高层建筑的结构设计精选(九篇)

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第1篇：高层建筑的结构设计范文

关键词：带转换层；高层建筑；结构设计

中图分类号： TU318文献标识码： A

一、概述

随着我国经济的飞跃发展，为了满足多用途、多功能及造型新颖的需要，建筑设计经常会构思出体型复杂，内部空间灵活多变的复杂高层建筑方案，其结构型式通常都是不规则的，有些甚至是非常不规则的，从而使结构抗震设计遇到了许多难点。多功能的高层建筑，往往需要将建筑物沿竖向划分为不同用途的区段，诸如底部为大空间的厅堂、商场、交通通道，上部用于酒店客房、住宅等。这些建筑的竖向承重结构构件往往不能上下连续，需要设置转换层，通过转换构件来实现上、下竖向构件的过渡。近十几年来带转换层的高层建筑结构由于其底部大空间，使用灵活方便，在国内得到了广泛应用。

建筑物某楼层的下部与上部因平面使用功能不同，采用不同的结构（设备）类型于该楼层上部与下部，并通过该楼层进行结构（设备）转换，则将该楼层称为结构（设备）转换层。目前高层建筑多有上部住宅，低层商用的多功能要求。为此，上部住宅要求的多墙多柱的小空间分隔与低层商用要求的大空间之间便需要进行转换处理。其中空腹桁架、梁式转换层、箱形和板式转换层、斜杆桁架为转换处理常常采用的结构形式。

二、转换层的类型及特点

（一）、箱型转换层

该结构形式即双向托梁、单向托梁连接上下层较厚楼板共同工作，箱形转换层可以形成的刚度很大。转换层本身的优点是整体性很好，当转换层上部结构布置较复杂时，上下竖向构件有效的传力仍可以得到保证。但从建筑上来看，它会直接占用整个楼层的使用面积，通常使得该楼层只能作为设备层使用。同时，转换层内部的管线布置、设备布置与剪力墙往往会发生冲突。其缺点是造价高、自重大等；其内力作用从结构分析角度考虑，施工难度及结构设计都较大，因此很少应用在实际工程中。

（二）、梁式转换层

框支剪力墙结构体系一般运用于底部大空间中。当需要同时转换纵横两个方向时，则采用双向梁布置。梁式转换层的传力较为明确,施工和设计较为简单，是转换型式中目前应用最为广泛的。当上下轴线错位布置时，它的缺点在于,转换次梁需增设多个, 空间受力比较复杂，此时应对框支主梁进行应力分析。

（三）、桁架式转换层

由梁式结构转换层变化而来的这种结构形式，是由多榀钢筋混凝土桁架组成的结构，在转换层上下楼面的结构层内分别设桁架的上下弦杆，腹杆设在层间。由于桁架高度较高，所以下弦杆截面尺寸相对较小。桁架分为实腹桁架和空腹桁架两种，它可以是钢筋混凝土桁架，也可以是钢桁架，在钢筋混凝土高层结构中常用钢筋混凝土桁架。它的整体性与梁式转换层相比要好，而且自重较小、抗震性较好，受力性也更加明确，便于管道的安装与维护等，但在施工上较为复杂，在设计上表现为节点的设计难度较大。桁架转换层的基本设计原则是“强节点，强斜腹杆”，而节点容易发生剪切破坏，受力复杂，造成配筋过多。桁架转换式通常在3m 以上对其高度进行要求，否则很容易形成斜压杆件中超短柱，地震作用下容易产生脆性破坏。

（四）、厚板式转换层

板式转换层即是当上下柱网难以用梁直接承托，错位较多时，则需做成厚板。可根据上部结构荷载、柱网尺寸综合定出厚板的厚度。板式转换层的优势在于，上部结构布局对下部柱网的影响较小，可灵活布置。厚板式结构可以形成一个承台，刚度很大，施工较为便捷，而且整体性也较好。但在地震作用下，由于厚板自重很大，容易产生震害，且经济性较差，材料耗用多。

三、复杂高层建筑转换层的结构设计要点

（一）、部分框支剪力墙结构在地面以上设置转换层的位置

底部带转换层的大空间剪力墙结构的迅速发展，促使许多工程的转换层位置在地震区已较高，一般做到3～6层，甚至有位于7～10层的特殊工程转换层，中国建筑科学研究院针对框支剪力墙结构抗震性能，研究了转换层高度的影响。其研究得出，转换层位置较高时，在转换层附近更易使框支剪力墙结构的内力、刚度发生突变，容易形成薄弱层，转换层下部的框支结构及落地剪力墙很容易屈服和开裂，上部几层墙体在转换层附近易于破坏。因此，转换层的位置不宜太高。我国规范也做了相应规定：Ⅷ度时不宜超过 3层，Ⅶ度时不宜超过5层，Ⅵ度时可适当提高。由于转换层位置的升高，结构传力路径变得越复杂、内力变化较大，规定的剪力墙底部加强范围也随之增大，可取转换层加上转换层以上两层的高度或者房屋总高度的1/10两者的较大值。因此，在实际工程中转换层位置的选择应根据受力合理，经济可行的原则进行确定。

（二）、托柱形式转换梁截面设计

当上部结构用普通框架转换梁承托时，在常用截面尺寸范围内，和普通梁相比转换梁的受力基本相同，进行配筋计算可按普通梁截面设计方法；当上部用斜杆框架转换梁承托时，将承受轴向拉力于转换梁内，此时进行截面设计应按偏心受拉构件。此外，由于转换结构上层框架梁柱受力复杂且会出现应力集中，设计时应按相关规范予以加强。

（三）、托墙形式转换梁截面设计

实际工程中，托墙型式转换层结构的内力计算方法可以在整体空间分析程序计算的基础上，利用PKPM结构设计系列软件中的FEQ程序对框支剪力墙进行有限元分析及配筋设计。计算简图可近似取转换层以上的3～4层墙体和下部一层结构作为有限元的分析模型。下部一层的框支柱下端的约束条件可取为固接。

当转换梁承托的上部墙体满跨不开洞布置时，上部墙体与转换梁共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用应力截面设计方法或深梁截面设计方法，且应沿全梁高适当分布配置计算纵向钢筋。由于上部墙体中拱效应的存在以及转换梁与上部墙共同发生弯曲变形使得转换梁处于整体弯曲变形的受拉翼缘，因此会在转换梁跨中存在较大范围的轴向拉力，故不宜弯起和截断底部纵向钢筋，应全部伸入支座。当转换梁承托开较多门窗洞且上部墙体满跨或剪力墙的长度较大但不满跨时，转换梁截面设计方法也宜采用应力截面设计方法或深梁截面设计方法，则沿梁下部适当配置分布纵向钢筋，且不宜弯起和截断底部纵向钢筋，应全部伸入支座。当转换梁承托的上部墙体为小墙肢时，进行配筋计算时可按普通梁的截面设计方法，在转换梁的底部纵向钢筋亦可按普通梁集中布置。

（四）、转换层楼板设计要点

以转换层为上下结构体系转换分界面的框支剪力墙结构中，竖向荷载和水平荷载在上下两部分引起的内力分布规律是不同的。在上部楼层，大体上按各片剪力墙的等效刚度比分配外荷载产生的水平力；而在下部楼层，由于落地剪力墙与框支柱间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层处荷载产生分配突变。完成上下部分剪力重分配的任务就由转换层楼板承担。由于自身平面内的剪力和弯矩在转换层楼板中是很大的，而且变形也很大，所以必须有足够的刚度为转换层楼板作保证。实际工程中，转换层楼板通常采用的厚度为200 mm，三级钢直径14间距100双层双向整板拉通配置，配筋率达到0.28%，满足规范要求。混凝土标号通常与转换墙柱的砼标号一致。

四、总结

通过工程实践，体会到在对带转换层的高层建筑结构进行分析设计时，其结构布置往往比较复杂。因此，应尽可能使其在平面布置上简单、规则、对称，并应尽量保证在平面、立面上刚度接近；还要注意框支梁、框支柱构件设计的特殊性。另外，由于转换层结构的工程量巨大以及复杂性，设计人员应重视对转换层结构的基本概念的把握，这样可以少走弯路；其次在设计过程中还要通过查阅数据, 反复比较调整，以得到最为合理的设计成果。

参考文献

[1]谢晓锋. 高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J]. 广东土木与建筑,2004,02:9-11.

[2]沈荣飞. 复杂高层建筑结构的若干关键设计技术研究[D].同济大学,2007.

第2篇：高层建筑的结构设计范文

关键词：高层建筑、结构设计、结构特点

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。

①、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。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。

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，会得出偏于不安垒的结果。

③、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。

④、高层建筑结构设计中的侧移和振动周期：

建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面：合理控制结构的自振周期；控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。延性是指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比来表示。在这过程中，构件的承载能力没有多大变化，但其变形的大小却决定了破坏的性质。是钢筋砼受弯构件的M－Δ（Φ）曲线，Δy是屈服变形，Δu是极限变形。提高延性可以增加结构抗震潜力，增强结构抗倒塌能力。高层建筑相对低层结构而言，结构设计更柔一些，如果遇到地震，震动作用下的建筑结构变形更大一些。为了做好防震设计，避免倒塌，建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，特别需要在构造上采以适当的设计，确保建筑设计具有很好的延性

二、高层建筑结构设计的问题：

1、高层建筑结构受力性能

对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

2、高层建筑结构设计中的扭转问题

建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。

（1）结构自振周期

高层建筑的自振周期（T 1）宜在下列范围内：

框架结构：T1=（0.1―0.15）N

框一剪、框筒结构：T1=（0.08-0.12）N

剪力墙、筒中筒结构：TI=（0.04―0.10）N

N为结构层数。

结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内：

第二周期：T2=（1／3―1／5）T1；第三周期：T3＝（1／5―1／7）T1。

（2）共振问题

当建筑场地发生地震时，如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近，建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期，通过调整结构的层数，选择合适的结构类别和结构体系，扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别，避免共振的发生。

（3）水平位移特征

水平位移满足高层规程的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构周期长、地震力小并不安全。其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外。不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型。框架结构的位移曲线应为剪切型t框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。

4、位移限值、剪重比及单位面积重度

（1）位移限值在结构整体计算的输出结果中，结构的侧移（包括层间位移和顶点位移）是一个重要的衡量标准，其数值大小从一个侧面反映出结构的整体刚度是否合适，过大或过小都说明结构刚度过小或过大（或者体现结构两个主轴方向的刚度是否均衡），以致要引起设计者对其中的结构体系选择、结构的竖向及平面布置合理性的再思考。

（2）剪重比及单位面积重度结构的剪重比（也即水平地震剪力系数）λ=VEK／G是体现结构在地震作用下反应大小的一个指标．其大小主要与结构地震设防烈度有关，其次与结构体型有关，当设防烈度为7、8、9度时，剪重比分别为0.012，0.024，0.040；扭转效应明显或基本周期

三、建筑结构设计的发展方向：

(一)总体设计趋势比较大。总体设计讲的是合理运用可行性方案。合理的选择构件的组成材料以及微小部构成问题，以达到建筑的安全性。总体设计是基于安全理论因素而确定的，是结构设计发展的―个大的方向。

(二)使用科学的的计算理论。建筑的结构设计，需要非常多的计算。结构设计的计算有空间受力计算，非弹性变形计算等，这些计算都非常繁琐而写细致，引入先进的科学计算理论和方法已经势在必行。不仅可以节约成本，也能推动结构设计的有效进行。

(三)建筑材料的变革。建筑材料至于结构设计，一个实际运用的东西。另一个是理论层面的。这个路线不仅会带来建筑上的变革，另―个方面也会带来结构设计的变革，是最明显的―个发展方向。

(四)审美理念的变革。审美是影响结构设计的一个因素，在新的时期，审美将更多的影响结构设计的发展方向。由于物质水平的段提高，以及民众的精神水平也会这提高，那么结构设计的审美方面也会随之发展。审美是人的天性，结构设计在将来一定会遵循审美的理念进行设计。

第3篇：高层建筑的结构设计范文

关键词：高层建筑结构概念设计设计指标

随着经济和科学技术的快速发展，城市人口逐渐增多，可利用的土地资源越来越少，势必会使建筑往高空延伸，高层建筑逐渐成为衡量一个城市发展的软指标，因此，高层建筑的结构设计也逐渐成为人们关注的焦点。结构工程师在高层设计中如何把握设计要点，直接影响到整体结构的安全性、经济性及合理性。

1 概念设计

概念设计一般指对难以作出精确理性分析或规范中难以规定的问题，不经数值计算，而是依据简化力学模型、分析结构破坏机理以及日常工程实际所积累的经验，从整体角度来确定结构的总体布置和对抗震细部的宏观控制。其主要内容如下：

1.1 结构规则性

结构的平面布置宜简单、规则、对称，使得建筑物质量分布均匀和结构刚度协调，平面规则的结构受力明确、传力简洁，具有良好的整体性。实际上，由于建筑外形及使用上的要求，要做到平面规则是比较困难的。对此，结构设计人员对整个结构模型要有宏观的把握，进行结构布置时使刚心与质心尽量重合，减小因偏心而引起的扭转。

结构竖向布置应使体型规则、均匀，结构的刚度及承载力和传力途径没有太大的变化，避免有较大的外挑或内收，避免侧向刚度和承载力的突变面形成薄弱层。

1.2 结构延性

结构延性是指结构吸收地震能量后的变形能力。结构延性设计是高层结构概念设计的一项重要内容。结构主要靠延性来抵抗地震作用产生的非弹性变形。延性后的结构吸收地震能量后，出现塑性铰，从而引起结构的内力重分布，以继续抵抗地震的作用。这就要求结构满足“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件” 的设计原则。控制竖向构件的轴压比对结构的延性至关重要，轴压比的大小反映出结构延性的好坏。轴压比越小，结构的延性越好，但会增加建筑成本。把轴压比控制在一个合理的范隔内，既能保证结构的延性，也能节约成本。

2 结构选型

高层结构常见的结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构和筒体结构等。

2.1 框架结构

框架结构是梁和柱通过节点构成的承载结构。框架结构由于其平面布置的灵活性，使得建筑获得较大的使用空间，能满足较多的功能要求。但是框架结构的抗侧刚度较小，在风荷载或水平地震荷载作用下，结构的整移和层间位移都较大。随着建筑高度的增加，框架结构的经济性和安全性均存在不合理的问题，因此在使用层数上受到了限制。

2.2 剪力墙结构

在剪力墙结构中，剪力墙承受全部的垂直荷载和水平力。剪力墙结构相对于框架结构而言，具有良好的侧向刚度和规整的平面布置，空间整体性好，水平位移和层间位移小，有一定延性，传力直接、均匀，对抵抗水平荷载作用十分有利。但剪力墙体系的平面布置灵活性差，使用上受到很大的限制，适用范围小。

2.3 框架-剪力墙结构

当框架结构的强度和抗侧刚度满足不了要求时，往往需要在适当的位置布置一些剪力墙，通过剪力墙和框架柱共同抵抗水平荷载的作用，这种结构称为框架-剪力墙结构。这种结构既具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延性。

2.4 筒体结构

筒体结构主要包括单筒体-框架、筒中筒、多束筒等形式，能满足更多层数的要求，常见用于超高层结构中。筒体结构具有很大的刚度和强度，受力合理，在平面布置及满足功能使用上有明显的优势。随着建筑往更多层数方向发展，这种结构形式的应用会越来越广泛。

3 埋深及嵌固端

高层建筑基础要求具有一定的埋置深度.其目的是为了保证结构的整体稳定性，减弱震害。确定基础埋深时，应综合考虑建筑物的高度、体型、地基土以及设防烈度等因素。基础埋深一般从室外地坪算至基础底面或承台底面。《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3―2002)》(以下简称《高规 )规定基础埋深需满足以下2条规定：（1）天然地基或复合地基可取房屋高度的1／15；（2）桩基础可取房屋高度的l／l8。

正确选定结构嵌固端是结构计算模式中的一个重要假定，它关系到结构某些构件内力分配的正确性、影响结构产生位移的真实性以及结构局部的经济性：当高层建筑设有地下室时，若地下室全埋于土中，地基土对地下室有明显的约束作用，则可将地下室顶板作为上部结构的嵌同端；若地下室半埋于土中或是开敞式地下室，则需计算地下室结构的侧向刚度是否大于或等于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。当满足此条件时，则可将地下室顶板作为嵌固端。当高层建筑不设有地下室时，可将基础面作为上部结构的嵌固端，还须在纵横2个方向设基础粱加以连接。

4 主要设计指标

在结构整体性能设计中，应对以下主要设计指标加以控制。

4.1 位移比

位移比是判断结构平面是否规则的重要依据。《高规》规定：在考虑偶然偏心影响地震作用下，A级高度高层建筑的位移比不宜大于1.2，不应大于1.5；B级高度高层建筑、混合结构、复杂高层结构的位移比不宜大于1.2，不应大于1.4。

4.2 周期比

周期比为以结构扭转为主的第一自振周期T1与以平动为主的第一自振周期T1 之比。限制周期比是为了控制结构的抗扭刚度不能太弱。可通过调整抗侧力结构的布置，减弱内筒的刚度，增加结构周圈构件的刚度等措施来增加结构的抗扭刚度。《高规》规定：A级高度高层建筑的周期比不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构、复杂高层结构的位移比不应大于0.85。

4.3 刚度比

刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值，调整该值主要为了控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。《高规》规定：高层建筑结构其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70％或其上相邻3层侧向刚度平均值的80％。

4.4 刚重比

刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定的重要指标，是影响重力二阶效应的主要参数 通过对结构刚重比进行控制，可使高层建筑满足稳定性要求。

4.5 轴压比

轴压比指针对柱(墙)考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一，是保证竖向构件具有良好延性和耗能能力的主要指标。

第4篇：高层建筑的结构设计范文

【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：

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[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

第5篇：高层建筑的结构设计范文

关键词：高层建筑；结构特点；基础结构设计

0.引言

高层建筑结构设计越来越成为高层建筑设计工作的难点与重点，给工程设计人员提出了更高的要求。在高层建筑结构设计中，基础设计极其重要，扎实、适用的基础，是确保高层建筑质量的关键所在。在进行高层建筑结构设计时，要结合当地情况，考虑好可能存在的一系列影响因素，把基础设计做好。本文就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行探讨。

1.高层建筑结构设计特点

1.1水平荷载成为决定因素

首先，数据显示楼房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，以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。因此，水平荷载对高层建筑稳定性的影响作用是很大的。

1.2轴向变形不可忽视

高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测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。

1.3侧移成为控制指标

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。A，结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高层建筑结构更柔一些，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。B，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。

2.高层建筑结构设计基本原则

高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。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。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：

（l）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。（2）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。（3）对可能的薄弱部位要采取加强措施。（4）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。

3.高层建筑结构的基础设计基本要求

基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于高层建筑层数多、上部结构荷载很大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：

（1）高层建筑的基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降戒倾斜，满足建筑物正常使用要求。还应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，确保施工安全。（2）基础设计应根据上部结构和地质状况进行，宜考虑地基、基础与上部结构相互作用的影响。需要降低地下水位的，应在施工时采取有效措施，避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等正常使用和安全。同时还应注意降水的时间要求，以免停止降水后，水位过早上升，使建筑物发生上浮等问题。（3）高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。宜采用筏形基础，必要时可采用箱形基础。当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。（4）高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。（5）在地震区，高层建筑宜避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失稳而破坏，或者产生过量下沉或倾斜。

4.基础的埋深问题

高层建筑的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：

4.1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。

4.2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。

此外在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求：（1）天然地基或复合地基，可取房屋高度的1/15；（2）桩基础，可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性要求及本规程第12.1.6条规定的前提下，基础埋深可不受本条第1、2两款的限制。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。

5.结语

近些年来，我国的高层建筑发展十分迅速，建筑造型新颖独特，建筑物的高度与规模不断增加。在高层建筑结构设计中，地基是大楼的基础，设计者应根据实际情况，作出合理的结构方案选择。并能根据具体情况进行具体分析采取适当的措施解决实际问题。才能不断地完善和发展高层建筑。

参考文献：

第6篇：高层建筑的结构设计范文

关键词：转换层；建筑机构；设计

转换层就是在建筑中，因建筑的上部与建筑的下部使用的不同情况，在建筑中的某一楼层对建筑的结构进行转换。目前，我国许多的高层建筑都是上部用作住宅，下部用作商业，会经常的使用到转换层。我们结合具体的建筑对转换层设计的相关方面进行阐述。某一个高层建筑总体的建筑面积为24000m2，地上的部分是22层，地下的部分是1层，其中地上部分的22层中前4层的用途是商业，其余的用途是住宅。1层的高度为5m，第2层～第4层的高度为4m，住宅用房的高度是3m。这样，转换层应该设置在4层与5层之间。这个建筑总体的剖面图如下图所示：

一、转换层设计的方案

我们在进行转换层结构的设计时，通常的结构包括桁架转换的结构、板式转换的结构、以及梁式转换的结构等等，在这几种结构中，因为梁式转换的结构施工方便以及受力明确等优点被广泛的运用。我们可以在国内外许多建筑中见到梁式转化层的结构，而其他形式的转换层结构应用的却较少，下表简要的列出了应用梁式转换层以及其他形式的转换层建筑。

从表中我们不难看出，我国大多数的建筑依旧是采用梁式的转换层，而其他的形式如桁架式、板式以及箱式等基本上很少的应用。本篇文章中选取的建筑采取的就是梁式转换的结构，转换层的高度为2.5m，转换层的两端连接在楼板上，上层的楼板的厚度是200mm，下层楼板的厚度是300mm。我们可以计算出转换梁截面的尺寸：

其中 是设计的转换梁截面能够承受的最大剪力值。

是设计的混凝土的轴心抗压的强度值。

是转换梁的截面宽度以及有效的高度。

是承载力抗震的系数。

二、转换层机构整体的分析

采取TBSA5.0对转换层的整体进行分析，为了防止因为刚度的变化使转换层变弱，在进行设计时要使上层与下层的刚度比值 ，努力的向1接近，刚度的比值为：

（ 为混凝土的剪变模量， 为抗剪截面的面积， 为楼层的层高）

从计算的结果能够知道层间最大的侧移以及顶点的位移是完全符合标准要求的。

（一）转换梁的设计

转换梁的受力是较大的，它要承托上部的剪力墙，它能够保障结构的安全，是结构中重要的部件。我国在转换梁的方面没有明确的规定，对承载力的计算也没有有效的方法，因此，我们进行两跨式连接的短梁的研究。

1.研究的结果

我们在进行研究时，选取模型是转换梁的五分之一，模型的钢筋配置以及截面的尺寸如下图所示：

2.截面的平均应变符合截面的假定

3.在中间支座的内剪区域中与加载点之间出现了斜裂缝，并且慢慢的扩张成为临界的斜裂缝，裂缝的分布可以参见下图：

下部的纵筋以及上部的纵筋沿着梁的方向应变的分布如下图所示。我们可以看出，纵筋沿着梁的方向应变的分布，在没有出现斜裂缝时，与弯矩图是相同的；在出现斜裂缝之后，与弯矩图之间是存在很大差别的，说明在梁中存在较大的应力分布；当临近破坏的时候，下部的纵筋完全处在受拉的状态，而上部的纵筋在内剪的区域内处在受拉的状态。

（第一个为斜裂缝出现之前；第二个为斜裂缝出现之后；第三个为临近破坏。1为下部，2为上部）

4.试验梁被破坏时，在内剪的区域内，箍筋穿过斜裂缝受到拉力屈服，剪压区中的混凝土被压疏；支座至加载点的外剪的区域内，箍筋穿过斜裂缝的应变是53%的屈服应变，剪压区中的混凝土没有被压疏。

5.试验梁被破坏时，穿过斜裂缝的水平腹筋的强度没有得到充分的发挥。

（二）承载力的计算

依据实验1的结果，在梁的正截面的受弯承载力的计算时，我们还要依据普通的梁来进行计算。

根据实验4以及实验5的结果，转换梁的斜截面的承受剪力主要是由箍筋以及混凝土来承担，水平的腹筋对承载的能力有一定的作用。在进行承载力的计算时，按照下面的公式进行计算：

其中， 为计算的剪跨比。

为混凝土的抗拉强度。

为箍筋的抗拉强度。

为在一个截面中箍筋的全部面积。

为箍筋之间的间距。

转换梁的截面宽度以及有效的高度。

（三）构造的要求

根据实验3的结果，为了能够使转换梁出现斜裂缝之后，纵向的钢筋能够起到拉杆的作用，形成受力的体系，底部的纵向钢筋在跨内不应当截断或者是弯起，而是伸入到支座之中，并进行有效的固定。

转换梁的截面较大，在梁的附近的水平腹筋要尽量多一些，能够提升转换梁的承载力，包括转换梁抗弯、抗剪等，同时还能够将裂缝进行抑制，将因混凝土的收缩造成的影响减少。

高层建筑中转换层的转换梁的形式有很多，在建筑中的应用也非常广泛，在进行高层建筑转换层的结构设计时，要按照施工进行模拟，对各个方面的因素要充分的重视，同时将各方面的数据进行精确细致的计算，建筑的结构设计人员以及施工的人员要对转换层的结构形式充分高度的重视。

第7篇：高层建筑的结构设计范文

关键词：高层建筑 结构转换层结构设计

中图分类号：TU318文献标识码： A

一、高层建筑转换层的结构形式

按照结构形式来分类高层建筑转换层可以分为桁架体系、粱--柱体系、厚板转换体系和墙梁体系等，梁--柱体系是最为常见的。如果内部需要形成较大的空间，包括轴线转变和结构类型转变时，可以采用桁架式、梁式和板式的转换层;如果框筒结构需要在底层形成较大的入口，这是可以使用多种转换形式，梁式、墙式、拱式和合柱式。目前我国普遍使用梁式转换层，由于设计和施工比较简单、受力比较明确，底部大空间的剪力墙结构会经常采用。

二、高层建筑转换层的设计原则

在确定好结构形式后，设计过程中还要遵循以下几个原则:

1.要尽量减少转换次数，布置主体的竖向构件时，要上下连续贯通尽可能多的剪力墙和柱，转换构件少，转换层引起的刚度突变就会小，就会越有利于结构的抗震。

2.做到传力直接，在设计时要避免多级转换，使水平转换结构能够传力直接，要避免使用次框、支柱梁的结构方案。

3.要优化转换层上下结构的侧向刚度比值。按照相关的规范要求，在设计过程可以采取加大框支柱断面、加厚剪力墙厚度、提高混凝土强度等级来强化转换层下部结构的刚度，还可以弱化上部结构的刚度。这些措施可以减少优化转换层上下结构承载力和侧向刚度的变化，满足抗震的要求。

4.要保证计算的准确性，可以采用两种力学模型不同的三维空间分析软件来计算整体的内力，两种软件计算完成后还要进行结果的对比分析。

三、高层建筑转换层的结构设计

1 .高层建筑转换层中有关抗震的设计

高层建筑转换层会引起建筑物竖向刚度发生突变，遭遇地震作用时形成薄弱环节，就会影响结构的抗震功能。所以在设计转换层结构时要做到以下几点:

1) 尽量减少需要转换的竖向构件，竖向构件直接落地的数量越多，转换结构就会越少，刚度突变也就越小，有利于结构的抗震。

2) 在高层建筑的竖向位置，转换层结构宜低不宜高。

3) 要优化转换层的结构，选择具有明确传力路径的型式，以利于结构的分析设计和确保施工的质量。转换层的刚度在满足建筑物经济和安全要求下，宜小不宜大。

2. 高层建筑转换层总体结构设计

1) 下部主体结构刚度的分布。竖向刚度的突变在转换层结构中是个非常复杂的问题，进行抗震设计时，转换层结构中上下层主体结构总剪切度要满足一定的要求，这时就可以采用增设剪力墙、提高混凝土强度等级、加大下部主体竖向构件的截面尺寸等方法。

2) 合理布置剪力墙。要注意到剪力墙对上下刚度传递时造成的影响，要想避免上下结构刚度的突变，可以通过以下方法来解决: 首先，减少上部的刚度，尽量不在上部设置剪力墙; 其次，要加大下部的刚度，在条件允许的情况下，可以在适当的部位设置一些落地剪力墙，还要保证落地剪力墙的均匀对称分布，不要出现过于集中的现象。

3) 合理选择转换层的结构刚度。设计转换层结构时，要合理的选择转换层结构的刚度。如果刚度过大，会引起竖向结构的突然变大和地震反应，使转换层受力状态很不好，同时还会导致材料的用量增加，造成成本增加，不具有经济合理性。如果刚度过小，上部的竖向构件跟其它竖向构件会出现很大的沉降差，导致水平构件中产生次应力，配筋也会增加。

3.高层建筑转换层结构的构件设计

1) 框支柱的设计。在转换层结构中，框支柱是重要的构件，对整个结构的安全性有着很大的影响。由于各种原因的存在，在实际施工中，楼板会出现变形的问题，剪力墙也会导致裂缝的产生。而且变形和裂缝都会降低刚度，使框支柱的剪力也增加很多。因此在实际结构设计中，要根据相关的标准规范单独的设计能够提高框支柱剪力的单元。还要把框支柱上部墙体的纵筋延伸至墙体的内层，从而可以强化转换层的上下连接关系。

2) 转换层楼板的设计。框支剪力墙通过转换层可以分为上下两部分，上下两部分的受力情况是不同的。在上部的楼层中，外荷载引起的水平力是根据剪力墙的不同刚度比例进行分配的; 在下部的楼层中，落地剪力墙刚度由于跟框支柱的刚度有很大差别，它承担了大部分的水平剪力，转换层部分的荷载分配不均匀。转换层楼板主要负责承担上下部分剪力的分配，由于转换层楼板受力强、变形幅度大，因此为了完成转换任务必须要具备足够的刚度。

3）高层建筑结构转换层框支架设计

高层建筑结构转换层框支梁的作用是将剪力墙上面部位传递的竖向荷载承托住，以确保框支剪力墙具备足够的抗震能力。通过实验证明，梁端和柱头在竖向荷载的作用下，最容易被破坏，因此其结构设计必须注意：框支架的宽度大小要大于上部墙体2倍以上的厚度，约为400mm左右。如果梁高不足，则可以再上端部位加设腋梁。其中梁的抗剪承载力决定了上梁的截面尺寸，如果框支梁没有设置弯起钢筋，则箍筋和混凝土需要一起承受所有的剪力。关于梁截面尺寸，可按照有关公式确定。

四、高层建筑中转换层结构优化设计策略

1.设计人员在对转换层进行设计时，必须结合该建筑的具体设计方案，来选择适当的梁式、箱式或桁架、框架式的结构，以保证其转换层结构和建筑整体结构之间在设计方面的协调性，尽可能使质量中心贴近于刚度中心。比如，建筑的上层结构与下层结构在柱网错开幅度过大或全部错开时，应当选择梁式的转换层结构，以使上部轴网和下部轴网之间尽可能多的对齐。

2.设计人员还要认真地做好对于落地构件的对称、均匀设计，并适当提高其强度等级与截面尺寸，以钢筋、混凝土材质为材料，保证转换层以下的抗侧力构件对于抗剪以及抗弯刚度需求的满足。同时，设计人员还要避免建筑竖向结构刚度的过大差异，保证上层与下层二者的转换层结构差值处于1 左右，并适当地将落地墙的厚度增加，并缩小洞口的尺寸，或将补偿剪力墙设置在结构中，以使建筑具有适当的空间刚度。

3.设计人员应当通过根据梁跨中部位支座的正弯矩与负弯矩二者减弱的速度规律（前者快后者慢），将下部的钢筋设计为全部深进锚固结构的形式，可以取消弯筋设置，腰筋的直径要保持在 16 以上，配置间距控制于 200mm 以内。且，高层建筑的结构转换层不同于其它普通的薄壁杆件，它具有复杂的形状及受力状况，且需要承担相对集中的应力，因此，设计人员必须以整体计算作为基础，认真做好对于各部位构件的局部应力计算，并按照实际的应力分布状况，为转换层结构适当的配筋。

4.设计人员还要尽量做好对于建筑的空间布设，高层建筑中的结构与设备的转换层一般位于同一楼层，若楼层高度为 2.9m，势必会造成楼层空间的浪费，若楼层高度小于 2.2m，又会造成建筑扭转刚度与侧移刚度二者的增加，所以，为了应对建筑竖向刚度的突变，设计者还要尽可能地避免其转换层的过高设置（一般位于 6 层以下），并且可以适当地将结构与设备的转换层分开设置，前者设置于2～3 层，而后者设置于 4～5 层。

五、结语

综上所述，在实际设计过程中，要根据高层建筑自身的特点和计算得到的建筑构件受力情况，来选择最科学合理的结构转换层设计方案，从而保证高层建筑的结构稳定性和安全性，满足人们的不同使用要求。

参考文献

[l]疏桐 高层建筑转换层结构设计探析CT〕建筑知识:学术刊，2012 (08)

第8篇：高层建筑的结构设计范文

关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计

在高层建筑设计中，为满足建筑使用功能需要，底部数层常设置为大空间，而上部标准层多为小开间，致使上层的部分竖向承重结构不能直接落地，需要进行结构转换。转换构件包括：梁、桁架、空腹桁架、箱型结构、斜撑、厚板等。结构转换层常见的有梁式转换和板式转换两种类型。梁式转换结构，受力比较直接明确，是目前得到广泛应用的转换结构形式。板式转换结构，受力、传力途径比较复杂，不够明确；一般只有在上下部结构明显不协调，无法采用梁式转换结构时才采用。

一、转换层概述

按结构功能，转换层可分为三类：

1、上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。

2、上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变，但是通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，并常用于外框筒的下层，形成较大的入口。

3、同时转换结构形式和结构轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时，柱网轴线与上部楼层的轴线错开，形成上下结构不对齐的布置。

二、高层建筑梁式转换层结构的设计

（一）转换梁的截面设计方法

转换梁截面设计方法的选择与其受力性能和转换层的形式相关。①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。当转换粱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。②托墙形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。

（二）转换层结构的构件设计

转换层结构不仅竖向刚度易在转换层附近发生突变，还应关注的是竖向抗侧力构件不连续，使结构的传力（包括竖向及水平力）途径在转换层及其附近发生突变，在强震作用下，易产生薄弱部位。因此在抗震设计中，除了控制转换层上下刚度比外，还应采用措施，加强转换层及附近层结构构件包括转换柱、转换梁、落地墙、转换层上下各两层楼板等构件，以保证水平剪力的有效传递和结构底层在强震下有足够的延性。

（三）转换层分析计算

整体计算完毕后对转换层本身应采用平面有限元计算软件做局部应力的补充计算。进行局部分析时，应考虑转换结构上下楼层是否进入局部计算模型，以及楼层楼盖平面内刚度影响，注意实际结构的三维空间盒子效应，采用符合实际情况的正确计算模型。框支剪力墙的计算较为复杂，上部剪力墙需与下面多根柱相连接，如果连接不当会产生很大的计算误差。空间分析程序是以梁柱为基本单元，而分析底部框支剪力墙时，剪力墙作为柱单元考虑。计算时宜在上部剪力墙肢与下部转换柱之间均设转换梁，墙肢与转换梁相连接。

（四）转换大梁的设计

梁式转换层的设计构造要求：①转换层楼板要将上层结构的水平剪力传递到下层抗剪结构上去，本身承受很大的平面内剪力，同时又承受部分竖向荷载。因此要求楼板要有足够的强度和刚度。②转换层大梁是承托上部剪力墙或柱传下来竖向荷载的重要构件.本身受力很大，它是整个结构抗震安全的关键部位。因此，转换大梁的设计在整个转换层结构的设计中至关重要。

（五）框支梁的设计

转换梁

截面尺寸一般由剪压比控制，宽度要大于其上墙厚的2倍，且大于400mm；转换梁的高度不小于计算跨度的1/8。工程转换梁宽统一定为800mm。转换梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力构件，因而在设计时应留有较多的安全储备，二级抗震等级的转换梁纵筋配筋率大于0.4%。转换梁在满足计算要求下，配筋率大于0.8%。转换梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存在，因而应配置足够数量的腰筋。2 离柱边1.5倍梁截面高度范围内的梁箍筋应加密，加密区箍筋直径不应小于10mm，间距不应大于100mm。加密区箍筋的最小面积配筋率，非抗震设计时不应小于0.9ft/fyv；抗震设计时，特一、一、二级分别不应小于1.3 ft/fyv、1.2 ft/fyv和1.1 ft/fyv。

（六）转换层的抗震设计

带转换层的高层建筑结构中，由于设置了转换层，沿建筑物高度方向刚度的均匀性受到很大的破坏，转换层结构竖向承载力构件不连续和墙、柱截面的突变，导致传力路线曲折等，因此转换结构的抗震性能较差。为保证设计的安全性，规定“部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按《高规》的规定提高一级采用，己经为特一级时不再提高”，提高相关构件的抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架，核心筒结构和为密柱框架的筒中筒结构的抗震等级不必提高。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大。在8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。

（七）托墙形式转换梁截面设计

当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。

（八）楼板

由于结构上部的水平剪力要通过转换层传到下部结构，转换层楼面在其平面内受力很大，楼板变形显著，因此要适当加厚转换层楼面，建议采用厚度不小于180mm的现浇板，这样有利于转换层在其平面内进行剪力重分配，并加强转换大梁的侧向刚度和抗扭能力，也可使实际情况更符合结构整体计算中楼层刚度无限大的基本假定。而且混凝土强度不小于C30，并采用双向双排钢筋网，每排钢筋的配筋率不小于0.25%，转换层楼板不宜有大的开洞，当开洞时应在洞口四周设置次梁或者暗梁，楼板开洞位置尽可能远离外侧边，与转换层相近的楼板也应加强。若必须在大空间部分设置楼、电梯间时，应用钢筋混凝土墙围成筒体。

三、结语

综上所述，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，在带有梁式转换层的高层建筑设计中，转换层设计是结构设计的一个难点，更是不同形式结构体系转换的关键点，设计时应不断研究和进行方案比较，在可能的情况下做出较优的技术方案才能实现安全、适用、经济等综合目标。

参考文献：

[1] 黄志珍.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[J].广东建材. 2007（08）

第9篇：高层建筑的结构设计范文

【关键词】高层建筑；混凝土结构；设计

引言

随着我国经济建设力度的不断加大，我国的经济呈现出高速发展的态势，人们的生活生产水平得到了有效地改善，因此人们对建筑也提出了更高的要求。而随着我国城市建设进程的加快，在当前的城市建设中，高层建筑越来越多，而高层建筑的结构设计也逐渐成为了当前建筑设计师们工作中的重点和难点。而随着科学技术的进步，我国的建筑行业也随之呈现出高速发展的态势，在现代的建筑领域中，各种施工技术和施工理论以及施工设备都得到了长足的发展，同时还涌现出了大批更加先进的施工技术和施工材料以及施工设备，而随着这些技术和材料以及设备的发展应用，使得我国建筑的质量和性能得到了大幅度提高，从而为我国城市建设奠定了坚实的基础，同时也为高层建筑混凝土结构设计创造了有利条件。然而就我国高层建筑混凝土结构设计的实际情况而言，其中还存在着着一些较为严峻的问题，这些问题不仅影响到高层建筑混凝土结构的质量和性能，同时还极容易留下安全隐患。因此，为了提高高层混凝土结构设计的水平，还必须要加大对其的分析研究力度。本文从高层建筑结构设计特点出发，对高层建筑混凝土结构设计进行了深入的分析，然后对如何完善高层建筑混凝土结构设计进行了详细阐述。希望能够起到抛砖引玉的效果，使同行相互探讨共同提高，进而为我国今后的高层建筑混凝土结构设计起到一定的参考作用。

1、高层建筑结构设计特点

随着人们对现代建筑要求的提高，在当前的城市高层建筑建设过程中更是离不开对混凝土结构的应用，在高层建筑混凝土结构设计中，如何才能够提高混凝土结构设计的水平和提高建筑的质量和性能，就成为了当前建设单位所亟待解决的问题，而当前高层建筑结构设计的抓哟特点有：

（1）侧向力（风或水平地震作用）成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。高层建筑和低层建筑一样，承受自重活载 雪载等垂直荷载和风 地震等水平力 在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，可以忽略不计。

（2）结构应具有适宜刚度。随着高度的增加，高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有适宜的刚度，使结构有合理的自振频率等动力特性，并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。

2、高层建筑混凝土结构设计中注意要点分析

2.1概念设计

结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。结构概念设计是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷入只凭计算的误区。以下一些要点值得注意：

（1）在结构体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。

（2）一般工程都仅进行小震下的弹性设计，而用概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒”，但没有验算和证实，那么建筑物是否真能做到“中震可修，大震不倒”，无人知晓。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑，审查专家往往会提出更具体的设计指标：1）中震或大震不屈服设计；2）中震或大震弹性设计；要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。

（3）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，应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；结构刚度选择时，虽可考虑场地特征，选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因p-δ效应过大而导致结构破坏。

2.2结构选型

（1）结构的规则性问题。新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作被动。

（2）结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为a级高度的建筑外，增加了b级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为b级高度建筑甚或超过了b级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。

（3）嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面。