建筑工程结构设计研究

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的1篇建筑工程结构设计研究范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

建筑工程结构设计研究篇1

1建筑工程概况

以某地区大型建筑工程企业承包的项目为例，对基于BIM技术的建筑结构设计工作展开分析与研究[2]。设计前，提取建筑工程项目信息，总结并整理项目概况。根据《建筑工程结构荷载规范》文件规定，设定此建筑工程项目所在场地的粗糙程度为A类，楼体相关结构（含楼面）为活荷载[3]。根据文件要求，设计建筑工程项目不同的荷载取值。

2BIM技术在建筑工程结构设计阶段的应用

2.1基于BIM技术的建筑工程结构模型建立

引入BIM技术，首先完成对建筑工程结构模型的建立。对于建筑工程项目而言，从一个阶段到另一个阶段时，结构模型的精度应当逐渐增加[4]。为了确保在每一个阶段各个参与方都能够明确自身职责，在工程结构设计阶段，需要根据后续各阶段要求，对模型的详细程度进行不同等级划分[5]。按照结构模型的详细程度从低到高，依次定义为LOD100等级、LOD200等级、LOD300等级、LOD400等级和LOD500等级，每个等级对应的详细程度依次为：模型元件可用符号或通用方式表示，利用图形方式在BIM模型中表示预期相关联的元件信息；构建的模型元件可作为通用对象或物件，并且BIM模型当中需要包含尺寸、形状、位置等信息；构建的模型元件可作为特定对象或物件，BIM模型中同样需要包含上述三种信息；元件可作为特定对象或物件，并包含上述三种信息，且能够提供详图、制作和安全等具体内容；元件能够与施工现场的尺寸、形状、位置完全一致[6]。在对建筑工程结构模型进行建立时，可在Revit软件当中，完成对模型类型创建。在完成对BIM模型创建类型的选择后，按照创建标高→绘制轴网→布置结构构建→创建图纸→出图的流程实现结构建模。最后，完成对BIM结构模型的建立后，在Revit软件中以DWG或PDF的格式将BIM模型文件导出。

2.2建筑工程结构方案设计

在完成对建筑工程结构BIM模型的建立后，在设计阶段还需要完成对工程结构方案的设计。在对结构方案进行制定时，其数据交换需要多个参与方的协调沟通和反馈，同时数据交换也会变得更加频繁[6]。

2.3设计内容深化

在完成对建筑工程结构方案的设计后，根据结构专业、水、热、电专业的修订建议，对结构方案进行调整和优化，使设计内容更加深入。在此阶段，要把建设项目的可行性、经济合理性作为评价指标[7]。在对设计内容深化时，主要内容包括：拟定设计方案、设计准则，对结构、水、暖、电等专业设计方案作为重点。根据结构专业、水、热、电专业的修改意见，进行结构方案的调整与优化，以加深对结构的理解[8]。

2.4二维图纸与三维视图关联

在完成上述设计内容的深化后，在Revit软件中完成对二维图纸的编辑。将导入的BIM模型各个方向上的视图以二维形式展现；对二维视图图纸进行汇编或编译，并从Revit软件中导出。将导出的文件载入到CAD软件和Excel软件当中，生成CAD图纸和表格；最后，将得到的图纸文件和表格文件进行发布和打印。生成的二维视图需要送审报批，BIM模型及生成的二维视图需要同时交付和归档[10]。按照上述方式获得的每张图纸都是由三维模型自动生成的，其平面与三维视图都是相互关联的。同时，在Revit软件的支撑下，能够进一步提高图纸生成和管理的效率。

3实证应用分析

在已知建筑工程项目相关技术参数后，使用Revit软件，创建针对此建筑工程项目的几何结构模型，创建过程中，对节点与板面之间的节点进行自动连接设计。并在创建过程中使用不同的族、元、类，建立针对建筑结构构件属性的集合信息模型。参照上文内容，建立针对此建筑工程项目的基本结构模型，具体步骤为：①在操作界面选择建筑工程模型结构样本文件；②将样本文件与建筑各个结构专业之间进行连接，创建基本的BIM结构；③在界面中进行轴网的创建；④在界面中进行标高数据的导入；⑤在文件夹中选择适配的族样本，将其导出后，制作对应的构件族文件；⑥在结构模型中布置混凝土柱；⑦在结构模型中布置混凝土结构梁；⑧创建建筑工程结构板；⑨检查模型细部结构是否合理。

4结语

BIM技术作为建筑设计的主体技术，在工程建设的全过程中发挥了重要的作用，其中BIM的正向设计将直接影响到设计效果，然而，由于技术自身的特殊性原因，BIM在工程实践中的应用仍处于初级阶段，与实际推广使用相比还有一定的差距。在后续的工作中我们应当：①对BIM技术在建筑设计中的应用进行深入研究，以期为BIM在工程设计中的应用提供参考；②在BIM的设计中，完善BIM的建模规范和交付标准，并建立行业内外的BIM模型。

作者:倪超杰 钟冬冬 单位:浙江工程设计有限公司 中建八局第二建设有限公司

建筑工程结构设计研究篇2

随着我国经济的发展，越来越多的农村人口涌入城市，这直接造成城市中的基础设施、城市规模、人口规模等即将突破历史极限。为了缓解人口和土地之间的矛盾，建筑行业开始大力发展高层建筑。建筑方式从简单的砖瓦结构转变为钢筋混凝土结构，房屋建筑的结构设计也越来越复杂。此外，人们对居住舒适度、采光条件、使用性能的要求也越来越高。这就要求相关设计人员在开展房屋建筑结构设计工作时，必须注重整体和细节之间的关系，从而将房屋建筑的风险系数降低到最低。因此，本文总结了常见的房屋建筑结构设计问题，并给出针对性的优化建议，以期为提高房屋建筑建造水平提供帮助。

1房屋建筑结构设计问题分析

房屋建筑的安全问题非常重要。房屋建筑结构越复杂，工作人员需要注意的问题就越多。本文通过总结房屋建筑的各种结构问题发现，这些问题主要集中在地基、楼板、结构梁、框架等方面。

1.1地基问题

地基是房屋建筑的基础，也是提高房屋稳定性的关键。通常情况下，地基施工主要涉及地质、设计参数等内容。首先，在地基建设过程中，部分设计人员过于信赖报告而未进行实地勘查，或者受客观条件的限制而缺少地质勘查报告的支持，甚至有个别设计人员直接参考其他工程的地基标准，并且只根据自己掌握的信息来开展房屋建筑设计工作。这种不注重细节、敷衍了事的做法通常会给房屋建筑的后续建设和使用埋下安全隐患。其次，房屋建筑结构设计通常会涉及耐力容许值的问题，部分设计人员没有经过专业的培训，以为耐力容许值越小，房屋建筑的结构就会越稳定，因而他们往往会降低设计图纸上的耐力容许值。但实际上房屋建筑结构的稳定性除了与耐力容许值有关以外，还与土质力学指标、地质结构的稳定性、地下水的物理和化学性质等有关。最后，少数地区的地质条件较差，在修建房屋之前，施工单位一般会采用换土垫层法来加固地基。但在施工现场，由于缺乏科学合理的设计方案，部分施工单位只能凭借以往的经验进行施工。如此一来，虽然地基的稳固性有所提高，但是其承载力却十分有限。在这种情况下，后续施工过程很有可能出现歪楼、地基下沉等现象，对施工人员的安全造成威胁。

1.2楼板问题

楼板是房屋建筑结构的重要结构，楼板的受力情况不仅和其上方承载物的重量有关，还会受到周围墙面、房屋大梁、房屋柱子的影响。在房屋建筑结构设计过程中，楼板问题主要体现在以下几个方面。首先，部分设计人员容易忽视楼板的整体承载力，进而导致楼板难以满足建筑结构的承重要求而出现断裂，给整个建筑的安全造成严重的威胁。其次，楼板变形是房屋建筑的常见问题。楼板变形的原因是多方面的，但是部分设计人员在处理楼板变形问题时，往往只考虑楼板的受力大小，而忽视了其他外在影响因素，甚至还可能因此而采取了错误的计算方法。最后，由于部分设计人员错误地将双向板当作单向板来进行计算，进而导致计算结果出现偏差，例如某个方向的配筋偏大等，这些问题都会导致设计方案出现问题。

1.3结构梁设计问题

在房屋建筑中，梁起着承重的作用，是建筑安全的重要保障。结构梁的设计问题主要体现在梁高和连续梁的设计等环节。首先，在对房屋建筑中的梁进行设计时，设计人员往往注重梁的强度和刚度，而忽视了梁高和挠度。随着时间的推移，这类房屋建筑中梁的稳定性将越来越差，梁的挠度也将持续增大，甚至梁还有可能在建筑结构的挤压作用下出现变形、开裂等问题。而一旦产生裂纹，即使是细微震动，也有可能造成梁的裂纹迅速扩大，进而导致房屋建筑成为危房，甚至失去居住功能。其次，连续梁变形、开裂也是房屋建筑结构设计中值得关注的问题。房屋承重力计算的过程比较复杂，并且需要考虑各方面的影响因素，因此，个别设计人员为了减少工作量，甚至会将连续梁当作边梁来进行承重能力计算。此举将导致连续梁受到温度变化的影响而在短时间内发生剧烈变化，如发生明显的收缩或者拉伸等情况，进而导致结构裂痕进一步扩大、加深。

1.4框架设计问题

在房屋建筑结构设计过程中，框架设计也是设计人员经常忽视的内容。很多设计人员在进行框架设计时，往往只重视横向框架的设计，却忽视纵向框架的设计。这种设计方式存在一个致命的缺陷，即发生地震时，房屋建筑中的各个部件必须紧密配合方能减轻地震的危害，但纵向框架设计不科学，导致房屋建筑配件间的受力不均衡。在这种情况下，房屋建筑的稳定性会大大降低，甚至失去抗震性能。

1.5构造柱与承受柱设计问题

构造柱和承受柱是保障房屋建筑结构稳定性的关键，但个别设计人员的专业水平不足，无法准确区分承受柱和构造柱的区别，因而有时会出现构造柱充当承受柱的情况，这显然不符合房屋建筑结构施工要求。首先，构造柱的主要功能是稳定房屋结构。虽然构造柱同承重柱一样，需要承担房屋荷载，但若将构造柱当作承受柱使用，则会在一定程度上降低构造柱的约束能力和拉结能力。一旦发生地震等突发情况，就很容易产生集中效应，导致房屋建筑的整体结构变得更加脆弱。其次，部分设计人员在设计构造柱时，并未对构造柱的辅助结构进行深化设计，从而导致构造柱的底部不能发挥抗剪切、抗弯等作用，这会造成构造柱的坚固性降低，一旦遇到剧烈震动，就很容易引发墙体破裂、裂纹扩展等问题。最后，承重柱有效高度不足是房屋建筑结构设计中的常见问题。一些设计人员为了简化程序、减少计算量，人为降低了承重柱的有效高度，从而导致承重柱的稳定性明显降低，而一旦遭遇强有力的冲击，其势必会出现裂缝。

1.6设计人员专业素质问题

房屋建筑在建造过程问题不断的另一重要原因是设计人员的专业素养有待提高。通常，设计人员的设计水准、专业技能以及对美学的鉴赏能力都会影响到建筑结构的整体效果。当前，很多设计人员在进行房屋建筑结构设计时，往往凭借以往的工作经验，而忽视了设计原则和一些基本的行业准则，甚至也不重视细节设计。此外，个别设计人员工作能力不足，在设计过程中往往只考虑地面部分的情况，而忽视了地下土壤和地下水的影响，从而给房屋建筑结构埋下不少安全隐患。还有一些设计人员思想过于保守，缺乏创新意识，最终导致房屋建筑的观赏性大大降低。

2房屋建筑结构设计优化措施

2.1优化地基设计

地基是保障房屋建筑顺利建成的关键，因此，设计人员必须做好地基数据收集和实地勘察等工作。首先，设计人员必须了解地基的性质。对此，设计人员需要对施工现场的地质条件和地面受力状况等进行实地勘察和数据采集，并在此基础上出具勘察报告，从而准确判断该地区是否适合建造房屋。其次，设计人员需要使用符合建筑要求的勘察设备，并做好相关记录，以便对勘察结果进行审核，从而确保勘察工作万无一失。最后，地基设计必须遵循协调性原则。在地基设计过程中，设计人员必须考虑其他建筑对本建筑的影响以及本建筑是否可以融入周边环境，从而在降低本建筑对周边建筑和环境的影响的同时，避免周围建筑和环境对本建筑的稳定性造成不利影响。

2.2优化楼板设计

优化楼板设计是保证房屋建筑稳定性的重要一环。首先，设计人员必须具备较高的职业素养，并在设计过程中严格遵守相关规章制度和行业规范，摒弃“唯经验论”。其次，设计人员应因地制宜地对楼板的结构和房屋建筑自身的受力状况进行准确分析，并且确保楼板受力均衡，从而充分发挥出楼板的作用。再次，设计人员应综合考虑楼板的承受力、横向力、弯矩、扭矩等情况，并做好综合协调设计，以防止楼板因受力过大而损坏。最后，设计人员需要考虑非承重部分对楼板的挤压作用，并根据实际需要适当增加楼板厚度，从而避免结构因受力过大而出现裂纹。

2.3优化结构梁、框架设计

房屋建筑结构中的梁和框架是保障房屋稳定性的重要结构，因此，设计人员必须综合考虑结构梁和框架的受力情况，确保结构梁上方的力量集中，再通过相应的加固设计来进一步提高结构梁和框架的承载力。首先，设计人员必须确保结构梁设计方案科学、合理。考虑到结构梁的承重能力和房屋的整体造型有关，因此在设计过程中，设计人员应充分了解房屋的造型，从而保证结构梁设计的准确性、可靠性。其次，为确保结构梁的高度和挠度科学、合理，设计人员应结合房屋建筑的使用寿命来确定结构梁的高度和挠度，从而保证结构梁的安全性与稳定性。同时，设计人员还应考虑外部环境对房屋建筑的影响，并增强结构梁抵抗外部环境变化的能力，确保其能够适应一定程度的环境变化。最后，在对框架进行设计时，设计人员必须合理规划纵向框架和横向框架的平衡关系，同时严格按照标准进行计算，以确保每个框架都能够发挥出应有的作用。对此，设计人员应严格规范自身的行为，并严格把握每一个细节，从而保障房屋建筑的安全性和稳定性。在设计过程中，设计人员应立足全局，将横梁和纵梁作为一个有机整体来进行设计，并在保证空间布局合理的同时，进一步提高房屋建筑的实用性和美观度。

2.4优化构造柱与承重柱设计

在房屋建筑结构中，构造柱和承重柱同等重要。即便是低层住宅建筑，承重柱和构造柱在稳定房屋建筑结构等方面发挥着巨大的作用。首先，设计人员必须明白承重柱的作用是维护房屋建筑结构稳定性。无论房屋大小，设计人员都应重视承重柱设计，力争充分发挥出承重柱的优势作用。其次，设计人员还应正确认识构造柱的功能和作用。在设计过程中，设计人员应增强构造柱的承重性能，以提高房屋建筑结构的整体稳定性。最后，设计人员必须增强责任心，不能为了减少工作量而减小和降低承重柱的截面尺寸与有效高度。此外，设计人员还应通过准确计算来深入发掘承重柱的潜在功能，从而进一步提高房屋建筑结构的整体稳定性和安全性。

2.5提高设计人员的专业素质

设计人员必须不断提高自身的专业素质。在面对房屋建筑结构设计的各种要求时，设计人员应客观谨慎地分析房屋建筑各结构之间的契合度，争取将每一个结构的作用发挥到最大。与此同时，设计单位也应定期组织设计人员参加培训，督促他们及时更新相关建筑知识，不断增强创新意识。此外，为了进一步增强设计人员的安全意识和责任感，设计单位应完善奖惩制度。例如，设计单位要对工作表现良好、遵守规章制度、工作认真负责、安全意识强的设计人员进行奖励，从而激励其他设计人员增强责任感，提高工作积极性。

3结语

综上所述，房屋建筑结构设计普遍存在一些问题，这些问题不仅威胁着房屋建筑结构的整体安全，还使设计人员面临严峻的考验。房屋建筑结构设计是一个综合性较强的工作，涉及工学、美学、力学等多个专业。本文通过对房屋建筑结构设计存在的问题进行总结，并针对性提出地基、楼板、结构梁、框架、承重柱等结构的设计优化措施以及提高设计人员专业素质的有效途径，旨在进一步提高房屋建筑的安全性和稳定性。

作者:任晶梅

建筑工程结构设计研究篇3

随着社会经济的快速发展，人们对于生活品质的要求越来越高，同时，对于建筑工程的需求也逐渐增多，与此同时，城市土地资源紧缺，而通过规划建设高层建筑，即可有效解决这一问题，因此，在各大城市规划建设中，很多新建工程项目均为高层建筑。与普通建筑工程相比，高层建筑结构复杂程度比较高，在结构设计和施工方面均面临很多难点，在高层建筑结构设计中，要求保证结构强度以及刚度，因此，需综合考虑各类影响因素，保证高层建筑结构设计方案的完善性。

1高层建筑混凝土结构类型

在高层建筑混凝土结构设计中，必须重点考虑水平荷载承受力。必须保证结构具备良好的抗震性以及抗风性。高层建筑结构类型比较多，各类结构对于水平荷载以及竖向荷载的抵抗能力均有一定的区别，因此，应综合考虑高层建筑总高度、内部结构特征等选择适宜的混凝土结构类型。

1.1框架结构

在高层建筑设计中应用框架结构，可显著提升平面布置的灵活性，即可根据高层建筑建设需求对内部空间进行灵活分割。在框架结构设计中，可将其设计为延性框架，由于结构类型比较少，因此设计计算工作量小。由于框架结构的侧向刚度小，因此，主要被应用于高度在60m以下的高层建筑结构设计中。

1.2剪力墙结构

剪力墙结构的刚度比较大，是由钢筋混凝土结构所组成的，在高层建筑结构设计中应用剪力墙结构，可有效承担建筑水平荷载以及竖向荷载。通常情况下，剪力墙结构开间为3m~8m之间，一般被应用于高层住宅工程建设中。在剪力墙结构施工中，可避免墙角部位露出棱角，同时改善结构美观性。剪力墙结构侧向刚度和承载能力均比较强，并且弹塑性变形能力强，一般被应用于高度低于140m的高层建筑结构设计中[1]。

1.3框架—剪力墙结构

框架剪力墙结构可将框架结构、剪力墙结构的优势进行有效结合，使二者共同承担建筑结构水平荷载以及竖向荷载。框架—剪力墙结构的布置方式灵活便捷，并且延性比较强，与框架结构相比，侧向刚度更大，可显著改善结构承载能力，一般被应用于高度低于130m的高层建筑结构设计中。

1.4筒体结构

对于筒体结构，可划分为三种类型：①框筒结构，通过布置小柱距、高截面梁密柱深梁，即可构成整体框架结构，通常情况下，框筒结构为四榀框架，不仅抗侧力和承载力强，并且抗扭刚度比较大，可充分发挥各类施工材料的性能；②筒中筒结构，在筒中筒结构的实际应用中，需将框筒作为外筒，对于高层建筑电梯间、管道竖井等，均需规划设置在高层建筑工程中心，据此形成内筒。筒中筒结构的内外筒可发挥协同作用，其中，外筒可有效抵抗水平作用力，而内筒则能够抵抗水平剪力，一般被应用于高度低于180m的高层建筑结构设计中；③框架—核心筒结构，是由外围框架结构以及中心筒体所组成的，外筒和内筒之间的距离在10m~12m之间，布置形式灵活便捷，一般被应用于高度低于150m的高层建筑结构设计中[2]。

2高层建筑混凝土结构设计要点

2.1概念设计

在高层建筑混凝土结构设计中，概念设计是保证结构抗震性能的关键，在结构概念设计中，要求设计人员详细了解各类设计规范以及规程中与概念设计相关的规定条例，避免盲目计算而违反相关规范。概念设计要点如下：①在结构体系设计方面，需保证结构选型以及内部布置的规则性，选用经济效益高、抗风性能及抗震性能好的结构体系。在结构设计方案中，需确定具体的计算简图，保证地震力传递的合理性，同时还要求保证在两个轴方向，结构的动力特性大致相同；②水平地震作用具有双向性特征，在结构布置方面，应当尽量使结构可抵抗来自于各个方向的地震作用力，保证结构沿平面两个主轴方向均具有较强的刚度以及抗震性能。在结构刚度设计方面，要求综合考虑建筑工程建设场地特征，合理确定结构刚度，尽量减小地震作用效应，同时还需注意对结构变形问题予以有效控制，如果结构变形量比较大，则会造成P-Δ效应过大，对结构整体性造成不良影响；在结构设计中，还需注意提升水平向刚度、抗扭刚度以及抗震性；③在独立结构单元设计中，应当注意在凹角以及缩颈部位发生应力集中问题；对于楼梯间、电梯间，应当尽量避免设置在凹角以及端部；尽量减小地震作用下所产生的扭转效应。在竖向体型结构设计中，应当尽量避免外挑以及内收过多，在结构刚度、承载力设计方面，均需沿建筑高度方向避免造成结构软弱。另外，还需注意，避免结构破坏而造成整体结构丧失抗震性能。在高层建筑工程结构单元连接设计方面，应当保证连接牢固性，一般可应用加强连接方式[3]。

2.2地基与基础设计

①如果建筑工程基础结构柱下扩展基础宽度比较大，在4m以上，或者地基为软弱地层，则应当采用柱下条基，同时还需注意适当增加基础结构宽度；②如果建筑工程项目建设场地地质条件好，基础埋深在3m以上，则可设计地下室，如果地基结构承载力已能够满足设计要求，则无需将地下室底板外伸，以改善结构防水性，另外，每间隔30m～40m均需设置后浇带，并应用微膨胀混凝土浇筑施工方式，以改善基础结构承载能力，尽量减小地震作用对上部结构造成不良影响；③对于新建建筑工程基础结构深度，应当控制在周围已建项目基础结构深度以下，如果与原有基础结构相比深度更大，则应当将二者之间的净距控制在基础结构高差的2倍以上，如果没有采用这一结构设计方式，则需联合应用抗滑移桩，改善基础结构稳定性。

2.3结构选型

（1）结构体系问题。如果高层建筑结构的地基结构稳定性比较高，则在上部结构设计中，应当在满足变形限制规定的基础上尽量减小刚度。通过对基础结构以及上部结构设计方案进行优化调整，确保符合相关规范中关于高宽比的限制规定。将塔楼较长肢的剪力墙用轻质墙隔为短肢墙，保证转换层上下刚度的均匀性。通过对相关规范进行分析，对于转换层上下刚度比计算公式，应当调整为控制上下层转角比值为1左右。在高层建筑结构设计规范中，如果顶点位移以及层间位移的限值不合理，则应当采用适宜措施进行优化调整，改善水平加强层的侧向刚度，此时外柱剪力会有所增加，因此，需密切关注结构设计中的各项细节。（2）控制柱的轴压比与短柱问题。通过有效控制柱轴压比，即可使柱处于大偏压状态，如果柱的塑性变形能力比较小，则结构延性较差；如果发生地震灾害，则所吸收的地震能量比较少，导致结构稳定性降低。但是，在高层建筑混凝土结构设计中，如果采用强柱弱梁设计方式，梁的延性比较好，则柱不易进入屈服状态，因此，可适当放松轴压比限值。另外，在很多高层建筑工程结构设计中，底层柱的长细比在4以内，并非为短柱，为判断是否为短柱，需重点检查剪跨比，如果剪跨比在2以下，则为短柱。通过相关研究发现，在建筑结构抗震设计规范中，应当适当增加轴压比，另外，推广应用钢筋混凝土，提升建筑抗震性[4]。

2.4结构计算与分析

（1）确定抗震等级。在高层建筑混凝土结构设计中，可参考《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）确定建筑抗震等级，如果高层建筑是由主楼和裙楼所组成的，则对于裙楼抗震等级，不应低于主楼抗震等级。部分高层建筑结构的复杂程度比较高，如果将地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，则对于地下一层结构抗震等级，应当保证与上部结构相同，而对于地下一层抗震等级，应当采用三级或者较低等级。（2）振型数目。振型数与结构层数密切相关，在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中，已对阵型取值做出明确规定，在计算分析过程中，以规范要求作为依据，对振型数目取值进行调整。（3）非结构构件设计计算。在高层建筑工程结构设计中，为了改善建筑结构美观性，可能会设置部分非结构构件，而高层建筑结构所承受的风荷载比较大，因此应当对非结构构件进行妥善处理[5]。

3高层建筑混凝土结构设计实例

本文选择某高层商业办公楼作为研究对象，对混凝土结构设计要点进行详细探究。该商业办公楼是由A、B、C三栋高层塔楼以及一栋2层裙楼所组成的，其中，一层和二层均为商业用房，如图1所示。而三层以上均为办公用房。A、B塔楼均为18层高层建筑，二者之间顶部两层相互连接，总建设高度为64.4m，而C塔楼为19层高层建筑，总高度为58.6m。在A塔楼和B塔楼整体结构设计中，采用框架-剪力墙连体结构设计方案。

3.1基础及地下室设计

在该高层建筑基础结构设计中，采用桩基础结构设计方案，在桩体结构施工中，采用钻孔灌注桩施工技术，通过对建筑上部荷载进行分析，桩径设定为两种，包括Φ700以及Φ800。另外，在主楼基础结构设计中，采用Φ800桩，而对于其余部分，则采用Φ700桩。桩基持力层为圆砾层，桩进入持力层的深度在2.5m~6.4m之间，有效桩长度在48.1m~56m之间。为确定单桩竖向承载力特征值，应当对试桩结果进行收集整理，同时参考项目建设场地地质勘查报告设定，即3500kN以及4100kN。

3.2结构选型及结构布置

该高层建筑工程平面为狭长形，在连体结构两侧塔楼混凝土结构设计中，应当尽量保证二者的体形、平面以及刚度保持一致，尽量减小耦联振动。在该高层建筑混凝土结构设计中，对于两塔楼之间的平面，设计为喇叭形，柱距北面最小为16.8m，而南面最大为29.4m。在连接体结构设计中，对于最下层钢骨混凝土梁，可作为转换结构，即可有效支撑连接体整体结构。通过应用上述设计方案，钢骨混凝土梁的断面最大部位面积为900mm×3000mm，施工难度比较大，在对结构安全性以及经济性进行全面分析后，在两个轴之间可增加两个柱，保证连接体柱距相同，为16.8m。在连接体结构和主体结构之间，可采用刚性连接方式，对于该高层建筑每一层，均需设置500mm×1800mm混凝土梁，即可将主体结构连接为整体，同时保证受力协调。主梁高度比较大，连接体每一层的层高均为主塔楼两层的高度[6]。连体结构的振型比较丰富，平动、扭转振型一般相互耦合，在对结构扭转效应进行计算时，可采用平扭耦联方式，同时还需综合考虑双向地震的影响。连体部位的复杂程度比较高，在连体部分设计中，应当注意两塔楼体型大致相同，并且间距比较小，在风荷载取值时，应当重点考虑建筑工程之间的相互影响，体型系数与相互干扰增大系数相乘，在连接体最下一层楼板结构设计中，还需重点考虑扭转耦联时结构周期及振型，如表1所示。

3.3抗震加强措施

（1）转换结构抗震设计。该高层建筑工程结构复杂程度比较高，并且转换成为薄弱层，因此，对于框支柱、框支梁、剪力墙底部的加强部位，应当提升抗震等级，同时还需增加框支梁所在楼层楼板厚度，并采用双层双向加强配筋构造设计形式。（2）连接体结构抗震设计。该高层建筑工程为I类扭转不规则，一旦发生地震灾害，则会对连接体结构造成不良影响，发生塌落事故，对此，在连接体及连接体相邻结构抗震设计中，应当提升抗震等级，适当增加楼板结构厚度，另外，对于连接部分，需采用双层双向贯通布置方式。

4结语

综上所述，本文结合实例，对高层建筑混凝土结构设计方式进行了详细探究。高层建筑工程结构体系复杂程度比较高，在高层建筑设计中，必须保证结构布置的科学性以及合理性，在连体结构设计中，应当保证连体结构各个部分的体型、平面以及刚度保持大致相同，即可避免连体结构复杂程度比较高而诱发耦联振动问题，改善高层建筑结构稳定性和安全性。

作者:张军 单位:山西国建工程设计有限公司大同分公司

建筑工程结构设计研究篇4

目前，伴随着高层建筑高度的不断增加，针对城市建设用地面积越来越严重的问题还需要合理地加以处理。高层建筑设计难度较大，在施工建设中需要给予其足够的关注。特别是由于建筑整体高度较为突出，因此可能会出现不稳定的情况，需要结合实际的结构做好合理的优化处理，以此来实现安全性能的提升。在进行优化设计中，剪力墙结构是一种常见的体系，如何优化抗震设计成为关键所在。

1高层建筑剪力墙结构抗震设计要求

对于高层建筑的剪力墙结构抗震方面，有一些具体的要求，在实际的设计过程中，需要结合小震不坏、中震可修、大震不倒的基本要求，将对应的建筑剪力墙设计工作加以落实，从而避免在发生地震时剪力墙弹性变形超出限度，使承受力能够满足实际的要求，最终让高层建筑能够处于安全的状态。在进行高层建筑剪力墙结构的具体设计过程中，还需要重点考虑到变形验算等多个方面的内容，并且结合相应的要求来进行剪力墙结构的抗震设计，从而保障其拥有更强的变形能力。因此，进行高层建筑剪力墙结构抗震设计时，需要对以下几个方面的具体要求加以了解。（1）关注楼层最小剪力系数。在进行高层建筑剪力墙结构的抗震设计中，还需要布置好剪力墙。一般而言，需要满足结构稳定性的保护，规避超长剪力墙结构，以此避免应力过于集中，如此就能够实现侧向刚度对应的提升。对于具体的剪力系数调整分析，还需要确保最小建立系数能够符合规范要求。通过实际的调整处理，不仅可以降低剪力墙结构自重，还能够实现对造价的有效控制，最终实现剪力墙结构体系的优化处理[1]。（2）关注连梁超限。在进行结构抗震设计时，还需要合理地分析其连梁，做好连续梁跨高比的合理控制。如果连续梁跨高比低于2.5，就可能导致剪力墙结构体系稳定性不足，就可能会超出极限的要求，因此需要在连梁设置中确保连续梁跨高比超出2.5。在设计连续梁的过程中，还应该充分地考虑弯矩与剪力作用，能够具体分析超限问题，基于对应的规范来满足折减。在处理进程中还需要关注连续梁的跨高比，尽可能避免不当构件的出现。例如，当连续梁的跨高比在5～6时，就需要进行折减处理，以此来保障弯矩与剪力值都能够满足对应的要求。（3）关注楼层间最大位移和层高比值。在抗震设计中，还需要充分了解楼层之间的层高比值及对应的最大位移，这是最为重要的因素之一。一旦高层建筑面临地震危害，就不能忽视楼层之间的剪切与扭转，这是需要优先考虑到的抗震设计问题。为了满足扭转变形与剪切变化的有效控制，就需要做好竖向构件的合理设置。但是，不能够随意地增加竖向构件，要保证竖向构件设置的合理性，这样才可以实现科学化的布局，严格地控制层高，进而就可以在减少层间变形的基础上合理地优化整体的抗震性能[2]。

2高层剪力墙结构抗震设计案例分析

文章基于高层建筑剪力墙结构抗震设计的基本要求，以某超限高层剪力墙结构抗震设计为例进行具体的分析。（1）基本情况。选择某46层高的住宅楼，拥有3层地下室，首层为部分商铺。地下室主要是停车库与设备用房，地下3层局部属于人防地下室。基于超限情况实际分析：建筑高度140.5m，已经超过12m，属于B级高度剪力墙结构，在结构方面存在4项指标超限，属于体型不规则的结构类型。（2）小震作用下的弹性分析。针对整体弹性计算分析，采用建筑结构设计软件进行处理，然后通过ETABS软件做好校核对比分析。但是文章不对小震作用进行具体的阐述。（3）中震性能分析。在面临中震作用的情况下，部分贴近于边缘的抗侧力构件就会出现主截面受拉的情况，可以通过加大墙身分布筋的方式来满足计算要求。部分剪力墙边缘构件的中震配筋超过小震。在具体设计环节，对于剪力墙、转换梁、框支柱，主要是按照小震和中震计算的设计结果加以配筋。具体的计算指标如表1、表2所示。（4）大震弹塑性分析。①选择与输入地震波。基于2组天然波及1组人工波。通过结果比较分析，各条波的弹性反应谱在基本振型周期点位置及规范反应谱相差不会超出20%，具体如图1所示。（5）抗震性能设计结论。从弹塑性时程分析结果来看，在面临罕见地震作用的时候，结构可以匹配中度损坏的要求，即层间位移角限值1/150、结构的宏观性能目标存在中度损坏、普通竖向构件中度损坏、关键构件轻度损坏、耗能构件出现部分严重损坏的抗震性能目标。上述具体抗震性能分析研究表明，此工程能够达到C的抗震性能目标等级。

3结束语

总而言之，在开展高层建筑剪力墙结构设计工作时，要重点关注抗震设计这一基本要求，首先针对目前高层建筑剪力墙结构抗震设计的基本要点加以分析，然后进行对应的抗震设计优化分析，以确保剪力墙结构整体的稳定性不会受到任何影响，具有更强的抗震性能。

作者:张婷婷 单位:江苏省地震局