時間：2023-07-21 17:28:22
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計
Abstract: to a tall building for, and to adapt the building structure system, structure and arrangement of the conceptual design is not absolute but reasonable structure design should be the only. Based on many years of work experience, and structure design of a high-rising structure is analyzed, in order to offer reference for the same.
Keywords: tall building; Structure design
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：
一、超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
超高層的結(jié)構(gòu)體系選擇與低層、多層的建筑相比，超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得十分重要。不同的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇可以對建筑的樓層數(shù)目、平面布置、施工技術(shù)要求、各種管道的布置及投資多少等產(chǎn)生最為直接的影響。超高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要具有以下幾個特點：
1 水平力是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素。有研究證明，樓房的自重與樓面的載荷在豎向放人構(gòu)件中所產(chǎn)生的彎矩與軸力大小僅僅是與樓房的高度一次方形成正比，但是水平載荷對與建筑所產(chǎn)生的傾覆力矩以及軸力的大小則是與樓房的高度二次方形成正比。因此在超高層的建筑設(shè)計中，水平力是設(shè)計主要因素。
2 軸向變形是不可忽視的。當(dāng)樓層十分高時，由于樓房的自重而產(chǎn)生的軸向壓應(yīng)力會導(dǎo)致樓房的中柱產(chǎn)生出較大軸向變形，會直接導(dǎo)致連續(xù)梁的中間支座處負彎矩值直接減小，從而導(dǎo)致跨中正彎矩值與端支座的負彎矩值增大。
3 側(cè)移做為控制指標。超高層的建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移隨著高度增加會迅速的增大(側(cè)移量和樓層之間高度四次方是正比關(guān)系)，所以結(jié)構(gòu)側(cè)移是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素。
4 抗震設(shè)計的要求更高。超高層的建筑抗震設(shè)計必須要做到“三水準”要求，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。
二、工程概況
某大廈由一棟30層寫字樓、一棟2層商業(yè)附樓和4層地下室組成，總建筑面積90149m2，屋面結(jié)構(gòu)高度18280m、停機坪結(jié)構(gòu)高度19320m。
三、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
1 結(jié)構(gòu)選型
本工程采用鋼筋混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu)，雖然其結(jié)構(gòu)承載能力和抗變形能力比筒中筒結(jié)構(gòu)差，但避免了結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的轉(zhuǎn)換，滿足了建筑立面效果和使用要求。為解決建筑首層層高120m、結(jié)構(gòu)高度超限及減小柱截面等問題，下部若干層采用鋼管混凝土組合柱，樓蓋采用現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土梁板體系。
承載力和水平位移計算時，基本風(fēng)壓均按重現(xiàn)期為100年的0．90kN／m3取值，(廣東省實施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JG13―2002補充規(guī)定DBJ/Tl5―46―2005尚未頒布)。由于結(jié)構(gòu)側(cè)向位移不滿足限值要求，在第3O層利用建筑避難層，設(shè)置了鋼筋混凝土桁架的結(jié)構(gòu)加強層，結(jié)構(gòu)加強層是一把雙刃劍，雖然可提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度，也使得結(jié)構(gòu)豎向剛度突變，所以結(jié)構(gòu)加強層及相鄰層按《高規(guī)》要求進行了加強處理。
2 超限措施
本工程結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則、剛度和承載力分布均勻，豎向體型也規(guī)則和均勻、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)貫通(如圖1)，除結(jié)構(gòu)高度超過適用限值外，其它指標通過調(diào)整后均達到未超限。
圖1 結(jié)構(gòu)布置平面圖
由于結(jié)構(gòu)高度超限、而且首層層高12.0m，超限應(yīng)對措施把首層及下部若干層的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件作為加強的重點：l～15層框架柱采用鋼管混凝土組合柱、1～2層核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱、首層抗震等級提高一級。鋼管混凝土柱有著卓越的承載能力和變形能力，但其防腐和防火材料不僅造價較高還有時效性，需考慮今后的維修保養(yǎng)，鋼管混凝土疊合柱及鋼管混凝土組合柱可彌補這方面的缺陷。核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱，以解決由于首層層高較大，使得剪力墻端部應(yīng)力集中的問題，并提高剪力墻的承載能力和抗變形能力。
四、鋼管混凝土組合柱的梁柱節(jié)點
在工程中往往僅在框架柱中采用鋼管混凝土，而框架梁則采用普通鋼筋混凝土，鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點成為工程中難點之一。目前常用的連接節(jié)點有：鋼牛腿法、雙梁法、環(huán)梁法、鋼管開大洞后補強法及純鋼筋混凝土節(jié)點法等，本工程采用在鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點，為連接節(jié)點的設(shè)計提供多一種選擇。
1 鋼管開小孔的連接節(jié)點構(gòu)造(如圖2)。鋼管上開穿鋼筋小孔的連
接節(jié)點做法要點如下：
圖2鋼筋穿鋼管立面圖
① 鋼管開小孔：小孔直徑D=鋼筋直徑+10mm，小孔水平間距：3×D，小孔垂直間距=2×D；
②鋼管水平加強環(huán)：梁頂面和梁底面各設(shè)置一道，環(huán)板寬度：鋼管混凝土柱時，取0.10倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時，取65~100mm；環(huán)板厚度=0.5t且≥16mm(t為鋼管壁厚)；
③鋼管豎向短加勁肋：緊貼水平加強環(huán)，肋寬=環(huán)板寬一15mm，肋厚=環(huán)厚，長度為200mm，布置在梁開孔部位的兩側(cè)和中間；
④梁鋼筋盡量采用直徑較大的HRB400級鋼筋，以減少鋼管開孔數(shù)量。在鋼管混凝土疊合柱時，部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過。
2 鋼管開小孔連接節(jié)點的優(yōu)點
①鋼管開小孔后對鋼管截面削弱不大，梁鋼筋穿過小孔后剩余的縫隙很小，鋼管對管芯混凝土的約束力基本沒減少，不影響鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力；②梁鋼筋直接穿過鋼管后，梁可以可靠的傳遞內(nèi)力，梁長范圍內(nèi)的剛度保持不變，結(jié)構(gòu)受力分析與實際相同。(鋼牛腿法和鋼管開大洞后補強法，在梁端范圍內(nèi)有相當(dāng)長度的型鋼，使得梁剛度急劇變化)；③在設(shè)置水平加強環(huán)和豎向短加勁肋補強后，鋼管在節(jié)點區(qū)是連續(xù)的，節(jié)點的剛性不受影響，滿足“強節(jié)點弱構(gòu)件”的要求；④ 現(xiàn)場施工較方便，即使圓弧形梁鋼筋也可順利穿過；⑤節(jié)點補強所用材料比鋼牛腿法和鋼管開大洞法減少很多，造價較低。
五、剪力墻平面外對梁端嵌固作用的分析
對于框架一核心筒結(jié)構(gòu)，部分框架粱要支撐在剪力墻平面外方向，剪力墻平面外對梁端嵌固作用究竟如何，其研究文獻較少，設(shè)計標準和規(guī)范也沒有涉及。影響剪力墻平面外對梁端嵌固作用的主要因素：墻平面外對粱端嵌固作用的有效長度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。目前常用的計算分析軟件雖然具有墻元平面外剛度分析功能，但未考慮墻平面外對梁端嵌固作用的有效長度，當(dāng)遇到墻肢很長或筒體墻肢空間剛度很大情況時，計算分析軟件會高估了墻平面外對梁端的嵌固作用，使得梁端負彎矩計算值要大于實際值，本工程應(yīng)對措施如下：
1 采用梁端增加水平腋方法，用以直接增加墻平面外對梁端嵌固作用有效長度；
2 采用增加墻邊框梁方法(如圖3)，用以增加墻平面外對梁端嵌固的局部剛度。墻邊框梁截面寬度應(yīng)不小于0．4倍梁縱筋錨固長度，墻邊框梁截面高度應(yīng)大于樓面梁截面高度，為保證梁端剪力通過墻邊框梁均勻傳遞到墻上，墻邊框梁寬出墻厚處用斜角過渡；
3 為保證梁正截面設(shè)計更加符合實際受力情況，梁端計算彎矩可以采用“調(diào)幅再調(diào)幅”方法，即分析計算時設(shè)定梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù)后，配筋時再局部手算調(diào)幅。“調(diào)幅再調(diào)幅”時，應(yīng)考慮構(gòu)件的剛度、內(nèi)力重分布的充分性、裂縫的開展及變形滿足使用要求。
圖3墻邊框梁的設(shè)置
六、核心筒外墻的連梁設(shè)計
核心筒外墻的連粱縱筋計算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對連粱超筋有專門的處理措施，而且研究文獻也少，但計算模型的選取也是重要因素之就一。
《高規(guī)》規(guī)定，跨高比小于5時按連梁考慮，即連梁屬于深彎粱和深粱的范疇，其正截面承載力計算時，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截面假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計算，其計算偏差當(dāng)然是很大了。
按“強墻弱梁”和“強剪弱彎”原則進行連梁設(shè)計時，雖然《高規(guī)》對連梁設(shè)計有具體要求，但這個“弱”要到什么程度，還是取決于設(shè)計者的理解和經(jīng)驗。
本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進行設(shè)計，除連梁均配置了交叉暗撐外，對非底部加強部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進行了加強處理，以滿足“多道抗震防線’和“強墻弱梁”的要求。
七、結(jié)束語
關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層；超高建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計要點
結(jié)構(gòu)設(shè)計并不是一項簡單的設(shè)計工作，其能效發(fā)揮與不確定因素的控制效果是相互關(guān)聯(lián)的，尤其是復(fù)雜高層的層高特點，會直接造成設(shè)計難度的進一步增加，因此這就需要從建筑需求入手，開展有針對性的設(shè)計工作，并將相應(yīng)影響因素納入重點考量范疇中，一旦結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)缺少對結(jié)構(gòu)布置的合理性規(guī)劃，不僅后續(xù)建筑施工流程難以正常推進，建筑質(zhì)量更會受到直接影響，而建筑結(jié)構(gòu)缺少穩(wěn)定性，也會導(dǎo)致其使用壽命不斷縮短，因此，這就需要不斷強化對復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，充分掌握其設(shè)計要點。
一、復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1.強化對概念設(shè)計的重視
在當(dāng)今社會，設(shè)計可以說是建筑施工的靈魂，尤其是復(fù)雜高層及超高層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化性也就顯得至關(guān)重要。目前，我國的設(shè)計師也將工作重心放在了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計上，在實際設(shè)計環(huán)節(jié)根據(jù)對設(shè)計項目的研究及總結(jié)，也逐漸形成了一定的規(guī)范化標準，其中最為主要的就是強化概念設(shè)計。首先，復(fù)雜高層及超高層由于層高較高，這就對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提出了更要的要求，在實際設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)以此為關(guān)鍵點，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中不斷加強對結(jié)構(gòu)受力的均勻性設(shè)計，使其更加符合應(yīng)用的規(guī)范化標準。
其次，設(shè)計內(nèi)容中應(yīng)該涵蓋著對應(yīng)力高效傳遞的優(yōu)化研究項目，使其能夠在應(yīng)用過程中實現(xiàn)力的快速分解及傳遞；第三，在結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)確保其標準內(nèi)容能夠直接體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)整體上，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的完善性規(guī)劃整理；第四，當(dāng)今社會的各個領(lǐng)域中都倡導(dǎo)應(yīng)用綠色能源，減少浪費及污染問題，而這一理念也應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中得以灌輸，只有這樣才能有效提升復(fù)雜高層及超高層建筑的環(huán)保性能；第五，在推進設(shè)計工作時應(yīng)當(dāng)在結(jié)合工程實際情況的基礎(chǔ)上，將建筑材料與結(jié)構(gòu)進行有機結(jié)合，使二者能夠更加具有協(xié)調(diào)性，從而從根本上提高材料利用率，使其能夠在后續(xù)應(yīng)用中承受高強度的結(jié)構(gòu)荷載力。總體來說，為了將以上幾點落實到設(shè)計主w中，需要建筑以及結(jié)構(gòu)工程師的密切配合，在互相交流經(jīng)驗及工程項目研討過程中，不斷對設(shè)計圖紙進行優(yōu)化調(diào)整，使其更加具有參考價值。
2. 科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系
為了在復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠充分體現(xiàn)出安全性問題，我國相關(guān)設(shè)計師總結(jié)出，提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的科學(xué)性是基礎(chǔ)。選擇該體系的過程中，應(yīng)當(dāng)注重以下幾點：結(jié)構(gòu)體系的合理選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的建筑高度來確定，我國相關(guān)工作人員在近年來的工作中總結(jié)出了不同結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系與不同高度建筑之間的關(guān)系。
例如，在建筑高度小于等于100m 的時候，該體系最佳組合為框架、框架剪力墻及剪力墻；當(dāng)建筑物的高度在100～200m之間的時候，最佳體系為剪力墻和框架核心筒；當(dāng)建筑物高度在200～300m之間時，該體系最佳組成為框架核心筒、框架核心筒伸臂；如果該建筑高度小于600m時，該結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的最佳構(gòu)成應(yīng)該為筒中筒伸臂、巨型框架、桁架、斜撐及組合體；在進行設(shè)計的過程中，應(yīng)注重以上提及的相關(guān)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件能夠保持高度的連接，最好能夠形成一個統(tǒng)一的整體。
3. 高度重視建筑抗震設(shè)計
復(fù)雜高層與超高層建筑當(dāng)中，其抗震設(shè)計應(yīng)當(dāng)在建筑功能充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上進行確立，同時該環(huán)節(jié)也是確保建筑擁有較高安全性的重要部分。抗震方案在高層建筑當(dāng)中，最重要的一點就是科學(xué)選擇建筑材料；實現(xiàn)有效減少地震過程中的能量增加。在這項工作當(dāng)中，驗收承載力是使用建筑構(gòu)件最主要的方式，并且應(yīng)當(dāng)有效控制地震情況下建筑結(jié)構(gòu)的層間位移限值；在實際高層建筑的過程中，結(jié)構(gòu)抗震手段的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)在位移的基礎(chǔ)上建立，并定量分析相關(guān)設(shè)計方案，促使地震發(fā)生時結(jié)構(gòu)的變形彈性能夠?qū)ㄖa(chǎn)生一定程度的保護作用；精確分析地震發(fā)生時建筑構(gòu)件會產(chǎn)生的變形及位移在建筑結(jié)構(gòu)中的體現(xiàn)具有重要意義，這樣一來，能夠?qū)?gòu)建變形值進行有效的確立；針對性設(shè)計應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在建筑構(gòu)件的生產(chǎn)要求及建筑界面的應(yīng)變分別當(dāng)中，同時應(yīng)當(dāng)注重場地的堅固性，這也是有效降低地震發(fā)生時能量輸入的重要方式。
4. 堅持高程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟理念
復(fù)雜高程和超高層建筑是一項較大的項目，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工過程中，會面臨很多成本輸出問題。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)該堅持經(jīng)濟型設(shè)計理念。對于結(jié)果設(shè)計方案，應(yīng)該堅持優(yōu)化處理，避免在建設(shè)過程中由于結(jié)構(gòu)冗長而造成成本浪費的問題。
二、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中確保計算和設(shè)計的準確性
1. 合理選擇分析軟件、合理計算結(jié)果
現(xiàn)階段，復(fù)雜高程與超高層建筑結(jié)構(gòu)計算軟件的種類很多，側(cè)重點也有所不同，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員首先應(yīng)該明確不同的軟件的作用，然后根據(jù)實際需要合理選擇合適的計算軟件。與此同時，還應(yīng)該對具體的設(shè)計計算結(jié)果進行科學(xué)分析，從力學(xué)理念和工程設(shè)計經(jīng)驗方面進行合理判斷，確保計算結(jié)果的合理性和準確性。
2. 重視荷載與作用方面的考慮
對于復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于高層建筑很容易受到風(fēng)載荷的影響，因此在高層建筑，尤其是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該重點考慮風(fēng)載荷的影響。例如，在某大樓設(shè)計過程中，不僅需要考慮相關(guān)設(shè)計規(guī)范，而且還進行了相關(guān)風(fēng)洞試驗，從而提高建筑物的抗風(fēng)載能力。在具體的試驗過程中，設(shè)計了一個以 1：500 為比例的模型在半徑為 600m 的風(fēng)場環(huán)境中進行試驗，驗證建筑在不同風(fēng)況下的受力情況。
現(xiàn)階段，對于地震災(zāi)害的預(yù)測，在技術(shù)方面還有一定的限制，很難準確預(yù)定地震災(zāi)害。有些發(fā)達國家對于地震的研究十分深入，但是依然無法準確預(yù)估地震發(fā)生的時間和地點。因此，在高層建筑設(shè)計過程中，應(yīng)該加強抗地震力的設(shè)計。與此同時，還應(yīng)該重點考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應(yīng)。
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們生活質(zhì)量不斷上升，我國城市建設(shè)過程中復(fù)雜高層與超高層建筑增加，在對這類建筑進行設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)方案及類型等因素。經(jīng)過我國建筑行業(yè)近年來積累的經(jīng)驗，總結(jié)出復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點包括概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系及抗震設(shè)計等內(nèi)容。新時期，我國建筑行業(yè)相關(guān)工作人員只有在實踐中不斷加強對這些方面的重視，才能夠促進我國建筑業(yè)不斷進步。
參考文獻：
【關(guān)鍵詞】：超高層；結(jié)構(gòu)設(shè)計；特點；要點
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
引言
超高層建筑的建造，其所以如此之快，除了有的城市為了有一個高大的形象建筑之外，主要還是超高層建筑能在有效面積的土地上，得以發(fā)揮最大的使用效益。也盡管建造超高層需要的費用比一般高層建筑高出很多，但在我國的城市建設(shè)中，隨著日益快速發(fā)展的需要，為土地使用率的提高，必然會使超高層建筑以更快的速度發(fā)展。
一、超高層建筑設(shè)計的特點
1、超高層建筑由于消防的要求，須設(shè)置避難層，以保證遇到火災(zāi)時人員疏散的安全。由于機電設(shè)備使用的要求，還需要設(shè)置設(shè)備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用，而對于更高的多功能使用的超高層建筑，它不只每15層設(shè)一個避難層兼設(shè)備層即可，還需要設(shè)有機電設(shè)備層。對于這些安放有設(shè)備的樓層設(shè)計除考慮實際的荷載之外，更需考慮設(shè)備的振動對相鄰樓層使用的影響。
2、超高層建筑的平面形狀多為方形或近似，對于矩形平面其長寬比也是在2以內(nèi)，尤其抗震設(shè)防的高烈度地區(qū)更應(yīng)采用規(guī)則對稱平面。否則，在地震作用時由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大，易受到損壞。
3、超高層建筑的基礎(chǔ)形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面為框架-核心筒或筒中筒，基本沒有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時，由于基底壓力大要求地基承載力很高，除了基巖埋藏較淺可選擇天然地基外，一般均采用樁基。
4、房屋高度超過150m的超高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的使用條件，滿足風(fēng)荷作用下舒適度要求，結(jié)構(gòu)頂點最大加速度的控制滿足相關(guān)規(guī)定要求。
二、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1、平面設(shè)計
從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意味著不增加基礎(chǔ)造價和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟效益。地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。
在滿足地下室車庫層和底層架空或者底層商鋪的前提下，遵循對稱、均勻、周邊、拐角的原則，在結(jié)構(gòu)周邊、拐角和核心筒等部位對落地剪力墻進行較合理布置，主體結(jié)構(gòu)抗震等級為三級(低于140m)和二級(高于140m)。對結(jié)構(gòu)薄弱部位如樓電梯周圍，內(nèi)庭院周圍均設(shè)置了120mm厚樓板，采用雙層雙向拉通鋼筋予以加強;對少量肢長受到限制的短肢剪力墻(墻肢長度∶墻厚
2、基礎(chǔ)設(shè)計
超高層建筑一般多設(shè)二層或更多層的地下室，其基礎(chǔ)的埋置深度均能滿足穩(wěn)定要求。而對于基巖埋藏較淺無法建造多層地下室不能滿足埋置深度要求的，則可設(shè)置嵌巖錨桿來滿足穩(wěn)定要求。
（1）天然地基基礎(chǔ)。對于基底砌置在砂、卵石層的建筑，多是采用等厚板筏形基礎(chǔ)。但也有工程采用箱形基礎(chǔ)。
（2）樁基基礎(chǔ)的設(shè)計。超高層建筑的樁基礎(chǔ)，由于基底壓力大，要求的單樁豎向承載力較高，因此，均采用大直徑鉆孔灌注樁或有條件的工程場地采用大直徑人工挖孔擴底灌注樁。樁端持力層的選擇應(yīng)考慮層厚較大和密實的砂、卵石層或中風(fēng)化、微風(fēng)化基巖，以減少樁端沉降變形。
3、核心筒外墻的連梁設(shè)計
核心筒外墻的連梁縱筋計算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對連梁超筋有專門的處理措施，而且研究文獻也不少，但計算模型的選取也是重要因素之一。《高規(guī)》規(guī)定，跨高比小于5時按連梁考慮，即連梁屬于深彎梁和深梁的范疇，其正截面承載力計算時，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計算，其計算偏差當(dāng)然是很大了。按“強墻弱梁”和“強剪弱彎”原則進行連梁設(shè)計時，雖然《高規(guī)》對連梁設(shè)計有具體要求，但這個“弱”要到什么程度，還是取決于設(shè)計者的理解和經(jīng)驗。本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進行設(shè)計，除連梁均配置了交叉暗撐外，對非底部加強部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進行了加強處理，以滿足“多道抗震防線”和“強墻弱梁”的要求。
4、轉(zhuǎn)換層設(shè)計
高層建筑應(yīng)保證大空間的需求的房間具有足夠的剛度，從而防止轉(zhuǎn)換層沿豎向的剛度變化過大，應(yīng)建立嚴格的轉(zhuǎn)換層上部和下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比例。高層建筑的轉(zhuǎn)換層抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不小于上一層結(jié)構(gòu)側(cè)向高度的百分之七十，并且根據(jù)高層建筑的指數(shù)設(shè)計的規(guī)范要求。控制轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的下部與上部的等效側(cè)向剛度比宜接近于1。同時還應(yīng)保證一定比例剪刀墻的落地，加大落地厚度，從而提高剪刀墻混凝土的強度等級，減小洞口的尺寸，從而盡量使縱橫墻形成筒體。整體結(jié)構(gòu)的分析過程，應(yīng)對轉(zhuǎn)換層的薄弱部位的樓板平面的變形對建筑結(jié)構(gòu)受力的印象程度。并通過剪刀墻的布置方式的調(diào)整，從而使相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與剛性相接近，避免了扭轉(zhuǎn)，實現(xiàn)平面布置的規(guī)范。合理地加強框支剪力墻轉(zhuǎn)換層以下豎向構(gòu)件的配筋率，按相關(guān)規(guī)定確保整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)抗傾覆；同時，使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板來達到增強結(jié)構(gòu)整體性的目的。保證核心筒內(nèi)部樓板厚為150mm，并且是雙層雙向的配筋以及相關(guān)圍護材料為新型輕質(zhì)材料，從而有利于減小地震反應(yīng)，減輕建筑自身重量。
5、電梯設(shè)計
超高層建筑內(nèi)主要豎向交通由多部高速電梯承擔(dān)著人的豎向動線運動。由于甲級辦公樓行業(yè)規(guī)定，電梯等候時間和電梯的運輸能力(5分鐘內(nèi)運送人員占總?cè)藬?shù)的比例：HC5)是另一個重要指標，對其產(chǎn)生直接影響的是電梯的速度、數(shù)量和載客人數(shù)。另外，電梯的數(shù)量和大小又直接影響著建筑面積的大小。
此外，超高層內(nèi)按照《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定，還需布置消防電梯，電梯數(shù)量按照標準層單層面積決定。除了客運、消防關(guān)系著電梯的設(shè)計外，整棟建筑中的所有貨運流線，也需通過建筑的豎向交通解決。因此，超高層建筑肩負著整棟建筑的客運流線、貨運流線、消防疏散三個重要的方面。
三、新技術(shù)的推廣和應(yīng)用
為執(zhí)行國家建筑技術(shù)經(jīng)濟政策，積極推廣建設(shè)部推廣的建筑十大新技術(shù)，根據(jù)本工程的實際情況，在保證工程總造價不超出投資限額的情況下積極推廣使用建筑新技術(shù)和新材料。
1、使用高強度鋼筋。采用高強度鋼筋，充分利用鋼筋的抗拉性能，減少鋼筋用量，減小構(gòu)件配筋率，節(jié)約工程造價，總體經(jīng)濟效益明顯。
2、豎向鋼筋接駁采用埋弧對焊或機械連接，可保證鋼筋的連接接頭的質(zhì)量。
3、采用高強和高性能混凝土。下部樓層柱及剪力墻混凝土強度等級采用C55；地下室底板、外側(cè)墻及后澆帶采用微膨脹抗?jié)B混凝土，以增加混凝土的抗裂性能，取得較好的防水效果。
4、砌體采用新型輕質(zhì)墻砌體材料，減輕結(jié)構(gòu)自重，減少地震作用，降低基礎(chǔ)造價。
結(jié)語
超高層建筑自身特點大大增加了超高層建筑的不穩(wěn)定因素，因此，不能將超高層建筑視為普通建筑的拉伸和重疊，以免影響到建筑的使用效果。在實際設(shè)計過程當(dāng)中，要根據(jù)超高層建筑的特點開展相應(yīng)施工環(huán)節(jié)的加強，減少安全隱患，確保超高層建筑整體質(zhì)量，確保我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻
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作者簡介姓名:（出生年—），性別，籍貫，職稱，研究方向：
作者姓名:鄭紅，
出生年月：1975年11月，
性別：女
籍貫：汗族
職稱：工程師，
研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，
學(xué)歷：本科，
摘要：本文重點分析當(dāng)前我國高層住宅建筑中幾種建筑結(jié)構(gòu)，以最佳適用性原則為基準分析幾種結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和特點，從而分析住宅適用性最佳的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。
關(guān)鍵詞：高層住宅建筑結(jié)構(gòu)適用性原則
受地域價值、土地價格的影響，土地稀缺已成為不爭的事實。在這樣的背景下，高層住宅建筑的誕生自然在情理當(dāng)中。對于政府出臺有關(guān)超高層建筑響應(yīng)的政策，個人認為，高層建筑對城市建設(shè)的整體發(fā)展無疑起到了有力的推動作用。那從人類居住的適用性、經(jīng)濟性原則來看那種結(jié)構(gòu)設(shè)計更符合人類安居的基本原則！
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體系與技術(shù)應(yīng)用概述
當(dāng)前，高層、超高層建筑不斷涌現(xiàn)。建筑師設(shè)計了眾多復(fù)雜體型和內(nèi)部多變的高層建筑，我國高層建筑的復(fù)雜程度已位居世界前列。高層建筑除了要滿足建筑使用功能的要求，還越來越重視建筑個性化，在建筑藝術(shù)造型方面體現(xiàn)創(chuàng)新。例如：336.9米高的天津津塔主要的抗側(cè)力體系采用“鋼管混凝土柱框架、核心鋼板剪力墻體系、外伸剛臂抗側(cè)力體系”組成，具有較高的抗 側(cè)剛度和延性，是目前世界上應(yīng)用鋼板剪力墻的最高的高層建筑；據(jù)不完全統(tǒng)計，在高度超過200米的超高層建筑中，有大約50%為混合結(jié)構(gòu)。上海環(huán)球金融中心及金茂大廈均為鋼筋混凝土核心筒，外框為型鋼混凝土柱及鋼柱；北京國際貿(mào)易中心三期為筒中筒結(jié)構(gòu)，外部為型鋼混凝土框筒，內(nèi)部為型鋼混凝土巨型柱與斜撐及鋼梁組成的筒體，74層，高330米，為我國8度抗震設(shè)防地區(qū)最高的高層建筑。
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中基于抗震設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用
由于高層、超高層建筑具有超高超大、功能復(fù)雜、造型新奇的特點，規(guī)模和復(fù)雜程度在國際上可謂少見。許多建筑突破了我國現(xiàn)行相關(guān)技術(shù)標準與規(guī)范的要求。目前來看，減震控制技術(shù)研究與應(yīng)用在我國高層建筑中有了較大進展。隔振技術(shù)較為成熟，在工程中有一定應(yīng)用，主要用于高烈度的多層、小高層建筑，如北京通惠家園地鐵樞紐建筑，甘肅隴南將橡膠隔振墊用于磚混結(jié)構(gòu)樓房。目前，多項采用隔振技術(shù)的房屋建筑正在設(shè)計建造中。
消能減震技術(shù)近年來在新建高層建筑工程中開始得到應(yīng)用，如北京銀泰中心主塔樓、上海世貿(mào)國際廣場、深圳大梅沙酒店等采用了黏滯流體阻尼器，主動控制技術(shù)在我國超高層建筑中首次得到應(yīng)用是上海環(huán)球金融中心第90層兩臺各重250噸的質(zhì)量阻尼器，它將有效地減小建筑結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震時的反應(yīng)。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中基于抗風(fēng)設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用
隨著高層建筑高度的增加，結(jié)構(gòu)對風(fēng)荷載更加敏感，在不少地區(qū)，抗風(fēng)研究和設(shè)計已經(jīng)成為控制結(jié)構(gòu)安全性和實用性的關(guān)鍵因素。我國目前的建筑荷載規(guī)范尚不能完全滿足實際工程的需要，應(yīng)增加橫風(fēng)向響應(yīng)和等效靜力風(fēng)荷載、干擾效應(yīng)、居住者舒適度判據(jù)等內(nèi)容。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中基于消防設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用
一個常識是，按照設(shè)計標準，高于24米的建筑屬于高層建筑，高于50米的建筑屬于超高層建筑。曾有城市安全部門做過一個試驗，讓一名身強體壯的消防員從第33層跑到第1層，用了35分鐘。如果是一名身體素質(zhì)一般的人員或老人、小孩，所需時間肯定會更長。而火借風(fēng)勢，30秒內(nèi)就可以從第1層到達第33層。這樣算來，在高層、超高層建筑中人們跑到樓外逃生的可能性幾乎為零。因此，基于超高層建筑結(jié)構(gòu)體系中抗高溫、防火方面的設(shè)計成為最重要的一個指標（以下以北京國貿(mào)三期工程為例）。
國貿(mào)三期。該工程總建筑面積54萬平方米，主塔樓總高330米，地上層數(shù)為74層，地下為4層，鋼結(jié)構(gòu)截面大、單件重、連接復(fù)雜，總用鋼量達5萬多噸，抗震等級8級，設(shè)計難度和施工難度為世界超高層建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域所罕見，是目前北京的第一高樓。美國“911”事件后，施工承建方：“中建一局集團建設(shè)發(fā)展有限公司”對國貿(mào)三期設(shè)計方案作了相應(yīng)調(diào)整。為了保證建筑物未來的安全性，在經(jīng)過論證和修改后，該樓的建筑方案采用了4萬噸鋼筋、18萬立方米混凝土與5.5萬噸鋼結(jié)構(gòu)組合形成的鋼骨型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，并采用耐燃時間高達3小時的防火涂料對鋼結(jié)構(gòu)進行防火處理。這樣設(shè)計的結(jié)果是，大樓能夠有效地減少飛行器撞擊所帶來的損害，提高大樓自身的耐火性能。而按照此前的設(shè)計方案，該大樓全部由鋼結(jié)構(gòu)組成，一旦遇到同樣問題，鋼結(jié)構(gòu)會因高溫快速熔化，導(dǎo)致主樓快速坍塌。
另外，針對火災(zāi)，為了確保人員安全，國貿(mào)三期主塔樓分別在14層、28層、39層、55層和74層設(shè)計了5個避難層，避難層四周采用防火材料和加固結(jié)構(gòu)，裝有防火隔煙系統(tǒng)。將來大廈投入使用后，避難層非但不能改作他用，不能加鎖關(guān)閉，而且還可能會放置一些食品和水，并隨時更新。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計原則
1、豎向荷載
結(jié)構(gòu)恒荷載，是根據(jù)材料自重計算得到的。它占高層建筑豎向荷載的大部分。結(jié)構(gòu)設(shè)計時務(wù)必做到不漏項。樓面（屋面）活荷載標準值及其組合值系數(shù)，按《荷載規(guī)范》取用。需注意：當(dāng)使用荷載較大或者有特殊情況時，應(yīng)該按實際情況采用。《荷載規(guī)范》所列的樓面活荷載中未包括二次裝修荷載和隔墻自重。固定隔墻應(yīng)按恒荷載考慮，隔墻可以靈活布置時，按活荷載考慮。
2、 風(fēng)荷載的計算
風(fēng)荷載是高層建筑主要側(cè)向荷載之一。結(jié)構(gòu)抗風(fēng)分析（包括荷載、內(nèi)力、位移、加速度）是高層建筑設(shè)計計算的重要因素。
由流體力學(xué)中的伯努利可知風(fēng)壓與風(fēng)速關(guān)系：
風(fēng)的形成：空氣從氣壓高的地方流動到氣壓低的地方。風(fēng)的強度。（通常由風(fēng)速或換算為風(fēng)壓來表示)基本風(fēng)壓：
當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計所得的30年一遇10min平均最大風(fēng)速v0為標準，按v02/1600確定的風(fēng)壓值
主體結(jié)構(gòu)垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標準值，應(yīng)按下述公式計算，風(fēng)荷載作用面積應(yīng)取垂直于風(fēng)向的最大投影面積:
式中ωk—風(fēng)荷載標準值(kN/m2)；
βz—高度z處的風(fēng)振系數(shù)；
μs—風(fēng)荷載體型系數(shù)；
μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；
ω0—基本風(fēng)壓(kN/㎡)。
3、γRE——構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)
構(gòu)件類別
梁 軸壓比小于0.15的柱 軸壓比不小于0.15柱
剪力墻
各類 構(gòu)件
節(jié)點
受力狀態(tài) 受彎 偏壓 偏壓 偏壓 局部承壓 受剪、偏拉 受剪
γRE 0.75 0.75 0.80 0.85 1.0 0.85 0.85
當(dāng)僅考慮豎向地震作用組合時，各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)均應(yīng)取為1.0 。
三、高層建筑住宅產(chǎn)業(yè)化下帶來設(shè)計和承建行業(yè)全新的挑戰(zhàn)
隨著住宅產(chǎn)業(yè)化形勢的不斷發(fā)展，隨著我國超高層住宅的響應(yīng)政策的出臺，未來，無疑會給本土設(shè)計行業(yè)及承建方帶來了巨大的挑戰(zhàn)。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，作為二三線城市出現(xiàn)的一幢幢拔地而起的超高層建筑。這種建筑不僅對開發(fā)商是一種全新的挑戰(zhàn)，對房地產(chǎn)這條產(chǎn)業(yè)鏈上的設(shè)計行業(yè)、承建行業(yè)也將帶來全新的改變。
1、未來住宅產(chǎn)業(yè)化下高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)亟待提升
相對高層住宅而言，超高層住宅設(shè)計復(fù)雜，對項目設(shè)計及管理水平要求嚴格；超高建筑物中每隔一定距離須加設(shè)避難層；在施工設(shè)計上的要求更加嚴格，尤其是對消防、防震、防風(fēng)的指標要求很高，例如對玻璃等建筑材料的選擇格外嚴格，同時由于高處的濕度、風(fēng)力影響等特殊要求，也給設(shè)計、施工帶來了很高的難度。
而在諸多設(shè)計中，超高層住宅對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求更是嚴格，它必須按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設(shè)計原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系。此外，還提到，超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中除采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（代號RC）外，還采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（代號SRC）、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（代號CFS）和全鋼結(jié)構(gòu)（代號S或SS）。這其中，對材料的使用更是異常嚴格，計算必須正確，配筋必須合理，栓釘必須可靠。
由于超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的特殊性，建筑內(nèi)部的梁柱將會不可避免地存在，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中一方面考慮異型柱的使用，另一方面在戶型設(shè)計中要充分全面考慮梁柱的影響、規(guī)避及利用。再有，高層建筑與其它建筑之間的最大區(qū)別，就在于它有一個垂直交通和管道設(shè)備集中在一起的、在結(jié)構(gòu)體系中又起著重要作用的“核”（ Core ）。而這個“核”也恰恰在形態(tài)構(gòu)成上舉足輕重，決定著高層建筑的空間構(gòu)成模式。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震、風(fēng)設(shè)計專業(yè)性人員缺失、經(jīng)驗嚴重缺乏
近年來，雖然國內(nèi)外對高層和超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計理論均進行了一些研究，也已取得了一批較深入和較實用的研究成果。但是，由于地震作用、各類結(jié)構(gòu)體系的空間作用、彈塑性性能以及“大震”作用的破壞機理等方面的復(fù)雜性，使得對超高層建筑抗震設(shè)計理論還需要從許多方面進行深入研究。這種復(fù)雜性在我國各大城市尤其突出。超高層建筑的出現(xiàn)，無疑將我國的抗震研究工作推上了一個全新的領(lǐng)域。“之前雖然很多建筑設(shè)計公司也將抗震作為建筑設(shè)計中的重要部分，但隨著超高層建筑的出現(xiàn)，不得不迫使建筑設(shè)計和承建行業(yè)以及相關(guān)的地震研究機構(gòu)發(fā)生變革。”因為我國的建筑歷史上沒有超高層住宅的經(jīng)驗還尚淺，尤為二三級城市，政府出臺的相關(guān)超高層政策對我國的建筑設(shè)計行業(yè)、建筑業(yè)、地震研究等有關(guān)地產(chǎn)的所有產(chǎn)業(yè)都將起到劃時代的推進，它將被載入史冊。隨著高速發(fā)展的中國住宅產(chǎn)業(yè)化進程不斷推進，太需要這方面的經(jīng)驗了。
四、我國高層建筑設(shè)計未來的展望
由于高層住宅不但在結(jié)構(gòu)設(shè)計、基礎(chǔ)工程設(shè)計、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑設(shè)備安裝工程設(shè)計方面，給排水工程、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、建筑消防(防火及排煙)等方面都在一定程度上提高了難度和復(fù)雜程度。同時還在環(huán)保方面，餐廳含油污水處理、廚房廢氣處理、柴油發(fā)電機房噪聲治理等方面也有較高的要求。這無疑都給設(shè)計行業(yè)和建筑行業(yè)帶來了一個全新的挑戰(zhàn)。隨著我國高層住宅的響應(yīng)政策的出臺，將在很大程度上對設(shè)計行業(yè)和建筑行業(yè)帶來革命性的變局。因為高層建筑技術(shù)人員的缺乏和經(jīng)驗的匱乏，很多設(shè)計公司和建筑公司將很有可能在我國新一輪城市高層及超高層建筑項目改造的大潮中面臨淘汰或者轉(zhuǎn)戰(zhàn)異地的可能。
高層建筑的高度特點帶來了諸多技術(shù)上的難題。就拿消防來說，就目前，機動消防車輛的消防能力不可能跟上高層特別是超高層建筑的發(fā)展，因此，高層建筑的消防設(shè)計應(yīng)立足于建筑內(nèi)部的消防系統(tǒng)建設(shè)，在智能化的前提下努力完善火災(zāi)探測、報警、撲救等自動功能。而這對設(shè)計單位或者承建單位而言都提出了更高的要求。如果沒有專業(yè)技術(shù)的支持，沒有超強的綜合運作能力，是很難完成的。所以，個人以為，超高層建筑的問世，必將給我國的設(shè)計行業(yè)，尤其是承建行業(yè)帶來全新的格局。盡管目前還達不到洗牌的程度，但也將是一場殘酷的淘汰賽。而要改變這樣的局面，求變將是唯一的出路。
依舊以國貿(mào)三期工程為例，國貿(mào)三期屬于超高層建筑，構(gòu)件有大型化、異型化的特點，致使施工技術(shù)和施工精度要求都非常高。工程的施工遇到并解決了許多普通超高層鋼結(jié)構(gòu)施工中沒有出現(xiàn)過的問題，尤其是針對傾斜結(jié)構(gòu)的安裝、鋼板墻的安裝、腰桁架的安裝等一系列施工技術(shù)，是對我國復(fù)雜高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的有力補充，同時對國內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)的持續(xù)發(fā)展起到了積極作用。
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關(guān)鍵詞： 超高層建筑結(jié)構(gòu)；經(jīng)濟性；安全性
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A
最近幾年來，我國的經(jīng)濟建設(shè)取得了舉世矚目成績，各地超高層建筑層出不窮。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，我國每5天就有一座超高層建筑封頂，按照這個速度，我國未來10年內(nèi)，將以1318座超高樓的成績超越美國，成為全球第一。
超高建筑的特征為樓層高、建筑面積大、由于施工周期長，投資大，而這其中的結(jié)構(gòu)造價往往就占了30%-35%，因此，針對超高建筑的結(jié)構(gòu)造價，有利于降低投資成本。同時，也有助于推動全球可持續(xù)發(fā)展和綠色建筑的發(fā)展。本論文將從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度，對超高層建筑結(jié)構(gòu)造價及安全性進行研究。
一、各種超高層建筑體型的安全性和經(jīng)濟性研究
1、高寬比型
在其它條件相同的情況下，超高建筑于風(fēng)荷載作用下的建筑物基底傾覆力矩和建筑高度的平方成正比例，同時，其頂產(chǎn)的側(cè)向位移和高度的四次方也成正比。超高層建筑的高寬比比普通建筑多出許多，其面臨的最大問題便是抵抗水平力和側(cè)移能力，因此，在超高層建筑的設(shè)計中，適當(dāng)?shù)卦黾訉挾鹊姆椒芴岣咂浒踩浴?/p>
2、錐形化體型
錐形化體型的超高建筑，可通過截面在伸高過程中的收縮來降低風(fēng)荷載作用下的漩渦脫落及橫風(fēng)向效果，同時提高結(jié)構(gòu)抵抗水平力效率，從而有效地抵抗傾覆力矩和提升結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的剛度。因此，錐形化體型的設(shè)計本身便具有抗風(fēng)荷載力的安全性，屬于具有較強安全性的設(shè)計，巴黎埃菲爾鐵塔和上海東方明珠電視臺都要是這樣的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了建筑的美觀性和安全性。
3、抗風(fēng)體型
超過150m的建筑，都會受到風(fēng)力的影響，因此，風(fēng)荷載是超高層建筑主要的安全控制因素。在設(shè)計的過程中，可以采取“御風(fēng)”體型或者“扭轉(zhuǎn)”體型的設(shè)計來增加風(fēng)荷載。
（1）“御風(fēng)”體型
可通過建筑物高區(qū)立面開設(shè)洞口的方式來降低迎風(fēng)面面積，將有助于降低基底風(fēng)荷載和傾覆力矩，從而提升建筑的安全性。上海環(huán)球金融中心和大連綠地中心便采取了這個設(shè)計方案。這種“開瓶器”造型的“御風(fēng)”型的設(shè)計，有效地提升了超高建筑的安全性。
（2）扭轉(zhuǎn)體型
沿高度采取不斷扭轉(zhuǎn)的建筑體型有助于降低橫風(fēng)向引起的風(fēng)荷載，同時還能降低渦洲脫落間的相關(guān)性和橫風(fēng)向動力響應(yīng)。比如芝加哥螺旋塔便有效地令頂部加速度降低了80%；上海中心大廈的120°體型，有效地降低了60%的風(fēng)荷載。而且這樣的設(shè)計本身還能降低建筑結(jié)構(gòu)的造價，上海中心大廈便合理地節(jié)省了6000萬美元的結(jié)構(gòu)造價。屬于同時具有安全性和經(jīng)濟性的完美設(shè)計。
4、其它設(shè)計方案
除了以上設(shè)計方案，還可以通過流線形平面、鈍化建筑角部以及沿高度逐步退臺或者立面設(shè)置導(dǎo)流槽等的優(yōu)化措施降低風(fēng)載橫風(fēng)作用，在取得安全性的同時，獲得較好的經(jīng)濟收益。
二、合理結(jié)構(gòu)體系有助于提升超高建筑的安全性
1、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系
超高層建筑水平荷載作用下傾覆力矩和高度關(guān)系證明：結(jié)構(gòu)材料將隨建筑的高度非線性劇增。這就需要提升上抗側(cè)車結(jié)構(gòu)體系效率，從而有效地降低結(jié)構(gòu)造價。
西爾斯大廈起初的設(shè)計方案為框筒結(jié)構(gòu)體系的效率值為61%，在引進建筑內(nèi)部密柱深梁框架成為束筒體系后，達到了78%的效率值，大大降低了結(jié)構(gòu)造價。上海金茂大廈則通過巨柱伸臂抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，也達到了70%，都比框筒體系要優(yōu)化。
2、樓蓋體系
超高層建筑的樓蓋體系結(jié)構(gòu)高度也會極大影響結(jié)構(gòu)造價。比如說50層的建筑，如果每層樓蓋結(jié)構(gòu)的厚度增加30CM，那么總樓層的高度就增加了18M，從而有效地增加了風(fēng)荷載作用和抗震力。不過，樓蓋跨度也會影響承重結(jié)構(gòu)材料用量，從而增加建筑成本。因此，對樓蓋結(jié)構(gòu)高度必須經(jīng)過精心的計算，從而滿足安全性和經(jīng)濟性的共同需要。
三、優(yōu)化施工方案降低施工周期
超高建筑的施工周期也是影響造價的一個關(guān)鍵因素，因此在施工的設(shè)計中，也要充分考慮這個因素。在天津津塔的設(shè)計中，塔樓結(jié)構(gòu)體系為“鋼管混凝土柱框架＋核心鋼板剪力墻體系 (SPSW) ＋外伸剛臂抗側(cè)力體系”。起初的設(shè)計由框架柱承擔(dān)中豎向荷載，由于SPSW不承擔(dān)豎向荷載，因此，必須要在主結(jié)構(gòu)封頂后才能安裝，這樣的話，將讓整個施工周期延長半年，與業(yè)主的預(yù)期相差太遠，后來通過施工順序的調(diào)整，采取了SPSW延遲主體結(jié)構(gòu)15層，也就是當(dāng)主體結(jié)構(gòu)中的混凝土澆鑄到16層后，便同步進行1層的SPSW。這個過程中為避免SPSW于豎向荷載時產(chǎn)生屈曲，加強了鋼板剪力墻的方案，即增加用鋼500噸，盡管這樣令施工費用增加了600萬元，但是卻有效縮短了施工周期，節(jié)省了高達千萬元的利息，總投資成本不升反降，安全性能更強，滿足了業(yè)主的要求。
四、結(jié)語
在超高層建筑的總投資中，結(jié)構(gòu)造價占了較大比例，因此，我們在對超高層的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該由概念設(shè)計著手，對建筑體型、結(jié)構(gòu)體系、材料及施工方案等多方面預(yù)以綜合的考慮，從而提升其經(jīng)濟性和安全性。通過以上分析，我們發(fā)現(xiàn)，建筑形體的優(yōu)化往往能對結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性起到重大的作用。
在對超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們應(yīng)該充分重視風(fēng)洞試驗，從而改變國內(nèi)超高樓設(shè)計中“重震輕風(fēng)”的傾向。而風(fēng)洞試驗作為復(fù)雜體型建筑設(shè)計中對風(fēng)荷載的重要依據(jù)，是十分重要的環(huán)節(jié)，能幫助我們確定橫風(fēng)向荷載及交應(yīng)，從而提升超高層建筑的安全性。
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(1)高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的合理化原則計算簡圖是計算高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，其合理性能直接關(guān)系到高層建筑的結(jié)構(gòu)的安全性。由此可見在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要堅持計算簡圖合理化原則，且高層建筑實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不是單一的，故必須要將簡圖的誤差控制在規(guī)范的范圍內(nèi)。
(2)高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的合理化原則高層建筑的地質(zhì)條件是高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的設(shè)計參考依據(jù)。其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的合理化要求對高層建筑的結(jié)構(gòu)類型、施工條件、荷載分布情況、與鄰近既有建筑物的關(guān)聯(lián)性等因素進行綜合考慮。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)方案通常情況下要確保其能夠最大程度發(fā)揮地基的潛力，高層建筑設(shè)計必須要具備相應(yīng)的地質(zhì)勘察報告。
(3)高層建筑方案的合理化原則高層建筑結(jié)構(gòu)方案的合理化指的是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須要與結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)形式的要求保持充分的一致性，同時要滿足經(jīng)濟性的要求。結(jié)構(gòu)體系的具體要求要保證具有簡單性、受力明確性等，綜合考慮工程設(shè)計的需求、施工材料、地理條件、施工條件等，同時還要兼顧建筑的暖氣、水和電額的相互協(xié)調(diào)。
2高層建筑及超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計目標分析
高層建筑的抗震設(shè)計在整個建筑設(shè)計中具有重要的作用。在設(shè)計時要考慮到重現(xiàn)期大約為7度的地震，建筑物只能出現(xiàn)的損傷都可以忽略，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時要使結(jié)構(gòu)的反應(yīng)狀態(tài)基本處于彈性反應(yīng)狀態(tài)。對于重現(xiàn)期與9度的地震水準較為接近的地震，在設(shè)計時要對最大地震的震動進行預(yù)計，并設(shè)計為在真正遇襲情況下能有效防止倒塌情況，并能夠證實以下幾點:
(1)對于結(jié)構(gòu)中的所有的延性的構(gòu)件，要保證其非彈性變形必須低于其變形能力;
(2)對于非延性破壞模式的結(jié)構(gòu)部件，要求其對于力的需求要大于等于其名義上的強度;(3)對于超高建筑物或者較為復(fù)雜的建筑物的設(shè)計上，對于起到控制作用的構(gòu)件還需要保證其在受到中等震級地震的振動下仍能夠保持其自身一定的彈性。
3設(shè)計要點分析
(1)重視概念設(shè)計對于超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計以及復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上，要重視其結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計，在設(shè)計時要盡量提升建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性;要確保結(jié)構(gòu)的傳力途徑清晰和直接，尤其是結(jié)構(gòu)的豎向和抗側(cè)力傳力的途徑;在設(shè)計上包保證結(jié)構(gòu)具有較高水平的整體性設(shè)計;設(shè)計時要將節(jié)能減排的置入，以建立合理的耗能機制，創(chuàng)建綠色建筑;在設(shè)計時要充分考慮到結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)材料的利用率，確保形成較為完整的結(jié)構(gòu)受力整體。這一設(shè)計過程的實現(xiàn)，得力于建筑師以及結(jié)構(gòu)工程師之間的良好溝通交流，以更好的實現(xiàn)建筑和結(jié)構(gòu)之間的統(tǒng)一。
(2)選擇科學(xué)、合理的抗側(cè)力體系大量研究表明，在設(shè)計時選擇較為合理的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系，能有效保證高層建筑以及復(fù)雜高層建筑的安全性。在選擇時要注意結(jié)合建筑物的實際高度對結(jié)構(gòu)體系進行選擇;在進行建筑設(shè)計時要盡可能的確保結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件之間相互聯(lián)結(jié)和組合;對建筑設(shè)計中可以根據(jù)多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的具體情況進行設(shè)計，要綜合分析每種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點及適用性，對各種體系的貢獻度進行合理的評估與評判。
(3)注重抗震設(shè)計在滿足建筑的功能性的基礎(chǔ)上，高層建筑和超高層建筑的重要設(shè)計環(huán)節(jié)就是抗震設(shè)計，該設(shè)計是建筑安全性較為重要的一步。在對高層建筑進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建筑材料的選擇一定要慎重，保證質(zhì)量。大量研究表明，在地震時要減少能量的輸入能夠有效減少地震對高層建筑的損害。
要做到以下幾點:
(1)在對建筑構(gòu)件的承載力進行驗收時要對建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值實施較為有效的控制。
(2)在對高層建筑的具體工程項目進行設(shè)計時，要積極采取基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對設(shè)計方案要進行定量的具體分析，確保結(jié)構(gòu)的變形延性能夠滿足地震的預(yù)期要求。
(3)綜合分析建筑構(gòu)件的變形以及建筑結(jié)構(gòu)的位移之間存在的精確大關(guān)系，有效確定構(gòu)件的具體變形值。
(4)結(jié)合建筑物的實際情況，如建筑界面的應(yīng)變分布以及建筑界面的具體大小具有針對性的分析，并結(jié)合其具體構(gòu)建要求進行設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】地震 房屋 高層建筑 結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)隔震 技術(shù)
中圖分類號：P315 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前發(fā)展以及人們對地震危害程度認識的不斷增加，基礎(chǔ)隔震等相關(guān)先進的技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工過程當(dāng)中。基礎(chǔ)隔震等相關(guān)技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的運用從很大的程度上保證了高層建筑在地震發(fā)生時刻的安全性能，同時也在很大的程度上保證了人們的生命財產(chǎn)安全。
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的相關(guān)問題
由于高層建筑所建設(shè)的高度比較高并且承重力比較大，因此在對高層建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程當(dāng)中，需要進行特殊的處理。本文就筆者所參加建設(shè)過的一個實際高層建筑為了，來探討高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中需要注意的問題以及高層建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中基礎(chǔ)隔震技術(shù)的應(yīng)用。某工程為一幢四十層的商業(yè)辦公樓，整棟建筑地面高度為96.5m，所有樓層均為辦公用樓，里面也有餐飲以及超市等服務(wù)類的行業(yè)，地下還有三層為停車庫。整棟樓的總高度大概為105m左右。為了保證本高層商業(yè)建筑在遇到自然災(zāi)害尤其是地震災(zāi)害的過程當(dāng)中，能夠確保建筑的整體安全性能以及居住在樓內(nèi)的人的生命以及財產(chǎn)的安全，本高層商業(yè)建筑在進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程當(dāng)中都考慮了一些比較特殊的情況，并且也將比較先進的基礎(chǔ)隔震技術(shù)運用到了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工的過程當(dāng)中。如圖2-1為本高層商業(yè)建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計以及基礎(chǔ)隔震等處理過程當(dāng)中的相關(guān)圖片。
圖2-1 高層商業(yè)建筑地基隔震圖
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中的特殊性
由于高層建筑在投入使用之后可能會受到地震災(zāi)害的影響，因此高層建筑在進行設(shè)計的過程當(dāng)中必須將一些比較特殊的設(shè)計因素考慮到設(shè)計的過程當(dāng)中去，這樣才能最大限度的保證整個高層建筑的使用壽命以及在遇到地震之后還能繼續(xù)使用。筆者所參加的實際高層商業(yè)建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當(dāng)中主要考慮到了以下三個方面的特殊性：第一，高層建筑的水平荷載。高層建筑由于樓體的高度比較高，因此整棟樓所附加給地基的水平荷載是非常大的，因此在對高層建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程當(dāng)中，水平荷載是必須考慮的一個非常重要的因素。第二，高層建筑的軸向變形。在對高層建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程當(dāng)中，除了高層建筑的水平荷載是一個決定性的影響因素之外，高層建筑在投入使用之后所發(fā)生的軸向變形也是一個不可忽視的影響因素。第三，高層建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當(dāng)中，要將側(cè)移當(dāng)做一個非常重要的控制指標來看待。高層建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計以及建設(shè)的過程當(dāng)中，都與多層樓房的建設(shè)在很大的程度上存在著不同，這主要就體現(xiàn)在側(cè)移上面。由于高層建筑的高度比較的高，那么水平荷載下面的結(jié)構(gòu)所發(fā)生側(cè)移的可能性就隨之增大。因此為了從根本上保證高層建筑在投入使用之后的安全性能，高層建筑在對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程當(dāng)中，一定要注意將水平荷載的側(cè)移范圍控制在一定的范圍之內(nèi)。第四，高層建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當(dāng)中，還需要將結(jié)構(gòu)延性作為一個非常重要的設(shè)計指標。高層建筑最大的特點就是整體高度比較高并且承擔(dān)的荷載比較的大，因此為了確保高層建筑在遇到地震自然災(zāi)害之后能夠繼續(xù)使用，并且能夠產(chǎn)生一定的塑性變形，因此在對高層建筑進行設(shè)計的過程當(dāng)中，一定要將結(jié)構(gòu)延性這個指標考慮進去。上述四個方面，就是筆者所參加高層商業(yè)建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當(dāng)中所需要考慮的一些比較特殊的問題，并且同樣也是其他高層建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當(dāng)中需要考慮的設(shè)計方面的幾個特殊問題。總之，在對高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當(dāng)中，只有認真的將上述四個方面的關(guān)鍵問題考慮進去，高層建筑的安全性能才能得到有效的保證。
高層建筑隔震體系的特殊性
高層建筑除了在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中具有一定的特殊性之外，其隔震體系方面也具有一定的特殊性，這與多層建筑的隔震體系在很大的程度上存在著不同。高層建筑隔震體系的特殊性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，上部結(jié)構(gòu)不能滿足剛體運動的假定是高層建筑隔震體系在進行設(shè)計的過程當(dāng)中需要引起注意的一個問題。上部結(jié)構(gòu)的反應(yīng)不要簡簡單單的以第一振型來確定，而是要在進行隔震體系設(shè)計的過程當(dāng)中充分的考慮到高振型所產(chǎn)生分量對整個隔震體系的影響。第二，傾覆力矩在水平地震力當(dāng)中由于比較的大，因此高層以及超高層建筑在面對地震以及臺風(fēng)等自然災(zāi)害的過程當(dāng)中，由于受到的外部力比較的大，那么拉應(yīng)力很有可能會出現(xiàn)在隔震支座當(dāng)中。因此，怎樣最大限度的減小以及避免隔震支座當(dāng)中所產(chǎn)生的拉應(yīng)力已經(jīng)成為高層以及超高層建筑在進行隔震體系設(shè)計過程當(dāng)中所必須考慮的一個關(guān)鍵性的問題。第三，高層以及超高層建筑在遇到地震以及臺風(fēng)作用的過程當(dāng)中，建筑本身所具有的自震周期都會在不同程度上進行延長。為了確保自震周期對高層建筑所產(chǎn)生的不利影響，那么高層建筑在進行隔震體系的設(shè)計過程當(dāng)中，需要將高層建筑本身的基本周期來采取一定的措施進行延長，這樣才能最大限度的使得高層建筑的隔震效果達到最佳。
高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震體系的組成
上述小節(jié)已經(jīng)對高層建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當(dāng)中需要注意的問題以及高層建筑隔震體系所需要注意的問題等兩個方面都進行了較為詳盡的分析與介紹。高層建筑要想從根本上提高自身隔震的效果，以此來確保高層建筑能夠在遇到自然災(zāi)害的過程當(dāng)中能夠繼續(xù)使用，那么高層建筑的隔震必須形成一個比較完整的體系。
高層建筑的隔震體系主要分為三個部分：第一，上部結(jié)構(gòu)；第二，隔震層；第三，下部結(jié)構(gòu)。隔震體系分為上述三個部分主要是因為，高層建筑在進行設(shè)計以及施工的過程當(dāng)中，在高層建筑的基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)之間增加了一個隔震層，以此來起到隔震的效果。當(dāng)高層建筑所在地發(fā)生地震之后，震源所釋放出來的能量則會傳遞到下部結(jié)構(gòu)當(dāng)中，下部結(jié)構(gòu)在接受到地震所傳來的能量之后，則會迅速的將能量傳遞給隔震層，此時隔震層則發(fā)揮了巨大的隔震作用。隔震層當(dāng)中放置了一些隔震裝置，當(dāng)震源所釋放出來的能量由下部結(jié)構(gòu)傳遞到隔震層之后，隔震層當(dāng)中所布置的裝置將會將能量削弱并對其能量進行吸收。這就使得高層以及超高層建筑抵抗地震的能力得到了顯著的增強。現(xiàn)階段，大部分高層以及超高層在對地基進行隔震處理的過程當(dāng)中，都采用了這種方法進行了隔震，并且起到了很好的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前發(fā)展以及人們對高層建筑隔震技術(shù)的不斷研究，高層建筑的隔震能力將會越來越強。
結(jié)束語
綜上所述，本文主要對高層建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中所需要注意的幾個方面的問題；高層建筑在進行隔震處理的過程當(dāng)中需要考慮的幾個關(guān)鍵性的因素以及高層建筑隔震體系的組成以及作用原理等三個方面進行了較為詳盡的分析介紹。隨著社會的不斷向前進步，高層建筑的數(shù)量將會不斷的增多，因此如何確保高層建筑能夠在遇到地震之后能夠繼續(xù)使用，我們需要繼續(xù)對高層建筑的地基隔震處理技術(shù)進行不斷的研究。
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關(guān)鍵詞：建筑； 結(jié)構(gòu)設(shè)計； 成本控制
一、加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本控制的重要性
建筑結(jié)構(gòu)是建筑的主體和支撐，建筑成本主要包括土石方、地基處理、建筑結(jié)構(gòu)、圍護及裝飾施工、設(shè)備安裝等五部分費用；不足投資費用1%的結(jié)構(gòu)設(shè)計可造成對整個住宅投資成本75%以上的影響程度，這一數(shù)據(jù)足以說明結(jié)構(gòu)設(shè)計對控制建筑造價成本的決定性影響作用，是建筑成本確定與控制的重點。
由于結(jié)構(gòu)造價在建筑總造價中所占比例很大，因此，一個好的設(shè)計能帶來非常可觀的經(jīng)濟效益。當(dāng)然結(jié)構(gòu)安全更是重中之重，其目標就是保證居住使用的安全，在接近實際受力情況的基礎(chǔ)上，充分運用各種方法把結(jié)構(gòu)設(shè)計得盡量合理，最大程度地達到規(guī)范所要求的設(shè)計目標，做到建筑安全與經(jīng)濟的完美結(jié)合。
概括來說，就是“安全性、適用性、耐久性”。
二、建筑層高對成本的影響與控制
1、建筑層高對成本的影響
建筑高度不是結(jié)構(gòu)可以左右的，是建筑定位，使用功能所確定的，所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計角度對于層高的設(shè)計，只能在不改變凈高的程度上進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，比如采取屋面反梁、無梁樓蓋等措施。對于時下人工勞務(wù)費快速增長，時間成本、融資成本高啟的大背景下，合理布置次梁，降低制模難度在一定程度上也變相的節(jié)約了成本。
（1）對于地面以上部分
減少層高可以減少所有結(jié)構(gòu)柱、剪力墻等豎向構(gòu)件的長度和體積；減少建筑的總高度、降低結(jié)構(gòu)的總荷載，間接降低結(jié)構(gòu)成本；降低上部結(jié)構(gòu)所承受的地震力、風(fēng)荷載，間接降低結(jié)構(gòu)成本。
（2）對于地面以下部分
減少層高可以減少地下室土方開挖及運輸?shù)臄?shù)量、基坑支護的面積、基坑支護的單價；減少地下室底板及側(cè)壁的截面及配筋；減少抗拔樁、抗拔錨桿的費用；減少基坑降水的數(shù)量及費用。以深圳某項目為例，該項目地下室擬建4層
比較結(jié)果可以看出，單主體結(jié)構(gòu)成本一項普通梁板結(jié)構(gòu)比無梁樓蓋結(jié)構(gòu)節(jié)省146萬元，但綜合考慮土方、基坑支護、抗浮措施三項成本后，采用無梁樓蓋比普通梁板結(jié)構(gòu)更合理，綜合成本可降低約670萬元。
2、結(jié)構(gòu)超限對成本的影響與控制
（1）總體造價分析
相對高層建筑而言，超高層建筑設(shè)計復(fù)雜，對項目設(shè)計及管理水平要求嚴格，因此設(shè)計、工程管理費用可能增加；配套設(shè)施建設(shè)費或會因建筑物層數(shù)不同而收費基準有異。超高層建筑造價增加主要體現(xiàn)在以下四個方面：項目整體設(shè)計與建筑標準；基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)；屋面及外立面。
（2）施工難度、成本分析，施工周期的長短
結(jié)構(gòu)超限不僅僅是結(jié)構(gòu)高度的超限，還有高寬比、平面、立面的規(guī)則性等方方面面。高寬比是對結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟合理性的宏觀控制的一個重要的指標。在設(shè)計初期，結(jié)構(gòu)方案制定
時有效的避免結(jié)構(gòu)超限問題，至少不要因結(jié)構(gòu)專業(yè)的方案錯誤導(dǎo)致結(jié)構(gòu)超限。有案例是遇到過因為結(jié)構(gòu)師設(shè)縫位設(shè)縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)超限的案例，一定要在設(shè)計過程中避免。如圖四、圖五所以，塔樓高度174.6m，寬度16.1m，高寬比達到10.8，這在結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性方面要付出較大代價。
圖三
三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計成本優(yōu)化措施
1、合理選擇建筑材料
建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要充分利用建筑材料。建筑材料的合理選擇，既可以滿足使用功能、提高工程質(zhì)量的要求，又達到可以節(jié)省資金，降低成本的目的。因此，需要在熟悉建筑材料的性質(zhì)、性能和各項技術(shù)指標的基礎(chǔ)上，了解不同類型建筑材料的價格，按照靈活、經(jīng)濟、適用的原則選用材料。建筑材料的選擇以安全適用、成本合理、施工方便為基本原則，應(yīng)就地取材，減少運輸費用，降低成本。
2、合理選擇結(jié)構(gòu)形式
建筑物地面以上的結(jié)構(gòu)形式對工程成本同樣有很大影響。不同的建筑結(jié)構(gòu)形式各有優(yōu)劣，應(yīng)比較各種結(jié)構(gòu)的布置方案、受力體系及經(jīng)濟性能，結(jié)合實際，因地制宜，綜合考慮以上因素，盡量采用適合本地區(qū)的經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)形式，建設(shè)出低成本、高質(zhì)量、高標準的民用建筑。磚混結(jié)構(gòu)的成本僅為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)成本的60%～70%，其鋼筋混凝土用量少，適用于7層以下的建筑物。
3、選擇最適宜的基礎(chǔ)形式
建筑基礎(chǔ)形式的投資成本占工程結(jié)構(gòu)總價的1/3之多，因此可以說合理的選擇基礎(chǔ)形式是直接影響工程成本的主體因素。同時合理的建筑工程基礎(chǔ)形式還會有效的縮短建設(shè)工期，使基坑維護的工序變得更加便捷、高效。目前， 我國的建筑物逐漸走向多層、高層、甚至超高層。這些建筑物對于地基的要求也是越來越高。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價與項目建設(shè)的地質(zhì)條件密切相關(guān)， 它的工期一般情況下占整個項目工程的25%～30%，造價通常占整個造價的10%～25%，由此可見基礎(chǔ)工程的重要性。所以在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候應(yīng)該重視地質(zhì)勘察工作，控制基礎(chǔ)的埋深與截面面積， 通過經(jīng)濟性對比，選擇合適的基礎(chǔ)型式。
表二中樁為塔樓抗壓樁，以微風(fēng)化花崗巖為持力層，樁端阻力特征值為12000kPa，樁長30～40m。計算結(jié)果可以看出，樁徑越大，單位承載力成本越低，不同的項目應(yīng)根據(jù)實際情況采用合理的樁徑。
4、選擇合理的構(gòu)件截面
構(gòu)件截面尺寸與其配筋率在一定范圍內(nèi)是相互對立的。一般來說，同一結(jié)構(gòu)構(gòu)件，當(dāng)其截面尺寸減小時，其配筋率就增大，鋼筋用量增加；相反，當(dāng)其截面尺寸增大時，可以適當(dāng)減少構(gòu)件的配筋，但增加了混凝土的用量，增加了建筑物的總荷重。樓層的層高是影響建筑成本的主要因素之一，而對層高影響的主要因素就是梁高。梁高與使用功能之間的矛盾突出。考慮現(xiàn)澆樓蓋共同工作，考慮T形截面的剛度；梁兩端的嵌固彎矩對梁變形有利；施工支模起拱可以抵消荷載作用下的變形。柱設(shè)計時盡量少采用異型柱，柱截面混凝土強度等級宜沿高度有所變化。
圖三所示結(jié)構(gòu)平面為一座174.6m的超高層住宅建筑的標準層平面，為了滿足建筑功能需求，兩端只能布置框架柱，且截面控制到最小，這對結(jié)構(gòu)整體抗扭剛度影響極大。根據(jù)計算結(jié)果，柱內(nèi)設(shè)十字型鋼，控制柱截面800x600，滿足了軸壓比控制要求，同時為使用者取得了良好的視野效果。
結(jié)束語：總而言之，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅能夠改善空間效果和增加使用面積，還能有效降低工程成本，從而使經(jīng)濟效益顯著提高。本文對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本控制進行探究，對提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，優(yōu)化成本效益和實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)發(fā)展有重要的意義。
參考文獻：
[1]卜志勇.論建筑工程設(shè)計項目管理及控制[J].科技傳播，2012（12）：59-60
關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計
前言：
建筑工程是圍繞在人們周圍，與人們工作生活息息相關(guān)的各類建筑。隨著經(jīng)濟水平的提高，城市規(guī)劃越發(fā)完善，各種建筑拔地而起，城市面貌日新月異，然這一切還有賴于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程的基礎(chǔ)，是施工前的必要準備，對設(shè)計人員的專業(yè)能力有一定要求，建筑工程的質(zhì)量直接關(guān)乎人們的生命財產(chǎn)安全，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也備受人們重視。
1建筑工程設(shè)計簡介
建筑工程是圍繞在人們周圍，與人們工作生活息息相關(guān)的各類建筑。但大多建筑設(shè)計都包括給排水設(shè)計供暖供電設(shè)計結(jié)構(gòu)功能設(shè)計等。每一部分設(shè)計都影響到建筑后期的施工以及投入使用狀況。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時首先應(yīng)考慮安全性問題，承重墻、承重柱、橫梁等支撐系統(tǒng)不僅要起到承擔(dān)建筑物自身重量和荷載重量的作用，還要對外界環(huán)境有一定抵抗能力，尤其是在板塊運動活躍地帶，建筑要有一定的抗震能力。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計前要先對施工環(huán)境有一定了解，施工地點的氣候狀況土壤軟硬度以及施工場地附近建材情況等。建筑工程設(shè)計是建筑工程施工的必要前提，設(shè)計在滿足大眾需求的同時最好具有安全性、經(jīng)濟性、耐久性。
2淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
2.1淺談建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載
水平荷載是建筑結(jié)構(gòu)尤其是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的一個問題。對于建筑結(jié)構(gòu)來說，在設(shè)計的過程中應(yīng)該對其結(jié)構(gòu)承載力進行重視。建筑結(jié)構(gòu)的承載力對于建筑本身來說，具有不容小覷的作用。其水平的荷載力能夠在實際的日常生活中應(yīng)對突發(fā)的地震以及大風(fēng)因素對建筑的破壞與侵蝕等。與一般建筑以及超高層建筑的自重以及樓面的負載所導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)的彎矩和軸力不同的是，建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力對于建筑的彎矩以及軸力影響較大，雖然一般在我們的思想中，對一定高度的高層建筑來說，其水平以及豎直的荷載力的作用可能分不清楚。
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，往往必須考慮水平荷載與豎向荷載的組合作用。需要注意的是，建筑的豎直荷載力、尤其是高層建筑的荷載力都是一個相對穩(wěn)定的數(shù)值，只有建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力會由于上到各種各樣的因素，諸如地震、海嘯等因素的影響，會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)不斷水平荷載力因外界的因素變化而變化，因此對于建筑結(jié)構(gòu)的安全十分的重要，也就使得建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中具有非同小可的作用，需要我們進行重視，否則一旦建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力出現(xiàn)問題，則會造成嚴重的經(jīng)濟財產(chǎn)的損失，甚至出現(xiàn)人員的傷亡。
2.2結(jié)構(gòu)的變形問題
結(jié)構(gòu)的變形是建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中常見問題之一。而建筑結(jié)構(gòu)的變形問題則是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要重視的另一個問題。對于建筑尤其是超高層的建筑結(jié)構(gòu)中，豎向荷載力的因素雖然建筑結(jié)構(gòu)中沒有水平荷載力的變化大，但是柱體在受到的豎向荷載力一旦過大，則也會引發(fā)一些建筑結(jié)構(gòu)的問題。一旦柱體所承受的豎向荷載力超過一定的界限，則會使得建筑結(jié)構(gòu)的軸向發(fā)生變化，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)軸向的變形問題。
3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的因素
3.1對于建筑結(jié)構(gòu)的選型要合理
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于建筑結(jié)構(gòu)的選型也是相當(dāng)重要的，只有選型正確，才能讓建筑物能夠承受自己的重力，不致于出現(xiàn)超負荷的狀況。只有建筑的承受力達到標準，那么建筑因為水平力的作用而發(fā)生的側(cè)移就在可控的范圍內(nèi)，才能保證建筑的安全。因此，要對建筑物的使用的空間和功能要求進行考慮，才能選擇正確的建筑結(jié)構(gòu)型式。不同的建筑結(jié)構(gòu)的選型，會導(dǎo)致建筑在空間和高度上的不同。只有能夠正確的進行建筑選型，那么才能保證建筑結(jié)構(gòu)的受力均勻，對抗震和抗風(fēng)等情況也有明顯的效果。
3.2計算控制好軸向的承受力
對于一些層數(shù)比較低的建筑，其建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以簡化對軸向的承受力的計算。在進行這樣的建筑設(shè)計時，一般只要對建筑的彎矩受力進行考慮就可以，因為其軸力在該建筑中的作用不是很大。但是，對于高層建筑的情況就不同了，尤其注意在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對軸向的承受力的計算和控制。高層建筑物一般其高度都是比較高的，所以所需的軸向的承受力也相應(yīng)的增加，同時因為高度的增加而導(dǎo)致的軸向會更容易出現(xiàn)變形的情況，因此對軸向的承受力的設(shè)計更是要嚴格的把控。因為建筑的高度，從而導(dǎo)致了軸向力變大和負彎矩值減小，那么對下料的長度也會有影響。所以必須對建筑的軸向承受力進行精確的計算，然后做合適的調(diào)整，才能保證建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整和安全性。
3.3加大對結(jié)構(gòu)延性的關(guān)注度
在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，其中一個重要的組成因素就是結(jié)構(gòu)的延性。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，導(dǎo)致了環(huán)境的破壞，一些自然災(zāi)害也頻頻發(fā)生。其中比較常發(fā)生在我國的一種自然災(zāi)害就是地震，一旦發(fā)生地震，人們的生命財產(chǎn)都會受到威脅。因此，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上考慮到加強抗震的功能，那么對人身安全也是一種保護。對于比較高的建筑，其在發(fā)生地震時，建筑的結(jié)構(gòu)非常容易發(fā)生變形，那么如果在之前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有很好的考慮到建筑的延性，那么就能減少建筑的倒塌。在地震的級數(shù)比較大時，如果建筑物的延性設(shè)計比較高，那么可以給人們爭取更多的時間逃離建筑內(nèi)部。在現(xiàn)在建筑中，主要是由混凝土建構(gòu)而成，一般是非彈性的狀態(tài)，而延性又有很好的伸縮性，這樣即使發(fā)生地震，延性也能吸收震動的能量，從而保證了建筑的安全。因此，必須加強對建筑結(jié)構(gòu)的延性，這樣才能使建筑更有伸縮性。
3.4重視水平和側(cè)移方面的設(shè)計
對于建筑的水平的承載力的設(shè)計和側(cè)移的設(shè)計，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可忽視的一部分。在現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般建筑要重視垂直方向的軸向承受力，而在高層建筑中會更加重視水平承載力。因此，在進行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，特別是對高層建筑的建造，一定注重對其水平的承載力進行精密的計算。同時因為高度的關(guān)系也影響到側(cè)移的大小，因此對結(jié)構(gòu)側(cè)移的設(shè)計直接關(guān)系到建筑的穩(wěn)固性。隨著建筑高度的不斷的增加，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要保證結(jié)構(gòu)的強度和抗側(cè)移的能力，即使發(fā)生側(cè)移，也能在可控范圍內(nèi)。因此，必須注重對建筑結(jié)構(gòu)的水平和側(cè)移的承受力，才能保證建筑的安全性。
3.5現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的裂縫問題
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工作過程中一般是允許帶裂縫工作的，但裂縫問題也是現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板所要考慮的問題。樓板的設(shè)計需要根據(jù)其跨度的不同分別采用單向板或雙向板進行計算。部分設(shè)計者在進行樓板的鋼筋配置設(shè)計時，他們的思考角度都只是從單向板的角度進行思考以及計算，因此其忽略了其他的一些因素，從而導(dǎo)致這些設(shè)計者所計算出來的結(jié)果與實際的情況不符，從而在實際的應(yīng)用上會出現(xiàn)一些問題，使得建筑結(jié)構(gòu)混凝土樓板產(chǎn)生裂縫等問題，嚴重威脅建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，同時這些問題也會成為威脅百姓們生命財產(chǎn)安全的隱患。
4結(jié)束語：
建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一項系統(tǒng)且各個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系的工作。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中要考慮諸如荷載力變形地基等因素，這些因素都會在建筑的過程當(dāng)中直接或間接的影響到建筑的質(zhì)量安全因此為了促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展，提高我國建筑工程的質(zhì)量，就需要對這些因素進行重視。
參考文獻
關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化；基本原則
1.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)
在我國城市建設(shè)中常用的建筑結(jié)構(gòu)主要有鋼混結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)、智能建筑、新型材料結(jié)構(gòu)等幾種，下面我就逐一進行分析。
1.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)式目前建筑工程中涉及最廣的建筑形式，它有著剛度大、整體性好、耐久性強、維修簡單、成本低廉的特點。我國目前的鋼筋混凝土技術(shù)在不斷發(fā)展，高強混凝土、纖維混凝土、輕型混凝土都在建筑工程中被廣泛應(yīng)用，并且施工水平已經(jīng)達到了國際先進水平，這更加加大了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的適用性，使其發(fā)展成為了房屋建筑工程的首選結(jié)構(gòu)形式。
1.2組合結(jié)構(gòu)
組合結(jié)構(gòu)的誕生不僅是一場技術(shù)革命，更使整個建筑行業(yè)像前邁進了一大步，結(jié)合結(jié)構(gòu)使建造超高層建筑的設(shè)想成為可能。組合結(jié)構(gòu)不僅有傳統(tǒng)鋼筋混凝
土的所有優(yōu)點，并且在材料使用上相對節(jié)省，這對提高施工進度，降低施工成本都起到不可替代的作用。組合混凝土在施工中使混凝土本身經(jīng)過三軸受壓的狀態(tài)，使自身的承載能力得到提高，并且組合結(jié)構(gòu)混凝土可以取代很多鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，這直接降低了建筑物的自重，為超高層建筑的設(shè)計提供了理論支持。
1.3新型結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)的高層建筑分為框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)三種，而隨著建筑結(jié)構(gòu)學(xué)研究的不斷深入，誕生了以筒體為結(jié)構(gòu)的新型結(jié)構(gòu)形式。筒體結(jié)構(gòu)主要分為筒中筒體系、框筒體系、和多束筒體系。新型結(jié)構(gòu)筒體與傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)有很大的不同點，首先它的抗位移能力和承載力要大于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它將水平力看成固定在基礎(chǔ)上的懸臂結(jié)構(gòu)。所以這種結(jié)構(gòu)形式在功能性強、應(yīng)用范圍廣的建筑施工中多有使用。
1.4智能建筑
智能建筑是高科技的產(chǎn)物，它在施工技術(shù)、工程材料、工程檢測方式上都與傳統(tǒng)建筑有著很大的區(qū)別，但就目前發(fā)展來看，智能建筑是未來建筑發(fā)展的主體。智能建筑的幾大優(yōu)點集合在建筑結(jié)構(gòu)、內(nèi)部系統(tǒng)、適用范圍等方面。它直接為使用者提供了一個安全、快捷、舒適的使用環(huán)境。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計中必須以實用、便于施工、安全可靠為設(shè)計點進行設(shè)計，通常情況下要滿足以下幾大原則：
2.1結(jié)構(gòu)安全
建筑的結(jié)構(gòu)必須滿足在使用年限中可以承受的各種情況，一旦在使用過程中出現(xiàn)了不可抗拒力的破壞，建筑的結(jié)構(gòu)必須保證穩(wěn)定性，不至于直接倒塌。
2.2可施工性
不論任何設(shè)計，必須在設(shè)計的過程中將施工問題首先進行考慮，如果設(shè)計標準與實際施工背道而馳，在好的建筑設(shè)計業(yè)不可能轉(zhuǎn)化為實體建筑，來為我們服務(wù)。
使用壽命。當(dāng)建筑物投入使用后，建筑物的必須滿足設(shè)計年限中的使用要求，不能再無外力擾動的情況下出現(xiàn)裂縫、變形等質(zhì)量問題。
3.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計易出現(xiàn)的問題
在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中需要考慮的問題很多，尤其是高層建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
3.1結(jié)構(gòu)選型問題
在新執(zhí)行的規(guī)范中對建筑的結(jié)構(gòu)選型設(shè)計增加了很多限制性，首先限制了結(jié)構(gòu)的規(guī)則性然后對建筑設(shè)計中出現(xiàn)的超高問題和抗震問題加以深化，對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則性，在新出臺的建筑規(guī)范章程的相關(guān)規(guī)定中，變動挺大，新的規(guī)范標準在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面增加了一系列的限制條件。比如，新的規(guī)范制度用強制
性的條文規(guī)定了“建筑物不應(yīng)該采用嚴重不規(guī)則的建筑設(shè)計方案”。所以，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，相關(guān)人員應(yīng)注意遵守新規(guī)范制度中的限制性條件，對于設(shè)計中的不符合規(guī)定問題根據(jù)實際情況及時的調(diào)整，避免為后期設(shè)計工作留下隱患。
3.2地基和基礎(chǔ)設(shè)計中的問題
在柱下獨立基礎(chǔ)帶梁板式的地下室底板設(shè)計中，往往會忽視建筑物沉降帶來的附加應(yīng)力的影響，而產(chǎn)生沉降變形以及共同受力，如果沒有考慮其產(chǎn)生的附加應(yīng)力，會使底板偏于不安全，還可能導(dǎo)致地下室底板承載能力不足而引起其開裂，在采用天然地基狀況下，會帶來更為顯著的影響。
3.3結(jié)構(gòu)分析計算的問題
在計算機使用非常廣泛的今天，計算機帶給了人們極大的便利，工作效率大大提高的同時，社會日常工作和生活對計算機的依賴程度越來越深。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，深化計算機的應(yīng)用，合理地使用計算機，使建筑物更安全舒適、更美觀經(jīng)濟是建筑設(shè)計人員任重而道遠的責(zé)任。我們在設(shè)計中及與其它設(shè)計單位交往的過程中發(fā)現(xiàn)，雖然采用了CAD，但在結(jié)構(gòu)施工圖中出現(xiàn)了許多概念性的錯誤和計算錯誤，有些錯誤可能會導(dǎo)致嚴重的后果。在實際工程中，我們應(yīng)該重視抗震概念設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計的問題，避免過分依賴計算機，這樣才能設(shè)計出更經(jīng)濟，更安全舒適、更美觀經(jīng)濟的建筑。
4.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的對策
在高層建筑中筒體結(jié)構(gòu)的抗震能力最好。假設(shè)發(fā)生6。7級地震時，只要在設(shè)計中針對樓面鋼梁或型鋼混凝土梁與筒體交接處及筒體四角墻內(nèi)設(shè)置結(jié)構(gòu)柱，
就會有效緩解地震影響。如果當(dāng)?shù)卣疬_到8-9度抗震時，我們在設(shè)計中要在鋼混凝土梁與筒體交接處及簡體墻內(nèi)設(shè)置型鋼柱。這些設(shè)計都能有效增加建筑的抗
震性能，并對設(shè)計結(jié)構(gòu)提供優(yōu)化。
論文關(guān)鍵詞：高層概況發(fā)展體系施工
論文摘要：本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，通過對國內(nèi)已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)國產(chǎn)化問題的調(diào)研，分析了在鋼材、設(shè)計、施工和監(jiān)理等方面國產(chǎn)化所面臨的主要問題，為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了一些建議。
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外已有110多年的歷史，1883年最早一幢鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國芝加哥拔地而起，到了二次世界大戰(zhàn)后由于地價的上漲和人口的迅速增長，以及對高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑；同時高強度鋼材應(yīng)運而生，在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計建造可說是同步前進。
超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了發(fā)達國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平，也是建設(shè)部門財力雄厚的象征。來源于/
一、我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展
我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑自改革開放以來已有20年的歷史，并在設(shè)計和施工中積累了不少經(jīng)驗，已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。
1、鋼材的國產(chǎn)化
國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標準《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T1591-94)又前進了一步，其性能指標優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。
2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計國產(chǎn)化
截止2003年3月，我國已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)有60余幢，按其結(jié)構(gòu)類型劃分，鋼框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合計6011%；鋼框架-支撐體系占1813%；巨型框架占813%；純鋼框架占617%，筒體和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)各占313%。統(tǒng)計表明，目前我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)以混合結(jié)構(gòu)為主。
鑒于我國對混合結(jié)構(gòu)尚未進行系統(tǒng)的研究，所以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)暫不列入這種結(jié)構(gòu)類型是合理的。
國家標準《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應(yīng)進行專項論證或試驗研究。建設(shè)部第111號令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》，對加強高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量控制意義重大，具有可操作性。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分兩個階段，即設(shè)計圖階段和施工詳圖階段。現(xiàn)在有的設(shè)計院完全采取國外設(shè)計模式，無構(gòu)件圖、節(jié)點圖和鋼材表等，對工程招投標和施工詳圖設(shè)計帶來不便。因此，建議有關(guān)部門對此做出具體規(guī)定。關(guān)于節(jié)點設(shè)計問題，國內(nèi)應(yīng)多做一些理論和試驗研究工作，比如柱梁剛性節(jié)點塑性鉸外移和防止焊接節(jié)點的層狀撕裂等。由于鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較低，在研發(fā)各種耗能支撐和節(jié)點的減震消能體系方面，國際上研究和應(yīng)用較多，國內(nèi)應(yīng)加快進行此方面的研究。
二、高層及超高層結(jié)構(gòu)體系
對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設(shè)計規(guī)范、建筑抗震設(shè)計規(guī)范、建筑防火設(shè)計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。
對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設(shè)計原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一般分為六大類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。
三、鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝1、鋼柱的安裝
鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構(gòu)件，在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗收標準。
100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節(jié)構(gòu)件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設(shè)計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節(jié)鋼柱應(yīng)編號予以區(qū)別，正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標高的控制一般有二種方式：
(1)按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12層以下，層高控制不十分嚴格的建筑物。
(2)按設(shè)計標高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應(yīng)按土建的標高安裝第一節(jié)鋼柱底面標高，每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應(yīng)符合設(shè)計要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應(yīng)加到每節(jié)鋼柱加工長度中去。
2、框架梁的制作與安裝
高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋。
框架梁應(yīng)按設(shè)計編號正確就位。
為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強螺栓連接。
由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求，當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接板可開橢圓孔，橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應(yīng)保證孔邊距的要求。
框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設(shè)計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。
框架梁上下翼緣的連接可采用高強螺栓連接或焊接連接，目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時先焊下翼緣再焊上翼緣，先一端點焊定位，再焊另一端。
關(guān)鍵詞： 高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；布置原則；設(shè)計
中圖分類號：TU972 文獻標識號：A 文章編號：2306-1499（2014）10-
目前，基于有限的土地面積，隨著社會人口的加速增長，會導(dǎo)致居住的形式縱向發(fā)展。從建筑方面出發(fā)，今后整個行業(yè)的發(fā)展趨勢是高層或超高層。近年來，城市現(xiàn)代化建設(shè)使得我國高層建筑也如雨后春筍般拔地而起。所以，如何優(yōu)化設(shè)計高層建筑，就顯得十分重要。本文將從以下幾個方面進行闡述： 結(jié)構(gòu)平面的設(shè)計與布置； 結(jié)構(gòu)立面的設(shè)計與布置； 如何選擇合理的結(jié)構(gòu)體系以及建筑基礎(chǔ)的設(shè)計與布置等。
1.結(jié)構(gòu)立體的設(shè)計與布置
結(jié)構(gòu)立體設(shè)計時，剛度宜上小下大，自上而下地逐漸增大。結(jié)構(gòu)豎向剛度變化是否均勻，主要影響因素是每層剪力墻的合理布置。框支剪力墻結(jié)構(gòu)是豎向剛度有突變的典型實例。框支層為薄弱層，變形較大，層易發(fā)生地震破壞。為避免軟弱層引起震害，需布置一定的落地抗震墻，將轉(zhuǎn)換層以上的剪力，均勻地轉(zhuǎn)移到其上，故在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不允許將全部或大部分剪力墻設(shè)計成框支。均勻、規(guī)則是結(jié)構(gòu)豎向布置最基本的原則。均勻，是指剛度、體型、承載力及質(zhì)量等自上而下分布、變化均勻。規(guī)則，主要是指體型規(guī)則，若有變化，亦應(yīng)是有規(guī)則的漸變。對于收進的尺度應(yīng)當(dāng)限制，經(jīng)常會發(fā)生上下樓層收進使得體型較小，若體型尺度有變化，應(yīng)下大上小逐漸變化。過大突變不應(yīng)發(fā)生。
2.結(jié)構(gòu)平面的設(shè)計與布置
為減輕水平作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，應(yīng)盡量使建筑物的質(zhì)心和剛心重合，所以設(shè)計平面形狀宜對稱、簡單、規(guī)則。平面凸出部分不宜過長，過長會加大端部往構(gòu)件的位移，偏心越大其扭轉(zhuǎn)效應(yīng)越大，導(dǎo)致應(yīng)力集中引起破裂。減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)：
2.1減少地震作用引起的扭轉(zhuǎn)。
布置均勻的平面剛度，可減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)，剪力墻的布置是影響平面剛度均勻的主要因素。剪力墻、井筒等的對稱布置有利于減少地震作用引起的扭轉(zhuǎn)。平面上質(zhì)量偏心和質(zhì)量分布的均勻性也需注意，它們也會引起扭轉(zhuǎn)，質(zhì)量集中于平面邊緣，更會加大扭轉(zhuǎn)。
2.2抵抗結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的能力一定要加強。
加強結(jié)構(gòu)抗扭剛度的重要措施，是合理布置剪力墻，或?qū)⒖蛲步Y(jié)構(gòu)布置于周邊等。從建筑要求與使用功能方面出發(fā)，高層、超高層的平面布置應(yīng)力求簡單、規(guī)則、對稱。對于地震區(qū)、帶或地震重點防御區(qū)的抗震建筑，簡單、規(guī)則、對稱的原則尤為重要。因條件所限，遇到嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)分割成若干簡單、規(guī)則的獨立單元。
3.結(jié)構(gòu)體系的合理選型
高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最具重要意義的是選型問題，即結(jié)構(gòu)體系選型是否合理。結(jié)構(gòu)體系不同，其所具有的剛度和強度也不同。所適用的高層建筑高度也有所不同。高層建筑結(jié)構(gòu)體系，從結(jié)構(gòu)形式出發(fā)，可以分為以下幾類： 框架―抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、板柱―墻剪力結(jié)構(gòu)、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。根據(jù)建筑要求、建筑功能與場地類別以及抗震等級等的不同，高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇也不同。一般地，框架―抗震墻結(jié)構(gòu)既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、應(yīng)用方便的特點，又具有較強的抗震性能和較大的剛度等優(yōu)點，故適用于酒店建筑和公共建筑等。由于抗震墻結(jié)構(gòu)的承載力、剛度較大，空間的整體性能較好，用鋼量較省，且在水平力作用下側(cè)移小，故它比較適用于隔墻較多的旅館建筑及高層住宅等建筑。框架結(jié)構(gòu)具有較大的室內(nèi)空間，布置靈活，但由于其剛度較低，抗震性能差，修復(fù)費用較高等缺點多用于層數(shù)少、高度低的公共建筑。這在建筑抗震設(shè)計規(guī)范中有明文規(guī)定。通常抗震墻結(jié)構(gòu)和框架―抗震墻結(jié)構(gòu)可以滿足大多數(shù)建筑物的高度要求； 抗側(cè)移剛度較大、空間的受力性能較好是筒體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，當(dāng)建筑物的高度較大、層數(shù)較多、設(shè)防烈度較高，且上述幾種結(jié)構(gòu)體系都難以滿足設(shè)計要求時，應(yīng)選擇筒體結(jié)構(gòu)。
4.建筑基礎(chǔ)的設(shè)計與布置
根據(jù)高層建筑的層數(shù)、結(jié)構(gòu)類型、荷載及地基承載力，可以首先考慮筏形或箱形基礎(chǔ)； 若地基承載力或變形不能滿足設(shè)計要求時，可以選擇樁基或復(fù)合地基。倒肋形、倒無梁樓蓋式是筏形基礎(chǔ)的常見類型。倒肋形樓蓋式筏基，用料省，剛度好，但費模板，施工麻煩。倒無梁樓蓋式的筏基，用料多，板厚大，剛度差，但便于地下空間的應(yīng)用，施工方便。箱形基礎(chǔ)傳力均勻，整體性好，剛度大，當(dāng)?shù)鼗鶚O軟，沉降十分嚴重不均勻時，宜選用。樁基礎(chǔ)承載力大，抵御復(fù)雜荷載能力強，能良好地適應(yīng)各種地質(zhì)條件，當(dāng)淺層地基比較松軟且承載力差，而堅實土層埋藏較深的時候，宜選用樁基礎(chǔ)。
5.結(jié)語
（1）在高層建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計與布置中，應(yīng)做到平面形狀對稱、規(guī)則、簡單，盡量使剛心和質(zhì)心重合，且平面剛度亦應(yīng)布置均勻，平面凸出部分不宜過長。2）結(jié)構(gòu)豎向布置設(shè)計最基本的原則是規(guī)則、均勻。即結(jié)構(gòu)的體型、剛度、承載力及質(zhì)量分布宜由下至上有規(guī)則、均勻地漸變，且不應(yīng)發(fā)生過大的突變，同時應(yīng)當(dāng)限制收進尺度。3）高層建筑的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)根據(jù)其不同的適用高度、建筑要求、使用功能、場地環(huán)境類別以及抗震等級等內(nèi)容進行合理的選擇，結(jié)構(gòu)設(shè)計師們在設(shè)計高層建筑時應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況進行合理地選擇。4）在進行建筑基礎(chǔ)的設(shè)計與布置時，應(yīng)選擇整體性好，能夠滿足地基承載力和變形要求，并能有效地調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式，如筏形基礎(chǔ)或箱形基礎(chǔ)； 當(dāng)以上基礎(chǔ)形式不能滿足要求時，可以考慮采用樁基或復(fù)合地基。
參考文獻
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