高层建筑的结构形式范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑的结构形式，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；转换层；施工技术

随着我国建筑行业的不断发展，人们也将许多新型的施工技术、材料和设备应用到其中，这就使得我国现代化高层建筑的功能在逐渐的增大，从而使其向着综合性的方向发展，为人们提高一个安逸舒适的生活和办公环境。不过，在高层建筑工程施工的过程中，不同的楼层其建筑结构形式也存在着一定的差异，因此为了保障其工程施工的质量，施工人员就要采用转换层结构来对其进行连接处理，进而将上部结构作为其顶板，将下部作为连接的基础，这样就使得高层建筑结构的稳定性和整体性得到进一步的提高。下面我们就对高层建筑结构转换层施工技术的相关内容进行介绍。

1 转换层结构形式的分类

目前，人们在高层建筑工程施工的过程中，不同的建筑结构形式所采用的转换层结构也就不一样，因此在不同的高层建筑工程中，所采用的转换层也就不一样。其中常见的结构形式主要有：粮食转换层结构、桁架式转换层结构、板式转换层结构以及箱式转换层结构等，而这些不同的转换层结构由于在实际应用的过程中，其应用效果存在着一定的差异，因此为了保障转换层结构的施工质量，我们就要根据工程施工的实际情况，来对转换层结构形式的选择。

1.1 梁式转换层

近年来，在我国高层建筑工程施工的过程中，由于梁式转换层结构具有设计简便、传力明确等方面的特点，而且还有利于对建筑工程施工成本的控制，因此得到了人们的广泛的应用，它主要是通过垂直转换的方法，将上部墙体结构的符合通过梁式转换层传递给你下部的柱体结构，从而保障高层建筑结构的稳定性。根据相关的数据统计，我们发现当前在我国高层建筑工程施工的过程中，其梁式转换层结构的形式的应用数量已经达到了整个转换层应用数量的70%以上，由此可见它在当前我国现代化建筑工程施工的过程中，有着十分重要的意义。

1.2 箱式转换层

而箱式转换层结构的应用，主要是针对一些单向或者双向托梁楼板结构比较厚的建筑结构进行处理，从而使得整个建筑结构的整体性、刚度以及稳定性等各个方面的工作性能得到进一步的增强。

1.3 板式转换层

在建筑工程施工的过程中，如果建筑转换层结构之间的梁柱结构出现大量错开的情况，那么我们就不能直接采用梁式转换层来对其进行施工处理。因此我们就利用板式转换层结构来对其进行处理，从而将所有的柱网结构连接成一个整体，从而使得建筑结构的稳定性和可靠性得到进一步的增强。不过这种转换层结构在实际应用的过程中，其自身重量较大，成本消耗较高，而且存在着许多的施工难点，为此在现代化高层建筑工程施工中，人们就很少采用转换层结构形式。

2 转换层施工技术

2.1 转换结构支撑系统

由于转换层结构在实际应用的过程中，其自身也存在着比较大的重量和荷载，因此我们在对其进行施工前，设计人员应该对其转换层结构的支持系统进行合理有效的设计，从而使得支持结构系统的强度和稳定性得到进一步的提高。

2.1.1钢管支撑架

适用于转换梁布置较密，结构自重及施工荷载相对不太大，或板式转换层结构的施工。这类支撑系统通常采用钢管脚手架，转换梁下立杆间距在600mm ×600mm以内，立杆下垫200mm ×50mm 木垫板。

2.1.2 沿转换大梁方向设置钢管支撑架

适用于转换梁自重及施工荷载较大的结构，且转换梁位置不太高的情况。须计算确定立杆的间距、步距，合理设置水平及竖向剪刀撑。

2.1.3 型钢构架支撑

适用于转换梁自重及施工荷载较大的结构，且转换层位置较高的情况。方法如下：在下层柱中埋置钢牛腿，型钢构架作为转换梁模板支撑系统，搁置在钢牛腿上利用柱子传递竖向荷载。

如某工程三期（总34 层，地下2层），转换层梁截面高4.2m，跨度7.6～12.9m，位于8、9 层，自重与施工荷载较大，相对标高较高，因此采用该方法。由2 榀平面构架组成1 榀整体钢桁架，平面构架在预制厂制作，运到工地用塔吊吊至安装部位现场焊接拼装成整体，并与钢牛腿焊牢。

2.2 模板工程

梁侧模可采用组合钢模板或17mm 厚覆膜胶合板，为防止混凝土浇筑时产生的侧压力将模板挤压变形而出现胀模现象，可在梁内设置对拉螺杆（≥ф14mm），钢模板也可以设扁钢拉片（厚度≥3mm），螺杆纵横向间距为400～600mm。侧模用钢管作背杠进行锁固，背杠间距纵横500mm，梁底起拱要求1 ‰～3 ‰。要求转换层构件的混凝土强度达到100 %后方可拆除底模。

2.3钢筋工程

钢筋工程含钢量大，主筋长，布置密，在梁柱节点区钢筋异常密集，绑扎难度大，在实践中，可采取以下措施：

1）为保证梁内钢筋骨架的稳定和便于操作，可在转换梁两侧搭设双排脚手架作为钢筋临时支撑，利用钢管架支撑上部钢筋，待钢筋位置固定并焊接后，撤去钢管脚手架。

2）主筋接头全部采用闪光对焊或锥螺纹接头连接，并注意接头位置，焊接人员均持证上岗，焊接和机械连接均按照规范要求做力学试验，确保焊接及机械连接质量。

3）在征得设计方同意后，可将箍筋做成开口箍，待梁的纵向钢筋绑扎完成后，再将箍筋焊接成封闭箍。

2.4混凝土工程

转换层大梁是结构的关键部位，为大体积混凝土施工，混凝土温度应力是由水化热、浇筑温度和外界气温变化等产生的各种温度应力。为防止大体积混凝土出现裂缝，主要应从降低内外温差（也就是减小温度应力）方面采取积极措施。具体包括以下几个方面的内容：

2.4.1 原材料①选用水化热较低的水泥，如矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥；②加入适量的粉煤灰以减少水泥用量；③加入适量外加剂（减水剂、缓凝剂）使混凝土缓凝，使升温过程延长，降低水化热峰值。

2.4.2合理设置施工缝及确定浇筑顺序有些是分层浇捣，有些是整体浇筑，视情况而定，确定浇筑顺序，保证混凝土施工不出现冷缝；同时为防止可能停电，造成混凝土施工中断，可在现场设置1 台备用发电机。

2.4.3 因转换层结构钢筋密集，混凝土浇筑时振捣难度较大，可与试验室协调，选择粒径较小的骨料，在施工中，采用30 型混凝土插入式振捣器进行振捣。振捣时做到快插、慢拔。每点振捣时间约需20～30s，振捣间距≤500mm，振捣棒插入下一层50mm 深，对梁、柱、墙相交部位振捣时注意振捣密实。振捣以表面水平不再显著下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。

3 结语

总而言之，在当前高层建筑工程施工的过程中，其转换层结构作为其重要的组成部分，对其进行施工技术和质量进行相应的控制管理是很有必要，这样不仅可以使得建筑结构的安全性、可靠性、整体性以及稳定性等各方面性能得到进一步的提高，还很好的满足了人们日常生活和办公的相关要求，从而推动我国建筑行业发展。

参考文献：

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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：工民建；高层建筑；结构选型；影响因素

Abstract: As a comprehensive and strong systematic content, the selection decision-making of high-rise building structures in civil engineering project occupies an extremely important position. This paper will combine with many years of practical experience; provide a simple exposition of civil engineering in high-rise buildings for selection of structural factors, for reference.Key words: civil engineering; high-rise buildings; structure selection;influencing factors

中图分类号：TU3文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02

高层建筑以其占地面积较小，高层空间利用率较高的优势，有效的缓解了目前城市土地资源紧张与城市人口压力逐年加大之间的矛盾，使其迅速成为现今建筑工程设计与施工建造的首选类型。就我国目前而言，高层建筑主要用于住宅、宾馆、办公写字楼、以及综合性商业设施等用途中，由于其对高层建筑的使用功能性的要求不同，使其在对于建筑物的内部结构选型中存在着一定的差异性。在高层住宅的建筑工程项目中，由于其对于功能具有空间较小、分隔墙体较多、各层布局基本相同的特殊要求，在结构的选择时就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构，此外除了应考虑各组成部分各自适用的结构体系以外，选型中还要考虑两种体系组合的效果是否最佳因为当建筑物包括不止一个主要结构时，它们之间必然存在一定的横向联系，分别对每一结构优化所拼凑而成的整个建筑结构不一定最优，故结构选型应从整个工程系统，即主要结构的集合出发进行全局优化决策根据工程的具体情况和条件正确解决结构体系的选型问题。

1工民建筑物的基本要求

1.1美观功能要求

结构是构成建筑艺术形象的重要因素通常人们比较强调结构型式适应建筑造型上的美观性要求，而易于忽视另一方面，即结构本身的美学效应。结构自身也富有美学表现力，为了达到安全与坚固的目的，各种结构体系都是由构件按一定的规律组成的，这种规律性的东西本身就具有装饰效果，结构选型的参与者、建筑师们必须注意发挥这种表现力和利用这种装饰结果自然地显示结构，结构型式与建筑的空间艺术形象融合起来使两者成为统一体。

1.2结构受力合理性

因为各种结构体系有各自的受力特征，比如在抗风能力、抗震能力整体刚度等各方面各不相同，而选型必须保证结构体系的受力合理，所以要根据力学上的要求认真比较各种结构体系优缺点，挑选出能入围的几个结构体系，然后再结合其它影响因素作分析，做筛选结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理破坏机制合理等等。它受环境条件诸如基本风压、设防烈度等影响，而基本风压、设防烈度又因场地条件不同而不同。

1.3综合考虑不同结构方案对建筑物造价的影响

某些结构材料单价较高但可能给建筑物整体造价带来好处，结构材料对选型的影响下文将展开论述。例如某市三多里高层住宅地面以上15层、局部16层，层高2.7m建筑。总高度44.2m为板-柱框架剪力墙体系，采用陶粒混凝土。预制大楼板内外填充墙分别采用100mm及200mm厚的加气混凝土彻块，每层平均重量仅为8.31kN/平方米而一般框架-剪力墙体系的高层住宅每层平均重量约为12~13kN/平方米，因此该高层建筑采用天然地基箱形基础，而同期建造的另一幢15层高层住宅，为内浇外挂剪力墙体系，采用柱箱复合基础15层高层住宅采用天然地基，在某市是仅有的一幢，是一个成功的工程实践。

1.4结构全寿命期费用

在进行结构方案的经济分析时，通常考虑的是一次性投资费用，这是不够全面的。一幢建筑物在其整个使用寿命期内，一般为50年，还会发生其它费用，如结构的一般维护维修费用、灾后的重建费用等等，而这些费用的数额往往也是不容忽视的。在进行结构选型决策时也应予以考虑。例如对于一幢高层建筑如果结构方案采用钢结构，则由于钢材易于锈蚀在整个建筑物投入使用后，必须对钢结构构件进行定期的防锈蚀处理和维护，从建筑的整个使用寿命期来看这一笔维护费用的数额是巨大的但如果结构方案采用钢筋混凝土结构则基本上不需要对结构构件进行维护。从建筑的整个使用寿命期来看，就基本上不存在发生于结构构件的维护费用，当对类似的高层建筑进行结构方案的选择时就要综合考虑权衡各方面利弊从结构的全寿命期，来进行综合经济分析才能得出令人满意的决策结论。

2施工水平对高层建筑结构选型的影响建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响。正是大型起重机械及各种建筑机械例如混凝土泵，相继问世才使高层建筑的各种结构型式成为现实，施工水平对建筑结构型式的影响表现在以下两个方面：

一方面，施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力，将给工程建设带来困难。例如选择装配式框架结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量，否则将给工程质量带来严重影响。如果决策人员在结构选型时考虑不周也将会给施工单位带来不必要的困难。因此选型时有关设计人员应多与施工单位人员沟通，共同磋商解决选型中出现的矛盾。

另一方面，选择结构型式时要结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件，同一种结构型式可以对应不同的施工工艺，而不同的施工工艺不仅影响材料消耗，劳动力工期施工工期的影响已经在经济因素中分析及造价等技术经济指标，而且会影响到结构的受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施。所以，在高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。

3建筑结构材料对高层建筑结构选型的影响

随着科学技术的发展，新的结构材料如高强砼、轻骨料砼、复合材料中的钢管砼、钢纤维砼等等不断诞生，新的结构材料促使传统结构型式发生变革，新的结构型式产生，从而不可避免地给结构选型问题带来深刻影响。众所周知在传统的建筑材料中，钢材符合轻质又高强的条件，在国外高层建筑中很多采用钢结构体系，鉴于我国国情和条件，绝大部分高层建筑都采用钢筋砼结构体系，且一般都采用普通钢筋砼、混凝土及钢材的强度等级不高，建筑物的自重一般平均在12~17kN/平方米。据统计，在我国已建成的高层建筑中，自重小于12kN/平方米的只占22%。而大于14kN/平方米的占46%，总的来说，自重偏大给设计、施工、材料运输、结构抗震性能及结构技术经济指标带来较多不利影响因此在考虑了材料的供应状况的前提条件下，优先选用能减轻建筑物自重的结构材料是很有必要的。减轻建筑物自重给整个高层建筑带来的效益有：

3.1有利于减小结构截面节约建筑材料尤其对于高层建筑下部楼层的柱子影响更大。

3.2有利于减小基础投资据统计在软土地基地区基础的造价约占土建总投资的25%左右。例如：某市桩箱型基础约占28%，随着目前地下室越来越深，这个比例有加大的趋势，所以减轻高层建筑自重对减少软土地基地区高层建筑基础投资有重大意义。

4结语

综上所述，在实际工作中，结构设计人员往往由于未能深入了解结构选型的各个影响因素及其相互关系，从而造成结构选型决策的种种失误影响结构选型决策的因素主要体现在建筑物的功能要求，结构受力合理性经济因素的制约等多个方面，所有的这些确定性的和非确定性的因素都或多或少对结构选型产生影响，在某些情况，不为人们重视甚至被忽略的一些因素往往起着决定性的作用。因此，在结构选型决策工作中应该综合考虑各种决策影响因素的作用特点和对决策结果的影响度，并将它们综合协调统一起来，这就涉及到高层建筑选型决策方法的合理选择问题。

参考文献

[1]李国强.我国高层建筑钢结构发展的主要问题[J].建筑结构学报，2008.08.

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关键词：高层建筑；转换层；结构设计

中图分类号：TU97文献标识码： A

建筑行业的发展速度不断加快，人们对生活水平的要求越来越高，居住环境的好坏成为人们关注的问题，在现代建筑结构体系中，高层建筑结构设计引起了人们的关注。为了满足人们对住宅的需求，复杂化、多样化的建筑结构不断涌现。高层建筑转换层结构设计在高层建筑过程中起到非常重要的作用，它能够充分发挥建筑结构各个部分使用功能，使高层建筑结构更加完善。因此，不断提高和完善高层建筑转换层结构设计是促进建筑行业更好发展的前提条件。

1 转换层的概念和功能

1.1 转换层概念

高层建筑结构中，为了满足人们对房屋住所的要求，为建筑物预留更大的空间，扩大建筑物网柱，减少墙体；而在高层建筑结构上层，要开设小的空间，就需要多层墙体来实现。然而，在结构设计过程中会因竖向杆件无法贯通接地，使得无法满足高层建筑结构额整体效果和功能，所以采取水平转换结构来与下部竖向杆件进行连接，能够有效的满足高层建筑结构设计在不同功能上的需求。这种形式的建筑结构称为高层建筑转换层结构。

1.2 转换层功能

转换层结构功能可以分为3 类：上层结构和下层结构转换，这种形式的转换大多应用于剪力墙结构和框架- 剪力墙结构，以此来创造一个较大的内部自由空间；上层与下层之间的柱网、轴线变化，转换层结构没有发生改变，但是通过转换层使下层形成大柱网，多用于外框筒的下层较大的入口；对结构形式和结构轴线布置进行转换，使其形成上下结构不对其的结构布置。

2 转换层结构形式与设计方法

2.1 梁式转换层结构

梁式转换层结构是高层建筑中经常采用的一种形式。其主要是将墙转换成梁柱的形式，在具体的施工过程中，能够明确和了解传力途径。因此，采用这种转换层结构简单、清楚且施工成本低。正因为其有这种优点，在高层建筑转换层结构中应用广泛。由于建筑结构多样化，在实际工程建设中，转换梁的结构形式也趋于多样化。转换梁所承受的荷载力来源于竖向杆件荷载作用下的受力情况。通过对不同结构性形式转换梁的受力规律进行分析和研究，可以了解转换梁设计方法受荷载作用和转换层的形式影响较大。

2.2 桁架式转换层结构

桁架式转换结构的受力规律较为清晰，使用起来比较灵活，还能起到良好的抗震效果。这种转换层结构是梁式转换层结构演变而来的，其整个转换层是由钢筋混凝土结构组成，桁架结构的上下杆件布置在转换层的上下楼面结构层内。桁架结构高度很高，其下部杆件的界面尺寸较小。虽然桁架式转换层结构的整体性能好，但是在施工处理方面却比较复杂，施工难度较大。桁架式转换层结构设计的重点是节点设计，当节点受力较大时，易剪切破坏，增加配筋量；桁架式转换层结构设计对高度要求较为严格，因此，在施工过程中，要严格控制高度，避免地震作用下造成破坏。

2.3 箱式转换层结构

箱式转换层结构形式是单向、双向托梁与上下层楼板之间共同工作情况下形成的。其整体性能较好，在上下层结构布置过程中，具备有效的传力。从高层建筑结构来看，其占用太大的空间，不适用于住宅转换层的设计，由于转换层结构设计经常会与设备布置和管道布置发生冲突。这种转换层结构形式缺点是自重大，施工成本高。 从结构形式的选择和建筑造价等方面来考虑，这种转换层结构形式在实际高层建筑转换层结构上的应用较少。

2.4 厚板厚梁式转换层结构

高层建筑结构中，当上下柱网轴线错开较大，需要用厚板进行直接承重，形成厚板式转换层结构，这种转换层结构形式可以灵活布置下层柱网，不需要与下层结构对齐。但是，采用这种结构形式的自重大，施工材料消耗较大，使得成本增加。厚板式转换层结构的强度大，使上层结构的布置更加方便；由于传力模糊不清，导致结构计算受到限制，影响整体结构设计。厚板式转换层结构在地震作用下反应强烈，使厚板本身受力大，也会因竖向刚度的变化，上下层结构受到很大的荷载作用力，造成严重的危害。

3 高层建筑转换层结构设计原则及问题要点

3.1 高层建筑转换层结构设计原则

针对转换层的布置使得建筑物竖向刚度的发生改变，在地震作用下，容易形成许多薄弱环节，降低了高层建筑整体结构的抗震效果，因此，在设计过程中因遵循相应的设计原则。设计过程中要减少结构转换的竖向构件，竖向构件减少，转换结构就越少，对建筑物竖向刚度突变的影响作用小，对抗震结构有利；高层建筑结构转换层的竖向设计尽量选择较低的位置；在转换层结构形式的选择上，要选择具有明确传力路径的结构形式，这样便于结构设计和施工。

3.2 高层建筑转换层结构设计中问题要点

转换层的刚度突变是高层建筑转换层结构最为复杂，也是设计人员最为头痛的问题。为了满足高层建筑抗震设计的要求，需要对转换层结构上下层结构的总体刚度进行有效的处理，避免刚度突变地震作用下带来的危害。因此，在设计过程中，通常采用加大截面尺寸、加强混凝土强度、增加剪力墙等方法来强化刚度，设计人员进行转换层结构设计时，需重点考虑这方面的影响因素。高层建筑转换层结构的刚度要控制在地震作用影响的范围之内，不宜过大，也不宜过小，刚度太大，地震作用下容易增加建筑物地震发应，刚度太小又会影响建筑物上下层结构的受力作用。因此，在结构设计时，刚度的控制是非常重要，同时在材料的消耗方面也要进行有效的控制，避免因各种原因导致高层建筑转换层结构出现问题。

4 结语

随着我国高层建筑项目不断增加，建筑结构设计越来越复杂化、多样化，转换层结构在高层建筑结构中应用普遍。强化高层建筑转换层结构设计水平，提高转换层在高层建筑中的应用能力，是建筑行业迫切需要解决的问题。因此，在未来高层建筑不断增加的条件下，深入对转换层结构的分析和研究，是提高高层建筑技术含量和建设水平的有效依据。通过合理分析建筑物转换层结构的设计原则和种类以及充分了解建筑物转换层设计的过程中应该的注意事项，能够有效的提高建筑物转换层的设计效果，在保证工程质量的前提下，降低整个工程的施工难度，有效降低施工造价和成本，保证建筑物的质量，延长整个建筑物的使用寿命，最终实现促进我国建筑行业的广泛发展。

参考文献

[1] 曾曲云.高层建筑转换层结构设计[J]. 建筑知识：学术刊，2011（12）.

[2] 王春伟.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J]. 黑龙江科技信息，2011（23）.

[3] 徐斌.高层建筑转换层结构设计的探讨[J]. 中国新技术新产品，2013（4）.

[4]张俊东.高层建筑结构转换层的结构设计[J]. 现代经济信息，2009（1）

[5]邱剑雄.高层建筑梁、板式转换层结构设计方法研究[J].知识经济，2011（3）

[6]徐志杰.浅议高层建筑转换层结构的设计[J].山西建筑，2011（6）

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建筑设计应具有物质功能和精神功能的两面性，设计在满足物质功能的基础上更重要的是满足精神功能的要求，要创造出风格，意境和情趣来满足人们的审美要求，形象简洁，造型亲切，经济透明，功能多样，材料自然，无毒无害和可再生性以及细部设计要达到细致入微才会受到人们的欢迎。因此高层建筑设计作为一个城市的发展坐标或者是高档居住社区，设计的方向和要求更加严格。

1.城市空间与高层建筑设计

1.1 高层建筑主体设计

对于一个城市而言，高层建筑往往具有一定的代表性和象征性，它反映一个城市的经济水平和发展程度，高层建筑的设计就显得尤为重要。高层建筑由于其结构形式的限制以及使用功能的要求，在造型上往往追随于建筑的结构形式，而不能有太多的变化，有的高层建筑甚至直接将结构形式外露不加修饰。高层建筑的主体部分是它的塔楼，塔楼的表现形式对高层建筑的造型起着决定性的作用，现今国外和国内的许多高层建筑都有着独特的外形和明显的识别性，对一个城市具有一定的代表性，这也可以说是高层建筑存在的一个原因。高层建筑主体的下部分――裙房虽然对整个城市影响较小，但它对于街道的尺度和人情化空间的创造等方面却有着重要的影响。高层建筑的裙楼立面设计一般不同于上部立面，需要进行细致的设计，从而使建筑下部空间丰富多彩而不至于感到苍白；并力求体现人的尺度，因为裙房部分跟公众视觉接触较密切，对街道空间感影响也较大。而高层建筑的最上部分――屋顶对整个建筑形象起到强化个性的作用，虽然它较少影响到生态环境，但对塑造建筑的标志性、丰富城市天际线具有重要的作用，因此应根据建筑的基座、楼身等因素加以塑造。

2、高层建筑设计的智能化发展

建筑智能技术是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。智能建筑将具备以下特性方： （1） 舒适性 使人们在智能建筑中生活和工作，无论心理上，还是生理上均感到舒适。为此，空调、照明、消声、绿化、自然光及其它环境条件应达到较佳和最佳条件。 （2） 高效性 提高办公业务、通信、决策方面的工作效率；提高节省人力、时间、空间、资源、能量、费用以及建筑物所属设备系统使用管理方面的效率。 （3）适应性 对办公组织机构的变更、办公设备、办公机器、网络功能变化和更新换代时的适应过程中，不妨碍原有系统的使用。 （4） 安全性 除了保护生命、财产、建筑物安全外，还要防止信息网信息的泄露和扰，特别是防止信息、数据被破坏，防止被删除和篡改以及系统非法或不正确使用。 （5） 方便性 除了办公机器使用方便外，还应具有高效的信息服务功能。 （6） 可靠性 努力尽早发现系统的故障，尽快排除故障，力求故障的影响和波及面减至最小程度和最小范围。 近几年来，我国计算机系统技术水平与产品质量提高的速度也非常快，完全可以满足一些中小型智能化建筑的使用要求，造价比国外同类系统低很多。相信随着相应智能化建筑设计规范及标准的制定，智能化建筑会越来越多地进入国人的视野。3.结构技术创新结构是支撑建筑的主要部件，也是制约和促进建筑形态创新的主要因素，富有创造性的使用结构因素，将设计出意想不到的建筑形体和新奇的建筑形象。通过结构进行的公共建筑形态创新主要包括发挥技术极限、挑战重力的结构形态；运用结构特性、营造动感的结构形态和展示设计内涵，塑造细部的结构形态三种形式。（1）挑战重力的结构创新在传统公共建筑的设计中，结构的首要任务是维护建筑的稳定与坚固，而要想维持建筑的稳定与坚固，机构首先要面对的就是地球的引力，也就是重力。纵观整个公共建筑的发展历史，可以看出，挑战重力始终是建筑技术创新的重要突破口之一，如古罗马的万神庙创造的巨大穹顶就是古代建筑师挑战重力的结果。通过对建筑结构的改进和优化，使建筑的结构技术在解决了工程技术问题的同时，也完成了对建筑形态的塑造，这种转变，随着现代建筑技术的飞速发展，表现的愈加明显。到了 2010 年，这种情况被迪拜塔以 828 米的惊人高度推向了顶峰。（2）营造动感的结构创新与其它造型艺术不同，建筑造型始终给人以坚固、稳定和不可移动的感觉。传统建筑的结构形态由于人们心理和技术的要求，会尽量避免松散、摇摆和带有弹性的结构形态。随着建筑技术的不断进步和社会发展的加快，人们不再钟情于稳定的结构形式，运动和动感成为了建筑结构追求的新潮流，比如2008年奥运会的主办场地鸟巢就是最好的例子。 （3） 塑造细部的结构创新公共建筑的结构不但对建筑的主要形态发挥作用，经过建筑师精心处理的建筑结构，在建筑的细部也能够对建筑的形体起到关键性的影响。对细部的表现冲动来源于对理性力量的崇拜，这种来源于人类内心意识的力量在人们的心里根深蒂固，展现在公共建筑设计的各个时期。现代建筑大师密斯•凡德罗就是一个使用结构对建筑的细部进行刻画的典型实力。密斯能够熟练的使用建筑的结构构件进行不同的组合排列，创造出和谐富有美感的建筑结构形式。他以一种间接、精确的设计方式，将建筑的细部构件进行提炼，在每一个细部处理与节点连接上都进行精确的推敲。这使密斯的作品具有一种精致、高雅、纯净的美，成为现代主义建筑塑造建筑细部结构的完美典范。 (4）生态技术创新舒适功能是建筑的重要功能之一。人在建筑物中能达到舒适就要求有合适的室内外温度、湿度、采光和适当的声音控制。随着技术的发展，人们对建筑的舒适性要求越来越高，技术的发展也使得人类对室内环境的控制手段越来越多，公共建筑使用的人数众多，其使用的舒适性直接影响其附近人群的健康水平。现代建筑的发展带来的“空调病”、“都市风”等不利影响逐渐被人们了解，以使用的舒适功能开始成为公共建筑设计创新的重要组成。

结束语在结构技术创新方面，公共建筑的创新主要集中于从以下三个方面：一是挑战重力的创新，主要表现在高层公共建筑中；二是营造动感的结构创新，主要表现在体育站房等与运动有关的公共建筑上；三是塑造细部的结构创新。

参考文献：（1）邱晓红《对现代建筑创新设计的探讨》（ 建材与装饰，2008.01）

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关键词：高层；转换层；结构设计

Abstract: the conversion layers structure in the modern high-rise buildings of the application of the construction of more and more widely. Conversion layers structure can make a building space more flexible, improve the use function of the building, but the conversion layer easy to cause the power transmission line, stress concentration and deformation and concentration. Therefore, reasonable design conversion layers structure, improve the quality of the high-rise building is the important guarantee.

Keywords: top; Conversion layers; Structure design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

高层建筑功能多样，体型复杂。部分高层建筑上部需要满足住宅或宾馆等功能需求；中部需要满足办公用房等需求；下部需要满足商店、酒店等功能需求。不同的功能需求，决定了高层建筑的不同部位需要采用不同的结构形式。因此，转换层结构设计逐渐成为了高层建筑设计的重点。

1转换层的功能与结构形式

1.1转换层的功能

高层建筑设计中采用转换层结构，能够实现以下功能。首先，建筑功能。提供较大的室内空间和出入口。其次，结构功能。转换层能够实现上下结构类型的转换，使得上部剪力墙结构和下部框架结构能够有机融合，使建筑拥有更大的内部空间，例如广州金鹰大厦等高层建筑就是采用此类转换层。转换层能够改变轴线、上下层柱网，却不改变上下层结构形式，从而扩大下部柱距，形成大柱网。例如南京新世纪广场A楼就是采用此类转换层。转换层能够是上部剪力墙结构转变为框架结构，错开上部楼层轴线和柱网轴线，错位布置上部结构和下部结构。例如深圳华侨酒店就是采用此类转换层。

1.2转换层的结构形式

在建筑工程中，转换层的结构形式主要包括：梁式转换层、厚板转换层、箱形转换层、斜杆桁架式转换层、空腹桁转换层以及巨型框架转换层等。我国高层建筑中运用转换层的建筑数量较多，其中箱形转换层约占3.6%，桁架转换层约占9.5%，板式转换层约占11.9%，梁式转换层约占75%。梁式转换层具有设计简单、施工方便、受力明确等优点，其转换梁可以沿着横向或纵向进行平行布置。如果需要纵横向一起转换，就可以布置双向梁。通常，底部大空间剪力墙结构大多应用梁式转换层。如果柱网轴线错开过多，使用梁难以直接承托，就应当采用厚板式转换层。这种转换层可以灵活布置下层的柱网，不过耗费的材料过多，自重也较大。箱型转换层在建筑结构中应用的较少，一般常用于铁路工程当中。

2高层转换层结构设计

2.1选择恰当的转换层结构形式

根据受力方式、经济指标、抗震性能等情况，选择恰当的转换层结构形式是转换层结构设计的首要环节。

首先，受力方式分析。梁式转换层具有清楚的传力途径，传力明确、直接。转换梁构造简单、受力性能好、施工方便、工作可靠，并且结构计算也比较容易。转换桁架和转换梁一样传力途径清楚，传力明确。转换桁架的大小与位置都具有一定的灵活性，有利于转换层空间的充分利用，但是转换桁架的构造相对复杂，施工难度也较大。板式转换层受力复杂、传力不清楚，上部结构不容易布置，结构计算相对复杂。

其次，经济指标分析。从抗冲切与抗剪角度来看，转换板具有很大的厚度，混凝土用量较大，使得自身重量较大，导致建筑项目对下部垂直构件承载力的要求增大。转换梁的截面高度通常为1.6-4.0m。如果承托层数少或跨度较小，截面高度就可以适当降低为0.9-1.4m；如果承托数较多或跨度较大，截面高度就应当较大。梁式转换层所需的混凝土量一般只是板式转换层所需的混凝土量的二分之一。综合分析工程实践，转换桁架所需的混凝土和钢材用量比转换梁所需用量要小，所以相对经济。

第三，抗震性能分析。厚板具有很大的质量和刚度，在地震中反应强烈。受力较大的板身容易发生竖向刚度突变，较大的作用力施加在相邻的上下层结构上，容易引发震害。相关研究发现厚板相邻的上下层结构容易发生混凝土剥落、裂缝，板可能会受到冲切破坏和剪切破坏，因此需要三向配筋。而转换桁架的节间填充材料为轻质建筑材料，结构自重相对较轻。与转换梁相比，转换桁架具有较小的抗侧力刚度，采用桁架转换层的建筑具有较为缓和的刚度与质量突变，地震反应也要小得多。

2.2结构布置

转换层位置越高，简体或落地剪力墙就越容易出现裂缝，增大框支柱的内力，上部转换层周围的墙体就越容易被破坏，建筑抗震性就越差。如果底部设有转换层结构，就应当布置可靠的转换构件。一般可以采用的转换构件包括大梁、厚板、桁架、斜撑等。布置框支柱和落地剪力墙，有利于保护转换层的下部结构，防止其在地震中坍塌。

2.3确定合理的刚度比

为了确保转换层的下部空间结构具有良好的延性、强度、刚度与抗震能力，就应当减弱上部主体结构的刚度，加强下部主体结构的刚度，确定合理的上下主体结构的侧向刚度比，尽量使上部主体结构刚度和下部主体结构的刚度相接近。加强剪切刚度比的控制，是为了防止出现过大的竖向刚度差距。具体可以采用以下措施：扩大内部抽柱的框架结构和柱距的框筒结构。剪切刚度比为1，上下层剪切刚度保持不变；采用大空间的底部剪力墙结构；采用上部鱼骨式剪力墙结构；采用大空间大底盘剪力墙结构。因为转换层附近结构具有十分复杂的内力，所以在实际工程中应当首先确定剪力墙的布置，根据建筑工程项目的设计要求，计算、调整转换层所用构件的尺寸。计算时，应当取构件的最大剪力，算出纵向配筋面积、配筋率和剪跨比，并加以对比。

3结语

转换层结构能够实现高层建筑上部结构与下部结构的转换或融合，满足高层建筑功能多样化的需求。在高层转换层结构设计中，应当综合考虑建筑工程项目的具体条件，充分分析受力方式、经济指标、抗震性能等情况，合理选用梁式转换层、厚板转换层、箱形转换层、斜杆桁架式转换层、空腹桁转换层以及巨型框架转换层等结构形式，进行科学的结构设计，以提高建筑质量。

参考文献：

[1]梁炯丰.高层建筑转换层结构的概况和发展[J].山西建筑,2006(04).

[2]李春富.浅析高层建筑梁式转换层的设计[J].中国科技信息,2005(12).

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关键词：高层建筑；形体造型；结构概念；设计

Abstract: the city of the high-rise building is of great size, it is easy to become the focus of attention of the vision. High-rise buildings in the city plays an important role, its form shall be able to satisfy people's modelling of visual and psychological need. The body modelling design, the need to fully consider the structure of the high-rise building concept. Specific form modelling design need to build in the corresponding structure based on the way.

Keywords: high building; Body modelling; Design concept; design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

近年来，高层建筑如雨后春笋般地出现在城市当中。高层建筑影响着城市周围的环境，它的形体造型具有一定的美学价值。然而，随着高层建筑工程的日益增多，高层建筑形体造型设计中的一些问题逐渐突显了出来。部分高层建筑形体造型开始趋于雷同，失去个性特征；部分高层建筑求新求异，忽视建筑结构的经济性与安全性……解决这些问题的有效方法就是促进高层建筑形体造型设计和结构概念设计的逻辑互动。

1高层建筑形体造型的制约要素

1.1结构规则性

建筑形体造型能够满足抗震设计要求，是高层建筑设计的重点问题。建筑内部的结构体系是形体塑造的骨骼，规则形体的结构体系具有传力直接、布置规则的特点。然而，在实际的工程建设中，出现了许多弯折、扭转、形体多变的高层建筑，其结构布置具有不规则性，导致建筑结构受力状况较为复杂，不但增加了工程成本，而且降低了建筑的安全性。在高层建筑设计中，必须采用科学的建筑形体造型和相应的结构形式，提高结构自身的刚度，减少建筑的侧移。

1.2结构竖向均匀性

高层建筑形体造型设计常常会运用穿插、加减、切削、集聚以及组合等造型手法，以增强建筑形体的多变性与丰富性。在运用这些造型手法时，需要调整建筑结构布置，从而引发建筑结构的均匀性问题。不均匀的结构布置会导致强度、刚度的突变，使得建筑竖向变形集中或应力集中，破坏建筑的稳定性，导致建筑在建筑中容易遭受损坏。在实际的建筑工程设计中，很难使结构完全均匀布置。通常，形体变化造成的结构均匀性问题主要表现在以下几个方面：形体在竖向上退台或收进；底部大空间导致的柔性层结构。

1.3高宽比

高宽比对建筑的抗侧刚度有着直接的影响。对于高层建筑而言，较大的高宽比会使得建筑趋向细长，容易产生较大的侧移；较小的高宽比会使得建筑趋向粗矮，只会发生较小的侧移。在结构设计中，只要保持建筑具有较小的高宽比，就能够避免出现过大的侧移值。细高的矩形棱柱体结构是我国高层建筑的常见形式，在建筑造型设计时需要尤其注意高宽比设置问题。过大的高宽比，容易是建筑在强风或地震的作用下，受到过大的水平力，而发生弯曲变形。

1.4质量与刚度分布的均匀性

高层建筑不对称分布质量与刚度，容易在地震中遭受较大的扭转破坏。因此，在建筑形体造型设计中，应当注意保证建筑的对称性。目前，许多高层建筑设计开始采用在建筑周边进行抗推构件布置的方法，增大建筑的抗扭力矩。在建筑四角集中布置抵抗倾覆力矩的构件，在转角处设置一个巨柱，在使用交叉斜杆将抵抗倾覆力矩的构件连接起来，形成一个整体的支撑体系，使得抵抗倾覆力矩能够获得最大的力臂，充分发挥材料与结构的潜力，从而在一定程度上解决建筑质量与刚度分布不均的问题，增强建筑的稳定性。

2结构概念催发形体造型设计

2.1结构骨骼支撑形体积聚

形体积聚是指通过重组片段或整体，在基本形体的基础之上构建丰富的造型体量，进行多重含义的空间形象表达。构成建筑整体形态的因素包括空间存在形式、联结样式、搭配关系、基本形体性质等，建筑在结构骨骼的基础上组合、搭配这些因素，从而形成不同的形体。选择科学的结构形式有利于促进建筑形体美和结构逻辑的有机融合。结构自身的形式美也能够充分反映在建筑形体当中，例如钢筋混凝土结构具有厚重凝练感，框架玻璃幕墙结构具有轻盈通透感，在建设设计时，如果能够巧妙地将这两种结构结合运用，就能够起到强烈的对比反差美。在高层建筑中，常用的结构设计组合方式包括：分离组合、拼联积聚、穿插交错等。

2.2立面剥离

剥离，指的是指对完整几何体的表面减成。剥离是高层建筑设计中经常采用的造型手法，能够增加建筑形态的组合层次，赋予建筑变化性与活力，提高建筑的显露力度，产生退台变薄的感觉。运用剥离手法还能够改变建筑的比例关系，获得更加精致的尺度，是建筑新形态设计的重要方法。剥离打破了平整外观的简单、单调感。例如，深圳发展中心大厦采用了剥离的设计手法，使得建筑富有层次性和多变性。

3.3“加法”和“减法”

采用“加法（粘贴、悬挑）”或“减法（凹入、切割）”对高层建筑形体进行处理，产生挖空、凸出、凹进、削边、切角等变化，在虚和实、明和暗、光和影的作用下，呈现出富有雕塑美感的、绚丽的形体造型。采用挖空、架空的手法能够减缓高层建筑的体势，增强建筑的活力。

2.4形态变异

运用分解、正反、透叠、移位、颠倒、调换、旋转、扭曲、延伸、压缩等造型手法，能够使得高层建筑发生形态变异。高层建筑形体通过渐变，例如角度的渐变、曲率的渐变、大小的渐变、方向的渐变等，从一种形式向另一种形式过渡，给人一种运动变化的感觉。在高层建筑造型中，运用局部变形的手法能够实现独特的形象创，灵活地利用结构体系的结构形式特征和传力特点，既能实现高层建筑造型创意，又能激发结构形式的设计构思。

3结语

综上所述，为了提高高层建筑形体造型设计水平，就必须合理把握结构规则性、结构竖向均匀性、高宽比、质量与刚度分布的均匀性等因素，促进高层建筑形体造型和结构概念设计的良性互动。

参考文献：

[1]邓小山,吴黎葵.传统文化环境中的高层建筑造型创意[J].四川建筑,2005(4):25－26.

[2]孙澄,梅洪元.当代高层建筑综合体的形式创作探索[J].哈尔滨建筑大学学报,2002(2):104－108.

[3]覃力.高层建筑设计的一种倾向——大规模高层建筑的集群化和城市化[J].中外建筑.2003(5):10-12.

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关键词：建筑结构形式；发展；力学原理

中图分类号：TU311

1. 建筑结构形式的发展史

建筑与结构是不可分割的，缺一不可。随着经济的发展，人们逐渐提高了对建筑结构的认识，建筑工程不仅要保证质量和性能，还需要符合美观的要求，满足人们的品位。因此，美观实用和安全可靠逐渐成为建筑工程的重要评判标准。但是两者基于不同的知识和技能，具有一定的差异，为了最大限度地满足人们的需要，专业人员不断提高这两方面的技能，美观实用和安全可靠的设计人员也不同。随着建筑工程的发展，建筑工程要求专业人员掌握的专业知识也越来越多，美学、艺术等学科都需要专业人员掌握，学会运用，学习要求增多，难度也变大。建筑结构形式发展要求专业人员掌握专业知识，而专业知识又帮助建筑结构形式的发展，两者缺一不可，相互促进。

2.建筑结构形式的划分

（1） 按材料划分。建筑结构形式按使用材料划分可分为木质结构、混合结构、钢结构钢筋混凝土结构、钢筋混凝土与钢的组合结构。其中，木质结构主要应用于单层建筑中，使用的材料为木制材料。混合结构主要应用于单层建筑和多层建筑，承重部分使用砖石材料，楼顶使用钢筋混凝土材料。钢结构主要应用于工厂房、承重能力强的厂房以及移动房等。

（2）按墙体划分。建筑结构形式按墙体划分可分为全剪力墙结构、框架一剪力墙结构、框一一结构、简体结构、框一一支结构、无梁楼盖结构。全剪力墙主要应用于高层以及超高层建筑，其属于建筑结构强度大；框架一剪力墙结构主要应用于高层建筑；框一一结构主要应用于高层和超高层建筑。简体结构主要应用于超高层建筑；框一一支结构主要应用于超高层建筑，其主要材料是钢结构；无梁楼盖结构主要应用于大空间和大柱网建筑。

3.建筑结构形式遵循的自然力学规律

随着社会的发展，建筑结构形式的侧重点不同，但是无论是建筑还是结构都需要遵循力学原理，保证建设和结构的安全。结构物承受着一定的荷载，其在每个截面上都会产生拉、压轴力、剪力、弯矩、扭矩等。弯矩是最为危险的。弯矩和拉、压轴力产生的力偶钜是等效的。弯矩把内力作用到截面上，其内力分布不均匀。弯矩使中性层材料的力学性能得不到充分的施展。

4.建筑结构的实例

（1）堆砌结构。古埃及金字塔就是采用堆砌结构建造的，建造者为了表达对帝王的崇拜，采用了石材进行建造，石材承压能力强，且安全耐用。金字塔Y构简约、体积庞大，给人一种敬畏的感觉。从结构学来讲，金字塔只承受压应力，受力结构简单。经历了数千年的风雨变化，金字塔依然屹立不倒。堆砌结构形式的受力情况符合石材的要求，受到当时人们的喜爱。

（2）梁、板、柱结构。梁、板、柱结构应用的材料是木材。石材承受拉力的强度低，因此不能承受弯矩。木材能够承受一定的拉力和压力，值得使用。在当代，钢材和钢筋混凝土取代木材占据主导地位。石材虽然有一定的弊端，但是仍受到人们的重视，木材虽然受弯能力强，但是也有一定的局限性。欧洲很多建筑都采用此结构。

（3） 拱、壳结构。拱、壳结构深受古今中外人们的喜爱，拱、壳结构能够覆盖大跨度，代替了梁板结构。拱、壳结构符合把弯矩通过结构形式的改变转化为轴力的规律。通过该规律建造出的结构具有坚固、耐用、不容易破坏、容易保留的特点，此结构经过无数人的实践证明，具有可行性。实践证明，拱结构产生的支座水力能够使每一个截面生成负弯矩，负弯矩能够抵消正弯矩，受压力强。通过该结构建造的建筑物具有美观实用、坚固耐用的优点。

随着社会的发展，建筑业也在不断地发展壮大，高层结构的建筑在建筑中占据着十分重要的位置。建筑结构形式需要遵循力学发展规律，根据力学规律创造出更多的新结构，促进社会建筑业的发展。

参考文献：

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【关键词】建筑转换层；设计；结构形式；探析

现代高层建筑大多是具备办公、购物、娱乐、停车、餐饮以及住宅等多项功能的综合性建筑，此类建筑中转换层的应用较为普遍。在设计转换层结构时应以工程实际情况为依据，并考虑验算中不明确的受力状态，确保设计方案的科学性、合理性以及全面性，最大程度地降低施工难度与风险，以此实现建筑成本投资的有效控制，节约能源消耗，使建筑单位面积利用率最大化，同时为居住着提供便宜、舒适的工作条件与生活环境，从而更好地与快节奏、高效率的现代化生活相适应。

一、建筑转换层结构的概念

就高层建筑来说，在其转换层的设置过程中必然应对转换层形式加以合理选择，在布置结构的同时利用加强主要构件的设计来提高结构整体安全性能。高层建筑由于结构自重原因导致其下部楼层承受载荷极为庞大，而上部楼层承受载荷则相对较小，因而其结构布置一般应为下部柱网密、墙体多、刚度较大；上部柱、墙数量则逐渐减少，减小柱网密度。这种正常结构布置恰恰与建筑功能空间需求相悖。所以，在设计过程中为与建筑功能需求相适应，设计师通过“反常规设计“解决了这一矛盾，即下部设计较大空间，上部则设计较小空间；将具有较大刚度的剪力墙布置在上部，刚度较小的框架柱则布置在下部。而要想实现上述结构布置，用于结构转换的水平转换构件——转换层结构必不可少。

二、几种主要的转换层结构形式

（一）梁式转换层。梁式转换层具有直接而明确的传力途径，当承托层数相对较多、跨度较大时，其截面高度一般取1.6～4.0m为宜；若承托层数较少、跨度较小时截面高度则以0.9～1.4m为佳。梁式转换层构造简单，施工快捷，具有可靠的工作性能，其转换梁具有良好的受力性能。此外其结构计算也较为简单。

（二）桁架式转换层。桁架式转换层同样也具有清楚的传力途径。施工过程中可选择轻质建筑材料用于节间填充，从而有利于控制结构自重。与此同时，与转换梁相比，其抗侧力刚度明显更小，因而经梁式转换设计处理的高层建筑地震反应明显要强于应用桁架式转换设计的高层建筑。桁架式转换层施工与构造都相对复杂，但转换桁架有利于转换层空间的充分利用，从而在管道和开洞大小、位置的设置方面更为灵活。此外根据实际施工可知，与梁式转换层相比，桁架式转换层施工用料及成本更为节约。

（三）板式转换层。板式转换层受力较为复杂，传力不明确，其上下相邻两层承受作用力较大。考虑到抗冲切和抗剪因素，在地震作用下容易出现较为强烈的反映。板式转换层的板厚度通常在2.0～2.8m范围内，其结构计算较为困难，且在施工过程中上部结构布置存在困难，导致混凝土用量较大。而本身承受载荷较大，在设计下部构件时其承载力要求也随之提高，因而需要三向配筋。

三、建筑转换层结构设计过程中的若干问题

（一）配合建筑专业。在高层建筑设计过程中选择转换层结构形式时必须配合建筑专业，以此来适应建筑需求。首先是选择转换层结构形式应结合建筑外观，比如拱式转换、巨型框架等受力性能良好，同时还较好地适应了建筑外观需求；其次是转换层结构必须为实现建筑功能而服务。在实际工程中转换层通常由设备层兼之，这种情况下转换层应预留出足够通过设备管道的空间，若洞口尺寸大于开孔梁设计允许范围时，则梁式转换层应由空腹或者实心桁架转换层取代。

（二）避免高位转换，尽量低位转换。通常来说，需要设置转换层的高层建筑结构都较为复杂，其结构在一定程度上存在竖向刚度突变，同时转换层邻近区域的变位、内力以及刚度都可能存在突变，进而构成薄弱层，不利于高层建筑整体抗震性能的提高。因而转换层位置的设置应遵循宜低不宜高的原则，将转换层层位尽量降低，特别是抗震结构设计，一般应取三层以下，最高不应大于六层，尽量避免高位转换。

（三）力求上下轴网部分对齐。当结构上下部轴网均出现错位时，则只能选用厚板式作为转换层结构形式。在各类转换层结构形式中，厚板式转换层结构缺点最多。此类结构设计难度较高，受力性能较差，施工困难，且难以控制施工成本，与其他转换层（如梁板式转换层）相比缺乏经济性。因而应确保上下轴网之间部分对齐，同时两部分轴网对齐部分越多，在设计转换层结构时就越简单，整体结构就具有更为明确的受力和更佳的经济效果。

（四）合理布置剪力墙与框支柱。对于高层建筑来说，在设置结构转换层后无论选择哪种结构体系，剪力墙部分与地面接触是必须保证的；转换层下部框支柱应保持疏密均匀的柱距，剪力墙与框支柱之间的距离通常应不应超出12m。在转换层上方，应选择大开间方案布置剪力墙。同时对下部进行强化，确保下部结构刚度、延性以及强度足够，并具有良好的抗震能力。保持转换层平面的规则性，确保转换大梁的刚度以及出平面外部分的稳定性。

（五）合理选择转换层结构刚度。在设计转换层结构过程中，转换层结构刚度的设定是设计人员所要解决的重要问题。若转换层具有较大的结构刚度，则结构竖向刚度增大，引起地震反应，上下部转换层受力状态则更为不利；此外又增加了材料用量，其结构也缺乏经济性。而过小的转换层结构刚度则会导致上部框支部分竖向构件同邻近竖向构件之间出现沉降差，进而导致次应力较为明显，需要增加配筋。

结语：

在当前的各类高层建筑中，由于建筑功能需求等原因，设计人员需要设置转换层用于上下楼层不同结构体系的转换，从而出现各种各样的转换层设计方案，本文对建筑转换层结构设计相关问题展开分析研究，希望有所指导和帮助。

参考文献：

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作者简介：

篇10

关键词：转换层结构；高层建筑；结构设计；优化配置

中图分类号： TU208 文献标识码： A

引言

现代城市化进程在不断加快的情况下，城市中的人口密度越来越大，这促使高层建筑结构已经成为了现代城市发展的主体，并且弱化了土地资源的供求矛盾，这是当前城市发展的一个主要趋势，同时，城市也在逐渐向着综合性的方向发展。在当前施工条件不断提高的情况下，结构转换层已经成为了现代高层建筑中一项极其重要的施工技术。

一、转换层结构在高层设计中的应用概述

目前,我国的城市高层建筑大都具有多种功能,如在一座高层建筑中,底层是用来作为商店、超市、餐厅等商业用途的楼层;中层是用来作为办公用的办公楼层;而高层则是作为酒店或住宅的楼层,这样多功能的高层建筑不但使城市商业中心紧密结合在一起,且节省了空间、方便了人们的生活和工作。但从建筑设计的专业角度来讲,这种建筑多功能的建筑内部结构分布却存在着一定问题。按照普通的设计思路来看,由于高层建筑的楼层较高,为了保持建筑的稳定与安全,需要加大底层结构的刚度和强度,尽可能的多设置墙体和柱体,以承受上部楼层传下的荷载;而上部由于荷载较小,则无须多设墙体,以减少对底层的荷载。这样看来,建筑功能需求下的建筑结构设计与正常的建筑结构设计思路背道而驰,刚好相反。那么如何在保证建筑结构整体的刚度与安全的前提下,满足现代城市对建筑结构的需求呢？此时,就需要在结构形式发生转换的楼层设计一种水平转换构件,这个水平转换构件,就是转换层结构。

二、高层建筑转换层结构形式

在现代建筑结构形式不断开发的情况下，各个方面的的功能需求在不断的转变，并且建筑自身的造型需求也在不断的增多，在不同的情况下，也同样有着不同的改变，所使用转换层结构应用方式也有着较大的不同。通常情况下，实际应用在建筑工程中的转换层结构有以下几种：

1、梁式转换层结构。

梁式转换层是运用托梁施工技术在现浇钢筋混凝土楼板上布置单向、双向或斜向托梁，用来承托上部各层建筑结构的重力。梁式转换层一般用于底部大空间剪力墙建筑结构，是目前高层建筑转换层中应用最广的结构形式，梁式转换层结构具有同时受力性强、传力途径清晰，构造简单可靠等技术优势。

2、板式转换层结构。

板式转换层结构通常是针对高层建筑的上下柱网出现不规则工况时、或者轴线错位较大的情况下，采用板式结构进行设置的转换层构造。一般来说，用以承载建筑结构重荷的转换层板，其厚度相对较大，耗材也多。为更好地实现多功能高层建筑的要求，板式转换层的结构布置通常较为简便。

3、斜柱转换层结构。

斜柱转换层是现代高层、超高层建筑中广泛采用的转换结构形式，具有传力效果直接，能有效减小转换梁尺寸，转换方式灵活的效果，从受力模式上看，斜柱转换层属于高效型结构形式。

三、高层建筑转换层结构的设计要点

在高层建筑功能需求不断多元化发展的情况下，其转换层结构自身所具有的设计需求差异也在持续不断的发生变化，因此，在对建筑工程转换层结构进行设计的过程中必须要充分的注意以下几个不同的方面：

1、设计目标：其转换层自身的设计必须要充分的符合建筑工程自身的结构需求，同时应当和建筑工程当前的封闭式开间来进行相应的布置，而各个部分的对称落地构件都应当保持实较为良好的实强度，如果强度出现了不足，那么就需要采取截面加大、钢材和混凝土相结合的方式来提升构件自身所拥有的强度，最大限度的提升侧力构件在抗剪刚度、抗弯等方面的性能。

2、结构选择：高层建筑转换层结构形式主要有梁式、桁架、箱式，斜柱式、板式等形式买不同的结构形式具有不同的优势，设计时可根据具体的工程施工情况以及建筑功能需求进行合理的优化和选择转换层形式。

3、刚度保障：转换层结构设计时，要可以采取控制落地剪力墙的比例，加大落地墙的厚度，提高砼的强度等级，减小洞口尺寸，增强结构强度性能，还可以增设补偿剪力墙，来增加空间层的刚度控制转换层上下层结构的刚度变化率。

4、轴压比控制：由于转换层以上墙体的垂直荷截不能借助楼板平面内的刚度传递给落地剪力墙，因此要严格控制框支柱的轴压比，箍筋应沿框支柱全高加密，并采用复合箍或螺旋箍，通过提高柱箍筋配箍率，来提高转换层柱的抗剪能力。

四、结构转换层的受力机理分析

以梁式转换层为例,结构转换层的受力机理为:梁式转换层结构的传力途径为墙-梁-柱(墙)的形式,传力直接,便于分析计算。转换大梁的受力主要受上部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。对一般结构转换大梁(跨度小于12m),上部墙体考虑3层与考虑4层、5层内力的设计控制内力差异不大于5%,故在分析计算时可只考虑计算3层。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何,只要墙体有一定长度,转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小,同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。主要原因:一是由于转换大梁处于结构整体弯曲的受拉区,应力积分后在转换大梁中就会出现轴向拉力,二是由于上部墙体竖向力作用于转换大梁时形成了拱的传力方式,这样竖向力转变成斜向力作用于转换大梁,从而在转换大梁跨中出现拉力,支座出现轴向压力的情况。

五、转换层结构应用的一些问题

笔者的一个项目，为一幢地下一层，地上二十六层的底部部分框支抗震墙结构房屋，其中框支转换层为五层楼面；主要建筑功能为地下1层车库及设备用房，地上一层为大空间商业，二至四为大空间办公用房，五至二十六层为住宅楼。本工程抗震设防烈度：7度，设计基本地震加速度值：0.15g，场地类别 II类，设计地震分组：第二组，特征周期值：0.40s。框支层框架抗震等级为特一级，加强部位剪力墙抗震等级为特一级，一般部位剪力墙抗震等级为二级。

1、转换次数

布置转换层上下主体竖向结构时,要注意尽可能多的布置成上下主体竖向结构连续贯通,尤其是在核心筒框架结构中,核心筒宜尽量予以上下贯通。

2、上下层刚度比

为了提高高层建筑的整体抗震性能,在设计转换层结构时,要注意平衡转换层上部与下部的刚度,使两者之间的刚度与其变形能力相配合,以增大抗震能力。本工程的楼层剪弯刚度比X\Y向分别为1.02\1.1，此比值宜接近1.0，如果计算刚度比过大，说明存在刚度突变，抗震不利。

3、传力要求

布置转换层上下主体竖向结构时,要注意尽可能使水平转换结构传力直接,尽量避免多级复杂转换,更应尽量避免传力复杂,抗震不利,质量大,耗材多,不经济不合理的厚板转换。对于剪力墙结构,上部剪力墙应落在托梁的中面上,以免使托梁受到大的扭矩,地震时容易产生震害。因此应避免剪力墙托梁的偏心和间接传力。

4、轴压比限值与短柱

采用了转换层后,高层建筑底部的若干柱子要承受上部结构荷重。因柱距受建筑功能制约,柱截面又要满足轴压比和上下层剪切刚度比的要求,所以柱子一般都为对抗震不利的短柱,大幅度增加层高不太可能,也不经济,因而为避免短柱的出现,只有减小柱截面,然而减小柱截面有时可能会很难满足轴压比限值,因此,在设计中必须做重点研究。

5、优化配置

在抗震设计中,当建筑功能需要高位转换时,转换结构宜优先选择不致引起框支柱柱项弯矩过大,柱剪力过大的结构形式,如斜腹杆桁架,空腹桁架和宽扁梁等,同时要注意满足强度,刚度要求避免脆性破坏。

6、抗震构造措施加强

在本工程中，7层楼面墙柱抗震等级为2级，6层为特一级，等级相差过大，承载力产生突变，抗震不利，故设计中将7层墙柱的抗震等级设为1级，逐步过渡到2级。

结束语

转换层结构的设计与应用很好的解决了建筑功能需求与建筑受力需求之间的矛盾,为提高高层建筑的整体性能提供有力的技术支持。在采用转换层结构进行施工设计时,要根据实际具体的工程状况、施工条件、工程预算以及建筑需求进行合理选择,严格注意在施工应用中的一些主要问题,把关质量关,使转换层结构充分发挥其最大的职能作用。

参考文献