所以就要求柱网比较大，隔墙比较少，中间存在一个过渡的楼层。这就是我们所说的带装换层的建筑。其转换层的功能主要有以下几点：
1.上、下层结构类型转换转换层将上部剪力墙转换为下部的框架。以获得较大的内部自由空间。
2.上、下层结构柱网和轴线的改变转换层上、下的结构形式未改变，通过转换层能使下部结构的柱距扩大，形成大柱网。在下层可以有较大的出入口。
3.同时转换上、下层结构类型和柱网上部剪力墙结构通过转换层改变为框支剪力墙结构的同时，下部柱网与上部剪力墙的轴线错开，形成上、下柱网不对齐的布置。
三．转换层型式的类型
从设计结构型式上看,转换层可分为以下几种类型:
1.梁式转换层
一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。它是将上部剪力墙落在框支梁上,再由框支柱支撑框支梁的结构体系。当需要纵横向同时转换时,则采用双向梁布置。
2.箱式转换层
当转换梁截面过大时,设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定。为了使理论假定与实际相符,可在转换梁梁顶与梁底同时设一层楼板,形成一个箱形梁。
3.厚板式转换层
当上下柱网错位较多,难以用梁直接承托时,则需做成厚板,即板式转换层。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷载综合而定。
4.桁架式转换层
当高层建筑下部为大空间商场,上部为小空间客房或写字楼,且需设置管道设备层时,也可采用桁架式转换层。上部柱墙可通过桁架传至下部柱墙,而管道则可利用桁架间的空间穿行。
四．不同类型转换层的设计的概述
高层建筑转换结构一般可分为以上介绍的4种基本结构形式，其具体样式如下图：
1.梁式转换层结构
该结构形式是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式，由于其传力途径采用墙(柱)转换梁柱(墙)的形式，具有传力直接、明确和清楚的优点，实际工程中转换梁的结构形式有多种多样，从转换梁功能上，可分为托墙和托柱；从转换梁形式上，可分为加腋和不加腋；从转换梁结构采用材料上，又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土、钢骨混凝土和钢结构等。
2.桁架式转换结构
桁架分为空腹桁架和实腹桁架2种，它可以是钢桁架，也可以是钢筋混凝土桁架，在钢筋混凝土高层结构中常用钢筋混凝土桁架。“强斜腹杆，强节点”是桁架转换层的基本设计原则，而节点的受力复杂，容易发生剪切破坏，造成配筋过多。桁架转换式通常要求高度在3m以上，否则斜压杆件易形成超短柱，地震作用下容易产生脆性破坏。
3.箱型转换结构
该结构形式即单向托梁、双向托梁如果连同上下层较厚的楼板共同工作，可以形成刚度很大的箱形转换层。它的优点是转换层本身的整体性很好，当转换层上部结构布置较复杂时，仍能够保证上下竖向构件的有效传力。
4.厚板厚梁式转换结构
带厚板转换层的高层建筑可采用三维空间分析程序进行整体结构的内力分析。厚板的内力分析：转换板边界形状不规则，荷载分布和支撑条件较为复杂，一般需采用有限单元法进行详细应力分析。可采用pKpm系列软件中复杂楼板有限元分析软件计算。
五.转换层高层建筑结构的设计时注意事项
我们知道在我国，建筑行业的起步比较晚，尤其是带转换层的建筑是在最近的几年才发展起来的，所一与一些发达国家相比我国的带转换层的建筑结构设计理论以及设计方法相对不完善，在设计的工程中往往会遇到不同的难题。所以针对在设计的过程中常常遇到的问题，我们总结必须注意一下的几点：
1.在对带有转换层的建筑进行设计时其转换层下部的结构不能设计为柔软层，如果设计成了柔软层，则转换层不能够承受上部巨大的质量与压力，极容易导致房屋倒塌。
2.在设计时应该注意要把转换层的上部结构设计成为抗侧刚度接近于下部的抗侧刚度，转换层的上下部其刚度不能有突变情况，而是一个渐变的过程。
3.我们知道底部转换层的高度和其刚度是有关联的，其位置越高则转换层的上下刚度变化会越大，这样的话就会极易的导致转换层上下刚度出现突变的情况，会很容易导致剪力墙出现受压裂缝，导致对墙体的破坏，严重的则可能导致坍塌事故，所以在设计时必须要注意转换层高度的适宜。
4.我们在设计时必须按照相关的规定设计，其设计的结构体系必须符合规定的标准，不得违反规定做事，否则会出现严重的后果。
六．结束语
随着我国经济的发展，经济的发展带动了我国建筑行业的发展，当前随着城市规模的扩大，城市人口越来越多，城市拥挤已经成为了城市目前普片存在的问题，正是因为这个问题的存在，我国建筑工程逐步加强了对空间的利用，建筑工程向着多层的方向发展。其功能也是发生了相应的改变，当前的建筑楼，上部是居民住宅楼层，下部则为大型的商场或者娱乐场所。为了解决建筑物上部和下部隔墙的分布不均匀的问题，带转换层的建筑结构应用而生。带转换层的建筑结构设计使建筑的结构更加的科学合理。就目前我国的建筑水平而言，已经取得相当不错的成果，但是我国的建筑行业起步比较晚，基础比较差，所以和发达国家相比还是有很大的差距的，尤其是我国带转换层的建筑设计水平还相对的比较不成熟，所以我们在具体的工作中要事实其实，具体问题具体分析，结合我国建筑物的自身特点，不断的创新，不断的总结，不断学习，只有这样才能使我国建筑水平提高到一个新的层次。
参考文献：
[1]白建平额尔敦吐论带转换层的高层建筑结构设计[期刊论文]《城市建设理论研究（电子版）》-2012年15期
[2]李从春带转换层的高层建筑结构设计带转换层的高层建筑结构设计[期刊论文]《四川建筑》-2010年6期
[3]李乐带转换层的高层建筑结构设计[期刊论文]《城市建设理论研究（电子版）》-2012年2期
[4]陈明朱旭飞何涛潘春宇带转换层的高层建筑结构设计[期刊论文]《沿海企业与科技》-2008年11期
[5]周广鹏浅谈带转换层的高层建筑结构设计[期刊论文]《城市建设理论研究（电子版）》-2012年10期
高层建筑结构设计论文篇6
论文关键词：高层概况发展体系施工
论文摘要：本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构体系，通过对国内已建和在建的高层建筑钢结构国产化问题的调研，分析了在钢材、设计、施工和监理等方面国产化所面临的主要问题，为高层建筑钢结构的发展提出了一些建议。
高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。
超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄厚的象征。来源于/
一、我国的高层与超高层钢结构建筑的发展
我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》。
1、钢材的国产化
国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB4104-2000)，比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/t1591-94)又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。
2、钢结构设计国产化
截止2003年3月，我国已建和在建的高层建筑钢结构有60余幢，按其结构类型划分，钢框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合计6011%；钢框架-支撑体系占1813%；巨型框架占813%；纯钢框架占617%，筒体和钢管混凝土结构各占313%。统计表明，目前我国高层建筑钢结构以混合结构为主。
鉴于我国对混合结构尚未进行系统的研究，所以《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)暂不列入这种结构类型是合理的。
国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。
钢结构设计分两个阶段，即设计图阶段和施工详图阶段。现在有的设计院完全采取国外设计模式，无构件图、节点图和钢材表等，对工程招投标和施工详图设计带来不便。因此，建议有关部门对此做出具体规定。关于节点设计问题，国内应多做一些理论和试验研究工作，比如柱梁刚性节点塑性铰外移和防止焊接节点的层状撕裂等。由于钢结构的阻尼比较低，在研发各种耗能支撑和节点的减震消能体系方面，国际上研究和应用较多，国内应加快进行此方面的研究。
二、高层及超高层结构体系
对于高层及超高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
三、钢结构制作与安装1、钢柱的安装
钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件，在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。
100m高的超高层钢柱一般分为8～12节构件，钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度，即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换，要求对每节钢柱应编号予以区别，正确安装就位。
矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊，不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。
钢柱标高的控制一般有二种方式：
(1)按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm，不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格，这种制作安装一般在12层以下，层高控制不十分严格的建筑物。
(2)按设计标高制作安装。一般在12层以上，精度要求较高的层高，应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高，每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。
2、框架梁的制作与安装
高层、超高层框架梁一般采用H型钢，框架梁与钢柱宜采用刚性连接，钢柱为贯通型，在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。
框架梁应按设计编号正确就位。
为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性，在工厂制造时，在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿)，悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝，腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁（短牛腿）连接，上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝，腹板采用高强螺栓连接。
由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求，当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时，腹板的连接板可开椭圆孔，椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0（d0为螺栓孔径），并应保证孔边距的要求。
框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度，需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核，确定其翻样下料的精确长度。
框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接，目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘，先一端点焊定位，再焊另一端。
高层建筑结构设计论文篇7
高层建筑设计理念主要有两种：工业主义建筑设计理念和工业主义建筑人文化设计理念。工业主义建筑设计理念主要表现为以适应大工生产为基本出发点，讲究建筑功能，在建筑设计中注重对材料和结构的率真表达。工业主义建筑人文化设计理念，是工业主义建筑设计理念的补充与完善，建筑形体在强调对材料和结构的率真表达的同时，也重视建筑的语义表达；不单单关注建筑本身的纯粹形式或理想的秩序，更强调建筑与周围环境和城市文脉的整合。
从1853年到20世纪30年代，是高层建筑设计的曲折探索阶段，工业主义建筑设计理念虽处于支流地位，但对后来高层建筑设计的影响最大。20世纪30年代到20世纪60年代，现代主义风格的高层建筑风靡全球，工业主义建筑设计理念得到了完美诠释。从1909年开始到20世纪30年代，工业主义建筑设计人文化设计理念处于萌芽阶段，20世纪60年代以后逐渐深入人心，它丰富了高层建筑创作手段和方法，极大地促进了高层建筑呈现多元化、个性化的趋势。
从1853年到20世纪30年代，由于高层建筑刚刚出现，人们对高层建筑的理解和认识还需进一步深入和完善，设计上也缺乏经验，因此，借鉴历史传统和美学理论成为当时时尚，以学院派为代表的复古主义占上风。但是，欧洲和美国的少数建筑师，坚决反对抄袭历史形式，坚信工业主义建筑设计理念，认为一幢新建筑应符合新功能、新材料、新社会制度和新技术的要求，并对高层建筑设计进行了积极探索，奠定了20世纪30年代到60年代现代主义高层建筑的设计原则和形式基础。如由伯姆和鲁特设计的瑞莱斯大厦，其水平带几乎全是玻璃，强调围护结构的轻质透明，表达框架结构的美学特点，建筑的美学特色有别于官邸式三段式建筑的沉重感，影响了密斯。凡。德。罗的设计。格罗皮乌斯和伊里尔。沙利宁参加1922年举行的芝加哥《论坛报》大厦设计竞赛的设计方案对后来的高层建筑设计影响最大。格罗皮乌斯的设计方案形式简洁，没有多余的装饰，充分展现框架结构的美学品位，无论是在结构上还是功能上都是杰出的，极其适合办公楼要求，成为第二次世界大战后流行的高层办公楼形式的早期萌芽。伊里尔。沙利宁的方案强调建筑建垂直上升的表现，顶部收缩、跌落，但形式同样地简洁和反对繁琐装饰，是体现工业主义建筑设计理念的成功作品。
20世纪30年代到60年代高层建筑最完美地体现了工业主义建筑设计理念。这一时期的建筑所关心的问题聚焦在如何开发材料、结构的表现力，如何单纯的抽象表达使用功能、表达空间组合。密斯。凡。德。罗设计的湖滨路公寓、西格拉姆大厦都充分展现了钢框架结构和围护墙体玻璃材料的表现力；汉考克大厦着力挖掘了结构构件X型支撑的美学特色；利华大厦开创了灵活空间的模式；贝聿铭设计的约翰。汉考克大厦的艺术重点则转向追求由镜面玻璃反射所引起的感官愉悦。
从1909年开始到20世纪30年代是工业主义建筑人文化设计理念的萌芽阶段。这一时期的高层建筑设计，由于建筑师们认识到高层建筑将成为城市天际线的主宰因素，而十分重视高层建筑冠部设计的标志性，如大都会人寿保险公司，这是建筑与城市文脉整合的早期表现。
工业主义建筑人文化设计理念主要体现在20世纪60年代以后的高层建筑设计中。20世纪60年代后期，人们开始对工业主义建筑设计理念进行反思，并意识到工业主义建筑设计理念以适应大工业生产为目标，强化“以物为中心”，缺乏对人性的关怀，因此，许多设计也暴露出严重的缺陷。如密斯式的方盒子建筑在世界范围流行，地方特色受到严重冲击；世界贸易中心大而失度的形体，导致曼哈顿繁华区的空间尺度失去平衡等等。正是基于对这些问题的反思，人们开始认识到建筑设计的核心问题是为“人”服务。20世纪60年代以后，高层建筑设计理念发生了巨大转变，建筑形体在强调对材料和结构的率真表达的同时，也重视建筑的语义表达；同时注重强调建筑与周围环境的和谐和与城市文脉的整合，工业主义建筑人文化设计理念开始深入人心。高技派、后现代主义、晚期现代主义、生态建筑、可持续性建筑等各种建筑流派和思潮，都是工业主义建筑人文化设计理念某些观念的具体体现。
如菲利浦约翰逊设计的美国电话电报公司总部、矶崎新设计的日本筑波中心与贝聿铭设计的香港中国银行大厦都十分重视建筑的语义表达，但建筑风格迥异，实现的手段也不同。电话电报公司总部、日本筑波中心都是借用历史符号，而香港中国银行“芝麻开花节节高”的隐寓则是通过有意识地强化结构支撑构件而实现的。o.m.翁格尔斯设计的德国托豪斯大厦隐寓的“大门”形象，同样没有借鉴历史符号，而是通过建筑的虚实对比实现的。
诺曼。福斯特设计的香港汇丰银行表现了“材料—结构—设备”的高技风格，同时，采用悬挂结构体系实现大楼底层完全敞开，与楼前的皇后广场连成一片，充分体现了建筑与城市文脉的整合意识。
理查德迈耶设计的美国步里奇波特中心，极力追寻建筑的尺度与形态同城市的整体结构相适应。为表示对相邻的巴纳姆博物馆的尊重，其体量打散处理，形成一个轮廓线丰富、由低矮和中等高度体量组成的连续体。这与世界贸易中心大而失度的体量形成鲜明的对比，探究其深层次原因是设计理念的差异所致。
高层建筑结构设计论文篇8
关键词：高层建筑建筑设计设计优化
中图分类号：S757.4+2文献标识码：a
随着我国城市化进程的逐步加快，人们越来越侧重于高层建筑，建筑类型和居室功能也越来越多，建筑结构设计也出现了多种样式。但是，建筑结构设计的多样化不只是关系到建筑物的审美功能，而且也要突出表现建筑物的安全性能等，在这个意义上我们可以说，科学合理的建筑结构设计，可以促进高层建筑综合性能的发展。
一、高层建筑结构设计特点及难点
高层建筑结构设计有下面这些特点：（1）要计算高层建筑遇到较大风力影响、地震影响时所产生的水平侧向力的大小。（2）将高层建筑体的高度和宽度比例控制在合理范围内，才能保证其更加稳定。（3）保证高层建筑的平面、体型、立面质量、刚度要对称和匀称，保持建筑整体的稳固性。（4）将由于风力影响、地震影响、温度影响、基础沉降等原因引起的变形节点构造降到最小。（5）在遇有重量大、基础深等问题时，如何做好高层建筑的设计和施工问题。[1]在上面论述的众多高层建筑结构设计因素中，具有代表性的问题有扭转问题、抗风问题、抗震问题、消防设计等，下面分别进行研究。
1、扭转问题
在高层建筑中，建筑的三心指的是几何形心、刚度中心、结构重心，在设计高层建筑时要保证三心集中于一点，也就是做到三心合一，假如设计当中没有达到这一要求，那么高层建筑就可能出现扭转现象，受到水平力的影响，建筑物会受到损坏。
2、抗风问题
高层建筑具有很高的高度，容易受到风力的影响，在遇到较强风力时，会对高层建筑的柔软部分产生静力形式、动力形式的震动，特别是动力震动会影响高层建筑的墙体和支撑结构，容易造成极大的破坏作用，因此在进行高层建筑的设计时，一定要进行抗风设计，防止建筑物损坏。
3、抗震问题
高层建筑的抗震设计长期以来是设计中的一大难点，因为设计人员不能根据实际情况改变设计策略，在进行结构设计时，没有认识到抗震设计的重要性。再因为高层建筑结构复杂，设计人员在计算建筑的抗震效果时，不能做到准确无误，导致设计包含一定的缺点，在遇有地震情况发生时，常会造成建筑物的极大损坏。
4、消防问题
我国关于高层建筑的具体要求中，规定了一定要进行科学合理的消防设计，但在高层建筑消防设计中，存在着很多难以解决的问题，如高层建筑运用的材料容易燃烧、高层建筑的火势不易及时得到控制、高层建筑中的人群不能及时得到疏散、高层建筑中的排烟系统难以设计、一般情况下高层中的人员较多等。[2]
二、高层建筑结构设计优化对策
1、优化平面布局设计
在设计高层建筑时，常常会因为没有做到三心合一而出现扭转情况，使建筑物出现质量分布不均匀现象。因此在实际设计过程中，设计人员最好采用较为规则的图形设计，如正方形、矩形、圆形、正多边形等，这些图形建筑质量容易分配均匀，最好不运用L形设计、t形设计、十字形设计，在遇有特殊地质情况和结构要求时，要依据严格的规定进行设计，杜绝建筑物出现较大的突出部分，以保证建筑物的对称性为最终设计目的。
2、优化抗风结构设计
解决高层建筑由于风力影响而出现的受损情况，主要做到下面几点：一打好基础，要使高层建筑具有良好的抗风性能，首先要打好高层建筑的基础。在设计基础时可以应用级配较高的砂石，在受力层增加抗拔锚杆。二做好高层建筑的耗能结构设计。在设计高层建筑时，设计相应非承重构件时可以应用耗能构件，如楼板、剪力墙等，可以减少风力对建筑的作用。三在设计中注意减少水平荷载和风力叠加造成的破坏作用。高层建筑由于高度关系，在遇有强风时常会产生结构内力，如果水平方面产生结构内力，再加上风力的影响，则会产生更大的破坏力。[3]因此，在设计过程中要注意水平力的影响，在具体施工中应用高性能混凝土，防止出现结构内力。四增大结构的承载力和抗风力。依据高层建筑的各项数据，进行建筑的承载力计算和抗风力计算，以此为前提制订放大系数，才能保证高层建筑具有较高的抗风作用。
3、优化抗震结构设计
在高层建筑设计中，抗震设计长期以来存在很多难点，笔者依据实际工作经验，总结了做好抗震工作的几点要求：一是确定抗侧力构件的位置，在设计高层建筑时，如果能够较好的保证水平方向的对称性，则可以有效降低地震对高层建筑的影响，在设计时利用改变抗侧力构件的位置，可以在建设中形成应力分布系统，与竖直方面的侧力构件结合在一起，形成更为完整的应力分布系统，可以保证建筑具有更好的连续性和稳定性，有效应对地震。二是做好地基的抗震效果。在产生地震时，高层建筑的地基容易受到损坏，为了保证地基的安全性，可以增加桩基埋深，使桩基与上部结构紧密联系在一起，可以增加基础的抗震能力。三设计高质量的剪力墙。具有较高性能的剪力墙，在发生地震现象时，可以吸引建筑产生的内力，使墙体和楼板的刚度增加，防止建筑物产生位移，具有较好的防震效果。四尽量简化、一体化高层结构构件，利用简单化设置扶壁、筒口、筒脚等，使建筑物保持对称。还有，可以一体化设计柱子、楼板等，可以增加整体结构的连续性和刚度，提高建筑物的抗震水平。
4、优化消防结构设计
现阶段，高层建筑火灾情况不容忽视，因此必须做好高层建筑的消防结构设计工作，此项工作具体包括两方面内容，一是消防结构设计，二是使用期间的消防规范。本文主要论述消防结构方面的策略，在设计高层建筑的消防结构时，首先应该保证防火结构具有一定的距离，依据当地的地形条件，如果条件允许的情况下，防火结构间的距离可以适当加大。在应用建筑材料时，最好不应用易燃材料，通过使用耐火材料来达到防火的目的。还有，高层建筑当中应该具有优良的疏散系统，可以有效减少火灾人员伤亡数量，一般情况下，高层建筑的疏散系统是垂直的，人员一时难以分散。[4]在设计消防结构时，可以设计为双通道疏散，增加防烟区、耐火区、避难层等设备。还有，高层建筑当中，可以利用设置隔离结构的方法，控制火势的进一步蔓延，提高建筑物的消防能力。
总之，高层建筑结构设计是一个长期复杂的过程，不管哪一方面出现失误，也会影响高层建筑的设计效果，阻碍高层建筑的施工与设计，为了保证高层建筑结构设计的安全性，则一定要联系高层建筑结构的实际情况，做到科学设计、积极防范，提高高层建筑设计质量，进一步保障人民的生命财产安全。
参考文献：
[1]王璐颖.高层建筑结构设计与表现[J].科技致富向导.2010(29)
[2]钱立彬,李勇.高层建筑结构设计的影响因素[J].黑龙江科技信息.2010(10)
高层建筑结构设计论文篇9
【关键词】高层建筑；外墙体结构；施工；要点
abstract：as栀攀transformationofthecommoncitymodernizationconstructionform,High-risebuildinggraduallyreplacedthelow-risebuildingandextensivebuilt.Lookfromstructuralformofthehigh-risebuildingintheuseofperformanceandstructurecombinationisbetterthantraditionalarchitecture,buttoconstructionunitoperationrequirementisbecomestricter.thewallstructureisthebasiccompositionofthehigh-risebuilding,thewholebuildingtouseofperformanceplayhasanimportantrole.inviewofthis,thisarticleanalyzestheoutsidewallstructureconstructionhigh-risebuilding,attherequestoftheimperviouswallconstructionastheresearchfocuses,activelyadvocatedthegreenwallstructureofconstructionproject
Keywords：highrisebuilding,outwallstructure,construction,keypoint
中图分类号：tU97文献标识码：a文章编号：
社会经济的快速发展为高层建筑项目的开展提供了物资保证，施工单位在项目资金的保证下能够顺利完成工程建造任务。外墙体结构属于建筑物的基本构造之一，该结构施工质量不仅关系着建筑物的美观效果，对业主内部空间的利用也有很大的影响。因此，施工单位在作业期间要积极倡导新型建筑物结构，采用绿色、节能等科学的方案完成建设任务。
一、高层建筑外墙渗漏的原因
外墙产生渗漏是砌体工程较常见的质量缺陷，尤其是现在大部分房屋建筑采用框架剪力墙结构，用轻质空心砖作为填充护墙体，砌筑灰缝砂浆饱满度达不到要求，很容易出现渗漏现象。
1、环境气候因素造成的渗漏。南北各地气候及环境因素差异较大，北方干旱寒冷多风，在南方尤其是沿海城市台风，暴雨多的季节，多高层建筑的护墙体风压最大可达700pa。这种情况下建筑设计一般只注重房屋的整体安全性考虑，而忽视了必要的防水设计措施，由风压造成的温度应力使表面微小的变形长期累积作用，墙面终会产生微缝会逐渐扩大。
2、砌体结构造成的渗漏。墙体的采用材料温度线膨胀系数不相同，构件及砌块之间的变形不能协调而引起墙体开裂。温度的线膨胀系数存在一定差异，造成墙体产生裂缝的部位增加产生渗漏的机率加大。
3、施工过程中造成的渗漏。①材料本身不合格，砌块加工制作粗糙外观质量差，外形尺寸偏差超标，例截面尺寸不一致且缺棱少角较多。②砌筑砂浆和易性差砂粒过粗或过细且含土量过多，配合比例不当随意性大，搅拌时间太短很不均匀。
二、绿色思想在高层建筑中的推广
新时期建筑行业面临着多方面的挑战，高层建筑在设计规划时需要达到的工程质量标准更严。为了满足广大用户对住宅建筑的使用需求，采用先进的建筑创作理论指导设计是必不可少的。生态建筑是理论是当前行业改革的先进创作理论，其指导建筑设计或施工能发挥出多方面的作用。
1、节能降耗。生态理论指导建筑设计，能从多个方面改善建筑物的结构性能，并且降低项目施工期间的物资、能源消耗。生态住宅设计中选用各种环保材料，可避免后期施工期间造成的污染问题。
2、优质生活。住宅建筑创作引入生态型设计理论，建筑物装饰结束后可显著改善用户的居住环境，提高了室内居家生活的水平，在带动消费的过程中提供优质生活。
3、创造收益。建筑创作理论的完善能够为工程单位创作丰厚的收益，先进理论指导下设计出来的工程方案具有“质量高、能耗少、收益大”等多个特点。
三、预防外墙渗漏的控制措施
从外墙产生渗漏的一般原因分析可知，多层建筑外墙出现渗漏的成因比较复杂，防渗漏也是一个系统工程，需要从设计构造，材料应用，施工控制等多个环节加强控制。由于产生渗漏的环节多且环环紧扣，只要是某一个环节存在隐患，就可能出现渗漏问题。
1、加大施工过程的控制力度。严格执行材料进场的报验制度，认真做好原材料的检验和砂浆试验配合比的控制，严格按试验室试配的施工配合比计量拌制砂浆，控制进场砂粒的筛选和使用砂浆的时效性。
2、主体结构施工阶段的控制。在剪力墙施工过程中，对影响外观及主体质量的模板安装质量不容忽视，平整度，垂直度，刚度和强度要控制在允许偏差范围以内。
3、装饰装修阶段的控制。基层的处理必不可少也非常重要。剪力墙的砼浇筑振捣遇到孔洞的部位要仔细认真，对蜂蜜麻面用砂浆补平，表面有油污的要彻底清理干净，穿墙螺栓孔要用膨胀砼填充补实。表面要进行界面处理，如拉毛或甩浆的粘结层处治，甩浆均匀不漏底且进行认真养护。
四、外墙体相连结构的施工技术
生态建筑理论提出后，设计人员要紧扣“生态、绿色、环保”等主题，将其运用到现实创作过程中。从绿色建筑角度考虑，还需把外墙体结构施工与整个建筑物周围的区域相联系，实现生态建筑理论应注重建筑物具体结构的创新。主要系统包括：
1、通风系统。建筑室内环境需要定期调节空气流通状态，以维持良好的居住环境。使用自动化通风系统可减小住宅建筑内通风的难度，方便了用户调节居住环境。生态建筑理论中倡导“自然通风”，无需使用过多的通风装置，设计时对建筑的平面布局、立面设计、三维空间布置等科学规划，通过室内外结构的优化设计即可发挥最佳通风效果。
2、隔热系统。设计隔热系统的目的是维护室内热能的均衡性，避免热量散失过快而影响到用户的居住质量。生态建筑所设置的隔热系统应使用环保型材料，此外，隔热系统设计也要考虑光照、遮阳、采光等因素的影响。
3、噪声系统。调查显示，超过40%的住宅用户遭受室外噪声的干扰，严重影响了正常的生活水平。要对住宅建筑周围区域的情况详细调查，弄清噪声的音量大小及发声来源，然后设计针对性的防护方案。比较常见的防噪声系统是“双层玻璃窗”，设计人员可根据建筑结构进行改造。
4、绿化系统。生态建筑创作理论的实现不能仅限于室内，还要考虑室外住宅区的绿色设计。设计人员要不断扩大住宅区的绿化面积，在设计住宅区域土地规划方案时要控制好绿化带结构的分布；另一方面，尽可能添加一定面积的人造绿化景观，这对于住宅居民生活水平的改善也是很有帮助的。
结论
总之，高层建筑物外墙体结构施工应从绿色环保角度考虑，这样才能适应新时期建筑行业的发展趋势，提高建筑物的使用性能及美观价值。施工单位要针对高层建筑外墙体施工存在的问题，采取科学的施工建造方案，确保建筑物结构性能满足实际需求。
【参考文献】
[1]何颐华，方寿生，钱力航，王素琼;高层建筑箱形基础基底反力确定法[J];建筑结构学报;1980年01期
[2]周卜颐;七十年代欧美几座著名建筑评介(续)[J];建筑学报;1980年02期
高层建筑结构设计论文篇10
【关键词】高层建筑；钢筋混凝土；结构设计；耐久性
在进行钢筋混凝土高层建筑设计工作中，要突出设计的主要内涵，体现出钢筋混凝土高层建筑设计结构的灵魂。发挥出高层建筑的功能性，实现高层建筑的稳定性与安全性的保障。加强高层建筑的设计质量，充分的发挥出钢筋混凝土的优点，全面的优化结构设计的方法，达到高层建筑设计的目标。
一、钢筋混凝土高层建筑设计结构的灵魂
在进行钢筋混凝土高层建筑设计工作的过程中，要求高质量的完成设计的灵魂工作，将钢筋混凝土高层建筑设计工作的灵魂分成三个部分进行论述，一是钢筋混凝土高层建筑设计结构的安全性；二是钢筋混凝土高层建筑设计结构的耐久性；三是钢筋混凝土高层建筑设计结构的适用性，具体的论述如下：
（一）钢筋混凝土高层建筑设计结构的安全性
在进行钢筋混凝土高层建筑设计工作的时候，要考虑混凝土结构的强风度与功能，重点突出混凝土的安全性能，保证在高层建筑物使用年限之内，混凝土的结构可以克服各种负荷因素带来的影响，确保高层建筑物的安全性与稳定性。在发生高层建筑物突发事件或者是偶然事件的时候，混凝土要确保高层建筑物的稳定性与高层建筑物结构的安全性。
（二）钢筋混凝土高层建筑设计结构的耐久性
在进行钢筋混凝土高层建筑设计工作的过程中，要考虑建筑物使用年限的问题，要保证钢筋混凝土的稳定性超过高层建筑物的使用年限，并确保设计结构的功能是可持续性发展的，形成良好的高层建筑物设计结构的耐久性能，最终实现建筑设计的目标。
（三）钢筋混凝土高层建筑设计结构的适用性
保证了钢筋混凝土高层建筑设计工作的质量，就可以保证钢筋混凝土的建筑结构与使用的寿命，在进行设计工作的时候，要重点突出设计工作的重要作用，注意钢筋混凝土的实用性能，实现混凝土在整体建筑在的功能性。满足建筑物的整体的要求，加强钢筋混凝土在地震、裂缝、形变、撞击等外力因素的作用之下，保持混凝土结构的不变，增强混凝土的抵御功能。
二、钢筋混凝土高层建筑设计中的设计要点
（一）水平载荷逐渐成为控制因素
高层建筑物本身承受的重力造成的轴向力在进行垂直分量大小与弯曲力矩的时候，都与建筑物的高度有关。在高层建筑物所有的控制因素中，水平载荷是重要的控制因素之一，在结构系统倾覆力矩和产生的垂直分量的轴向力与建筑物的高度成正比例关系。例如：在一项高层建筑物中，高层建筑物的高度已经确定好了，建筑物的竖直载荷就可以确定，但是，水平载荷是不确定的因素，因此横向载荷控制己成为钢筋混凝土结构设计中的一个重要因素。
（二）轴向变形
在高层建筑中，当垂直方向的负载数值较大的时候，就会影响到建筑物结构发生轴向变形的情况，降低了梁的中间位置的负弯矩值，而在梁的交叉时刻的中间和轴承的载荷值为负弯矩变大。同时，影响到预制件的长度发生了变化，一长，要将预制件的长度的调整轴的数值与变形的计算数值进行合理性的调整。使用垂直构件的变形数字作为比较与分析的数值参考，得到的结果没有安全性。当轴向数值比较大的时候，就会出现建筑材料与建筑的墙体出现破损、裂缝等现象，严重的会导致电梯轨发生变形。
（三）侧移的控制指标
高层建筑物的设计工作中的结构侧移是一项非常重要的工作内容，是重要的设计因素。随着高层建筑物的不断发展与壮大，增加了水平载荷下的结构侧移的误差数值，严重的影响了高层建筑设计结构的合理性。为了更好的改变这种状态，重点工作是建立一个结构侧移的目标，将结构的侧移控制在一定的范围之内。
（四）延展性的结构设计的一个重要指标
高层建筑物的高度与高层建筑物的灵活性是成反比例的，并且会发生严重的建筑物变形问题。为了增加高层建筑物的变形能力，要采用相应的措施进行有效的防止建筑物倒塌与变形的处理工作。高层建筑物在经过塑性变形处理之后，会影响建筑物变形的能力，当达到一定的负荷数值的时候，就会发生坍塌等现象。所以，要使用科学的、有效的方法进行建筑物的梁的变形能力，增加建筑物中的钢筋混凝土结构的承受能力，保证建筑物的变形能力。
三、钢筋混凝土高层建筑设计中的应用
（一）应用在剪力墙的延伸性设计中
在进行高层建筑物的设计过程中，剪力墙在布局的过程中，要保证均匀性，如果剪力墙的刚性设计的过大，就会导致应力的过于集中，承受冲击力的能力下降，严重的还会发生严重的后果。当发生地震等情况的时候，要尽量的破坏横梁，保证支柱的安全，确保建筑物屹立不倒，争取时间，减少伤害的损失。剪力墙的设计，提升了建筑物的稳定性。
（二）应用在剪力墙结构连梁设计中
做好高层建筑钢筋混凝土的剪力墙结构的连梁设计，要满足两个条件，一是要保证剪力墙的韧性，二是具有较强的吸收载荷的能力，保证在发生震动的时候，避免建筑衡量受到严重的损坏。在进行设计的过程中，首先，不要过多的增加连梁的抗弯矩能力，保持整个结构的延伸性能。其次，不要在连梁的设计结构中建立垂直的承重构件，如果发生地震的时候，连梁结构有可能会发生断裂，降低了抗剪切能力，垂直荷载承受过大，将处理严重的损害现象。
（三）应用在构造柱设计中
在构造柱设计中应用钢筋混凝土，是为了更好的保证高层建筑物的安全性别。构造柱的作用是帮助悬臂梁发生变形时承受一部分的载荷，减少悬臂梁的载荷过大的承受力。构造柱在高层建筑物中的使用，帮助建筑物惨淡一定量的载荷负担，将一部分的载荷转移到其他的建筑结构中，提升了建筑悬臂梁的承受能力。
结束语：
综上所述，随着城市建设步伐的加快，钢筋混凝土在高层建筑中的应用越来越广泛。在高层建筑中应用钢筋混凝土是发挥了钢筋混凝土的整体性、刚性、位移性等。钢筋混凝土高层建筑设计中要注意很多细节的问题，利用建筑力学的理论，发挥出建筑材料的功能，优化建筑设计的整体过程，结合实践中的建筑经验，设计出符合现代化生活需要的稳定、安全的高层建筑物作品。
参考文献：
[1]马荫贤.钢筋混凝土高层建筑设计中若干问题的探讨[J].中国勘察设计，2003（12）：64-65.
[2]张大鹏.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探讨[J].科技与企业，2014（5）：194.