發(fā)布時間：2023-04-01 10:11:28
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
某辦公建筑平面呈長方形，長為156m，寬為29m，地上五層，局部六層，總建筑面積21511m2。建筑內(nèi)部空間主要為大空間的辦公區(qū)域，因為需要營造綠色生態(tài)的辦公環(huán)境，整棟建筑物內(nèi)有大量的綠化面積，并且分布在不同樓層。首層入口處有8根“7字形”裝飾柱，柱子高度為五層樓高，支承在五層的一根30m跨的橫梁上；另外有一個高出屋面約25m，平面呈正方形的拔風(fēng)塔，塔中央有一根準800直徑的圓柱。
2結(jié)構(gòu)選型
國家規(guī)范《綠色建筑評價標準》和《廣東省綠色建筑評價標準》中均給出在保證安全、耐久的前提下，采用資源消耗低和環(huán)境影響小的建筑結(jié)構(gòu)體系的要求，規(guī)范指出符合要求的結(jié)構(gòu)體系主要包括輕鋼結(jié)構(gòu)體系、砌體結(jié)構(gòu)體系和木結(jié)構(gòu)體系。因此該工程在方案階段確定結(jié)構(gòu)體系時，根據(jù)建筑使用功能要求，進行了多方案的比較：方案1：木結(jié)構(gòu)體系。工程所在地區(qū)不是木材出產(chǎn)地，需要從外地運進木材，這樣規(guī)模的商務(wù)辦公樓，如果采用了木結(jié)構(gòu)，一方面會消耗大量的森林資源，另一方面，單純的木結(jié)構(gòu)也不能完全滿足建筑的使用功能要求。這個方案不可取。方案2：砌體結(jié)構(gòu)體系。工程所在地區(qū)屬于抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，該結(jié)構(gòu)體系對于縱橫墻間的距離是有要求的不能太大，同時墻體的開窗面積是有限定的。這樣就很難滿足現(xiàn)在建筑的功能要求，而且這種體系的抗震性能較差，因此不采用該方案。方案3：鋼框架與鋼筋混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)過往的設(shè)計經(jīng)驗，在多層建筑中采用框架結(jié)構(gòu)既能很好滿足建筑功能要求，又對抗震設(shè)防方面有利，同時又是合理、適用的體系。采用鋼結(jié)構(gòu)可以減少對周邊的環(huán)境影響，滿足綠色建筑的要求。但是這個方案又存在一個問題：因為存在大量的綠化面積，給鋼結(jié)構(gòu)防水措施提出了更高的要求，在這方面的材料消耗相應(yīng)增多；也會增加使用階段的維護成本，不符合規(guī)范在建筑全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源的要點，該方案不是綠色建筑最佳的結(jié)構(gòu)方案，因此也未被采用。方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)組合體系。該方案是在方案3的基礎(chǔ)上把鋼框架改為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，保留部分結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)。對照規(guī)范的內(nèi)容綜合各方面的因素，因地制宜，進行多方案比較，確定符合規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)體系，達到經(jīng)濟、合理、適用、節(jié)約資源的目標，并且根據(jù)工程實際情況，盡可能采用可再利用的建筑材料。通過方案比選，本工程選用方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)組合體系。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
①入口處的8根“7字形”裝飾柱以及其連接的橫梁，8根柱子建筑要求外觀尺寸為700×1300，有16m高，橫梁跨度為30m，建筑外觀尺寸要求為800×1500，結(jié)構(gòu)設(shè)計上構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu)，一方面構(gòu)件自重輕，可以減小地震作用，另一方面在處理橫梁與框架柱的連接節(jié)點上也變得容易。在工程成本上，采用鋼結(jié)構(gòu)較現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省人工、外腳手架、模板及支撐系統(tǒng)費用，另外工期效益顯著。②中庭屋蓋部分，建筑設(shè)計為不上人的采光屋面，該屋面跨度為30m，三邊支承。一方面因為跨度比較大，如果采用鋼筋混凝土，其自重必然較大，其次從建筑空間效果來看，在二層平臺花園以及其他各層均可以看到該屋蓋，如果采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不夠輕盈。所以設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計上決定采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖7所示。③對于兩處從二層平臺花園上三、四樓的樓梯，因為建筑要求做成懸臂形式，中間不加柱子，從節(jié)省材料以及造型美觀考慮，把它做成鋼木組合樓梯（鋼骨架木踏步樓梯），從而達到既美觀輕巧又相對省材的目的。
4優(yōu)化設(shè)計
結(jié)構(gòu)專業(yè)在綠色建筑設(shè)計中最突出的內(nèi)容是節(jié)材，因此該工程在設(shè)計圖紙出來以后，根據(jù)綠色建筑的要求，為了達到進一步節(jié)材的目標，對主體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計圖紙作了進一步的優(yōu)化，其中優(yōu)化的內(nèi)容主要是通過調(diào)整次梁的布置，相對原設(shè)計一個房間三道次梁改為兩道次梁，從而增大板的跨度，使其在盡量不增加截面厚度以及鋼筋量的基礎(chǔ)上，達到最大優(yōu)化值。優(yōu)化前與優(yōu)化后的18～28軸三層結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖8、圖9所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)計算得出，前后兩個設(shè)計成果在混凝土用量上基本持平，而在鋼筋用量上，前一個含鋼量為35.63kg/m2，而后一個為33.40kg/m2，這一優(yōu)化節(jié)省了6%鋼筋用量；同時因為減少了一道次梁，在建筑模板方面也會相應(yīng)減少材料損耗。另外，拔風(fēng)塔中央的準800直徑的圓柱也作了優(yōu)化，由原來C25,配18根25鋼筋的混凝土柱改為準800×10的鋼管柱，這樣既節(jié)省混凝土8.8m3，鋼材量用量也從原來的1.35噸，減少為0.434噸，并且節(jié)省人工、模板及支撐系統(tǒng)費用，工期效益顯著。綜上，優(yōu)化后的本工程符合國家規(guī)范《綠色建筑評價標準》和《廣東省綠色建筑評價標準》中，對建筑工程提出的資源消耗低和環(huán)境影響小的要求，節(jié)省了鋼筋用量，減少材料損耗。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞：房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題
中圖分類號：TB482.2文獻標識碼：A文章編號：
引言：
近些年來，建筑行業(yè)異軍突起，一個城市的建筑行業(yè)直接標志著該城市的城市化水平，同時又對該城市人們居住和生活質(zhì)量產(chǎn)生了直接影響，然而，當(dāng)前建筑施工企業(yè)又不能夠保證建筑工程的施工質(zhì)量，這也就對人們的生命和財產(chǎn)安全產(chǎn)生了很大威脅。筆者認為，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計直接決定了建筑物最終的施工質(zhì)量。但是，在當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域中，存在著很多問題。下面論述了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題。
1. 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題1.1 一體化計算機程序的廣泛應(yīng)用并沒有顯著提高結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。（引1）
隨著計算機輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)的發(fā)展，計算方法日益精確化，制圖方法中采用的平面表示法和各種標準圖相繼得到完善，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的熱點問題也隨之發(fā)生了諸多變化，比如，結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力計算和分析非常容易實現(xiàn)，而且出圖速度快，節(jié)點及其他。
細部表達圖紙量大為減少，長期困擾建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些問題已經(jīng)得到較好的解決，同時以前不那么重要的問題則上升為困擾結(jié)構(gòu)設(shè)計師的熱點和難點問題。一體化的計算機程序屏蔽了計算的過程，許多設(shè)計軟件并沒有明示軟件內(nèi)部的簡化方法和軟件的缺陷，使得一些計算和設(shè)計錯誤更難發(fā)現(xiàn)。
1.2 部分結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理如《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010》第7.1.8條(強制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應(yīng)對齊或基本對齊”。有些設(shè)計把底層設(shè)計成大空間，抗震墻很少，上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊，造成結(jié)構(gòu)體系不合理，傳力不明確；有些設(shè)計中抗震分類、場地類別選用錯誤，導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤。一些混凝土構(gòu)件，特別是懸挑構(gòu)件的最小配筋率達不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都達不到；有些設(shè)計中荷載取值沒有按規(guī)范要求來確定，存在漏算錯算現(xiàn)象；有些結(jié)構(gòu)設(shè)計與提供的計算書不一致，結(jié)構(gòu)強度遠遠低于計算結(jié)果，設(shè)計存在嚴重安全隱患。1.3 設(shè)計深度達不到規(guī)定要求由于設(shè)計人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設(shè)計引起高度重視，盲目參照或套用其他的設(shè)計的結(jié)果；或是由于設(shè)計過程中對設(shè)計規(guī)范和設(shè)計方法缺乏理解.因此在設(shè)計人員制作圖紙中存在“偷工減料”，設(shè)計粗糙，過于簡單。
2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計中要遵循的基本原則
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的是使建筑物安全和房屋能夠適應(yīng)使用的要求，所以設(shè)計人員房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要保證并遵循這四個基本原則：
（1）抓大放??；（2）多道防線；（3）剛?cè)嵯酀唬?）打通關(guān)節(jié)。
前三道原則很容易理解，對于原則四，所謂關(guān)節(jié)，是指變化相聚之處，或變化出現(xiàn)的地方。 不同類型的構(gòu)件相接處，同一構(gòu)件截面改變之處，是關(guān)節(jié)。廣義上，諸如結(jié)構(gòu)錯層之處，體量改變之處，轉(zhuǎn)換層亦是關(guān)節(jié)。對于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，關(guān)節(jié)的復(fù)雜性難于預(yù)測和控制,即使從理論上保證了每個組成構(gòu)件的強度和剛度，但因關(guān)節(jié)的普遍存在，力量的傳遞往往不能暢通而出現(xiàn)集中甚至中斷，破壞由此而發(fā)生。歷次災(zāi)害表明，從節(jié)點開始破壞的建筑占了相當(dāng)大的比例。所以理想的結(jié)構(gòu)體系當(dāng)然是渾然一體的----也就是沒有任何關(guān)節(jié)的，這樣的結(jié)構(gòu)體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。
3. 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計地基與基礎(chǔ)
3.1 縱觀近些年的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，不難發(fā)現(xiàn)，很多低層房屋，（例如單建的物管用房、設(shè)備房等）并沒有地質(zhì)的詳勘報告，只是單純的依靠建設(shè)單位進行口頭闡述或者是籠統(tǒng)的對附近建筑物基礎(chǔ)設(shè)計資料進行參照就進行了施工圖的設(shè)計，房屋結(jié)構(gòu)的地基與基礎(chǔ)設(shè)計必須要做到安全、合理、適用，要求設(shè)計人員必須要依據(jù)相關(guān)的地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一的考察多個方面的易損，從而進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計上部結(jié)構(gòu)方寧和基礎(chǔ)類型的設(shè)計，單純的憑地耐力這一個數(shù)據(jù)時不安全和不全面的，要求我們更加不能夠盲目的認為將耐力容許值取小一些就萬無一失了。
4. 樓板設(shè)計常見問題 樓板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件，是它將樓面，屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上，樓板的設(shè)計問題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件安全。若對整個設(shè)計考慮不周，很容易出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量問題，有的還可能存在嚴重的質(zhì)量隱患。樓板設(shè)計中常見如下幾個問題。 4.1 設(shè)計時為了計算方便或因?qū)Π宓氖芰顟B(tài)認識不足，簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態(tài)不符，導(dǎo)致一個方向配筋過大，而另一方向僅按構(gòu)造配筋，造成配筋嚴重不足，致使板出現(xiàn)裂縫。 板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中，常常在樓板上布置一些非承重隔墻，故大樓板設(shè)計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后，進行板的配筋計算。但有些設(shè)計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外，板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓板、屋面板，這樣會給上部的板增加了一個中間支承點，使其變?yōu)檫B續(xù)板，支承點上部出現(xiàn)了負彎矩，而在板的設(shè)計中又沒考慮該部分的影響，致使板頂出現(xiàn)裂縫。 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產(chǎn)生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放，短跨方向的跨中鋼筋應(yīng)放在下面，長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面，計算時應(yīng)用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設(shè)計為圖省事或?qū)Π迨芰φJ識不足，而取兩個方向的有效高度一致進行配筋計算，致使長跨有效高度偏大，配筋降低，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在質(zhì)量隱患，甚至出現(xiàn)開縫的現(xiàn)象。
5. 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計房屋設(shè)計用從抗震要求出發(fā)，進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
5.1 一定要重視概念設(shè)計，這是抗震設(shè)計的首道防線。
5.2 對一般多層砌體住宅結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系：縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)；樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處不宜采用無錨固的鋼筋砼預(yù)制挑檐。
5.3 對鋼筋砼多高層結(jié)構(gòu)住宅，力求做到：框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，以便各自承擔(dān)來自平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面方向的地震力；框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要形成空間共同工作狀態(tài)，除了控制抗震墻之間樓屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外，還需采取措施，保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接；結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)，對復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置防震縫。
6.構(gòu)造柱的設(shè)計
6.1一般來講，在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造柱除可以提高墻體的坑剪能力之外，還可以與圈梁聯(lián)結(jié)在一起形成對砌體的約束，這樣的設(shè)計不僅可以限制墻體裂縫的開展，同時還可以維持豎向承載力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性。應(yīng)避免在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，將構(gòu)造柱作為承重柱使用的作法。這是由于如果構(gòu)造柱一般生根于地梁中，沒有另設(shè)基礎(chǔ)，如果將構(gòu)造柱作為承重柱使用，會造成構(gòu)造柱提前受力，降低了構(gòu)造柱對墻體的約束作用，柱底基礎(chǔ)的局部承壓強度必然不能滿足整體設(shè)計要求，柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓破壞，就會出現(xiàn)裂縫。尤其是在結(jié)構(gòu)遭遇地震作用時，應(yīng)力會集中早構(gòu)造柱位置，導(dǎo)致構(gòu)造柱首先遭到破壞，這樣一來，構(gòu)造柱不但起不到應(yīng)有的作用，反而會成為房屋結(jié)構(gòu)中的薄弱部位。因此，設(shè)計人員必須保證承重大梁下的柱子應(yīng)按承重柱進行設(shè)計，若遇特殊情況，如梁上荷載較小，也可將構(gòu)造柱布置在承重梁下方，但構(gòu)造柱對下墻體的承壓和抗彎強度作用都不應(yīng)考慮在柱承范圍之內(nèi)。
7.結(jié)束語
綜上所述，房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作需要設(shè)計人員和建筑工程中所有的工作人員全力配合，才能從根本上消除設(shè)計質(zhì)量的隱患。建設(shè)工程是一種特殊商品，工程投資大、建設(shè)周期長，其工程設(shè)計質(zhì)量不僅關(guān)系到工程的投資效益、使用要求，而且直接關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。針對當(dāng)前設(shè)計質(zhì)量狀況，設(shè)計單位應(yīng)加強內(nèi)部的質(zhì)量管理，設(shè)計管理部門要加大對設(shè)計質(zhì)量的監(jiān)督管理，結(jié)合施工圖設(shè)計審查、專項檢查、質(zhì)量抽查等工作，加強對業(yè)主、勘察、設(shè)計單位的市場監(jiān)管力度。特別是設(shè)計單位在進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須在滿足國家設(shè)計規(guī)范要求的前提下，加強房屋結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計和地基設(shè)計，才能提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，確保房屋設(shè)計質(zhì)量不斷提升，以使房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作做到更安全、更合理。
參考文獻：
[1] 韓建平,鄒新磊,羅熠,王洪濤. 汶川地震甘肅嚴重影響區(qū)磚混房屋震害特點及鑒定加固[A]. 第八屆全國地震工程學(xué)術(shù)會議論文集（Ⅰ）[C], 2010 .
1.1強柱弱梁為了提高高層建筑的抗震性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該遵循強柱弱梁的原則。強柱弱梁有利于梁上塑性鉸的形成，從而削弱地震作用，對框架柱起到良好的保護作用。如果塑性鉸存在于梁上，說明塑性鉸所需要的非彈性變形量較小，分布也較為均勻。如果柱中出現(xiàn)塑性鉸，則表明非彈性變形集中于某一層的柱中，因此對柱的延性要求會較高。但是在實際工程中往往很難實現(xiàn)對柱的延性要求，如果處理不好，還容易出現(xiàn)較大層間的側(cè)移，對建筑的整個結(jié)構(gòu)安全性會產(chǎn)生影響。為了避免側(cè)移對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性的威脅，設(shè)計時通常會將非彈性變形限制于梁內(nèi)，使框架柱的彎承載能力得到保證，降低柱端屈服的產(chǎn)生。
1.2強剪弱彎延性破壞的主要形式就是彎曲破壞，這種破壞通常具有一定的預(yù)兆性，比如出現(xiàn)開裂或下?lián)系痊F(xiàn)象。但是剪切破壞則是一種脆性破壞，無法預(yù)知，如果建筑結(jié)構(gòu)的某個構(gòu)件出現(xiàn)剪性破壞，這個構(gòu)件的抗震能力將會喪失，會產(chǎn)生更大的破壞性，甚至造成建筑倒塌。因此，延性設(shè)計的強剪弱彎，就是在避免構(gòu)件與節(jié)點發(fā)生脆性破壞的前提下，保證建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性。為了避免梁、柱等構(gòu)件發(fā)生脆性破壞，應(yīng)該保證構(gòu)件的受剪承載力要比構(gòu)件屈服時的實際剪力高。因此，對于框架結(jié)構(gòu)的高層建筑，在設(shè)計過程中應(yīng)遵循強剪弱彎的原則，并依據(jù)承載力值與剪力值來進行科學(xué)設(shè)計。
1.3節(jié)點強錨固梁柱等構(gòu)件的搭接處即為節(jié)點，對于高層建筑來說，節(jié)點最容易受到地震水平作用的破壞，因此，節(jié)點屬于延性的薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計時必須注重節(jié)點和錨固的安全性。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的節(jié)點破壞主要原因是節(jié)點核心部位箍筋足或不到位引起的。為了提升節(jié)點的延性，必須保證節(jié)點部位混凝土的等級和箍筋的數(shù)量。設(shè)計時還可以在保證錨固長度的基礎(chǔ)上，疊加一定的抗震附加錨固長度，利用錨固的長度來加強節(jié)點的延性。為保證梁柱屈服后節(jié)點的約束能力，框架節(jié)點的延性設(shè)計必須依據(jù)相關(guān)標準進行。
2結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計措施
2.1連梁的延性設(shè)計在地震作用下，連梁的破壞通常會表現(xiàn)為局部混凝土壓碎。其主要原因可能是跨高比過小，或者構(gòu)件的抗彎能力高于其抗剪能力。如果出現(xiàn)較大震級，連梁應(yīng)首先受彎出鉸，所以必須控制好其跨高比。在室內(nèi)如果連梁的高比過小，可考慮利用水平縫來分設(shè)兩梁。通常室外連梁可以適當(dāng)開大建筑窗，并將跨高比控制在3左右。為了遵循強剪弱彎的原則，配筋時應(yīng)該將樓板鋼筋的影響考慮進去，不用考慮對縱筋的加強；另外，需要配路箍筋并進行強化，可采用對角交叉配筋形式來提高連梁的延性。
2.2剪力墻和柱的延性設(shè)計剪力墻在布置時應(yīng)該盡量均勻?qū)ΨQ，使兩個主軸方向的剛度盡量相同。墻體的開洞也應(yīng)該均勻，盡量減少或避免錯洞布置。通常獨立墻的能量大多通過墻底出鉸來進行消散。而聯(lián)肢墻，則需要通過設(shè)置合理的開洞來消散能量，使其能夠在連梁的梁端出鉸或墻底出鉸，而墻體的其他地方都不會存在塑性鉸。在構(gòu)造方面為了減少剪力墻的剪切破壞，可以在底部加強區(qū)適當(dāng)增加剪力墻的水平受力筋，從而使剪力墻的抗剪能力得到提高。另外，還可考慮將柱箍筋的全長進行加密，以保證框架柱的抗側(cè)能力。
2.3樓梯的延性設(shè)計樓梯的周圍大多為剪力墻或填充墻，因此，其抗側(cè)剛度要比其他位置的抗側(cè)剛度大許多，地震時會表現(xiàn)得更加明顯。樓梯間的結(jié)構(gòu)受力情況較為復(fù)雜，樓梯板和平臺梁需要承受彎矩、剪力和扭矩等綜合作用。設(shè)計時可考慮采用板筋上下拉通和提高梯梁配箍率的方法來增加其延性。
2.4填充墻的延性設(shè)計填充墻的布置也應(yīng)該做到均勻、對稱，應(yīng)該盡量減少填充墻引起的房屋附加扭矩。設(shè)計時可將填充墻作為荷載輸入，其結(jié)構(gòu)受力可不考慮。但是填充墻自身都具有較大的剛度，因此，應(yīng)該盡量考慮沿豎向連續(xù)布置，使其形成砌體剪力墻，起到消耗地震能量的作用，從而避免薄弱層的出現(xiàn)。而且地震時填充墻受到的破壞也會比連梁早，這樣便對主體結(jié)構(gòu)起到了保護作用。另外，為了避免地震破壞時，填充墻對人員的傷害，填充墻應(yīng)該采用較為新型的輕質(zhì)材料，而且要設(shè)置一定的水平接續(xù)筋，使其與主體的連接更加可靠。
3結(jié)語
1．1傳統(tǒng)建筑形態(tài)的轉(zhuǎn)變
不同時期的建筑、不同地域的建筑都顯現(xiàn)著自身特有的文化特征，這是由于不同環(huán)境下的人們對解決問題的方式有一定不同性導(dǎo)致的。從結(jié)構(gòu)主義的角度來看，建筑人類學(xué)對歷史的間斷性進行強調(diào)，認為不同的時期和不同的地域的人都是所處社會的構(gòu)成元素。建筑人類學(xué)提倡改革創(chuàng)新傳統(tǒng)的建筑設(shè)計文化，并應(yīng)用于現(xiàn)代建筑設(shè)計，使之為現(xiàn)代建筑設(shè)計服務(wù)。
1．2現(xiàn)實主義建筑到未來有機建筑形態(tài)
高功能的建筑要求和復(fù)雜、現(xiàn)實建筑規(guī)范是現(xiàn)代建筑設(shè)計師創(chuàng)作過程中需要解決的兩大難點，多數(shù)結(jié)構(gòu)主義者認為，將來的的建筑將會如有機生物一般，在某些法則中，像結(jié)晶生成一樣能夠自由組合和繁殖?，F(xiàn)代建筑設(shè)計師在實際的建筑設(shè)計創(chuàng)作中，要不受現(xiàn)實束縛，不能過于刻板，要進行超越時代的、表現(xiàn)主義色彩濃烈的城市規(guī)劃和建筑方案創(chuàng)作。
2建筑形態(tài)學(xué)結(jié)合結(jié)構(gòu)主義對建筑設(shè)計的影響
2．1自然形式有機結(jié)構(gòu)
目前，具有仿生特點的自然形式有機結(jié)構(gòu)層出不窮。許多建筑設(shè)計師在設(shè)計中加入了自然元素的使用，這里的自然并不是指使建筑物與其周圍自然環(huán)境和諧存在，而是從仿生學(xué)的角度，進行自然生物形態(tài)類建筑設(shè)計，這種新型建筑的形態(tài)類似于自然界某種生物形態(tài)，在這些建筑中，我們可以深切體會到自然的氣息和建筑設(shè)計的神奇力量。最初，高迪的自然塑性作品給予了現(xiàn)代建筑仿生特點的啟發(fā)?，F(xiàn)代建筑中，具有仿生特點代表作就是國家體育場“鳥巢”和國家游泳中心“水立方”，其建筑形態(tài)是鳥類巢穴的形式，融入了現(xiàn)代化先進的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計［3］。與“鳥巢”相比，水立方體現(xiàn)了女性柔美，其建筑形態(tài)模仿水的紋理，由一個個冰晶狀水分子和很所小泡泡構(gòu)成。在現(xiàn)在建筑設(shè)計中，具有仿生特點的自然形態(tài)建筑是時代的產(chǎn)物，倍受青睞，這一點，我們的建筑師們已經(jīng)有了強烈的意識。這些建筑從建筑形態(tài)上拉近了人類生活與大自然的事務(wù)，此外，這些建筑的概念結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出人與自然的融合，使生活更加美好。
2．2“高技”派建筑
隨著科技的發(fā)展，新技術(shù)與新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，許多建筑師開始通過作品向人們進行技術(shù)性審美價值的信息傳達，這一類作品被稱作“高技”派建筑，如今，“高技”派建筑應(yīng)運而生，不斷涌現(xiàn)。高技派建筑師中最具有代表性的人物之一就是諾曼·福斯特，他設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)中，主要使用了玻璃和金屬材料，一般都是采用較高的施工技術(shù)對外觀形態(tài)進行金屬化表現(xiàn)，存在一定的科幻色彩。倫敦新地鐵加納利·沃夫地鐵站就是這類建筑的典型代表之一。我國的國家游泳中心“水立方”就很好了體現(xiàn)了材料學(xué)、材料化工和計算機技術(shù)等技術(shù)相結(jié)合的特性及優(yōu)勢，外表采用膜結(jié)構(gòu)－－－ET-FE材料，不僅僅展現(xiàn)了結(jié)構(gòu)力量美，還體現(xiàn)了設(shè)計
2．3地域性建筑設(shè)計
隨著時代的進步，全球化發(fā)展的趨勢也在不斷擴散。在建筑設(shè)計當(dāng)面，僅僅只是體現(xiàn)地域特色的建筑物正在逐漸減少，而在世界范圍逐漸普遍起來的西式、歐式建筑，使建筑隱藏著特色單一的危機，要解決這一問題，最有效的措施就是在建筑設(shè)計中展現(xiàn)地域特色。我國現(xiàn)代建筑中地域性建筑設(shè)計卓見成效，具有代表性的建筑就是河南博物館，其建筑形態(tài)呈金字塔形，共有9座，根據(jù)中國傳統(tǒng)中中心對稱布置的建筑文化，包含著九鼎中原的蘊意，酣暢淋漓的展現(xiàn)出中原文化的特點。
3結(jié)束語
在建筑的豎向荷載中，其主要是由樓面荷載以及結(jié)構(gòu)自重通過樓面?zhèn)鬟f到剪力墻的。其具有著兩種表現(xiàn)形式，一種是由連梁所產(chǎn)生的彎矩，一種是墻肢內(nèi)具有的軸力。在我們對豎向荷載進行計算時，主要是以其受荷面積進行計算的，而在水平荷載計算時，則主要是借助計算機的有限元方式對其進行計算，通過這種建筑受力情況的科學(xué)估算，能夠有效地為我們后續(xù)的結(jié)構(gòu)布置提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)一般都是以雙向布置的方式形成空間結(jié)構(gòu)。在剪力墻布置過程中，非常關(guān)鍵的一個問題就是要保證力所具有的均衡性，要通過建筑中心同剛度中心距離的接近避免建筑出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在對其實際布置時，我們會看到當(dāng)剪力墻抗側(cè)剛度過大時，其所具有的自振周期也會隨之增大。面對此種情況，設(shè)計人員則可以通過加大墻體間距的方式使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度能夠得到降低，可以說，通過剪力墻的合理布置，能夠有效地提升高層建筑的穩(wěn)定性。
2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計
對于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一個非常復(fù)雜、專業(yè)的過程，其中具有著很多個設(shè)計步驟。對此，就需要我們在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計之前就能夠?qū)袅Y(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟進行充分的了解，并對墻肢所具有的厚度與長度進行確定。之后，則需要開展連梁以及邊緣構(gòu)件的設(shè)計，最終對地震荷載進行計算。
2.1墻肢長度與厚度的設(shè)計
之前我們已經(jīng)提到過，在剪力墻設(shè)計的過程中其長度不應(yīng)當(dāng)過長。對此，我們就需要對墻肢長度設(shè)置進行一定的控制，避免長度過長。一般來說，墻肢長度不應(yīng)當(dāng)超過8m，且跨高比應(yīng)當(dāng)大于6，并以此幫助我們獲得更為穩(wěn)定的剪力墻設(shè)計。在厚度方面，我們在實際設(shè)計時則需要能夠?qū)袅λ哂械姆€(wěn)定性以及剛度作出保證。通常來說，一般居民建筑的填充墻厚度會保持在200mm左右，在剪力墻厚度設(shè)計時也將其設(shè)置為200mm。而對于部分不含地下室的高層住宅來說，則將其基礎(chǔ)埋深選擇在2.5m以上，強度高度在5m以上，之后再根據(jù)適當(dāng)?shù)谋壤龑袅M行確定。但是對于這種方式來說，其很可能使最終的剪力墻厚度大于填充墻厚度，這也是非常不利于我們高層建筑設(shè)計的。對此，就需要我們在對剪力墻厚度設(shè)計時能夠在聯(lián)系建筑實際情況、相關(guān)建筑設(shè)計規(guī)程的基礎(chǔ)上對其進行科學(xué)的設(shè)計。
2.2連梁的設(shè)計
連梁就是對墻肢之間進行連接的梁，其不僅能夠幫助我們對不同墻肢進行連接，同時也能夠在水平荷載的作用下使墻肢因為出現(xiàn)變形情況對連梁產(chǎn)生一種內(nèi)力，并以這種內(nèi)力的產(chǎn)生對墻肢施加一種穩(wěn)定的約束作用。在實際設(shè)計中，首先需要重點關(guān)注的就是截面尺寸以及連梁跨高比這兩個指標。如果連梁剛度過大，就需要我們對其進行適當(dāng)?shù)恼蹨p，但是，在對剪力墻進行設(shè)計時，僅僅根據(jù)相關(guān)的設(shè)計標準很難幫助我們實現(xiàn)配置的折減，對此，就需要我們能夠允許其適當(dāng)?shù)某霈F(xiàn)開裂的情況，并以這種開裂情況的存在將內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上來實現(xiàn)折減的效果。而在折減過程中，也需要我們能夠?qū)φ蹨p的系數(shù)引起充分的重視，通常來說，如果防裂度較低，那么我們就可以根據(jù)情況折減的少一些，而如果防裂度較高，就可以折減的多一些。但是，無論我們折減的多、少，都需要保證折減系數(shù)應(yīng)當(dāng)大于或者等于0.5，因為只有在這種折減系數(shù)下才能夠使連梁所承受到的豎向荷載能夠得到保障。而在連梁剛度方面，我們則可以通過增加剪力墻洞口寬度的方式減小連梁剛度，因為當(dāng)整體結(jié)構(gòu)的剛度降低時，當(dāng)發(fā)生地震時的地震作用也會因此降低，并可以保證連梁所具有的承載力不會出現(xiàn)超限的情況。另外，混凝土也是我們在設(shè)計時需要重點注意的問題，通過混凝土等級的提升，也能夠?qū)B梁抗剪承載力的不超限情況起到一個保障作用。
2.3邊緣構(gòu)件的設(shè)計
邊緣構(gòu)件也是我們在剪力墻設(shè)計過程中非常重要的一項工作。對于邊緣構(gòu)件而言，有約束邊緣構(gòu)件的矩形截面剪力墻和無約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比有著明顯的優(yōu)勢，具有著更高的基線承載力，同無約束情況相比其承載力能夠提升約40%左右。而在類型方面，邊緣構(gòu)件主要有構(gòu)造邊緣構(gòu)件以及約束邊緣構(gòu)件這兩種，在實際應(yīng)用的過程中都需要我們在聯(lián)系建筑實際情況的基礎(chǔ)上對其進行設(shè)置。
2.4地震荷載及內(nèi)力設(shè)計
如果建筑主體結(jié)構(gòu)布置情況較為簡單，那么我們在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時則可以通過空間協(xié)同平面框架的應(yīng)用對其進行計算。而如果建筑主體結(jié)構(gòu)布置情況較為復(fù)雜，我們則可以通過空間分析程序?qū)ζ湮灰?、?nèi)力等因素進行分析。同時，在實際設(shè)計過程中，我們也需要以簡化計算的原則開展設(shè)計工作，且在對地盤長寬進行計算時需要能夠在結(jié)合建筑主體結(jié)構(gòu)長寬的基礎(chǔ)上對其開展分析工作，并盡可能地以成比例的方式進行設(shè)計。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；計算分析；抗震設(shè)計
高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的各項要求外，也需滿足規(guī)范對此類結(jié)構(gòu)所有其他規(guī)定。同時，還要加強構(gòu)造處理方面的各種措施。在進行結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計計算時，轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比應(yīng)符合規(guī)范要求，并應(yīng)嚴格控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移值和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)布局合理。本文結(jié)合工程實踐，主要論述了高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及注意問題。
1 工程概況
某高層住宅建筑，分為A、B、C 3棟，一共16層，地下室為2 層，層高為 3.6m和4.5m，A、B棟主體結(jié)構(gòu)層高61m，；地上1層為居民活動空間，高5.2m；2～16層為住宅，層高 2.9m，以上至屋頂層高均為 3.0m。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 轉(zhuǎn)換體系的選取與計算
框支轉(zhuǎn)換層樓板在地震中受力變形較大，其在整體電算中的模型選擇很關(guān)鍵。由于工程轉(zhuǎn)換梁上部層數(shù)多，地震時樓板將傳遞相當(dāng)大的地震力，其在平面內(nèi)的變形是不可忽略的。因此采用彈性板或彈性膜的計算模型較為適宜。由于彈性板的平面外剛度在整體計算中已被計入，相當(dāng)于考慮了板對梁的卸荷作用，會使梁的設(shè)計偏于不安全。在進行整體結(jié)構(gòu)分析時，將轉(zhuǎn)換層樓板用彈性膜單元模擬。
2.2 嵌固端與轉(zhuǎn)換層樓板板厚的確定
工程以±0.000 板作為嵌固端，既保證上部結(jié)構(gòu)的地震剪力通過地下室頂板傳遞到全部地下室結(jié)構(gòu)，同時能夠保證上部結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形是以地下室為參照原點?！犊挂?guī)》第 6.1.14 條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜壳豆潭瞬课粫r，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2。故地下室頂板厚度取200mm，同時，為了有效地將水平地震力傳遞給剪力墻，在應(yīng)力集中的樓層，將樓板厚度加大，轉(zhuǎn)換層樓板取180mm，與其相鄰的層也適當(dāng)加厚至150mm。
考慮抗震需要，施工圖階段時更有意提高轉(zhuǎn)換層配筋率，使單層配筋率達到0.35%，以進一步提高轉(zhuǎn)換層樓板和框支大梁共同作用的能力?？紤]到梁寬大于上部剪力墻的兩倍，寬度較寬，對邊轉(zhuǎn)換梁，板面鋼筋不是簡單地要求伸入梁內(nèi)滿足錨固要求即可，而是要求必須貫穿梁截面，以確保梁內(nèi)扭矩在板上的有效傳遞。
2.3 框支柱與剪力墻底部加強部位墻厚的設(shè)計
框支柱作為框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系中重要的構(gòu)件，它的安全度直接決定了整棟建筑的抗震潛力，因而框支柱的延性和承載力成為設(shè)計的關(guān)鍵?？蛑е鶓?yīng)在計算的基礎(chǔ)上，通過概念設(shè)計和抗震措施進行設(shè)計。調(diào)整框支柱總剪力不小于0.30，框支柱的抗震等級定位一級，為了增加其延性，軸壓比不超過 0.4，其最小配箍特征值比一級增加 0.02 采用，框支層剪力墻軸壓比控制在 0.6 以內(nèi)，以保證剪力墻有足夠的剛度。
抗震設(shè)計時，剪力墻的底部加強部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍，其目的是在此范圍內(nèi)采取增加構(gòu)造邊緣構(gòu)件箍筋和墻體橫向鋼筋等必要的抗震加強措施，避免脆性的剪切破壞，改善整個結(jié)構(gòu)的抗震性能。為了保證底部加強部位處剪力墻的平面外剛度和穩(wěn)定性，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010（以下簡稱《抗規(guī)》）及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡稱《高規(guī)》）分別規(guī)定了剪力墻底部加強部位墻厚的取值。其中，考慮到高層建筑結(jié)構(gòu)的重要性，《高規(guī)》對墻厚的取值更加嚴格。取《高規(guī)》第 10.2.2 條規(guī)定：帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，其剪力墻底部加強部位的高度應(yīng)從地下室頂板算起，宜取至轉(zhuǎn)換層以上兩層且不宜小于房屋高度的 1/10。
2.4 轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的確定
工程實踐中，框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系是對結(jié)構(gòu)本身來說是很不利的，為了加大底部大空間樓層的抗側(cè)剛度，使上下剛度接近，《高規(guī)》規(guī)定：需要抗震設(shè)防時，轉(zhuǎn)換層上下剛度比不應(yīng)大于 2，同時不應(yīng)小于 1。為了滿足此要求，對底部的落地芯筒及少量的落地剪力墻均予以加厚，落地芯筒周邊墻體加厚至300mm（上部為250mm），少量的落地剪力墻加厚至 400mm（上部為250mm），同時轉(zhuǎn)換層以下的混凝土強度等級定位 C45（上部為C35），最終大部分單元剛度比均控制在1.4左右，只有少數(shù)單元較大，但也控制在1.8以內(nèi)。
由于高層結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的出現(xiàn)，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會受到很大的破壞，力的傳遞途徑會有很大的改變。如何計算轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比是帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須解決的主要問題?！陡咭?guī)》附錄 E 分別規(guī)定了底部大空間層數(shù)不同，轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的計算方法。其中轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比的計算綜合考慮了豎向抗側(cè)力構(gòu)件的抗剪剛度和抗彎剛度，因此更能反映帶轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)沿高度方向剛度變化的實際情況。轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比按公式（1）計算，為了便于計算頂部位移，可以將頂部單位水平力適當(dāng)放大。
1H2
γe≤ （1）
2H1
結(jié)構(gòu)設(shè)計時可以應(yīng)用“高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件”（SATWE）計算轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比，具體計算步驟如下：①采用 PMCAD 建立結(jié)構(gòu)計算模型；②采用 SATWE 前處理程序形成風(fēng)荷載數(shù)據(jù)文件 WIND.SAT；③分別修改計算模型的風(fēng)荷載數(shù)據(jù)文件，將頂層剛性樓板的 X、Y向風(fēng)荷載的 X、Y軸均設(shè)置為500kN，Z 軸扭轉(zhuǎn)分量設(shè)置為 0，其余各層 X、Y 向風(fēng)荷載的X、Y 軸分量以及Z軸扭轉(zhuǎn)分量均設(shè)置為 0；④運行SATWE中結(jié)構(gòu)分析及構(gòu)件內(nèi)力計算程序，求出計算模型 1、2的頂部位移；⑤應(yīng)用公式（1）即可求解出轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比。
通過上述方法計算得出的轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比宜接近 1，非抗震設(shè)計時不應(yīng)大于 2，抗震設(shè)計時不應(yīng)大于 1.3。
2.5 抗震設(shè)計
框支剪力墻結(jié)構(gòu)的局部加強范圍，對本工程來說，取框支部分所臨近兩個2～3個開間所包圍的區(qū)域。在進行框支柱、梁內(nèi)力調(diào)整時可按此調(diào)整加強部位有關(guān)剪力墻、框支柱和梁的內(nèi)力。局部框支加強范圍以外，可按剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。兩者交接部分應(yīng)加強連接構(gòu)造，如板邊設(shè)暗梁、梁板配筋加強等，以保證水平剪力傳遞。
建筑專業(yè)為了立面處理的需要，希望在建筑平面的角部開窗，墻體角部在地震作用下，是較敏感的部位，特別當(dāng)結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則時，由于平面的扭轉(zhuǎn)，引起內(nèi)力重分布，將使震害加劇，使得此處的連梁分配更多的地震力，容易產(chǎn)生連梁的超筋問題。因此，需要對此處的連梁采取構(gòu)造加強措施，本工程主要采用了以下幾點：①角部開窗的墻體為無翼緣墻體，《抗規(guī)》6.4.1 條規(guī)定墻體厚度，當(dāng)無端柱或翼墻時不應(yīng)小于層高的 1/12，本住宅層高 2.9～3.0m，故角部房間墻段厚度取250mm；②由于角部墻體無翼緣，延性較差，應(yīng)在墻體端部設(shè)置暗柱，并適當(dāng)?shù)募訌娕浣睿虎蹫榱嗽黾訅w平面外的穩(wěn)定性，可在每層樓板角部處附加鋼筋板帶配10Φ12mm 鋼筋，兩端各錨入暗柱內(nèi)，長度≥35d。樓層加強，雙層雙向且均按受拉鋼筋錨固于墻內(nèi)和梁內(nèi)。
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意問題
框支剪力墻結(jié)構(gòu)雖然框支部分很少，但對框支部分還應(yīng)該符合部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的，同時又不完全符合。因此，為滿足使用功能和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要求，同時使剪力墻的布置和用量較為合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要應(yīng)解決以下幾個問題：①平面設(shè)計時合理布置剪力墻的位置，使結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量中心相接近。②對于框支柱上的剪力墻盡可能的減少，減薄，如果實在無法避免時，框支柱的計算配筋要充分考慮到平面外的荷載作用及內(nèi)力的相互影響。③對工程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換層一類的局部特殊結(jié)構(gòu)形式時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)整體計算后對局部特殊結(jié)構(gòu)進行專門的有效受力分析，如對轉(zhuǎn)換層上下層剛度比進行單獨的計算。④增強結(jié)構(gòu)的抗扭能力，在建筑物的四個角部不利于抗震的開設(shè)的轉(zhuǎn)角窗，應(yīng)加強構(gòu)造措施。⑤對于受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，構(gòu)造設(shè)計是保證結(jié)構(gòu)安全的重要措施。
鋼結(jié)構(gòu)的合理利用可以有效提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)更加環(huán)保。就這點來說，鋼結(jié)構(gòu)更加符合國家節(jié)能減排的號召，滿足建筑對節(jié)能環(huán)保材料的需求。鋼結(jié)構(gòu)本身就是由鋼材構(gòu)成的，建筑對高強度和高效能材料的需求也因此得到滿足，具有很大的循環(huán)利用價值;在工程施工過程中，為了保證不出現(xiàn)其他問題，就需要在設(shè)計階段對圖紙和計算不斷優(yōu)化，在保證圖紙質(zhì)量的前提下，確保施工順利進行;設(shè)計過程應(yīng)該經(jīng)濟合理，可以滿足建筑抗震和防火要求;和施工工藝以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)緊密配合，促使鋼結(jié)構(gòu)施工過程不斷優(yōu)化，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上滿足施工過程中的各種要求。
1．1工業(yè)建筑中常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)的作用
在工業(yè)建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的常規(guī)應(yīng)用由來已久，我國多數(shù)工業(yè)廠房均采用的是常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)人字梁以及工字梁，這些常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)已成為工業(yè)早期時代的主要象征。而這些特征構(gòu)成了我國的吊車梁式系統(tǒng)以及常規(guī)鋼屋架系統(tǒng)。由于民用建筑、商用建筑以及工業(yè)建筑各有不同，在進行工業(yè)建筑時要求建筑結(jié)構(gòu)能夠為工業(yè)生產(chǎn)以及施工提供最好的跨度及空間。而傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)在跨度以及空間上的相關(guān)需求，從而鑒于此基礎(chǔ)上的鋼屋架系統(tǒng)應(yīng)運而生，屋架系統(tǒng)主要由屋架、系桿以及支撐組成。同時吊車梁系統(tǒng)作為工業(yè)廠房的重要部分，多數(shù)廠房中均設(shè)有吊車，主要由車檔、吊車梁、軌道、制動結(jié)構(gòu)及連接件等構(gòu)成。在傳統(tǒng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)不能夠滿足新時代工業(yè)建筑在相應(yīng)功能及跨度上需求時多采用鋼結(jié)構(gòu)。如(1)材料堆場、大型倉庫以及飛機裝配車間等多采用鋼結(jié)構(gòu)體系，這些鋼結(jié)構(gòu)體系多為網(wǎng)架、拱架、門式剛架以及懸索等;(2)建筑物受到動力荷載影響時，多采用鋼結(jié)構(gòu)體系;(3)碳素廠高樓部碳素振動成型機對相應(yīng)結(jié)構(gòu)的耐疲勞程度和強度要求均較高時，多采用鋼結(jié)構(gòu)體系;(4)在高烈度區(qū)，鋼筋砼結(jié)構(gòu)早已超出了現(xiàn)行工業(yè)行業(yè)的規(guī)范以及規(guī)定，應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)以滿足其新的需要;(5)原有廠房需改建或擴建時，多采用鋼結(jié)構(gòu)。綜上即可知，鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)今工業(yè)建筑中有著十分重要的作用，且應(yīng)用廣泛。
1．2工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用方向
在工業(yè)建筑中，相關(guān)人員應(yīng)該根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)流程來為工藝服務(wù)。在這個過程中，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的形式、材料與空間等多個方面都有特殊的標準。由于建筑體量比較大，要求相關(guān)人員應(yīng)該注重把握好尺度，熟練掌握新材料技術(shù)。因此，工業(yè)建筑與普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工業(yè)建筑中，一些比較簡單的建材會被新建材取代，落后的施工工藝會被淘汰。如今在工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)方面，包括鋼纜、構(gòu)件和型材等方面的建材類型越來越豐富。另外，高性能施工涂料的應(yīng)用有效地解決了工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)中存在的防火、防腐、防污染以及隔熱等多個方面的問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的日益進步，涌出了很多新的設(shè)備、工藝與材料，有利于迎合工業(yè)建筑設(shè)計的更高要求，落后的原有工業(yè)建筑體系應(yīng)該與時俱進，實現(xiàn)進一步的完善。
2鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中存在的問題
目前，人們對工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)在建筑方面的相關(guān)認識還不夠全面。傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)一直影響著人們的建筑觀念，直到現(xiàn)在也還沒有徹底轉(zhuǎn)變。工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)體系還不夠完善，其具有一定的復(fù)雜性以及綜合性，涉及到多種配套體系，比如屋面、墻體、防腐、隔熱和保溫等多個方面的配套材料。而國內(nèi)的工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)與發(fā)達國家相比，其技術(shù)水平與設(shè)計理念相對落后，專業(yè)人才的培養(yǎng)、新產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)備的制作與安裝水平、鋼材質(zhì)量等多個方面都沒有得到很明顯的提升。從事工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作、安裝以及監(jiān)理等領(lǐng)域的相關(guān)工作人員依舊沒有掌握好新知識，沒有徹底轉(zhuǎn)變新理念，沒有充分挖掘新材料，對新的施工方法也缺乏足夠的掌握力度。
3優(yōu)化工業(yè)建筑施工過程中的鋼結(jié)構(gòu)
在實際工作中，為了有效地提高工業(yè)建筑中鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
3.1需要我們確保腳螺栓的穩(wěn)定與堅固，保證在腳螺栓使用過程中控制得當(dāng)，且可以保證鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用合理有效。對腳螺栓的安裝與埋設(shè)，需要重視其精度問題，以保證其他環(huán)節(jié)的有序穩(wěn)定運行。
3.2要在地腳螺栓的安裝中，注意鋼柱的準備，有效地協(xié)調(diào)平面控制網(wǎng)全系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)，進而更好地保證螺栓的安裝精度，使鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加。
3.3要注意順利彈出柱腳底板十字線、地腳螺栓的中心線，并將柱腳剪力孔做好積極的清理工作，在鋼柱就位后，要將標高調(diào)整好，并堅固螺母。
3.4對鋼結(jié)構(gòu)的施工需要注意梁柱安裝，并控制梁柱之間的柱間支撐精度，使空間單元的穩(wěn)定性提高，以保證其他安裝工作有效進行。
3.5要注意合理有效地應(yīng)用墊板，確保墊板定位線精準，以對后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)施工整體運作起到優(yōu)化的作用。此外，在安裝結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，要健全構(gòu)件儲備，并能夠充分地利用構(gòu)件設(shè)備，更好地滿足實際鋼結(jié)構(gòu)工作需要。堆放要合理規(guī)范，管理科學(xué)。每個存放場地均要有專人管理，根據(jù)供貨需要攜帶清單取貨，適時清點。
4結(jié)束語
關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu) 特點 設(shè)計 原則 要求
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A
正文：
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標是在滿足安全、適用、耐久、經(jīng)濟和施工可行的要求下，按有關(guān)設(shè)計標準的規(guī)定，通過對建筑結(jié)構(gòu)進行總體布置、技術(shù)經(jīng)濟分析、計算、構(gòu)造和制圖工作，有效降低開發(fā)商的成本，在確保建筑整體質(zhì)量達到規(guī)范標準的基礎(chǔ)上，使建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠滿足客戶的諸多需求。
1.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則
1.1 選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。高層建筑作為近幾年剛剛興起的一門學(xué)科，具有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點，在施工的過程中要考慮的方面很多，像是供水問題、線路等各方面都是我們要考慮的。結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中重要的有以下幾點：材料的要求、施工的環(huán)境、還要充分的考慮抗擊自然災(zāi)害的能力。我們要嚴格的遵循平面和豎直的設(shè)計原則。結(jié)構(gòu)方案不僅僅是施工單位一方的事情，施工單位與使用方要達成一致，在設(shè)計方面以及今后的發(fā)展方向要進行詳細的展望，為了所選取得結(jié)構(gòu)方案更加的合理，最大限度的達到預(yù)期的目的。
2.1 選擇合適的基礎(chǔ)方案?，F(xiàn)在的設(shè)計一大特色就是不能因工程而破壞周邊的環(huán)境，而改變的周邊的生態(tài)環(huán)境。一切的工程圍繞環(huán)境進行設(shè)計施工，使工程與自然很好的融入到一起，使得兩者和諧共存。在基礎(chǔ)方案的設(shè)計中，要把所有的相關(guān)因素全部的包括在內(nèi)，綜合各方面的因素，再考慮經(jīng)濟性對工程進行整體的評估，然后對方案進行正式的審核，最后施工，一切立足由可持續(xù)發(fā)展的觀念進行施工，工程的質(zhì)量一定會得以保障。
2.3 準確分析計算結(jié)果。當(dāng)下，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍應(yīng)用計算機技術(shù)，那么不同計算機軟件的計算結(jié)果間很可能出現(xiàn)偏差，所以需要對計算機軟件計算的結(jié)果進行準確分析和把握。這就需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員具有充分的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的技能，同時要對計算機軟件有充分的了解，從而才能客觀準確的對計算機計算結(jié)果進行分析。由于計算機軟件本身的缺陷，會使計算結(jié)構(gòu)與實際情況之間存在偏差，這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對計算結(jié)構(gòu)進行判斷并在設(shè)計中做出調(diào)整，以便適應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。
2.建筑結(jié)構(gòu)類型
高層建筑結(jié)構(gòu)體系按照結(jié)構(gòu)形式可以分為框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)因為是利用柱、梁等結(jié)構(gòu)來承重的，所以這種結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向位移相對較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)因為是靠高層建筑的墻體來承重的，所以這種結(jié)構(gòu)的整體性能相對較好，不易產(chǎn)生水平方向的變形，一般多應(yīng)用于高層建筑，但是因為其在平面上的布置不夠靈活，所以很少在公共建筑設(shè)計中使用。而框架、剪力墻組合結(jié)構(gòu)則是結(jié)合了兩者的優(yōu)點、改善了其中的缺點，所以被廣泛應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。
3.高層建筑的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方案
3.1框架結(jié)構(gòu)體系
框架結(jié)構(gòu)主要承重結(jié)構(gòu), 由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架。對于框架柱而言, 軸壓比越小在往復(fù)水平上荷載下的滯回曲線也會越豐滿, 即耗能能力越大, 延性就愈好。
其優(yōu)點: 建筑平面布置靈活, 可以依據(jù)自身的要求設(shè)計。
其缺點: 框架結(jié)構(gòu)本身剛度不大, 抗側(cè)力能力差, 水平荷載作用下會產(chǎn)生較大的位移, 地震荷載作用下較易破壞。不高于巧層宜采用框架結(jié)構(gòu), 可以達到比較好的經(jīng)濟平衡點?？蚣荏w系中, 角柱的受力應(yīng)該比別的柱差, 為了防止角柱遭遇扭轉(zhuǎn)變形或是彎壓變形, 柱截面不宜過小,同時還要加密箍筋, 起到增加受壓區(qū)混凝土約束的作用。
注意事項: 在框架結(jié)構(gòu)體系中, 一定要考慮高層建筑的底部柱, 柱截面的大小要注意: 在高層建筑中, 應(yīng)該盡量的三排柱結(jié)構(gòu)設(shè)計方案; 采用鋼管混凝土柱、勁鋼混凝土柱或是高強混凝土柱; 通過增加體積配箍率或是沿著柱身增加箍筋達到提高延性。
3.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系
當(dāng)墻體受力主體全部由剪力構(gòu)成的話, 就會是剪力墻體機構(gòu), 剪力墻結(jié)構(gòu)體系是把建筑物墻體當(dāng)作承受荷載的結(jié)構(gòu)體系。對于剪力結(jié)構(gòu)墻間距一般為3一8m , 墻體同時作為維護及房間分隔構(gòu)件。
其優(yōu)點: 其剛度、強度都比較高, 傳力直接均勻, 有一定的延性, 整體性好, 抗倒塌能力強, 結(jié)構(gòu)體系特征明顯?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好, 剛度大, 在水平荷載作用下鋇U向變形小, 承載力要求容易滿足, 適于建造較高的高層建筑。抗震性能力強, 承受力好。
其缺點: 剪力結(jié)構(gòu)墻間距設(shè)計方面不能太大, , 空間平面布局不太靈活, 自重大, 開洞宜小等。
注意事項: 在高層剪力墻結(jié)構(gòu)中, 連梁的設(shè)計收到很多制約, 剛度在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中, 與剪力墻相連并且允許開裂可作剛度折減的梁稱作連梁。應(yīng)該選用跨高比較大的連梁, 減少其剪切破壞, 按常規(guī)設(shè)計方法配筋, 進行截面抗剪設(shè)計, 保證其延性。聯(lián)系墻肢的連梁, 不僅會影響剪力墻的受力, 而且其本身的受力條件也比較復(fù)雜。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中, 必須堅持的原則就是強墻弱連梁, 對連梁的剛度要進行折減, 降低其抗彎能力。
3.3筒結(jié)構(gòu)體系
以筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)都稱為筒結(jié)構(gòu)體系, 它包含單筒, 多筒, 復(fù)合筒等, 它是由由一個或者幾個簡體為主抵抗水平力。也有把簡體結(jié)構(gòu)分為實腹筒、框筒及析架筒的說法。
其優(yōu)點: 筒體結(jié)構(gòu)體系能使整個建筑猶如一個固定于基礎(chǔ)上的封閉空心的筒式懸臂梁來抵抗水平力, 其是以空間受力為主, 具有較大的剛度、強度、整體性, 各構(gòu)件受力比較合理,抗風(fēng)、抗震能力強, 往往應(yīng)用于大跨度、大空間或超高層建筑。
其缺點：延展性能有問題, 并且全部此阿勇成本高, 造價高。
注意事項: 在建筑是講多層筒體結(jié)構(gòu)組合在一起能夠產(chǎn)生更大抵抗水平荷載的能力, 使結(jié)構(gòu)具有更大抗力性, 這樣的結(jié)構(gòu)也是多筒結(jié)構(gòu)設(shè)計, 如加哥西爾斯大樓就是9 個筒結(jié)合在一起的多筒結(jié)構(gòu)使其具有更好的剛性和能力。當(dāng)然, 還可以讓筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計和其他結(jié)構(gòu)設(shè)計一起運用, 如帶加強層的框架一一核心筒結(jié)構(gòu)與一般的框架一核心筒結(jié)構(gòu)在受力上更強大,當(dāng)然除了這幾種建筑結(jié)構(gòu)體系外, 還有其他一些結(jié)構(gòu)體系,如網(wǎng)架, 薄殼等。
4.建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)、抗震、消防設(shè)計
（1）抗風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
在基礎(chǔ)設(shè)計上，要使用配比較高的砂石來保證地基的密實度，同時還要設(shè)置抗拔錨桿，以此來提高建筑基礎(chǔ)的抗拔強度。在減振系統(tǒng)設(shè)計上，要多利用耗能支撐、剪力墻、樓板等組成的耗能減振系統(tǒng)來減少風(fēng)荷載對高層建筑的影響。對于風(fēng)荷載與水平力的問題，要對高風(fēng)壓區(qū)進行加固。這主要是從水平壓力、水平荷載內(nèi)力等方面進行綜合考慮，來為高層建筑進行加固設(shè)計。
（2）抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
①提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體規(guī)則性，以此確保承載力體系分布的合理性。②改善地基的抗震設(shè)計，即在簡化建筑平面、提高地基的強度與高度的同時，將上部結(jié)構(gòu)的重點和群樁設(shè)置在同一直線之上。③在剪力墻的設(shè)計方面，要提高高層建筑承重結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，以此來滿足承載力的耗能與延續(xù)性，這樣可以有效地提高高層建筑的抗震能力。
（3）消防結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
①防火間距上的設(shè)計，在設(shè)計時要全面的考慮間距在火災(zāi)中的隔斷、滅火功能，同時在設(shè)計時還要考慮到建筑結(jié)構(gòu)的耐火性問題以及排煙的問題。②對安全疏散結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計，這主要是為了解決火災(zāi)中的疏散困難，在設(shè)計上：a.注意防煙區(qū)的設(shè)置；b.注意雙向疏散方面的設(shè)計，如合理安排避難層等。③在設(shè)計上注意分割結(jié)構(gòu)的安排，這主要是為了控制火勢與煙霧的范圍，這方面一般使用的是垂直的樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計方式、水平的單元墻以及防火墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及相關(guān)的排煙、防火門等裝置的設(shè)計。
5結(jié)語
總而言之，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法多種多樣，但是不論使用哪一種方法都要建立在施工的可行性的基礎(chǔ)之上，施工技術(shù)必須嚴格依照設(shè)計標準，如果出現(xiàn)施工不可行的情況下，重新審視設(shè)計規(guī)范。高層建筑混凝土施工技術(shù)是科學(xué)元素和技術(shù)元素的融合和應(yīng)用，它的實現(xiàn)過程必然需要建筑施工各環(huán)節(jié)基礎(chǔ)技術(shù)的支持和管理理論的強化。所以，設(shè)計與施工的相輔相成才是實現(xiàn)合理、科學(xué)節(jié)約成本的有效措施。
參考文獻
