发布时间：2023-04-01 10:11:28
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的建筑结构设计论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：建筑结构；设计安全度
1当前的建筑物安全事故，与结构安全度无关
20世纪50年代的结构设计方法，与现在近似，当时所用的混凝土强度很低，只有110~140号，比现在的C15还低。20世纪50年代初期施工手段也很落后，混凝土用体积配合比，人工搅拌，没有振捣器……而当时施工发生安全事故的较少。有一些建筑物使用至今近50年，因此可以说，现在的安全事故，与结构设计安全度是没有连带关系的。只要施工质量保证，设计不出错误，安全程度已能满足要求。所以不必作出全面的变更，个别地方有不够的，则可作局部修补。规范对安全度的要求只是最低值，设计人员完全可以根据不同的工程对象，必要时采用高于规范规定的数值。
2结构设计，提倡节约
我国是发展中的国家，还是要尽量提倡节约，目前我国规范中的构造要求，并非都比外国低。有的已经超过。外国大企业在北京买了按我国规范设计的大楼，说明我国规范不是进不了国际市场。现在对安全度进行讨论，应注意不要引起误导，千万不要误解提高建筑结构安全度建筑物就安全了，造成不必要的浪费。有人认为现行规范安全度与国际相比虽然偏低，但使用十年来已成功建成约100亿平方米的建筑物，实践已经证明，现行规范安全度是可以接受的，这是重要的经验，不能轻易放弃。但考虑到客观形势变化，国家经济实力增强和住宅制度改革现状，可以将现行设计可靠度水平适当提高一点，这样投入不大，却对国家总体和长远利益有利。
3我国现行规范中的构造规定，并非都比别国低
在20世纪60年代初编制我国混凝土规范时，对当时工程事故频繁状况，不少专家曾提出增大安全度，但限于当时政治形势和经济状况而未能实现。现在条件变了，安全度应该提高。现行我国规范规定的是最低用钢量，设计者一般根据结构重要性，予以适当提高，所以下能以此来判定我们在工程中的材料用量，更不能以我们的最低值来与人家比。我国规范规定的柱子最小含钢量力0.4％，是不考虑抗地震时的数量，我们大多数城市设计时都考虑抗震，高层建筑更是都要考虑，这时柱子的最小含钢量就是0.5%~1.0%。而且设计单位在设计高层建筑的柱子时,用钢量常比规范要求的还大,因此与国外相比，实际用钢量并不太小。
我们有些构造要求，已与国外持平，如剪力墙的最小配筋率为0.25%，与美国相同。至于墙的暗柱配筋量，在许多方面已是世界领先。我国规范对于梁受压钢筋的配筋率，有明确规定。且数值与美国基本相等，并非“无此规定”。至于受拉钢筋的最小配筋率，有设计经验的人都知道，在一般梁板构件中，此值并不起作用，有影响的是在类似基础厚板一类构件中。这种构件中，我国规范与国外规范相比，在某些情况下配筋更多。
4规范要根据国家政策而定
一个国家的规范，不仅仅是技术性的，还有根强的政策性，许多方面，是一个国家经济条件的直接反映。因此，我国规范的材料用量，当然应该比发达国家低,也即安全度应该低一些。这方面我们完全可以理直气壮地说，我们过去的设计标准，是符合我国国情的，是安全的。当然某些局部有不足，要不断修改。国外的规范也不是十全十美，也在不断的修改。我们过去的结构成功地经受了几十年的考验,那就是说,我们的规范,基本是正确的,安全度基本是能满足要求的。
我国经济发展地区不平衡，分布不均，不能单看我国这些年沿海地区的经济发展，我国广大中西部地区，还是相当穷的。我国钢产量虽大幅度提高，但人均产量仍就很低，而且品种不全，质量较低。所以，我不赞成说现在就可以大量用钢。中小城市现在还在发展冷轧变形钢筋，这种钢筋性能并不太好，就因为能省钢，所以还在发展，这就是我国的国情。
5不容忽视设计中的浪费现象
关键词：房屋建筑；结构设计；问题
中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：
引言：
近些年来，建筑行业异军突起，一个城市的建筑行业直接标志着该城市的城市化水平，同时又对该城市人们居住和生活质量产生了直接影响，然而，当前建筑施工企业又不能够保证建筑工程的施工质量，这也就对人们的生命和财产安全产生了很大威胁。笔者认为，房屋结构设计直接决定了建筑物最终的施工质量。但是，在当前房屋结构设计领域中，存在着很多问题。下面论述了房屋结构设计中的常见问题。
1. 房屋结构设计中存在的问题1.1 一体化计算机程序的广泛应用并没有显著提高结构设计质量。（引1）
随着计算机辅助设计(CAD)技术的发展，计算方法日益精确化，制图方法中采用的平面表示法和各种标准图相继得到完善，建筑结构设计中存在的热点问题也随之发生了诸多变化，比如，结构整体内力计算和分析非常容易实现，而且出图速度快，节点及其他。
细部表达图纸量大为减少，长期困扰建筑结构设计的一些问题已经得到较好的解决，同时以前不那么重要的问题则上升为困扰结构设计师的热点和难点问题。一体化的计算机程序屏蔽了计算的过程，许多设计软件并没有明示软件内部的简化方法和软件的缺陷，使得一些计算和设计错误更难发现。
1.2 部分结构设计不合理如《建筑抗震设计规范GB50011-2010》第7.1.8条(强制性条文)规定“底部框架-抗震墙结构，上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间，抗震墙很少，上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐，造成结构体系不合理，传力不明确；有些设计中抗震分类、场地类别选用错误，导致整个结构设计错误。一些混凝土构件，特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都达不到；有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定，存在漏算错算现象；有些结构设计与提供的计算书不一致，结构强度远远低于计算结果，设计存在严重安全隐患。1.3 设计深度达不到规定要求由于设计人员没有对一般房屋尤其是多层房屋设计引起高度重视，盲目参照或套用其他的设计的结果；或是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解.因此在设计人员制作图纸中存在“偷工减料”，设计粗糙，过于简单。
2. 结构设计中要遵循的基本原则
房屋结构设计的主要目的是使建筑物安全和房屋能够适应使用的要求，所以设计人员房屋在结构设计时要保证并遵循这四个基本原则：
（1）抓大放小；（2）多道防线；（3）刚柔相济；（4）打通关节。
前三道原则很容易理解，对于原则四，所谓关节，是指变化相聚之处，或变化出现的地方。 不同类型的构件相接处，同一构件截面改变之处，是关节。广义上，诸如结构错层之处，体量改变之处，转换层亦是关节。对于复杂的结构体系，关节的复杂性难于预测和控制,即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因关节的普遍存在，力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断，破坏由此而发生。历次灾害表明，从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。所以理想的结构体系当然是浑然一体的----也就是没有任何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。
3. 房屋结构设计地基与基础
3.1 纵观近些年的房屋结构设计质量，不难发现，很多低层房屋，（例如单建的物管用房、设备房等）并没有地质的详勘报告，只是单纯的依靠建设单位进行口头阐述或者是笼统的对附近建筑物基础设计资料进行参照就进行了施工图的设计，房屋结构的地基与基础设计必须要做到安全、合理、适用，要求设计人员必须要依据相关的地质勘察资料，统一的考察多个方面的易损，从而进行房屋结构设计上部结构方宁和基础类型的设计，单纯的凭地耐力这一个数据时不安全和不全面的，要求我们更加不能够盲目的认为将耐力容许值取小一些就万无一失了。
4. 楼板设计常见问题 楼板是建筑工程中的主要承重构件，是它将楼面，屋面的荷载传给其周围的墙或梁上，楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周，很容易出现设计质量问题，有的还可能存在严重的质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题。 4.1 设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足，简单地将双向板作用单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符，导致一个方向配筋过大，而另一方向仅按构造配筋，造成配筋严重不足，致使板出现裂缝。 板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中，常常在楼板上布置一些非承重隔墙，故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后，进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外，板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼板、屋面板，这样会给上部的板增加了一个中间支承点，使其变为连续板，支承点上部出现了负弯矩，而在板的设计中又没考虑该部分的影响，致使板顶出现裂缝。 双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩，由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放，短跨方向的跨中钢筋应放在下面，长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面，计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计为图省事或对板受力认识不足，而取两个方向的有效高度一致进行配筋计算，致使长跨有效高度偏大，配筋降低，使结构构件存在质量隐患，甚至出现开缝的现象。
5. 抗震结构设计房屋设计用从抗震要求出发，进行合理的结构设计。
5.1 一定要重视概念设计，这是抗震设计的首道防线。
5.2 对一般多层砌体住宅结构，应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系：纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
5.3 对钢筋砼多高层结构住宅，力求做到：框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置，以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力；框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了控制抗震墙之间楼屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外，还需采取措施，保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接；结构布置应尽量采用规则结构，对复杂结构，可以设置防震缝。
6.构造柱的设计
6.1一般来讲，在砖混结构中，构造柱除可以提高墙体的坑剪能力之外，还可以与圈梁联结在一起形成对砌体的约束，这样的设计不仅可以限制墙体裂缝的开展，同时还可以维持竖向承载力，提高结构的抗震性。应避免在结构设计中，将构造柱作为承重柱使用的作法。这是由于如果构造柱一般生根于地梁中，没有另设基础，如果将构造柱作为承重柱使用，会造成构造柱提前受力，降低了构造柱对墙体的约束作用，柱底基础的局部承压强度必然不能满足整体设计要求，柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏，就会出现裂缝。尤其是在结构遭遇地震作用时，应力会集中早构造柱位置，导致构造柱首先遭到破坏，这样一来，构造柱不但起不到应有的作用，反而会成为房屋结构中的薄弱部位。因此，设计人员必须保证承重大梁下的柱子应按承重柱进行设计，若遇特殊情况，如梁上荷载较小，也可将构造柱布置在承重梁下方，但构造柱对下墙体的承压和抗弯强度作用都不应考虑在柱承范围之内。
7.结束语
综上所述，房屋结构的设计工作需要设计人员和建筑工程中所有的工作人员全力配合，才能从根本上消除设计质量的隐患。建设工程是一种特殊商品，工程投资大、建设周期长，其工程设计质量不仅关系到工程的投资效益、使用要求，而且直接关系到人民群众的生命财产安全。针对当前设计质量状况，设计单位应加强内部的质量管理，设计管理部门要加大对设计质量的监督管理，结合施工图设计审查、专项检查、质量抽查等工作，加强对业主、勘察、设计单位的市场监管力度。特别是设计单位在进行房屋结构设计时必须在满足国家设计规范要求的前提下，加强房屋结构的概念设计和地基设计，才能提高房屋结构设计水平，确保房屋设计质量不断提升，以使房屋的结构设计工作做到更安全、更合理。
参考文献：
[1] 韩建平,邹新磊,罗熠,王洪涛. 汶川地震甘肃严重影响区砖混房屋震害特点及鉴定加固[A]. 第八届全国地震工程学术会议论文集（Ⅰ）[C], 2010 .
1.1强柱弱梁为了提高高层建筑的抗震性能，结构设计时应该遵循强柱弱梁的原则。强柱弱梁有利于梁上塑性铰的形成，从而削弱地震作用，对框架柱起到良好的保护作用。如果塑性铰存在于梁上，说明塑性铰所需要的非弹性变形量较小，分布也较为均匀。如果柱中出现塑性铰，则表明非弹性变形集中于某一层的柱中，因此对柱的延性要求会较高。但是在实际工程中往往很难实现对柱的延性要求，如果处理不好，还容易出现较大层间的侧移，对建筑的整个结构安全性会产生影响。为了避免侧移对结构稳定性、安全性的威胁，设计时通常会将非弹性变形限制于梁内，使框架柱的弯承载能力得到保证，降低柱端屈服的产生。
1.2强剪弱弯延性破坏的主要形式就是弯曲破坏，这种破坏通常具有一定的预兆性，比如出现开裂或下挠等现象。但是剪切破坏则是一种脆性破坏，无法预知，如果建筑结构的某个构件出现剪性破坏，这个构件的抗震能力将会丧失，会产生更大的破坏性，甚至造成建筑倒塌。因此，延性设计的强剪弱弯，就是在避免构件与节点发生脆性破坏的前提下，保证建筑结构的整体安全性。为了避免梁、柱等构件发生脆性破坏，应该保证构件的受剪承载力要比构件屈服时的实际剪力高。因此，对于框架结构的高层建筑，在设计过程中应遵循强剪弱弯的原则，并依据承载力值与剪力值来进行科学设计。
1.3节点强锚固梁柱等构件的搭接处即为节点，对于高层建筑来说，节点最容易受到地震水平作用的破坏，因此，节点属于延性的薄弱环节，设计时必须注重节点和锚固的安全性。建筑结构构件的节点破坏主要原因是节点核心部位箍筋足或不到位引起的。为了提升节点的延性，必须保证节点部位混凝土的等级和箍筋的数量。设计时还可以在保证锚固长度的基础上，叠加一定的抗震附加锚固长度，利用锚固的长度来加强节点的延性。为保证梁柱屈服后节点的约束能力，框架节点的延性设计必须依据相关标准进行。
2结构构件设计措施
2.1连梁的延性设计在地震作用下，连梁的破坏通常会表现为局部混凝土压碎。其主要原因可能是跨高比过小，或者构件的抗弯能力高于其抗剪能力。如果出现较大震级，连梁应首先受弯出铰，所以必须控制好其跨高比。在室内如果连梁的高比过小，可考虑利用水平缝来分设两梁。通常室外连梁可以适当开大建筑窗，并将跨高比控制在3左右。为了遵循强剪弱弯的原则，配筋时应该将楼板钢筋的影响考虑进去，不用考虑对纵筋的加强；另外，需要配路箍筋并进行强化，可采用对角交叉配筋形式来提高连梁的延性。
2.2剪力墙和柱的延性设计剪力墙在布置时应该尽量均匀对称，使两个主轴方向的刚度尽量相同。墙体的开洞也应该均匀，尽量减少或避免错洞布置。通常独立墙的能量大多通过墙底出铰来进行消散。而联肢墙，则需要通过设置合理的开洞来消散能量，使其能够在连梁的梁端出铰或墙底出铰，而墙体的其他地方都不会存在塑性铰。在构造方面为了减少剪力墙的剪切破坏，可以在底部加强区适当增加剪力墙的水平受力筋，从而使剪力墙的抗剪能力得到提高。另外，还可考虑将柱箍筋的全长进行加密，以保证框架柱的抗侧能力。
2.3楼梯的延性设计楼梯的周围大多为剪力墙或填充墙，因此，其抗侧刚度要比其他位置的抗侧刚度大许多，地震时会表现得更加明显。楼梯间的结构受力情况较为复杂，楼梯板和平台梁需要承受弯矩、剪力和扭矩等综合作用。设计时可考虑采用板筋上下拉通和提高梯梁配箍率的方法来增加其延性。
2.4填充墙的延性设计填充墙的布置也应该做到均匀、对称，应该尽量减少填充墙引起的房屋附加扭矩。设计时可将填充墙作为荷载输入，其结构受力可不考虑。但是填充墙自身都具有较大的刚度，因此，应该尽量考虑沿竖向连续布置，使其形成砌体剪力墙，起到消耗地震能量的作用，从而避免薄弱层的出现。而且地震时填充墙受到的破坏也会比连梁早，这样便对主体结构起到了保护作用。另外，为了避免地震破坏时，填充墙对人员的伤害，填充墙应该采用较为新型的轻质材料，而且要设置一定的水平接续筋，使其与主体的连接更加可靠。
3结语
1．1传统建筑形态的转变
不同时期的建筑、不同地域的建筑都显现着自身特有的文化特征，这是由于不同环境下的人们对解决问题的方式有一定不同性导致的。从结构主义的角度来看，建筑人类学对历史的间断性进行强调，认为不同的时期和不同的地域的人都是所处社会的构成元素。建筑人类学提倡改革创新传统的建筑设计文化，并应用于现代建筑设计，使之为现代建筑设计服务。
1．2现实主义建筑到未来有机建筑形态
高功能的建筑要求和复杂、现实建筑规范是现代建筑设计师创作过程中需要解决的两大难点，多数结构主义者认为，将来的的建筑将会如有机生物一般，在某些法则中，像结晶生成一样能够自由组合和繁殖。现代建筑设计师在实际的建筑设计创作中，要不受现实束缚，不能过于刻板，要进行超越时代的、表现主义色彩浓烈的城市规划和建筑方案创作。
2建筑形态学结合结构主义对建筑设计的影响
2．1自然形式有机结构
目前，具有仿生特点的自然形式有机结构层出不穷。许多建筑设计师在设计中加入了自然元素的使用，这里的自然并不是指使建筑物与其周围自然环境和谐存在，而是从仿生学的角度，进行自然生物形态类建筑设计，这种新型建筑的形态类似于自然界某种生物形态，在这些建筑中，我们可以深切体会到自然的气息和建筑设计的神奇力量。最初，高迪的自然塑性作品给予了现代建筑仿生特点的启发。现代建筑中，具有仿生特点代表作就是国家体育场“鸟巢”和国家游泳中心“水立方”，其建筑形态是鸟类巢穴的形式，融入了现代化先进的钢结构设计［3］。与“鸟巢”相比，水立方体现了女性柔美，其建筑形态模仿水的纹理，由一个个冰晶状水分子和很所小泡泡构成。在现在建筑设计中，具有仿生特点的自然形态建筑是时代的产物，倍受青睐，这一点，我们的建筑师们已经有了强烈的意识。这些建筑从建筑形态上拉近了人类生活与大自然的事务，此外，这些建筑的概念结构表现出人与自然的融合，使生活更加美好。
2．2“高技”派建筑
随着科技的发展，新技术与新结构的不断涌现，许多建筑师开始通过作品向人们进行技术性审美价值的信息传达，这一类作品被称作“高技”派建筑，如今，“高技”派建筑应运而生，不断涌现。高技派建筑师中最具有代表性的人物之一就是诺曼·福斯特，他设计的建筑结构中，主要使用了玻璃和金属材料，一般都是采用较高的施工技术对外观形态进行金属化表现，存在一定的科幻色彩。伦敦新地铁加纳利·沃夫地铁站就是这类建筑的典型代表之一。我国的国家游泳中心“水立方”就很好了体现了材料学、材料化工和计算机技术等技术相结合的特性及优势，外表采用膜结构－－－ET-FE材料，不仅仅展现了结构力量美，还体现了设计
2．3地域性建筑设计
随着时代的进步，全球化发展的趋势也在不断扩散。在建筑设计当面，仅仅只是体现地域特色的建筑物正在逐渐减少，而在世界范围逐渐普遍起来的西式、欧式建筑，使建筑隐藏着特色单一的危机，要解决这一问题，最有效的措施就是在建筑设计中展现地域特色。我国现代建筑中地域性建筑设计卓见成效，具有代表性的建筑就是河南博物馆，其建筑形态呈金字塔形，共有9座，根据中国传统中中心对称布置的建筑文化，包含着九鼎中原的蕴意，酣畅淋漓的展现出中原文化的特点。
3结束语
在建筑的竖向荷载中，其主要是由楼面荷载以及结构自重通过楼面传递到剪力墙的。其具有着两种表现形式，一种是由连梁所产生的弯矩，一种是墙肢内具有的轴力。在我们对竖向荷载进行计算时，主要是以其受荷面积进行计算的，而在水平荷载计算时，则主要是借助计算机的有限元方式对其进行计算，通过这种建筑受力情况的科学估算，能够有效地为我们后续的结构布置提供重要的基础数据。在高层建筑中，剪力墙结构一般都是以双向布置的方式形成空间结构。在剪力墙布置过程中，非常关键的一个问题就是要保证力所具有的均衡性，要通过建筑中心同刚度中心距离的接近避免建筑出现扭转效应。在对其实际布置时，我们会看到当剪力墙抗侧刚度过大时，其所具有的自振周期也会随之增大。面对此种情况，设计人员则可以通过加大墙体间距的方式使结构的抗侧移刚度能够得到降低，可以说，通过剪力墙的合理布置，能够有效地提升高层建筑的稳定性。
2剪力墙结构设计
对于剪力墙结构的设计是一个非常复杂、专业的过程，其中具有着很多个设计步骤。对此，就需要我们在对剪力墙结构进行设计之前就能够对剪力墙结构设计的步骤进行充分的了解，并对墙肢所具有的厚度与长度进行确定。之后，则需要开展连梁以及边缘构件的设计，最终对地震荷载进行计算。
2.1墙肢长度与厚度的设计
之前我们已经提到过，在剪力墙设计的过程中其长度不应当过长。对此，我们就需要对墙肢长度设置进行一定的控制，避免长度过长。一般来说，墙肢长度不应当超过8m，且跨高比应当大于6，并以此帮助我们获得更为稳定的剪力墙设计。在厚度方面，我们在实际设计时则需要能够对剪力墙所具有的稳定性以及刚度作出保证。通常来说，一般居民建筑的填充墙厚度会保持在200mm左右，在剪力墙厚度设计时也将其设置为200mm。而对于部分不含地下室的高层住宅来说，则将其基础埋深选择在2.5m以上，强度高度在5m以上，之后再根据适当的比例对剪力墙进行确定。但是对于这种方式来说，其很可能使最终的剪力墙厚度大于填充墙厚度，这也是非常不利于我们高层建筑设计的。对此，就需要我们在对剪力墙厚度设计时能够在联系建筑实际情况、相关建筑设计规程的基础上对其进行科学的设计。
2.2连梁的设计
连梁就是对墙肢之间进行连接的梁，其不仅能够帮助我们对不同墙肢进行连接，同时也能够在水平荷载的作用下使墙肢因为出现变形情况对连梁产生一种内力，并以这种内力的产生对墙肢施加一种稳定的约束作用。在实际设计中，首先需要重点关注的就是截面尺寸以及连梁跨高比这两个指标。如果连梁刚度过大，就需要我们对其进行适当的折减，但是，在对剪力墙进行设计时，仅仅根据相关的设计标准很难帮助我们实现配置的折减，对此，就需要我们能够允许其适当的出现开裂的情况，并以这种开裂情况的存在将内力转移到墙体上来实现折减的效果。而在折减过程中，也需要我们能够对折减的系数引起充分的重视，通常来说，如果防裂度较低，那么我们就可以根据情况折减的少一些，而如果防裂度较高，就可以折减的多一些。但是，无论我们折减的多、少，都需要保证折减系数应当大于或者等于0.5，因为只有在这种折减系数下才能够使连梁所承受到的竖向荷载能够得到保障。而在连梁刚度方面，我们则可以通过增加剪力墙洞口宽度的方式减小连梁刚度，因为当整体结构的刚度降低时，当发生地震时的地震作用也会因此降低，并可以保证连梁所具有的承载力不会出现超限的情况。另外，混凝土也是我们在设计时需要重点注意的问题，通过混凝土等级的提升，也能够对连梁抗剪承载力的不超限情况起到一个保障作用。
2.3边缘构件的设计
边缘构件也是我们在剪力墙设计过程中非常重要的一项工作。对于边缘构件而言，有约束边缘构件的矩形截面剪力墙和无约束边缘构件剪力墙相比有着明显的优势，具有着更高的基线承载力，同无约束情况相比其承载力能够提升约40%左右。而在类型方面，边缘构件主要有构造边缘构件以及约束边缘构件这两种，在实际应用的过程中都需要我们在联系建筑实际情况的基础上对其进行设置。
2.4地震荷载及内力设计
如果建筑主体结构布置情况较为简单，那么我们在对剪力墙结构进行设计时则可以通过空间协同平面框架的应用对其进行计算。而如果建筑主体结构布置情况较为复杂，我们则可以通过空间分析程序对其位移、内力等因素进行分析。同时，在实际设计过程中，我们也需要以简化计算的原则开展设计工作，且在对地盘长宽进行计算时需要能够在结合建筑主体结构长宽的基础上对其开展分析工作，并尽可能地以成比例的方式进行设计。
3结束语
关键词：高层建筑；剪力墙结构；计算分析；抗震设计
高层建筑剪力墙结构设计不仅要满足高层建筑结构的各项要求外，也需满足规范对此类结构所有其他规定。同时，还要加强构造处理方面的各种措施。在进行结构的整体设计计算时，转换层上下结构的侧向刚度比应符合规范要求，并应严格控制结构在地震作用下的位移值和扭转效应，使结构布局合理。本文结合工程实践，主要论述了高层建筑剪力墙结构设计要点及注意问题。
1 工程概况
某高层住宅建筑，分为A、B、C 3栋，一共16层，地下室为2 层，层高为 3.6m和4.5m，A、B栋主体结构层高61m，；地上1层为居民活动空间，高5.2m；2～16层为住宅，层高 2.9m，以上至屋顶层高均为 3.0m。
2 结构设计
2.1 转换体系的选取与计算
框支转换层楼板在地震中受力变形较大，其在整体电算中的模型选择很关键。由于工程转换梁上部层数多，地震时楼板将传递相当大的地震力，其在平面内的变形是不可忽略的。因此采用弹性板或弹性膜的计算模型较为适宜。由于弹性板的平面外刚度在整体计算中已被计入，相当于考虑了板对梁的卸荷作用，会使梁的设计偏于不安全。在进行整体结构分析时，将转换层楼板用弹性膜单元模拟。
2.2 嵌固端与转换层楼板板厚的确定
工程以±0.000 板作为嵌固端，既保证上部结构的地震剪力通过地下室顶板传递到全部地下室结构，同时能够保证上部结构在地震作用下的变形是以地下室为参照原点。《抗规》第 6.1.14 条规定：当地下室顶板作为上部嵌固端部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。故地下室顶板厚度取200mm，同时，为了有效地将水平地震力传递给剪力墙，在应力集中的楼层，将楼板厚度加大，转换层楼板取180mm，与其相邻的层也适当加厚至150mm。
考虑抗震需要，施工图阶段时更有意提高转换层配筋率，使单层配筋率达到0.35%，以进一步提高转换层楼板和框支大梁共同作用的能力。考虑到梁宽大于上部剪力墙的两倍，宽度较宽，对边转换梁，板面钢筋不是简单地要求伸入梁内满足锚固要求即可，而是要求必须贯穿梁截面，以确保梁内扭矩在板上的有效传递。
2.3 框支柱与剪力墙底部加强部位墙厚的设计
框支柱作为框支剪力墙结构体系中重要的构件，它的安全度直接决定了整栋建筑的抗震潜力，因而框支柱的延性和承载力成为设计的关键。框支柱应在计算的基础上，通过概念设计和抗震措施进行设计。调整框支柱总剪力不小于0.30，框支柱的抗震等级定位一级，为了增加其延性，轴压比不超过 0.4，其最小配箍特征值比一级增加 0.02 采用，框支层剪力墙轴压比控制在 0.6 以内，以保证剪力墙有足够的刚度。
抗震设计时，剪力墙的底部加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围，其目的是在此范围内采取增加构造边缘构件箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施，避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。为了保证底部加强部位处剪力墙的平面外刚度和稳定性，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》）及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高规》）分别规定了剪力墙底部加强部位墙厚的取值。其中，考虑到高层建筑结构的重要性，《高规》对墙厚的取值更加严格。取《高规》第 10.2.2 条规定：带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起，宜取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的 1/10。
2.4 转换层上、下结构侧向刚度比的确定
工程实践中，框支剪力墙结构体系是对结构本身来说是很不利的，为了加大底部大空间楼层的抗侧刚度，使上下刚度接近，《高规》规定：需要抗震设防时，转换层上下刚度比不应大于 2，同时不应小于 1。为了满足此要求，对底部的落地芯筒及少量的落地剪力墙均予以加厚，落地芯筒周边墙体加厚至300mm（上部为250mm），少量的落地剪力墙加厚至 400mm（上部为250mm），同时转换层以下的混凝土强度等级定位 C45（上部为C35），最终大部分单元刚度比均控制在1.4左右，只有少数单元较大，但也控制在1.8以内。
由于高层结构中转换层的出现，沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏，力的传递途径会有很大的改变。如何计算转换层上、下结构侧向刚度比是带转换层高层建筑结构设计时必须解决的主要问题。《高规》附录 E 分别规定了底部大空间层数不同，转换层上、下结构侧向刚度比的计算方法。其中转换层上、下结构的等效侧向刚度比的计算综合考虑了竖向抗侧力构件的抗剪刚度和抗弯刚度，因此更能反映带转换层的高层结构沿高度方向刚度变化的实际情况。转换层上、下结构的等效侧向刚度比按公式（1）计算，为了便于计算顶部位移，可以将顶部单位水平力适当放大。
1H2
γe≤ （1）
2H1
结构设计时可以应用“高层建筑结构空间有限元分析与设计软件”（SATWE）计算转换层上、下结构的等效侧向刚度比，具体计算步骤如下：①采用 PMCAD 建立结构计算模型；②采用 SATWE 前处理程序形成风荷载数据文件 WIND.SAT；③分别修改计算模型的风荷载数据文件，将顶层刚性楼板的 X、Y向风荷载的 X、Y轴均设置为500kN，Z 轴扭转分量设置为 0，其余各层 X、Y 向风荷载的X、Y 轴分量以及Z轴扭转分量均设置为 0；④运行SATWE中结构分析及构件内力计算程序，求出计算模型 1、2的顶部位移；⑤应用公式（1）即可求解出转换层上、下结构的等效侧向刚度比。
通过上述方法计算得出的转换层上、下结构的等效侧向刚度比宜接近 1，非抗震设计时不应大于 2，抗震设计时不应大于 1.3。
2.5 抗震设计
框支剪力墙结构的局部加强范围，对本工程来说，取框支部分所临近两个2～3个开间所包围的区域。在进行框支柱、梁内力调整时可按此调整加强部位有关剪力墙、框支柱和梁的内力。局部框支加强范围以外，可按剪力墙结构设计。两者交接部分应加强连接构造，如板边设暗梁、梁板配筋加强等，以保证水平剪力传递。
建筑专业为了立面处理的需要，希望在建筑平面的角部开窗，墙体角部在地震作用下，是较敏感的部位，特别当结构平面不规则时，由于平面的扭转，引起内力重分布，将使震害加剧，使得此处的连梁分配更多的地震力，容易产生连梁的超筋问题。因此，需要对此处的连梁采取构造加强措施，本工程主要采用了以下几点：①角部开窗的墙体为无翼缘墙体，《抗规》6.4.1 条规定墙体厚度，当无端柱或翼墙时不应小于层高的 1/12，本住宅层高 2.9～3.0m，故角部房间墙段厚度取250mm；②由于角部墙体无翼缘，延性较差，应在墙体端部设置暗柱，并适当的加强配筋；③为了增加墙体平面外的稳定性，可在每层楼板角部处附加钢筋板带配10Φ12mm 钢筋，两端各锚入暗柱内，长度≥35d。楼层加强，双层双向且均按受拉钢筋锚固于墙内和梁内。
3 结构设计中应注意问题
框支剪力墙结构虽然框支部分很少，但对框支部分还应该符合部分框支剪力墙结构的，同时又不完全符合。因此，为满足使用功能和结构抗震设计的要求，同时使剪力墙的布置和用量较为合理，结构设计时主要应解决以下几个问题：①平面设计时合理布置剪力墙的位置，使结构的刚度中心与质量中心相接近。②对于框支柱上的剪力墙尽可能的减少，减薄，如果实在无法避免时，框支柱的计算配筋要充分考虑到平面外的荷载作用及内力的相互影响。③对工程中出现转换层一类的局部特殊结构形式时，应对结构整体计算后对局部特殊结构进行专门的有效受力分析，如对转换层上下层刚度比进行单独的计算。④增强结构的抗扭能力，在建筑物的四个角部不利于抗震的开设的转角窗，应加强构造措施。⑤对于受力复杂的结构，构造设计是保证结构安全的重要措施。
钢结构的合理利用可以有效提高企业的经济效益，和传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构更加环保。就这点来说，钢结构更加符合国家节能减排的号召，满足建筑对节能环保材料的需求。钢结构本身就是由钢材构成的，建筑对高强度和高效能材料的需求也因此得到满足，具有很大的循环利用价值;在工程施工过程中，为了保证不出现其他问题，就需要在设计阶段对图纸和计算不断优化，在保证图纸质量的前提下，确保施工顺利进行;设计过程应该经济合理，可以满足建筑抗震和防火要求;和施工工艺以及相关产业紧密配合，促使钢结构施工过程不断优化，在保证质量的基础上满足施工过程中的各种要求。
1．1工业建筑中常规钢结构的作用
在工业建筑中，钢结构的常规应用由来已久，我国多数工业厂房均采用的是常规钢结构人字梁以及工字梁，这些常规钢结构已成为工业早期时代的主要象征。而这些特征构成了我国的吊车梁式系统以及常规钢屋架系统。由于民用建筑、商用建筑以及工业建筑各有不同，在进行工业建筑时要求建筑结构能够为工业生产以及施工提供最好的跨度及空间。而传统钢筋混凝土结构已经不能完全满足现在工业生产在跨度以及空间上的相关需求，从而鉴于此基础上的钢屋架系统应运而生，屋架系统主要由屋架、系杆以及支撑组成。同时吊车梁系统作为工业厂房的重要部分，多数厂房中均设有吊车，主要由车档、吊车梁、轨道、制动结构及连接件等构成。在传统钢筋砼结构不能够满足新时代工业建筑在相应功能及跨度上需求时多采用钢结构。如(1)材料堆场、大型仓库以及飞机装配车间等多采用钢结构体系，这些钢结构体系多为网架、拱架、门式刚架以及悬索等;(2)建筑物受到动力荷载影响时，多采用钢结构体系;(3)碳素厂高楼部碳素振动成型机对相应结构的耐疲劳程度和强度要求均较高时，多采用钢结构体系;(4)在高烈度区，钢筋砼结构早已超出了现行工业行业的规范以及规定，应采用钢结构以满足其新的需要;(5)原有厂房需改建或扩建时，多采用钢结构。综上即可知，钢结构在现今工业建筑中有着十分重要的作用，且应用广泛。
1．2工业钢结构在建筑工程中的应用方向
在工业建筑中，相关人员应该根据规定的生产流程来为工艺服务。在这个过程中，工业钢结构的形式、材料与空间等多个方面都有特殊的标准。由于建筑体量比较大，要求相关人员应该注重把握好尺度，熟练掌握新材料技术。因此，工业建筑与普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工业建筑中，一些比较简单的建材会被新建材取代，落后的施工工艺会被淘汰。如今在工业钢结构方面，包括钢缆、构件和型材等方面的建材类型越来越丰富。另外，高性能施工涂料的应用有效地解决了工业钢结构中存在的防火、防腐、防污染以及隔热等多个方面的问题。随着经济的发展与科学技术的日益进步，涌出了很多新的设备、工艺与材料，有利于迎合工业建筑设计的更高要求，落后的原有工业建筑体系应该与时俱进，实现进一步的完善。
2钢结构在工业建筑中存在的问题
目前，人们对工业钢结构在建筑方面的相关认识还不够全面。传统混凝土结构一直影响着人们的建筑观念，直到现在也还没有彻底转变。工业钢结构体系还不够完善，其具有一定的复杂性以及综合性，涉及到多种配套体系，比如屋面、墙体、防腐、隔热和保温等多个方面的配套材料。而国内的工业钢结构与发达国家相比，其技术水平与设计理念相对落后，专业人才的培养、新产品的研发、设备的制作与安装水平、钢材质量等多个方面都没有得到很明显的提升。从事工业钢结构的设计、制作、安装以及监理等领域的相关工作人员依旧没有掌握好新知识，没有彻底转变新理念，没有充分挖掘新材料，对新的施工方法也缺乏足够的掌握力度。
3优化工业建筑施工过程中的钢结构
在实际工作中，为了有效地提高工业建筑中钢结构的稳定性。
3.1需要我们确保脚螺栓的稳定与坚固，保证在脚螺栓使用过程中控制得当，且可以保证钢结构的应用合理有效。对脚螺栓的安装与埋设，需要重视其精度问题，以保证其他环节的有序稳定运行。
3.2要在地脚螺栓的安装中，注意钢柱的准备，有效地协调平面控制网全系统的每个环节，进而更好地保证螺栓的安装精度，使钢结构稳定性增加。
3.3要注意顺利弹出柱脚底板十字线、地脚螺栓的中心线，并将柱脚剪力孔做好积极的清理工作，在钢柱就位后，要将标高调整好，并坚固螺母。
3.4对钢结构的施工需要注意梁柱安装，并控制梁柱之间的柱间支撑精度，使空间单元的稳定性提高，以保证其他安装工作有效进行。
3.5要注意合理有效地应用垫板，确保垫板定位线精准，以对后续钢结构施工整体运作起到优化的作用。此外，在安装结构构件中，要健全构件储备，并能够充分地利用构件设备，更好地满足实际钢结构工作需要。堆放要合理规范，管理科学。每个存放场地均要有专人管理，根据供货需要携带清单取货，适时清点。
4结束语
关键词：高层建筑 结构 特点 设计 原则 要求
中图分类号：TU97 文献标识码：A
正文：
高层建筑结构设计的目标是在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，通过对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，有效降低开发商的成本，在确保建筑整体质量达到规范标准的基础上，使建筑的结构设计能够满足客户的诸多需求。
1.高层建筑结构设计原则
1.1 选择合理的结构方案。高层建筑作为近几年刚刚兴起的一门学科，具有很复杂的结构特点，在施工的过程中要考虑的方面很多，像是供水问题、线路等各方面都是我们要考虑的。结构设计方案中重要的有以下几点：材料的要求、施工的环境、还要充分的考虑抗击自然灾害的能力。我们要严格的遵循平面和竖直的设计原则。结构方案不仅仅是施工单位一方的事情，施工单位与使用方要达成一致，在设计方面以及今后的发展方向要进行详细的展望，为了所选取得结构方案更加的合理，最大限度的达到预期的目的。
2.1 选择合适的基础方案。现在的设计一大特色就是不能因工程而破坏周边的环境，而改变的周边的生态环境。一切的工程围绕环境进行设计施工，使工程与自然很好的融入到一起，使得两者和谐共存。在基础方案的设计中，要把所有的相关因素全部的包括在内，综合各方面的因素，再考虑经济性对工程进行整体的评估，然后对方案进行正式的审核，最后施工，一切立足由可持续发展的观念进行施工，工程的质量一定会得以保障。
2.3 准确分析计算结果。当下，在高层建筑的结构设计中普遍应用计算机技术，那么不同计算机软件的计算结果间很可能出现偏差，所以需要对计算机软件计算的结果进行准确分析和把握。这就需要建筑结构设计人员具有充分的结构设计方面的技能，同时要对计算机软件有充分的了解，从而才能客观准确的对计算机计算结果进行分析。由于计算机软件本身的缺陷，会使计算结构与实际情况之间存在偏差，这就需要结构设计人员对计算结构进行判断并在设计中做出调整，以便适应结构设计的要求。
2.建筑结构类型
高层建筑结构体系按照结构形式可以分为框架、剪力墙结构，框架结构，剪力墙结构。框架结构因为是利用柱、梁等结构来承重的，所以这种结构体系的侧向位移相对较大，一般适用于低于50m的建筑。剪力墙结构因为是靠高层建筑的墙体来承重的，所以这种结构的整体性能相对较好，不易产生水平方向的变形，一般多应用于高层建筑，但是因为其在平面上的布置不够灵活，所以很少在公共建筑设计中使用。而框架、剪力墙组合结构则是结合了两者的优点、改善了其中的缺点，所以被广泛应用于高层建筑的结构设计中。
3.高层建筑的结构体系设计方案
3.1框架结构体系
框架结构主要承重结构, 由梁、柱、基础构成平面框架。对于框架柱而言, 轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满, 即耗能能力越大, 延性就愈好。
其优点: 建筑平面布置灵活, 可以依据自身的要求设计。
其缺点: 框架结构本身刚度不大, 抗侧力能力差, 水平荷载作用下会产生较大的位移, 地震荷载作用下较易破坏。不高于巧层宜采用框架结构, 可以达到比较好的经济平衡点。框架体系中, 角柱的受力应该比别的柱差, 为了防止角柱遭遇扭转变形或是弯压变形, 柱截面不宜过小,同时还要加密箍筋, 起到增加受压区混凝土约束的作用。
注意事项: 在框架结构体系中, 一定要考虑高层建筑的底部柱, 柱截面的大小要注意: 在高层建筑中, 应该尽量的三排柱结构设计方案; 采用钢管混凝土柱、劲钢混凝土柱或是高强混凝土柱; 通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性。
3.2剪力墙结构体系
当墙体受力主体全部由剪力构成的话, 就会是剪力墙体机构, 剪力墙结构体系是把建筑物墙体当作承受荷载的结构体系。对于剪力结构墙间距一般为3一8m , 墙体同时作为维护及房间分隔构件。
其优点: 其刚度、强度都比较高, 传力直接均匀, 有一定的延性, 整体性好, 抗倒塌能力强, 结构体系特征明显。现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好, 刚度大, 在水平荷载作用下钡U向变形小, 承载力要求容易满足, 适于建造较高的高层建筑。抗震性能力强, 承受力好。
其缺点: 剪力结构墙间距设计方面不能太大, , 空间平面布局不太灵活, 自重大, 开洞宜小等。
注意事项: 在高层剪力墙结构中, 连梁的设计收到很多制约, 刚度在高层建筑结构设计中, 与剪力墙相连并且允许开裂可作刚度折减的梁称作连梁。应该选用跨高比较大的连梁, 减少其剪切破坏, 按常规设计方法配筋, 进行截面抗剪设计, 保证其延性。联系墙肢的连梁, 不仅会影响剪力墙的受力, 而且其本身的受力条件也比较复杂。在剪力墙结构设计中, 必须坚持的原则就是强墙弱连梁, 对连梁的刚度要进行折减, 降低其抗弯能力。
3.3筒结构体系
以筒体为抗侧力构件的结构体系统都称为筒结构体系, 它包含单筒, 多筒, 复合筒等, 它是由由一个或者几个简体为主抵抗水平力。也有把简体结构分为实腹筒、框筒及析架筒的说法。
其优点: 筒体结构体系能使整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心的筒式悬臂梁来抵抗水平力, 其是以空间受力为主, 具有较大的刚度、强度、整体性, 各构件受力比较合理,抗风、抗震能力强, 往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
其缺点：延展性能有问题, 并且全部此阿勇成本高, 造价高。
注意事项: 在建筑是讲多层筒体结构组合在一起能够产生更大抵抗水平荷载的能力, 使结构具有更大抗力性, 这样的结构也是多筒结构设计, 如加哥西尔斯大楼就是9 个筒结合在一起的多筒结构使其具有更好的刚性和能力。当然, 还可以让筒体结构设计和其他结构设计一起运用, 如带加强层的框架一一核心筒结构与一般的框架一核心筒结构在受力上更强大,当然除了这几种建筑结构体系外, 还有其他一些结构体系,如网架, 薄壳等。
4.建筑结构的抗风、抗震、消防设计
（1）抗风结构优化设计
在基础设计上，要使用配比较高的砂石来保证地基的密实度，同时还要设置抗拔锚杆，以此来提高建筑基础的抗拔强度。在减振系统设计上，要多利用耗能支撑、剪力墙、楼板等组成的耗能减振系统来减少风荷载对高层建筑的影响。对于风荷载与水平力的问题，要对高风压区进行加固。这主要是从水平压力、水平荷载内力等方面进行综合考虑，来为高层建筑进行加固设计。
（2）抗震结构优化设计
①提高结构设计的整体规则性，以此确保承载力体系分布的合理性。②改善地基的抗震设计，即在简化建筑平面、提高地基的强度与高度的同时，将上部结构的重点和群桩设置在同一直线之上。③在剪力墙的设计方面，要提高高层建筑承重结构的抗侧力，以此来满足承载力的耗能与延续性，这样可以有效地提高高层建筑的抗震能力。
（3）消防结构优化设计
①防火间距上的设计，在设计时要全面的考虑间距在火灾中的隔断、灭火功能，同时在设计时还要考虑到建筑结构的耐火性问题以及排烟的问题。②对安全疏散结构进行合理的设计，这主要是为了解决火灾中的疏散困难，在设计上：a.注意防烟区的设置；b.注意双向疏散方面的设计，如合理安排避难层等。③在设计上注意分割结构的安排，这主要是为了控制火势与烟雾的范围，这方面一般使用的是垂直的楼板结构设计方式、水平的单元墙以及防火墙结构设计，以及相关的排烟、防火门等装置的设计。
5结语
总而言之，高层建筑混凝土结构的优化设计方法多种多样，但是不论使用哪一种方法都要建立在施工的可行性的基础之上，施工技术必须严格依照设计标准，如果出现施工不可行的情况下，重新审视设计规范。高层建筑混凝土施工技术是科学元素和技术元素的融合和应用，它的实现过程必然需要建筑施工各环节基础技术的支持和管理理论的强化。所以，设计与施工的相辅相成才是实现合理、科学节约成本的有效措施。
参考文献
