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篇1
歷史的教訓足已充分說明，插入式建筑結構體系受到了嚴峻的檢驗，即似地球為相當好的慣性參考系，又將建筑物體插入地球，形成不可分割的剛體。在過去的年代，建筑物還處于低層范圍時，問題還不嚴重，而在現代化高層、重型建筑中，仍然是采用插入式剛箍捆住內力的結構，在實際的地震災害中存在著嚴重的隱患。插入式整體建筑物結構體系在正常情況下，即非地震靜止狀態，是沒有問題，而在地震災害爆發時，插入式整體建筑物體系的結構受力傳力路線明顯發生混亂，建筑結構設計的極其重要的力學原則：
（1）、不論在任何情況下，結構的傳力路線必須清楚。
（2）、以當地的最不利外界因素為設計依據，如很多地區必須考慮可能發生的最大地震破壞力。這就是說建筑物抵抗地震破壞的正確條件是：運動中建筑結構內力的傳遞必須正確、清楚。
插入式整體建筑結構在地震時，將地震破壞力直接傳遞給上部結構，使上部結構發生搖晃，由于上部結構是剛箍捆住內力的結構，因而在搖晃中產生的巨大能量沒有釋放點，而被迫返回基礎，地震又很快的不斷的沖擊建筑物的基礎，向上部結構輸送地震能量。這樣上部結構返回的作用力，同基礎傳來的地震內力發生沖撞，沖撞最厲害的集中點，就是能量集中釋放的突破點，也是結構的破壞點，通常都在基礎與上部結構的交面上，破壞的形式是剪切破壞，而整個建筑物不是倒塌就是傾斜。
目前，許多國家在高層建筑的抗震設計方案中，已經出現了新的結構，如：美國紐約的42層高層建筑物，建在于基礎分離的98個橡膠彈簧上，日本的建在弧型鋼條上防地震建筑物，前蘇聯的建在與基礎分離的沙墊層上的建筑物，以及在中國已經獲得了美國、中國和英國發明專利權的，剛柔性隔震、減震、消震建筑結構與抗震低層樓房加層結構，都十分成功的應用于工程實踐中，都明顯的在建筑結構體型上，改變了傳統的插入式剛箍捆住內力（吸收地震能量）的結構體系。總之都在建筑設計的結構方面設法擺脫在地震災害時，嚴重威脅著人們的生命安全的插入式剛箍捆住內力的結構體系。其實質都反映了對“似地球為相當好的慣性參考系”為指導理論，所制定的現行抗震硬抗、死抗地震打擊設計規范的動搖，本質上也是改變了建筑結構受力體系，而不在似地球為絕對靜止不動的慣性參考系了。
1、現行建筑結構抗震設計與地震場地效應的問題現行建筑結構的抗震設計，是根據結構力學和建筑結構設計的理論基礎而來的。結構力學和結構抗震設計規范，將地震破壞力簡化并規定為在建筑物上部結構中的水平運動力，對建筑物的水平作用力與反作用力的硬抗平衡，這一規定實質上存在著嚴重的問題和錯誤。
其一：地震爆發時，首先是大地在做往覆水平運動，由于建筑物基礎插入大地，因而必然隨大地的往覆水平運動而運動，建筑物上部結構也因此被迫運動，但是建筑物上部結構的運動形式不是水平運動（因而根本就沒有受水平的作用），而是因基礎在受地震水平力運動中，產生的運動力傳遞到上部結構，迫使上部結構沿地震受力方向，作反方向S形式傾斜擺動；
其二：地震爆發時的沖擊波只有兩個方向，而現在所有城市的建筑物的規劃設計，是根據城市的道路按東西南北方向和建設的需要各自排列的。將建筑物上部結構視為受水平運動，也只能有30%的建筑物的結構抗震設計受力方向與地震沖擊波受力方向相同，而70%的建筑物的抗震設計受力方向與實際地震沖擊波的沖擊方向，處于非常不利的位置，當地震爆發時，只有少數正好與地震沖擊波方向協調一致的建筑物不一定破壞，而大多數與地震沖擊波方向不一致的建筑物，自然就很難逃脫地震沖擊破壞倒塌的后果。地震對建筑物的沖擊破壞，主要是對建筑物基礎產生的水平往覆沖擊剪切力，從而使基礎被沖擊破壞失去穩定后，造成上部建筑物的破壞和倒塌，地震沖擊波首先是破壞了基礎，而不是破壞上部建筑結構，所謂萬丈高樓從地（基）起，就是這個道理。基礎都破壞了，上部建筑自然就保不住了；
其三：城市中建筑物的類型是多種多樣的，主要反映在超高層、高層、多層和輕重型建筑之分，而這些不同類型的建筑，又以基礎深度的差別體現在地震沖擊波的大小上，基礎越深、越大，受地震沖擊波的沖擊自然很大，在加上城市地下建筑設施不少（如：地下建筑、地鐵、地下大型管道等），都是構成城市地震場地效應發生互相變化的種種直接因素。現行抗震設計中，都沒有考慮地下建筑設施的自身抗震，以及對地面建筑物基礎和地基的地震場地效應所產生的嚴重問題。
2、現行建筑結構抗震樁基設計與地震場地效應的嚴重問題現行抗震設計中的樁基礎的設計有兩種類型，一種是端承樁類型，另一種是摩擦樁類型。端承樁是將深層的地基反作用力通過樁傳遞給地面，構成對上部建筑物作用力（壓力）的平衡。摩擦樁是通過樁基礎與一定深度的地基土層十分緊密的擠壓結合中產生足夠的反作用力，通過樁傳遞到地面，構成對上部建筑物的作用力（壓力）的平衡。這里必須指出的是，這兩種類型的樁基礎在對上部建筑物的作用力（壓力）構成平衡的充分條件是：靜力荷載，即在沒有外力的作用下成立的。
在端承樁中，端樁是反作用力的頂點，樁身是傳遞反作用力的通道，樁身四周的土層是給樁身起到了極其重要的穩定作用，由此，可以定義：樁端的承載力，樁身的強度是和樁身四周的土層構成了端樁基礎的整體，缺一不可。
在摩擦樁中，樁身的強度與樁身四周土層緊密擠壓所產生的反作用力，構成了摩擦樁基礎的整體，也是缺一不可的。這兩種類型的樁基礎在地震爆發時，強大的地震水平往覆沖擊波，完全改變了上述狀態，使端承樁在地震沖擊波中，使端承樁的承載力發生水平往覆運動，不但失去對樁身的穩定，反而對樁身構成了往覆水平沖擊，其結果：端承樁不是破壞，就是下沉失穩。隨著端承樁的破壞和失穩，建筑物上部結構自然也就處于破壞倒塌的危險境地，而摩擦樁的危險就來的更快了，地震沖擊波迫使摩擦樁樁身必須與四周土層與樁基松開，失去摩擦樁身必須與四周土層緊密擠壓的必要條件，并且土層對樁身構成水平沖擊力，隨著摩擦樁中四周土層與樁身摩擦力的解除和改變，樁不是破壞就是失穩，其上部建筑物隨之處于時刻會破壞和倒塌的危險之中。
3、現行予應力建筑結構在地震中的嚴重問題所謂予應力建筑結構，是人為的在建筑結構的主要承力構件中，對主要承力構件中混凝土施加予應力，一般是通過對結構中承力構件的鋼筋進行張拉，利用鋼筋的回彈力擠壓混凝土來實現的。根據對承力構件中鋼筋的張拉，與混凝土的先后關系，又可分為先張法和后張法兩大類。
從建筑結構中的予應力構件，到予應力結構的發展，已經有較長的時間了，在建筑結構中應用予應力構件和發展予應力結構的優勢，在很多城市的建設中，得到了較廣泛的應用。在城市建設和發展中，推廣和應用予應力構件和予應力結構，的確能起到一定的積極作用。但是，有一個十分重要的結構動力學問題需要特別注重，所謂建筑結構動力學方面的問題，也就是地震爆發時，地震沖擊波迫使建筑結構產生振動的動態反應，地震沖擊波沖擊建筑結構，使其產生的內力在結構中傳遞，而予應力構件和予應力結構的力學模型是：1）予應力張拉兩端的固端成支座，是不允許有任何改變的；2）予應力構件或予應力結構在使用過程中，其構件和結構是不允許發生水平推動，振動彎曲和上下振動的。也就是說，予應力構件和予應力結構，只有在沒有任何外力的情況下，才能達到予應力構件和予應力結構設計的使用要求。因此可以定義：予應力構件和予應力結構的安全使用條件，是不能承受任何外力（尤其是地震沖擊力）的靜力使用狀態。
地震沖擊波在建筑結構中，將無情的迫使建筑結構中的所有梁、柱、板、墻體等受力構件發生變形，即地震沖擊力能完全改變予應力構件和予應力結構的兩端邊界條件，使其構件和結構中的予應力償失。任何在使用中的予應力構件和予應力結構，當予應力衰退和償失后，其構件和結構必然破壞。因此，在地震設防城市的建設中，是不能使用予應力構件和予應力結構的。但是，現在許多城市的建設中都使用了予應力結構，這是十分危險的。因此，應盡快在地震爆發之前，采取補救措施，否則，后果一定是十分嚴重的。
綜上所述，現行世界各國所實行的建筑結構體系，是與地震沖擊波相對抗、硬抗（死抗）的捆住地震內力的結構體系。從結構動態平衡的根本原理來分析，這種與地震力相對抗的結構體系的靜態平衡在地震中完全破壞了。也就是說，現行的建筑結構體系，只能滿足靜態（無地震沖擊波）狀況下的作用力與反作用力的平衡。當地震爆發時，建筑結構內力的靜態平衡被破壞了。這就是現行建筑結構體系抵抗不了地震沖擊破壞的根本原因所在。現行建筑結構的抗震設計，只是加大了建筑結構的剛變，使其增加了對地震沖擊力的對抗力（死抗力），沒有從結構動態平衡的基礎上去尋求，建筑結構與地震沖擊波的動態平衡，建立一個與地震內力相適應（不是相違背）的“釋放地震內力的建筑結構動態平衡體系”。
總之，幾百年來，人類所推行的靜態（加大剛度）的建筑結構體系，違背了地球地震的客觀規律。因此，給人類自己造成了巨大的災難。人類為了在地球上更好的生存和發展下去，就得從根本上解決適應地球地震客觀規律的建筑結構體系。因此，一種與地震力相適應的“釋放地震內力的建筑結構動態平衡體系”的動態平衡的力學理論的建立，并制定新的建筑結構釋放地震沖擊波的設計標準（在也不是對抗的標準），將是人類發展的方向和目標。
二、釋放地震內力的建筑結構體系1、釋放地震內力建筑結構體系的理論基礎我們從現代地球物理學家關于地球板快運動理論的力學分析中，以及對地震客觀規律的不斷揭示，更進一步對地球的認識，有了新的力學見解，我們認為地球是一個在運動中自身求得內力平衡的結構體系，它有兩個階段的運動規律：
（1）、地球內力的平衡階段：地球結構體，在自轉和圍繞太陽周轉運動的過程中，所產生的內力，在平衡階段，地表運動處于內力平衡，地球運動處于靜止狀態，此階段可似地球為慣性參考系階段。
（2）、地球結構體系處于內力平衡階段后，其內力仍然在不斷的增加，而地球結構體不能承受日益增大的內力，而在運動中，通過地球板快的運動，地震和火山等形式釋放出來，以求得新的內力平衡，這個階段是地表的活躍階段。其不斷增加的內力將在地球內力集中點釋放出來，此階段可似為非慣性參考階段。地球內力平衡過程中的這兩個階段，在地球內部不斷循環下去，形成了地球生態平衡的必然規律。
人類是在地球生態的環境中生存的，因此，人類必須遵循地球生態環境中的各種自然規律去發展。從人們開始認識到對過去認識的不足，即理論上的不足和錯誤，又不斷的在生活實踐中，提高了對地球生態環境的認識，進而不斷的揭示自然規律，掌握和運用規律為現代人類和將來造福。應該明確的指出，人類對地球認識的提高和深化，其指導人類如何適應地球生態的科學理論，也就隨之進入了更高的階段。
2、釋放地震內力建筑結構體系新技術的應用：已經獲得中國、美國和英國發明專利權的新技術“建筑物抗震減震裝置”、“建筑物消震裝置”和“高層建筑隔震消能裝置”完全改變了傳統的插入式剛箍捆住地震內力的建筑結構體系，將建筑物整體有機的隔離成兩個受力體系，這樣地震破壞力的傳遞媒介改變了，由直接傳遞轉化為間接傳遞。不言而喻，“建筑物抗震減震裝置”將大大減少地震對上部結構的沖擊，反之，上部結構對基礎的作用力也大大減小。
篇2
2．1種類劃分
對于裝配式建筑來說，擁有多種類型，按照形式劃分有剪力墻形式、框架與核心筒形式、框架與剪力墻形式等;按照高度劃分有多層混凝土式、高層混凝土與低層混凝土式［2］。在我國應用最多的裝配式建筑結構形式為剪力墻結構，但在商場等建筑項目中多采用框架式。
2．2抗震性能
在自然災害頻發的今天，任何建筑最重要的一點莫過于具有良好的抗震性能。通過研究可以發現，裝配式混凝土建筑結構大致可以分為兩種，一種是全裝配式;另一種是半裝配式，無論哪種裝配形式，其裝配程度的高低不會影響到建筑整體剛度，能夠影響結構剛度的只有受力構件剛度與節點剛度，如果它們的剛度不達標，那么在地震等自然災害發生以后，建筑使用者的安全將受到極大威脅，因此，應提升受力構件與節點剛度［3］。同時，在裝配式建筑中有多個節點形式，不同結構剛度所帶來的影響也不會不同，尤其是抗震性能存在一定差異，所以，在裝配式建筑結構體系設計過程中，應加強與現實情況的聯系，提升建筑結構的抗震性能。
3裝配式建筑結構設計
3．1框架結構體系設計
對于裝配式建筑框架結構體系來說，在我國商場建設中應用較多，也是應用力度較大的裝配式建筑結構。之所以采用這種結構體系，主要是由于該體系質地相對較輕，便于運輸，同時它屬于綜合性能相對較好的高層框架。在利用框架結構體系的過程中，無論是疊合板還是合梁都會在工廠內部完成，然后利用運輸設備將這些框架運輸到施工場地，再在現澆處理節點或梁端鍵槽等方式的作用下完成下一階段的設計。為提高框架結構體系裝配式建筑的受力能力，在實際設計中還需要關注以下幾點問題:一，強度等級控制。無論是柱混凝土還是預制框架柱底的強度等級至少要達到C30左右;二，平面設計原則。在設計梁柱中心線的過程中應做到豎向平面相同，且呈現對齊形式，在縱向上也要以對齊為主;三，預埋件的處理。對于框架結構體系設計來說，預埋件屬于不可缺少的一部分，所以，在實際設計過程中應保證處于不同區域的預埋件能夠很好的連接在一起，無論是承受軸力還是剪力都處于良好狀態。
3．2剪力墻結構體系設計
剪力墻結構體系在我國居民保障住房中的應用較多，在設計這種結構體系的裝配式建筑時，可以根據需求與工廠實際情況選擇剪力墻結構，既可以是半預制式，也可以是全預制式，無論哪種形式都能滿足設計需求。為確保裝配式建筑結構質量，滿足使用需求，應關注以下幾點內容:一，設計好承重墻板。承重墻是裝配式剪力墻結構體系設計中不可缺少的一部分。為做好承重墻設計，保證建筑質量，需要將承重墻搭建在兩側的山墻上。同時，做好內力計算結果與抗側力設計。此外，在結構豎向抗側力設計的過程中，應保證現澆方式能夠將豎向主承力鋼筋漿錨與連接帶組合在一起，并做好抗震設計與連接設計，以便提升建筑結構的整體性，避免出現中斷的情況;二，控制好鋼筋直徑與強度。在剪力墻結構體系設計中應保證各個預制構建間的連接性處于良好狀態。在實際設計的過程中不僅要確保傳力良好，還要提高構造的可靠性。如果發現該結構的抗震能力較差，應適當提升鋼筋直徑與強度;三，注意與現場吊裝環境的聯系。對于剪力墻結構體系來說，如果在設計中采用的是分塊設計，那么在實際設計中應注意與現實情況的聯系，如房間構造、拼接位置等。對于豎向接縫的部位，應做到避免應用到暗柱中，且盡量避免在同一個建筑結構中應用多個構件。此外，在實際設計中應嚴格按照相關要求操作，做好驗算，避免出現配筋變形等情況，只有這樣才能保證設計合理，滿足人們實際需求。
4結語
通過以上研究得知，裝配式建筑是現代建筑中應用較多的一種形式，它不僅可以降低勞動強度，還有利于生態環境保護，但不同的裝配式建筑在結構體系與設計上的方式并不相同，注意要點也存在差異，因此，本文聯系實際情況，分別對框架式裝配式建筑與剪力墻裝配式建筑的結構設計進行了研究，希望能為相關人士帶來有效參考，加大裝配式建筑在我國的設計與應用力度。
作者:黎靜 單位:青島博雅置業有限公司
參考文獻:
篇3
國家規范《綠色建筑評價標準》和《廣東省綠色建筑評價標準》中均給出在保證安全、耐久的前提下，采用資源消耗低和環境影響小的建筑結構體系的要求，規范指出符合要求的結構體系主要包括輕鋼結構體系、砌體結構體系和木結構體系。因此該工程在方案階段確定結構體系時，根據建筑使用功能要求，進行了多方案的比較：方案1：木結構體系。工程所在地區不是木材出產地，需要從外地運進木材，這樣規模的商務辦公樓，如果采用了木結構，一方面會消耗大量的森林資源，另一方面，單純的木結構也不能完全滿足建筑的使用功能要求。這個方案不可取。方案2：砌體結構體系。工程所在地區屬于抗震設防烈度7度區，該結構體系對于縱橫墻間的距離是有要求的不能太大，同時墻體的開窗面積是有限定的。這樣就很難滿足現在建筑的功能要求，而且這種體系的抗震性能較差，因此不采用該方案。方案3：鋼框架與鋼筋混凝土組合樓蓋結構體系。根據過往的設計經驗，在多層建筑中采用框架結構既能很好滿足建筑功能要求，又對抗震設防方面有利，同時又是合理、適用的體系。采用鋼結構可以減少對周邊的環境影響，滿足綠色建筑的要求。但是這個方案又存在一個問題：因為存在大量的綠化面積，給鋼結構防水措施提出了更高的要求，在這方面的材料消耗相應增多；也會增加使用階段的維護成本，不符合規范在建筑全壽命周期內，最大限度地節約資源的要點，該方案不是綠色建筑最佳的結構方案，因此也未被采用。方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結構組合體系。該方案是在方案3的基礎上把鋼框架改為鋼筋混凝土框架結構，保留部分結構采用鋼結構。對照規范的內容綜合各方面的因素，因地制宜，進行多方案比較，確定符合規范要求的結構體系，達到經濟、合理、適用、節約資源的目標，并且根據工程實際情況，盡可能采用可再利用的建筑材料。通過方案比選，本工程選用方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結構組合體系。
3結構設計要點
①入口處的8根“7字形”裝飾柱以及其連接的橫梁，8根柱子建筑要求外觀尺寸為700×1300，有16m高，橫梁跨度為30m，建筑外觀尺寸要求為800×1500，結構設計上構件采用鋼結構，一方面構件自重輕，可以減小地震作用，另一方面在處理橫梁與框架柱的連接節點上也變得容易。在工程成本上，采用鋼結構較現澆鋼筋混凝土結構，能夠節省人工、外腳手架、模板及支撐系統費用，另外工期效益顯著。②中庭屋蓋部分，建筑設計為不上人的采光屋面，該屋面跨度為30m，三邊支承。一方面因為跨度比較大，如果采用鋼筋混凝土，其自重必然較大，其次從建筑空間效果來看，在二層平臺花園以及其他各層均可以看到該屋蓋，如果采用鋼筋混凝土結構，不夠輕盈。所以設計結構設計上決定采用鋼網架結構。網架結構平面布置圖如圖7所示。③對于兩處從二層平臺花園上三、四樓的樓梯，因為建筑要求做成懸臂形式，中間不加柱子，從節省材料以及造型美觀考慮，把它做成鋼木組合樓梯（鋼骨架木踏步樓梯），從而達到既美觀輕巧又相對省材的目的。
4優化設計
結構專業在綠色建筑設計中最突出的內容是節材，因此該工程在設計圖紙出來以后，根據綠色建筑的要求，為了達到進一步節材的目標，對主體鋼筋混凝土結構部分的設計圖紙作了進一步的優化，其中優化的內容主要是通過調整次梁的布置，相對原設計一個房間三道次梁改為兩道次梁，從而增大板的跨度，使其在盡量不增加截面厚度以及鋼筋量的基礎上，達到最大優化值。優化前與優化后的18～28軸三層結構平面布置圖如圖8、圖9所示。根據結構計算得出，前后兩個設計成果在混凝土用量上基本持平，而在鋼筋用量上，前一個含鋼量為35.63kg/m2，而后一個為33.40kg/m2，這一優化節省了6%鋼筋用量；同時因為減少了一道次梁，在建筑模板方面也會相應減少材料損耗。另外，拔風塔中央的準800直徑的圓柱也作了優化，由原來C25,配18根25鋼筋的混凝土柱改為準800×10的鋼管柱，這樣既節省混凝土8.8m3，鋼材量用量也從原來的1.35噸，減少為0.434噸，并且節省人工、模板及支撐系統費用，工期效益顯著。綜上，優化后的本工程符合國家規范《綠色建筑評價標準》和《廣東省綠色建筑評價標準》中，對建筑工程提出的資源消耗低和環境影響小的要求，節省了鋼筋用量，減少材料損耗。
篇4
1工業建筑結構設計
工業建筑結構設計應秉承安全性強、建設成本合理、結構質量高三個基本原則，并嚴格按照國家的規范標準，結合企業自身生產模式、工藝流程、設備選型、管理方式等進行系統化設計。首先，根據企業對建筑強度的要求，合理選擇鋼材型號。選用鋼材必須通過國家質量檢測體系的認證，確保鋼結構的強度與質量。在合理選用鋼材型號的同時，對鋼結構進行防腐防銹處理也是保障其剛度及強度的重要措施。根據所選的鋼材型號，對建筑結構進行系統的應力分析，選擇對應的焊條，保證其焊縫的結構強度。同時也不能忽視結構附件的性能要求，應按照實際需求及相關規范進行選型配備。此外，還應格外注意對地基的處理，根據建筑結構進行針對性的地基處理，確保工業建筑結構的穩定性與抗震等級要求。
2工業建筑結構設計的優化
2．1工業建筑結構設計優化概念
現代工業建筑結構設計優化概念較之以往有很大不同。與傳統工業建筑結構設計優化只重視建筑結構的分析、設計相比，現代工業建筑結構設計優化更加注重對生產模式、工藝流程、設備選型、管理方式等進行多方面多角度綜合評價、分析，權衡性能、成本、結構、舒適度等多方因素，確立科學、合理的工業建筑結構設計方案。通過對工業建筑結構設計進行最大程度優化的方式，達到有效提高企業生產效率、管理效率，降低企業生產運營成本，提高企業利潤率的目的。
2．2工業建筑結構設計優化中存在的問題
結構優化與建筑美學的矛盾在當前工業建筑結構設計優化過程中尤為突出。通常在結構設計中很難做到對結構強度、建筑性能、實用性與現代設計理念、建筑美學兼顧。過多關注設計理念與建筑美學的優化，會造成設計方案對結構布局、工藝流程的考慮不足，使得優化方案缺少實用性，對工業生產的提升效果不明顯，很難得到企業的認可。另一個主要問題是工業建筑結構設計方案中工程造價優化與結構強度優化的矛盾。鋼結構的設計除了要保障剛度、強度的同時還要做到兼顧經濟合理性。如何在保證設計要求的情況下盡可能優化結構工程造價、減少鋼材使用量，也是設計人員在工業建筑結構設計優化中主要考慮的問題。
3工業建筑結構設計優化的探討
3．1建立工業建筑結構設計優化模型
科學、合理的開展工業建筑設計優化工作離不開一個好的結構設計優化模型。在工業建筑設計優化過程中，針對重點變量進行函數模型的建立，對多種結構參數進行模擬、分析。函數模型的建立與運用有助于實現設計參數的最優化，從而根據實際需要，找出最科學的優化方案。在工業建筑結構優化模型的建立中，針對工程的基礎結構、屋蓋系統、圍護結構三個重要方面進行重點優化，對其進行選型分析、受力分析、工藝分析、造價分析等全面評價，確保優化方案的有效性。工業建筑結構設計優化模型構建的重點在于確定參數變量，根據約束性條件與結構設計的主要影響因素確定模型中的參數內容。參數內容確定后，應根據企業對工業建筑結構設計的優化目的與優化方向選定合適的函數模型，確定最終的優化方案。
3．2完善工業建筑結構設計管理體系
在工業建筑結構設計優化中，常因為缺乏指導性的優化理念與量化標準，使得結構優化方案有很大的變動性，并對設計管理與施工管理造成不利影響。為了保障工業建筑結構設計優化工作的有效進行，滿足現代工業建筑結構設計優化的需要，必須完善與之相匹配的管理體系，建立專業的指導思想與量化標準。對工業建筑結構設計的優化活動進行有效的管理與評估，采取針對性措施對優化進行規范管理，根據相關標準規范與思想理念對設計人員的工作進行指導和考核，實現對工業建筑結構設計優化的質量控制。
4結語
工業建筑的結構設計是一項專業性強、內容復雜的工作，對設計人員的專業素養與綜合能力都有著很高的要求。必須充分結合企業自身特點，綜合考慮生產模式、工藝流程、設備選型、管理方式等進行多種因素，對設計方案的性能、成本、結構、舒適度、建筑美學等多方面進行科學合理的取舍，選擇合適的參數變量，根據優化方向針對性選擇函數模型，確立科學合理的參數內容，做出最佳的工業建筑結構設計優化方案，實現設計的最優化。
作者:李雷 單位:山東省冶金設計院股份有限公司
參考文獻:
篇5
地下車庫采用框架剪力墻結構，局部增加的剪力墻，主要有兩個作用:一是為了使得地下1層與地上1層的剪切剛度比大于2，滿足正負零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保證室內外高差處水平力的傳遞。商業樓室內及室外相關范圍內，正負零零層采用梁板式結構，板厚180～250，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%。
三上部結構設計
(1)超限情況的判定
根據“住房和城鄉建設部關于印發《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的通知(建質〔2010〕109號)”，對商業樓的超限情況判定如下:①商業樓結構高度29.2m，采用現澆鋼筋混凝土框架結構，屬于A級高度高層建筑，高度不超限。②商業樓3層以上豎向構件縮進大于25%，屬尺寸突變(立面收進);③商業樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開洞面積大于30%的情況;④商業樓3層和4層之間質心相差達18m，大于相應邊長的15%，同時，考慮偏心扭轉位移比大于1.2，小于1.4。綜合以上分析，商業樓屬于超限高層建筑。
(2)上部結構計算分析
在小震作用下，全部結構處于彈性狀態，構件承載力和變形應該滿足規范的相關要求。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3－2010第5.1.12條的要求，本工程采用SATWE與PMSAP兩種不同分析軟件分別進行了整體內力及位移計算，兩種軟件的計算結果基本一致，結構體系滿足承載力、穩定性和正常使用的要求。樓層最大位層間移角小于1/550，滿足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在剛性樓板假定下，慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，豎向構件的最大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值均小于1.4。根據建筑抗震設計規范GB50011－2010第5.1.2條，對不規則建筑應采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程所選的三條波為TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時程曲線計算得到的結構底部剪力均大于CQC法的65%，三組時程曲線計算得到的底部剪力平均值大于CQC法計算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿足規范要求。時程分析的結果表明，結構體系無明顯薄弱層，時程分析法包絡值較CQC法計算結果小，故結構的小震彈性設計由CQC法計算結果控制。根據高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3－2010第5.1.13條的要求，對商業樓采用彈塑性靜力分析方法進行了補充計算。兩個方向罕遇地震下性能點最大層間位移角均小于1/50，小于規范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業樓所用結構體系能保證大震不倒的設計要求。在通過二階段設計實現三個水準的基本設防目標以外，針對本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標:①設防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內雙層雙向鋼筋不屈服;②設防地震作用下，懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱斜截面抗剪按彈性設計，正截面抗彎按不屈服設計;PMSAP樓板應力分析結果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應力集地區域，在多遇地震作用下，樓板主拉應力不大于混凝土抗拉強度標準值，樓板不會開裂，在設防地震作用下，應力集中位置樓板主拉應力略大于混凝土抗拉強度標準值，但適當加大樓板配筋，即可滿足樓板內鋼筋不屈服。在設防地震作用下，利用SATWE進行彈性設計和不屈服設計，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計算結果一起進行包絡設計。計算結果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實可行。通過以上性能化設計措施，在對結構的經濟性影響較小的情況下，提高了結構的抗震性能，增加了建筑的安全性。
(3)上部結構設計
針對偏心布置和扭轉不規則，設計時，盡量使結構抗側力構件在平面布置中對稱均勻布置，避免剛度中心與質量中心之間存在過大的偏離;加強構件的剛度，增強結構的抗扭性能。計算時，考慮偶然偏心的影響，設計時適當加強受扭轉影響較大部位構件的強度、延性及配筋構造。通過調整結構布置，將考慮偶然偏心下的最大位移比嚴格控制在1.4以下，第一扭轉周期和第一平動周期比嚴格控制在0.9以下。針對立面收進帶來的扭轉不利影響而采取的抗震措施詳第(1)條。構造上，對收進樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強配筋，配筋率不小于0.25%，但為減小大跨部分樓板自重，室內大跨度區域樓板厚120mm，屋面大跨度區域樓板厚130mm，收進部位上下層樓板(3層和5層)厚度不小于120mm，并雙層雙向加強配筋。根據《高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3－2010》的相關規定，體型收進部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結構構件的抗震等級提高一級，框架柱在此范圍內箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進部位以下兩層結構周邊豎向構件配筋加強。針對因開洞形成樓板不連續情況，整體計算時按實際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續對結構的影響;同時，構造加厚連廊等薄弱區域樓板至130mm厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。
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商業樓基礎設計等級為甲級，采用樁加防水板基礎。根據前期試樁檢測報告結論，采用Φ700鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁。基礎埋深12.1m，遠大于建筑結構高度的1/18。經復核，風荷載及水平地震作用下基底均不出現零應力區，可滿足高層建筑結構抗傾覆穩定要求。
3地下車庫設計
地下車庫采用框架剪力墻結構，局部增加的剪力墻，主要有兩個作用:一是為了使得地下1層與地上1層的剪切剛度比大于2，滿足正負零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保證室內外高差處水平力的傳遞。商業樓室內及室外相關范圍內，正負零零層采用梁板式結構，板厚180～250，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%。
4上部結構設計
(1)超限情況的判定根據“住房和城鄉建設部關于印發《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的通知(建質〔2010〕109號)”，對商業樓的超限情況判定如下:①商業樓結構高度29.2m，采用現澆鋼筋混凝土框架結構，屬于A級高度高層建筑，高度不超限。②商業樓3層以上豎向構件縮進大于25%，屬尺寸突變(立面收進);③商業樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開洞面積大于30%的情況;④商業樓3層和4層之間質心相差達18m，大于相應邊長的15%，同時，考慮偏心扭轉位移比大于1.2，小于1.4。綜合以上分析，商業樓屬于超限高層建筑。(2)上部結構計算分析在小震作用下，全部結構處于彈性狀態，構件承載力和變形應該滿足規范的相關要求。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3－2010第5.1.12條的要求，本工程采用SATWE與PMSAP兩種不同分析軟件分別進行了整體內力及位移計算，兩種軟件的計算結果基本一致，結構體系滿足承載力、穩定性和正常使用的要求。樓層最大位層間移角小于1/550，滿足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在剛性樓板假定下，慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，豎向構件的最大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值均小于1.4。根據建筑抗震設計規范GB50011－2010第5.1.2條，對不規則建筑應采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程所選的三條波為TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時程曲線計算得到的結構底部剪力均大于CQC法的65%，三組時程曲線計算得到的底部剪力平均值大于CQC法計算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿足規范要求。時程分析的結果表明，結構體系無明顯薄弱層，時程分析法包絡值較CQC法計算結果小，故結構的小震彈性設計由CQC法計算結果控制。根據高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3－2010第5.1.13條的要求，對商業樓采用彈塑性靜力分析方法進行了補充計算。兩個方向罕遇地震下性能點最大層間位移角均小于1/50，小于規范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業樓所用結構體系能保證大震不倒的設計要求。在通過二階段設計實現三個水準的基本設防目標以外，針對本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標:①設防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內雙層雙向鋼筋不屈服;②設防地震作用下，懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱斜截面抗剪按彈性設計，正截面抗彎按不屈服設計;PMSAP樓板應力分析結果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應力集地區域，在多遇地震作用下，樓板主拉應力不大于混凝土抗拉強度標準值，樓板不會開裂，在設防地震作用下，應力集中位置樓板主拉應力略大于混凝土抗拉強度標準值，但適當加大樓板配筋，即可滿足樓板內鋼筋不屈服。在設防地震作用下，利用SATWE進行彈性設計和不屈服設計，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計算結果一起進行包絡設計。計算結果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實可行。通過以上性能化設計措施，在對結構的經濟性影響較小的情況下，提高了結構的抗震性能，增加了建筑的安全性。(3)上部結構設計針對偏心布置和扭轉不規則，設計時，盡量使結構抗側力構件在平面布置中對稱均勻布置，避免剛度中心與質量中心之間存在過大的偏離;加強構件的剛度，增強結構的抗扭性能。計算時，考慮偶然偏心的影響，設計時適當加強受扭轉影響較大部位構件的強度、延性及配筋構造。通過調整結構布置，將考慮偶然偏心下的最大位移比嚴格控制在1.4以下，第一扭轉周期和第一平動周期比嚴格控制在0.9以下。針對立面收進帶來的扭轉不利影響而采取的抗震措施詳第(1)條。構造上，對收進樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強配筋，配筋率不小于0.25%，但為減小大跨部分樓板自重，室內大跨度區域樓板厚120mm，屋面大跨度區域樓板厚130mm，收進部位上下層樓板(3層和5層)厚度不小于120mm，并雙層雙向加強配筋。根據《高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3－2010》的相關規定，體型收進部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結構構件的抗震等級提高一級，框架柱在此范圍內箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進部位以下兩層結構周邊豎向構件配筋加強。針對因開洞形成樓板不連續情況，整體計算時按實際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續對結構的影響;同時，構造加厚連廊等薄弱區域樓板至130mm厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。
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摘要：隨著國家社會經濟與技術的飛速進步發展，高層建筑在我國各大城市越來越多。高層建筑結構設計給工程設計人員提出了更高的要求，本文就結構設計中常見的幾個問題進行探討。
關鍵詞：高層建筑結構設計 問題
1高層建筑結構受力性能對于一個建筑物的最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。 建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。 對于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結構體系的設計基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結構體系成為設計的控制因素，其原因有兩個：其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；其二，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。 與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應更加明顯。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。 2結構選型階段 對于高層結構而言，在工程設計的結構選型階段，結構工程師應該注意以下幾點： 2.1結構的規則性問題。 新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。 2.2結構的超高問題。 在抗震規范與高規中。對結構的總高度都有嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此。必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。 在實際工程設計中，出現過由于結構類型的變更而忽略該問題。導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。 2.3嵌固端的設置問題。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。 2.4短肢剪力墻的設置問題。在新規范中， 對墻肢截面高厚比為5－8的墻定義為短肢剪力墻。且根據實驗資料和實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。 3地基與基礎設計方面 地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。 在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。 地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。 轉貼于 中國論文4結構計算與分析方面 在結構計算與分析階段，如何準確，高效地對工程進行內力分析并按照規范要求進行設計和處理，是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進，因此，結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。 4.1結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的，哪個又是意義不大的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則，如果選擇了不合適的計算軟件，不但會浪費大量的時間和精力，而且有可能使結構有不安全的隱患存在。 4.2是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。 該部分內容實際上在新老規范中都有提及，只是，在新規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。 4.3振型數目是否足夠。 在新規范中增加一個振型參與系數的概念，并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中，并未提出振型參與系數的概念，或即使有該概念，該參數的限值也未必一定符合新規范的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷，并決定是否要調整振型數目的取值。 4.4多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤，多塔樓的高層建筑類型大量涌現，而在計算分析該類型高層建筑時，是將結構作為一個整體并按多塔類型進行計算，還是將結構人為地分開進行計算，是結構工程師必須注意的問題。如果多塔間剛度相差較大，就有可能出現即使振型參與系數滿足要求，但是對某一座塔樓的地震力計算誤差仍然有可能較大，從而便結構出現不安全的隱患。 4.5非結構構件的計算與設計。在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時，由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大。因此，必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。5結束語 總之，在高層建筑結構設計中，結構工程師不能僅僅重視結構計算的準確性而忽略結構方案的實際情況，應做出合理的結構方案選擇。高層建筑結構設計人員應該根據具體情況進行具體分析，處理建筑設計中遇到的各種問題。
參考文獻 [1]肖峻，高層建筑結構分析與設計[J]，中化建設，2008[2]范小平，高層建筑結構概念設計中相關的幾個問題應用分析[J]福建建材，2008 [3]李國勝，多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理及算例，中國建筑工業出版社，2004 中國論文下載中心 省略
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本工程為辦公樓，初步方案為框架結構，但是為了減少造價改為砌體結構。根據建筑抗震規范規定該建筑所在的城市抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0．159，設計地震分組為第一組，設計使用年限51年。建設場地為II類，基本風壓為0．35KN/m2，基本雪壓為0．35KN/m2。結構層數為4層，結構形式采用磚混結構，基礎采用條形基礎。
2結合案例
進行對建筑節誒狗優化設計措施進行分析
2．1建筑結構形式設計
戶型選擇主要由建筑類型與功能決定，而建筑設計方案決定建筑類型與功能。在建筑結構形式優化沒計中，砌體結構與底部框架剪力墻結構是設計的主要部分。根據本次案例的實際情況，文章做一下具體設計:
(1)加強砌體結構設計。磚砌體是建筑承重與抗側移的結構部分，可以靈活的布置建筑平面，但不適于做躍層結構與受力大的突兀結構。為了有效減少建筑構造柱的配筋，可在保證建筑安全性的基礎上，建至少道縱向墻體，而且門窗開洞寬度不超過2．1m。
(2)加強底部框架剪力墻結構設計。在該設計中，如果底部框架剪力墻豎向抗側力構件不連續，極易出現受力不平衡問題，所以必須嚴格要求建筑平面。設計底部框架剪力墻結構時，應盡可能將承重墻設計在框架梁上，若將墻體設于次梁上，則需加大建筑部分結構的配筋，如該次梁、主梁、框架梁，并加厚該次梁樓板。下圖1為優化后的梁布置圖。(3)此外，結構樓板應在填輕質材料的基礎上，才能進行錯層。在建筑戶型設計中，為便于布置臨街面柱網，應在臨街面布置大房間，而背面則布置小房間，如衛生間、廚房等。
2．2建筑剪力墻設計
在剪力墻設計過程中，連梁設計是其中的關鍵部分。連梁連接建筑各墻肢形成聯肢墻，增加了制約墻肢的條件。建筑結構的地震作用隨著連梁剮度的增大而增大，而連梁與墻肢的分配內力也隨之而增大，因此需適當增加構件配筋量，才能保證建筑的安全．性，但會浪費建筑材料。所以，設計建筑結構時，經驗豐富的設計師通常不采用剛度大的衡下墻作為連梁，而是將連梁設計為弱連梁，減小截面與剛度。此外，建筑結構設計不儀要符合剛度和變形條件，還必須綜合考慮建筑抗力、變形、經濟等方面，盡可能合理布置建筑抗側力構件。可見建筑結構抗側力剛度隨著剪力墻數量的增多而加大，結構位移也隨之減小，但建筑結構地震力會因此增大，從而不利于控制建筑結構造價。所以在進行布置剪力墻時，要把周邊弄的更加均勻，可以運用對稱、分散等原則，在設計的時候一定要以建筑規定的水平位移限值為標準，適當的控制剪力墻數量。
2．3建筑細節設計
建筑結構設計優化中主要體現以下幾個方面:加強建筑結構局部構件精細設計，如設計現澆板時，盡可能將異形板劃為矩形板，從而使建筑合理受力，并避免拐角出現裂縫;選擇冷軋帶肋鋼筋作為建筑底部框架抗震墻的底框梁箍筋，減少箍筋量，達到降低造價和便于施工目的;結合結構優化設計理念與計算機技術，使計算仿真優化設計思路廣泛應用于建筑工程結構設計。利用計算機建立建筑結構優化設計模型，并利用計算機高效的優化設計方法，使建筑結構設計達到優化目的。優化設計大型復雜的建筑結構時，利用計算機優化設計建筑結構，具有傳統設計方法無法比擬的優勢。所以，建筑結構設計人員必須具備一定的計算機知識與運用能力，有效利用計算機優化設計分析建筑結構。總而言之，對于構造措施，要緊密聯系規范進行設計，不要盲目的加大構造尺寸和鋼筋直徑大小，減小不必要的浪費。梁板柱的布置體系和受力體系盡量簡單合理，對于不需要設置梁的部位要簡化設置。控制砌體砂漿等級。控制基礎的埋深和合理選用基礎形式，對承載力特征值進行修正。
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大底盤多塔建筑結構在設計時首先要考慮到該結構的抗震效果，關于多塔樓建筑的抗震效果也是現代人們越來越關注的問題。在大多數的大底盤多塔結構設計中主要采用“調”、“抗”、“放”的整體結構設計思想，因此設計出了一種適用于高層建筑的新型連體剛結構。同時通過現場實踐對該系統進行了技術服務和工程質量方面的研究，實踐結果表明該項設計結構經受住多種受力考驗，達到了預期的效果。此外，從整體的設計模型中可以看出，在大底盤多塔結構中距離塔樓較遠的結構構件受到的振動影響較小。換句話說，在水平力的作用下，多塔樓對于距離塔樓較遠的構件的影響較小。由此，我們可以得出，在滿足大底盤頂層上部塔樓嵌固層的條件下，可以對塔樓各部分結構進行拆分計算，并且這樣的大底盤塔樓結構計算符合塔樓結構的實際受力情況，對于這些結構的計算將用于后續的工程設計當中。另外，大底盤頂層樓板平面要具有足夠的剛度來滿足其嵌固功能，可以采用大底盤頂層樓板與人防結構相結合的方式，得到頂層樓板的板厚厚度要達到300mm。對于板配筋設置采用雙重雙向拉通的方式，板的配筋率要在0.3%之上。針對落地的剪力墻的配筋要滿足設計計算要求，其配筋值應為其對應上部短肢剪力墻配筋值的1.1倍以上。
3高層建筑大底盤不規則多塔結構的設計計算分析
對高層建筑大底盤不規則多塔結構進行計算時要采用兩種不同的力學模型結構分析軟件進行計算，以確保對此不規則結構的力學分析的可靠性。對于B級高度的高層建筑大底盤不規則多塔結構的設計要滿足的計算要求如下：首先，采用兩個或兩個以上力學模型三維分析軟件對此類建筑的整體內力位移進行計算；其次，在對此類建筑進行抗震計算時要考慮到結構的扭轉效應，其振型數值要在塔樓數值的9倍及其以上，并且還要滿足振型的參與質量不小于總質量的90%；最后對于此結構設計的補充運算采用彈性時程分析的方法。對于結構中薄弱層的彈塑性變形的驗證，采用彈塑性靜力或動力分析方法。針對那些豎向不規則的多塔結構或是高層建筑中某一層建筑的抗側剛度在其上一層抗側剛度的70%之下，或是其抗側剛度值是其上相鄰3層樓層側向剛度平均值的80%之下，或是高層建筑中某層建筑的豎向抗側力構建之間不連續，此樓層的薄弱層抗震標準值的地震剪應力需要乘以1.15的增大系數。對于高層建筑大底盤不規則多塔結構的設計需要滿足JGJ3-20025.1.13的規定。
4高層建筑大底盤不規則多塔結構的設計
針對高層建筑的9度抗震設計，進行多塔結構設計時，其結構選用要盡量避免帶夾層、連體、轉換層等結構。針對高層建筑的抗震度在7度或是8度時，在選用建筑結構時，選用兩種或以下種類的建筑結構，對于剪力墻結構錯層的建筑房屋高度要分別≤80m和≤60m，其框架剪力墻結構錯層建筑房屋的高度與剪力墻結構高度的要求相同。
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1當前的建筑物安全事故，與結構設計安全度無關
50年代的結構設計方法，與現在近似，當時所用的混凝土強度很低，只有110~140號，比現在的C15還低。50年代初期施工手段也很落后，混凝土用體積配合比，人工攪拌，沒有振搗器……而當時施工發生安全事故的較少。有一些建筑物，如王府井百貨大樓、北京飯店等，使用至今已逾45年，而且經過了唐山地震影響的考驗。因此可以說，現在的安全事故，與結構設計安全度是沒有連帶關系的。
2結構設計，仍宜提倡節約
關于節約鋼材的問題。作為一個結構設計工程師，重要職責之一，就是以較少的材料去完成建筑物各種功能的要求。如果將構件截面任意加大，材料用量任意增多，這個工作，建筑師也能做。
在發達國家，節約材料也是工程師所追求的。1998年美國《商業周刊》登載由美國建筑師學會（AIA）舉辦的最佳建筑設計競賽，"節省材料"是該次競賽的主題之一。紐約時報新印刷廠的設計，因采用規則的矩形平面和常規材料，節約五千萬美元而獲獎：又如香港中國銀行（貝聿銘設計）因其結構方案布置得當，比同樣高度的其他結構大量節約鋼材，所以若干個雜志上都發表文章加以表揚。
3我國規范中的構造規定，并非都比別國低
我國規范規定的是最低用鋼量，設計者一般根據結構重要性，予以適當提高，所以下能以此來判定我們在工程中的材料用量，更不能以我們的最低值來與人家比。我國規范規定的柱子最小含鋼量力0.4％，是不考慮抗地震時的數量，我們大多數城市設計時都考慮抗震，高層建筑更是都要考慮，這時柱子的最小含鋼量就是0.5%~1.0%.而且設計單位在設計高層建筑的柱子時,用鋼量常比規范要求的還大,因此與國外相比，實際用鋼量并不太小。
我們有些構造要求，已與國外持平，如剪力墻的最小配筋率為0.25%，與美國相同。至于墻的暗柱配筋量，在許多方面已是世界領先。
我國規范對于梁受壓鋼筋的配筋率，有明確規定。且數值與美國基本相等，并非"無此規定"。至于受拉鋼筋的最小配筋率，有設計經驗的人都知道，在一般梁板構件中，此值并不起作用，有影響的是在類似基礎厚板一類構件中。這種構件中，我國規范與國外規范相比，在某些情況下配筋更多。因為如美國或新西蘭規范，對于控制最小配筋量還有一些放松要求的措施，可使配筋減少，所以在一定情況下，配筋可以比我們更少。因此也不能一概而論，說我國的構造配筋比國外如何的少。
4關于能否進入國際市場
最近在北京大北窯建成的航華中心，其中三棟最大的辦公樓，為三家外國大公司買去，即美國的惠普公司、摩托羅拉公司和韓國三星公司。這些工程都是按我國規范設計建造的，建成主體結構后，先后被這三家公司賣下。其他國際知名的公司購買或長期租用我國建筑物者還很多。這些大公司都愿意購買，說明我們的設計，能為國際接受。
有人以為，低安全度有損于我國建筑業的國際形象.有損于國際形象的事情有,但不是結構設計安全度問題。我曾多次遇到在華投資的外商來向我咨詢,所提問題，一是施工質量低劣，二是結構設計大浪費。后者都是用鋼量大高或混凝土構件截面過大，超過了他們國家的常用水平！有一個工程，單是基礎就多用了鋼筋500噸！
5規范要根據國家政策而定
一個國家的規范，不僅僅是技術性的，還有根強的政策性，許多方面，是一個國家經濟條件的直接反映。因此，我國規范的材料用量，當然應該比發達國家低,也即安全度應該低一些。這方面我們完全可以理直氣壯地說，我們過去的設計標準，是符合我國國情的，是安全的。當然某些局部有不足，要不斷修改。國外的規范也不是十全十美，也在不斷的修改。我們過去的結構成功地經受了幾十年的考驗,那就是說,我們的規范,基本是正確的,安全度基本是能滿足要求的。
至于抗震規范，更與政策密切相關。美國抗震專家MarkFintel說過，一個國家的抗震政策（體現在規范上），實際上是一個國家的政府愿意為他的人民在抗震方面投多少保險。所以國家富了，可多投些保險費，窮國只能適當少投。
不能單看這些年我國沿海地區的經濟發展，我國廣大中西部地區，還是相當窮的。我國鋼產量雖已與日本齊平，但人均產量只有日本的1/10，而且品種不全，質量較低.所以；我不贊成說現在就可以大量用鋼。
中小城市現在還在發展冷軋變形鋼筋，這種鋼筋性能并不太好，就因為能省鋼，所以還在發展，這就是我國的國情。
再回到抗震。地震的情況各國不同，日本的地震發生很頻繁，有的城市每三、四十年就會有一次大地震；美國的加州也是每幾十年就有一次大地震。我國雖是多地震國家，但同一個地區發生大震的機遇一般不很頻繁。例如北京，根據歷史記載，大約每300年有一次大震。地震的機率不同，設計所用的抗震規范當然也不同。
但是，按照我國規范沒計的抗震工程，還是安全的。近年云南省發生過幾次較強地震，凡是按規范正常設計、正常施工的工程，都經受住了考驗。
篇11
1.結構組成
張拉膜結構是一種新型的結構形式，它和以剛性材料為主要結構材料，受彎為主要受力方式的傳統結構不同，它是以柔性的薄膜作為結構材料，通過支承張拉系統對薄膜施加預應力使其形成穩定的負曲面造型，獲得結構剛度，能夠覆蓋大跨度空間的一種空間結構體系。如后附圖1是張拉膜結構的兩種最基本的結構形式馬鞍形結構單元和錐形結構單元的示意圖。它們都是由支承張拉系統和膜面組成。支承張拉系統包括桅桿、拉索、錨點、邊索、脊索等，它們是對薄膜施加預應力的結構構件，并且是張拉膜結構重要的造型要素。在張拉膜結構中薄膜既承受建筑荷載是結構的一部分，同時又是建筑的維護結構。
2.膜面的幾何要求
張拉膜結構和其他傳統結構形式最大的區別在于它所使用的結構材料。傳統的建筑結構采用的都是剛性材料，結構可以直接從材料中獲得剛度。而張拉膜結構使用的結構材料是薄膜，它是一種柔性材料，只能受拉不能受壓，它必須滿足一定拓撲關系的幾何造型，通過施加預應力來獲得結構剛度，從而使結構具有承載能力。張拉膜結構需要滿足的幾何要求就是形成負高斯曲面。負高斯曲面上每個點的的兩個主曲率半徑分別位于曲面的兩側，如膜結構中的鞍面和錐形面，這類曲面也稱為互反曲面(anticlasticsurface)。那么為什么張拉膜結構的曲面形式必須是負高斯曲面呢？假設空間有一個點要通過索來維持該點的平衡，由于索是柔性的不能受壓，所以該點至少需要連接4根索，而且其中兩根索需要向上彎，以承受節點受到的向下的力；另兩根索向下彎，以承受節點受到的向上的力。如此類推要使一個柔性面上每個點都要保持平衡，那么這個面必然是的負高斯曲面。
當曲面曲率較小時為了保持膜面的平衡必然需要較大的預應力，曲率較大時可以減少膜面所需的預應力，因此張拉膜結構設計中一般都要盡量避免出現扁平區域，這會造成膜面應力分布不均，難以保持結構的穩定。負高斯曲面是維持張拉膜結構穩定的基本幾何要素，在此基礎上對曲面施加預應力使其產生足夠的剛度，滿足建筑結構的要求。張拉膜結構的曲面造型與結構受力是緊密聯系在一起的，是膜面內部受力情況的直接表現。充分了解張拉膜結構的工作原理和機制對于建筑師進行張拉膜結構設計有十分重要的意義，可以幫助建筑師在進行造型設計時進行初步判斷分析，避免設計出一些不合理的膜面造型甚至是根本不可能實現的形式。
關于張拉膜結構設計的論述
1.張拉膜結構空間設計的特殊性
張拉膜結構是一種以柔性薄膜材料作為主要結構材料，受拉為主要受力方式的結構形式和傳統的結構形式有很大區別。結構特殊性決定決定了它內部空間設計的特殊性。
2.張拉膜結構的空間特點
(1)結構形式與建筑空間的高度一致性
結構與建筑空間的高度一致性是張拉膜結構最大的空間特點，它的其他空間特點都是由此而來。建筑的結構為內部空間提供了一個基本骨架。在傳統結構形式的建筑中常常會對結構形成的原始空間進行進一步塑造和修飾，例如通過使用吊頂，掩蓋一些較粗糙丑陋的結構構件，重新限定空間大小和形狀，改變原有空間界面的肌理、質感和色彩，形成建筑師所需要的室內空間效果，這些建筑的結構和內部空間是不完全一致的有時甚至是相背離的。在張拉膜建筑中，結構形式和內部空間是高度一致的，結構本身就是內部空間的圍合界面，它的形狀、質感和色彩等決定了空間圍合界面的形狀、質感和色彩。在張拉膜建筑空間設計中，建筑師必須改變通常的先建筑后結構的空間設計方法，在進行空間設計構思時就要充分考慮結構的實現問題，把結構當作空間設計的手段和語言。
(2)透明的負雙曲面空間
通常的建筑空間都是由直線元素構成的，即使是曲面的也都是各種正高斯曲面和零高斯曲面，例如圓柱面，半球面等，而張拉膜建筑的內部空間是一種負高斯曲面構成的空間。張拉膜建筑的內部空間更加自由流暢，空間之間的過渡平滑柔和，室內外的空間互相交融在一起。薄膜材料具有透明性，當我們站在張拉膜結構覆蓋的空間里向上仰望，明亮的屋頂波浪般起伏，顯得那么的輕巧和優美；陽光透過屋頂灑滿室內，讓人覺得室內和外面的天空發生了聯系，屋頂宛若是漂浮在建筑上空的一朵云彩。張膜建筑的空間效果改變了人們對建筑空間的傳統印象，對建筑產生了新的認識。
(3)新的空間限定元素
在張拉膜建筑中的結構本身就是內部空間的圍合界面，張拉膜結構的各種結構構件：索、桅桿、膜面等就構成了空間的限定和表現元素。膜面是面元素，桅桿、拉索和膜面拼縫等是線元素而各種結構節點則形成了點元素。在這種情況下，結構構件不是簡單的完成結構功能就可以了，還必須進行藝術化的處理承擔起空間表現的任務。結構構件的藝術化處理包括對構件造型的美化，例如桅桿進行收分處理，設計膜面拼縫的圖案，結構節點的造型設計等。此外更為重要的是，在張拉膜建筑中結構構件之間的視覺邏輯關系會影響到建筑的空間表達，就如同肋骨拱之間的視覺關系對于歌特教堂內部空間表達的作用一樣。因此要處理好構件與構件之間的關系形成清晰的結構邏輯和有序的視覺層次。
3.張拉膜結構與建筑空間要求的契合
(1)張拉膜的結構空間形態
張拉膜結構的基本形態有鞍面、錐面、拱承面、波形面等。這些基本形態除了上述的張拉膜結構共同的空間特點之外還有著不同的空間形態特點。鞍形面張拉膜結構的高點和低點都在膜面周邊，空間形態流暢開放，中央區域高度適中，空間利用率較高。錐形面高點在膜面中間，低點在周圍，空間形態比較內聚。由于膜面中部升起較高，且空間越向上越狹小，相對來說其內部空間不容易被充分利用。拱承張拉膜膜面中央拱承部分較高，然后向兩邊逐漸降低，當多個拱承膜面組合在一起時所形成的內部空間比較容易被充分的利用。波形面張拉膜脊谷索交替排列，內部空間也高低起伏，一般來說脊索和谷索間隔距離不會太大，波形部分空間很難被利用。從上述的分析中我們發現，雖然張拉膜結構的結構厚度是所有結構形式中最小的，只有薄薄的一層膜的厚度，但是整個膜面結構的高度卻比一般的結構來的大（這里的膜面結構高度指的是膜面結構的最低點至最高點的長度）。這是由于張拉膜結構的膜面曲率越大，獲得同樣剛度所需要的預應力越小，結構越穩定。為了減少膜面內部應力，增加結構的穩定性，張拉膜結構必須保持合適的膜面曲率。錐形張拉膜單元頂高度與平面跨度之比一般大于1:5，小于1:1，鞍形面要求中央平坦區域的曲面曲率大于3％。過大的結構高度會造成空間和材料的浪費，建筑供熱制冷空調通風的過重荷載，建筑維護費用的上升。因此張拉膜建筑的結構設計要特別關注如何使結構的形態與建筑的空間要求相契合。建筑的空間除了滿足使用功能對內部空間提出的要求外還要滿足人們對建筑空間提出的精神需求，如空間氣氛、意境、心理舒適度和其他美學要求。張拉膜結構所覆蓋的空間與建筑物的使用空間和美學空間越接近，空間的使用效率越高，維護費用越低，這是降低建筑物全壽命周期費用，取得最大效益的重要途徑。張拉膜結構可以通過以下方式達到結構形態與建筑空間要求的契合。
(2)充分利用結構空間
張拉膜結構的結構高度雖然比較大但只要我們合理的安排平面功能和結構剖面之間的關系，結構所占據的空間是可以被充分利用的。常用的辦法是把建筑中需要較高空間的功能安排在膜結構的高點區域，而把只需要低矮空間的功能放在低點區域。張拉膜結構是空間的連續曲面，當建筑不同區域有不同的高度要求時它比通常的結構形式具有更大的靈活性和適應性。德國慕尼黑奧林匹克游泳館通過飛桿內部支承和桅桿外部懸掛在中央比賽區域設置了兩個高點結構。位于跳水池上方的高點稍高而位于游泳池上空的高點略低，整個屋面從兩個高點向四周逐漸降低。建筑的結構形態與建筑的空間要求達到了吻合。（后附圖3）意大利M&G研究試驗室這座建筑采用連續拱承膜面作為建筑的外皮結構，把辦公、實驗室、車間、測試設備等功能包裹在其中。建筑內部各個功能單元，順應拱形膜結構形態布置，在空間較高處安排較為高大的實驗設備而較低處則作為休閑活動區域，充分利用了結構所覆蓋的內部空間，提高了空間的使用效率。（后附圖4）
(3)增加膜面內部支撐減少結構高度
有的建筑內部空間高度比較均勻，這就要求更加平緩的膜面形式，膜面的起伏不能太大，以減少空間的浪費。由于張拉膜結構的穩定性要求，曲面形式越平緩，結構的跨度也會越小。以損失整個結構的跨度來獲得平緩的曲面形式顯然不是一個可取的辦法，那么該如何協調兩者的矛盾呢？解決的方法是在原有膜面的內部增加支撐，使一個完整單一形式的膜面被分成若干部分的組合，這樣就減少了每個區域的跨度，整個膜面就可以設計的更加平緩了。為了繼續保持原有的無柱大空間，我們可以使用外部支承結構或者內部飛柱來提供膜面的內部支撐。1972年建成的德國雷根斯堡某游泳池由奧托設計。該游泳池主要用于休閑娛樂，只有少量的看臺也沒有跳水池，因此建筑的內部空間要求比較具有親和力，高度不宜過高。奧托使用多高點的張拉膜結構作為游泳池的屋頂結構，18個高點通過鋼索懸掛在外部的桅桿上。膜面內部多點高點支撐使整個膜面呈現出比較平緩的形態，滿足了建筑的空間要求。（后附圖5）此后奧托又在德國慕尼黑奧林匹克游泳館臨時看臺屋頂的設計中采用了相似的結構。（后附圖6）
(4)在膜面內部設置低點結構
膜面內部的支承點通常都是作為張拉膜的高點結構，如錐形和拱承式張拉膜。如果把它們膜面內部的高點顛倒過來作為低點，這樣形成的膜曲面是向建筑內部凹進的，能大大壓縮它所覆蓋空間的大小，提高空間效率。美國佛羅里達州某度假設施需要建造一個膜結構屋頂來覆蓋它的內庭院。膜結構屋頂由霍斯特伯杰設計。由于膜結構屋頂的跨度較大，如果采用常規的中央高點的錐形張拉膜結構，過大的結構高度會造成空間的巨大浪費，而且支撐高點所需要的結構也會增加許多建造費用。霍斯特伯格設計了兩個巨大的倒錐形張拉膜結構作為屋頂結構。內凹的曲面使庭院空間控制在一個較為合適的大小，增加了空間使用效率。倒錐形的膜面周邊固定在庭院周圍建筑的屋頂上，低點由互相交叉的鋼索直接錨固在庭院中間的地面上，省去了不必要的高點支撐構件，較少了造價。低點被設計成一個罩有透明有機玻璃的天窗，在雨天時，雨水從球罩與膜面之間的空隙流入室內，形成一處瀑布景觀，為庭院增添了趣味。（后附圖7）奧托在蒙特利爾博覽會德國館的設計中也在膜面內部設置了類似的低點結構。這些低點有效的起到了調整結構形態控制結構高度的作用。這些低點結構還使屋頂膜面自然的延伸到地面，建筑空間變得更加有機生動，對于表現膜結構特點，營造空間氣氛起到了很好的作用。（后附圖8）
4.拼逢在張拉膜結構空間表現中的作用
物體表面的圖案和線條對于物體的識別有很大的影響。這些作用其實早就被建筑師發現并在建筑設計中加以利用。在歌特建筑中肋骨拱形成的韻律和圖案是表現空間的主要工具，相互交錯重復出現的肋骨拱突出了建筑空間高聳挺拔的效果，烘托出神秘、崇高、奔騰向上的宗教氣氛。磚結構建筑中磚縫形成的圖案和肌理；摩天樓玻璃幕墻的劃分也都是建筑師設計建筑表面的線條元素表現建筑的手段。張拉膜結構的膜面是由膜材經過剪裁后拼接起來的，在拼縫的地方材料相對密實，透明度比較小，在光線下就會形成暗色的線條。張拉膜結構中的拼縫在結構上是無法避免的，但是它也為我們增強膜結構可識別性，形成合適的尺度比例，營造特殊的裝飾效果提供了條件。
(1)可識別性線條可以強化曲面的造型，類錐形的膜面為了強調膜面的造型一般采用由高點向四周放射的拼縫。巴黎德方斯拱門的膜結構屋頂就是類錐形單元的組合。每個膜結構單元采用放射形的拼縫，使原本曲率較小的膜面造型變得清晰。放射性的圖案使重復排列的膜結構單元變得十分生動，增加了許多耐看的細節(后附圖9)。M&G實驗室的膜結構屋頂在鋼拱架方向上曲率較大而與拱架垂直的方向上曲率較小。垂直于拱架布置的拼縫突出了膜面的起伏變化，增強了可識別性。(后附圖10)
(2)比例尺度膜面上的線條圖案能使人獲得正確的尺度感覺。美國想象公司的總部改造工程中采用了大面積起伏不大的張拉膜結構屋頂。屋頂平面接近于矩形，10個飛桿支撐的高點使膜面有輕微的起伏變化。膜面采用均勻大小的長方形拼縫，每個高點都支撐在拼縫交點處。長方形的拼縫圖案使屋頂獲得了尺度感，突出了高點布置的內在秩序和規律（后附圖11）。巴黎的某城市改造工程中膜面拼縫沒有進行恰當的設計，拼縫間隔大小不一，使人難以獲得正確的尺度感，顯得比較凌亂且缺少秩序（后附圖12）。
(3)突出節點膜面的某些部位比如高點，低點，邊緣張拉構件等是膜面應力匯聚轉移的關鍵部位，這些部位自然的就會成為視覺的關注點，草率失當的節點處理會影響到整個結構的表現效果。對這些節點區域的強調除了通過構件造型的精心設計之外還可以通過節點部分膜面的拼縫圖案和透明度變化來表現。2002年韓日世界杯足球賽在韓國仁川市所建造的門鶴體育場的屋頂是由桅桿支撐的規則懸掛式張拉膜屋頂，膜面在高點處使用星形的曲面切割和拼接實現了受力傳遞，解決了張拉膜帶在高點處變窄的問題。雙層膜面使星形的拼縫圖案十分的清晰醒目，很好的起到了烘托高點結構的作用。（后附圖13）在1998年建造的馬蘭西亞吉隆坡的國際游泳館中，膜面主體采用平行拼縫，在每個懸掛點處拼縫進行了特別設計，呈花蕾狀。花蕾形拼縫是由放射形拼縫和周邊的雙層聚酯條圍邊組成，使其具有比周邊平行膜帶更大的結構強度。在平行膜帶的襯托下懸掛點處的拼縫圖案強化了結構的構造特點和重要的結構意義，并為整個內部空間增添了幾分詩情畫意。（后附圖14）
篇12
引言
隨著市場經濟的快速發展，建筑工程的規模越來越大，而且結構設計也越來越復雜，建筑結構設計的質量對于建筑工程施工的質量也有一定的影響，因此，在進行建筑結構設計時，設計人員要充分考慮設計的合理性和科學性，提高建筑結構設計的質量，以有效提高建筑工程的施工質量。
一、建筑結構設計的基本要求1.1結構形式
建筑的劃分標準，基本上以建筑使用功能、建筑材料、結構形式等進行分類。根據建筑使用功能的不同，可大體上劃分為工業建筑和民用建筑，民用建筑又可分為住宅建筑和公共建筑；根據建筑物材料的不同，可以劃分為混凝土結構、鋼結構、砌體結構、木結構等；根據建結構形式的不同，可以劃分為框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構、框架-核心筒體結構等。高層建筑結構形式主要以剪力墻為主，并根據建筑使用功能要求，進行結構形式的變化。
1.2建筑結構的設計要求
（1）整體設計要求
整體設計指標是建筑結構設計的基本要求，是進行結構構件設計的前提，必須認真對待。
（2）構件設計要求
在進行建筑物結構構件設計時，首先，結構構件要進行在極限狀態的承載能力的計算，在滿足承載能力的要求下，可以保證結構的安全性；其次是要進行正常狀態下承載能力的計算，保證結構能滿足建筑功能的正常發揮，同時，實現建筑專業對建筑物的設計構想。
二、在設計的時候要遵循的理念
在設計的時候，要切實的確保其合乎如下的理念規定，即安穩，節省費用，外在合理，方便建設等。不論是何種建筑，它都是多方面的綜合體。任何優秀的設計都是在不斷的追逐這些要素的集合的。一般來說，結構的設計是開展在建筑以后的，很顯然其就會受到前者的干擾，不過又會出現一定的反作用給前者。它們不應互相反作用，要確保合乎建筑體的多項規定。規定針對建筑開展的設計活動不應該大于針對構造開展的設計的水平區域，不應該忽略安穩性以及節約費用等等的一些設計理念。結構設計決定建筑設計能否實現，站在這個層次上來看的話，針對結構進行的該項活動，意義就更加的關鍵了。雖說當一個項目形成以后，我們能夠知道的只是建筑師是誰，不過任何優秀安穩的建筑也是這些人的自豪。
三、建筑結構設計應注意的問題
3.1地基與基礎方面的問題
構造工程師一直在地基與基礎設計方面比較重視，這是因為該階段設計過程的好壞將直接影響后期設計工作的進行，并且地基基礎對整個工程造價也起著決定性因素。但是目前多層房屋建筑不做地質勘察研究報告，僅依據建設單位口頭或籠統參照類似建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計。地基與基礎設計要做到合理，安全適用，設計人員必須依據地質勘察資料，統一考慮多方面因素進行基礎類型選擇和設計。尤其是軟土層覆蓋層厚度較大地區的多層建筑，一般都需要經過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。僅憑地耐力這一不全面的數據是不安全的，更不能盲目的把地耐力容許值取得小一些就認為萬無一失了。有時設計者對軟弱地基的危害性沒有足夠全面的認識，認為只需采用砂墊層加強一下地基的承載力而不進行摯層寬度和厚度的計算，這樣做既不安全又不經濟。設計人員設計多層民用建筑時，在計算梁、柱和基礎的負荷時應選用整體性好，滿足地基承載力和建筑物容許變形的要求，并能調節不均勻沉降的基礎形式。高層建筑宜設置地下室，以減小地基的附加應力和沉降量，有利于滿足天然地基的承載力和上部結構的整體穩定性。進行多方案比較，最終選定安全實用、經濟合理的方案。
3.2建筑結構分析的基本假定
高層建筑結構是由豎向抗側力構件（框架柱、剪力墻等）通過水平構件（樓蓋）連接構成的大型空間結構體系，要想完全精確地按照三維空間結構進行分析是十分困難的。各種實用的分析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。以下是常見的一些基本假定：
（1）彈性假定：目前，工程上使用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般風力作用下，結構通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結構的實際工作狀況。但是，在遭受地震或強臺風作用時，高層建筑結構往往會產生較大的位移而出現裂縫，進入到彈塑性工作階段。如果此時仍按彈性方法計算內力和位移，則不能反映結構的真實工作狀態，而應按彈塑性動力分析方法進行設計。
（2）剛性樓板假定：許多高層建筑結構的分析方法均假定樓板在自身平面內的剛度無限大，而平面外的剛度則忽略不計。這一假定大大減少了結構位移的自由度，簡化了計算方法，并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結構提供了條件。一般來講，對于框架體系和剪力墻體系，采用這一假定是完全可以的。但是，對于豎向剛度有突變的結構，如樓板剛度較小、主要抗側力構件間距過大或是層數較少等情況，則樓板變形的影響較大，特別是對結構底部和頂部各層內力和位移的影響更為明顯。可對這些樓層的剪力作適當調整來考慮這種影響。
（3）小變形假定：小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。有不少研究人員對幾何非線性問題（P-Δ效應）進行了研究。一般認為，當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時，則P-Δ效應的影響就不能忽視。
3.3箱、筏基礎底板的挑板問題
從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較為節約；出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然，此問題也并不是絕對的，當有數層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮；當地下水位較高，出基礎挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。
3.4主梁有次梁連接處附加筋的問題
在建筑結構設計中，主梁與次梁連接處一般是建筑設計中注意的重要問題之一，在進行設計時，要優先考慮如何進行加箍筋和附加箍筋，保證二者銜接的穩定性，將主梁的箍筋銜接在次梁的箍筋附近，將次梁的箍筋綁扎在主梁的鋼筋上，保證二者之間的牢固性。同時，在鋼筋綁扎的過程中，要按照相應的建筑結構設計的要求進行。U過規范中說的比較清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。還有當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋。總的原則是當主梁上次梁開裂后，從次梁的受壓區頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產生的剪力時，主梁可不加附加筋。梁上集中力，產生的剪力在整個梁范圍內是一樣，所以抗剪滿足，集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時，也可滿足建筑結構設計的要求。
結束語
綜合上述，建筑結構作為建筑工程的重要組成部分，是建筑安全應用的前提與基礎。因此做好建筑結構設計是一項關系到建筑、經濟、人民安居樂業的重要工作，也是一項需要我們每一個建筑結構工作者全心全力為之付出的工作。
參考文獻
篇13
首先，為了有效提高高層建筑的抗震性能，可以將剪力墻設計成四周有梁柱的并且帶有邊框的墻。主要是因為，邊框墻可以使斜裂縫向相鄰墻面擴展的現象得以避免，而且當墻板遭到破壞后，還看將其作為承重構件，起到承重的作用。除此之外，設計的邊框還能夠對因墻身通裂對邊框梁柱而產生的附加剪力起到承載的作用。其次，對每肢墻的高寬比進行合理的控制。雙肢墻或多肢墻的設計,可以使出現在結構豎縫和洞口連梁處的裂縫和屈服部位得到有效的控制，同時還能夠降低其剛度，從而避免剪切破壞或者是底部墻體過早屈服現象的發生。最后，剪力墻的剛性連梁，其跨高比一般為1。當連梁的跨高比為5時，具有較好的延性和耗能，并且連梁兩端相對豎向位移的延性系數都高于8，滯回曲線的飽滿度也比較高；當跨高比降至1時，延性系數則也會隨之降低，達到3，并且滯回曲線遠遠偏離飽滿度，最終導致彎剪遭到破壞。因此，需要對其組成和構造進行相應的改進。即在梁高的一半位置處留一水平通縫，并在縫的上、下兩側各埋置一個開有橢圓形螺栓的鋼板，最后用高強螺栓將兩個鋼板連結在一起，從而使連梁具有一定的“剛性”功能。如果在大震的作用下,導致兩鋼板有相對滑動現象的發生，此時就會使剛性橋梁工作時跨高比由1變為2，并且延性系數提高了3倍多。
3.高層框剪結構設計技術
在現階段的高層建筑中，其結構設計大多采用高層框剪結構。該結構主要是由兩部分組成，框架結構以及剪力墻結構。高層框剪結構在高層建筑結構中得到了廣泛應用，主要是因為該種結構不僅具有較強的抗側力剛度，還能為建筑的使用提供一個更大的平面空間。但是在對該結構進行設計的過程中出現的一些問題會導致結構方案存在缺陷,致使浪費現象嚴重。因此，在設計中應該對框剪結構的受力和變形特點引起高度的重視。高層框架結構主要是由梁柱線性桿件組成的。剪力墻和豎向懸臂彎曲結構相似,并且呈彎曲變形。在剪力墻結構中,所有抗側力構件具有的抗彎曲剛度較大,并且側移變形相同，其中水平力按其等效剛度EI比例進行分配。
