高层建筑结构抗震设计论文精选(九篇)

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第1篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

【关键词】高层建筑；梁式转换层；施工

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。在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中，规范对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时，转换梁高不小于其跨度的1/6；非抗震设计时，转换梁高不小于跨度的1/8。从该设计规程中可知，采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度，增强结构的可靠性。

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。

框支柱全部纵向钢筋配筋率，抗震等级一级时不小于1.2%，二级时不小于1.0%，三级时不小于0.9%，四级及非抗震设计时不小于0.8%。纵向钢筋间距抗震设计时不大于200mm，且不小于80mm，全部纵向钢筋配筋率不宜大于4%。

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。

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：

[1]期刊论文.带转换层的高层建筑结构设计-沿海企业与科技 11/1（11）

第2篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

关键词：高层建筑，抗震设计，抗震结构，抗震技术

 

2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击，不但造成巨大的经济损失，更心痛的是有那么的生命离开了我们，这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中，几乎所有的建筑都倒塌了，相对于低层建筑而言，高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升，就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米，而且建筑的体型越来越复杂，不规则结构越来越多，这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全，达到安全和经济的统一，有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。

1.地震导致建筑破坏的原因

根据地震经验，地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况：

（1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑的直接危害；

（2）地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏；

（3）建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏；

2.建筑的抗震概念设计

所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。

3.建筑抗震设计方法的发展过程

3.1、静力理论阶段

水平静力抗震理论始创于意大利，发展于日本，1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为：结构物所收到的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力，其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。

3.2、反应谱理论阶段

我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下：

(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。

(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。

(3) 在早期方案设计阶段，结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定，以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。

3.3、动力理论阶段

1971年美国圣费南多地震的震害，使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半，而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”，从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。此一新理论不但考虑了地震的持时，还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。

4.高层建筑结构体系

设计地震区的高层建筑，在确定结构体系时，除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外，还需进一步考虑下列抗震设计准则：

（1）具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线；

（2）具备多道抗震防线，不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力

（3）具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力，从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力；

（4）沿水平和竖向，结构的刚度和强度分布均匀，或按需要合理分布，避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节，从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。

在确定建筑方案的同时，应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件，并结合体系的经济、技术指标，选择最合适的结构体系。

5.建筑抗震措施或设计

5.1、错开地震动卓越周期

一个场地的地面运动，一般均存在着一个破坏性最强的主振周期，如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近，建筑物的破坏程度就会因共振而加重。地震动卓越周期又称地震动主导周期。

从众多的地震倒塌建筑物中可以看出，建筑周期与地震动卓越周期相接近，是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。因此，在进行高层建筑设计时，首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期；然后，在进行建筑方案设计时，通过改变房屋层数和结构类型，尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。

5.2、采取基础隔震措施

传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力，来耗散地震能量，使结构免于倒塌，但由于是一种“被动防震”，就不免存在许多不足之处。地震对建筑的破坏作用，是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的，也就是说，破坏能量来自地面，通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验后发现，地震时结构底部的有限滑动，能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。科技论文。

基于可动概念的基础隔震方案很多，主要有：（1）软垫式隔震。在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置，使整个房屋坐落在软垫层上，遭遇地震时，楼房底面与地面之间产生相对水平位移，房屋自振周期加长，主要变形都发生在软垫块处，上部结构层间侧移变得很小，从而保护结构免遭破坏。（2）滑移式隔震。在房屋基础底面处设置钢珠、钢球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层，使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动，达到隔震目的。（3）摆动式隔震。科技论文。摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。（4）悬吊式隔震。这一隔震方式的构思是，将整个建筑悬吊在支架下面，避免地震的直接冲击，从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。

5.3、削减地震反应——提高结构阻尼

为了提高结构阻尼，可以在结构上设置阻尼器，以吸收地震输入的能量，减小结构变形。台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器，是世界上目前最大的大楼风阻尼器，它的球体直径5.5米，由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形，重量660吨，可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。

为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径，是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。采取这一措施后，可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架，有效粘滞阻尼比增加到8%或更多，从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。

此外，通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。

6.高层建筑抗震技术发展展望

未来高层建筑的发展趋势，体型将更趋复杂，结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求，高层建筑的体型将会更为复杂和多样，许多高层建筑都是综合性的和多用途的，因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。从结构体系上看，也决不会停留在原有的几种形式上，而会更好地满足功能和艺术上的需求，创造出新的结构体系。

参考文献

[1]刘大海,杨翠如,钟锡根.高层建筑抗震设计.中国建筑工业出版社.

[2]谷连营,肖国梁.高层建筑抗震技术的发展概况.山西建筑,2006.8（15）：50—51.

[3]王红霞.论高层建筑抗震概念设计.山西建筑,2007,12（35）：74—75.

第3篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

［论文关键词］高层建筑；结构特点；结构体系

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。

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.

第4篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

【关键字】高层剪力墙结构；结构设计；优化

1 工程概况

本工程建设地点位于广西贵港市，剪力墙结构，地下一层，地上34层，建筑总高度95.7米，结构平面长向34.4m，短向23.0m，场地地震基本烈度6度，设计基本地震加速度值0.05g，设计地震分组第一组，建筑场地类别Ⅱ类，基本风压W0=0.35kN/m2。结构平面图如图1所示。

2 结构分析

2.1 结构平面布置优化

本工程结构平面中部内凹尺寸大于相应边长的30%，较为薄弱；右侧中间有较大开洞，导致楼板不连续，甚至结构位移比居高不下。

针对结构平面存在的问题，设计过程中采取了如下措施：

2.1.1 中部内凹处加设结构板，避免内凹过大导致中部削弱过重。

2.1.2 右侧大开洞处加设梁连接洞口两侧竖向构件，加强右侧构件整体性及洞口两端变形协调能力。本文将着重对比本项措施实施前后，周期比、位移比等结构重要参数，分析此措施的效果。

2.2 计算结果分析

2.2.1 结构整体稳定验算

本工程PKPM结构整体稳定验算的结果如下：

X向刚重比 EJd/GH2=2.63

Y向刚重比 EJd/GH2=2.11

该结构刚重比EJd/GH2大于1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算。

该结构刚重比EJd/GH2小于2.7,应该考虑重力二阶效应。

2.2.2 单位面积重力荷载

一般情况下，剪力墙结构的单位面积重力荷载大致在以下范围内：14～16 kN／m2

计算结果文件显示，结构标准层单位面积质量为1476.06 kg/m2，处于经验值范围之内，可见模型输入及荷载输入无误。

2.2.3 层间位移角

结构的弹性层间位移角应满足《建筑抗震规范》第5.5.1条及《高层建筑混凝土结构技术规程》的第4.6.3条的要求，查表得剪力墙结构的弹性层间位移角限值为1/1000。

查计算结果文件，X方向风荷载作用下，X方向最大层间位移角即为本工程层间位移角最大值，其值为1/1256，满足规范对层间位移角的限值要求。

2.2.4 楼层侧向刚度比及抗剪承载力比

《高层建筑混凝土结构技术规程》的第4.4.2条规定：抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。第4.4.3条规定：A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%。

本工程竖向刚度没有突变，楼层侧向刚度满足第4.4.2条关于楼层侧向刚度的要求。同时，楼层受剪承载力也满足第4.2.3条关于楼层受剪承载力的要求。

2.2.5 周期比

周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的不是在要求结构具有足够大的刚度，而是保证结构平面规则性，避免产生扭转对结构造成不利影响。在高层建筑结构中，第一、二振型不能发生扭转为主。

《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定：结构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，A级高度建筑不应大于0.9，B级高度建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。

查计算结果文件，（T1是平动为主的第一自振周期，T3是扭转为主的第一自振周期）：

未实施措施二前，

T1=3.822 S， T3=3.113 S，

T3/ T1=3.113/3.822=0.814

实施措施二后，

T1=3.788 S， T3=2.999 S，

T3/ T1=2.999/3.788=0.792

本工程属于A级高度建筑，周期比满足规范的要求。

对比措施二实施前后周期及周期比的数值可知：措施二实施后，结构刚度得到了加强，周期明显有所减小，而周期比也有所降低。措施二有效。

2.2.6 位移比

位移比的控制有利于保证结构平面规则性，避免产生扭转对结构造成不利影响

《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。

查计算结果文件：未实施措施二前，最大位移比出现在X+5% 偶然偏心地震力作用下，最大位移比值为1.41；实施措施二后，最大位移比也同样出现在X+5% 偶然偏心地震力作用下，只是最大位移比值变为1.36。

实施措施二后，最大位移比值减小了3.5%，可见措施二对减小本结构的最大位移比有显著的效果。然措施二仅仅是加设了短短的一段梁，可谓经济而有效。

3 结语

结构设计是科学理论与应用实际的高度结合，其间需要设计人员运用结构力学、材料力学、弹性力学等专业知识，并结合自己的工程经验才能做到的。目标是安全而经济。

本文中针对目标高层所作出的两项优化虽然简单，然措施一有效的削弱了楼层平面内刚度突变，大大的减小了平面中部薄弱处的危险因素，措施二使得结构各项参数更趋合理。可见简单的优化方案也能得到满意的效果，希望广大设计人员不惧麻烦，作出更多优秀的作品。

参考文献

[1]JGJ3-2002．高层建筑混凝土结构技术规程．中国建筑工业出版社．

[2]GB50011-2010．建筑抗震设计规范．中国建筑工业出版社．

[3] 高小旺等．建筑抗震设计规范理解与应用[M]．北京：中国建筑工业出版社．2002．

[4] 周黎明 浅谈高层抗震结构电算结果的分析[期刊论文]-山西建筑 2008(31)

[5]吴树金 如何判断结构电算结果的正确性[期刊论文]-科学技术与工程 2007(02)

第5篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

摘要：我国是一个地震多发的国家。因此，现在越来越多的人非常重视建筑结构的抗震设计问题。所以，本文主要就建筑结构的抗震设计中关键问题、具体的抗震设计举措进行研究与分析。

关键词：建筑结构；抗震设计；关键问题；具体举措

【中图分类号】TU318【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）20-0217-01

引言：随着我国经济快速发展，一栋栋高楼大厦拔地而起，但与此同时，在我国是地震多发国家的背景下，建筑抗震等安全因素成为设计需要考虑的因素之一，现阶段，我国的建筑抗震水平较高，但因地震导致房屋倒塌的情况时有发生，为了能更好的提高建筑抗震水平，在建筑抗震设计方面更加合理，作为中学生了解建筑结构的抗震设计中关键问题、具体的抗震设计举措是很有必要的。建筑结构抗震设计关键问题

（一）场地的科学选择。

建筑场地的科学选择，直接关系到建筑结构抗震设计的水平与质量。因此，有关的工程设计人员需要对于建筑物建设的场地进行全面的考察工作，选择具有土质松软、地质元素分布不均衡的区域来进行地段的选择，避免地震发生时产生出地裂或者是地表错动问题。

（二）建筑结构的合理化抗震设计。

建筑结构的合理化设计也对于提升建筑抗震设计的质量与水平发挥着重要的作用。比如：使用高强度的建筑材料使得建筑物的结构框架具有完整性的构造。而高质量设计图纸的应用，可以使得建筑物的各个部位进行更加合理、科学的布局，最终形成强有力的抗震效果。

（三）建筑平面布置的规则性。

进行满足有关抗震设计要求的施工，可以极大提高建筑的抗震水平与能力。比如：综合的考虑到各个方面的因素，应用现代的网络信息技术进行对称性的结构设计，将会对于建筑的抗震实际效果进行科学的提升。同时，我们需要清楚的了解到各种科学的设计需要真正的落实到施工实践中，使得设计的成果真正转变为实际的应用成果[1]。

一、建筑结构抗震设计的具体举措

（一）基础隔震措施。

所谓的基础隔震指的是应用各种各样的减震装置来完成有关建筑物的结构抗震设计。具体来讲，将有效的抗震、隔震的装置应用到建筑物自身的部位中，从而达到保护建筑物，使其具有良好抗震、隔震效果的一种方式。但是，这种方式不适用于高大的建筑物中。原因在于，在高大建筑物中应用抗震装置会导致建筑物产生出自振周期问题，无法达到应有的抗震效果。在我国的生活中常见的抗震装置有橡胶垫装置、混合隔震装置等。对于这些装置应用摩擦移动或者是粘弹性隔震的方式就可以进行有效的防震，保障建筑物具有良好的防震要求[2]。

（二）特殊材料在地基隔震中的应用。

应用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能，也是一个重要的防震举措。具体来讲，应用高效的沥青原料与粘土、砂子等进行混合性的应用，可以提高建筑物整体的质量与水平，保障建筑物的安全。目前这种方法已经在建筑物的防震设计中进行了一定程度的应用，并且取得了不错的应用效果[3]。

（三）建筑结构悬挂隔震。

所谓的建筑结构悬挂隔震指的是在进行建筑物结构设计工作中，应用悬挂的方式来对于建筑物大部分结构或者是整体的结构进行有效减震处理，使得地震发生时地震灾害的破壞力量对于悬挂的建筑结构没有非常大的影响，最终减轻地震对建筑的破坏程度，避免重大的人员伤亡与财产损失。比如：在一些大型钢结构建筑中应用悬挂的方式来进行有关的设计，使得有关的子框架通过锁链或者是吊杆方式的应用悬挂在主框架上。这种设计方式应用的意义在于地震发生之后，地震一部分破坏力量会传导在这些锁链或者是吊杆上，降低了地震对于建筑物地基以及墙面的影响，提高了建筑物地基抗震的实际效果[4]。

（四）建筑层间的隔震。

对于建筑物层间进行有效的隔震是一种操作简单、工序简单的应用方式。但是，这种方式与其它方面的隔震使用举措比较起来只能对于地震破坏力量的10%到30%进行有效的预防，无法从根本上形成强有力的抗震效果。因此，这种方式需要与其它模式的抗震举措进行综合性的应用，形成对于建筑物的有力保护，全面提高其应对地震破坏力量的能力。

（五）建筑结构的加固隔震。

为了全面提高建筑物结构的抗震能力，我们需要采取各种的方式对于建筑物进行必要的加固处理，提升建筑物的质量。具体来讲，第一，在建筑物竣工之后，有关的工程施工技术人员可以应用阻尼的方式对于建筑物进行全面的加固，最终使得建筑结构的抗震效果得到加强。第二，为了提高高层建筑的抗震效果，我们可以应用消能减震装置来提高其抗震的能力，使得高层建筑也可以在地震发生时具有对地震破坏力的抵御能力，避免重大的财产损失与人员伤亡。比如：消能减震装置在建筑物隔震夹层中进行应用，可以极大提高建筑物结构的抗震效果[5]。

二、结论：

通过上述几个方面，对于建筑物结构抗震若干问题进行科学的研究与探讨，有利于建筑物施工的企业应用众多的具体方法全面提高建筑物结构抗震的质量与水平，保障建筑物在地震发生时具有强有力抵御地震的能力，减少人员的伤亡与财产上的损失。如今总体的设计理念与方式比较先进，但也需要与时俱进，不断提高建筑抗震等级，为人们的生命和财产安全提高保障。

参考文献 

[1] 古力铭. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 四川水泥，2015，06：60. 

[2] 曹振. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 门窗，2015，06：126. 

[3] 邱子龙. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 建材与装饰，2016，08：76-77. 

[4] 李琛琛. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 科技创新与应用，2016，18：245. 

第6篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策

中图分类号：TU208文献标识码： A

引言

城市建设进程的加快，大量人口涌入到城市当中，城市用地呈现非常紧张的局面，在这种情况下，高层建筑项目得以快速发展起来。高层建筑由于其垂直高度较大，而且结构较为复杂，需要具有良好的承载力和抗震性，所以对于建筑材料、施工技术和结构设计具有越来越高的要求。特别是目前高层建筑结构开始向复杂化和多样化的方向发展，这就给结构设计师带来了更大的挑战。

一、建筑结构设计中存在的问题

1、建筑结构设计图纸过于简单

在建筑项目施工中，建筑结构设计图纸的作用至关重要，要想使图纸能够更加完善和合理，要在进行设计时对每个细节问题都进行重视，在建筑结构设计方面要对建筑结构类型、建筑结构抗震设计、建筑结构抗震等级、建筑结构防裂等问题进行重视。但是，在现在的建筑结构设计中，存在着很多的设计环节不规范的情况，在设计方面采用的标准不规范，设计图纸中对很多事物的标高等重要信息没有进行明确，导致建筑项目在施工中出现了很大的随意和混乱问题，对建筑项目的质量产生了很大的影响。

2、建筑基础选型不够合理

建筑结构在基础选型方面对建筑的安全性、实用性、科学性以及合理性问题要进行重视。现在，很多的高层建筑项目在基础选型方面出现了不合理以及不科学的现象，地基的承载能力不足导致建筑项目出现变形的问题。不合理的建筑基础选型会导致建筑项目地基出现不均匀的沉降问题，对建筑的安全系数有很大影响，建筑质量无法达到要求，对建筑项目的使用寿命也将产生很大的影响。

3、高层建筑消防结构设计不够规范合理

高层建筑的结构设计是非常复杂的，因为其功能的多样化，就要求其内部结构设计的多样化。不同的结构设计又会需要不同性质的材料，这也给高层建筑的设计带来了障碍。换言之，材料的可燃性会加大火灾的风险，特别是在风力较大的高层建筑中，一旦发生了火灾，就会迅速扩张火势，对高层建筑的安全性造成了极大的威胁。此外，高层建筑的层数越多，越应该充分考虑到高层建筑材料的特性。

4、地下室外墙设计不够科学

在建筑结构设计中，地下室外墙设计占据非常重要的地位，其也是建筑结构设计中非常容易出现问题的部分。地下室外墙设计对地下室建设有很大的影响，对整个建筑项目的承载能力也有很大的影响，因此，在设计方面比较严格。但是，地下室外墙设计在整个建筑结构设计中并没有得到很多人员的重视，在施工中也出现了很多的问题，比较常见的问题就是地下水位的高低、地下层数、地上负载等因素，这些因素对建筑项目的安全系数都有很大的影响，对建筑项目的质量也有很大的影响。

二、建筑结构设计中的应对策略

1、建筑结构设计图纸过于简单

在建筑项目施工中，建筑结构设计图纸的作用至关重要，要想使图纸能够更加完善和合理，要在进行设计时对每个细节问题都进行重视，在建筑结构设计方面要对建筑结构类型、建筑结构抗震设计、建筑结构抗震等级、建筑结构防裂等问题进行重视。但是，在现在的建筑结构设计中，存在着很多的设计环节不规范的情况，在设计方面采用的标准不规范，设计图纸中对很多事物的标高等重要信息没有进行明确，导致建筑项目在施工中出现了很大的随意和混乱问题，对建筑项目的质量产生了很大的影响。

2、保障建筑基础选型的合理性

建筑结构在选型方面要对两方面的指标进行重视，对建筑外形设计情况和建筑项目所在区域的地质情况要进行掌握。建筑结构设计人员在拿到提资图以后，不能盲目的开展建模计算工作，要对建筑项目的外形设计特征和建筑项目所在区域的地质情况进行全面的认知和分析。建筑基础选型过程中，结构设计人员要和其他方面的工作人员进行充分的协调，设计出更加可行的方案。建筑结构设计的科学性和合理性得到保证，才能保证建筑项目施工的质量。

3、优化高层建筑的消防结构设计

随着建筑业的发展，高层建筑在城市中的应用越发普遍。除去自然灾害引发的地震以外，还要充分考虑人为因素引起的灾害，比如火灾。高层建筑结构越复杂越高，那么一旦引起了火灾，使用者的人身安全和财产安全就会受到极大的威胁。因此，在高层建筑结构的设计中注意防火是很关键的。首先，防火间距要合理，设计人员在进行设计时，要按照相关规定进行操作，精确地测出建筑物之间的实际距离。然后，对于设计要因地制宜，防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有安全疏散通道的设计也很重要。一般而言，安全疏散通道应该进行垂直结构设计，而且尽量多设计几条，利于慌乱人群的疏散。安全疏散通道中一定要设计防烟区，避免烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计，可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外，防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。

4、确保地下室外墙设计的科学性

在现代建筑，特别是高层建筑项目施工的过程中，建筑物的整体质量在很大程度上由地下室外墙所支撑。因此，若在建筑结构设计的过程中，对于地下室外墙的设计不够科学与合理，则势必会导致整个建筑物的稳定性受到严重的影响。结合实际工作经验来看，在地下室外墙设计的过程当中，结构设计工作人员首先需要对整个建筑物的质量加以衡量，结合建筑项目所处区域的地质特征，完成对地下室外墙基本尺寸的设计工作。常规意义上来说，对于高层建筑项目而言，地下室外墙结构设计过程中的墙面厚度需要保持在250mm以上。同时，为了防止由水泥用量增大而导致地下室外墙墙面混凝土产生裂缝问题，应当避免将混凝土强度设计过高，但也应当在C30等级以上。

5、优化高层建筑的抗震性能

高层建筑结构的设计要保证各个地方的刚度对称且均匀，其平面形状也要尽量的规范和尽量的简单。如果能够保证以上要求达到标准，那么在计算地震应力时就会容易的多，处理起来也会容易很多。比如地震应力扭转和集中地方的处理等等。由此可见，在设计高层建筑的结构时，要尽量可能地将建筑刚度的中心点和地震力作用中心点设计到一起，正常情况下，偏心距e要比与外力作用线垂直的建筑物边长的5%小。高层建筑物体积庞大，吨位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出现地震或者其他使之震动的因素，造成的损失将是巨大的。为了避免灾难的发生，必须要优化好高层建筑的抗震性能。

6、对建筑材料加以统筹安排与利用

在工作人员展开建筑结构设计工作的过程当中，对于各类建筑材料的选取同样是关键的工作内容之一。对于建筑材料的选择需要充分考虑的指标包括：建筑材料的受力特征；建筑材料的工作环境。同时，所选择的建筑材料应当在保障材料使用性能的基础之上，最大限度地降低建筑材料的损失与浪费问题。此过程当中需要特别注意的是：建筑结构设计人员需要结合项目设计的实际情况，设计多种建筑材料的选取方案，通过综合对比的方式，选择经济优势、以及性能优势最为突出的建筑材料设计方案。

结束语

高层建筑结构设计工作繁琐、技术要求高、设计难度大，设计人员一定要首先摆正自己的心态，综合考虑实际施工需要和相关技术要点，以高度的热情和积极的态度完成设计工作，为施工的正常有序进行打下良好的基础。

参考文献

[1]谢春，翁家栋，邱骏伟，等.某8度区超B级高度建筑结构设计[C].2012建筑结构抗震技术国际论坛论文集，2012（27）.

第7篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

【关键词】：高层建筑；结构选型；重要性；

中图分类号： TU97 文献标识码：A 文章编号：

【 Abstract 】:The structure of the high-rise building system is high-rise structure whether reasonable, key economic, along with the development of building height and function need constantly develops and changes. The thesis summed up the various kinds of high building structure system, especially in recent years, the complex, novel appeared of structural system of the mechanical characteristics and structure design of high-rise building points are discussed

【 key words 】: High-rise buildings; The structural type; Importance;

引言

对于高层建筑的结构设计, 首先摆在结构工程师面前的是结构选型的问题。高层建筑结构的选型通常要遵循一定的原则, 它不仅考虑到建筑物的适用性、经济性、抗震性能,而且要考虑施工安装的影响。正确处理高层建筑结构体系的选型问题,对于高层建筑结构设计而言, 具有至关重要的意义。

1.一、 高层建筑结构选型的重要性

1.1（一）高层建筑结构复的杂性。随着现代高层建筑体形与平立面空间分布日益复杂,高度、规模、投资日益增大。也就要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为:

(1)1.需求多元化、功能综合化的趋势,必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布的多样化、个性化与复杂化。为增大建筑净空高度,很多高层建筑中存在的新问题与矛盾开始显现，对结构系统形式的要求提高。

(2)2.随着高度与规模的增大,高层建筑投资增加、工期增长,其结构系统优化的必要性以及可优化的空间与效益将更明显。结构优化,首先是其形式的优化,然后才是其布局与构件参数的优化。

3)3.高层建筑需考虑的影响因素日益复杂，系统、综合和多变,选型需要的知识信息愈加庞大,选型结果受人为因素的影响也将增大。

1.2（二）高层建筑与城市社会发展的关系密切。我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升,城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源,减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费,提高城市社会吸纳能力及其综合效益,缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾,改善城市环境与调节心理等城市社会性问题,高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长,且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。

2.二、 高层建筑结构选型的若干思考

选型工作具有很强的综合性，包含大量确定与不确定的因素,受诸多条件和因素影响。高层结构是否合理、经济的是关键，随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。除了要考虑工程造价和投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性、施工条件、技术能力、施工工期、建筑材料和能源供应。建筑美学要求包括建筑群及其环境的配合，建设场地的地形地貌自然灾害等等。

2.1（一）从结构体系角度分析

高层建筑的结构体系主要有框架结构、异型柱框架结构、框架一剪力墙结构,现分别加以分析。

2.1．1.异型柱框架结构

这种结构体系是框架结构的一个派生结构形式,它除了具有框架结构的特点外, 与墙同宽的异型柱很好地解决了建筑平面使用问题。 但因异型柱相对于框架柱来说,刚度和承载能力相差了许多且规范对其的要求也比框架结构高，故多用于多层建筑(如别墅)。高层建筑中仅用于8层的小高层，适用高度范围一般为24m以下(6度设防)

2.1.2 .框架结构

由框架梁、柱、楼板等主要构件组成其特点是柱网布置灵活, 便于获得较大的使用空间。延性较好, 填充墙可采用轻质隔墙减轻结构自重。造价低框架应当纵横双向布置,形成双向抗侧力体系，但内凸的框架柱会影响使用功能, 且横向侧移刚度较小,抗震性能较差。地震中填充墙损坏严重,修复费用很高。适用高度范围一般为60m以下(6度设防)

2.1.3.框架一剪力墙结构

这种结构体系的特点是利用电梯间做钢筋硅核心筒抵抗大部分水平荷载,。框架柱主要承受竖向荷载，既具有框架结构布置灵活的特点, 满足大空间的房屋的要求, 又具有较大的刚度和较强的抗震能力。框架一剪力墙结构的主要缺点,：由于功能要求剪力墙布置位置往往受到限制,。往往不可避免地造成刚心、质心不重合, 产生偏心扭矩, 且内凸的框架柱仍会影响使用功能"。适用高度范围一般为130m以下(6度设防)

2.1.4.剪力墙结构

剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。其特点是整体性好、侧向刚度大、水平力作用下侧移小,便于房间内部布置。可通过在适当部位开结构洞,形成若干短肢剪力墙来调整整体刚度,。并可采用轻质填充墙减轻结构自重及工程造价。缺点是不能提供大空间房屋结构,延性较差,造价高。适用高度范围一般为140m以下(6度设防)。

2.1.5.筒体结构

框架-核心筒结构由实体的核心筒和外框架构成。一般将电梯间及一些服务用房集中在核心筒内;其他需较大空间的办公用房、商业用房等布置在外框架部分。由于核心筒实际上是两个方向的剪力墙构成封闭的空间结构, 相对于框架一剪力墙结构具有更好的整体性与抗侧刚度。且刚心、质心偏差很小，适用高度范围一般为150mm以下(6度设防)。

2.2（二）从结构部位分析

2.2.1.竖向承重结构的选型

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和用途。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;层数很多或设防烈度较高时,可用筒体结构。当建筑物的高度超出表中数值时,要进行专门的研究,采取有效的措施。选择结构体系应考虑的另一个因素是建筑物的用途。目前国内高层建筑按用途大体上可分三大类:住宅、旅馆及公共性建筑(办公、商业、科研、教学、医院等)。住宅建筑一般采用剪力墙结构。

2.2.3.水平承重结构的选型

水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。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成过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。当采用装配式楼板时,框架－剪力墙结构应加混凝土现浇面层。楼盖结构应满足:房屋高度超过50m时,框架―剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构;剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构。房屋高度不超过50m时,8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构;6、7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖;框架结构和剪力墙结构可采用装配式结构。同时对于现浇楼盖,混凝土强度等级不宜低于C20,也不宜高于C40。

2.2．3下部结构的选型

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:适用于层数不多、土质较好的框架结构。当地基为岩石时,可采用地锚将基础锚固在岩石上,锚入长度≥40d。

(2)交叉梁基础:即双向为条形基础。适用:层数不多、土质一般的框架、剪力墙、框架－剪力墙结构。

(3)片筏基础:适用于层数不多土质较弱或层数较多土质较好时采用。当基岩埋置深度很深,水下水位又很高,但是在距地表不深处有一定承载力和一定厚度的持力层时,选用片筏基础比选用桩基础可以节省投资和缩短工期。但片筏基础的刚度较弱,应注意对基础不均匀沉降、变形和裂缝进行验算。当地下水位很高时,还要进行抗浮验算。

(4)复合基础:适用于层数较多或土质较弱时采用。可用于填土、饱和及非饱和粘性土。CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基代表,目前它已大量应用于高层建筑地基。它既可适用于条形、独立基础,也可用于筏基和箱形基础。

3.结语

(l)高层建筑结构体系直接影响抗震性能,结构选型应满足以下要求:应具有必要的承载能力!刚度和变形能力;应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载! 风荷载和地震作用能力;应避免连续倒塌;结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布, 避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位;宜具有多道抗震防线。

(2)高层建筑结构选型应根据房屋高度。高宽比!抗震设防类别!抗震设防烈度。场地类别!结构材料!施工技术条件!工程造价等因素, 并应满足建筑使用功能的要求, 满足建筑造型艺术的要求,适应未来发展与灵活改造的需要, 在不违反规范的前提下, 选用适宜的结构体系。

参考文献

[1]沈蒲生．高层建筑结构设计[M]．北京:中国建筑工业出版社,2006.

[2]刘海卿,康珍珍,张丙军.高层建筑结构选型影响因素分析[J].科学技术与工程,2006(6).

第8篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

论文关键词：高层概况发展体系施工

论文摘要：本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构体系，通过对国内已建和在建的高层建筑钢结构国产化问题的调研，分析了在钢材、设计、施工和监理等方面国产化所面临的主要问题，为高层建筑钢结构的发展提出了一些建议。

高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。

超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄厚的象征。来源于/

一、我国的高层与超高层钢结构建筑的发展

我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》。

1、钢材的国产化

国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB4104-2000)，比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-94)又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。

2、钢结构设计国产化

截止2003年3月，我国已建和在建的高层建筑钢结构有60余幢，按其结构类型划分，钢框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合计6011%；钢框架-支撑体系占1813%；巨型框架占813%；纯钢框架占617%，筒体和钢管混凝土结构各占313%。统计表明，目前我国高层建筑钢结构以混合结构为主。

鉴于我国对混合结构尚未进行系统的研究，所以《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)暂不列入这种结构类型是合理的。

国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。

钢结构设计分两个阶段，即设计图阶段和施工详图阶段。现在有的设计院完全采取国外设计模式，无构件图、节点图和钢材表等，对工程招投标和施工详图设计带来不便。因此，建议有关部门对此做出具体规定。关于节点设计问题，国内应多做一些理论和试验研究工作，比如柱梁刚性节点塑性铰外移和防止焊接节点的层状撕裂等。由于钢结构的阻尼比较低，在研发各种耗能支撑和节点的减震消能体系方面，国际上研究和应用较多，国内应加快进行此方面的研究。

二、高层及超高层结构体系

对于高层及超高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。

对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。

三、钢结构制作与安装1、钢柱的安装

钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件，在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。

100m高的超高层钢柱一般分为8～12节构件，钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度，即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换，要求对每节钢柱应编号予以区别，正确安装就位。

矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊，不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。

钢柱标高的控制一般有二种方式：

(1)按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm，不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格，这种制作安装一般在12层以下，层高控制不十分严格的建筑物。

(2)按设计标高制作安装。一般在12层以上，精度要求较高的层高，应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高，每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。

2、框架梁的制作与安装

高层、超高层框架梁一般采用H型钢，框架梁与钢柱宜采用刚性连接，钢柱为贯通型，在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。

框架梁应按设计编号正确就位。

为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性，在工厂制造时，在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿)，悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝，腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁（短牛腿）连接，上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝，腹板采用高强螺栓连接。

由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求，当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时，腹板的连接板可开椭圆孔，椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0（d0为螺栓孔径），并应保证孔边距的要求。

框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度，需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核，确定其翻样下料的精确长度。

框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接，目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘，先一端点焊定位，再焊另一端。

第9篇：高层建筑结构抗震设计论文范文

【关键词】高层建筑；结构设计；选型结构

选型工作具有很强的综合性包含大量确定与不确定的因素，受诸多条件和因素影响，高层结构是否合理、经济的关键，随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。除了要考虑工程造价和投资能力，还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性，施工条件，技术能力，施工工期，建筑材料和能源供应，建筑美学要求包括建筑群及其环境的配合建设场地的地形地貌自然灾害等等。

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框架结构，异型柱框架结构，框架一剪力墙结构，剪力墙结构，部分框支剪力墙结构，筒体结构（框架一核心筒结构，筒中筒结构），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。一般高层建筑结构体系包括框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系、框架-筒体体系、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。复杂高层建筑结构体系一般是指带转换层结构体系、连体结构体系、悬挑结构体系、带加强层结构体系、平面不规则结构体系等。（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

（1）高层建筑与城市社会发展的关系密切我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升，城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源，减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费，提高城市社会吸纳能力及其综合效益，缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾，改善城市环境与调节心理等城市社会性问题，高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长，且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。

（2）高层建筑结构复杂性提高现代高层建筑体形与平立面空间分布日益复杂，高度、规模、投资日益增大，要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为：1）需求多元化、功能综合化的趋势，必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布等多样化、个性化与复杂化，为增大建筑净空高度，很多一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现，对结构系统形式的要求提高。2）随着高度与规模等增大，高层建筑投资增加、工期增长，其结构系统优化的必要性及可优化的空间与效益将更明显。结构优化，首先是其形式的优化，然后才是其布局与构件参数的优化。3）高层建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变，选型需要的知识信息愈加庞大，选型结果受人为因素的影响也将增大。

3.高层建筑结构选型的若干思考

（1）竖向承重结构的选型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和用途。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；层数很多或设防烈度较高时，可用筒体结构。当建筑物的高度超出表中数值时，要进行专门的研究，采取有效的措施。选择结构体系应考虑的另一个因素是建筑物的用途。目前国内高层建筑按用途大体上可分三大类：住宅、旅馆及公共性建筑（办公、商业、科研、教学、医院等）。住宅建筑一般采用剪力墙结构。

（2）水平承重结构的选型水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。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成过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。当采用装配式楼板时，框架-剪力墙结构应加混凝土现浇面层。楼盖结构应满足：房屋高度超过50m时，框架―剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构；剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构。房屋高度不超过50m时，8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构；6、7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖；框架结构和剪力墙结构可采用装配式结构。同时对于现浇楼盖，混凝土强度等级不宜低于C20，也不宜高于C40。

（3）下部结构的选型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：适用于层数不多、土质较好的框架结构。当地基为岩石时，可采用地锚将基础锚固在岩石上，锚入长度≥40d。2）交叉梁基础：即双向为条形基础。适用：层数不多、土质一般的框架、剪力墙、框架-剪力墙结构。3）片筏基础：适用于层数不多土质较弱或层数较多土质较好时用。当基岩埋置深度很深，水下水位又很高，但是在距地表不深处有一定承载力和一定厚度的持力层时，选用片筏基础比选用桩基础可以节省投资和缩短工期。但片筏基础的刚度较弱，应注意对基础不均匀沉降、变形和裂缝进行验算。当地下水位很高时，还要进行抗浮验算。4）复合基础：适用于层数较多或土质较弱时采用。CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基代表，目前它已大量应用于高层建筑地基。它既可适用于条形、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

高层建筑结构的选型与结构布置在结构抗震概念设计中占有极其重要的地位，它们直接影响着结构的安全性与经济性。总的来说，高层建筑结构选型包含竖向承重结构选型、水平承重结构选型以及下部结构选型；结构布置包括结构平面布置、结构竖向布置及变形缝设置。设计中应根据房屋的高度、高宽比等多方面因素选取合理的结构体系，以上因素在结构选型方面应该重点考虑。 [科]

【参考文献】