建筑工程結構設計研究

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建筑工程結構設計研究篇1

1建筑工程概況

以某地區大型建筑工程企業承包的項目為例，對基于BIM技術的建筑結構設計工作展開分析與研究[2]。設計前，提取建筑工程項目信息，總結并整理項目概況。根據《建筑工程結構荷載規范》文件規定，設定此建筑工程項目所在場地的粗糙程度為A類，樓體相關結構（含樓面）為活荷載[3]。根據文件要求，設計建筑工程項目不同的荷載取值。

2BIM技術在建筑工程結構設計階段的應用

2.1基于BIM技術的建筑工程結構模型建立

引入BIM技術，首先完成對建筑工程結構模型的建立。對于建筑工程項目而言，從一個階段到另一個階段時，結構模型的精度應當逐漸增加[4]。為了確保在每一個階段各個參與方都能夠明確自身職責，在工程結構設計階段，需要根據后續各階段要求，對模型的詳細程度進行不同等級劃分[5]。按照結構模型的詳細程度從低到高，依次定義為LOD100等級、LOD200等級、LOD300等級、LOD400等級和LOD500等級，每個等級對應的詳細程度依次為：模型元件可用符號或通用方式表示，利用圖形方式在BIM模型中表示預期相關聯的元件信息；構建的模型元件可作為通用對象或物件，并且BIM模型當中需要包含尺寸、形狀、位置等信息；構建的模型元件可作為特定對象或物件，BIM模型中同樣需要包含上述三種信息；元件可作為特定對象或物件，并包含上述三種信息，且能夠提供詳圖、制作和安全等具體內容；元件能夠與施工現場的尺寸、形狀、位置完全一致[6]。在對建筑工程結構模型進行建立時，可在Revit軟件當中，完成對模型類型創建。在完成對BIM模型創建類型的選擇后，按照創建標高→繪制軸網→布置結構構建→創建圖紙→出圖的流程實現結構建模。最后，完成對BIM結構模型的建立后，在Revit軟件中以DWG或PDF的格式將BIM模型文件導出。

2.2建筑工程結構方案設計

在完成對建筑工程結構BIM模型的建立后，在設計階段還需要完成對工程結構方案的設計。在對結構方案進行制定時，其數據交換需要多個參與方的協調溝通和反饋，同時數據交換也會變得更加頻繁[6]。

2.3設計內容深化

在完成對建筑工程結構方案的設計后，根據結構專業、水、熱、電專業的修訂建議，對結構方案進行調整和優化，使設計內容更加深入。在此階段，要把建設項目的可行性、經濟合理性作為評價指標[7]。在對設計內容深化時，主要內容包括：擬定設計方案、設計準則，對結構、水、暖、電等專業設計方案作為重點。根據結構專業、水、熱、電專業的修改意見，進行結構方案的調整與優化，以加深對結構的理解[8]。

2.4二維圖紙與三維視圖關聯

在完成上述設計內容的深化后，在Revit軟件中完成對二維圖紙的編輯。將導入的BIM模型各個方向上的視圖以二維形式展現；對二維視圖圖紙進行匯編或編譯，并從Revit軟件中導出。將導出的文件載入到CAD軟件和Excel軟件當中，生成CAD圖紙和表格；最后，將得到的圖紙文件和表格文件進行發布和打印。生成的二維視圖需要送審報批，BIM模型及生成的二維視圖需要同時交付和歸檔[10]。按照上述方式獲得的每張圖紙都是由三維模型自動生成的，其平面與三維視圖都是相互關聯的。同時，在Revit軟件的支撐下，能夠進一步提高圖紙生成和管理的效率。

3實證應用分析

在已知建筑工程項目相關技術參數后，使用Revit軟件，創建針對此建筑工程項目的幾何結構模型，創建過程中，對節點與板面之間的節點進行自動連接設計。并在創建過程中使用不同的族、元、類，建立針對建筑結構構件屬性的集合信息模型。參照上文內容，建立針對此建筑工程項目的基本結構模型，具體步驟為：①在操作界面選擇建筑工程模型結構樣本文件；②將樣本文件與建筑各個結構專業之間進行連接，創建基本的BIM結構；③在界面中進行軸網的創建；④在界面中進行標高數據的導入；⑤在文件夾中選擇適配的族樣本，將其導出后，制作對應的構件族文件；⑥在結構模型中布置混凝土柱；⑦在結構模型中布置混凝土結構梁；⑧創建建筑工程結構板；⑨檢查模型細部結構是否合理。

4結語

BIM技術作為建筑設計的主體技術，在工程建設的全過程中發揮了重要的作用，其中BIM的正向設計將直接影響到設計效果，然而，由于技術自身的特殊性原因，BIM在工程實踐中的應用仍處于初級階段，與實際推廣使用相比還有一定的差距。在后續的工作中我們應當：①對BIM技術在建筑設計中的應用進行深入研究，以期為BIM在工程設計中的應用提供參考；②在BIM的設計中，完善BIM的建模規范和交付標準，并建立行業內外的BIM模型。

作者:倪超杰 鐘冬冬 單位:浙江工程設計有限公司 中建八局第二建設有限公司

建筑工程結構設計研究篇2

隨著我國經濟的發展，越來越多的農村人口涌入城市，這直接造成城市中的基礎設施、城市規模、人口規模等即將突破歷史極限。為了緩解人口和土地之間的矛盾，建筑行業開始大力發展高層建筑。建筑方式從簡單的磚瓦結構轉變為鋼筋混凝土結構，房屋建筑的結構設計也越來越復雜。此外，人們對居住舒適度、采光條件、使用性能的要求也越來越高。這就要求相關設計人員在開展房屋建筑結構設計工作時，必須注重整體和細節之間的關系，從而將房屋建筑的風險系數降低到最低。因此，本文總結了常見的房屋建筑結構設計問題，并給出針對性的優化建議，以期為提高房屋建筑建造水平提供幫助。

1房屋建筑結構設計問題分析

房屋建筑的安全問題非常重要。房屋建筑結構越復雜，工作人員需要注意的問題就越多。本文通過總結房屋建筑的各種結構問題發現，這些問題主要集中在地基、樓板、結構梁、框架等方面。

1.1地基問題

地基是房屋建筑的基礎，也是提高房屋穩定性的關鍵。通常情況下，地基施工主要涉及地質、設計參數等內容。首先，在地基建設過程中，部分設計人員過于信賴報告而未進行實地勘查，或者受客觀條件的限制而缺少地質勘查報告的支持，甚至有個別設計人員直接參考其他工程的地基標準，并且只根據自己掌握的信息來開展房屋建筑設計工作。這種不注重細節、敷衍了事的做法通常會給房屋建筑的后續建設和使用埋下安全隱患。其次，房屋建筑結構設計通常會涉及耐力容許值的問題，部分設計人員沒有經過專業的培訓，以為耐力容許值越小，房屋建筑的結構就會越穩定，因而他們往往會降低設計圖紙上的耐力容許值。但實際上房屋建筑結構的穩定性除了與耐力容許值有關以外，還與土質力學指標、地質結構的穩定性、地下水的物理和化學性質等有關。最后，少數地區的地質條件較差，在修建房屋之前，施工單位一般會采用換土墊層法來加固地基。但在施工現場，由于缺乏科學合理的設計方案，部分施工單位只能憑借以往的經驗進行施工。如此一來，雖然地基的穩固性有所提高，但是其承載力卻十分有限。在這種情況下，后續施工過程很有可能出現歪樓、地基下沉等現象，對施工人員的安全造成威脅。

1.2樓板問題

樓板是房屋建筑結構的重要結構，樓板的受力情況不僅和其上方承載物的重量有關，還會受到周圍墻面、房屋大梁、房屋柱子的影響。在房屋建筑結構設計過程中，樓板問題主要體現在以下幾個方面。首先，部分設計人員容易忽視樓板的整體承載力，進而導致樓板難以滿足建筑結構的承重要求而出現斷裂，給整個建筑的安全造成嚴重的威脅。其次，樓板變形是房屋建筑的常見問題。樓板變形的原因是多方面的，但是部分設計人員在處理樓板變形問題時，往往只考慮樓板的受力大小，而忽視了其他外在影響因素，甚至還可能因此而采取了錯誤的計算方法。最后，由于部分設計人員錯誤地將雙向板當作單向板來進行計算，進而導致計算結果出現偏差，例如某個方向的配筋偏大等，這些問題都會導致設計方案出現問題。

1.3結構梁設計問題

在房屋建筑中，梁起著承重的作用，是建筑安全的重要保障。結構梁的設計問題主要體現在梁高和連續梁的設計等環節。首先，在對房屋建筑中的梁進行設計時，設計人員往往注重梁的強度和剛度，而忽視了梁高和撓度。隨著時間的推移，這類房屋建筑中梁的穩定性將越來越差，梁的撓度也將持續增大，甚至梁還有可能在建筑結構的擠壓作用下出現變形、開裂等問題。而一旦產生裂紋，即使是細微震動，也有可能造成梁的裂紋迅速擴大，進而導致房屋建筑成為危房，甚至失去居住功能。其次，連續梁變形、開裂也是房屋建筑結構設計中值得關注的問題。房屋承重力計算的過程比較復雜，并且需要考慮各方面的影響因素，因此，個別設計人員為了減少工作量，甚至會將連續梁當作邊梁來進行承重能力計算。此舉將導致連續梁受到溫度變化的影響而在短時間內發生劇烈變化，如發生明顯的收縮或者拉伸等情況，進而導致結構裂痕進一步擴大、加深。

1.4框架設計問題

在房屋建筑結構設計過程中，框架設計也是設計人員經常忽視的內容。很多設計人員在進行框架設計時，往往只重視橫向框架的設計，卻忽視縱向框架的設計。這種設計方式存在一個致命的缺陷，即發生地震時，房屋建筑中的各個部件必須緊密配合方能減輕地震的危害，但縱向框架設計不科學，導致房屋建筑配件間的受力不均衡。在這種情況下，房屋建筑的穩定性會大大降低，甚至失去抗震性能。

1.5構造柱與承受柱設計問題

構造柱和承受柱是保障房屋建筑結構穩定性的關鍵，但個別設計人員的專業水平不足，無法準確區分承受柱和構造柱的區別，因而有時會出現構造柱充當承受柱的情況，這顯然不符合房屋建筑結構施工要求。首先，構造柱的主要功能是穩定房屋結構。雖然構造柱同承重柱一樣，需要承擔房屋荷載，但若將構造柱當作承受柱使用，則會在一定程度上降低構造柱的約束能力和拉結能力。一旦發生地震等突發情況，就很容易產生集中效應，導致房屋建筑的整體結構變得更加脆弱。其次，部分設計人員在設計構造柱時，并未對構造柱的輔助結構進行深化設計，從而導致構造柱的底部不能發揮抗剪切、抗彎等作用，這會造成構造柱的堅固性降低，一旦遇到劇烈震動，就很容易引發墻體破裂、裂紋擴展等問題。最后，承重柱有效高度不足是房屋建筑結構設計中的常見問題。一些設計人員為了簡化程序、減少計算量，人為降低了承重柱的有效高度，從而導致承重柱的穩定性明顯降低，而一旦遭遇強有力的沖擊，其勢必會出現裂縫。

1.6設計人員專業素質問題

房屋建筑在建造過程問題不斷的另一重要原因是設計人員的專業素養有待提高。通常，設計人員的設計水準、專業技能以及對美學的鑒賞能力都會影響到建筑結構的整體效果。當前，很多設計人員在進行房屋建筑結構設計時，往往憑借以往的工作經驗，而忽視了設計原則和一些基本的行業準則，甚至也不重視細節設計。此外，個別設計人員工作能力不足，在設計過程中往往只考慮地面部分的情況，而忽視了地下土壤和地下水的影響，從而給房屋建筑結構埋下不少安全隱患。還有一些設計人員思想過于保守，缺乏創新意識，最終導致房屋建筑的觀賞性大大降低。

2房屋建筑結構設計優化措施

2.1優化地基設計

地基是保障房屋建筑順利建成的關鍵，因此，設計人員必須做好地基數據收集和實地勘察等工作。首先，設計人員必須了解地基的性質。對此，設計人員需要對施工現場的地質條件和地面受力狀況等進行實地勘察和數據采集，并在此基礎上出具勘察報告，從而準確判斷該地區是否適合建造房屋。其次，設計人員需要使用符合建筑要求的勘察設備，并做好相關記錄，以便對勘察結果進行審核，從而確保勘察工作萬無一失。最后，地基設計必須遵循協調性原則。在地基設計過程中，設計人員必須考慮其他建筑對本建筑的影響以及本建筑是否可以融入周邊環境，從而在降低本建筑對周邊建筑和環境的影響的同時，避免周圍建筑和環境對本建筑的穩定性造成不利影響。

2.2優化樓板設計

優化樓板設計是保證房屋建筑穩定性的重要一環。首先，設計人員必須具備較高的職業素養，并在設計過程中嚴格遵守相關規章制度和行業規范，摒棄“唯經驗論”。其次，設計人員應因地制宜地對樓板的結構和房屋建筑自身的受力狀況進行準確分析，并且確保樓板受力均衡，從而充分發揮出樓板的作用。再次，設計人員應綜合考慮樓板的承受力、橫向力、彎矩、扭矩等情況，并做好綜合協調設計，以防止樓板因受力過大而損壞。最后，設計人員需要考慮非承重部分對樓板的擠壓作用，并根據實際需要適當增加樓板厚度，從而避免結構因受力過大而出現裂紋。

2.3優化結構梁、框架設計

房屋建筑結構中的梁和框架是保障房屋穩定性的重要結構，因此，設計人員必須綜合考慮結構梁和框架的受力情況，確保結構梁上方的力量集中，再通過相應的加固設計來進一步提高結構梁和框架的承載力。首先，設計人員必須確保結構梁設計方案科學、合理。考慮到結構梁的承重能力和房屋的整體造型有關，因此在設計過程中，設計人員應充分了解房屋的造型，從而保證結構梁設計的準確性、可靠性。其次，為確保結構梁的高度和撓度科學、合理，設計人員應結合房屋建筑的使用壽命來確定結構梁的高度和撓度，從而保證結構梁的安全性與穩定性。同時，設計人員還應考慮外部環境對房屋建筑的影響，并增強結構梁抵抗外部環境變化的能力，確保其能夠適應一定程度的環境變化。最后，在對框架進行設計時，設計人員必須合理規劃縱向框架和橫向框架的平衡關系，同時嚴格按照標準進行計算，以確保每個框架都能夠發揮出應有的作用。對此，設計人員應嚴格規范自身的行為，并嚴格把握每一個細節，從而保障房屋建筑的安全性和穩定性。在設計過程中，設計人員應立足全局，將橫梁和縱梁作為一個有機整體來進行設計，并在保證空間布局合理的同時，進一步提高房屋建筑的實用性和美觀度。

2.4優化構造柱與承重柱設計

在房屋建筑結構中，構造柱和承重柱同等重要。即便是低層住宅建筑，承重柱和構造柱在穩定房屋建筑結構等方面發揮著巨大的作用。首先，設計人員必須明白承重柱的作用是維護房屋建筑結構穩定性。無論房屋大小，設計人員都應重視承重柱設計，力爭充分發揮出承重柱的優勢作用。其次，設計人員還應正確認識構造柱的功能和作用。在設計過程中，設計人員應增強構造柱的承重性能，以提高房屋建筑結構的整體穩定性。最后，設計人員必須增強責任心，不能為了減少工作量而減小和降低承重柱的截面尺寸與有效高度。此外，設計人員還應通過準確計算來深入發掘承重柱的潛在功能，從而進一步提高房屋建筑結構的整體穩定性和安全性。

2.5提高設計人員的專業素質

設計人員必須不斷提高自身的專業素質。在面對房屋建筑結構設計的各種要求時，設計人員應客觀謹慎地分析房屋建筑各結構之間的契合度，爭取將每一個結構的作用發揮到最大。與此同時，設計單位也應定期組織設計人員參加培訓，督促他們及時更新相關建筑知識，不斷增強創新意識。此外，為了進一步增強設計人員的安全意識和責任感，設計單位應完善獎懲制度。例如，設計單位要對工作表現良好、遵守規章制度、工作認真負責、安全意識強的設計人員進行獎勵，從而激勵其他設計人員增強責任感，提高工作積極性。

3結語

綜上所述，房屋建筑結構設計普遍存在一些問題，這些問題不僅威脅著房屋建筑結構的整體安全，還使設計人員面臨嚴峻的考驗。房屋建筑結構設計是一個綜合性較強的工作，涉及工學、美學、力學等多個專業。本文通過對房屋建筑結構設計存在的問題進行總結，并針對性提出地基、樓板、結構梁、框架、承重柱等結構的設計優化措施以及提高設計人員專業素質的有效途徑，旨在進一步提高房屋建筑的安全性和穩定性。

作者:任晶梅

建筑工程結構設計研究篇3

隨著社會經濟的快速發展，人們對于生活品質的要求越來越高，同時，對于建筑工程的需求也逐漸增多，與此同時，城市土地資源緊缺，而通過規劃建設高層建筑，即可有效解決這一問題，因此，在各大城市規劃建設中，很多新建工程項目均為高層建筑。與普通建筑工程相比，高層建筑結構復雜程度比較高，在結構設計和施工方面均面臨很多難點，在高層建筑結構設計中，要求保證結構強度以及剛度，因此，需綜合考慮各類影響因素，保證高層建筑結構設計方案的完善性。

1高層建筑混凝土結構類型

在高層建筑混凝土結構設計中，必須重點考慮水平荷載承受力。必須保證結構具備良好的抗震性以及抗風性。高層建筑結構類型比較多，各類結構對于水平荷載以及豎向荷載的抵抗能力均有一定的區別，因此，應綜合考慮高層建筑總高度、內部結構特征等選擇適宜的混凝土結構類型。

1.1框架結構

在高層建筑設計中應用框架結構，可顯著提升平面布置的靈活性，即可根據高層建筑建設需求對內部空間進行靈活分割。在框架結構設計中，可將其設計為延性框架，由于結構類型比較少，因此設計計算工作量小。由于框架結構的側向剛度小，因此，主要被應用于高度在60m以下的高層建筑結構設計中。

1.2剪力墻結構

剪力墻結構的剛度比較大，是由鋼筋混凝土結構所組成的，在高層建筑結構設計中應用剪力墻結構，可有效承擔建筑水平荷載以及豎向荷載。通常情況下，剪力墻結構開間為3m~8m之間，一般被應用于高層住宅工程建設中。在剪力墻結構施工中，可避免墻角部位露出棱角，同時改善結構美觀性。剪力墻結構側向剛度和承載能力均比較強，并且彈塑性變形能力強，一般被應用于高度低于140m的高層建筑結構設計中[1]。

1.3框架—剪力墻結構

框架剪力墻結構可將框架結構、剪力墻結構的優勢進行有效結合，使二者共同承擔建筑結構水平荷載以及豎向荷載。框架—剪力墻結構的布置方式靈活便捷，并且延性比較強，與框架結構相比，側向剛度更大，可顯著改善結構承載能力，一般被應用于高度低于130m的高層建筑結構設計中。

1.4筒體結構

對于筒體結構，可劃分為三種類型：①框筒結構，通過布置小柱距、高截面梁密柱深梁，即可構成整體框架結構，通常情況下，框筒結構為四榀框架，不僅抗側力和承載力強，并且抗扭剛度比較大，可充分發揮各類施工材料的性能；②筒中筒結構，在筒中筒結構的實際應用中，需將框筒作為外筒，對于高層建筑電梯間、管道豎井等，均需規劃設置在高層建筑工程中心，據此形成內筒。筒中筒結構的內外筒可發揮協同作用，其中，外筒可有效抵抗水平作用力，而內筒則能夠抵抗水平剪力，一般被應用于高度低于180m的高層建筑結構設計中；③框架—核心筒結構，是由外圍框架結構以及中心筒體所組成的，外筒和內筒之間的距離在10m~12m之間，布置形式靈活便捷，一般被應用于高度低于150m的高層建筑結構設計中[2]。

2高層建筑混凝土結構設計要點

2.1概念設計

在高層建筑混凝土結構設計中，概念設計是保證結構抗震性能的關鍵，在結構概念設計中，要求設計人員詳細了解各類設計規范以及規程中與概念設計相關的規定條例，避免盲目計算而違反相關規范。概念設計要點如下：①在結構體系設計方面，需保證結構選型以及內部布置的規則性，選用經濟效益高、抗風性能及抗震性能好的結構體系。在結構設計方案中，需確定具體的計算簡圖，保證地震力傳遞的合理性，同時還要求保證在兩個軸方向，結構的動力特性大致相同；②水平地震作用具有雙向性特征，在結構布置方面，應當盡量使結構可抵抗來自于各個方向的地震作用力，保證結構沿平面兩個主軸方向均具有較強的剛度以及抗震性能。在結構剛度設計方面，要求綜合考慮建筑工程建設場地特征，合理確定結構剛度，盡量減小地震作用效應，同時還需注意對結構變形問題予以有效控制，如果結構變形量比較大，則會造成P-Δ效應過大，對結構整體性造成不良影響；在結構設計中，還需注意提升水平向剛度、抗扭剛度以及抗震性；③在獨立結構單元設計中，應當注意在凹角以及縮頸部位發生應力集中問題；對于樓梯間、電梯間，應當盡量避免設置在凹角以及端部；盡量減小地震作用下所產生的扭轉效應。在豎向體型結構設計中，應當盡量避免外挑以及內收過多，在結構剛度、承載力設計方面，均需沿建筑高度方向避免造成結構軟弱。另外，還需注意，避免結構破壞而造成整體結構喪失抗震性能。在高層建筑工程結構單元連接設計方面，應當保證連接牢固性，一般可應用加強連接方式[3]。

2.2地基與基礎設計

①如果建筑工程基礎結構柱下擴展基礎寬度比較大，在4m以上，或者地基為軟弱地層，則應當采用柱下條基，同時還需注意適當增加基礎結構寬度；②如果建筑工程項目建設場地地質條件好，基礎埋深在3m以上，則可設計地下室，如果地基結構承載力已能夠滿足設計要求，則無需將地下室底板外伸，以改善結構防水性，另外，每間隔30m～40m均需設置后澆帶，并應用微膨脹混凝土澆筑施工方式，以改善基礎結構承載能力，盡量減小地震作用對上部結構造成不良影響；③對于新建建筑工程基礎結構深度，應當控制在周圍已建項目基礎結構深度以下，如果與原有基礎結構相比深度更大，則應當將二者之間的凈距控制在基礎結構高差的2倍以上，如果沒有采用這一結構設計方式，則需聯合應用抗滑移樁，改善基礎結構穩定性。

2.3結構選型

（1）結構體系問題。如果高層建筑結構的地基結構穩定性比較高，則在上部結構設計中，應當在滿足變形限制規定的基礎上盡量減小剛度。通過對基礎結構以及上部結構設計方案進行優化調整，確保符合相關規范中關于高寬比的限制規定。將塔樓較長肢的剪力墻用輕質墻隔為短肢墻，保證轉換層上下剛度的均勻性。通過對相關規范進行分析，對于轉換層上下剛度比計算公式，應當調整為控制上下層轉角比值為1左右。在高層建筑結構設計規范中，如果頂點位移以及層間位移的限值不合理，則應當采用適宜措施進行優化調整，改善水平加強層的側向剛度，此時外柱剪力會有所增加，因此，需密切關注結構設計中的各項細節。（2）控制柱的軸壓比與短柱問題。通過有效控制柱軸壓比，即可使柱處于大偏壓狀態，如果柱的塑性變形能力比較小，則結構延性較差；如果發生地震災害，則所吸收的地震能量比較少，導致結構穩定性降低。但是，在高層建筑混凝土結構設計中，如果采用強柱弱梁設計方式，梁的延性比較好，則柱不易進入屈服狀態，因此，可適當放松軸壓比限值。另外，在很多高層建筑工程結構設計中，底層柱的長細比在4以內，并非為短柱，為判斷是否為短柱，需重點檢查剪跨比，如果剪跨比在2以下，則為短柱。通過相關研究發現，在建筑結構抗震設計規范中，應當適當增加軸壓比，另外，推廣應用鋼筋混凝土，提升建筑抗震性[4]。

2.4結構計算與分析

（1）確定抗震等級。在高層建筑混凝土結構設計中，可參考《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）確定建筑抗震等級，如果高層建筑是由主樓和裙樓所組成的，則對于裙樓抗震等級，不應低于主樓抗震等級。部分高層建筑結構的復雜程度比較高，如果將地下室頂板作為上部結構的嵌固部位，則對于地下一層結構抗震等級，應當保證與上部結構相同，而對于地下一層抗震等級，應當采用三級或者較低等級。（2）振型數目。振型數與結構層數密切相關，在《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）中，已對陣型取值做出明確規定，在計算分析過程中，以規范要求作為依據，對振型數目取值進行調整。（3）非結構構件設計計算。在高層建筑工程結構設計中，為了改善建筑結構美觀性，可能會設置部分非結構構件，而高層建筑結構所承受的風荷載比較大，因此應當對非結構構件進行妥善處理[5]。

3高層建筑混凝土結構設計實例

本文選擇某高層商業辦公樓作為研究對象，對混凝土結構設計要點進行詳細探究。該商業辦公樓是由A、B、C三棟高層塔樓以及一棟2層裙樓所組成的，其中，一層和二層均為商業用房，如圖1所示。而三層以上均為辦公用房。A、B塔樓均為18層高層建筑，二者之間頂部兩層相互連接，總建設高度為64.4m，而C塔樓為19層高層建筑，總高度為58.6m。在A塔樓和B塔樓整體結構設計中，采用框架-剪力墻連體結構設計方案。

3.1基礎及地下室設計

在該高層建筑基礎結構設計中，采用樁基礎結構設計方案，在樁體結構施工中，采用鉆孔灌注樁施工技術，通過對建筑上部荷載進行分析，樁徑設定為兩種，包括Φ700以及Φ800。另外，在主樓基礎結構設計中，采用Φ800樁，而對于其余部分，則采用Φ700樁。樁基持力層為圓礫層，樁進入持力層的深度在2.5m~6.4m之間，有效樁長度在48.1m~56m之間。為確定單樁豎向承載力特征值，應當對試樁結果進行收集整理，同時參考項目建設場地地質勘查報告設定，即3500kN以及4100kN。

3.2結構選型及結構布置

該高層建筑工程平面為狹長形，在連體結構兩側塔樓混凝土結構設計中，應當盡量保證二者的體形、平面以及剛度保持一致，盡量減小耦聯振動。在該高層建筑混凝土結構設計中，對于兩塔樓之間的平面，設計為喇叭形，柱距北面最小為16.8m，而南面最大為29.4m。在連接體結構設計中，對于最下層鋼骨混凝土梁，可作為轉換結構，即可有效支撐連接體整體結構。通過應用上述設計方案，鋼骨混凝土梁的斷面最大部位面積為900mm×3000mm，施工難度比較大，在對結構安全性以及經濟性進行全面分析后，在兩個軸之間可增加兩個柱，保證連接體柱距相同，為16.8m。在連接體結構和主體結構之間，可采用剛性連接方式，對于該高層建筑每一層，均需設置500mm×1800mm混凝土梁，即可將主體結構連接為整體，同時保證受力協調。主梁高度比較大，連接體每一層的層高均為主塔樓兩層的高度[6]。連體結構的振型比較豐富，平動、扭轉振型一般相互耦合，在對結構扭轉效應進行計算時，可采用平扭耦聯方式，同時還需綜合考慮雙向地震的影響。連體部位的復雜程度比較高，在連體部分設計中，應當注意兩塔樓體型大致相同，并且間距比較小，在風荷載取值時，應當重點考慮建筑工程之間的相互影響，體型系數與相互干擾增大系數相乘，在連接體最下一層樓板結構設計中，還需重點考慮扭轉耦聯時結構周期及振型，如表1所示。

3.3抗震加強措施

（1）轉換結構抗震設計。該高層建筑工程結構復雜程度比較高，并且轉換成為薄弱層，因此，對于框支柱、框支梁、剪力墻底部的加強部位，應當提升抗震等級，同時還需增加框支梁所在樓層樓板厚度，并采用雙層雙向加強配筋構造設計形式。（2）連接體結構抗震設計。該高層建筑工程為I類扭轉不規則，一旦發生地震災害，則會對連接體結構造成不良影響，發生塌落事故，對此，在連接體及連接體相鄰結構抗震設計中，應當提升抗震等級，適當增加樓板結構厚度，另外，對于連接部分，需采用雙層雙向貫通布置方式。

4結語

綜上所述，本文結合實例，對高層建筑混凝土結構設計方式進行了詳細探究。高層建筑工程結構體系復雜程度比較高，在高層建筑設計中，必須保證結構布置的科學性以及合理性，在連體結構設計中，應當保證連體結構各個部分的體型、平面以及剛度保持大致相同，即可避免連體結構復雜程度比較高而誘發耦聯振動問題，改善高層建筑結構穩定性和安全性。

作者:張軍 單位:山西國建工程設計有限公司大同分公司

建筑工程結構設計研究篇4

目前，伴隨著高層建筑高度的不斷增加，針對城市建設用地面積越來越嚴重的問題還需要合理地加以處理。高層建筑設計難度較大，在施工建設中需要給予其足夠的關注。特別是由于建筑整體高度較為突出，因此可能會出現不穩定的情況，需要結合實際的結構做好合理的優化處理，以此來實現安全性能的提升。在進行優化設計中，剪力墻結構是一種常見的體系，如何優化抗震設計成為關鍵所在。

1高層建筑剪力墻結構抗震設計要求

對于高層建筑的剪力墻結構抗震方面，有一些具體的要求，在實際的設計過程中，需要結合小震不壞、中震可修、大震不倒的基本要求，將對應的建筑剪力墻設計工作加以落實，從而避免在發生地震時剪力墻彈性變形超出限度，使承受力能夠滿足實際的要求，最終讓高層建筑能夠處于安全的狀態。在進行高層建筑剪力墻結構的具體設計過程中，還需要重點考慮到變形驗算等多個方面的內容，并且結合相應的要求來進行剪力墻結構的抗震設計，從而保障其擁有更強的變形能力。因此，進行高層建筑剪力墻結構抗震設計時，需要對以下幾個方面的具體要求加以了解。（1）關注樓層最小剪力系數。在進行高層建筑剪力墻結構的抗震設計中，還需要布置好剪力墻。一般而言，需要滿足結構穩定性的保護，規避超長剪力墻結構，以此避免應力過于集中，如此就能夠實現側向剛度對應的提升。對于具體的剪力系數調整分析，還需要確保最小建立系數能夠符合規范要求。通過實際的調整處理，不僅可以降低剪力墻結構自重，還能夠實現對造價的有效控制，最終實現剪力墻結構體系的優化處理[1]。（2）關注連梁超限。在進行結構抗震設計時，還需要合理地分析其連梁，做好連續梁跨高比的合理控制。如果連續梁跨高比低于2.5，就可能導致剪力墻結構體系穩定性不足，就可能會超出極限的要求，因此需要在連梁設置中確保連續梁跨高比超出2.5。在設計連續梁的過程中，還應該充分地考慮彎矩與剪力作用，能夠具體分析超限問題，基于對應的規范來滿足折減。在處理進程中還需要關注連續梁的跨高比，盡可能避免不當構件的出現。例如，當連續梁的跨高比在5～6時，就需要進行折減處理，以此來保障彎矩與剪力值都能夠滿足對應的要求。（3）關注樓層間最大位移和層高比值。在抗震設計中，還需要充分了解樓層之間的層高比值及對應的最大位移，這是最為重要的因素之一。一旦高層建筑面臨地震危害，就不能忽視樓層之間的剪切與扭轉，這是需要優先考慮到的抗震設計問題。為了滿足扭轉變形與剪切變化的有效控制，就需要做好豎向構件的合理設置。但是，不能夠隨意地增加豎向構件，要保證豎向構件設置的合理性，這樣才可以實現科學化的布局，嚴格地控制層高，進而就可以在減少層間變形的基礎上合理地優化整體的抗震性能[2]。

2高層剪力墻結構抗震設計案例分析

文章基于高層建筑剪力墻結構抗震設計的基本要求，以某超限高層剪力墻結構抗震設計為例進行具體的分析。（1）基本情況。選擇某46層高的住宅樓，擁有3層地下室，首層為部分商鋪。地下室主要是停車庫與設備用房，地下3層局部屬于人防地下室。基于超限情況實際分析：建筑高度140.5m，已經超過12m，屬于B級高度剪力墻結構，在結構方面存在4項指標超限，屬于體型不規則的結構類型。（2）小震作用下的彈性分析。針對整體彈性計算分析，采用建筑結構設計軟件進行處理，然后通過ETABS軟件做好校核對比分析。但是文章不對小震作用進行具體的闡述。（3）中震性能分析。在面臨中震作用的情況下，部分貼近于邊緣的抗側力構件就會出現主截面受拉的情況，可以通過加大墻身分布筋的方式來滿足計算要求。部分剪力墻邊緣構件的中震配筋超過小震。在具體設計環節，對于剪力墻、轉換梁、框支柱，主要是按照小震和中震計算的設計結果加以配筋。具體的計算指標如表1、表2所示。（4）大震彈塑性分析。①選擇與輸入地震波。基于2組天然波及1組人工波。通過結果比較分析，各條波的彈性反應譜在基本振型周期點位置及規范反應譜相差不會超出20%，具體如圖1所示。（5）抗震性能設計結論。從彈塑性時程分析結果來看，在面臨罕見地震作用的時候，結構可以匹配中度損壞的要求，即層間位移角限值1/150、結構的宏觀性能目標存在中度損壞、普通豎向構件中度損壞、關鍵構件輕度損壞、耗能構件出現部分嚴重損壞的抗震性能目標。上述具體抗震性能分析研究表明，此工程能夠達到C的抗震性能目標等級。

3結束語

總而言之，在開展高層建筑剪力墻結構設計工作時，要重點關注抗震設計這一基本要求，首先針對目前高層建筑剪力墻結構抗震設計的基本要點加以分析，然后進行對應的抗震設計優化分析，以確保剪力墻結構整體的穩定性不會受到任何影響，具有更強的抗震性能。

作者:張婷婷 單位:江蘇省地震局