剪力墙结构设计论文范文
时间：2023-04-07 09:33:11
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篇1
通常来说，一般剪力墙结构的建设规模较大，可实际厚度较小。因此，这种特点也决定了剪力墙结构的具体形状以及承受能力的大小。其中，剪力墙结构的组织形状相似于板状，自身具备了较高的承受能力，与柱子的受力程度非常相似。然而，在其他方面上，这两者有着十分明显的差异。并且，剪力墙结构是建筑结构中不可或缺的核心部分，设计人员在对其进行设计时，不仅要充分发挥剪力墙结构固有的承载力大和平面内刚度大的优点，还应该按照不同场所要求，设计出科学合理的剪力墙结构设计方案，使其发挥最大化的使用性能。
1.2剪力墙结构的分类
（1）虽然实体墙与截面剪力墙在某些方面，有着较大的差异。可是，这两者的开通面积与不开通面积是基本相同的。并且，这种剪力墙结构形式在发生变化时，也是呈现了曲线状态，是一种固定不变的形态。
（2）即使剪力墙开口不大，但因为剪力墙开通面积已经远远超出了规定范围。所以，此时的剪力墙结构呈现的是弯曲状态，并且无任何的阻挡点，从而导致其位置和形态均发生了不同程度的变化。
2.剪力墙建筑结构的厚度和长度的选取
剪力墙墙肢截面的高度就是剪力墙墙肢的长度，这个长度一般不应超过8m。在剪力墙结构设计中应确保剪力墙结构的延性，为了避免脆性的剪切破坏，可将高宽比大于2的细高剪力墙设计成弯曲破坏的延性剪力墙。但是有的墙体长度很长，为了确保墙体的高宽比值大于2，就要采取开设洞口的方法将长墙分成均匀的、长度较小的连肢墙，而其洞口则最好采用约束弯矩比较小的弱连梁。
3.剪力墙建筑结构设计计算的原则
设计人员在对剪力墙结构进行设计时，应该遵守相应的设计原则，真正做好考察工作，坚决不可以采用盲目的设计方法。只有这样，才能确保剪力墙结构设计的规范性，这也是保证建筑结构安全可靠性的重要表现。
3.1楼层之间最小剪力系数的调整原则
一般情况下，为了防止安全隐患的发生，减轻建筑结构的自身重量，设计人员在对建筑工程进行设计的过程中，可以采用减少剪力墙布置的方法。但是，这种设计形式有一个必要的前提条件，那就是短肢剪力墙的力矩必须保持在规范的标准要求内。同时还可以应用大开间的剪力墙结构，以此来提高建筑结构的强度，充分保证楼层剪力系数的安全性，并从一定程度上，大大降低了工程造价成本。
4.剪力墙结构优化设计的几点建议
我们知道，剪力墙结构作为建筑结构设计中至关重要的一个环节，其设计质量的好坏将会对建筑工程建设质量产生非常大的影响。而这种建筑结构形式因为具备较高的强度以及良好的延展性的优点，因此得到了十分广泛的应用，充分发挥了自身的有效价值。但是，在实际应用过程中，由于建筑工程存在很多的不确定性，当剪力墙结构发生明显的变化状态时，常常会受到一些外力因素的破坏，使得剪力墙结构的抗震性能遭到了一定的影响，同时也大大降低了建筑结构的稳定性。一般情况下，剪力墙结构最大的优点是具备了十分理想的承载能力。并且，在剪力墙结构的侧面部分，也拥有着较大的平面内刚度，这就充分保障了建筑物的安全性。另外，在建筑内部的剪力墙结构设计中，石柱与房梁都是隐蔽起来的，有效的提高了建筑室内的美感。但是，剪力墙结构也存在着较大的缺陷，无法为人们提供更多的可利用空间，经常会给人们的日常生活造成许多的不便。通过相关调查数据表明是刚韧性较强的剪力墙，在地震发生时，房屋所受到的损坏是最小的。但是，建筑设计人员一定要注意将其控制在合理的范围内，不允许其随意的扩散发展。从而确保剪力墙结构设计工作的质量和效率。其次，由于剪力墙结构成本费用较高，这无疑会对建筑工程建设成本上造成一定的压力。因此，建筑企业要采取及时有效的解决对策，尽可能减少工程成本的浪费，促剪力墙结构能够正常运行。
5.结束语
篇2
关键词：高层建筑 ；剪力墙 ；结构设计；
中图分类号：TU97 文献标识码：A
引言
随着建筑高层化的发展，对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。对于从事高层结构设计的工程师来说，只有对框架结构剪力墙结构的优缺点和技术要点全面把握，并能够吸收当代高层建筑结构设计的一些成功经验，并把结构的经济性、合理性与结构抗震的安全性等诸多因素加以统筹考虑，才能很好的与建筑师配合并设计出经济合理的高层建筑结构体系。
一、框架、剪力墙的受力特点
1 框架结构的受力特点
柱子是承重的关键，柱子上方架着横梁，横梁上面铺设楼板。框架结构的建筑物往往有粗大的柱子，这样才能够能够保证柱子有足够的强度支撑建筑物的重量。框架结构的这一受力特点导致采用框架结构的建筑物对横向受力的抵抗力不足，尤其是如果遇到地震，楼层间甚至可能出现移动。
2 剪力墙结构的受力特点
剪力墙结构是利用钢筋混凝土结构的墙体作为主要承重结构，比如建筑外墙，这些墙体有着抗震，抗侧刚度大，结构的整体性好的特点。尤其是现浇的钢筋混凝土，负载高，水平荷载大，抵抗水平力的作用明显。
3 框架一剪力墙结构的受力特点
框架一剪力墙结构是由梁柱搭建框架，再在部分框架间布置剪力墙，框架间填充加气混凝土轻型墙体，让剪力墙和框架一起承重，增加建筑物的承重能力。利用框架结构的灵活多变的特点划分建筑空间，利用水平荷载能力强的剪力墙抵抗水平方向的受力。框架一剪力墙结构把框架和剪力墙的优点结合在一起，相互弥补了对方的弱点。
二、设计计算中的几个问题
1 剪力墙的布置
原则上，布置剪力墙应该尽量保证对称、均匀、分散。剪力墙应该沿着房屋的方向，纵横布置，以外墙、电梯、楼梯、拐角剂周边等处为宜。在分布上尽量满足对称原则，这样的分布可以尽量使建筑物的刚度中心和质量中心接近。增加抵抗扭转的内力臂，最大化的加强建筑物的整体强度，提高抗扭转能力。在纵向方向布置的剪力墙应该从地基一直到房顶，保证墙体刚度。每片剪力墙的尺寸不要太长，最好不超过8m，尽量分散成多片，增加一片剪力墙就等于增加了一个抵抗水平力的结构。尤其是具有一定转折的剪力墙拥有更加优秀的抗侧力效果，比如L形、十字、圆形等形状。
2 剪力墙的厚度
框架一剪力墙结构中，对于带有边框的剪力墙厚度有一定的规范。如果该建筑处于震区，或者要考虑到抗震设计，那么剪力墙的高度大于等于建筑物层高的1/16，底部的剪力墙加强部位厚度应该大于等于200mm，无论是第一级还是第二级剪力墙都应该满足这个规范。如果不考虑抗震设计，那么剪力墙的高度应该大于等于建筑物层高的1/20，且厚度大于等于160mm。而边框的梁最合适的宽度就等于剪力墙的厚度，边框梁的高以剪力墙的2倍为宜。
3 重视屋面小塔楼的不利影响
现在的高层建筑物，在屋顶处常会设计小塔楼、电梯间、等突出屋顶的建筑结构。由于塔楼结构的质量和刚度比建筑物主体小很多，一旦发生地震，在鞭梢效应的影响下，小塔楼会产生水平位移。就算建筑物主体并未受到损坏，塔楼也可能会因为鞭梢效应的作用遭到破会。目前，大部分高层建筑物在设计的时候都将塔楼和建筑物主体分离设计，在抗震设计的时候也是分别进行计算。计算高层建筑物顶部小塔楼的地震作用非常重要，现在主流的计算方法是底部剪力法，计算顶部塔楼受到的地震作用需要考虑增大系数。由于底部剪力法计算比较复杂，为了简化计算方法，我们可以将小塔楼看做一个单独的结构，在地面计算小塔楼受到的地震作用，将得到的结果乘以增大系数就可以得到小塔楼在屋顶受到的地震作用了。由于设计建筑主体的时候一般都忽略塔楼对建筑主体的地震作用，仅仅计算和塔楼连接的部位。这样的算法还是存在缺陷，如果遇上强震，塔楼在鞭梢效应的影响下，必定会对建筑物主体产生不良作用。
4 框架剪力墙结构的抗震设计
在设计框架剪力墙结构的抗震性能时，必须符合相关规程。在水平力作用下，框架剪力墙结构底层的框架部分所承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩有一个比值(以下简称力矩比值)，根据这个比值的不同，要采取不同的设计：当力矩比值小于lO％时，按剪力墙结构进行设计，其中的框架部分应按框架一剪力墙结构的框架进行设计。当力矩比值大于10％时，按框架一剪力墙结构设计，力矩比值在5O％至80％之间的，可以适当的增加框架剪力墙的最大高度。框架和剪力墙的部分应该按照各自的标准设计抗震等级及轴压比。当力矩比值大于80％时，框架剪力墙的最大高度必须按照框架结构设计，在抗震等级及轴压比的设计上也和前一种情况有所不同，框架部分按照框架结构设计，剪力墙按照框架剪力墙结构进行设计。
三、高层框剪结构抗震设计的技术要点
1 提高剪力墙的抗震能力
(1)提高剪力墙的抗震能力需要加强对倾斜方向裂缝的控制，我们可以利用边框剪力墙来实现这一目的。将梁柱设计在剪力墙的边上，增加拥有倾斜方向承载力的边框结构，这些边框能够阻拦倾斜的裂缝。如果剪力墙产生裂缝，边框结构可以减低附加剪应力，阻止裂缝衍伸到其他部位。
(2)合理的肢墙面积。
如果剪力墙纵向设计有洞口，那么这片剪力墙就变成了联肢墙，联肢墙的中间受到横梁的约束。联肢墙有双肢墙和多肢墙两种情况，双肢墙上只有一列洞口，多肢墙上有多列洞口。
这样的设计降低了剪力墙的刚度，增强抗震能力。即使出现裂缝也往往是在洞口或横梁部位，降低了对墙体的伤害。
2 改善框架的抗震能力
(1)强化角柱。要增强抗震能力就应该强化框架的角柱，提高抗剪应能力。作为框架结构的关键部分，角柱起到连接梁和柱子的作用只有强化了角柱才能从整体加强框架结构。
(2)增强框架的抗震能力需要提高整体框架对推力的抗性，降低横向的位移，尤其要注意减少楼层之间的移动。可以在框架内分散布置用钢筋混凝土浇筑的剪力墙。由于这样的设计没有良好的延展性，我们可以设计一些有延展性的墙体，降低刚度。比如在剪力墙的墙体上合理的增加开口，形成耗能结构，有效的将震能释放。
(3)在框架剪力墙结构中，设计赘余构件可以有效的抵消地震部分的能量。设计赘余构件时可以使用钢筋做骨架的混凝土作为支撑构件，发生地震时，震能会首先影响这些构件，当这些构件被破坏之后，建筑物的整体结构也会发生一定的改变，同时改变了自振频率，避免和形成共振。
3 改善整体抗震能力
( 1)如果在框架剪力墙结构中的梁端和柱端安装“塑性铰”，可以在框架剪力墙结构中形成耗能结构。由于塑性铰能够承受、传递一定的弯矩，地震发生时，即使纵向钢筋发生屈服也不会瞬间破坏结构，而是在塑性铰的作用下承载。水平的构件会先于纵向构件发生屈服，
避免建筑物发生垮塌。
( 2)依照建筑物的实际情况，在框架剪力墙整体结构的刚度和承载能力之间寻求平衡。由于地震发生时，建筑物会的自振周期容易和地震产生共振，如果使用了过多的剪力墙就会减小自振周期，增加建筑物的刚度。那么，加大自振周期就可以有效减少地震作用。在设计的时候布置数量合理的剪力墙，适当的使用短肢墙来减少剪力墙的面积，既可以减轻建筑物的整体重量，有能够有效的防御地震的影响。
( 3)由于框架和剪力墙的材料，制造工艺不相同，两者的结构也不一样，他们存在着刚度、弹性和延展性等多种差异。有可能导致框架剪力墙结构的构件之前无法有效的合作，构件之前缺乏协调，降低了建筑物的抗震能力。只有在考虑协调性的基础上，经过严密的计算和设计，在结构的刚度、弹性和延展性之间做好平衡才能够最大程度抵抗地震力。
四.结语
尽管在高层建筑中框架剪力墙已经得到广泛的应用，并且也取得了前所未有的高度和成就，但是该结构复杂的受力特性使得在抗震性能上还有很大的改进空间。在进行转换层的设计构造时，严格遵循本文提到的结构设计要求，特别是抗震概念要求，在转换层附近适当提高其构造等级要求，增强整体抗震能力，使得框架剪力墙结构更好地应用到高层建筑中。
【参考文献】
[1] 文伟 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设》 -2010年35期
[2] 刘仲臣 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年1期
篇3
【关键词】高层建筑；梁式转换层；施工
随着我国经济的持续快速发展，高层建筑一般上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要；而下部则希望有较大的自由灵活空间，大柱网、少墙体，以满足公共使用要求。这样的建筑上部楼层部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接连续贯通落地时，为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层，在结构转换层布置转换结构构件。
1 梁式转换层结构形式
高层建筑结构下部受力比上部大，按常理来说，在高层建筑结构的设计中就要考虑下部的刚度要大于上部结构；采用的措施就是下部增加墙体、增加柱网，而上部逐渐减少墙柱的密度。显然，这在高层建筑设计中是不现实的，因为高层建筑的使用功能对空间要求却是下部大空间，往上部逐渐减小，因此对高层建筑结构的设计就要考虑反常规设计方法。
1.1 梁式转换层结构形式
实际工程中应用的梁式转换层结构有多种形式，主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。
1.2 梁式转换结构受力机理分析
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。为弄清转换梁结构与上部墙体共同工作的性能，对转换梁承托层数对其内力的影响用有限元程序进行了分析，从分析结果中我们知道，对一般结构转换大梁，上部墙体考虑三层与考虑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。
2 梁式转换层的结构设计
2.1 结构竖向布置
高层建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变。然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此，因此对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1，不应大于1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来，就是要强化下部，弱化上部。可以采用的方法有以下几种：1）与建筑专业协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可在底部增设部分剪力墙（不伸上去）。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还与建筑专业协商后，让两侧各有一片剪力墙落地。这些无疑都大大增强了底部刚度。
2）加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中，核心筒部分的厚度取为 600mm，其余部分的厚度取为 400mm。
3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞，以免刚度削弱太大。
4）提高底部柱、墙混凝土强度等级，采用 C50 混凝土。
5）适当减少转换层上部剪力墙数目，控制剪力墙厚度，并可在某些较长剪力墙中部开结构洞，以弱化上部刚度。弱化上部刚度不仅对控制刚度比有利，还可减轻建筑物重量，减小框支梁承受的荷载；增大结构自振周期，减小地震作用力。工程综合采用上述几种方法后，转换层上下刚度比在 X 方向为 0.725，在 Y 方向为 0.813，满足规范要求，效果良好。虽然上下部刚度比满足要求，但毕竟工程仍属于竖向不规则结构，转换层及其下各层为结构薄弱层，因而应将该两层的地震剪力乘以 1.15 的增大系数。
2.2 结构平面布局
工程底部为框架—剪力墙结构，体型简单、规则；上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上，东西向完全对称，南北向质量中心与刚度中心偏差不超过 2m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果。查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.85，各层最大水平位移与层间位移比值不大于 1.3，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。
3 梁式转换层结构的设计与构造
由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙，其传力途径多次转换，受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还需要承受梁传给的剪力，扭矩和弯矩，框支主梁易受剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在进行结构平面布置时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙协同工作的受力体系。
3.1 转换梁的设计与构造要求
转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数 1.2。当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。
转换梁的混凝土强度等级不应低于 C30。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为 0.3%，转换梁中主筋不宜有接头，转换梁上部主筋至少应有 50%沿梁全长贯通，下部主筋应全部贯通伸入柱内。
3.2 框支柱的设计与构造要求
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整。抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；剪力调整——框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：框支柱的数目不多于 10 根时，当框支层为 1～2 层时，每层每根柱承受的剪力应至少取基底剪力的 2%；当框支层。为 3 层及 3 层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的 3%；框支柱的数目多于 10 根时，当框支层为 1～2 层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的 20%；当框支层为 3 层及 3 层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的 30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。
3.3 转换梁的截面设计方法
目前国内结构设计工作普遍采用的转换梁截面设计方法。主要有：应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律，为能直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算，假定不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担钢筋达到其屈服强度设计值。受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。
3.4 转换梁截面设计方法的选择
托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
4 结语
通过高层建筑转换层结构设计的工程实践，体会如下：根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式，正确选择建筑抗震类别是转换层设计的关键点，结合结构布置，正确选择各分部的抗震等级，构件设计应注重抗震延性设计的概念，对主要构件进行加强是设计的重点。
参考文献
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［论文摘要］文章分析高层建筑结构的六个特点，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。
一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
（六）概念设计与理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
二、高层建筑的结构体系
（一）高层建筑结构设计原则
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
（二）高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。 转贴于
剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。
剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。
3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：
（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。
（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。
（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。
除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。
［参考文献］
［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.
［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.
篇5
【关键词】钢筋混凝土，建筑工程，结构设计，优化研究
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
伴随着我国建筑行业的迅速发展，工程建筑行业日渐成为了我国国民经济新的经济增长点，不仅仅在国民经济的增长中占据着越来越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活质量方面有着巨大的推动作用。随着钢筋混凝土建筑结构在建筑行业中的广泛应用，建筑结构的设计和施工都有了新的标准和要求，在钢筋混凝土结构的设计施工中，不仅仅要使得结构的平面，立面布置符合相关规则，更要使得建筑结构的各种构件的强度和变形能够达到相关的标准，同时，要在满足建筑设计基本目标的基础上，更加重视建筑结构的抗震设计，提高建筑结构的抗震能力，保证整个建筑结构的质量。
二、钢筋混凝土建筑结构设计的优化措施
1．做好结构体系的选型设计与优化
由于大开间剪力墙结构体系，可以做到房间不露出梁柱，有效空间大、隔音效果较好，当采用钢制模板时，墙面和楼板表面平整并且不需要在湿作业的情况下抹灰。另外该结构体系不但用钢量少，施工周期短、造价低，还具有整体性强、侧向刚度大等优点，有利于抗风抗震，所以自九十年代起建筑结构体系基本上都采用大开间现浇钢筋混凝土剪力墙结构。随着经济的发展，为了进一步降低建筑造价，近几年来部分地区越来越多地采用短肢剪力墙与简体或一般剪力墙组成的结构体系。这个结构体系也属于剪力墙结构的一种。它的特点是建筑平面布置更具灵活性，并且又能节省钢筋和混凝土用量，减轻建筑的总重量，从而降低地基基础造价。
2．加强混凝土建筑结构的施工设计
为满足结构承载力的需求，通常在结构设计中柱与梁板选择不同强度等级的混凝土。施工规范规定柱的施工缝宜留设在梁底标高以下20mm-30mm处，其原则是施工缝宜留在结构受力小且便于施工的位置。施工时，为方便柱身混凝土的下料与振捣，在梁内钢筋未绑扎之前进行浇注。按施工规范的要求，当梁柱的混凝土强度等级不同时，节点处应按。弱梁强柱”的原则。在实际施工中，施工班组制定合理的节点保证措施，监理人员加强对浇注质量的监管和提高整体结构的抗震性能十分重要。
3．建筑结构的基础设计方面
在建筑的基础设计中，要综合考虑建筑场地的地质情况以及水位、使用功能、上部结构类型、施工条件和相邻建筑的相互影响，以保证建筑物不会过量沉降或倾斜，而且还能满足正常使用要求。另外还要注意相邻地下建筑物及各类地下设施的位置，以保证施工的安全。
4．建筑结构设计的抗震方面
（一）房建结构设计要从建筑的全局出发
全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破坏，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。
（二）要严格选择地基选址
地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。
（三）采用合理的建筑平立面
建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。
5. 加强对连梁的设计优化
（一）对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，在连梁遇到外力发生屈服的过程中，主要有几个表现，比如出现裂缝，连梁的刚度减弱，内力发生重新分布，因此，一般而言，在进行建筑结构设计之前，要对连梁的刚度实施折减，从高规中的相关条款解释而言，是要对整个混凝土建筑结构的各个环节的刚度和弹性进行比较科学合理的分析，但是，在具体实际的操作过程中，各个部分的构件都需要承担比较大的弯矩和剪力，并且配筋设计具有很大的难度，因而，在笔者多年的建筑结构设计过程中，可以减少对竖向荷载能力的考虑，而更多的进行适当的开裂设计，将内力转移到墙体上去，如此，可以更好的实现建筑结构设计的优化。
（二）在设计过程中适当的减少连梁的高度
在进行连梁的设计中，为了达到降低连梁刚度，减少地震影响效果的目的，可以在保证整个建筑功能的基础上，让连梁的总体的跨度不断增加，如此，可以很大程度的让连梁的整体高度降低，一定程度而言，也使得可以讲整个连梁的整体承载能力控制在一定的范围之内，既可以让设计得到优化，又可以让建筑的功能得到正常发挥。
（三）在连梁设计过程中适当增加厚度
在进行连梁设计，在做好各种构件的设计优化的基础上，可以让连梁的整体截面的宽度进一步扩大，如此，不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大，也能够让整个地震过程中产生的各种内力作用相对而言变得更大。而且，由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加，也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。
（四）提高混凝土等级
为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定个标准，可以合理的提高剪力墙的混泥土的等级，当混泥土的等级得到提升，混泥土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例，从而，可以达到控制目标。
三.、结束语
混凝土建筑结构设计是一项专业性极强的工作，必须综合考虑到多种因素，既要满足居民的生活生产多种需要，更要从地震防护，防水防渗漏等各种因素对建筑结构做出性能设计，同时，从城市整体的人文自然，交通政治等各方面的因素出发，选择合理的建筑结构体系，做出科学严谨的设计，实现实用价值和美学价值的统一，为整个建筑业的发展和居民生活质量的提高，奠定基础。
参考文献：
[1]刘利峰 钢筋混凝土建筑结构设计优化研究 [期刊论文] 《科技资讯》 -2010年20期
[2]张红标 建筑结构设计成本优化研究--以深圳高层钢筋混凝土建筑结构为例 [学位论文] 2011 - 浙江大学：企业管理
[3]张民 钢筋混凝土框架-剪力墙结构设计的优化研究 [学位论文]2008 - 同济大学土木工程学院 同济大学：结构工程
篇6
关键字：住宅;框架结构;高层剪力墙结构;混合结构
Abstract: It is now residential, shopping malls, teaching buildings, industrial plants, whether the function of simple or complicated, contains the foundation, wall, column, beam, plate, and other building components. They are composed of the framework of a house, form the overall structure, in order to bear all kinds of force. So the whole structure is the building structure, the following analyses the structural frame structure, shear wall structure of high-rise building, hybrid structure.
Key words: residential; frame structure; high-rise shear wall structure; hybrid structure
中图分类号：TU973+.14文献标识码：A 文章编号：
建筑物具有安全性、适用性、和耐久性等内在的特质，也具有使用性和美观等外在特质，前者取决于结构后者取决于建筑，从严格意义上结构是建筑赖以存在的基础，在一定意义上结构支撑着建筑，现在从事建筑设计的设计师都认识到结构对建筑的重要性，这主要因为建筑物首先要先满足来自各种力的作用，所以要根据建筑类型来确定合理的建筑结构。当然还有美观对结构是不容否认的，当把结构当成建筑表现的一个完整部分时，就能建造出较好的并令人满意的建筑物，所以合理的确定建筑材料和结构类型，即可满足美学又可以带来经济上的效益。
一、框架结构
框架结构就是由柱、梁组成来承受水平荷载和垂直荷载的建筑构件。其中墙体是起维护与隔离作用，它是框架上的荷载，是非承重构件。而在布置建筑平面上框架结构就比别的结构显得比较灵活，框架结构不仅可以提供较大的使用空间，还能满足各种建筑功能的要求、而梁柱在框架结构连接中一般采用刚性连接，为超静定高次结构。为了利于结构受力，其中框架柱宜上、下对中，梁应该对直、拉通，梁柱轴线应该在同一竖向平面内。这样，不但保证了有效高度和承载力，还可以将另一方面的结构有效地连成整体，改善结构的抗震性能。下面通过框架结构的抗震、物理及使用性能这三个方面简单的对框架结构进行分析：
①抗震性能方面：从抗震性能方面砖混结构的抗震性能与框架结构是不能相比的，框架结构有较好的延性和整体性其使用寿命长，且空间内可以自由分隔开间，所以娱乐建筑及商业建筑均可采用此结构。
②物理性能方面：框架结构是由钢筋混凝土梁、柱承重，而砖混结构的墙体是起着承重作用的，其承重构件的材料都是砖、砂浆及混凝土构成，可见其抗压、抗拉的物理性能都是不能与其相比的。
③使用性能：框架结构是一个开间比较大的建筑结构，在框架内可以根据自己的理念对空间进行规划，其隔离墙不像砖混结构一样受承重作用它可以任意拆除，而且在装修内部时它的间隔墙体可以随意拆卸，其空间运用都比较灵活，还增加了空间使用面积。通过使用来看框架结构远比砖混结构的性能高出很多。
高层剪力墙结构
现在随着人们生活水平的提高和对活动空间，尤其是高层楼房的平面和空间要求越来越高，其中原来普通框架结构的使用空间有着严格的限定与分隔，所以在这方面人们对使用空间的需求也不能得到很好地满足，于是在原有框架结构空间优点的基础上与剪力墙结构的优点进行有效结合，现在逐步发展形成了能适应人们新住宅观念的高层住宅结构型式。剪力墙结构就是用钢筋和混凝土所构成的构件来代替框架结构和砌筑结构中的中的墙、梁、板、柱等承受荷载构件。所以其构件不仅能有效控制结构水平与竖向的荷载力，还能在抗震性能中显现出框架结构不能相比的优越性。剪力墙结构支撑着现在在城市的高层房屋建设，通过剪力墙结构被大量的运用可以看出剪力墙结构在城市的建设发展中起着不可小觑的作用。其中现在的“异形柱框架结构”和“短肢剪力墙结构” 受到了工程师的肯定。更主要的是得到了业主的欢迎，这就是因为它在城市高层房屋建设过程中很大程度上克服了普通框架及砌筑等一些结构的缺点。在另一个方面我们也知道当楼层越高时，它的风荷载与自重对它的水平方向的推动和竖向荷载就越来越大。风的横向水平推动力与竖向自重的荷载没有约束，可以说高层建筑物是不能实现的。而一般建筑物下面有约束力就够了但是对于高层建筑来说，剪力墙结构就改变了下面只有约束力的性能，它把建筑物连接成一个有效的整体，利用剪力墙的特性，在通过设计人员计算对构建进行材料上的配置，使其不仅能承受住当地对建筑物的横向的荷载还能使其承受住自身的荷载。而剪力墙自身的竖向荷载不仅仅承重竖向的力，还承担着水平方向的力这种力还包括地震力。通过下面5条说明对剪力墙进行简单描述：
①建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担，这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载同时承担风力或地震作用传来的水平力，剪力墙即由此而得名。
②剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙，因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。
③剪力墙结构有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用。比框架结构有更好的抗侧力能力，因此可建造较高的建筑物。
④剪力墙结构的优点是在水平荷载作用下侧移小抗震性能好尤其在如今城市人口多可以利用高层建筑来缓解人们对住宅空间的需求，其缺点是 剪力墙的间距有一定限制建筑平面布置不灵活不适合要求大空间的公共建筑另外结构自重也较大。一般只适用住宅、公寓和旅馆。
⑤剪力墙结构的楼盖，结构一般采用平板可以不设梁所以空间利用比较好，可节约层高。
三、混合结构
混合结构是各种构件组成共同承担竖向及水平荷载的结构，可组成框架、框架剪力墙、筒中筒、巨型结构等体系。下面从材料、延性、设计原则等三个方面对混合结构进行剖析。
1、混合结构是由不同材料组成的结构，这种结构体系是按受力特点进行划分的，这种类型的结构可以组成各种结构体系，但是各种类型的结构体系，其抗震性能有很大差异。因此，在考虑混合结构的设计原则、要求方法时，应充分注意到这些，不能把所有的混合结构混为一体。
2、从下面三种角度对混合结构的延性进行考虑
①外框架可以形成的筒中筒结构，这样能至少分担一半的水平力所以抗侧力较强、延性较好。
②框架抗侧力很弱的框架剪力墙体系，其中框架部分侧向刚度很小，主要由剪力墙承担水平力，实际上相当于剪力墙结构。
③能够起到二道防线的的框架剪力墙体系范围内框架抗侧力作用较强。
3、混合结构的设计原则
①应该使主要抗侧力构件在提供侧向刚度的同时尽量减轻自重，提高延性，框架部分尽量提高地震力的分担率。
②混合结构应对薄弱部位的验算进行加强，首先对带边框剪力墙采用。应加强抗震构造措施的非双重抗侧力结构体系混凝土剪力墙的混合结构。
③充分考虑钢及混凝土构件的变形差异对节点连接、制造、安装的影响。
结束语：
现在建筑行业发展这么迅速，而结构设计是个系统、全面的工作，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。如果不合理、不科学、不适用的结构设计必然会造成经济预算的增加，严重者还会制约建筑行业的发展。所以只有我们充分对建筑结构设计的重视，施行科学促进产业结构资源优化的有效配置，才能使建筑企业在高效、低成本的建设中始终强劲。作为结构设计人员，应该对当前房屋建筑结构设计中常见问题的加以认识与研究，来不断提高自身的结构设计水平，使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准，来设计出更合理更经济的建筑结构形式。
参考文献：
1、建筑结构科技论文主体部分基本构成―《编辑学报》2011年S1期
篇7
论文关键词：高层建筑；结构设计；水平载荷
目前我国内地高层建筑中，仍以高层住宅(12～30层)占主体，约占全部高层建筑的80％，所以钢筋混凝土高层建筑仍是具有很强的优势。
一、高层建筑的结构特点高层建筑结构与普通建筑一样，都需要同时承受水平、垂直荷载以及地震的作用，但是，水平荷载和地震是高层建筑的主要控制因素。随着建筑层数的不断增加，位移会迅速提升，弯矩的提升速度仅次于位移。因此在对高层建筑的结构进行设计时，不仅要求其具有足够的承载能力，还会要求其具有足够的刚度，以便将因水平荷载而产生的侧向变形控制在一定范围之内。由于高层建筑受地震的影响较强，因此其结构还应具有延性，以便在地震作用下使结构进入塑性阶段，避免被地震破坏或出现倒塌。由此可知，抗侧力结构的设计是高层建筑设计的关键部分。
（一）、水平载荷成为决定因素
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。随着楼房层数的增多，水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中所引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面对某一高度楼房来说，竖向荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
（二）、轴向变形不容忽视
通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项，因为轴力项影响很小，而剪切项一般可不考虑。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续粱弯矩的影响：采用框架体系和框一墙体系的高楼中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩增大。对构件剪力和侧移的影响，与考虑竖向杆件轴向变形的剪力相比较，不考虑竖杆件轴向变形时，各构件水平剪力的平均误差达30％以上，结构顶点侧移减小一半以上。
（三）、侧移成为控制指标
与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。
（四）、结构延性是重要设计指标
相对低层结构而言，高层结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采以恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
二、高层建筑结构分析与设计方法
高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、筒体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定：弹性假定；小变形假定；计算图形的假定。
对于框架一剪力墙体系来说，框架一剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架一剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理；等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析；比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系，其中应用最广的是空间杆一薄壁杆系矩阵位移法。
（一）、对结构高宽比进行控制
在高层建筑的设计中，对于侧向位移的控制往往是结构设计工作的主要矛盾所在，并且倾覆力矩也会随着层数的增加儿显著增大，因此，建造宽度较小的高层建筑是不符合确保结构安全的要求的，一般来说，应该将高层建筑的高宽比控制在5~6左右，如果设防烈度超过8度，那么对于高宽比应该进行更为严格的限制。
（二）、做好结构的平面设计
如果高层建筑的长度较长，那么在风力的持续作用下，建筑结构就会因为风力的不规则变化而发生楼板平面扭曲或结构扭转等现象。为了避免因楼板变形而导致的复杂受力，应该注意对建筑物的长度加以限制。当设防烈度为6~7时，应该将长宽比控制在6以下；如果设防烈度超过8度，那么长宽比应该限制在5以下。无论高层建筑物的型式如何，其平面设计都应该坚持对称、简单、规则的原则，在最大程度上避免扭转受力和复杂受力。建筑的质量和刚度中心应尽可能荸合，以便在最大程度上降低扭转，一般来说，应该将偏心率控制在垂直于外力作用线边长的5%以内。
（三）、做好竖向设计
在进行结构的竖向设计时，应注意坚持均匀和连续的原则，避免结构不连续或刚度发生突然变化的情况出现。如果建筑所处地区为地震频发区，则不得采用底部存在软弱层的、完全由框支剪力墙组成的结构体系，也不得出现剪力墙在某一层突然发生中断的现象，避免在中部形成软弱层。
三、抗震分析与设计在高层建筑的应用
在罕遇地震作用下，抗震结构都会部分进入塑性状态。为了满足大震作用下结构的功能要求，有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析成为抗震设计的必要的组成部分。我国现行抗震规范(GB50011-2001)要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下(大震)的变形验算。
在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种：
首先是高度问题，对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
其次是材料选用和结构体系的问题，在高层建筑中，我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系(框一筒、筒中筒和框架一支撑)，这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90％。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。
第三是轴压比与短柱问题，在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。柱的塑性变形能力小，则结构的延性就差，当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。
第四，在某些烈度区采用了较低的抗震措施与构造措施，现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。有人主张在设防烈度下应该采用弹性设计，特别是高烈度区要有严格的抗震措施与抗震构造措施来保证结构的安全。
四、结语
结构设计是一项集结构分析，数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作，是一项对国家建设有重大意义的工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。如果高层建筑所在地发生了地震，那么建筑结构所受到的不仅仅是剪切和平移作用的影响，还会存在围绕建筑刚度重心的扭转作用。对于一般的钢筋混凝土高层建筑结构来说，想要对地震所产生的扭转效应进行控制，一方面可以通过合理配筋来使建筑物具备一定的抗扭刚度，另一方面就是对建筑结构平面的不规则设置问题进行处理，以便在最大程度上抵抗扭矩对建筑物产生的不良作用。
参考文献：
[1]陈肇元、钱稼茹.建筑与工程结构抗倒塌分析与设计NO.1[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.12
[2]王伟．试论建筑结构中的抗扭设计[J]．中国科技财富，2010(18)，223-223
篇8
【关键词】 异形柱；框架；受力特点；结构设计
0.序言
近年来，异形柱框架或异形柱框架一剪力墙结构作为一种全新的结构形式广泛使用于住宅建筑中，相对于传统的剪力墙或框架结构，异型柱结构具有可改造性好，用料省、造价低，居住环境比一般混凝土结构体系好，空间可得到充分利用，使用灵活方便的优点。由于异形柱结构具有上述许多显著的优点，该类结构形式的建筑在中小城市的房地产开发市场上将会有很广阔的前景，得到日渐广泛的应用。
1.异形柱结构的概念及优点
1.1.异形柱结构的概念
截面几何形状为 “L”型、“T”型、“十”字型，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱，上述柱子相对于传统的正方形与矩形柱而言是异形的，称之为异形柱。而采用这种柱子的框架及框架一剪力墙结构称之为异形柱结构。
1.2. 异形柱结构的显著优点
（1）房间使用质量高。室内空间整齐，家具摆设容易。尤其在层数较多的情况下，如采用矩形柱，柱子外露更多，使用受到相当大的限制，特别是小面积住宅更显影响，用户深感不便。
（2）提高有效面积比。异形柱的肢宽与墙厚相等或稍宽，因而没有矩形柱框架结构中柱子在房间里外露占去使用面积的缺点。与一般框架结构相比，此种结构可增加使用面积5%～10%左右。
2.受力特点
2.1.异形柱破坏机理
异形柱采用多个小墙肢的组合截面柱子，柱肢截面中各肢高厚比不大于4，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型形状。柱肢宽度一般使用与墙体相同的厚度，一般为200～250mm，不大于300mm。肢长较大，《规程》规定不小于500mm，一般为600～800。另外，不等肢异形柱肢高比一般不超过2.2，各肢截面厚度不能相差过大。
由于柱截面本身的特殊性，异形柱结构的受力特点既不同于剪力墙结构，与普通框架也相差很大，具有独特性，荷载作用的结构反应更加复杂。国内外大量的试验资料和理论分析证明，异形柱的破坏形态有：弯曲破坏、小偏压破坏、剪压破坏等，影响破坏形态的主意因素有：荷载角、轴压比、剪跨比、配箍率等。
2.2.内力计算
单结构形式来讲，异形柱结构的刚度介于普通框架和框架剪力墙之间。对8度区－6层住宅采用矩形柱和异形柱框架分别进行设计。
可以分别采用CRSC和SATWE程序对比分析，表明在地震作用下矩形柱框架结构的底部剪力要比异形柱结构小16％～26％左右，各层柱的平均剪力和节点剪力也比矩形柱框架增强多。异形柱结构的受力特点介于普通框架柱和剪力墙之间，结构的抗震性能比较差，但内力分析计算时，既不能完全按普通框架柱，也不能完全照搬短肢剪力墙。
相对精确的设计方法是：假设梁柱节点与普通框架梁柱节点相同，等主轴刚度和等截面面积条件把异形柱截面转化成等效矩形柱截面，利用空间有限元分析程序进行内力分析，求出柱的内力重新按照有关异形柱截面的配筋计算公式进行截面配筋验算。由于异形柱肢长比较大，梁相交时梁柱重叠部分较大，形成相似与壁式框架的梁柱刚域，梁的计算长度大大减小，实际结构的侧向刚度比计算模型大，导致地震力计算偏于不安全，对柱内力在程序计算结果的基础上乘以约1.1的放大系数或者加大周期折减度以适当考虑其影响。但对于普通设计人员来讲过于费时费力，不利于提高效率。
3.设计要点
3.1.结构方案
异形柱框架设计应成双向刚接梁柱抗侧力体系，可根据结构平面布置和受力特点，设计部分异形柱与部分矩形柱或剪力墙的形式，如下图（图1）：
图1 标准层平面图
特别注意在受力复杂部分采用矩形柱。平面布置适用使结构平面刚度均匀对称，减小扭转效应或尽量控制刚度均匀对称：注意竖向布置体型力求简单规则，过大的外挑内收尽量避免，避免楼层刚度沿竖向突变；不易过大柱网尺寸，最好不超过6m，柱矩大梁高也大，一方面柱承受的轴力也大，轴压比高，于抗震不利。另一方面建筑净空难以满足要求，为保证梁板对异形柱节点的约束，宜采用现浇楼。
3.2.截面设计
异形柱截面的肢厚不应小于200mm，肢高不应小于500mm。框架梁截面高度可按（1/10～1/15）Lb确定（Lb为计算跨度），且非抗震设计时不宜小于350mm，抗震设计时不宜小于400mm。梁的净跨与截面高度的比值不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于截面高度的1/4和200。
3.3.轴压比控制
不管对矩形柱还是异形柱，轴压比无疑是最重要的控制条件之一，柱的控制其延性的因素很多，对异形柱更应从严控制。可以通过控制柱距、采用轻质墙体、布置改善和优化结构平面。柱肢端承受梁传来的集中荷载，如局部压应力大，可设置暗柱。除此之外，作为异形柱延性必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于4（短柱）。控制柱截面轴压比的目的，要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。对剪跨比小的短柱要采取相应的加强措施，以免形成薄弱环节。
3.4.节点设计
异形柱框架的肢厚不大，节点核心区有效水平截面积小。异形柱由于轴压比的要求，通常肢长较大，一般而言同截面面积的矩形柱来讲，刚度大，地震作用大，节点剪力比相同布置下（柱面积相等）的矩形柱结构大很多。所以异形柱框架节点都需要验算节点抗剪强度。又因为，异形柱肢厚度偏薄，节点斜压机制导致核心区斜压力相对较大，钢筋握裹性能差，难以满足施工质量的可靠性。节点已经成为异形柱结构的薄弱环节，考虑到节点处钢筋的锚固以及保证节点区混凝土浇筑的质量，柱钢筋数量不宜过多且直径不宜过大。
4.结束语
本文通过几个异形柱结构的工程设计实践基础上，论述了这种结构形式的受力特点，并分析了其结构计算、构造的相关问题，对比了短肢剪力墙结构形式。异形柱结构受力机理具有自己的独特性及复杂性，只有在设计中遵循概念设计要求，进一步研究以完善设计理论，提高工程设计水平，才能确保结构安全可靠、经济适用。
参考文献
[1] JGJ149-2006.混凝土异形柱结构技术规程.
[2] 黄锐.抗震设防高烈度区异形柱结构设计应注意的两个问题，建筑结构.2005（5）.
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[5] 徐培福等.转换层设置高度对框支剪力墙结构抗震性能的影响[J].建筑结构.2000，30（1）：38-42.
篇9
关键词：基础埋深；底部嵌固层；高宽比；不规则性；偏心距；开洞；梁高度
Abstract: In a wide range of structural system, high-rise building structure design now become the focus and difficulty of the structure engineering design work. Reference below for some of the problems often occur in the structural design of high-rise buildings, summed up the experience in the design to ensure the safety of the building, extend its life and learning.Key words: foundation depth; bottom of the embedded solid layer; aspect ratio; irregularities; eccentricity; open hole; beam height
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号:
一、基础埋深问题
基础应该要有一定的埋深，埋置深度可以从室外地坪一直算到基础底面，对于独立的高层建筑而言，基础埋深比较容易确定，但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的，当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础(防水底板不宜太薄)时，高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起，此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计，地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候，高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。高层建筑通常设地下室来满足埋深要求，主要有以下几点优势：
1．提高地基承载力。当高层建筑采用天然地基时，地基承载力可进行修正.随着基础埋深的增加，修正后的地基承载力随之增大，从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。
2．有利于高层建筑上部结构的整体稳定。高层建筑地下室外墙一般采用钢筋硷墙，地下室顶板厚不宜小于160mm，地下室具有较大的层间刚度，同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。因此设地下室有利于上部结构的整体稳定，有利于协调结构整体变形，调整地基不均与沉降。
二、地下室顶板作为结构底部嵌固层的条件
当地下室顶板作为结构底部嵌固层的时候，应该要能约束结构底部的平动和转动，故必须要满足下列条件： 1．地下室顶板与室外高差不宜过大，宜小于1/3层高。 2．地下室的楼层剪切刚度不小于相邻上部结构楼层剪切刚度的2倍。这里需指出的是，高规4.8.5条规定，抗震设计的高层建筑当地下室顶板作为上部结构的嵌固层时，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。规范规定此条的目的是保证柱端塑性铰出现在地下室顶部柱端。由于地下结构的地震、作用效应较小，即使在地下室柱与地上一层柱配筋相同时，柱端塑性铰通常也出现在地下室顶部。按规范规定增大地下室柱配筋时，往往使得柱钢筋较密，不便施工。
三、房屋高宽比
房屋高度指室外地面至主楼主要屋面的高度。房屋宽度按所考虑方向的最小投影宽度作为建筑物的计算宽度。 对带裙房的高层建筑，当裙房面积与其上塔楼面积比大于2.5或裙房抗侧刚度与其上塔楼抗侧刚度比大于2.0时，可取裙房以上部分的房屋高度和宽度计算高宽比。
四、建筑结构不规则性界定
建筑结构不规则性除应按高规4.3与4.4节的相关规定界定外，还需注意以下问题： 1．计算结构构件的最大位移比时应按刚性楼板假定。 2．当结构的位移比和周期比超规范规定时，说明结构的抗扭刚度相对结构的抗侧刚度偏小，结构的扭转效应较大。在结构抗侧刚度较大，结构的层间位移满足要求的情况下，可减小结构的抗侧刚度，对楼层中部结构做减法，可取消、减短、减薄剪力墙，减小连梁高度等。当结构的抗侧刚度较小，侧移较大时，可对楼层周边结构做加法，可增大周边构件的刚度。对带裙房高层建筑，带裙房部分楼层的位移比和周期比往往超规范规定。由于裙房高度不高，裙房楼层的绝对侧移值很小，因此可不按高层建筑的侧移控制条件来要求裙房，即位移比可适当放宽。
3．对某些建筑，因功能需要，下部几层为大空间，上部为办公或客房，隔墙较多，上下层刚度差别较大，此时刚度变化处的下一层宜指定为薄弱层，进行内力放大调整。
五、框架结构梁柱偏心距较大应采取的措施
框架结构梁柱偏心较大时，将导致节点核心区受剪面积减小，且梁端弯矩作用在节点上时出现扭矩。因此当梁柱偏心距大于柱截面在该方向宽度的1/4时，应采取措施。通常可加大梁宽或设置梁水平腋。当设置梁水平腋时，在梁柱节点处形成了较强的刚域，梁塑性铰将外移。因此梁端箍筋加密区长度应与普通框架梁有所区别，水平加腋梁的梁端箍筋加密区长度应取普通框架梁箍筋加密区长度与加腋水平长度之和。
六、较长剪力墙的开洞问题
高规7.1.5条规定：“较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙肢截面高度不宜大于8m。”此条规定主要基于以下考虑：
1．提高剪力墙的延性，避免脆性破坏。墙段高宽比大于2时一般为弯曲破坏，墙段高宽比小于2时一般为剪切破坏。
2．避免单片剪力墙承担过大的水平剪力而首先破坏，使得整个结构抗侧力构件依次破坏。在某些工程设计中，设计人员往往将较长的剪力墙开结构洞，洞口较小，形不成弱连梁，此时的剪力墙为小开口剪力墙，仍具有很大的侧向刚度，承担的水平力很大，造成剪切脆性破坏。因此开结构洞时一定要开大洞，形成弱连梁，连梁跨高比宜大于6使得较长剪力墙开洞后形成两个较独立的墙肢。
七、悬挑梁的梁高度选用问题
现在，基本上建筑结构设计师会经常忽略对梁挠度的计算。梁高选用比较小，造成梁截面的受压区的应力过高，在正常的使用状态之下，梁截面的受压区产生非线性徐变。伴随着时间的推移，梁挠度渐渐加大。挑梁的变形导致了梁板裂缝，由于挑梁变形的不断扩大，裂缝的宽度也随之加宽，这样就直接影响了建筑物的正常使用情况。即挑梁变形进一步发展，梁支座截面上部受拉区经常会出现跨比较大的竖向裂缝。受支座附近的剪弯作用影响，竖向的裂缝不断向下延伸成为斜裂缝，这个时候梁已经接近毁坏。裂缝在梁支的座位置斜向延伸，缝越靠上宽度越大。挑梁截面过于窄小对建筑结构的抗震效果影响很大。悬挑结构对非水平地震的作用极为敏感。当梁高相对而言较小时，梁截面对应的受压区高度也是比较大的，但梁的延性是比较小的，在竖向地震作用力之下容易产生断裂，从而失去了原有的承载力。
结束语：
在今后的工作中,建筑结构设计人员需要重新认识自己工作的重要性,明确自己的责任,提高对结构设计质量安全问题的辨别能力,积累结构设计的工作经验,使建筑结构设计工作行业逐步步入正轨,使建筑物的设计更安全、更合理.
篇10
关键词：高层建筑；建筑工程设计；结构体系；问题
Abstract: With economic development, have undertaken the task of building engineering staff will be more and more a greater technical difficulty, severe challenges designers. This paper around the high-rise building structures on the one hand, summarizes the characteristics of the structural design of high-rise buildings as well as the corresponding methods of structural analysis of high-rise buildings and a variety of system. The actual analysis and design of high-rise building structure to provide a reference. On the other hand this article relevant departments under the Ministry of Construction of the building works in recent years the statistical material problems in the design, combined with some of the problems found in the seismic review, explore and analyze some important number of issues.Keywords: high-rise buildings; Architectural and engineering design; structural system; problems
中图分类号：[TU355]文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
由于在设计上出现的问题，会给工程施工阶段与交付使用等方面带来很多安全质量隐患。在这里，笔者将自己在建筑工程设计中发现的问题剖析给大家，并针对性地提出解决方法，希望对建筑设计人员和项目建设单位的基建人员能有所帮助。
一、设计中普遍存在的问题
1.思想保守
“思想保守”体现在结构设计方面比较多，例如：现在很多高层住宅，剪力墙过多过厚，由于刚度过大，导致相对侧移值过小，远远小于规范的规定值，一来不利于建筑物抗震，二来不经济。设计师“思想保守”不应该，但不顾现场条件的“开放”也是错误的。它体现在：有些设计师在建筑创作中大量的搞“怪异造型”和“仿制抄袭”，认为谁的作品能给人带来某种震撼，满足其求新、求异的心理需求，哪怕是从国外直接搬过来的东西，就会受到决策者和建设方等首选。实际上这是建筑设计创作的极端表现，这种设计没有考虑到建筑与环境的协调及整体性，反而降低了设计品位，徒增造价。
2.专业知识及专业配合不到位
有些设计人员没有扎实的专业技术知识，自然设计出的建筑图纸会出现很多问题，给施工带来难度。不具备扎实的专业知识，在施工过程中出现的临时性问题更是难以应付，有的甚至对施工工艺都不太了解。一些年轻的设计师，离开计算机，离开图库，大脑一片空白，徒手根本不能画图，不能设计。这样怎能保证设计质量，这样的设计在建设过程中如何能成为施工依据。解决方法：设计师要加强专业知识学习，还要对新信息、新设计工具、新设计手段不断充电，同时也要注重实践训练，从设计室走出来，深入现场一线，对施工工艺、流程等方面要很好的把握等。
3.违反强制性条例现象
在工程勘察项目中，违反强制性条例多的是一些知名度高，市场占有份额较大，勘察项目较多的老牌甲级院。各大勘察设计单位对执行强制性规范是认真的，这对保障的勘察设计质量起到了很好的表率作用。勘察工程中才出现的大院现象，也是由于工作量大而引起百密一疏的现象。一般都是在外业工作深度达到了勘察深度后，在内业报告中出现的违规情况。另外就是对设计要求没有吃透而产生的疏忽，但大多数项目质量是高的。具体原因客观上是由于建筑专业的灵活性造成的。由于每个工程项目的不同，建筑物的朝向、体量、高度、间距、面积都有不同，就会造成设计者的疏漏，从而造成多次违反强条的现象，这就给建筑设计的设计者提出了更高的要求。作为执业者本身来说，对各类规范的强调要心中有数，对棱模两可的专业问题一定要有规范作依据，这样才能有效的避免违反强条的现象再度发生。另外，建筑专业在方案阶段容易受到建设单位和业主的主观想法的影响，特别是边远城区，这种影响会更大，所以在主观上为了承接任务也有听之任之的现象，这是十分有害的，因此更要加强执业者本身的素质教育，加强职业道德的修养，对强制性条问多做宣传，在执行强条上毫不含糊，从根本上杜绝违反强条的现象。
二、高层建筑结构体系设计
1.高层建筑结构设计因素分析
（1）水平荷载成为决定因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
（2）轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
（3）侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
（4）结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2、高层建筑的结构体系
（1）框架—剪力墙体系。当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架－剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架－剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架－剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
（2）剪力墙体系。当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架－剪力墙体系。
（3）筒体体系。凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、筒体－框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
3、高层建筑结构分析
（1） 框架－剪力墙结构
框架－剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。
（2） 剪力墙结构
剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。
（3） 筒体结构
筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化，以便用连续函数描述其内力；另一种是作几何和物理上的连续处理，将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板，以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析。这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系，其中应用最广的是空间杆－薄壁杆系矩阵位移法。这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构。
三、针对建筑设计中偶便存在的问题的解决办法
1.设计人员的“保守”与“开放”都是建筑设计的误区，正确处理这些问题，一则可引用竞争机制，开展一些方案的竞赛，促使设计人员在建筑内在结构、外型、使用功能、合理控制工程造价等方面动脑筋。二则设计人员平时要全面培养自己广泛地艺术素养和独到的见解，对国内外好的设计作品要把握“取其精华、去其糟粕”的创作原则。
2.设计师要加强专业知识学习，还要对新信息、新设计工具、新设计手段不断充电，同时也要注重实践训练，从设计室走出来，深入现场一线，对施工工艺、流程等方面要很好的把握等。
3.加强强制性条文的学习。各设计单位应该组织勘察设计的执业人员认真学习，特别是违反强制性条文的问题，拿出本单位有类似现象的施工图，作一次个案的分析，让全体执业人员通过学习，提高设计水平。设计水平的高低，不仅仅体现在设计的工程项目的体量或复杂性，也体现在设计图的执行规范的严格性。凡是规范的强制性条文，都是和建筑安全和人民生命安全息息相关的，要从建设和谐社会的高度，加强对强制性条文的执行，不得以任何方式和理由使工程项目在设计阶段就出现不安全的因素。
4.建立一支相对稳定的勘察设计队伍，杜绝挂靠现象。在勘察大院出现的违反强条中，就有担心不是自身的勘察执业人员的成果，而是挂靠的人员的所作所为的结果，这对于勘察报告质量危害是最为严重的，也是行业规定所不许可的。在设计单位，特别是资质较低的单位，往往存在着带薪培训的问题。当手把手教出的执业人员正能独挡一面的时候，就往往伴随着跳槽的现象。作为跳槽本身无可非意，但对于中小设计单位却是个难题，最终的结果是大院人才储备过剩而小院的人才严重不足。而切令人担忧的是这种情况还在时时发生，这样对提高设计质量是不利的。因此，必须有相应的举措来减少这种状况。各中小设计单位本身也要有相应的措施保证一个基本的设计队伍，防止设计质量的滑坡。
建筑工程设计是一个市场行为，一个好的设计院要立足于这个市场，依靠的一是热情服务的工作态度，二是严肃认真的工作作风。工作作风的最好体现就是多出设计精品，而严格执行规范，不违反强制性条文则是设计出精品的最可靠的保证。建筑工程设计人员需要不断的积累各种知识，博采众长，集思广益，充分利用现场条件，扬长避短，趋利避害，合理采用新技术、新工艺、新材料，加强科技创新，涌现出更多好的设计作品。
四、结论
随着高层建筑进一步的发展，满足高层建筑的形式，材料，力学分析模型都将日趋复杂多元，为了革新高层建筑，体现其魅力，追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工程师们的目标和方向。
参考文献
[1]王崇杰，崔艳秋.建筑设计基础[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.