房屋钢结构设计论文范文

导语：如何才能写好一篇房屋钢结构设计论文，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：钢结构现场施工

1．前言

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》公布以来已经快三年。这几年，这类工程发展，《规程》起了很大推动作用，但也陆续听到一些令人不安的情况。今冬雨水较大，降雪较多，有些地方雪特别大，结构压坏恐怕很难避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。最近某厂屋顶漏水解决不了，找到钢结构委员会来了，不是雨水，是冷凝水，以前还没有碰到过。另外，也看到一些工程，有的框架梁太细，令人担心，遇到大雪很可能出问题。有的骨架立起来摇摇幌幌，没有支撑，说装上墙板就好了，好象有了墙板就可以不要支撑。现在排架多起来。用钢筋砼柱、轻钢梁，造价较低，但有的严重不合规定。现在是市场驱动，有些企业搞承包能省就省，尽量压低造价，管它是否符合规定。有的连规定也不清楚。利用开年会的机会，结合了解到的一些情况，就门式刚架房屋设计施工中的问题，作一个发言，抛砖引玉，希望和与会代表交流，取得一致看法。

2．设计方面

1）屋面活荷载取值

框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，不打算修改。但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2。《钢结构设计规范》征求意见稿规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6。门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有克扣荷载情况，今后应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“挖潜”。

2）屋脊垂度要控制

框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，它可能讲课时说过不包括屋脊点垂度。现在了解到，美国是计算的。他们作框架分析，一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。现在打算做个规定，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。

3）钢柱换砼柱

少数单位设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。还有的单位，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。建筑结构是一门科学，如果不按科学办事，是要吃苦头的。今后国家要执行建筑法，实行强制性条款，违反其中一项，出了工程事故，是要受罚的。

4）檩条计算不安全

檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规程》中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑，否则就不需要高级工程师了。再有，设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。《规程》3.1.7条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度应按有效截面计算，稳定性应按有效截面计算，变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。曾有人问，这条规定是什么意思？如果有人再提这样的问题，我想问他，钢结构学过没有？因为这是钢结构的基本概念问题。如果这样的问题都签不出，说明他还不具备钢结构的设计资格的。有的单位看到国外资料中檩条很薄，也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢，但我国低合金钢Q345的冲压性能不行，只有用Q235的。人家是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的，又想用得薄，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就要垮。

3．施工方面

1）柱子拔出

有的刚架在大风时柱子被拔起，这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误，而且设计柱间支撑时，未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子拔起。，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。

2）没有柱间支撑

这种情况最近较多，需要大声疾呼，这样不行。蒙皮作用虽然各国都在研究，但没有任何一本规范允许不设支撑。蒙皮作用的影响因素太多，并非在任何情况多能发挥作用。特别是柱间支撑，受力较大，绝不能省略。蒙皮作用最多只能视为一种刚度储备。

3）端板合不上

端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严，而腹板与端板间夹角又，有的工程两块端板完全对不上，合不起来。强行用螺栓拉在一起，仍留下很宽缝隙，严惩影响工程质量。

4）锚栓不铅直

框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不铅直，柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，使房屋外观很难着，这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用用无收缩砂浆二次灌浆填实，国外此法施工。最近在上海讨论轻钢施工验收规程，不少专家强调了这种方法。

5）保温材吸水超重

有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐渐渗入，为保温村所吸收。今年冬季落雪多次，迁延时间较长。屋面的设计荷载很小时，当吸水量达至一定程序，超过了结构的承载能力，就要倒塌。

6）保温材料胡乱安装

保温材料一般采用玻璃棉，其厚度根据热功计算确定。正规做法是采用背面带铝箔隔汽层的玻璃棉，有的不用铝箔，用牛皮纸，我不清楚牛皮纸是否可作隔汽层，如果可以，也比不用任何隔汽层好。防止冷凝水向室内滴水，是房屋的使用要求之一。有人以为铝箔只是为了美观，或承受拉力，实际上它的主要作用是作隔汽层。承受悬挂时的拉力还可以用玻璃纤维布或钢丝网。现在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽层。另外，当采用内层钢板吊顶时，不是将保温卷材压在檩条上，而是为了施工方便，将保温材剪断，放在檩条之间的吊顶上，形成冷桥。某工程在这样处理的同时，又将吊顶钢板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作业时，将周边门窗关闭，由于室内外温差大，大量水汽在屋顶凝集，由吊顶钢板搭接处流下，形成了“外面不下里面下”的状况，使工程不能交工。经验告诉我们，当保温卷材有隔汽层并保持接缝处密封时，卷材是干燥的，无隔汽层时卷材是湿的。在水份的长期浸泡下，随着时间的推移，保温棉将被逐渐压实，最终失去应有的保温作用，因此安装方法是否对头，关系很大。

4．其它

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关键词：钢结构 厂房设计 技术要求

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

随着市场经济的不断发展以及我国综合国力的提升，国内的大型钢结构厂房的需求量不断增加，钢结构厂房在企业扩大生产经营规模中得到广泛的应用，当前需要加强对钢结构厂房设计的经验进行总结，不断创新技术。

一、工程简介

某大型有色矿山生产用房主要从事铜钼矿石选矿生产使用，为扩大生产规模决定兴建面积35000平方米的钢结构厂房，该工程于2012年4月完工，主要的钢结构设计平面图如下。该钢结构体系采用彩钢夹芯板等新型的墙体材料进行维护，突出了时代感。

二、厂房设计技术要点研究

该厂房工程的负荷量大，能否达到厂房使用的要求就必须重视钢结构的设计，主要设计要点如下：

（一）厂房结构设计

一是加强处理了厂房的纵向伸缩缝问题，其纵向270m的设计于厂房的规范要求符合，设计时因为考虑了钢结构产钢的荷载较大以及跨度交款，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）对厂房的多项参数进行控制和取用，在这一范围内，又必须以《钢结构设计规范》（GB50017-2003）为依据减少钢材的用量，即在厂房的98.4m处位置设缝，注意将缝分开，如此能降低工程造价，减少工程设计难度。

二是在进行结构布置时，无论是哪种类型钢结构厂房，一定要重视纵向支撑体系以及钢架体系的设计，构建稳定的钢结构，一定要选取合理科学的布置信形势以及厂房支撑形式，在可靠安全的基础上设计使用功能，延长厂房使用寿命。

三是在对钢结构的加工质量进行设计控制时，须重视钢结构原材料从采购开始一直到成品出厂的把关，尤其重视厂房结构转换梁的构件以及“十字形”截面柱的尺寸精度。

（二）厂房支撑体系设计

作为钢结构厂房设计的关键部分，钢结构厂房支撑体系主要是支撑厂房的各个平面框架，构成较为稳定的厂房钢结构系统，兼有承担传递地震力、风荷载以及温度应力等，支撑体系还要提供一个稳定安全的支撑力，确保钢结构系统的稳定。该厂房支撑体系还要在承担100吨的纵向荷载力。在厂房的柱顶、屋梁以及各个梁祝的外侧设计刚性系杆，在屋面以及有支撑的柱间设计系杆，另外设计支撑体系时，利用均衡布置法，沿钢结构厂房纵向屋檐处，从水平位置设计三道支撑，横面上的柱间以及屋面设计支撑，这样建立起“三横四纵”支撑系统，再通过系杆、支撑以及钢架形成稳定体系。

（三）厂房屋面设计以及屋面支撑系统的设计

该工业厂房的支撑系统主要是以厂房的高度、跨度、屋面的结构、所在区域的地震设防度以及柱间布置为依据。该厂房在内无檩、有檩屋盖体系都会设置垂直方向的支撑，无檩厂房含屋架焊接，有上弦支撑功能，钢结构厂房的屋面须在天窗架以及屋架设计横向支撑，一般屋架间距高于13m的厂房或者含有较大的振动设备的厂房则必须设置纵向的水平支撑。

大型钢架结构的屋面防水、排水设计也是厂房屋面设计的重点。从《屋面工程技术规范》规定来看，厂房的屋面坡度最低为5%，该厂房处于冬天积雪较多区域，坡度设计适当进行了增加。通常单坡厂房屋面长度由该厂房所在地的降雨水头高度情况以及最大温差决定，从厂房设计的经验来看，一般屋面的坡度长度应保持在70m范围内。市场上的钢结构厂房屋面存在2中做法，一是设计为刚性屋面，即该工业厂房使用的压型钢板内含保温绵，另外一个是柔性屋面，即保温层、钢板内板以及防水层组成的屋面。

（四）构件吊装工艺设计

大型钢结构厂房的结构构件含屋架、支撑、檩条、梁柱、墙架以及天窗架等等，不同构件尺寸、形式安装标高各有不同，为保证经济合理，须应用不同的吊装方法以及起重机械。

该厂房在吊装厂房钢柱时，由于占地面积大，设计时使用的是塔式以及自行式起重机安装钢柱，吊装方法为滑行吊装法以及旋转式吊装法。一般吊装重型钢柱则采用双机抬吊法。在起吊钢柱时双机共同吊起钢柱，达到一定的离地高度之后停止，接着主吊机单独吊起钢柱，当竖直吊起钢柱时，拆掉另一台机器的钢丝绳，主机继续吊起钢柱达到指定位置，对钢柱的垂直度进行校正，保证偏差在20mm范围内。校正钢柱、固定钢柱过程中，须对钢柱的垂直偏差程度进行检查，一旦超出指定范围，用千斤顶校正。

在设计大型钢结构厂房时，如果有起重较重的吊车要求，在进行厂房设计时必须重视吊车荷载对厂房结构的影响，保证钢结构的稳定安全，海牙控制钢梁降低造价，如该厂房吊车荷载中的柱顶位移必须符合规范内容，在这一条件下，灵活控制缀条等构件的细长比。

三、结语

我国应用大型钢结构厂房时间较短，还须加强设计经验和技巧。钢结构的设计在厂房总体设计中非常关键，需要坚持实用性、经济型原则下，根据厂房所在地的气候以及客观条件下，因地制宜完成建筑结构的设计。

参考文献：

[1] 谷民. 冶金工业钢结构重防腐涂料的施工质量控制[J].山东冶金，2009：124-126；

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关键词： 冷弯薄壁轻型钢结构； CAD/CAM； 软件架构； 数据结构； 软件开发

中图分类号： TU392；TP317.4文献标志码： B

CAD/CAM software of cold-formed thin-wall lightweight

steel structure for residence buildings

YANG Huizhu1,2, CHANG Zhiguo1, WANG Xiaofeng1, ZHANG Qilin1

(1. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China;

2. Shanghai Tonglei Civil Engineering Technology Co., Ltd., Shanghai 200433, China)

Abstract： To develop a special CAD/CAM software for residence building structure system of cold-formed thin-wall lightweight steel structure, the constitution and construction characteristics of this kind of structure system and its typical connection joints are introduced and analyzed, and the function design and logical division of working flow are implemented according to the practical design work; the software framework and operation procedures are designed as starting from design model to calculation model then to detailing model. The structural design, calculation and installation of the structure system is based on assemblies, hereby basic software objects are determined as wall sheet, floor region, single sheet of planar roof truss. A hierarchy data structure of assembly-member object is designed to meet the different requirements of structural design and detailing design. The CAD/CAM software is developed based on AutoCAD graphics platform, and the kernel functions are realized for modeling, calculation, drawing, and so on.

Key words： cold-formed thin-wall lightweight steel structure; CAD/CAM; software framework; data structure; software development

0引言

冷弯薄壁轻型钢结构住宅是一种以冷弯薄壁型钢构件和轻型板材共同作为承重和维护结构的新型绿色住宅，见图1.

冷弯薄壁轻型钢结构住宅具有节能环保、质量轻、强度高、抗震性能好以及易于规模化与标准化生产等诸多优点，在国外已被大量使用，近年来国内也开始逐步推广应用.

国外已经具备比较完善的轻型钢结构住宅CAD/CAM软件，已实现设计加工一体化、无纸化的自动数控加工；而在国内，由于这种软件的复杂性以及国外对此类软件的技术与商业垄断，轻型钢结构住宅CAD/CAM软件成为国内各生产厂家普遍的技术瓶颈.

龙骨结构体系是冷弯薄壁轻型钢结构住宅的主要结构形式.针对该结构体系，本文开发出三维可视化的CAD/CAM集成化软件.

1结构体系与构造

龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅由屋面系统、楼面系统和墙面系统等3部分组成，见图2.

墙面系统由冷弯薄壁轻型钢柱和内、外层结构覆面板组成，见图3.墙体是主要的竖向和水平承重系统，起维护和承重的双重作用.墙柱体系由C形钢柱和导轨组成钢骨架，并设置钢拉带支撑，墙体外侧OSB板和内侧石膏板通过自钻螺钉与钢骨架相连.楼面系统由冷弯薄壁轻型格栅钢梁，上、下结构面板以及楼面细石混凝土等材料构成，栅格钢梁间亦设置钢拉带等支撑构件，见图4.屋面系统由冷弯薄壁轻型钢桁架、屋面水平支撑及屋面板材料构成，见图5.

竖向载荷由楼盖和屋盖分别传递到墙体，再传递到基础；风和地震等水平向载荷全部由载荷方向的墙体承担.

龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅的所有部件均由薄壁的C形钢、U形钢及钢带拼装而成，再用自攻螺钉连接.从功能和构造上看，连接节点可分为2类：一类是墙面、楼面及屋面各子系统中构件的连接节点；另一类是子系统之间的连接节点.典型的连接节点见图6.

(a)墙体与基础的连接(b)墙体构件的连接(c)上下层墙体的连接(d)楼盖梁与基础的连接(e)楼盖梁与墙体的连接(f)屋盖桁架的屋脊节点

2系统功能与架构组织设计

软件功能［1］在总体上可分为2部分：建模以及图纸绘制与数控加工CNC数据的输出.由于软件本身的专业性质是结构设计软件，根据结构的设计流程，可划分为结构布置设计、结构力学计算、结构深化设计以及图纸与数据输出等4个功能阶段.

在结构布置设计阶段，根据建筑设计图布置与搭建墙体、楼盖与屋盖结构部件，形成住宅的主结构模型.在该阶段中，忽略次构件以及构件的连接节点等细部构造，重点是形成整个主结构，为下一步的结构计算和规范验算作准备.在此阶段的模型上还要施加和编辑所有的外部载荷，包括恒载、活载、雪载、风载和地震作用等.

龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅结构的力学计算方式不同于一般的房屋结构计算.通常的房屋结构计算，如多层钢框架结构或砖混砌体结构进行包含墙、柱、梁和楼板在内的整体结构计算，而冷弯薄壁轻型钢结构住宅是基于屋盖、楼盖及墙体等结构部件的计算.外载荷按受载荷面积进行分配，如屋面载荷分配到各榀屋面的桁架；然后按连接关系进行载荷传递计算，即屋盖桁架与楼盖的载荷传递到墙体，上层墙体载荷传递到下层墙体.各部件单独形成计算模型，进行结构内力与位移计算，并按相关规范进行部件及其中各构件的验算.一般情况下会将结构的计算结果返回结构布置设计阶段，进行结构部件和构件的调整，然后再进行结构的力学计算.如此往复，直到各个结构指标均满足要求.

深化设计阶段是连接节点与构件细部的设计，并进行节点和构件的归并与编号，为钢结构施工图、加工图和CNC加工数控输出进行模型和数据准备.绘图及CNC数据的编制完全依据深化模型，并形成一一对应关系.

由上述可知，整个设计过程是模型由部件到构件、由构件到节点的逐步深入和细化过程，见图7.其中，计算模型由结构模型映射而来，结构的构件将被映射为有限元计算模型的单元和节点，并根据结构模型的支撑情况在计算模型上设置正确的支座约束；结构模型上的载荷也被转换为有限元计算模型上的单元或节点载荷.

3模型对象的数据结构设计

3.1模型对象的范围划分和界定

可独立操作模型对象的范围界定直接影响软件内部的数据结构组织，同时也在很大程度上决定软件在使用界面上的基本模式.［2］

龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅全部由C形或U形构件搭建而成，如果以单根构件为基本操作对象，则各对象自身的数据结构简单统一，对深化设计阶段的节点和细部操作非常有利.但是，对于建立和维护对象间的逻辑关联信息，基于构件的对象界定方法显得非常复杂和繁琐，而且这种结构体系是基于墙、楼板及榀架等部件的结构计算，单根构件的对象界定方式非常不利于部件计算模型和载荷的组织与信息关联.

根据龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅的建模和结构计算的特点看，结构的物理对象可分为2个层次：（1）部件层次，包括墙体、楼盖区块（由墙体围成的平面封闭区域）和屋盖的各榀平面桁架.其中，屋盖桁架的上弦沿坡屋面的形状转折起伏，需通过一个“坡屋面”的虚拟对象用于桁架的建模，此外，还用于屋面载荷向各榀桁架的导算分配.（2）构件层次，即组成结构部件的C形、U形冷弯薄壁构件以及钢拉带和外覆面板等支撑构件.因此，建立以部件为基本操作对象的层次化数据结构是更好的组织方案.

3.2模型的层次化数据结构设计

构件对象内嵌在部件对象中.部件是多个构件的有机集成体，在部件对象中存储并维护部件本身的总体信息和部件内各根构件对象之间的关联信息，各根构件自身的信息存储在构件对象内.该层次化数据结构［2］的统一描述见图8.

将上述层次化的参数描述关系具体到墙体、楼盖和屋架等3个子系统，则有如图9所示的逻辑组织关系.构件集成体（子系统）内部各构件之间连接节点内置为子系统内部的连接功能，构件集成体之间的连接节点（如连接板与抗拔锚栓等）则由外部的连接零件对象和连接功能予以表示和实现.

(a)墙体对象的层次化数据结构

(b)楼盖对象的层次化数据结构

(c)屋架对象的层次化数据结构

(d)单根构件对象的数据结构

4程序设计

在AutoCAD三维图形平台［3］上，以二次开发接口ObjectARX［4］和VC++为工具，用普通PC机开发该CAD/CAM软件系统.软件的开发和运行环境的层次结构［1］见图10.

墙体、楼盖和屋架的数据结构拓朴具有很大的相似性，应用C++的“继承”和“多态”特性，建立基类和继承类的派生关系，见图11.多构件集成体类从ObjectARX的AcDbEntity类派生，构件类从AcDb3dSolid类派生.AcDb3dSolid是三维实体类，具有C形和U形截面构件的三维造型与编辑操作.

软件的主要功能模块组织［5-6］见图12，结构三维实体模型是系统核心数据库.

5软件核心功能

墙体和楼盖的建模示例见图13，软件根据门窗和楼盖洞口的位置进行构件的布置调整以及周边构件的加强处理.结构外周墙体形成一个封闭的平面边界，软件根据此边界以及指定的坡度自动生成坡屋面，然后再依据坡屋面的形状自动排列生成各榀屋盖桁架，见图14.平面桁架腹杆的划分布置按对称与不对称区域，三角区域、梯形区域及任意形状区域进行优化.

屋盖上的载荷按受载荷面积经导算后分配到各榀桁架.作用在结构设计模型上的恒载、活载、雪载及风载等经导算后有不同的方向和分布模式，见图15.但是，当设计模型映射为有限元计算模型后，所有载荷都归为统一形式的有限元载荷.

楼盖对象以每个单连通的平面区域（即房间）为单位，楼盖上的均布载荷也需经过分配和传递后导算到每根构件上，见图16.

通过对话框的交互方式进行模型的深化设计，见图17.软件根据深化设计三维实体模型进行图纸绘制和数控加工CNC数据的输出，图18为楼盖施工图示例.

6结论

（1）根据结构设计流程进行软件功能阶段和模型深化过程的划分和组织，一方面符合实际设计工作的要求，另一方面也实现从结构设计到深化设计，从建模到结构计算以及绘图的功能集成一体化.

（2）基本模型对象的范围界定直接决定软件的内部数据结构设计，也在很大程度上影响软件在界面上的使用模式.

（3）与常规的框架和剪力墙结构体系相比，龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅的构造和设计模式有较大不同.多集合体的层次化模型设计方法同时兼顾结构部件设计的宏观性和构件深化设计的细节性.

（4）龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅不是整体结构计算，而是基于部件的结构分析，各部件的外载荷需经多次传递和分配导算后确定.由于实际工程结构布置的复杂性，载荷导算的正确性显得尤为重要.

（5）基于三维深化模型进行图纸绘制和CNC数据的编制，是该软件与常规参数化直接二维绘图的重要区别.该方式的最大优点是结果表达的正确性和精确性，需要进一步改善的是二维图纸的可读性和美观性.

(本文获计算机辅助工程及其理论研讨会2011(CAETS 2011)优秀论文奖.)参考文献：

［1］范玉青, 冯秀娟, 周建华. CAD软件设计［M］. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1996: 1-14.

［2］严蔚敏, 吴伟民. 数据结构［M］. 北京: 清华大学出版社, 1992: 1-19.

［3］孙家广, 杨长贵. 计算机图形学［M］. 北京: 清华大学出版社, 1995: 368-459.

［4］陈杉, 王宁, 郭剑峰. 用ObjectARX开发AutoCAD 2000应用程序［M］. 北京: 人民邮电出版社, 2000: 21-41.

［5］杨晖柱, 常治国, 张其林, 等. 广州西塔钢结构深化设计CAD软件［J］. 计算机辅助工程, 2007, 16(3): 13-16.

YANG Huizhu, CHANG Zhiguo, ZHANG Qilin, et al. CAD software for detailing design of Guangzhou West-tower steel structure［J］. Comput Aided Eng, 2007, 16(3): 13-16.

篇4

关键词：高层建筑；结构设计；存在问题；解决方式

一、高层建筑设计结构类型时存在的问题及解决方法

1、 在选择建筑的结构构型时要科学合理

存在的问题：

建筑的结构构型决定着建筑结构设计的整体走向，现在很多设计师在设计结构构型时，没有考虑到各方面的问题，导致最终的建筑设计在整体上不能满足用户需求。

解决方法：

在布置高层建筑的结构平面时应该遵循对称、规则、简单的原则，防止出现狭长的缩颈位置和应急过于集中的凹角部位，此外，还应该防止楼梯的电梯部位出现偏置而产生扭转的后果。在设计竖向体型时，应防止过于外挑，并且内收也要适度，刚度也要均匀的变化，切忌出现应力过于集中。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中有了专门的内容在叙述建筑结构构型的规则性，比如：竖向结构的规则性、平面结构的规则性等等，在审定建筑设计方案中，坚决摒弃不符合规则的设计图。因此，建筑结构设计工程师在设计建筑构型时必须要遵循这些规则，如果在设计过程中发现了一些问题或者碰到了难题，就应该及时向建筑专业交流沟通，尽最大的努力选择最优的结构构型，以免给工程的后续工作带了不必要的麻烦。

2、 房屋最适高度和高宽比

存在的问题：

房屋的最适高度和高宽比直接影响着人们在使用过程中的心理感受，最适的高度和高宽比能给人一种舒适的感觉，并且还能增强建筑结构的安全性。而目前，很多设计师在设计房屋的最适高度和高宽比时，过于片面地追求单一方面的因素，而使房屋的高度和高宽比不能达到最佳。

解决方法：

在高层建筑设计规范和抗震规范中明确指出，应该严格限制高层建筑的总高度，以前是将高层建筑的总高度限制值设定成A级，但是现在将建筑的限制高度设定成B级，所以必须严格控制高层建筑的结构设计高度，从多方面综合考虑，如果高层建筑的高度超出了限定值B级，那么就要改变结构设计方案和处理手段。在建筑结构设计实践中，经常会发生因设计高度超过B级高度导致在审查设计图时，没有通过直接作废，就又需要重新设计，这就严重影响到建筑的整体规划和建设周期。高层建筑的高宽比直接控制着建筑结构的整体稳定性、刚度、载重能力以及经济合理性，不同高度的高层建筑有着各不相同的高宽比限制值。然而，在设计一些结构比较复杂的高层建筑过程中，怎样准确地确定一个科学合理的高宽比是一个比较困难的工作。通常在计算时，能够根据需要考虑的方向的的最小投影宽度，针对建筑物中有一些的小的突出部位，例如楼电梯间，这就不在计算的宽度范围之内。针对有些高层建筑物附带了裙房，如果裙房的刚度和面积相对于上部的塔楼的刚度和面积过于大时，此时在宽度比的计算过程中就可以直接考虑裙房上面的部位。

3、重视短肢剪力墙的设置

存在的问题：

短肢剪力墙在建筑结构受力方面起到了十分重大的作用，现在的很多建筑的意外倒塌事故，都是由短肢剪力墙的受力不均匀引起的。

解决方法：

短肢剪力墙所指的是墙肢截面高度和厚度的比值是5～8的剪力墙。短肢剪力墙结构是在最近几年出现的，它既对住宅建筑的合理布置有利，还能使建筑结构的自重得到一定程度的减轻，然而，在高层建筑结构中，剪力墙的肢不能过于短小，这是由于短肢剪力墙有着比较差的抗地震能力，在地震多发区的实际应用很少，鉴于安全方面，高层建筑结构的剪力墙不能全部采用短肢剪力墙。如果断肢剪力墙设置太多，就应该增加设置一些筒体或者常规性的剪力墙，这二者之间共同受力，形成坚固的剪力墙结构，此外，高层建筑规范中还对短肢剪力墙的使用有了一些特别的限制，比如：抗震等级、纵向钢筋的总配筋率、最大高度等，所以，短肢剪力墙在建筑结构设计中应该少使用或者不适用为宜，不能因为了方便于施工而设计错误。

二、高层建筑结构的分析与计算方法

1、 在整体计算建筑结构时要选择正确的软件

现在大家普遍采用的计算软件包括：TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而，因为不同的软件所使用的计算模型都是各不相同的，所以要根据建筑高度、结构选型、结构体系等来正确选择合适的软件版本进行设计。所以计算得出的结果有一些不同。因此，在计算和分析高层建筑的整体结构时，必须要综合考虑到建筑结构的高度和构型来正确选择计算软件，以便能够保证计算结果的精准性，有时可以使用多个不同的软件来计算，然后工程设计师再仔细分析这些不同的结果，找出适合参考且合理的结果。否则，一旦选择了不恰当的计算软件，不仅会消耗设计者大量的精力和时间，影响到建设周期，还将有可能使建筑结构存在一系列的安全隐患。

2、应该具有充足的振性数目

在新的高层建筑规范中，提出了振型参与系数的概念，还清楚地指出了这个参数的额定值。又因为在之前的高层建筑规范中，没有明确指出振型参与系数该方面的内容，即使有的指出了此概念，没有清楚的指出这个参数的额定值，所以，在分析和计算时期，就应该正确判断确立出这个参数，再进行有效地调整振型参与系数的最终取值。

3、非结构构件的计算和设计

在高层建筑的结构设计中，通常会有一些因为建筑的功能和美观方面的要求而非主体承重骨架体系以内的非结构构件。特别是在设计高层建筑屋顶处的装饰构件过程中，因为高层建筑有着比较大的风荷载和地震作用，所以，就一定要根据新的高层建筑规范中的要求老计算和处理非结构构件，以免造成恶劣的影响。

三、总结

高层建筑的结构设计是一项比较复杂且耗时长的工作，在设计过程中，稍不留意就会出现一些或大或小的错误，从而会给建筑结构的后期施工带了一系列的安全隐患，一旦发生安全事故，将会给建设单位带了严重的损失。因此，高层建筑结构设计人员应该严格按照新的高层建筑规范进行设计方案，并且还要认真考虑高层建筑的结构构型，在通过仔细的分析计算来得出最终比较完美的设计图，这样既能保证建筑物的安全性能，还能给建设单位带来丰厚的利润。在设计过程中，若遇到了一些阻碍，就应该及时和建筑师商讨，实现资源共享、技术共享。

参考文献：

[1] 于险峰. 高层建筑结构设计特点及其体系[J]. 中国新技术新产品. 2009（24）

[2] 王平山，孙炳楠，唐锦春. 高层建筑厚板转换层计算中支承条件对内力分布的影响[A]. 第六届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C]. 1997

[3] 倪志刚. 超高层巨型组合结构设计时应考虑的钢结构建造因素影响[A]. 第六届海峡两岸及香港钢及组合结构技术研讨会—2010论文集[C]. 2010

[4] 张庆新. 高层建筑结构设计[A]. 吉林省土木建筑学会2012年学术年会论文[C]. 2012

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【关键词】 带转换层高楼 建筑设计 功能 分类 设计方法 技术要点

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

一．引言

当今社会是经济高速发展的时代，经济的高速发展也带动了我国建筑行业的迅猛发展，随着科学技术的不断进步，我国建筑水平也有了较大的提高，高层建筑逐步向着综合性、多样化以及全面化的方向发展。就目前我国的建筑发展情况而言，当前在我国出现的比较多的形式是上部多半都是民用住宅楼层，下部就是大规模的商场以及娱乐场所。我们换个角度来看，从建筑的功能来看，上部由于是居民居住楼房，所以多半是用墙体隔开的小间房，其房间的形式多样，利用比较自由，而下部则是为了满足应用的需求，其空间比较大，主要是用大柱网结构，很少出现隔墙。这样的很显然我们可以发现，建筑上层的墙体比较多，而下部的墙体相对较小，这与以往常规的建筑结构是不同。正是因为这样所以产生了带转换层的高层建筑，带转换层的高层建筑可以使这种应用多元化的建筑在结构上更加的合理，其产生可以说是必然的，也受到了建筑行业的关注，其发展应用范围不断的扩大，已经成为了以后发展的趋势。

二．建筑转换层的定义以及功能

因为建筑工程功能的改变，目前高层建筑的应用更加的多元化，上部主要呈轴线布置，其间数多但是每间的面积比较小。下部则与上部恰恰相反，下部主要是要求空间大，所以就要求柱网比较大，隔墙比较少，中间存在一个过渡的楼层。这就是我们所说的带装换层的建筑。其转换层的功能主要有以下几点：

1.上、下层结构类型转换转换层将上部剪力墙转换为下部的框架。以获得较大的内部自由空间。

2.上、下层结构柱网和轴线的改变转换层上、下的结构形式未改变，通过转换层能使下部结构的柱距扩大，形成大柱网。在下层可以有较大的出入口。

3.同时转换上、下层结构类型和柱网上部剪力墙结构通过转换层改变为框支剪力墙结构的同时，下部柱网与上部剪力墙的轴线错开，形成上、下柱网不对齐的布置。

三．转换层型式的类型

从设计结构型式上看, 转换层可分为以下几种类型:

1.梁式转换层

一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。它是将上部剪力墙落在框支梁上, 再由框支柱支撑框支梁的结构体系。当需要纵横向同时转换时, 则采用双向梁布置。

2.箱式转换层

当转换梁截面过大时, 设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定。为了使理论假定与实际相符, 可在转换梁梁顶与梁底同时设一层楼板, 形成一个箱形梁。

3.厚板式转换层

当上下柱网错位较多, 难以用梁直接承托时, 则需做成厚板, 即板式转换层。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷载综合而定。

4.桁架式转换层

当高层建筑下部为大空间商场, 上部为小空间客房或写字楼, 且需设置管道设备层时, 也可采用桁架式转换层。上部柱墙可通过桁架传至下部柱墙, 而管道则可利用桁架间的空间穿行。

四．不同类型转换层的设计的概述

高层建筑转换结构一般可分为以上介绍的4种基本结构形式，其具体样式如下图：

1.梁式转换层结构

该结构形式是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式，由于其传力途径采用墙(柱)转换梁柱(墙)的形式，具有传力直接、明确和清楚的优点，实际工程中转换梁的结构形式有多种多样，从转换梁功能上，可分为托墙和托柱；从转换梁形式上，可分为加腋和不加腋；从转换梁结构采用材料上，又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土、钢骨混凝土和钢结构等。

2.桁架式转换结构

桁架分为空腹桁架和实腹桁架2 种，它可以是钢桁架，也可以是钢筋混凝土桁架，在钢筋混凝土高层结构中常用钢筋混凝土桁架。“强斜腹杆，强节点”是桁架转换层的基本设计原则，而节点的受力复杂，容易发生剪切破坏，造成配筋过多。桁架转换式通常要求高度在3m 以上，否则斜压杆件易形成超短柱，地震作用下容易产生脆性破坏。

3.箱型转换结构

该结构形式即单向托梁、双向托梁如果连同上下层较厚的楼板共同工作，可以形成刚度很大的箱形转换层。它的优点是转换层本身的整体性很好，当转换层上部结构布置较复杂时，仍能够保证上下竖向构件的有效传力。

4.厚板厚梁式转换结构

带厚板转换层的高层建筑可采用三维空间分析程序进行整体结构的内力分析。厚板的内力分析：转换板边界形状不规则，荷载分布和支撑条件较为复杂，一般需采用有限单元法进行详细应力分析。可采用PKPM 系列软件中复杂楼板有限元分析软件计算。

五.转换层高层建筑结构的设计时注意事项

我们知道在我国，建筑行业的起步比较晚，尤其是带转换层的建筑是在最近的几年才发展起来的，所一与一些发达国家相比我国的带转换层的建筑结构设计理论以及设计方法相对不完善，在设计的工程中往往会遇到不同的难题。所以针对在设计的过程中常常遇到的问题，我们总结必须注意一下的几点：

1.在对带有转换层的建筑进行设计时其转换层下部的结构不能设计为柔软层，如果设计成了柔软层，则转换层不能够承受上部巨大的质量与压力，极容易导致房屋倒塌。

2.在设计时应该注意要把转换层的上部结构设计成为抗侧刚度接近于下部的抗侧刚度，转换层的上下部其刚度不能有突变情况，而是一个渐变的过程。

3.我们知道底部转换层的高度和其刚度是有关联的，其位置越高则转换层的上下刚度变化会越大，这样的话就会极易的导致转换层上下刚度出现突变的情况，会很容易导致剪力墙出现受压裂缝，导致对墙体的破坏，严重的则可能导致坍塌事故，所以在设计时必须要注意转换层高度的适宜。

4.我们在设计时必须按照相关的规定设计，其设计的结构体系必须符合规定的标准，不得违反规定做事，否则会出现严重的后果。

六．结束语

随着我国经济的发展，经济的发展带动了我国建筑行业的发展，当前随着城市规模的扩大，城市人口越来越多，城市拥挤已经成为了城市目前普片存在的问题，正是因为这个问题的存在，我国建筑工程逐步加强了对空间的利用，建筑工程向着多层的方向发展。其功能也是发生了相应的改变，当前的建筑楼，上部是居民住宅楼层，下部则为大型的商场或者娱乐场所。为了解决建筑物上部和下部隔墙的分布不均匀的问题，带转换层的建筑结构应用而生。带转换层的建筑结构设计使建筑的结构更加的科学合理。就目前我国的建筑水平而言，已经取得相当不错的成果，但是我国的建筑行业起步比较晚，基础比较差，所以和发达国家相比还是有很大的差距的，尤其是我国带转换层的建筑设计水平还相对的比较不成熟，所以我们在具体的工作中要事实其实，具体问题具体分析，结合我国建筑物的自身特点，不断的创新，不断的总结，不断学习，只有这样才能使我国建筑水平提高到一个新的层次。

参考文献：

[1]白建平 额尔 敦吐 论带转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年15期

[2]李从春 带转换层的高层建筑结构设计 带转换层的高层建筑结构设计[期刊论文] 《四川建筑》 -2010年6期

[3]李乐 带转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年2期

[4]陈明 朱旭飞 何涛 潘春宇 带转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《沿海企业与科技》 -2008年11期

[5]周广鹏 浅谈带转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年10期

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1. 设计(或研究)的依据与意义：

本工程为某城区办公楼采用多层框架结构，为永久性建筑。该楼总建筑面积为8000㎡，拟建位置另行给定,抗震设防烈度为8度。

根据城市城市规划.建筑规模和要求以及现有的气象条件(气温.相对湿度.主导风向.基本雪压).工程场地地质条件.及材料供应和施工条件进行设计。西城区办公楼由主楼和会议中心两部分组成，主体结构为7层，内外装修均为一般装修。

相关设计依据：

(1).《建筑地基设计规范》 gb50007-XX

(2).《混凝土结构设计规范》 gb500010-XX

(3).《建筑结构荷载规范》 gb50009-XX

(4)、《建筑抗震设计规范》 gb500011-XX

(5).《砌体结构设计规范》 gb50003-XX

(6).《房屋建筑制图统一标准》 cb/t50001-XX

(7).《建筑结构制图标准》、 gb/t50105-XX

(8).《建筑设计防火规范》 gb50045-1995

(9).有关标准图集、相关教科书和及相关规定。

意义：

近年来框架结构在世界各地又有了很大的发展，许多城市普遍兴建了包括商场、住宅、旅馆、办公楼和多功能建筑等各种类型的框架建筑。土木工程专业学生毕业后参加或从事框架结构设计已成为必须面对的现实之一。

通过毕业设计对大学期间所学的知识做一个系统的总结和应用，通过自己对在熟悉任务书的基础上参观、比较同类建筑，查阅、搜集有关设计资料使我的所学的知识得以综合的应用，提高综合知识的应用能力，对所学过的知识得以系统的深化。并培养我独立解决建筑设计、结构设计的内容和步骤，及掌握建筑施工图结构施工图绘制的方法，为今后工作打下良好的基础。

同时毕业设计是学生在毕业前半年的最后学习和综合训练的实践性学习环节，是学习深化、拓宽、综合教学的重要过程;是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验;是学生毕业及学位资格认定的重要依据;也是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价内容 。所以我们每一个毕业生都应该认真的努力完成自己的毕业设计，使自己成为社会需要的人才。

2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述

框架结构是由梁柱杆系构成，能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。一般设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构均宜采用刚接模式。抗震设计时，为协调变形和合理分配内力，框架结构不宜设计成单跨结构。

竖向荷载作用下，框架结构以梁受弯为主要受力特点，梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控制内力。水平荷载作用下，框架柱承担水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，在梁柱节点处，由于协调变形使梁端产生弯矩和剪力，因此产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力是柱的控制内力。

随着经济的发展，生活水平的提高，人们对建筑产品也提出了更高的要求，不仅要安全、经济，还要实用、美观。政府办公楼作为公共建筑，在适应时代需求的同时，不仅有与其他公共建筑的共性，也有自己独特的特点。其总体特征有以下几个方面：

(1). 现代政府办公楼(特别是城市办公楼)一般为高层超高层建筑，少数低级行政单位为多层。这主要是因为随着经济的发展和城市化进程的加快，大量人口持续不断的拥向城市，致使城市规模不断扩大，需要更多的政府机关、单位和工作人员来管理和协调辖区内的各种关系，因此，政府办公楼必须为各级行政工作人员提供足够的办公空间，而现在高层建筑的大量涌现，建筑技术的日臻成熟，因其能提供大量的建筑空间，因而成为多数政府办公建筑的首选。

(2). 主体大都采用框架结构，或框架剪力墙结构，以满足现代办公建筑的布置灵活、大开间、大进深要求。材料上多用钢筋混凝土，局部采用钢结构，以满足承受自重、活荷载以及办公用具荷载，并保证具有足够的强度和稳定性要求。

(3). 为减轻结构自重，现代框架结构内部填充墙多采用加气砼砌块，外墙多采用非承重黏土空心砖。

(4). 政府办公建筑面积较大，使用人员众多，流动性大，一般布置为内廊式，竖向上则布置多部电梯、楼梯。

(5). 政府办公建筑作为特殊的公共建筑，作用也因使用单位的不同而各异，因此在设计时还应充分考虑便于各部门施政的要求。

(6). 政府办公楼中有一些特殊用途的房间，如会议室，新闻厅等，由于其建筑面积很大，且内部要求空旷，不能布置柱，因此在结构设计中是难点，需要特别重视，重点考虑。

(7). 办公环境的好坏会影响办公效率的高低，因此现代政府办公建筑应充分考虑保温隔热消音通风等要求，采用新型无毒装饰材料，减少对办公人员的影响。会议室、新闻厅等特殊用途房间还应专门设计，满足其特殊要求。

(8). 随着现在能源的日益紧缺，建筑作为能源消耗大户，也应充分考虑环保要求。现代政府办公建筑中多采用新型、环保技术和材料，以减少对能源的消耗，最大限度的节约能源。

(9). 政府办公楼作为公共建筑，必须考虑对交通运输的要求，保证周边道路的通畅。

(10). 在保安监控、清洁卫生方面，应设置专人专管，以利于工作的开展和责任的落实。

3. 课题设计(或研究)的内容

本工程根据设计任务书设计一办公楼，根据地质情况及各种荷载情况设计建筑物的基础，根据荷载和建筑布局设计建筑物主体各层结构，设计梁柱的尺寸及配筋、板厚及配筋，根据气象条件设计建筑物的地下防水防潮、屋面的防水、保温与隔热，使其达到实用、安全、经济、美观的要求。

(1).建筑方案设计

绘出主要平面，立面，剖面图，标明尺寸(一张1号图纸)，比例1：200。

(2).建筑施工图设计

1).平面图：底层平面，标准层平面，顶层平面，比例1：100;

2).立面图：主立面，背立面，侧立面，比例1：100;

3).剖面图：主要剖面(1：100)，楼梯剖面(1：50);

4).详图：需要详细说明的节点，比例1：10或1：20;

5).总平面图(1：500)，门窗表，建筑设计说明。

(3).结构施工图

1).基础平面图和基础详图，比例1：100;

2).楼面，屋面结构平面图及节点详图，比例1：100;

3).框架梁柱配筋图节点详图，比例1：50;

4).部分结构构件详图，比例1：20或1：10;

4. 设计(或研究)方法

采用框架结构近似计算法，求竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法;求水平荷载作用下的内力时，有d值法等。求水平地震作用的时候采用底部剪力法;

结合所学过的知识、通过查阅参考资料初步设计，再交指导老师审查，审查通过后，利用autocad 、和手工完成绘图，利用excel、word等完成设计说明书及其他内容的编写。

结构部分计算的大概步骤：

1).初估梁柱截面尺寸 2). 荷载计算

3). 水平地震作用的侧移验算 4). 风荷载作用下的侧移验算

5). 水平地震作用下横向框架的内力计算 6). 竖向荷载作用下框架的内力计算

7). 框架梁柱配筋 8). 板的配筋计算

9). 楼梯配筋 10).基础的设计及配筋计算

5. 实施计划

设计内容 所用时间

1.英文资料翻译 1周

2.开题报告、建筑方案 2周

3.各种结构的确定、绘图、编制设计说明书 7周

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关键词：高层建筑，建筑结构，抗震设计

 

地震是一种随机振动,所以建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害, 就需要分析研究建筑抗震问题不断总结工程经验,妥善处理这一工程问题。

一、实行建筑抗震设计规范，总结工程经验妥善处理工程问题：

（一）选择有利的抗震场地

地震造成建筑物的破坏, 除地震动直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等。科技论文。因此,应选择对建筑抗震有利的地段, 应避开对抗震不利地段。当无法避开时, 应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响, 采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施; 对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。

（二）优化的平面和立面布置

关于建筑结构设计的平面与立体结构, 我们根据认为有以下几个方面可以参考:

1、结构的简单性。结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。只有结构简单,才能够对结构的计算模型、内力与位移分析, 限制薄弱部位的出现易于把握,因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。

2、结构的刚度和抗震能力。水平地震作用是双向的,结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常, 可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力, 结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大, 过大的变形会产生重力二阶效应, 导致结构破坏、失稳。论文参考网。

3、结构的整体性。在高层建筑结构中,楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用,楼盖相当于水平隔板,它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构, 而且要求这些子结构能协同承受地震作用, 特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时, 整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。

（三）设置多道设防的抗震结构体系

多道抗震防线, 是指在一个抗震结构体系中, 一部分延性好的构件在地震作用下, 首先达到屈服, 充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用, 即担负起第一道抗震防线的作用, 其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线, 这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高, 应控制在4.5m 以下。高度加大, 底层刚度减小, 重心提高, 使框架柱的长细比增大, 更容易产生失稳现象。论文参考网。而且由于高度较大,很多建筑房间被业主一层改成了两层, 造成了较大的安全隐患。科技论文。宜具有合理的刚度和强度分布, 避免因局部削弱或突变形成薄弱部位.产生过大的应力集中或塑性变形集中;可能出现的薄弱部位, 应采取措施提高抗震能力。

（四）保证结构的延性抗震能力

合理选择了建筑结构后, 就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标, 系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁: 人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大; 而柱端塑性铰出现较晚, 在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯: 剪切破坏基本上没有延性, 一旦某部位发生剪切破坏, 该部位就将彻底退出结构抗震能力, 对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值, 使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。

（五）合理的建筑结构参数设计计算分析

对于复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时, 应采用不少于两个不同的力学模型,目前主要有两种计算理论: 剪摩理论和主拉应力理论, 它们有各自的适用范围:砖砌体一般采用主拉应力理论,而砌块结构可采用剪摩理论。对计算机的计算结果, 应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。结构计算控制的主要计算结果有结构的自振周期、位移、平动及扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数等。另外, 地下室水平位移嵌固位置,转换层刚度是否满足要求等, 都要求有层刚度作为依据。复杂高层建筑抗震计算时,宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应, 振型数不应小于15,对多塔结构的振型数不应小手塔楼数的9 倍, 且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。总之, 高层结构计算很难一次完成,应根据试算结果, 按上述要求多次调整,才能得到较为合理的计算结果,以保证建筑物的安全。

二、高层建筑抗震设计中经常出现的问题

（一）部分建筑物高度过高

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，建筑物的抗震能力下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

（二）地基的选取不合理

由于城市人口的增多和相对空间的缩小，不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

（三）材料的选用不科学,结构体系不合理

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。

（四）较低的抗震设防烈度

许多专家提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为lO％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。论文参考网。科技论文。

三、结语

地震是一种目前难以准确预测的自然灾害,为避免它给人类带来大的灾难。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中,应从整体宏观的观点出发,综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容,从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑;新型结构的出现，高性能材料的发展，计算机技术水平的提高，促使人类建筑精品再上新的台阶。

篇8

【关键词】高层建筑；结构设计；选型结构

引言

结构选型工作受诸多条件与因素的影响，具有很强的综合性。近年来，不仅建筑面积、层数、高度有了明显增加，而且外形也越来越复杂，呈现多样化的趋势。结构选型除了要考虑工程造价与投资能力，还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性，施工条件与技术能力，施工工期与材料和能源供应等诸多因素。

1 高层建筑结构选型的相关概述

高层建筑的结构体系主要有剪力墙结构， 框架一剪力墙结构，部分框支剪力墙结构，筒中筒结构，筒体—框架结构，以及混合结构，即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件（钢管混凝土构件、型钢混凝土构件及组合梁等）构成的结构。主要分为：（1）一般高层建筑结构体系；其中包括框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系、框筒体系、筒中筒体系等结构体系。（2）复杂高层建筑结构体系；一般是指带转换层结构体系、带加强层结构体系、连体结构体系、平面不规则结构体系、悬挑结构体系等。（3）新颖高层建筑结构体系；近年来，出现了一些新颖的高层建筑结构体系。其中具有代表性的有束筒体系、巨型框架体系、脊骨体系等结构体系。

2 高层建筑结构选型的重要性

结构选型对于从事建筑设计的人员来说是非常重要的，结构选型的好坏关系到建筑物是否适用、经济、美观。结构选型不单纯是结构问题，而是一个综合性的科学问题。一个好的结构型式，不仅要考虑到建筑的使用功能，结构的安全合理，施工上的可能条件，也要考虑造价上的经济价值和艺术上的造型美观。如果能够利用和发挥结构本身所具有的造型特点，去塑造出新颖而富有个性的建筑艺术造型，这才是一个非常成功的建筑作品。由于结构选型是个综合性问题，一个结构型式的最佳选择，往往需要进行调查研究，综合分析，结合具体建设条件考虑，才能做出最终的选定。

根据使用与建筑要求，高层建筑形式的多样化、复杂化，可说是近年发展的一个特点，从而对结构设计提出了更高的要求。近几年的高层建筑，在高度、规模、投资上日益增大，要求性能也更多样，也只有更优化的结构系统形式才能与之相适应。

3 高层建筑结构选型的若干思考

在高层建筑设计中，由于水平荷载起主要控制作用，因而控制建筑物的侧移成为必要的手段。采用各种剪力墙结构体系，以增加刚度是控制建筑物侧移的有效方法。除此以外还有一种控制侧移的途径是选择有效地房屋形式，这才是一种行之有效地先进方法。倘若采用对侧向力不敏感的房屋形式，利用它的几何形状所具有的力学有点，使结构较为有效而房屋又能建的很高，这才是现代建筑创新的一种途径。

将建筑物的外柱倾斜设置，使建筑物成为截锥形，这样能使建筑物的侧向刚度大大增加，侧移将可减少10%—50%，特别对于高度较高而宽度较窄的建筑物结构影响最大。圆形或椭圆形建筑物形成管状结构，对侧向力形成三维反应，圆形和椭圆形建筑真正垂直于风向的表面积较少，因此风压值比棱柱体的建筑物要大大减少。从几何观点看，三角形式稳定不变的体型，因此，三角形棱柱体也是有效地房屋形式。风荷载不仅在建筑高度上显示着它的作用，而且因建筑形状不同，其作用也大有差别。

在对竖向承重结构进行选型时，首先考虑的是建筑物的高度。不同结构体系的强度和刚度是不一样的，因而它们适应的高度也不同。一般说来，框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况；框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求；层数多或设防烈度较高时，可用筒体结构。其次要考虑的另一个因素是建筑物的用途。住宅建筑一般采用剪力墙结构。公共性建筑（办公、商业、宾馆、教学、医院等）一般采用框架结构或混合结构。

水平承重结构选型通常有以下几种：平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。平板体系：平板体系采用单向板或双向板，常用于剪力墙结构或筒体结构。其优点是板底平整，可以不加吊顶，结构高度低，可以降低层高。但当跨度大时，采用平板较困难，一般非预应力平板不宜超过6m，预应力平板不宜超过9m，否则平板厚度过大，楼面重量太大。采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖：在层高受限制情况下，公用建筑常采用无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽，以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的合适跨度是：普通钢筋混凝土楼面6m以内；预应力混凝土楼面可达9m。密肋楼盖：密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。

高层建筑的基础是高层建筑的重要组成部分。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏，不但关系到结构的安全，而且对房屋的造价、施工工期等有重大的影响。高层建筑基础形式通常有以下几种：（1）柱下独立基础：适用于多层及土质较好的框架结构。 （2）交叉梁基础：即双向为条形基础。适用于多层及土质一般的框架、剪力墙、框架-剪力墙结构。（3）片筏基础：适用于多层及土质较弱或高层但土质较好时用。 （4）复合基础：适用于高层或土质较弱时采用。CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基的代表，目前它已大量应用于高层建筑地基。它既可适用于条形基础、独立基础，也可用于筏基和箱形基础。可用于填土、饱和土及非饱和土粘性土。

4 结语

在高层建筑设计中，不能认为是结构束缚了建筑，相反，这正好有力的说明建筑体型与结构选型相配合的重要性，也说明了建筑师与结构工程师充分合作的必要性。高层建筑结构的选型直接影响着建筑物的安全性与经济性。高层建筑结构选型要做到密切配合建筑专业，进一步提高建筑的使用功能和造型的多样化。结构选型还要做到给施工创造有利条件，以保证结构的工程质量。总的说来，要做好结构的选型需要具备的知识和经验是多方面的，想要具备这方面的技能，就得不断总结设计经验，工作中勤于思考，工作外广泛阅读科技成果。要多深入施工现场，才能了解真实的工作情况。作为一名结构工程师，必须努力提高自己的结构素养和结构技能。

参考文献：

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[2]JGJ99一98高层民用建筑钢结构技术规程[s].

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[4]GB50009一2012建筑结构荷载规范[S].

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[7]周学军，陈鲁，曲慧.多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响[J].钢结构，2003（04）.

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关键词:高层建筑;抗震;结构设计;探讨

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：

1 高层建筑发展概况与存在问题

80年代,是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂,结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店,它是一座现代化的高级宾馆,总高153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系,深圳发展中心大厦43层高165.3m,加上天线的高度共185.3m,这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦,81层高,385.95m为钢结构,它居目前世界建筑的第四位。

我国高层建筑的结构材料一直以钢筋混凝土为主。随着设计思想的不断更新,结构体系日趋多样化,建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂,出现了许多超高超限钢筋混凝土建筑,这就给高层建筑的结构分析与设计提出了更高的要求。尤其是在抗震设防地区,如何准确地对这些复杂结构体系进行抗震分析以及抗震设计,已成为高层建筑研究领域的主要课题之一。

2 建筑抗震的理论分析

2.1 建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。

2.2高层建筑结构抗震结构设计分析

设计阶段的结构动力特性分析。高层建筑进入初步设计阶段后,首先按方案阶段确定的结构布置进行计算分析。计算模型取自±0. 000至塔顶,假定楼板为平面内刚度无限大,其地震反应分析基本参数列于,以及可以看出,随着楼层高度的增加,结构X方向(纵向)自振周期及地震力基本正常,而结构Y方向(横向)自振周期偏长、结构刚度偏低,对应于水平地震作用的剪力较小,结构的抗震能力偏弱,结构偏于不安全。为增加Y方向(横向)的抗侧移刚度,提高其抗震能力,在现代高层建筑的设计中,可以在建筑核心筒的两侧增设四道剪力墙。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),抗震设计时,框架-剪力墙结构中剪力墙的数量必须满足一定要求,在地震作用时剪力墙作为第一道抗震防线必须承担大部分的水平力。但这并不意味着框架部分可以设计得很弱,而是框架部分作为第二道防线必须具备一定的抗侧力能力,在大震作用下第一道抗震防线剪力墙遭受破坏时,整个结构仍具备一定的抵抗能力,不至于立即破坏倒塌,这就需要在结构计算时,对框架部分所承担的剪力进行适当调整。

3结构抗震设计方法探讨。

3.1结构抗震设计的基本步骤。

对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段设计:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段设计:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值,并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

3.2结构抗震设计方法

3.2.1基础的抗震设计

基础是实现高层建筑安全性的重要条件。我国高层建筑通常采用钢筋混凝土连续地基梁形式,在基础梁的设计中,为充分发挥钢筋的抗拉性和混凝土的抗压性的复合效应,把设计重点放在梁的高度和钢筋的用量上,在钢筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基础筋、基础辅筋5种钢筋的结合。为防止基础钢筋的生锈,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加钢筋表面的保护层厚度,以抑止钢筋的腐蚀。高层建筑基础处理的另一个特色是钢制基础结合垫块的应用,它是高层建筑上部结构柱与基础相连的重要结构部件。它的功能之一是使具有吸湿性的混凝土基础和钢制结构柱及上部建筑相分离,有效防止结构体的锈蚀,确保部件的耐久性。

3.2.2钢结构骨架的抗震设计

采用钢框架结合点柱壁局部加厚技术来提高结构抗震性能。一般钢框架结构,梁和柱结合点通常是柱上加焊钢制隅撑与梁端用螺栓紧固连接。在这种方式下,钢柱必须在结合部被切断,加焊隅撑后再结合,这样做技术上的不稳定性和材料品质不齐全的可能性很大,而且遇到大地震,钢柱结合部折断的危险性很大。鉴于此,可以首先该结构的梁柱采用高密度钢材,以发挥其高强抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免断柱形式,对二、三层的独立住宅而言,结构柱可以一贯到底,从而解决易折问题。与梁结合部柱壁达到两倍厚,所采用的是高频加热引导增厚技术。在制造过程中品质易下降的钢管经过加热处理反而使材料本来所具有的拉伸强度得以恢复。对于地震时易产生的应力集中,柱的增厚部位能发挥很大的阻抗能力,从而提高和强化了结构的抗震性。

3.2.3墙体的抗震设计

“三合一”外墙结构体系,首先是由日本专家设计应用的,采用外墙结构柱与两侧外墙板钢框架组合形成的“三合一”整体承重的结构体系。该体系不仅仅用柱和梁来支撑高层建筑,而是利用墙体钢框架与结构柱结合,有效地承受来自垂直方向与水平方向的荷载。由于外墙板钢框架的补强作用,该做法可以较好地发挥结构柱设计值以外的补强承载力。加强了对竖向地震力及雪荷载的抵抗能力,最大限度地发挥其抗震优势;另一方面,由于外墙板钢框架与内部斜拉杆所构成“面”承载与结构柱的结合并用,也提高了整体抗侧推力和抗变形能力。它的抗水平风载和地震力的能力比单纯墙体承重体系提高30%左右。

4增大结构抗震能力的加固与改造技术

建国几十年来，我国的抗震加固与改造技术得到了飞速发展。1976年唐山地震后，砌体结构抗震加固的问题日益突出，砌体结构抗震性能不好：砌体墙体抗震能力、变形性能的不足、房屋整体性不好。因此，增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层、钢筋网水泥砂浆面层加固技术及增大结构整体性的压力灌浆加固技术、增设圈梁(构造柱)加固技术、拉结钢筋加固技术；通过增设抗震墙来降低抗震能力薄弱构件所承受地震作用的增设墙体技术等应运而生。目前该技术广泛用于砌筑墙体的加固。

常见的混凝土柱加固技术有加大截面加固技术、外包钢加固技术、预应力加固技术、改变传力途径加固技术、加强整体刚度加固技术、粘钢加固技术以及碳纤维加固技术等。这些绝大部分都是经过长期实践检验可靠性比较高的技术，已收入国家标准《混凝土结构加固技术》(cecs25—90)。此类技术不仅有比较充分的理论依据，规范还提供了详细的计算公式。如混凝土柱的外包钢法加固技术，开始阶段的计算方法是分别计算混凝土柱和外包钢，外包钢按钢结构计算：当外包装的缀板加密并出现湿式的施工方法时，其计算按整体构件考虑；当缀板施加。

5结语

高层建筑已经逐渐成为当前时代建筑发展的主流建筑形态之一,对于高层建筑,其抗震效能的分析一直是国内外建筑抗震设计分析的研究热点,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑设计阶段进行结构抗震设计,只有从高层建筑物内部实施结构抗震,才能够从根本上提高高层建筑的抗震效能。本论文从高层建筑结构设计的角度进行了抗震分析,对于具体的高层建筑抗震设计具有一定指导和借鉴意义。

参考文献:

[1]李忠献.高层建筑结构及其设计理论[M].北京:科学出版社,2006.

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【关键词】钢结构；装配式； 住宅；优化

装配式住宅诞生于20世纪初期，这种建筑设计标准定型，构件在自动化生产线上加工，现场采用螺栓、自攻螺钉等连接件和密封材料干式组装，无湿作业，施工安装便捷。近30年来在欧美等国家逐步发展起来。装配式住宅不仅改变了传统住宅的结构模式，而且完全替代了砖、混凝土、石材、木材，真正实现了标准化设计、工厂化生产、机械化施工，从而大大降低了施工现场的劳动强度，缩短了施工工期，这种方式已在国外得到了推广。为提高钢结构装配式住宅在我国的利用，本文对钢结构装配式住宅的发展现状进行总结，并从我国钢结构装配式住宅的设计思路及其优化方案等方面进行了探讨。

1 我国钢结构装配式住宅的现状

1.1设计方法落后

传统式住宅设计和装配式钢结构住宅的设计从结构体系的设计、基本模数的确定、平面的定位方式、设计的指导思想等方面都存在着很大的区别。在设计方案阶段，通用结构体系和专用结构体系没有区分，数模化、标准化的设计思想没有得到足够重视；在施工图阶段，缺少对于构件及装配节点的深化探讨，没有解决构配件的标准化定型和装配节点的构造详图设计，这些问题或多或少阻碍了装配式钢结构住宅的发展。

1.2设计规范缺失

钢结构装配式住宅在我国发展的时间较短，在相关设计、施工标准等方面的规范文件缺失较多，与之相关的施工工艺、工法和安全规程还未建立，相对于国外发达国家的装配式住宅发展，我国还比较落后，甚至在某些方面和国内现行的建筑技术标准、规范在很多地方还不兼容，使得装配式住宅在设计、审批、验收等方面无标准可依。这对于钢结构装配式住宅的大规模推广是一个障碍。

1.3部件发展滞后

钢结构体系住宅成套技术，由于缺乏技术引导及自主创新，市场需求并没有达到产业化的程度。我国的相关产品功能性单一，工厂化程度不高，产品质量还不能满足住宅产业化标准的要求。目前，该技术零散而不系统，技术水平及标准参差不齐，不配套，需进一步研究创新并进行整合。

1.4环保节能意识落后

一项调查数据显示，我国每年新建建筑中 95%属于高能耗建筑，产生的建筑垃圾每年高达数亿吨，其中产生的污染物是引起雾霾的主要因素。钢结构装配式住宅相对于传统的砖瓦建设材质具有节能环保方面的优势，但是在另外一方面，环保节能的钢材在整个钢结构住宅中的使用率很低，根据2012年的统计数据，环保节能的钢材利用率在10%左右，绝大部分的钢结构装配式住宅中使用的钢材仅仅是一般材质的钢材，在节能、环保、安全性能方面满足不了当前的需要。

2 我国钢结构装配式住宅的设计思路

2.1以建筑结构为主导，结构专业为辅助

钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计中的一般原则，以建筑结构为主导，结构专业为辅助。这是建筑设计的最重要原则，在满足这个要求的前提下，才能更多地关注其现场板材裁截量、使用功能、节能环保以及建筑效果等。单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性，不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的，必将影响钢结构住宅在我国的大量推广应用。

2.2户型设计标准化、定型化

目前在钢结构装配式住宅方面缺乏户型设计的标准化、定型化标准，大多住户住宅户型设计随意，规格多种多样，这样会导致钢结构装配式住宅现场施工的不确定性，严重拖延整个工程的现场施工周期，对整个工程造成严重的不利影响。因此，针对标准化生产的板材尺寸统一的特点，房间的深入设计要遵循一定的原则要求，房间开间的尺寸满足模数制的要求，尽可能减少异形板的使用量和现场版材裁截量，以提高生产效率，提高生产周期。

2.3 厨卫设计标准化、定型化

住房的心脏是厨房和洗手间，由于内部管道多，功能复杂，在设计施工的时候往往是最耗时耗力的部分。在钢结构装配式住宅设计过程中，一定要遵循复杂问题简单化的原则，对于厨房、卫生间的设计执行标准化，定型化。尽可能减少异形板的使用量和现场板材裁剪，住宅设计一套标准化、定型化的程序，减少施工过程中不确定因素影响，以提高整个工程的施工周期。

2.4 平面布置系列化、模块化和灵活化

在钢结构装配式住宅设计过程中，以住宅间、套型或单元为单位模块，以木块的多种拼接形式来适应总平面的布置变化。实现住宅平面功能的开放设计，充分发挥构件标准化设计、工厂化生产、通用化应用、多样化组合的特点。

3我国钢结构装配式住宅的优化方案

3.1 建立功能需求明确、结构合理的住宅户型

一套功能需求明确的户型必须遵守，合理布局、动静分区、充分利用的原则，合理布局就是将特性相近的行为单元组合在一起，动静分区则是在行为单元组合中尽量避免相互干扰，充分利用则是充分利用房间空间面积。钢结构装配式住宅，在房屋的柱梁方面数量要尽量少，节约钢材用量，设计并成功装配一套宜居舒适、布局合理、动静分区、洁污分区的优秀户型，

3.2 环保节能

“钢结构在建筑全寿命周期内贯穿减量化、再利用、资源化，减量化优先的循环经济发展原则，是当前城镇化建设对自然环境影响最小的一种建筑结构体系。钢结构是典型的环保绿色建筑，仅垃圾排放量就比传统混凝土建筑减少约六成。因此在钢结构装配式住宅中广泛应用环保节能的钢材，可以满足环保、节能的要求。在具体户型中控制建筑体形系数、床墙比、减少外形的凹凸、大坡顶、入口设门斗等技术，可以很好达到环保节能的目的。

3.3 追求户型造型的美观

户型的美观是现代人对生活的追求，钢结构装配式住宅作为一种先进的建筑方式，必须重视户型的美观。在具体过程中要遵循以下四个技巧，动静分开、公私分开、主次分开、干湿分开，重点对屋顶、檐口、入口雨棚顶、窗线条、腰线处理等方面的设计，有利于家具摆放，提高使用面积，也符合中国人的消费心理。

3.4 钢结构设计安全性高

装配式住宅钢结构在安全性能方面，要保证结构的钢材、螺栓与螺钉、围护材料、粘接密封材料符合要求。楼盖、墙体和屋盖的结构构造与连接形式、紧固件的选用符合规定。防火性能方面，注意建筑构件燃烧性能和耐火极限、房屋长度、面积、间距、装修材料、管道及其包覆材料、构件内填充材料等方面。耐久性方面，要求钢结构件采用镀锌进行防护。住宅舒适性方面，楼面、外墙和屋面所采取的填充保温棉、喷射液体发泡材料或外贴泡沫隔热板材等保温与隔热措施，以及墙体、楼板和屋顶所采取吸音、隔声（消声）措施，住宅围护结构采取的防结露措施均要满足技术要求指标。

参考文献：

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[2]卢俊凡， 王佳， 李玮蒙. 等. 装配式钢结构住宅建筑体系的发展和应用[J]. 城市住宅. 2014（6）：23-26

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