高层建筑结构形式范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑结构形式，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】：高层建筑；结构形式；结构设计

Abstract: Through the analysis of high-level structural system, this paper discusses the advantages and disadvantages of the various structural forms, and analyzes the applicability of the economy, the seismic performance analysis, hoping provide a high reference value to project counterparts the structure of the program design stage to determine the structure of selection.Key words: high-rise buildings; structure; structure design

中图分类号：TU972+.3 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

前言：

国家对土地这一不可再生资源的调控政策，城市用地量的不断增加，导致城市建筑用地变的越来越紧张。高层建筑的数量也如雨后春笋般快速的增加，特别是在用地紧张的大中城市。高层建筑不仅仅是在建筑类型上越来越丰富：有住宅、办公楼、医院等等。在结构体系上随着科技水平的发展，需求的不断提高也有了更多的演变，使得建筑结构选型及设计有一定的难度。现按照承重体系和材料分类两方面介绍他们的特点及适用性，浅析高层建筑的结构设计。

按照承重体系分类：

高层建筑按照承重体系的不同可以分为以下几个基本的类：框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构。

1.1框架结构：房屋结构均由梁、柱通过节点连接而构成。由框架梁、柱与基础形成平面框架，作为主要的承重构件，平面框架再由连系梁联系起来，形成一个空间的结构体系。框架结构具有建筑平面布置灵活，能够较大的获得大空间，承受竖向荷载作用合理、结构自重较轻的特点。但是由于是框架结构，又会存在着侧向刚度小、水平位移较大的缺陷，使建筑的高度受到不同程度的限制。在非地震区可做到15层最高不超过20层，不宜超过60米。常用于综合办公楼、旅馆、医院、学校、商店等建筑。

1.2剪力墙结构：剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。这种结构在高层房屋中被大量运用。剪力墙的主要作用是承担竖向荷载、抵抗水平荷载，如风、地震等的作用。剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系，缺点是剪力墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造。一般的剪力墙的间距在3-8m左右。综合剪力墙结构的利弊，在实际工作的应用为了适应各种功能空间的需要，会有各种变形。例如需要框支剪力墙结构，框架剪力墙结构，异形柱框架剪力墙结构。

1.2.1框支剪力墙结构：将剪力墙结构的房屋的底层或者底部基层做成框架，是一种带转换层的高层建筑结构。可以有效的满足酒店，写字楼等建筑类型。但是这种结构有他自己的弊端：带转换层高层建筑结构在其转换层上、下层间侧向刚度发生破坏。形成柔性的底层或者底部，在地震作用下容易遭到破坏甚至是倒塌。

1.2.2框架—剪力墙结构体系：框架结构和剪力墙结构的组合，兼有框架和剪力墙的优点，比框架结构的水平承载力和侧向刚度都有很大的提高，比剪力墙结构布置灵活，可应用于10——20层的办公楼，教学楼、医院和宾馆建筑中。框架剪力墙结构虽然在一定程度上比框架结构的刚度等有所提高，但是这种结构的高度也应该在他合理的范围内，工程中一般去25层以下为宜，最高不超过35层。

1.2.3异形柱框架剪力墙结构：这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式，这种结构类型的特点是利用楼电梯间做钢筋混凝土的核心筒，抵抗大部分的水平荷载，异形柱主要是承担竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小。同时异形柱又能很好的解决建筑平面使用问题。

1.3筒体结构体系：筒体结构体系是由一个或者几个筒体作为竖向承重结构的高层建筑结构体系。筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。

1.3.1框架—核心筒结构：框架一核心筒结构由实体的核心筒和外框架构成。一般将楼电梯间及一些服务用房集中在核心筒内；其他需较大空间的办公用房、商业用房等布置在外框架部分。由于核心简实际上是两个方向的剪力墙构成封闭的空间结构，具有更好的整体性与抗侧刚度。框架—核心筒结构体系适用于高度较高，功能较多的建筑。

1.3.2筒中筒结构：筒中筒结构是由实体的内筒与空腹的外筒组成。空腹外筒由密排柱及高度较大的横梁组成。筒中筒结构体系具有更大的整体性与侧向刚度，因此适用于高度很大的建筑。如果将若干筒体组合成成组筒结构体系，则侧向刚度更大，可适用于特别高的超高层建筑。

1.3.3束筒结构：束筒结构由若干个筒体并列连接为整体的结构。整个建筑如一个固定于基础的封闭空心悬臂梁，具有良好的刚度和防震能力。目前世界上最高的西尔斯大厦采用了9个30×30米的框筒集束而成。

按材料分类论述：按照材料分类又可以分为：钢结构；钢筋混凝土结构；组合结构。

2.1钢结构：钢结构工程是以钢材为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。 钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。钢结构的建筑具有强度高、韧性大、抗震性能好、易于加工，能缩短现场施工的工期，施工方便等诸多优点，但是也难以克服其用钢量大，造价高，耐火性极差的缺陷。国内钢结构的例子还是很多的，深圳地王大厦，北京京广中心等都是比较著名的例子。

2.2钢筋混凝土结构：由钢筋和混凝土两种材料结合成整体共同受力的工程结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。钢筋混凝土结构包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构。多用在工厂或施工现场预先制成的钢筋混凝土构件，在现场拼装而成。钢筋混凝土结构具有很多优点：就地取材、耐久性、耐火性好（与钢结构比较）、整体性好、可模性好、比钢结构节约钢材。但是也有其不可避免的缺陷：自重大、混凝土抗拉强度较低，易裂、费工、费模板、周期长、施工受季节影响、修复困难等。

钢筋混凝土最主要当然与其材料：也就是刚和混凝土有关啦，其中钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度最重要。另外，施工之中还和天气的温度湿度等有关，因为会影响到混凝土的凝结速度。

2.3组合结构：在钢筋混凝土结构的基础上，充分发挥结构优良的抗拉性能以及混凝土结构的抗压性能进一步减轻结构自重，提高结构的延性。主要用钢材加强混凝土构件、部分抗侧力结构用钢结构，另一部分采用钢筋混凝土结构。

3、高层建筑结构设计的方法3.1确定合理的基础设计方案。一般来说，高层建筑的基础设计中，应当依据工程地质条件、上部的结构类型、荷载的分布、相邻各建筑物的影响与施工条件等综合因素开展分析，挑选出符合经济合理原则的基础性方案。

3.2确定最合适的结构方案。成功的建筑物设计一定要选择相对而言最为经济合理的结构方案，也就是说要选择切实可行的结构形式与结构体系。

3.3确定合适的计算简图。结构计算主要是在计算简图基础之上开展的，由于计算简图选用不合理而造成结构不够安全的事件常常发生，所以，挑选合理的计算简图是确保结构安全的一个重要因素。

3.4准确分析计算的结果。在高层建筑结构设计当中广泛采用了计算机技术，但是如今软件的种类极多，而不同软件常常会出现不一样的计算结果都会造成错误的计算结果，所以需要工程师在得到计算之后进行认真分析与校核，并做出最为合理的判断。3.5运用合理的构造方法。要注重构件的延性，强化其中的薄弱位置。充分利钢筋混凝土中钢筋与混凝土的特性，充分利用钢筋混凝土构件的受力特性进行设计与施工。如鱼腹梁等各种变截面性的的梁柱。

4、结束语：

结构设计是个系统全面的工作，在此过程中出现任何问题或者失误，都极有可能导致整个设计变得更为复杂，甚至结构的不安全。结构设计人员需要扎实的理论知识功底，充分的认识到高层建筑各种结构形式及其特点，合理的进行选型与组合设计，才能更好地对高层建筑的结构进行更科学合理的应用。

参考文献：

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关键词：超高层建筑；设计理念；节约造价

目前，我国资源消耗高、浪费大、环境污染等问题非常严重，随着经济的快速增长和人口的不断增加，淡水、土地、能源、矿产等资源不足的矛盾更加突出，环境压力日益增大。土地资源的节约集约利用和循环、高效利用成为发展的必然 而现代办公楼的建设由于用地紧张，所需面积又较大，多以高层和超高层建筑为主。而这些建筑又往往成为消耗能源和建设经费的超级大户，上海金茂大厦，北京soho，中央电视台等项目在成为城市地标的同时往往都是以天价的投资为基础的。如何在这些超高层办公建筑项目中从设计理念阶段就明确方向，尽量节约造价是今后新建超高层办公楼的一大重点。

1新建项目应实现的基本目标

1.1提高经济性：保证标准层面积，提高高层实用率，避免低效建设

通过对深圳现有相应品质高档办公楼的调查，为保障高层建筑的实用率，办公楼标准层面积不宜过小。我们建议办公标准层面积应在1600~1800m2之间，且不宜超过2000 m2，从而提升项目建设效率和城市对土地的利用，提高项目经济性。

1.2正确定位项目标志性：绿色经典为原则

新建项目不应盲目追求华而不实的建筑风格，而应将项目定位成绿色高效经典的新型现代办公楼。应该充分重视“人”在建筑中的感受，打造节能，环保，绿色的现代化高档办公楼，这既能充分发挥为数不多的剩余土地的价值，又能成为响应国家“节能减排”政策的积极举措，同时为内部办公人员提供一个健康舒适的自然办公环境。

2项目经济性分析

我们以某一面积近10万m2的超高层双子楼办公项目为例，通过对塔楼高度，标准层面积，避难层层数，结构型式等方面进行对比分析，力求得出不同高度的双塔方案其造价的变化情况。

2.1方案可能性分析

①数据

②面积组成

③层高分析

通过对深圳高档甲级写字楼项目的调研可得出，按照深圳中高档写字楼标准，单位面积造价随建筑高度变化而不同，常规情况下，建筑造价和建筑高度的关系大体

3结论

对三种方案的综合评价采用打分方式，其基本规则如下：

评分指标分为经济性和标志性两大类。在每一大类中包含有多项相关的要素，根据四个方案对每个要素的相应情况进行评分。最高分为3分，最低分为1分，获得3分表示该方案在本要素方面表现最佳，获得1分为表现最差。三个方案在每个要素的总得分最多为6分，如果在某个要素上有两个或三个方案难分高下，则平分分数。

根据综合评价打分的结果，一高一矮方案作为得分最高的方案，在各主要要素上都有较好的表现，综合来讲，可以认为是最为可行方案。

根据以上分析可知，盲目追求塔楼高度的做法是极其浪费的。同样的项目和建筑面积，盲目追求一栋塔楼的高度做法和拆成两栋塔楼建设的做法，造价最高可相差近40%。这不论对国家建设节约型社会还是建设方本身的经济利益来说，都是不合时宜的。我们应该本着适度的原则，从理性的角度分析，选用合理的建筑形式，将建筑造价控制在一个适宜的范围内。

4超高层办公楼标准层进深分析

使用空间的进深指从外窗到房间最内侧墙边的距离，房间进深的确定需综合考虑以下的因素：

①进深越大，分隔组合的可能性越多，灵活性越大。反之，进深较小，空间划分的可能方也越少，灵活性降低。②进深越大，每层的办公面积越大，建筑的使用效率越高；进深越小，建筑交通面积和公共空间面积所占的比例会相对增大，使得建筑实用效率降低。③进深越大，房间内区的面积越大。办公室内区距离外窗较远，空气流动性差、品质得不到保障，无法利用用自然采光。内区的办公环境是较差。反之，小进深能够提高办公空间的整体品质。④进深越大，外柱到内筒的跨度越大，框架梁的高度越大，在同样层高条件下的室内净高越小。⑤选择建筑进深必须要综合考虑上述各方面因素后进行综合判断。

5其他影响工程造价因素分析

①平面形状。一般来说，建筑平面形状越简单，它的单位面造就越低。一般情况下建筑周长与建筑面积比越低，设计越经济。因些建筑物平面形状的设计应在满足建筑物功能要求的前提下，降低建筑物周长与建筑面积比。

②流通空间。建筑物的经济平面布置。在满足建筑物使用要求前提下，将流通空间减少到最少。因为如门厅、过道、走廊、楼梯以及电梯井的流通空间，他们都不能为了获利目的的加以使用，但是需要相当多的采光、清扫和装饰的费用。但是不能为了降低工程造价，忽虑了美观和功能质量的要求。

③层高。在建筑面积不变的情况下，建筑层高增加会引起各项费用的增加：墙与隔墙及其有关粉刷、装饰费用的提高；制冷空间体积增加；卫生设备、上下水管道长度增加；楼梯间造价和电梯设备费用的增加；另外，由于施工垂直运输量的增加，可能增加屋面造价；如果屋高度增加而导致建筑物总高度增加很多，还可能增加基础造价。

④建筑物层数。建筑物总造价是随着建筑手的层数增加而提高的。

⑤柱网布置。常规建筑柱网为8.4m×8.4m，若柱网过大，则梁高增加，配筋加大，造价增高，且影响室内净高。建议塔楼结构柱跨（进深）控制在12米以内，结构体系比较合理。柱外侧可考虑悬挑，以保证立面的完整性，同时可以形成丰富的空间感。

⑥建筑物的体积与面积。一般来说随着建筑物体积和面积的增加，工程造价会提高。尽量减少结构面积比例，增加有效面积，就是结构面积与建筑面积比越小，设计越经济。

⑦建筑结构。建筑结构就是建筑工程中构件所组成的起骨架作用的。建筑结构材料如，砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构。建筑材料和建筑结构选择直接影响到工程质量、使用寿命、耐火抗震性能，而且对施工费用、工程造价有很大的影响。

6结构专业相关介绍

6.1高层和超高层项目可能采用的建筑结构体系的介绍

我国已建造高度在150m以上的建筑150余栋。可供选择的结构形式很多。较为常见的结构形式包括：钢筋混凝土框架-核心筒结构、钢筋混凝土框架-剪力墙结构、钢框架-钢筋混凝土核心筒结构、钢框架-支撑结构、混合结构、巨型结构等。近年来，新兴的斜网格结构在办公大厦中也有不少成功应用的案例。

可供选择的楼盖体系包括：钢—混凝土组合楼盖、钢筋混凝土梁板楼盖、钢筋混凝土预应力楼盖等。

从概念上讲，处于地震设防地区的超高层建筑应该遵循体型简单、规整的原则，在建筑平面和立面上尽量规则。不过，体型规则并不等同于方盒子。优秀的超高层建筑都能够将良好的使用功能、完美的体型和立面与合理的结构布置很好的统一起来。

综合考虑各种因素后，对结构形式的选择提出以下目标：

①充分保障建筑设计的要求，满足建筑外部形象和内部空间的设计要求，满足功能对结构形式提出的要求，尤其是金融机构对内部空间的要求。

②要充分考虑结构成本，这其中不仅仅要考虑结构建造的成本，还要考虑结构空间占用带来的面积损失成本，上部结构自重带来的地基和基础成本，以及建造周期缩短或增长带来的成本。同时，还应当考虑建成后使用期内的结构维护成本。

③要考虑施工建造的可行性，要考虑材料采购和招标的便利性，施工工艺的成熟性、建造工期的可控性、现场施工的安全性等。

6.2基础及地下室设计

6.2.1基坑开挖

超高层项目用地面积一般较小，为保证足够的地下室面积，应尽量扩大开挖范围。除预留必要的管线通道外，基坑开挖应尽量贴近用地红线。从经济性考虑，基坑支护可采用土钉墙+预应力锚杆的形式，为方便基础和地下室施工，建议将止水围幕一直做至不透水层。

6.2.2基础选型

参考现有建筑的地基条件和基础选型，建议基础采用大直径人工挖孔桩。这种基础形式具有以下优点：

①单桩承载力大，能够实现一柱一桩，结构传力简明。

②对施工技术要求低，施工工艺成熟，质量较为可靠。

③桩身成孔和桩底吃力层检验直观可靠。

④施工速度快、成本低。

⑤没有噪音扰民，环境污染小。

有以下缺点：

①该施工方法属限制工艺，需要特殊审批。

②需要进行大面积降水，降水成本高。大面积降水有可能对周边建筑和道路产生影响。

如果由于特殊原因不宜采用人工挖孔桩，建议可采用冲钻孔灌注桩作为备选。但冲钻孔灌注桩在结构传力、质量控制、建造成本、施工工期和环境污染方面与人工挖孔桩相比劣势较为明显。

6.3地下室设计

为保证充足的停车位和必要的设备用房要求，超高层办公楼至少将建造三层地下室。地下室各层的层高按照建筑室内净高要求进行控制，结构根据柱网选择合理的梁板截面。

6.4抗浮设计

若工程用地地下水位较高，对于塔楼覆盖范围以外的部分，需要考虑结构抗浮设计。目前可供选择的常用抗浮方式包括结构桩抗浮、结构桩+抗拔桩抗浮、锚杆抗浮、自重抗浮等。

根据常规项目的设计经验，建议采用抗拔桩与自重抗浮相结合的方式。要充分利用桩基侧面的摩擦力，通过增加桩身配筋，提高桩身抗拔承载力。若仍然不能满足抗浮要求，可考虑采取两种方法。一是适当增大桩身直径，提供更大的抗拔能力。二是可以采取增厚楼板或增加配重等方式，适当增加地下室重量，减少抗浮水头。

6.5其他事项

如果大厦结构高度超过150m，则可能属超限结构，均需要进行结构超限审查。在结构设计中需要进行大震作用下的补充计算，如静力弹塑性分析计算或动力弹塑性计算。这将增加设计时间和初步设计审批时间，须在工程建设进度安排中予以考虑。

参考文献：

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关键词：高层建筑 型钢混凝土组合结构 施工技术

中图分类号：TU974 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（a）-0028-02

在我国当前社会经济不断发展的过程中，城市化进程不断加快，土地面积越来越紧缺，这种情况下，城市中居民楼大多数都是高层建筑，那么，为了更好地提高高层建筑的质量，保证其安全性能，就需要对其中的施工技术不断地进行优化。型钢混凝土技术在高层建筑中的应用，不仅有较强的承载力，同时其在抗震性能以及刚度方面也有着明显的优势。型钢混凝土构件能够承受高于其外形钢筋混凝土构件1倍以上的承载力，能够有效地扩大建筑结构的使用空间和面积，在居住以及建筑方面都有着显著的经济效益。由此就可以看出型钢混凝土组合结构在高层建筑使用中的优越性。

1 简述型钢混凝土组合结构

型钢混凝土组合构件是由外部钢筋、核心型钢以及混凝土3种材料共同协同工作组合而成的一种构件，有良好的抗震性能，较强的承载力以及耐久性和耐火性。当前主要应用于结构跨度比较大的高层建筑中。型钢混凝土组合结构主要分为两种类型：一种是部分构件使用型钢混凝土，然后其他部分使用钢筋混凝土或者钢梁，往往柱、剪力墙使用型钢混凝土，框架梁使用刚筋混凝土或者钢梁。另外一种是所有的构件均使用型钢混凝土。在实际的应用中，这两种组合构件往往适用于简中简结构、底部大空间剪力墙结构以及框架结构等。

2 高层建筑中型钢混凝土组合结构的选型以及布置存在的问题

2.1 构件的经济性比较

高层建筑的构件选择需要按照相应的结构技术规程进行，比如型钢混凝土组合结构施工中，要求必须选择焊接型钢以及实腹式型钢作为柱内材料。由于实际施工条件的限制，则需要对混凝土的体积配箍率进行计算，保证钢筋配置的合理性，这样才能有效避免施工问题的出现。

2.2 结构选型

建筑结构中，其最终建筑物的功能。经济性能与建筑物的结构形式有着密切的联系，所以在实际进行结构的选择中，需要在建筑方案的设计中对这一问题进行充分考虑。在高层建筑中，如果其柱距比较大，同时因为轴压比的关系，导致柱截面太大，使用以往的建筑结构方式，势必会加重建筑物本身的自重，同时材料的使用量也会增加。这种情况下就需要使用型钢混凝土结构，而如果层高有一定的限制，并且跨度比较大的时候，也可以使用型钢混凝土结构，所以，在实际的结构选择中，需要综合各方面的因素进行结构的确定。

2.3 布置问题

导致型钢混凝土结构出现结构失稳的主要原因主要有两个方面，首先，柱内型钢的强度低于纵筋，从而导致型钢失稳的发生。其次，柱子上混凝土的落，使型钢混凝土的侧向刚强度降低。这一问题往往表现为型钢混凝土柱剪切黏结的破坏，通过型钢与混凝土之间的黏结作用逐渐减弱，直至消失，最终导致型钢外侧的混凝土齿裂，影响混凝土作用的发挥。

3 高层建筑中型钢混凝土组合结构的应用

型钢混凝土组合结构和普通的混凝土有着极大的差异。因此在进行设计的时候，需要确定好钢筋实际所在的位置、大小以及框架梁的宽度和穿透钢筋小孔的顺序以及大小，这样才能确保型钢混凝土组合结构在高层建筑中的应用。

3.1 钢结构的制作和安装

首先需要进行十字型钢柱的制作，在工厂分工制作以后，然后进行拼装、校正、检验，确保产品合格以后将其运至施工地区进行拼接，在拼接的过程中，要严格按照相应的程序进行拼接，这样才能使产品的质量得到有效的保证。在组合完成以后，要对最终的安装结果进行检查，检查之后，还要利用超声波对其内部进行无损检测，这样才能将拼装中造成的缺陷进行有效排除。此外还需要进行十字柱加工制作。在进行钢结构的安装中，首先需要进行标准注的选择，将网闭合进行控制，然后对柱顶标高进行竖向测量。之后需要对柱顶位移以及钢结构进行超偏处理，然后对超平结果和下节柱的检查结果进行综合处理。粗脚的处理需要在安装钢柱位置确定以后进行，通过对处理数据的分析，对钢柱的垂直度进行再次纠正。在安装完成以后，需要对测量记录进行会审，并且对焊接问题进行检验，另外还需要对控制点的闭合进行再次检验，最后需要对下节钢柱的预控数据图进行绘制。

3.2 型钢柱安装步骤

在进入施工场地以后，首先需要进行定位和放线，将支撑手脚架以及埋柱脚的地区进行合理选择，在就位吊装以后对安装中存在的问题进行再次纠正。施工开始之前需要对模板进行加固和绑扎以及再次检查，在安装型钢柱的时候，必须确保安全性能，这样才能使施工的安全性得到有效保证。

3.3 对混凝土结构的浇筑处理

浇筑的有效进行是确保型钢混凝土结构的重点所在，在实际的施工中，浇筑工作进行相对比较困难的部分主要有梁柱节点、凹角处以及交界处，对这几部分的振捣也是比较困难的，如果在前期不能做好准备工作，势必就会使浇筑工作的质量受到影响。如果在实际的施工中，这一部分出现问题，不仅仅会造成型钢混凝土结构本身的质量问题，同时还会对最终的建筑施工的整体效果造成影响，所以，在实际的施工过程中必须对混凝土的密实性引起高度的重视。

3.4 型钢混凝土组合结构中的钢筋绑扎处理

在施工以前，需要对绑扎处理做好相应的设计，并且应该将具体的工作确保职责到人，对梁柱纵筋节点处的技术处理应该引起重视，这样才能使绑扎时的难度得到有效的控制，最终才能使钢筋的绑扎质量得到保证。

3.5 对柱型钢的节点处理

链接柱型钢的节点，需要确保从柱型钢的两侧穿过。如果出现钢筋与柱中型相交，在处理的时候，就需要从柱型两边将梁筋断开，将柱和套筒的边缘相接，要想在实际的施工中更多方面地对节点进行浇灌，还需要在柱型钢的边缘处进行加劲肋的设置。在实际的施工中，需要防止加劲肋出现局部弯曲的情况，所以，在设置加劲肋的时候，就需要保证加劲肋的轻度大于梁钢筋的强度，这样才能保证将梁边缘的拉力向相关的节点进行有效传输。

4 结语

综上所述，随着当前社会经济的不断发展，高层目前已经成为人们房屋居住的主要类型，要想使其的抗震性能、承受力以及刚度得到有效的保证，就必须不断地对相关的施工技术进行优化。目前虽然我国在型钢混凝土组合结构方面的研究仍然处于初级阶段，但是已经在高层建筑中得到了有效的应用，不过其中还存在着一些问题，如果不能对此采取有效的措施进行解决，就会直接影响建筑工程的质量，鉴于这一点，相关部门必须加强对型钢混凝土组合结构施工技术的深入研究，这样才能促使施工技术的不断提升，促进未来高层建筑施工质量以及安全性能的不断提高。

参考文献

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关键词：高层建筑结构；隔震设计；橡胶隔震支座

Abstract: this paper mainly in high-rise building structure design of rubber bearings are discussed, refers for the colleague.

Keywords: high building structure; Isolation design; The rubber isolation bearing

中图分类号: TU318 文献标识码：A文章编号：

前言

2008年5月四川省发生8.0级汶川大地震，死亡6万余人，由于建筑结构的损坏造成15万人无家可归，直接经济损失约100亿美元；2010年1月发生在加勒比岛国海地的7.0级太子港大地震，死亡11.3万人，19.6万多人受伤，几十万人无家可归，受害人数达130多万人，被毁房屋超过十万栋，生命线工程和大量公共设施被严重破坏。

地震是一种多发自然灾害，而我国是世界上地震多发的国家之一，发生过破坏性地震的城市占全国城市总数的10%以上，给人民的生命财产和国民经济造成了巨大的损失。地震引起地面剧烈的颠簸和摇晃对房屋建筑特别是高层建筑会产生毁灭性的破坏。目前，城市建筑都朝着中高层建筑发展。因此，如何减少地震对高层建筑的影响是目前房建设计与施工所面临的一个重要问题。而高层基础隔震建筑的隔震效果与隔震支座的水平刚度有极大关系，采用低硬度橡胶的支座更加适用于高层建筑。

1 基础隔震结构体系分析

建筑结构基础隔震属于结构被动控制技术，其基本思想是在上部结构与基础顶面之间设置足够可靠、水平刚度小的隔震层，并通过隔震层的阻尼器来吸收地震传入结构的能量，减小结构的地震响应，提高建筑的可靠性。

基础隔震结构目前多用于30层以下﹑高宽比较小﹑上部结构水平层刚度比较大的建筑结构。如果上部结构层数较多﹑高宽比较大﹑层间刚度较小，则上部结构须视为多质点体系，采用多质点模型，并需要考虑结构的倾覆﹑扭转等因素。

在高烈度区地震波激励下，高层隔震结构体系的上部结构弯曲变形已开始占了较大部分，在高烈度地区应用橡胶隔震结构，结构中的隔震支座可能会出现一定的拉应力或者非线性变形，但是结构整体是安全的。对于高层隔震结构体系，上部结构的倾覆弯矩较大，水平地震作用会引起隔震层的转动，结构的垂直荷载比较大，隔震层可能产生明显的坚向变形。对于这种情况，隔震结构的地震反应不仅要按多质点平动体系进行分析，并且要考虑结构的摆动。因此应采用多质点平动加摆动计算模型，如图1所示。

图1基础隔震体系多质点平动加摆动动力分析模型

2 高层建筑结构隔震设计

在隔震结构的设计中，应通过对结构的整体特性、结构布置、结构刚度的分布等情况进行合理设置，控制结构在地震发生时的反应性能，达到减小地震反应的目的。

2.1隔震设计要求

（1）采用隔震设计的房屋建筑，其抗震设防目标应高于抗震建筑。在水平地震方面，隔震结构具有比抗震结构至少高0.5个设防烈度的抗震安全储备。坚向抗震措施不应降低。合理设计的隔震建筑均可达到“小震不坏，中震不坏或轻微破坏，大震不丧失使用功能”的设防目标。

（2）建筑结构的隔震设计，应根据建筑抗震设防类别﹑抗震设防烈度﹑场地条件﹑建筑结构方案和建筑使用要求，与建筑抗震的设计方案进行技术﹑经济可行性的对比分析后，确定其设计方案。

（3）由于建筑隔震技术的特点，软弱场地固有周期长，对自振周期较长的隔震结构不利，易引起共振，所以不推荐软弱场地上进行基础隔震设计，宜选用I、II 类场地，并且在结构设计中选用刚性较好的基础类型，以保证隔震层的稳定性和在地震中运动的一致性。

（4）设计文件上应注明对隔震的性能要求；隔震部件的设计参数和耐久性应由试验确定；并在安装前对工程中所有各种类型和规格的部件原型进行抽样检测，每种类型和每一规格的数量不应少于3个，抽样检测的合格率应为100%。

（5）隔震建筑隔震层的抗拉能力比较弱，根据剪切型结构的特点，为了保证隔震结构的稳定性，确保隔震结构的倾抗覆能力，应对隔震结构的高宽比加以控制。隔震结构的高宽比应满足表1的要求。当高宽比不满足要求时，应进行罕遇地震下的抗倾覆验算。

表1隔震建筑最大高宽比

（6）建筑隔震橡胶支座和隔震层的其他部件尚应根据隔震层所在位置的耐火等级采取相应的防火措施。

（7）对于体型复杂或有特殊要求的结构采用隔震技术，应进行模型试验。

2.2隔震设计步骤

（1）依据设防烈度或地震危险性场地条件以及工程的重要性，确定设防标准。

（2）确定上部结构方案与结构布置，初步确定上部结构构件尺寸及材料强度等级。由于设置了隔震层，上部结构所受地震作用降低很多。因此，对柱子轴压比的限制可适当降低，柱子的载面也可适当减少。

（3）根据隔震装置的承载力﹑刚度﹑变形等性能要求和规定，确定隔震支座的类型﹑个数和隔震支座的尺寸，布置并进行隔震支座设计。

（4）选择隔震结构动力计算分析模型，确定结构的刚度﹑自振周期﹑阻尼比等动力参数。

（5）合理设置隔震结构的基本周期，避开场地周期和上部结构的周期，有效地发挥隔震技术的效用。

（6）计算结构地震作用和结构的加速度﹑速度﹑位移﹑隔震的水平位移﹑支座轴力等地震反应，确认是否满足设防标准。

（7）包括隔震层与上部结构的连接构造﹑隔震支座和阻尼器的连接构造﹑穿过隔震层的设备配管﹑配线的连接及其措施。

（8）隔震层的平面布置：隔震层位置宜设置在第一层以下部位，隔震层在罕遇地震下应保持稳定，且不出现不可恢复的变形。控制隔震结构的节点构造，保证隔震层在地震时有效发挥作用。隔震层的平面布置应力求具有良好的对称性，应设置在受力较大的位置，间距不宜过大。

（9）水平地震作用下隔震层验算：根据隔震层力学参数，隔震层在小震时的等效刚度﹑等效阻尼比，大震时的等效刚度﹑等效阻尼比，采用动力时程分析法，选用适合的计算模型和符合场地频谱特征的实际地震波及符合抗震规范反应谱要求的人工模拟地震波，分别对隔震和不隔震结构在多遇地震下和罕遇地震下的地震反应进行对比分析。

用几条地震波作用下各自最大值的平均值作为时程分析结果的代表值，验证时程分析计算结果是否满足要求，具体包括多遇地震下结构水平向减震系数的计算，确定减震效果，要求见表3；罕遇地震下隔震支座坚向应力的验算；罕遇地震下隔震支座水平位移的验算等。另外还有一些隔震层设计的构造措施，这里就不再赘述。

表3确定水平向减震系数的比值划分

2.3隔震装置的选取。

（1）隔震装置应具有足够的坚向承载力和水平变形能力，在发生大震时，可安全稳定地支撑建筑物，不会出现失稳破坏，能发挥隔震功能。橡胶隔震支座平均压应力限值和拉应力的规定是隔震层设计的关键之一，隔震支座在永久变荷载作用下组合的坚向平均压应力设计值不应超过表2列出的限值。同时，隔震中支座出现拉应力，意味着上部结构存在倾覆危险，这对高层建筑结构隔震尤为主要。

建筑类别 甲类建筑 乙类建筑 丙类建筑

平均压应力限值（Pa） 10 12 15

表2橡胶隔震支座平均压应力限值

（2）隔震支座应具有适当水平刚度和较大的水平变形能力，在较大地震作用时，隔震支座产生柔性变形，能释放部分水平地震作用。

（3）应控制隔震支座的布置及结构的刚度，使其分布均匀。尽量使结构刚度中心与上部结构的质量中心的偏移小一些，这样做可以保证结构不致因为太大的扭转作用而发生意外破坏。

（4）隔震装置应具有弹性复位功能，应便于施工、检查和替换。

（5）隔震装置应具有很强的竖向承载能力和很小的压缩变形，确保建筑物的正常使用。

（6）隔震装置的刚度和阻尼具有较好的稳定性，在可能出现的荷载和温度变化以内，其变化较小。具有良好的耐久性﹑抗低周疲劳性、抗热空气老化性、抗臭氧老化性、耐酸性、耐水性等性能，其寿命可与建筑物使用寿命相同，在建筑物使用期内能有效发挥隔震作用。

（7）隔震结构设计时，隔震层及隔震垫的受力和变形控制指标应满足指定要求。

3 隔震建筑的经济效益分析

隔震结构与一般结构相比,费用增加的部分包括:隔震构件、隔震层上面的楼面、设备管道的柔性接头及相应的设计费用和施工费用。如果上部结构仍然按传统的抗震设计,其总工程费用略有增加。如果上部结构设防烈度降低，则节约的造价，可用于抵消隔震层的造价。

因此，对整个隔震建筑的工程造价来说，和同类非隔震建筑相比，基本持平或略有降低。隔震建筑在振动性能和抗震安全性方面提高了建筑结构的附加价值。如果把地震时建筑结构的破坏、内部财产的损失、人员伤亡以及建筑物损坏造成的停工停产所带来的损失加起来，该基础隔震体系的经济效益和社会效益十分巨大，是一种极具推广和应用的换代新产品、新技术。

4 结束语

隔震技术不仅可以保证结构的整体安全,防止非结构部件的破坏,避免建筑物内部装修、室内设备的损坏以及由此引起的次生灾害，并且隔震橡胶支座技术应用方便、隔震效果明显。世界上已有20多个国家已开始在建筑物中使用橡胶垫隔震技术，橡胶垫隔震房屋经受了多次强烈地震的考验，减震性能表现非常显著。该技术对国计民生具有重要的意义。

未来高层建筑的发展趋势，体型将更趋复杂，结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求，高层建筑的体型将会更为复杂和多样，许多高层建筑都是综合性的和多用途的。因此对建筑结构必然提出新的更高的设计要求，各种先进的隔震技术也将大量应用到高层建筑中。

参考文献:

[1]GB50011—2010 建筑抗震设计规范

[2]曲哲．叶列平．潘鹏．高层建筑的隔震原理与技术．清华大学土木工程系． 北京

[3]田杰．建筑隔震技术概况．北京工业大学

[4]何永超．日本高层基础隔震技术开发和应用．工业建筑．2002

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1.高层建筑基坑工程的地质及水文地质资料

基坑工程的岩土勘探一般不单独进行，应与主体建筑的地基勘探相结合，确定勘探要求，统一制定勘探方案。在初步勘察阶段应搜集工程地质、水文地质资料，并进行工程地质调查。必要时可进行少量的补充和室内试验，提出基坑支护的建议方案。详细勘探阶段基坑工程的勘探范围应根据开挖深度及场地的岩土工程条件确定，并宜在开挖边界外按开挖深度的1～2倍范围内布置勘探点，当开挖边界外无法布置勘探点时，应通过调查取得相应资料。对于软土，勘探范围尚宜扩大。勘探深度应根据支护结构设计要求确定，不宜小于1倍开挖深度，软土地区的勘探深度应穿越软土层。勘探点间距应根据地层条件而定，可在15～30m内选择。

2.基坑周边环境情况与施工条件

基坑开挖、降水和支护结构位移引起的地面沉降和水平位移，会对周边建筑物（构筑物）、道路和地下管线造成影响；同时，周边的建筑物（构筑物）、道路、地下管线也对基坑施工带来影响，故应在基坑支护方案制定以前，对基坑周边环境进行详细的调查。

基坑周边环境主要调查影响范围内建（构）筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小及上部结构现状；基坑周边的各类地下设施，包括：上水、下水、电缆、煤气、污水、雨水、供热等管线或管道的分布和性状；场地周围和临近地区地表水汇流、排泄情况、地下水管渗漏情况以及对基坑开挖的影响程度；基坑四周道路的距离及车辆载重情况。

支护结构设计应与拟建工程的建筑、结构和基础设计相协调，以防止在支护结构施工完成后无法满足主体结构施工的要求，造成事后处理的被动局面。在基坑设计时，应了解地下室外墙、底板、承台边缘尺寸及外墙模板安装和外防水施工的要求，楼板标高、地下室出入口、管线接口位置及其他设计资料，以便合理确定基坑的尺寸、支撑、锚杆、腰梁的标高，并对出入口处进行特殊处理。

3.支护结构的选型的方法

支护结构选型是基坑支护结构设计的重要环节。在进行支护结构选型时，应根据基坑工程的具体情况，对各种支护结构类型进行技术经济分析比较，选择最合适的支护结构类型。基坑支护结构选型的主要依据为：各种支护结构型式的受力特点、适用范围、技术经济和工期等指标；基坑工程的现场条件――平面尺寸、开挖深度、工程地质与水文地质条件、周边环境；施工机械设备和施工季节、造价、工期等。常用的基坑支护结构类型有：排桩或地下连续墙、水泥土墙、土钉墙等。

3.1排桩或地下连续墙

排桩或地下连续墙支护结构就是在基坑开挖前，沿基坑四周以一定间距（或连续）打入或就地浇注桩体（连续墙），形成桩体队列（桩体队列与支撑或拉锚组成的结构）抵抗外侧土体和地下水的侧压力，形成挡土结构。常见的类型有钢板桩、灌注桩、地下连续墙等。

3.1.1 桩墙

3.1.1.1 钢板桩 钢板桩就是在基坑开挖以前，在基坑四周连续打入钢板桩，钢板桩之间通过锁口连接，形成连续桩体，利用桩体强度抵抗外侧土体和地下水的侧压力，形成挡土结构。钢板桩的截面形式较多，常用有U形、Z形、H形。近年来由于热轧技术的发展，生产了一些宽度和高度较大的钢板桩，钢板桩的效率（截面模量／重量）大为提高，使其用途扩大。钢板桩一次性投资大，施工中多以租赁方式租用，用后拔出归还。钢板桩的优点是材料质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而简便；有一定的挡水能力；可多次重复使用；一般费用较低。其缺点是普通的钢板桩刚度不够大，用于较深的基坑时支撑（或拉锚）工作量大，否则变形较大；在透水性较好的土层中不能完全挡水；拔除时易带土，如处理不当会引起土层移动，可能危害周围环境。

3.1.1.2 型钢横挡板 型钢横挡板维护墙亦称桩板式支护结构。这种维护墙由工字钢（或H形钢）桩和横挡板（亦称衬板）组成，再加上围檩、支撑等形成一种支护结构体系。

施工时先按一定间距打设工字钢或H形钢，然后在开挖土方时边挖边加设横挡板。施工结束拔出工字钢或H形钢钢桩，并在安全允许条件下尽可能回收横挡板。横挡板直接承受土压力和水压力，并传给钢桩，再通过围檩传至支撑或拉锚。横挡板长度取决于工字钢桩的间距，厚度由计算确定，多用厚度为60mm的木板或预制钢筋混凝土薄板。型钢横挡板维护墙适用于粘土、砂土等土质较好、地下水位较低的地区，例如，北京京城大厦，基坑开挖深度为23．76m，采用H形钢桩，间距为1．1m，3层土层锚杆，竖向标高为－5m、－12m、－18m。

3.1.1.3 钻孔灌注桩 钻孔灌注桩维护墙是桩排式中应用最多的一种。通常采用直径，5500～1000mm、桩长15～20m的钢筋混凝土钻孔灌注桩，其挡墙抗弯能力强、变形相对较小、经济效益较好，适用于开挖深度为6～10m的基坑。钻孔灌注桩施工很难做到桩与桩相切，多为间隔排列式，故不具备挡水功能，适用于地下水位较深、土质较好的地区。在地下水位较高的地区应用时，则需另做止水帷幕。例如，在上海地区常用1．0m厚的水泥土搅拌桩墙作为止水中佳幕。

3.1.1.4 地下连续墙 在基坑开挖之前，沿基坑四周用特殊挖槽设备、在泥浆护壁的条件下开挖出一定长度的深槽，然后下钢筋笼浇筑混凝土形成单元混凝土墙，各单元利用特制的接头连接，从而形成地下连续墙。地下连续墙具有挡土、防水抗渗和承重三种功能，能适应任何土质，特别是软土地基，且对周围环境影响小，但其造价高。当基坑深度大、周围环境复杂并要求严格时，地下连续墙是首选支护形式。地下连续墙施工如与逆筑法结合使用，则基坑维护墙与主体结构外墙合一，能降低工程总成本。

3.1.2 支撑（拉锚） 随着基坑深度的增加，如采用悬臂结构，围护结构的内力和变形急剧增大，致使围护构件截面迅速加大，会增加围护造价。为使围护墙经济合理且受力后的变形控制在一定范围内，可沿围护墙竖向增设支撑点，以减小构件跨度，降低构件内力和变形，避免因构件截面的迅速加大而引起的围护结构造价的增加。如在坑内对围护墙加设支撑称为内支撑；如在坑外对围护墙拉设支撑，则称拉锚（土锚）。

内支撑受力合理、安全可靠、易于控制围护墙的变形，但内支撑的设置给基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑带来不便。用土锚拉结围护墙，坑内施工无任何阻挡，但在软土地区土锚的变形较难控制，且土锚有一定长度，在基坑外必须有一定的范围才能应用。因而在土质好的地区，如具备锚杆施工设备和技术，应发展土锚；而在软土地区，为便于控制围护墙的变形，应以内支撑为主。

3.2水泥土墙

水泥土墙支护结构是指由水泥土桩相互搭接形成的格栅状、壁状等形式的重力式结构。常用的水泥土桩有水泥土搅拌桩（包括加筋水泥土搅拌桩）、高压喷射注浆桩等。

3.2.1 深层搅拌水泥土围护墙 深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌，利用水泥和软土之间所产生的物理化学反应，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙，利用其本身的重量和刚度来进行挡土的围护墙。同时水泥土加固体的渗透系数一般不大于10－7cm／s，能止水防渗，因此水泥土围护墙具有挡土和防渗的双重作用可兼做隔水帷幕。水泥围护墙的优点是：由于坑内一般无支撑，便于机械化快速挖土；具有挡土、防渗的双重功能；一般情况下较经济。其缺点是：首先位移相对较大，尤其在坑基长度大时更是如此；其次厚度较大；最后在水泥土搅拌施工时可能影响周围环境。

3.2.2 高压旋喷注浆桩 高压旋喷注浆桩是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层内与土体混合形成水泥土加固体，相互搭接形成桩排，用来挡土和止水。其施工费用高于深层搅拌桩，但它可以用于空间较小处。施工时要控制好上提速度、喷射压力和水泥喷射量。

4.结语

在高层建筑基坑工程中，技术人员一定要先对施工范围内的地质情况及周边的土壤情况进行详细的勘察，然后再根据不同的支护结构进行不同的施工方法，这样才能保证建筑施工的质量与安全。

参考文献

[1] 朱兵见，张维炎，潘国华，胡科技. 软土地区基坑支护施工与监测实例分析[J]. 《铁道建筑》，2008（9）.

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关键词:现代高层建筑；型钢砼组合结构技术；建筑施工。

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

本文所述的成都希顿国际广场由成都乔治希顿房地产开发有限公司投资兴建。该项目位于成都市双土村1、3组，在成都市新中心“天府新区”大源商务组团内，临天府大道地铁1号线出口。

希顿国际广场聘请了世界著名的ATKINS（阿特金斯，迪拜七星级“帆船酒店”设计公司）进行规划及建筑设计,四川省建筑设计院进行结构设计。希顿国际广场由三幢塔楼组成，其功能分别为五星级酒店（希尔顿酒店入驻）、超甲级写字楼、公寓式办公。该项目建成后168米高的水晶造型的建筑群，成为成都新中心地标性建筑。

成都希顿国际广场由中国华西企业有限公司施工总承包，四川省川建院工程项目管理公司对该项目进行监理。

希顿国际广场总建筑面积238465.78 m2，其中地下53005.83 m2（含人防7034 m2），地上185459.95 m2。为一个地下室相连，上部为三栋塔楼的综合体项目,由37层五星级希尔顿酒店、39层甲级写字楼、42层高档次公寓式办公和四层地下室组成。

地下室：为地下4层，层高大部份为5m, 局部为6m，其主要功能为车库，设备用房以及其它功能用房等。

裙房：5层，层高5m,局部为4.9m、6m。其主要功能为办公会议，餐饮，物业，员工食堂等。

酒店：37层，标准层层高3.6m,建筑总高165.5m。

办公楼：39层，标准层层高3.9m，建筑总高165.5m。

公寓式办公:42层，标准层层高3.6m，建筑总高165.5m。屋面：为上人屋面，屋顶为钢结构玻璃棚。

外墙：为玻璃幕墙。

效果图

本工程主要构件类别为双十字柱，十字柱，斜杆十字柱，H型钢柱、梁，如下表。

截面型式 名称 使用部位

1 双十字柱

截面最大高度1.6m，最大宽度0.9m。 公寓式办公楼，酒店,办公楼平面角柱，共14根。

2 十字柱

截面最大高度1.8m，最大宽度1.0m。

各栋筒体剪力墙内，外框架柱内，裙楼框架柱内，110根。

3 斜杆十字柱

截面最大高度1.8m，最大宽度1.0m。

各栋楼层平面锐角处大斜柱内，共14根。

4 H型钢梁

截面最大H1900*450*40*40,最大跨度27m。 各栋结构柱、梁；各栋及裙楼部分结构梁内劲性钢梁；酒店夹层结构内劲性钢柱、梁。

本工程劲钢总量约为9000t，所有钢材型号均为Q345B，凡是板厚大于或等于40mm的钢板Z向性能不低于Z15。

焊接质量要求:裙房以下所有焊缝及各栋斜柱焊缝均为全熔透一级焊缝，钢牛腿与翼缘板、翼缘与腹板、腹板与腹板(水平)、型钢柱拼接为一级焊缝，其余为全熔透二级焊缝。

二、梁柱节点二次深化设计

梁柱节点处为施工过程中控制的重点、难点。尤其要解决柱筋、梁筋与型钢柱的连接及穿插施工问题。在设计图的基础上进行梁柱节点二次深化设计,可较好地解决型钢柱与框架梁主筋连接。二次深化设计应分层、分柱进行，本工程主要采用以下 4 种方式解决。

梁主筋应尽量绕过钢柱或穿过腹板且贯通，当钢柱腹板钻孔削弱达到25G时，需进行补强。深化时，要充分考虑梁主筋集中交于节点时，其主筋要每层交叉布置（如数字轴梁一排筋在最上层，则字母轴一排筋在第二层，再下就是数字轴二排筋在第三层，以此类推。即每排梁筋预留孔需要错开交叉方向的梁筋孔）

梁柱节点处增设钢牛腿，梁主筋与钢柱翼缘相交处就与牛腿板焊接连接。

在型钢柱翼缘对应部位焊接直螺纹套筒与梁主筋（二排及三排筋）连接。

因本工程结构为三栋倒三角形，许多框架梁与柱是斜交形式，因此在深化设计时，要求对斜梁准确定位，在斜梁对应位置设置上下梁纵筋连接板，用于斜梁第一排钢筋的焊接。斜梁二排钢筋则紧靠钢柱腹板弯锚。

三、吊装方案

工程制定钢柱及材料的吊装方案应重点考虑如下因素:

1）施工场地狭小，材料堆放及加工区严重受限。

2）工程场地地处繁华地带，周边环境异常敏感，南、北及东侧均无交通道路，仅西侧道路可通行,而东侧道路属交通干道，在高峰期交通拥堵状况严重。

3）塔吊端部起吊能力有限。

3.1 塔吊的选择。

本工程项目部充分考虑吊装荷载及施工场地的要求，同时着眼于施工成本的节约, 综合分析后选用了 两台H3/36B 型内爬式塔吊（用于酒店及办公楼），一台JC7030型外墙式塔吊（用于公寓）。主要技术参数见表 2。

表 2 塔吊主要技术参数表

3.2 型钢柱吊装分节细化

工程中型钢柱吊装按楼层分节(每 1 层或 2 层作为一个吊装节)，每米型钢柱质量约为 1.16 t,单节重约 6.7 t,即 1 层为一个吊装节；裙房以上（标准层）2 层为一个吊装节,重约9t。具体分节按楼层高度、塔吊与型钢柱的分布情况及塔吊在相应工作幅度范围内的起吊能力分节。在裙房及地下室，6米层高钢柱约 9 t,满足塔吊吊装要求。

3.3 吊装

采用塔吊一点式吊装方案，钢结构在加工厂加工制作完毕后，运输车辆晚上运至施工现场，临时停靠在西侧道路，用塔式起重机将型钢柱及所需材料水平吊装在道路上,再转换吊装方式垂直吊装到施工楼层，可解决西侧道路交通及施工场地问题。

四、型钢混凝土工序组织

型钢混凝土结构施工过程中各工序工种穿插作业，相互协调，同时不断总结经验，划分施工段的流水施工、调整各工序之间的关系，并按工程量重新确定劳动力数量,在加快施工进度的同时节约了近 1/3 的劳动力成本，效果理想。

4.1 前期施工阶段工序组织

在地下室及裙房施工阶段,整层楼面作为一个施工段，钢筋、模板、混凝土及安装工程、幕墙预埋的劳动力数量均按一个施工段配置，劳动力需求量大。 在楼面混凝土浇筑完毕后统一吊装、焊接型钢柱。此时钢筋工、木工均无工作面，劳动力出现窝工现象，造成施工进度缓慢。

混凝土浇筑放线、验收型钢柱吊装、焊接验收竖向钢筋绑扎竖向模板施工平台模板施工平台钢筋绑扎验收上层混凝土浇筑。以上为施工工序之间的逻辑关系，施工过程中劳动力需求量大，且时常出现窝工现象，对施工成本的节约不利，同时工序之间间隔时间较长，不利于施工进度的控制。

4.2 工序逻辑关系的调整

通过对前期施工过程的不断总结，为方便流水施工，合理解决各工序工种的穿插施工,遂将±0以下按后浇带分为10个施工段，根据各施工段的工程量重新确定劳动力数量。最大限度的缩短各工序之间的时间间隔，对各工序之间的逻辑关系进行调整,缩短了工期，提高了效率，节约了成本。

4.2.1 关键工序控制图技术

为科学合理组织施工，最大限度的提高施工进度，基于工程横道图原理,编制了能够直观地体现关键工序逻辑关系的调整控制技术方案。

4.2.2 工序逻辑关系网络图

在±0以上，三栋塔楼按三个施工段进行施工。在当层混凝土浇筑完成，轴线放完，竖向模板施工的同时(模板准备启动及小面积展开阶段)穿行型钢柱的精确校正及焊接工序，之后对柱体箍筋快速调整到位。平台模板工序结束后，后续工作由单一的钢筋绑扎调整为钢柱吊装、初步校正与钢筋绑扎同期展开(与钢柱平行施工)。为了缩短工期，在平台钢筋施工的同时进行上一层竖向钢筋的施工。此种施工方式优势为同一工种连续施工，受其它工序、工种的影响较小， 同时也可为梁、板混凝土浇筑完毕后迅速进入模板施工工序提供工作面。现仅截取一个施工段作为研究对象(Ⅰ段)，工序逻辑关系调整后网络图，如图 2 所示。

图 2 工序调整后施工网络图

A-钢柱校正、焊接 ；B-墙、梁底模;C-柱箍筋调整；D-梁筋绑扎；E-平台模板；F-梁筋焊接；G-平台底筋；H-钢柱吊装；I-接Ⅱ段模板；K-下一层墙筋；L-下一层柱筋；M-GBF管安装；N-混凝土泵管；P-平台上排筋；Q-混凝土浇筑；R-下一层模板。

4.2.3 关键线路

Ⅰ段墙、梁底模Ⅰ段平台模板Ⅰ段平台底筋下一层墙筋GBF 管安装平台上排筋混凝土浇筑

施工工序逻辑关系的调整是对传统施工模式的转变，其主要特点如下:

1）模板后续工序为型钢柱吊装、初步校正(钢筋绑扎)同步进行。

2）平台钢筋施工的同时进行下一层竖向钢筋施工。

3）型钢柱的吊装与焊接分别与钢筋、模板工序平行施工,由关键工序转变为非关键工序。

五、结束语

本项目在施工机械的合理选择、型钢柱与土建梁柱节点的二次深化设计的过程中,充分发挥了网络图的优点。通过对施工工序逻辑关系的调整，采用平行施工与穿插施工相结合，加快了施工速度，最大限度地缩短了工期，在工期目标内完成了施工任务。并在加快施工进度的同时大幅提高材料(如木方、模板、脚手架等)的周转速度，进而达到节约施工成本的目的。

本文以成都市希顿国际广场为例，用图文并茂的形式比较详尽的介绍了高层建筑施工中的型钢砼组合技术，特别是梁柱节点处钢筋与型钢的连接方式及施工工序的合理调节，对类似工程具有一定的指导意义和参考价值。

参考文献：

1）04SG23型钢混凝土组合结构构造

2）01SG519 多、高层民用建筑钢结构节点构造详图

3）超高层钢结构制作工艺介绍

4）JGJ99-98 高层民用建筑钢结构技术规程

5）JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程

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关键词高层建筑，结构设计、结构体系、结构类型

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

0 概述

近年来，随着国内国内人口以及城市化进程的不断加快，导致城市人口数量激增，城市土地建设资源日趋紧张。为了满足不断膨胀的建筑需求，适应现代社会高效率、快节奏的要求，建筑层数在不断增加，高层建筑群也犹如雨后春笋一般。高层建筑的结构形式不断创新，一系列新兴结构设计方案迅猛呈现。同时其结构体系也越来越复杂，建筑的使用功能等趋于多样化。结构设计关系到整个建筑的经济性与安全性，也决定了建筑的感官特点，成为高层建筑设计的重中之重。

因此，我们只有掌握了建筑结构体系的特点，才能更好使设计达到最理想标准。本文就高层建筑结构的结构体系类型以及高层建筑结构设计的特点进行说明，对高层结构选型、建筑基础、变形缝的设置以及剪力墙的构造等相关问题进行初步分析，为实际高层建筑结构设计提供一定参考。

1 高层建筑的结构类型及特点

目前，世界各国对高层建筑的高度标准还未形成统一的规定。我国《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）将10 层及 10 层以上的建筑与高度超过 24m 的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。随着高层建筑迅速发展，结构形式不断丰富。，目前主要结构形式及特点如下：

（1）框架结构

框架结构是高层建筑最初采用的结构类型。结构体系由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成。由梁柱组成的单元抵抗建筑所承受的水平、竖向荷载，属于一种平面受力体系。框架结构体系可以构建灵活的建筑空间，但由于框架梁柱截面较小，在抗震方面表现较差，主要应用于对于抗震设防要求低、高度较小的建筑。

（2）剪力墙结构

剪力墙结构是用钢筋混凝土墙承受竖向和侧向力的钢筋混凝土结构体系。由于竖向的钢筋混凝土墙板具有很好的整体性及侧向稳定性，可以适用于较高建筑。剪力墙结构的受力体系为剪力墙，要满足间距的要求，限制了建筑的空间灵活性。

（3）框剪结构

框剪结构是框架于剪力墙结构的融合体，在一定程度上弥补了框架结构受力性能差和剪力墙结构空间布置不够灵活的缺点。目前在我国的较高层建筑中得到了广泛应用。

（4 ）筒体结构

筒体结构由竖向筒体承受竖向、和水平荷载的结构体系，是框架和剪力墙体系的演变体。框架或剪刀墙所围成的筒状封闭体系在受力方面具有更强的优越性，使建筑的高度进一步得到增大。

（5）其它巨型结构和组合结构

为了满足建筑高度的不断提高和建筑使用功能的要求，特巨型结构( 巨型梁 巨型柱和巨型支撑)被研究应用。另外，随着建筑体系的不断完善，不同结构形式相互融合取长补短，形成了基本结构体系的组合结构体系，如框架-核心筒结构等。

2 高层建筑结构设计的特点

从所受荷载角度而言多层结构与高层结构没有分别，但是由于高层结构体系的复杂性，构造特性有其独特的特点，从而其设计原理及设计方法侧重点等也不相同。

2.1 水平荷载是设计关键因素

竖向力与建筑高度成线性比例关系，而水平荷载对建筑产生的倾覆弯矩却成级数增长。高层建筑高度较大，风荷载和地震作用所产生的水平荷载，将会引起建筑结构构件内力的激增，并造成建筑整移很大。这就要求构件具有更高的承受荷载的能力。结构形式不同，建筑自身的结构动力特性等也有很大变化。因此，随着高度的增加，水平荷载将成为控制因素。

2.2 考虑轴向变形的影响

建筑高度越大产生的竖向荷载越大，作为竖向荷载的受力构件，柱子会发生较大的竖向变形。而梁柱做为受力体系，变形的发生会造成内力的重分布。连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大，这种影响同时会使梁的长度发生变化。因此在进行构件截面以及预制构件尺寸设计时，如果忽略轴向变形的影响将会偏于危险。

2.3 侧移成为设计的控制指标

建筑楼层较少时，总体移动较小。而当建筑高度达到一定程度，结构的整体刚度降低，在水平荷载的影响下，整体会产生很大侧移，这会大大影响人们的使用舒适感。另外，由于建筑侧移所产生的结构内力会使建筑产生裂缝以及结构损伤。因而，应高层建筑结构设计中药对结构的侧移进行控制。

2.4 结构延性是结构设计的重要指标

在竖向长度的增加造成高层建筑柔度大，在相同的荷载作用下，其水平和竖向变形都将不可忽视。为了避免结构在遭受高强荷载作用时，由于变形较大而发生倒塌，在结构设计时采取合理的构造措施，使塑性阶段后期建筑仍能承受较强的延性。

3. 高层建筑设计相关问题分析

高层建筑设计时，需要根据建筑所处的场地类型、所受荷载以及水文地质等工程状况，合理选用建筑形式、基础类型以及变形缝设置等进行研究，以确定合理可行且经济的方案。

3.1 结构选型

结构体系是抵抗竖向荷载和水平荷载时的传力途径及构件的组成方式。不同结构形式具有不同的结构体系已经做上一节做了简要介绍，根据不同使用要求，应该选用不同的建筑结构体系。

在高层建筑选型方面有几个问题需要认真考虑：（1）结构的规则性问题 结构是否规则对结构受力有很大影响，我国建筑规范中对建筑结构的规则性做了明确的规定；（2）结构高度问题 建筑造价会随着高度的增加而非线性增长，且对工程工期、造价等整体规划的影响相当大。另外需要考虑嵌固端的设置等问题。结构形式选择涉及到整个建筑的受力体系是高层建筑结构设计的首要考虑及决策重点。

3.2 基础选型

地基基础是上部结构直接承载体，承担着将上部荷载传递到地层内部的作用。高层建筑的基础类型有很多种，按基础的构造形式可分为条形基础、独立基础、满堂基础和桩基础。基础类型的选择不仅与建筑高度、工程地质条件相关，还受到施工技术和工程投资方面的影响。

因此，地基基础形式选取要对以下几点进行考虑：（1）上部结构高度 上部结构的高度与建筑的自重荷载紧密相关，当建筑体型及高度较大时对基础的承载力和刚度等多方面要求相应提高；（2）上部结构形式 不同结构形式所产生的结构变形响应不同，引起不同区域地基变形程度出现差异，上部结构对地基不均匀变形越敏感，就越应尽可能提高基础的总体刚度。

综上所述，基础型式的选用应进行必要的技术和经济方案比较，合理选用相应的基础设计方案。

3.3 变形缝设置

当建筑体型到达一定程度就会产生不均匀沉降以及受到温度影响变形量不可忽略等问题，这时需要在高层建筑内部设置多种变形缝来避免建筑整体遭受破坏。主要需要进行设置的变形缝有：沉降缝、伸缩缝、防震缝等。

4. 结语

随着现代化建筑事业的发展，高层建筑应用普及型越来越广。现代高层建筑结构设计是一项综合性技术工作，只有综合考虑高层建筑的安全性，经济性和合理性，才能实现高层建筑设计的完美设计。作为建筑结构设计人员必须不断的提升专业技能，才能为祖国的建筑事业贡献个人一份薄力。

参考文献：

[1] 刘伟琼. 关于高层建筑结构设计探析[J].中国新技术新产品，2011，3.

[2] 谭文锐,李达能. 高层建筑结构设计中问题之探究[J].广东科技,2007，（6）

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关键词：高层建筑；转换层；混凝土施工技术

高层建筑具有使用功能复杂、多样的特点，加上高层建筑不断向上发展的趋势，使得建筑物上部荷载不断增加，这就进一步加大了高层建筑转换层施工的难度，同时也对转换层施工技术提出了更高的要求。因此，作为新形势下的高层建筑施工企业必须加强研究转换层施工技术，并着力提高自身施工技术水平，结合高层建筑工程设置的转换层结构形式选择合理的转换层施工工艺，以此确保转换层施工质量，从而为高层建筑整体质量和使用功能的合格达标奠定坚实的基础。

1.高层建筑转换层概述

随着建筑行业的不断发展，高层建筑也得到了快速发展，其发展趋势也逐渐朝着高度更高，使用功能更多样、结构形式更复杂的方向发展。高层建筑使用功能多样性、结构复杂性，使得高层建筑转换层结构应运而生。高层建筑转换层结构的出现对于高层建筑的发展起到重要的转折作用，不仅更好的满足了高层建筑发展要求，同时也进一步实现了高层建筑现代化。经过一定时间的发展，当前高层建筑转换层结构形式也是多种多样，主要有梁式、板式、桁架式、空腹析架式等几种。其中梁式转换层结构应用最为广泛。相较于其他形式的转换层结构，梁式转换层结构具有经济适用、传力性能好的特点。高层建筑的发展，使得转换层结构得以广泛应用，同时也要求转换层施工技术必须不断革新，紧跟时展需求。

1.1高层建筑转换层结构形式

由于工作实践需要，本文主要就柱网结构形式的转换层进行分析探讨。柱网结构形式的转换层主要分为两种：一是转换层底部空间较大的结构形式。在高层建筑中将底部几层设置为大空间的情况十分常见，对于这种情况设置的转换层宜采取桥式结构，即将转换层结构跨越建筑底层平面的两端，从而使荷载均衡传递到底层结构的受力支点上；还有就是在转换层中部，设置一个牢固的支撑体，例如圆形或方形钢筋混凝土柱，以此为中心点向四周进行悬挑，从而创造使建筑底部形成较大的空间层，可以作为商场、停车场等。二是外部形成大柱网的转换层。若是建筑为筒中筒结构，则其内筒结构很少需要变化，外筒结构必须进行转换。在转换建筑外筒时，主要采用转换梁、转换拱、合柱、转换析架等转换结构形式[1]。

1.2高层建筑转换层结构分类

按照高层建筑结构形式和使用功能，转换层能够分为三类：第一类，上、下层结构类型转换。主要应用于建筑中的剪力墙结构和框架结构，能够将上层剪力墙转换为下层框架，这样能够建筑内部空间更大。第二类，改变上、下层柱网和轴线。主要应用于建筑外框筒下层存在大入口处，不会对转换层的上部和下部结构形式作出改变，但是通过利用转换层扩大下层柱网中的柱距，从而形成一个大型的柱网。第三类，同时对建筑楼层结构形式和结构轴线进行转换。利用转换层将建筑上部楼层的剪力墙结构转换为框架，同时错开上部楼层轴线与柱网轴线，从而形成不对齐的建筑楼层上下结构布置形式。

1.3高层建筑转换层设计应力分析

随着社会的发展，人们对于高层建筑使用功能的需求也在不断发生变化，促使着高层建筑结构形式越来越多样化、复杂化。高层建筑结构形式通常是下部楼层空间大于上部楼层空间，为了避免在进行转换层施工时出现突况，在进行高层建筑转换层设计时，应充分考虑高层建筑上下楼层结构的应力情况，以此合理设计转换层，充分发挥转换层的传力作用，从而满足高层建筑使用功能需求，进一步确保高层建筑质量。在高层建筑转换层设计中转换层应力设计是非常重要的环节，在具体进行转换层应力设计时，必须对高层建筑的竖向受力荷载、地震作用等情况进行充分全面的考虑，并采取科学的方法进行计算，以此为高层建筑转换层的应力设计提供保障[2]。

2.工程概况

本工程是一栋总层数为27层（包括二层地下室）的高层建筑，总高度为95.5米，建筑面积约为50000平方米，地下室二层，每层高4米，地下一层主要作为停车场用，地下二层为箱基，主要作为储藏室使用。高层建筑的地表一、二层采用框剪结构形式，柱网尺寸为6.5×8.4米，以便形成较大的自由空间，主要使用强度等级为C40的混凝土，可作为商场、娱乐场所使用。上面的23层作为标准住宅层使用，每层层高3.5米，采用剪力墙结构，前面8层（3至10层）主要采用强度等级为C35的混凝土，后面15层（11至25层）主要采用强度等级为C30的混凝土，住宅层的房间没有梁、柱，空间更大、使用更方便。由于该工程结构形式复杂，所以采用的转换层也不同，从第三层开始采用预应力厚板转换层，厚板转换层厚度为1.7米，采用强度等级为C45的混凝土，该转换层具有能够灵活布置上下层柱网、轴线的优点。针对该工程所采用的预应力厚板转换层，宜采用混凝土施工技术[3]。

3.高层建筑厚板转换层混凝土施工技术

3.1配合比设计

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关键词：高层建筑；结构设计；结构体系

引言

随着科技和社会的不断发展和进步,高层建筑在城市化建筑中的比例也越来越大。高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。因此要重点对高层建筑的结构设计进行研究，高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析,运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。

1高层建筑结构的特征

高层建筑结构不但承受着垂直方向的荷载，同时也承受着由外界的风产生的水平方向的风荷载，并且对于抵抗地震的能力也有相当高的要求。一般情况下的低层建筑受到结构水平方向上的风荷载的影响比较小，然而在高层建筑中，外界水平地震和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，高层建筑在风荷载作用下的水平位移增加较快，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，在进行高层建筑结构设计时，首先要控制侧向位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设计不合理而发生事故，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，结构设计应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中，其结构节点不再是简单的钢节点或者饺节点，我们要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基础类型。

2.3选择合理的高层建筑结构方案

合理的结构设计方案在满足安全的前提下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。

4高层建筑结构的相关问题分析

4.1高层建筑结构存在着超高的问题

基于高层建筑抗震的要求，我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定，针对高层建筑的超高问题，在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度，并且增加了B级高度，使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中，对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略，在施工审图时将不予通过，应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下，整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。

4.2高层建筑结构设计短肢剪力墙的设置问题

我国建筑新规范中，短肢剪力墙是指墙肢的截面的高度和厚度比在5~8的墙，按照实际经验以及数据，高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。所以，在高层建筑的结构设计中，必须尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。

4.3高层建筑结构设计嵌固端的设置问题

一般情况下，高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此，结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的；高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。

4.4高层建筑结构的规则性问题

在关于高层建筑的新规范中，对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制，比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比，平面规则性等等，并且硬性规定了“高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。”因此，为了避免后期施工设计阶段的改动，高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。

5结束语

随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑的结构设计的要求也越来越高，高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。在高层建筑结构设计中,结构工程师要遵循结构设计的原则，重视结构计算的准确性和结构方案的合理性，做出符合具体实际情况的结构设计。

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关键词：高层建筑；转换层；设计；分析

Abstract: The author described the structural requirements of the structural system of steel truss transfer layer high-rise construction, engineering instance, the determination of structure selection for peer reference.Keywords: high-rise buildings; conversion layer; design; analysis

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换。一般结构层相比，转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大，受力复杂等特点，这意味着转换结构组成了建筑物的主要构件，它们的设计是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。

1 带钢桁架转换层高层建筑结构的构造要求

带桁架转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则，使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近，平滑过渡。抗震设计时。控制转换层上下主体的结构侧向刚度，当转换层设置在3 层及 3 层以上时。其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60％。

将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。此时，腹杆作为柱单元。上、下弦杆作为梁单元，按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。计算时，转换桁架按实际杆件布置参与整体分析，但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。

带桁架转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆，强节点”。桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则，以保证转换层的结构具有较好的延性，确保塑性饺在梁端出现，能够满足工程抗震的要求。转换桁架的相邻层楼板宜双向双层配筋，每个方向贯通钢筋的配筋率不宜小于 0.25％，且在楼板边缘、孔洞边缘应结合边粱设置予以加强。转换桁架上、下弦杆的配筋应加上楼板平面内弯曲计算引起的附加钢筋。

2 带钢桁架转换层商层建筑结构实例分析

对于大跨度的钢桁架转换层结构的受力。各方面的影响因素较多，导致结构受力情况比较复杂，对它的受力影响因素进行探讨具有实际意义，可为实际工程的设计与施工提供理论依据。因此，通过对大跨度钢桁架转换层的受力影响因素进行分析，认识钢桁架转换层的受力特点。以期充分利用钢结构构件受力性能好的特点，使其承担较多的荷载作用。以调整端部混凝土结构的受力，减少混凝土结构的荷载作用，使整个结构体系的受力更为合理。下面结合工程实例分析高层转换桁架的受力影响因素及其受力特点，某高层建筑为地上 24，层，地下 2 层，总建筑面积 72788㎡，其中地上 58300㎡，地下 14488㎡。平面长 92.1M，宽 49M。结构檐口标高为 108.80m，中间有电梯、楼梯、机房等的高层建筑。

2.1 梁式转换与精架转换的比较确定

与最为常见的转换结构形式粱式转换相比，本例中转换粱的跨度很大而且上部荷载较大，采用梁式的转换结构，转换梁的截面必然很大，一方面导致转换梁下部空间无法再利用、自重大、配筋多、不经济等缺点；另一方面导致沿竖向结构质量和刚度分布在转换层的变化不连续。发生突变，对结构的整体抗震性能不利。因此，需要另一种形式的转换构件来解决这个问题，而转换桁架具有传力明确，传力途径清楚,虽构造和施工复杂，但转换桁架不仅为开洞和设置管道创造了条件，而且它们的位置与大小都有很大的灵活性，可以充分利用该转换层的建筑空间，而且桁架转换层的节间采用轻质建筑材料填充甚至可以外露不填充，有利于减轻结构的自重；转换桁架的抗侧力刚度比转换粱要小，也就是说。具有桁架转换层的高层建筑其质量和刚度的突变要比带转换粱的高层建筑缓和。因此带转换桁架的高层建筑其地震反应要比带转换梁的高层建筑小得多，由此可见，在本例工程的三层转换构件采用转换大粱的结构形式是不合适的，而采用转换桁架的结构形式将很好的避免了上述的多个问题且将节约混凝土用量近30％。将是一个较为合理正确的选择。

2.2 转换桁架的具体形式的确定

在本例工程的三层转换构件采用确定桁架结构后，设计人员则需要进一步确定桁架的结构形式。根据前面的论述，转换桁架的结构形式有多种，但是根据本例工程的三层转换构件的具体情况，采用何种最合理的结构形式，则必须加以比较分析后方可确定。

a.单层转换桁架与双层转换桁架的确定

采用精架结构作为高层建筑的转换构件时，一般情况是取出一层层高的高度作为转换桁架的高度。对于本项目，转换桁架位于结构的边缘，建筑师为了使转换桁架对于立面的影响降至最小，希望桁架仅在中庭设置，即取一层高度(4.00m)作为转换桁架的高度。在本例中各层的层高情况分别是：底层：6.44ml，二层：4.80m,三层以上：4.00mt,而结构的柱距为 9.0m，若仅取 4.00m 为桁架高度时，在柱与柱之间必须另设一个桁架节点以保证桁架斜腹杆与水平弦杆的角度在合理的450～550 之间。若取建筑的两层层高即 8.00m 为转换桁架的高度，则在柱与柱之间可以不必设置多余的桁架节点，使桁架的结构形式趋于简单。

b.空腹桁架、斜杆桁架、无竖杆桁架的比较确定

作为高层建筑中的转换结构一桁架结构有如下的主要结构形式：空腹桁架、交叉斜杆桁架、无竖杆的交叉斜杆桁架。作为一种相对独立的结构形式，无论采用何种结构形式。应该说都是可以实现的。对于建筑师来说，空腹桁架如果在构件尺寸可以接受的条件下。当然是首选，当然，采用无竖杆的交叉斜杆桁架形式，结构上可以使桁架的构造节点趋于简单，在建筑师看来，也可以接受。

c.单跨桁架与多跨桁架的确定

在确定了以交叉斜杆桁架作为本次项目的转换结构的结构形式后，结构工程师尚发现在这个计算模型中的框架柱的内力较大。作为抗震设计“强柱弱梁”的一般设计原则，框架柱中的内力相对越大，则在柱中率先出现塑性铰的可能性将越大。而在模型计算中同样可以发现，Z2 的内力较大。而作为相邻的柱 z1 的内力则相对较小，尚有较大潜力。

综上所述，采用将转换桁架向外延伸一跨的做法，可以使本次工程的转换桁架各构件的内力分布更为合理，也即是说，采用向外延伸一跨转换桁架的结构形式在本次工程中是较为合理的选择。

3 转换层高层建筑结构的抗震设计

抗震设计时，高位转换对结构受力十分不利。计算分析说明，在水平地震作用下，倾覆力矩分布曲线在转换层处呈现转折，转换层下部是以剪力墙为主的框架—剪力墙结构，落地剪力墙所分配的倾覆力矩由转换层往下递增较快，而支撑框架的倾覆力矩递增很少。另外，转换层处，框支剪力墙的大量剪力通过楼板传递给落地剪力墙，这也是倾覆力矩曲线呈现转折的原因。当转换层位置较高时，剪力分配和传力途径亦发生急剧的突变，落地剪力墙更容易产生裂缝，框支剪力墙在转换层上部的墙体所受内力很大，易于破坏，转换层下部的支承框架更易于屈服，从而容易形成几个薄弱层。因此，为保证设计的安全性，规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应提高一级采用，已经为特一级时不再提高，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架—核心筒结构和为密柱框架的筒中筒结构的抗震等级不必提高。

底部带转换层的高层建筑在我国已大量建造，但至今未经受到大地震的考验。其转换层上部楼层的部分竖向构件不能连续贯通至下部楼层，因此，转换层是薄弱楼层，其地震剪力需乘以1.15 的增大系数。设计中不要误认为只要楼层侧向刚度满足要求，该楼层就不是薄弱层。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大；8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。转换构件的竖向地震作用，可采用反应谱方法或动力时程分析方法计算：作为近似考虑，也可将转换构件在重力荷载标准作用下的内力乘以增大系数1.1。框支柱的内力增大幅度比较高；转换层位置在3 层及 3 层以上的结构对抗震更为不利，其内力增大幅度也适当提高。高层建筑转换层结构是一种受力复杂的不利抗震的高层建筑结构，抗震设防烈度9度（0.4g） 时不应采用。带转换层高层建筑结构的抗震设计可根据设防烈度、结构类型、构件种类和房屋高度，采用相应抗震等级进行相应的计算和采取相应的构造措施。

4 结束语

本文对钢桁架转换层高层建筑结构体系进行了归纳，在此基础上，通过对一钢桁架转换层高层建筑结构体系的工程实例分析，得到了以下结论：在大跨度、大荷载条件下应用桁架转换结构将比采用梁式转换更合理，且可以节约混凝土用量近 30％，用钢量可节约20％。在采用桁架结构作为工程的转换构件时，带竖杆的斜杆桁架中各构件的内力较为接近，可以取得较为一致美观而又经济的截面，而不带竖杆的斜杆桁架中各构件的内力差别较大，最大将达40％左右。

参考文献：

[1] 茅於平，尤亚平．高层建筑形柱式结构转换[J]．建筑科学，2011，17（1）：P38-41