时间：2022-11-08 16:48:44
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇剪力墙结构设计论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
湖南株洲某住宅小区由多栋多层和9～15层小高层住宅组成,框剪结构,总建筑面积为120000m2。以地上9层小高层为例,标准1层结构单元见图1,层高3m;9层上有个跃层为第10层,局部突出屋面部分为电梯机房。建筑总面积为4337.18m2,建筑总高为27.600m。本工程建筑结构的安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,按6度设防,地面粗糙度为C类,场地土类别为Ⅱ类。
2结构方案布置分析与选择
原结构方案采用一般的剪力墙结构,这种结构形式对于房屋高度不太大的小高层建筑来说,这种结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。所以,为了有效提高经济指标,经多方案论证,决定采用短肢剪力墙结构体系。
短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5～8倍的剪力墙结构,和一般剪力墙相比,这种结构型式的优点在于:
1)墙肢较短,布置灵活,可调整性大,容易满足建筑平面的要求。
2)减少了剪力墙而代之以轻质砌体,结构自重相应减轻,从而减小结构整体刚度,增大振动周期,降低地震作用力。
3)墙肢高宽比较大,延性较好,对抗震有利。
4)连梁跨高比较大,以受弯破坏为主,地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰,能起到很好的耗能作用。
5)墙肢的承载力得到了较充分的发挥。
目前,《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002已对短肢剪力墙结构的设计作出了规定。
在本住宅结构平面布置中,尽量使结构平面形状和刚度均匀对称,短肢剪力墙双向布置,尽量拉通、对直,竖向布置中,力求规划均匀,避免有过大的外挑、内收,以及楼层刚度沿竖向突变,使整个房屋的抗侧刚度中心靠近水平荷载合力的作用线,以免房屋发生扭转。
根据建筑的平面布置,在房间、楼梯间、电梯间的四角,采用Z形、L形、T形或异形的墙肢。在设计过程中还应注意同周期的关系,使结构的第一自振周期避开场地土的卓越周期,以免地基与结构形成共振或类共振,既保证结构在风和地震荷载作用下的变形控制在规范允许的范围内,又要保证建筑物有相对合理的自振周期,做到结构设计经济、合理且实用。
本方案根据上述分析并经过多次调试,得到了4种结构方案,结构平面布置见图2。剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度均为100mm。剪力墙、梁混凝土强度等级为C30。板的混凝土强度等级均为C25。主要连梁的尺寸大都为200mm×400mm。标准层楼板厚度为120mm,顶层楼板厚度为150mm,有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱,短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5~8范围内,一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。值得注意的是,对肢长肢厚比为4~5范围内的墙肢,目前规范尚无明确条文规定其构件类型,故设计时建议不要采用。
由于原方案的剪力墙过多,使底部剪力过大,使结构很不经济,同时布置了少量钢筋混凝土柱子,使结构不是很合理。故方案1在一般剪力墙结构的基础上去掉了构造柱并减少了少量的剪力墙(见图2a)。
在方案1基础上适当的减少一些剪力墙,从而使方案更经济,在调试过程中由于F轴剪力墙较少,从而使电梯间X方向的剪力墙承受过大的剪力造成超筋,故把电梯间X方向的剪力墙开洞口,使结构X向的刚度减少。(见图2b)
方案3是在方案2的基础上改善了Y方向的刚度,使两个方向的刚度相接近,使结构更合理且均匀对称(见图2c)。
在方案3的基础上把Y向的一些T型剪力墙变成一字型,虽然在多层、高层住宅设计中剪力墙结构应尽量避免一字型,但由于该结构的实际情况,所以采用了部分一字型(见图2d)。
3上部结构设计计算结果分析
3.1计算结果分析
从构件力学特性上来说,短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0,更接近于剪力墙,故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此,结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序(2003年版)进行。SATWE采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度,可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态,计算结果较精确;同时,对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。虽然主楼结构平面较规则,立面也无刚度突变现象,但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置,会产生扭转的影响,为了计算准确,地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5%偶然偏心的影响,取了27个振型计算。
1)自振周期的控制
考虑扭转耦联时的自振周期(计算时自振周期折减系数取0.8)如表1(只列了前6个)所示。从表1可得,方案4结构扭转为主的第一自振周期T3=0.9959s,平动为主的第一自振周期T1=1.1656s,T3/T1=0.854<0.9,满足(JGJ3-2002)
第4.3.5条的规定。
2)结构位移的控制
最大层间位移角(应≤1/1000)、最大水平位移与层平均位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)见表2。从中可以看出,结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。
3)剪重比控制
剪重比是反映结构承受地震作用大小的指标之一,地震力计算不能偏大,但也不能太小。因为短肢剪力墙本身抵抗地震的能力较差,如果短肢剪力墙分配的地震力太大,则很有可能不满足要求。本工程X方向的最小剪重比为4.50%,Y方向的最小剪重比为4.62%,根据“抗震规范”(5.2.5)条要求的X、Y向楼层最小剪重比均为3.20%,所以各层均满足要求。
4)轴压比是体现墙肢抵抗重力荷载代表值作用下的能力,“规范”对短肢剪力墙(尤其一字墙肢)要求更高一些。上述工程出现的短肢剪力墙轴压比在0.20~0.45之间,轴压比小于规范规定值。
3.2短肢剪力墙结构经济性分析
为了与工程实际情况相符,假设混凝土的成本与混凝土的体积成正比,钢筋的成本与钢筋的体积成正比。在总造价上,暂不考虑模板及楼板等工程的造价影响。材料的单方造价混凝土为430元/m3,钢筋4200元/t。表4为方案的经济指标汇总,由表4知,方案4比一般剪力墙结构在总造价上要节约17.8%,使材料得到了充分的发挥。
4结语
本文针对小高层住宅的结构特点,采用短肢剪力墙结构,在比普通剪力墙结构方案节省投资17.8%的情况下,使结构受力更合理,整体变形能力和结构吸能能力对抗震更为有利。本工程剪力墙结构的薄弱环节是建筑平面外边缘及角点处的墙肢,因而设计时在以上部位布置L型或一字型短肢墙,受条件所限也出现了少量一字型短肢墙,设计时严格控制其轴压比<0.6,且相差不应太悬殊,避免墙肢应力差异过大。高层建筑中的连梁是一个耗能构件,对抗震不利。多、高层结构设计中允许连梁的刚度有所下降。但应注意短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对较小,连接各墙肢的梁已类似普通框架梁,而不同于一般剪力墙间的连梁,不应在计算的总体中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁的要求进行设计。
参考文献:
[1]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)〔S〕1北京:中国建筑工业出版社,20021.
[2]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)〔S〕1北京:中国建筑工业出版社,2001,1.
[3]李国胜.高层钢筋混凝土结构设计手册(第二版)〔M〕北京:中国建筑工业出版社,2003,1.
关键词：短肢剪力墙结构设计高层住宅应用
中图分类号：S611文献标识码： A
一、短肢剪力墙结构的简述
（一）短肢剪力墙结构的基本定义
一般短肢剪力墙结构所指的就是墙肢的长度则是厚度的5至8倍的剪力墙结构， 其形状多样。 由于短肢剪力墙结构体系主要是结合在建筑的平面当中， 并且应用间隔墙的位置进行布置竖向的构件， 但不会影响建筑的主要使用功能。 由于墙的数量没有一定的标准， 肢也是可长可短， 一般是根据抗侧力的需要进行确定，同时也可以通过不同布置以及不同尺寸从而调整在刚度中心的具置， 灵活布置， 有较多的选择方案。 由于在连接各墙的梁， 它会随着墙肢的位置设置在间隔墙的竖平面内， 所以是可以隐蔽的， 与此同时， 在建筑平面的以及对于抗侧力的具体需要， 可以把中心竖向的交通区做相应的处理， 形成简体， 从而可以承受水平力，以达到强度与刚度的要求。
（二）短肢剪力墙结构体系的特点
(1) 结合建筑平面面利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能产生冲突，底部能与商场等服务用房相结合；(2)剪力墙的间距大，构件受力明确，传递路线简捷；(3)短肢墙的数量、位置和墙肢长度，可以丰要依据结构抗侧力的大小而定；(4)由于减少剪力墙的数量且局部以轻质墙体替代，建筑物的自重减轻，这样可以减小地震反应和降低工程造价；(5)短肢高宽比增大，延性较好，其破坏以弯曲破坏类型为主。
二、对于结构设计的重点
（1）短肢剪力墙结构其抗震的薄弱位置就在于建筑平面的外边缘它角部处的墙肢， 如果发生扭转效应时， 则会加强翘曲变形， 促使墙肢出现开裂的问题，因此，必须要加强提高它的抗震构造。
(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率。
(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能，短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢。
(4)高层结构中的连粱是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙胶问的梁已类似普通框架粱，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息巾将连粱的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架粱要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70％～80％来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。
三、高层住宅建筑中短肢剪力墙结构案例分析
（一）工程概况
某小区6#楼，总建筑面积约9881万m2，房屋总高度46.5m，主楼共1,3层，平面尺寸为57m×13m，底层层高4.1m，二层层高3.4m，作商业网点使用，三～十二层为住宅层层高3.0m，以上十三层为阁楼层及机房，裙房OA一I／OA轴为一层自行车库，22～26轴为二层楼商店。
本工程的平面体型较为复杂，呈弧形布置，住宅层结构平面凹进的尺寸为6.1m，为Y向总尺寸的33％，接近《高层混凝土设计规程》JGJ3―2002限值，加上主、裙楼高差较大，故本工程设置了三道防震缝，将上部结构划分为三个较规则的抗侧力结构单元，即主楼为一个结构单元，裙楼为二个结构单元。由于主楼结构长度较长，甲方要求不设缝处理，故采取约28m处设置后浇带一道，并采取一定结构措施，成为一个刚度较好的抗侧力体系，一层车库部分及二层商店部分，采取挑出式基础，与主楼完全脱开，单独形成结构体系，单独设计；由于业主要求承重构件不能突出墙面，考虑到建筑功能需要，主楼部分采用短肢剪力墙结构，主楼十二层，属高层建筑，剪力墙抗震等级按《高层混凝土设计规程》JGJ3-2002，按四级考虑，对于肢长小于1．6m的剪力墙按短肢剪力墙考虑，单独计算。
（二）结构设计的主要技术措施
短肢剪力墙设计为了保证结构有足够的抗侧刚度，设计中将电梯井道与楼梯间的剪力墙形成本结构的核心筒，其余剪力墙采用短肢剪力墙通过连梁连接，形成了具有一定抗侧力的短肢剪力墙结构体系，根据短肢剪力墙结构的特点：地震作用下的抗扭能力较弱，因此本工程设计中将一般剪力墙布置在建筑四角处，短墙肢尽量均匀对称布置，以减小水平力作用下的扭转效应，且短墙肢两个方向都有连接，即截面型式多采用L、T型。少量短墙肢由于建筑需要采用了一字型，为了减少剪力墙平面外弯矩，设计时尽量不布置与之垂直相交的大跨度单侧楼面梁，避免不了的墙肢，尽量设端柱，短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5～8范围内，并且保证每一段墙肢长度不小于1．2m，另外，对短肢剪力墙的轴压比均控制在0．7以内，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率均大于1．2‰由于短肢剪力墙的肢长较短，故截面配筋型式参照异形柱，纵向钢筋间距不大干200mm，箍筋肢距不大干300mm，箍筋间距100mm。
连梁设计本工程中，由于剪力墙数量较多，且比较分散，布置均匀，墙肢较短，各片剪
力墙之间抗侧刚度相差不大，在水平力作用下，每片剪力墙受力较均匀，因此，构成剪力墙壁的主要构件连梁无超筋现象，跨高比>5的连梁按框架梁进行设计(顶层处按连梁的构造要求配筋)，其余连梁按《高层混凝土没许规程》JGJ3―2002规定设计，为保证楼层处的梁连成一个整体，框架梁、连梁及暗梁设有一定数量的纵向钢筋拉通。
结论
随着高层建筑进一步的发展，满足高层建筑的结构形式将日趋复杂多元化，在对其设计的过程当中必须要根据它的受力特点，全面充分的了解对其损害的不同机理，从而选择合理的应用结构。
参考文献：
［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.
关键词：剪力墙； 高层建筑； 结构设计；
中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：
前言
随着我国住房需求的不断增大，单位建设用地日益紧张，土地是不可再生资源，高层建筑便有很大的发展空间，对高层建筑结构设计的进一步深入探讨和研究，有着重要的现实意义。剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理、墙面平整，所以高层建筑结构中越来越多地采用剪力墙结构。由于其具有优越的抗震性能和良好的承载能力，而得到了人们的广泛关注，这种结构尤其适用于高层建筑。根据剪力墙的一般设计规则，为了满足多功能高层建筑体系的需要，在进行剪力墙结构设计时还需要遵守一些其他相应的原则。本文对剪力墙的设计提出了些许建议，以期被广大建筑行业人士采用。
一、高层建筑的结构设计特点及它的分类分析与研究
剪力墙结构是一种用钢筋混凝土的墙板代替传统框架结构之中的梁柱，以承受水平力和竖向力的结构。剪力墙的特点是其墙肢的长度远远大于墙肢厚度，其在水平面以内具有极大的承载力和刚度，在水平面以外，承载力和刚度相对较小。剪力墙的墙肢属于偏心受拉或受压构件。除此之外，剪力墙还可承受除弯矩和水平剪力以外的竖向力。在剪力、轴力和弯矩共同作用下，剪力墙的水平力就像一个悬臂深梁，其底部牢牢地固定于基础之上。剪力墙的特点主要有以下几个：1） 剪力墙承载能力优越，抗侧力能力强，通常用于高层建筑；2） 剪力墙充分利用空间，可以节约层高；3） 剪力墙结构的室内空间相比梁柱结构来说要宽敞简洁，但也有其缺点，那就是其建筑平面的设置不是很灵活，住户不能对室内的布局进行改造；4） 施工比较麻烦，造价也比较高；5） 其结构的自身重力大，可以吸收的地震能量大。
剪力墙由于其自身空洞的数量和大小有所不同，这些不同会导致剪力墙的内力分布、变形状态和受力特点产生不同。据此，通常可以将剪力墙氛围联肢墙、整体小开洞墙和整截面墙三大类。其中每一类都各具特点：1） 联肢墙：是指当剪力墙洞口呈现竖向成列的布置时，其洞口的面积会超过剪力墙总面积的16%，各个墙体之间由一些连梁进行连接。2） 整体小开洞墙：是指当剪力墙的洞口稍大，成列布置，上下对齐，形成了明显的连梁和墙肢，其刚度分布均匀。3） 整截面墙：是指剪力墙的洞口面积小于其墙体总面积的16%，或者不开洞口。如果开洞口，洞口的长边尺寸都小于洞口的净距和洞口到剪力墙墙边的净距。此时剪力墙的受力情况就像一个整体悬臂构件。
二、高层建筑剪力墙结构设计原则分析与研究
高层建筑的剪力墙结构在设计时，为了保证期安全性和高质量，通常有一些设计原则。在剪力墙的结构中，剪力墙最好沿主轴的方向，或者其他的方向进行双向布置。在抗震结构设计的剪力墙中，要避免仅仅在单向布置墙体的形式，这样可以保证剪力墙结构有比较好的空间性能。同时最好使两个受力的方向，在抗侧刚度方面要接近。另外，剪力墙结构的数量应适当，其布置要均匀。如果剪力墙布置地过少，那么其结构的抗侧刚度就会有欠缺；当剪力墙布置地过多时，其墙体又会得不到充分地利用，这样就会导致结构的抗侧刚度太大，进而导致地震力偏大，其结构的重量也会增加，这就会存在诸多的不利性。对于剪力墙的墙肢截面来说，最好按照规则、简单的原则进行设计。其门窗的洞口最好是成列布置并且上下对齐的，以形成非常明显的连梁和墙肢。在剪力墙的抗震设计方面，对于小于三级抗震能力的剪力墙来说，其底部的加强部位最好不要采用错洞墙的设计。除此之外还用保证剪力墙的布置是自下而上的连续性布置，以避免其刚度的突变，从而影响其安全性能。剪力墙在设计时，除了要要满足其位移的限值要求之外，还需保证框剪结构里，各抗侧力元件的作用要满足经济、安全、合理等要求。剪力墙的合理数量在设计时也是有原则的，即在满足设计规范的前提下，要尽量减少剪力墙的数量。此外，设计规范中还规定，剪力墙的框架部分，其承担的剪力必须大于等于剪力墙底部总作用力的20%，或者不小于各层框架所承受地震总剪力之中最大数值的1.5倍。对于剪力墙边缘构造和配筋结构、厚度等来说，还有其特殊的设计原则。1） 剪力墙边缘构造。结构试验的研究表明，矩形截面的剪力墙结构，其延性要比槽形或工字形截面的剪力墙结构差。计算分析的研究也表明，当增加剪力墙的墙肢截面翼缘时，也可以显著提高剪力墙的延性。因此在矩形墙的两端可以设置约束性的边缘构件，这样既可以显著提高整个墙体的延性，同时还可以避免剪力墙在水平方向发生剪切滑动，从而提高其抗剪切的能力。在 2002 年实施的建筑设计结构规范中，根据剪力墙的受力状况及其结构类型不同，可以将边缘构件分为构造边缘构件和约束边缘构件两大类。2） 剪力墙结构中的配筋问题和厚度。剪力墙中又水平和竖向两种配筋的布置方式，水平配筋在设计时，如果建筑物的特点是又高又长，那么应适当增加配筋的数量。竖向配筋的数量不宜过度，过多对抗震性能不利。
三、高层建筑剪力墙结构设计的一些建议
在对剪力墙结构进行设计时，结合笔者多年来的一些设计经验，提几条设计建议。1） 要注重转换层结构的设计。高层建筑的形式功能日渐多样化，其结构布置通常也会有许多变式，所以需要设置一些转换构件，以将上下结构进行连接。尤其是对于那些具有底部大空间的高位转换部分，在设计时尤其需要慎重。最好选择一些重量和刚度都比较小的转换构件。在设计计算式，最好多取机组振型数。最终确定哪些可能的软弱环节，以更好地对剪力墙结构进行改善。2） 合理设计剪力墙结构。对于那些层数比较小，例如低于 20 层的高层建筑，在剪力墙设计时可以设计成短肢的剪力墙结构。这对于减少建筑的建筑造价具有重要意义，同时还可以增加整个建筑的承重能力，从而提高其安全性和实用性。3） 有效利用短肢墙。在框支的剪力墙结构体系之中，其上部的剪力墙可以设置成短肢剪力墙结构。同样在此结构中，如果是为了减少剪力墙上下层之间的刚度比，最好将剪力墙上部的刚度减小（也即转而采用短肢的剪力墙结构），而不宜采用将剪力墙下层刚度增加的方法，这样可明显改善其经济效果。4） 不宜出现独立的小墙肢结构。在我国的 《高层建筑混凝土结构技术规程》中指出，“矩形截面独立墙肢的截面高度不宜小于截面宽度的5 倍。”在剪力墙结构设计之中，独立的小墙肢一般可通过设置合并洞口的方法来消除，也可以对剪力墙进行合理布置，以将小墙肢转换成墙体的翼缘。
四、结语
因此 ,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏 ,也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则 ,同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服 ,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。所以要注意结构设计中的问题，加大新技术的研究，这样建筑的结构设计就会更加安全、实用、可靠、经济。
参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程．JGJ3—2002．
关键词：高层建筑；梁式转换层；施工
Abstract: with the development of economy, architectural requirements and have perfect sex, residential building top main structure must be designed to convert layer. With many years work experience, analysis of the main girder storey structure form and characteristics, this paper expounds the conversion layers should pay attention to in the design of principle problems, and put forward the high-rise buildings beam type conversion layers structure design of the key points.
Keywords: high building; Beam type conversion layers; construction
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
随着我国经济的持续快速发展，高层建筑一般上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要；而下部则希望有较大的自由灵活空间，大柱网、少墙体，以满足公共使用要求。这样的建筑上部楼层部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接连续贯通落地时，为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层，在结构转换层布置转换结构构件。转换层结构形式有以下几种：梁式转换层、板式转换层、箱式转换层、桁架式转换层、空腹桁架式转换层等。
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。
3.4转换梁截面设计方法的选择
托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
3.5托墙形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。
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)
关键词：高层建筑；转换层；设计
Abstract: beam switching structure is one of the most common structure in the transition structure conversion form. Force is clear, it has the force directly, less cost etc. Characteristics. Beam switching structure is widely applied in the frame supported shear wall structure. Therefore, this paper discusses beam transformation layer structure design method has very important practical significance.
Key words: high-rise buildings; The transformation layer; design
中图分类号：TU972文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、转换层结构概念的提出
近年来，国内外高层建筑发展迅速，现代建筑越建越高、越建越大，其建筑向着体形复杂、功能多样的综合性方向发展。从建筑功能上看，上部需要小开间的轴线布置和需要较多的墙体以满足公寓客房的功能要求：中部则需要小的或中等大小的室内空间，可以在柱网中布置一定数量的墙体以满足办公用房的功能要求：下部需要尽可能大的自由灵活的室内空间，要求柱网大、墙体尽量少，以满足商场、餐饮等公共设施的功能要求。从建筑结构上说，要想实现建筑使用功能的多样性，结构应上部布置小空间、下部布置大空间：上部布置刚度大的剪力墙，下部布置刚度小的框架柱。为了实现这种结构布置，必须在结构转换的楼层设置水平转换结构，上部竖向构件通过水平转换结构与下部竖向构件相连，这样构成的高层建筑结构称为带转换层高层建筑结构。转换层结构（Transfer Floor Structure）将不同的结构类型连接起来，使得结构在竖向具有不同的柱网及墙体布置。一般而言，当高层建筑下部楼层竖向结构体系或形式与上部楼层差异较大，或者下部楼层竖向结构轴线距离扩大或上、下部结构轴线错位时，就必须在结构改变的楼层布置转换层结构。高层建筑转换结构一般可分为4种基本结构形式，即：梁式转换结构(包括托梁和双向梁格)、桁架转换结构(包括空腹桁架)、箱型转换结构、厚板转换结构。
梁式转换层一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系，它是将上部剪力墙落在框支梁上,再由框支柱支撑框支梁的结构体系。当需要纵横向同时转换时,则采用双向梁布置。梁式转换层的设计和施工均较为简单,传力较为明确,是目前应用最为广泛的转换型式。它的缺点在于,当上下轴线错位布置时,需增设较多的转换次梁,空间受力较为复杂,此时应对框支主梁进行应力分析。
二、转换层结构设计方法存在的问题
目前在多、高层建筑中，开发商多要求建筑物具有完备的建筑功能，建筑师在建筑设计中也往往首先想到采用结构转换层来完成上、下层建筑物功能的转换。但一些结构设计人员在实际进行转换层设计时显得无从下手，没有可操作、可遵循的设计思路、设计原则来进行结构设计。造成这种现象的主要原因是当前转换层设计没有相关的可遵循的设计准则，使设计人员难以进行结构选型、截面确定、计算模型确定、计算方法确定，计算结果应用以及配筋方法的实施等一系列结构设计步骤。这种现状与我国当前高层建筑的迅猛发展是不相适应的。转换结构层具有与一般结构层相比结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。这样的尺寸和重量意味着转换结构组成了建筑物的主要构件。它们设计的是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要影响。现有的转换层设计方法，主要是针对形式简单、受力相对简单的转换梁，对于受力复杂的转换梁还没有深入研究。即便是对于形式简单的转换梁，其受力性能也没有完全清楚，而往往是互相混淆，设计概念不明确，设计原则不准确。对于转换梁的配筋方法也限于用普通梁的配筋方法加以套用，造成转换梁截面超大、配筋偏多、配筋构造无法实现、施工困难等现象。
三、梁式转换层设计原则
高层建筑中梁氏转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，地震作用时在梁氏转换层上下容易形成薄弱环节，对结构抗震不利，故梁氏转换层结构在设计时应遵循以下原则：
（1）尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震更有利。
（2）设计中应保证转换层有足够的刚度，一般应使梁高度不小于跨度的1／6，才能保证内力在转换层及其下部构件中分配合理，转换梁、剪力墙柱有良好的受力性能，能起到较好的作用。
（3）转换层楼板采用了“楼板在平面内刚度无限大”的假定，因而得到了所有框支柱和剪力墙的位移相等水平力按框支柱和落地剪力墙的刚度按比例分配。实际上，转换层楼板要将上部结构的水平剪力传递到底部结构上去，本身承受很大的平面内剪力，同时又承受部分竖向荷载，楼板自身在平面内受力很大，有显著的变形，因此要求楼板要有足够的强度和刚度。
（4）转换层以上的剪力墙和柱子应尽量对称布置。梁上立柱应尽量设在转换梁跨中，以免转换梁变形时，在梁上立柱的柱脚处产生较大转角，带动立柱柱脚产生较大变形，引起柱的弯曲及剪切，使立柱产生很大的内力。
（5）全面细致的计算作为整体结构中一个重要组成部分，转换结构必须采用符合实际受力变形状态的计算分析，而且应该建立模型进行三维空间整体结构计算分析。或者可采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算，此时转换结构以上，至少取两层结构进行局部计算模型，并注意模型边界条件符合实际工作状态。
四、高层建筑转换层结构设计中的几个问题
（一）整体分析的计算要点
1、 带转换层的高层结构是复杂的空间受力体系，必须将转换结构作为整体结构中的一个重要组成部分，应确定较能反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型，选取合适的三维空间分析软件进行整体结构计算分析。
2、抗震计算中，宜考虑平扭耦联计 算结构的扭转效应，振型数不应少于15，且应使振型参与质量不小于总质量的90%。
3、应采用弹性时称分析法进行补充计算；必要时宜采用弹塑形静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑形变形。
4、8度抗震设计时转换构件还应考虑竖向地震的作用，可采用反映谱方法或动力时程分析方法计算；近似考虑，也可取构件重力荷载代表值的10%；
5、转换层是薄弱楼层，不论其竖向侧向刚度是否满足规范要求，其地震剪力应乘以 1.15 的增大系数特一级一级二级转换构件水平地震作用内力应分别乘以增大系数1.8 ，1.5，1.25。
6、框支转换中，由于转换层以下的落地剪力墙刚度远大于框支柱，为提高剪力墙裂缝开展后框支柱的承载力安全度，应对框支柱的剪力作相应调整
（二）改善和提高框支剪力墙抗震性能
改善和提高框支剪力墙抗震性能的基本思路大体分为两类：
（1）从选型上着手，通过调整各层间刚度，使各层刚度相差不大或尽量减小各层间的刚度差。可供选择的方案有：对每片抗侧力结构的刚度进行调整；对过渡层刚度进行调整；在框支墙基础上在底部四周增加抗侧移的墙或柱，形成所谓的大底盘大空间结构；在剪力墙上设人为竖缝等。各种方案都有其相应的适用范围和条件：第一种处理方案为保证底层有较大的空间，刚度调整的幅度不变大，所以采用第一种处理方案时结构的抗震性能不会有明显提高；第二种处理方法必须在满足楼面有足够整体性及刚度条件下，才能有效提高结构的抗震性能：第三种方案要求在结构的底部设置裙房，须较大的占地面积：第四种方案主要是针对低矮剪力墙在强震下常发生剪压破坏，引起剪力墙延性差的情况提出的。
（2）从配筋上着手；为保证框支柱的延性和提高柱的抗侧刚度，可在柱内埋置。
（三）转换大梁的竖向位移对上部结构的影响
1、转换层上一层柱剪力过大问题
由于转换大梁跨度较大，承受很大的竖向荷载，转换大梁产生较大的竖向位移，从而使得与其刚接的上层柱产生较大的附加弯矩和附加剪力。如果转换大梁的刚、度不够大，结构整体计算时转换大梁上一层柱截面调整(在可接受的范围内)始终无法满足抗剪承载力的要求，此时应适当地加大转换大梁的截面高度，减少梁的竖向位移，同时也减少上层柱的内力，满足上层柱剪切承载力的要求。作为一种可选用的方案考虑设置预应力转换大梁，以预应力产生的预压力来平衡部分荷载，达到减少转换大梁竖向位移的目的，减小上层柱的内力，改善上层柱的受力性能。同时预应力的施加能抑制转换大梁的裂缝的开展，抵抗温度变化对框支梁产生的应力。
2、转换大梁刚度对上部框架梁的影响
转换大梁相邻两上部结构柱之间产生位移差，此位移差使得连接柱的框架梁(各层均同)产生较大的附加弯矩。当转换大梁刚度较小，柱间距也相对较小时，上部各层框架梁附加弯矩相当大，要引起足够重视。
（四）转换梁截面设计
1、托柱形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算；当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
2、托墙形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸人支座。当转换梁承托上部墙体满跨且开较多门窗洞或不满跨但剪力墙的长度较大时，转换梁截面设计方法也宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，纵向钢筋的布置则沿梁下部适当分布配置，且底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。转换梁的结构形式有很多种，目前高层建筑转换层结构的实际工程应用也很多。一般而言，高层建筑转换层结构的分析必须按施工模拟，使用各阶段及施工实际支撑情况分别进行计算，以反映结构内力和变形的真实情况。施工过程中的力学问题应引起设计人员和施工人员的高度重视。
（五）搭接柱转换结构设计
搭接柱转换结构是一种新颖的转换结构体系。
1、设计原则
转换柱作为转换构件，混凝土用料较少造价低、自重小，转换层本层建筑空间可充分利用，上下层沿竖向刚度突变较小。以利用搭接柱实现沿建筑立面的外扩为例，搭接柱可将上层柱受力传递到下层柱，。但需注意的是搭接柱上方楼盖承受过分大的拉力，易成为薄弱部位，搭接柱转层上部一两层楼盖仍可能受到影响，承受拉力；转换层下方楼盖主要承受压力。其承载能力相对较高。标准层外筒框架轴力向下传递使搭接柱本身受力复杂，所受压力、剪立、弯矩都较大。
2、搭接柱转换结构的工作原理
搭接柱转换结构在重力荷载作用下的安全度和可靠度，主要取决于搭接块相连楼盖梁板的承载能力和轴向刚度的控制。楼盖梁板的承载能力和轴向刚度得到控制和满足，重力荷载作用下，次内力（柱、梁、板、墙的弯矩、剪力）及搭接柱变形就能受到控制，整个搭接柱转换结构就能正常工作。搭接块相连楼盖梁板承载能力和轴向刚度控制是搭接柱转换结构重力荷载作用下正常工作的关键技术。
3、贯通落地筒体-框架结构工作特性
搭接柱转换基本保证了框架柱直接落地整体结构的振动特性及地震作用下的工作状态与贯通落地筒体-框架结构无异。框架柱搭接转换本质是弱化了框架抗侧作用，更进一步强化了核心筒体的抗侧作用。因此核心筒体为整体结构最主要的抗侧力构件，其承载力、延性和截面尺寸应予以保证，当筒体自下而上变化混凝土强度等级、截面尺寸及配时，美籍变化均因延伸至搭接柱区段上一层，且需逐渐变化减弱搭接柱转换引起局部刚度退化应力集中的影响，保证整体机构抗震承载能力不致突变。
4、搭接柱转换结构计算分析
为了了解搭接柱转换结构在总理荷载、地震荷载组合效应下的工作状况，整体杆系、局部有限元分析十分必要，主要的软件可用SATWE、PMSAP等等。
结束语
目前，国内梁式转换层结构的工程设计与施工经验逐渐增多，但 在结构设计方面还有待进一步总结和完善。通过对梁式转换层的设
计思路和构造要求的深入了解，选择合理的结构布置方式和构造设 计方法是关键。结构布置的合理与否直接影响建筑的质量与使用性 能，同时也与建筑的经济性有密切关系。
参考文献
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【2】傅学怡.带转换层高层建筑结构设计建议【J】.建筑结构学报，2009.(02).
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【6】廖鸿雁．高层建筑框支开洞剪力墙结构转换大梁的实验研究【D】.华南理工大学硕士学位论文,1995．
【7】李艳娜．高层建筑中梁式转换层转换大梁的受力性能研
[关键词]高层建筑；结构设计；要点；主体结构；地基；框支结构
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0389-01
1.现代建筑结构设计的要点分析
1.1 起决定性因素的水平荷载是绝对不允许被忽视的，现代的建筑结构设计的过程中：楼面使用荷载和建筑物的自重等因素将在竖构件中通常引起与建筑物高度的一次方成正比例而水平荷载对于建筑结构产生的倾覆力矩及其在竖构件中引起的轴力，则是与建筑物高度的二次方成正比的一定的轴力与弯矩数值，所以，竖向荷载基本是定值，而地震作用、风荷载等水平荷载的数值则会随着建筑结构动力特性的不同，而会出现很大幅度的变化，在建筑结构设计过程中，这种情况经常出现，这是必须在设计工作中进行详细计算与周密分析的原因所在。
1.2 在高层建筑结构设计过程中，轴向变形也是必须考虑进去的，可能会由于数值较大的竖向荷载，轴向变形可能在柱中引起一定程度的发生，引起连续梁中间支座处的明显减小的负弯矩值越来越明显，也会产生影响预制构件下料的长度，设计人员要依据轴向变形的实际计算值，合理调整下料长度，而达到影响连续梁弯矩的目的。
1.3 设计工作还有一项重要的控制指标――侧移，必须将水平荷载作用下的建筑结构侧移控制在一定的限度之内，原因是：，侧移在高层建筑结构设计中已经成为重要的控制指标，特别是伴随着建筑物高度不断增加，建筑结构的侧移变形在相同水平荷载下增大显著，这是与与多层建筑完全不同的。
1.4 设计工作还有一项重要指标结构延性，在相同的地震作用下变形相对而言比较大，相比较于小高层、多层建筑而言，层数较高的建筑结构会相对更加柔软一些。在结构设计中必须采取相应的工艺与技术措施，以保证建筑结构具有足够的延性，这都是为了保证高层建筑结构进入塑性变形阶段后，依然会具有非常合理的变形能力，避免建筑物倒塌或者发生别的危险。
2.建筑结构设计工程实例
本论文以某高层住宅建筑工程这个项目为例，需要指出建筑结构设计的基本流程与注意事项如下：建筑工程这个项目位于某城市的市中心繁华的地段，地上20层，地下1层，建筑总高度达到78.3m，建筑总面积大约25万m2。宅建筑工程这个项目建筑结构的长宽比为3.8～7.4，高宽比为5.6～10.1。宅建筑工程这个项目所在地有着平坦的地形，以人工填土为主的表层，土层在垂直与水平方向有着非常稳定的分布，一般第四纪沉积土层的以下部分。宅建筑工程这个项目建筑的结构为二级安全等级，抗震设防重要性为丙类抗震设防，基本风压0.45kN/m2，抗震设防烈度为9度抗震设防烈度。
2.1 主体结构设计
高层住宅建筑工程这个项目的主体结构采用的是剪力墙现浇钢筋混凝土框架结构体系。其中框架的抗震等级为二级抗震等级，剪力墙的抗震等级为一级抗震等级。高层住宅建筑工程这个项目中部布置剪力墙，形成筒体，并且将其作为主要的抗侧力构件，设置框架柱在筒体周围合理，这都是结合建筑物的实际使用功能。高层住宅建筑工程这个项目在地下室顶板是结构嵌固端，将板厚设定为180mm，板配筋为双层、双向形式的满布。地上部分的楼层主次梁沿Y向布置，以利于减小主梁的高度，增加使用净高，层楼板厚为110mm。这是为了充分考虑其承受与传递地震作用产生水平力的问题，这是由于本工程受到层高与使用功能的限制。
2.2 基础设计
设计人员根据高层住宅建筑工程这个项目X向基础梁的尺寸为900×1800，Y向基础梁的尺寸为1000×2000或1800×2000，这是由于所在地的地质勘探及地基承载力的实际计算结果所决定的。高层住宅建筑工程这个项目由于受到筒体内电梯基坑、集水井局部下沉的影响，因此最终决定采用梁板式筏形为基础，筒体四周的板厚为1.5m，剩下部位为1.0m板厚，所以，非常有可能导致导致主梁难以正常贯通，筒体部位的竖向荷载也相对较大。高层住宅建筑工程这个项目计算基础结构过程中，要特别重视各类技术资料与数据的收集和整理，进行计算时采用弹性地基梁板基础软件，真实性与可靠性是能够确保计算结果的。
2.3 框支层结构设计
2.3.1 框支层结构设计
高层住宅建筑工程这个项目结构设计中，为了有效改善混凝土的受压性能，增大结构延性，在设计工作中合理控制墙肢轴压比，其比例应控制在0.5以内。核心筒落地剪力墙的厚度为40cm，核心筒以外，建筑四角分别布置L型剪力墙，厚度为70-90cm之间。底部加强区域的剪力墙设计中，应按照相关规范与技术要求设置相应的约束边缘构件，其纵筋配筋率应控制在≥1.2%，体积配箍率则要控制在≥1.4%。同时，在本工程长厚比
2.3.2 框支柱设计
高层住宅建筑工程这个项目框支柱的抗震等级为二级，在本工程框支柱的剪力设计中，设计值按照柱实配纵筋进行计算，还要剪压比应控制在0.15以内，乘以放大系数1.1。柱内纵向钢筋的配筋率应
2.3.3 箱形转换层楼板设计
高层住宅建筑工程这个项目的结构设计中，箱形转换层的箱体的上下层板厚均为25cm，总高度为245cm。结构设计工作中，采用专业的ANSYS有限元软件对箱体上下层板的内力进行分析与计算。在不同的荷载工况条件下，在箱形转换层楼板设计中，楼板裂缝≤0.2mm，实配双层、双向通长钢筋。箱体上层板的最大压应力控制在1.2MPa以内，箱体下层板的最大拉应力应控制在2.0MPa以内。
3.结语
由上述可以得出，对于设计中常见的效率与质量的问题要引起特别的重视，必须综合考虑各种影响因素与条件在建筑结构设计工作中的影响与作用。应及时引入先进的设计理念和方法在设计过程之中，从而使得建筑结构设计中更多的应用新工艺、新技术和新材料，从而达到有效提高建筑结构设计的整体品质的目的，这样也会有利于项目建设工作的顺利进行。
参考文献
[1] 王平.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J]技术研发.2010（06）.
关键词：高层建筑；错层剪力墙；结构；抗震性能
Abstract: With the increasing levels of the national economy, the requirements for the living environment has become increasingly high, split-level building is increasingly favored by real estate enterprises, the split-level seismic shear wall structure of high-rise buildings the performance analysis has become an important research topic in the current construction projects. This article to explore and analyze shear wall structure of a building split-level high-rise buildings as an example, analysis of the seismic performance of the engineering and construction of the proposed design recommendations to improve the quality of the split-level shear wall structure, ensure the seismic performance to meet the requirements to promote the development of China's engineering and construction.Keywords: high-rise buildings; split-level shear walls; structure; seismic performance
中图分类号：TU352.1+1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
错层式建筑在空间设计上错落有致，在使用上也比较合理，为人们提供了更为舒适的居住环境。相对于高层建筑中的错层剪力墙抗震设计来说，错层中剪力墙结构的刚度如果达不到国家标准的话，很容易造成结构局部的构件受力过于集中使其呈现出不规则现象，同时还会因不连续错层布置导致高层建筑错层剪力墙结构出现严重的受拉现象，大大降低了高层建筑的抗震性能。本文就以某幢高层建筑错层剪力墙结构进行探讨和分析，提出相关的设计改进建议，从而提高高层建筑错层剪力墙结构的质量，保障其抗震性能符合要求。
1.高层建筑工程的概况
该工程为一幢地上20层，地下2层的高层建筑，其中建筑结构的总体高度为60m，建筑层高为3m,平面尺度是54m乘以23m。根据该建筑的使用特点，该高层建筑工程属于住宅建筑，在整个建筑通高范围内，将楼板错落布置在建筑中的各层中部，使其呈现出一种1.0m的错层结构。在这项工程建筑中，其中抗震设防烈度为7度，在结构上属于二级安全等级，使用年限在50年左右，其抗震类别属于丙类。由于该工程属于错层结构建筑，采用的是钢筋混凝土类型的剪力墙体系。对此，在整幢楼层剪力墙的抗震等级设计上提高一级，其中要注意的是，除建筑顶部的水箱间和地下室的外墙以外，剪力墙结构的厚度为300mm。
2.该工程结构设计中抗震性能分析
为了更好地研究高层建筑中错层剪力墙结构的抗震性能，该工程主要采用的是静力和动力弹塑性的分析方法，通过Abaqus设计软件，解决剪力墙结构在不同类型的震动下非线性的响应，分析结构中各部件存在的破坏因素，整体评价该工程建筑剪力墙结构的抗震性能。
在高层建筑错层剪力墙结构的抗震性能分析过程中，剪力墙和楼板之间可以采用多层钢筋类型的分层壳单元进行模拟，而在建筑的连梁可以采用空间梁柱单元进行模拟。其中在钢筋材料上利用双线性类型的随动硬化模型，按照建筑材料的等级来划分标准值，其中材料的强屈比是2.0，极限应变是0.043。对混凝土材料而言，除了材料的强度和本构曲线以外，其余的都要按照混凝土的结构要求来进行设计。在静力弹塑性分析过程中其剪力墙的结构是单向加载，在选取混凝土本构关系上可以采用一些具有较好收敛性能的弥散类型裂缝混凝土。而在动力弹塑性分析上，要特别注意由于反复加载造成混凝土刚度的损坏。同时在混凝土强度计算的过程中，加强钢筋的约束增强效应，使其能够符合混凝土的参数要求。
目前在剪力墙结构抗震性能研究中，主要采用的是Push-over技术分析法，通过大量的工程实践表明，静力非线性分析法能够准确地展示出剪力墙结构非线性的属性及其结构的变形形态，将剪力墙结构中的薄弱部位展现出来，从而对建筑剪力墙结构的整体抗震性能做出正确、合理的判断。由于该工程的高度比较大，在第一阶段振型中质量的参与为总质量的80%，导致其高振型产生的影响较大，对此，在计算过程中可以将不同振型进行组合，将其产生的后层剪力之差作为静力弹塑性分析法中的侧向堆覆荷载。此外，为了保证错层剪力墙结构的分布形态不发生改变，从而进行两个不同方向的推覆分析。
图一和图二分别为建筑结构两个方向的性能曲线，从图中可以看出，建筑结构不管是在X方向还是在Y方向上，在小震影响下其推覆性能曲线处于弹性状态，在中震影响下曲线才开始发生明显的变化，说明这个时候建筑结构中的部分构件已经进入到了塑性的过程。通过能力谱法来计算建筑结构中X、Y两个方向在地震作用下的基底剪力。
通过对结构中两个方向的推覆分析，剪力墙结构屈服过程和破坏过程基本上保持一致，主要表现为在重力影响下剪力墙结构仍处于一种弹性状态；其中在
图一建筑x方向结构性能点和曲线分析
图二 建筑Y方向结构性能点和曲线分析
推覆荷载与弹性小震水平达到一致的时候，除了建筑中个别梁会发生微小塑性之外，大部分结构梁还是处于一种弹性状态。而当推覆荷载与弹性中震水平达到一致时，建筑中剪力墙结构中的部分梁已经进入到塑性结构，同时在结构下部的推覆方向中剪力墙的竖向钢筋已经进入到了受拉状态，导致钢筋发生屈服，使混凝土能够符合其受压强度上的标准值。此外，在结构推覆过程中，建筑结构的自振特性也会发生变化，随着结构推覆荷载的不断增大，建筑的结构周期也在不断增大，从而导致结构在进入弹塑性后的程度逐渐增大。
根据不同弹塑性法对该工程的分析，得出以下结论：第一，该建筑工程的错层剪力墙结构能够满足7度设防烈度的要求，实现“小震不坏、中震可修以及大震不倒”的建筑设防目标。第二，通过该工程分析研究表明，在高程建筑错层剪力墙结构的设计中，要严格按照国家的规范进行设计，并加强适当的防护措施，从而确保建筑工程的抗震性能达到要求。第三，在高层建筑错层位置的设置上，要注意剪力墙的受力问题，根据其具体问题采取相应措施。第四，设计人员在高层建筑错层剪力墙结构设计时，要注意错层结构中楼板的受拉影响，避免在地震时建筑出现开裂现象，同时在建筑专业允许的条件下，将建筑中错层剪力墙结构的长宽较大平面实行断缝处理，尽量减少工程中的扭转效应，控制好结构中的扭转周期比和扭转位移比。第五，在高层建筑错层剪力墙体底部的加强区延伸至平层处，加大墙体的厚度，延长墙肢和翼缘长度，在建筑的平面局部上较多凹入部位上可以加厚其楼板，使其能够符合地震水平力的传递要求，从而降低结构间的轴压比，促使高层建筑错层剪力墙结构中墙体的稳定性，确保建筑具有较好地抗震性能。
3.结束语
综上所述，随着国民经济水平的不断提高，人们对于其居住环境的要求也变得越来越高，错层式建筑越来越受到房地产企业的青睐，高层建筑行业取得了突飞猛进的发展，高层建筑错层剪力墙结构的研究成为了当前建筑工程的一项重要研究课题。如果错层中剪力墙结构的刚度达不到国家标准的话，很容易造成结构局部的构件受力过于集中，使其呈现出不规则现象，同时还会因不连续错层布置导致高层建筑错层剪力墙结构出现严重的受拉现象，大大降低了高层建筑的抗震性。对此，工程建筑企业在进行高层建筑开发中，必须要注重其抗震性能的设计，使其能够满足工程建筑的要求，延长工程建筑的使用寿命，从而保障人们的生命、财产安全，推动企业经济和国民经济的快速发展。
参考文献：
[1]唐意,金新阳.某错列布置超高层建筑群的扭转干扰效应[A].第二十一届全国高层建筑结构学术交流会论文集[C].2010.
[2]徐自国,黄小坤.高烈度地区高层建筑错层剪力墙结构的抗震性能分析[A].第二十一届全国高层建筑结构学术交流会论文集[C].2010.
[3]生永栓,王永红.某超限复杂高层(错层)结构住宅设计[A].第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C].2009.
关键词：民用建筑；层次分析法；优化改进
随着各种新型结构和材料的引进和运用，结合我国现状研究高层住宅的抗震性能已成为一种趋势，这也是国民经济健康发展和国计民生的重要保证。研究高层和超高层房屋的抗震性和经济性涉及因素多,必须对方案从整体上进行综合评价,建立正确的决策模型,从而得到客观合理的优劣排序，并在此基础上对各建筑结构方案进行优化改进。
1传统民用建筑结构方案初选
1．1多层砖混结构房屋
特点：砖混结构中的“砖”，是指一种统一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的异型黏土砖、空心砖等。 “混”是指由钢筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配料，包括楼板、过梁、楼梯、阳台。这些配件与砖做的承重墙相结合，所以称为砖混结构。砖混结构住宅一般以多层 （24米以下，住宅10层以下）住宅为主，其抗震性能比起以下三者相对弱一些。
1.2框架结构房屋
特点：由钢筋混凝土浇灌成的承重梁柱组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，所以可由各种轻质材料制成。
1.3剪力墙结构房屋
特点：剪力墙是用钢筋混凝土墙板来承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用剪力墙来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构在高层（10层及10层以上的居住建筑或高度超过24米的建筑）房屋中被大量运用。
1.4钢结构房屋
特点：钢结构是以钢材为主要结构材料。钢材的特点是强度高、重量轻，同时由于钢材料的匀质性和强韧性，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有很好的抗震能力。一般的超高层建筑（100米以上）或者跨度较大的建筑通常应用钢结构。不过，由于钢结构建筑的造价相对较高，目前应用不是非常普遍。
2.4各方案的总排序
表4-10各方案总排序
因素
方案 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 Wi 排序结果
0.321 0.160 0.107 0.160 0.107 0.080 0.065
A1 0.355 0.261 0.429 0.048 0.077 0.107 0.063 0.230 3
A2 0.284 0.087 0.214 0.238 0.385 0.160 0.313 0.240 2
A3 0.203 0.130 0.214 0.286 0.308 0.092 0.187 0.207 4
A4 0.158 0.522 0.413 0.428 0.230 0.641 0.437 0.351 1
3.建筑结构优化
3.1传统建筑结构的优劣态势和改进空间分析
3.1.1砖混结构
优劣态势：由于砖混结构的材料成本低，建造简单，故其造价相对较低，施工较容易。但由于砖混结构是由钢筋混凝土配料与由粘土砖、空心砖等做的承重墙结合，故其抗震能力和耐用性相对较差，结构自重偏大，空间布置也不灵活。
改进空间：由于砖混结构是传统的房屋结构，发展较其他结构快，技术已经达到几乎完全成熟，故砖混结构改进空间很小。
综上，砖混结构各方面相对其他传统建筑结构较弱，且几乎没有改进空间。
3.1.2框架结构
优劣态势：根据层次分析法，框架结构建安成本低于剪力墙结构和钢结构，且耐用性好，但框架结构最大的缺点就是施工过程繁琐复杂，抗震能力相对钢结构和剪力墙结构较弱。
改进空间：由于现阶段各种减震结构的设计和应用很多，将其应用于框架结构中可以有效增强框架结构的抗震能力，故框架结构的改进空间相对砖混结构较大。
综上，框架结构抗震能力较弱的缺点可以通过应用合适的减震设计来改进。
3.1.3剪力墙结构
优劣态势：根据层次分析法，剪力墙结构的结构自重偏重，大大影响其建设高度；且由于剪力墙结构布置不灵活，致使其适应性弱于框架结构和钢结构。
改进空间：针对剪力墙结构布置不灵活的缺点，框架―剪力墙结构可以弥补。它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗力性能。这种结构的住房有很好的抗震性。而使用自重较轻的材料构成剪力墙可以弥补剪力墙结构自重较大的缺点。
3.1.4钢结构
优劣态势：与传统的住宅相比，由于钢结构导热快，比热小，随着温度的升高，钢材的机械力学性能迅速下降，未加防火保护的钢结构，遭遇火灾只需10几分钟时间，自身温度就可达540℃以上，故钢结构有不耐高温且易腐蚀的缺点。
改进空间：针对钢结构易腐蚀和不耐高温的缺点，可以通过钢结构构件防火来弥补，以减轻钢结构在火灾中的破坏，避免钢结构在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散的 困难；尽可能延长钢结构到达临界温度的过程，以争取时间灭火救人；避免钢结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡；减少火灾后钢结构的修复费用，缩短灾后结构功能恢复周期，减少间接经济损失。
综上，通过提高钢结构的防火防腐性能可以改善钢结构，其改进空间较大。
3.2优化传统民用建筑结构
3.2.1框架结构房屋
优化方案：根据框架结构优劣方案和改进空间的分析，可以通过应用合适的减震设计来改进。由于框架结构房屋主要是由框架承重，利用限制屈曲支撑（BRB）这种新型耗能减震构件代替传统的钢支撑可以降低框架结构房屋在地震中的结构位移，大大消耗地震能量，减轻结构中的扭转变形。
3.2.2框架-剪力墙结构房屋
优化方案：为了增强剪力墙结构的空间布置灵活程度，可以将剪力墙结构和框架结构结合起来形成框剪结构。而框剪结构中的框架-核心筒结构，不仅由于建筑采用框架结构得以获得宽敞的使用空间，而且十分有利于结构受力。为了弥补传统剪力墙自重较重的缺点，我们可以摆脱传统材料的束缚，使用钢板剪力墙。钢板剪力墙是20世纪70年展起来的新型抗侧力结构，其主要是提供结构的侧向刚度、抗剪强度和抗震延性。钢板剪力墙由周边框架和内嵌钢板组成，具有自重轻、安装方便等特点，这刚好弥补了传统剪力墙自重大的缺点。
3.2.3钢结构房屋
优化方案：为了克服钢结构建筑不耐火的缺点，可以使用防火板材和防火涂料来对钢结构实施防火保护。目前市场上防火涂料品种繁多，效果也不尽相同。超薄型钢结构防火涂料是使用较广泛的新型材料，该类防火涂料在受火时缓慢膨胀发泡形成致密坚硬的防火隔热层。针对钢结构易被腐蚀的缺点，常用喷锌或喷铝，加重腐蚀涂料构成长效防腐结构，或者用配套重防腐涂料涂装防护。
4结论
砖混结构的建造技术已经相当成熟，改进空间较小；框架结构针对施工过程繁琐复杂，抗震能力相对较弱的缺点，采用在建筑抗震能力较弱部位布置BRB支撑的方法来进行改进，具有一定的改进空间；剪力墙结构布置不灵活的缺点通过与其它结构结合改进成为框架-核心筒结构进行改进，剪力墙自重大的缺点使用钢板剪力墙减轻自重；钢结构易腐蚀并且不耐高温，通过使用超薄型钢结构防火涂料及喷铝涂层加防腐涂料封闭的方法来改善。
参考文献
[1] 邹晶,李元齐. 钢结构住宅体系在我国的发展现状及存在问题[J]
[2] 徐涛．对高层建筑结构设计的分析[J]
关键词：连梁设计，设计建议
一、连梁的受力机理与破坏形式
在水平荷载的作用下,墙肢产生弯曲变形,使连梁端产生转角,从而使连梁产生内力,同时连梁作用在墙肢上的约束力又限制了墙肢的进一步变形,改善了墙肢的受力性能并与墙肢共同承担水平荷载。免费论文。连梁的跨度一般不大,竖向荷载也较小,相对于墙肢变形产生的内力,竖向荷载产生的内力一般可以忽略不计。
在地震作用下,连梁可能因承载力超限而破坏,连梁破坏有两种情况:一种是脆性破坏即剪切破坏;另一种是延性破坏,即弯曲破坏。在地震作用下,如果连梁产生剪切破坏,连梁对墙肢的约束作用将很快地丧失。联肢墙或筒体将很快的劈成若干个单片的独立墙肢,结构的抗侧刚度迅速下降,结构变形显著提高,造成结构整体抗震性能下降。连梁发生弯曲破坏时,梁端出现垂直裂缝,受拉区出现细微裂缝,在水平地震作用下出现交叉裂缝形成塑性铰,结构刚度降低,变形加大,从而吸收大量地震能量,同时结构的地震效应减小.在地震的反复作用下,连梁裂缝不断加长、加宽, 直至混凝土受压破坏, 在这一过程中连梁起到一种耗能作用。另一方面,连梁出现塑性铰后并未完全丧失承载力,它仍能通过塑性铰传递一定的弯矩和剪力,对墙肢起到一定的约束作用,这对于减少墙肢力、延缓墙肢屈服有着重要作用。
综上可见,墙肢和连梁的设计必须符合强剪弱弯的原则,要求连梁的屈服早于墙肢的屈服,并要求墙肢和连梁具有良好的延性。
二、连梁在结构设计中的存在的几个问题
（一）连梁刚度的折减
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002) (以下简称《高规》)第5.2.1 条规定“: 在内力与位移计算中, 抗震设计的框架- 剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减,折减系数不宜小于0.5”。免费论文。之所以考虑对连梁的刚度进行折减,是由于在侧向荷载作用下,混凝土的开裂引起了刚度降低。在地震作用下,连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下的更大,因此,刚度降低的更多。但是,刚度折减得越多,意味着设计荷载作用下裂缝开展得越大。在超载时,如发生强大的阵风或地震烈度超过多遇地震烈度时,塑性铰也会出现得更早,这就要求更加注意加强连梁的延性和使连梁符合“强剪弱弯”的要求。
（二）连梁刚度折减后承载力仍不符合满足时的探讨
《高规》第7.2.25 条第二款规定“: 抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性的调幅,以降低其剪力设计值。但在内力计算时已经按本规程第5.2.1 条的规定降低了刚度的连梁,其调幅范围应当限制或不再继续调幅。当部分连梁降低弯矩设计值后,其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高”。连梁的弯矩设计值包括竖向荷载和水平荷载两部分所产生的内力。竖向荷载产生的弯矩已通过弯矩调幅进行调整, 而且竖向荷载的弯矩不能通过其他构件的弯矩来进行调整。因此,这里所说的弯矩调整是指水平荷载产生的弯矩。
个别连梁仍有超筋情况时《, 高规》第7.2.25 条第3 款规定“: 当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时, 可考虑在大震作用下该连梁不参与工作, 按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析,墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计”。免费论文。即假定连梁大震下破坏,不能约束墙肢。因此可考虑连梁不参与工作,而按独立墙肢进行二次结构内力分析,这时就是剪力墙的第二道防线,这种情况往往使墙肢的内力及配筋加大,以保证墙肢的安全。
三、设计建议
（一）连梁刚度折减取值
在内力和位移计算时, 要区别竖向荷载作用下和水平荷载作用下两种不同情况。
1、在竖向荷载作用下,连梁刚度不宜折减,连梁支座弯矩的降低可通过支座弯矩调幅来解决。
2、在水平荷载作用下,连梁刚度可以折减,当风荷载作用时,折减系数不宜小于0.8。当地震力为控制性水平荷载时不应小于0.5。
（二）连梁刚度折减后承载力仍不满足时的设计在风荷载起控制作用的高层建筑中应采取下列几点措施:
1、增加剪力墙的厚度即增加连梁截面宽度, 提高剪力墙刚度的同时亦提高连梁的抗剪能力;
2、增加剪力墙数,以减少每片剪力墙的水平力;
3、加大洞口宽度以加大连梁跨度;
4、减少连梁截面高度或在连梁中部开水平缝等,以降低连梁刚度。
对于地震作用控制的连梁,如果结构的刚度较大,位移比规定的限值小得较多,而超筋或超限的连梁数量又较多时,则可采取加大连梁洞口,减小连梁截面高度等方法,使连梁的内力减小。如果结构的刚度较小,则不应再对连梁的内力进行调整,而应采取增加剪力墙的厚度或数量的方法,以减小连梁的内力,使之符合要求。
经上述调整后,仍不符合承载力要求时,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力,然后按“强剪弱弯”的要求,配置相应的纵向钢筋。此时,如果不能保证连梁在大震时的延性要求,应将这些连梁按铰接于剪力墙上考虑,重新计算整个结构。在实际设计中,可在超筋部位的连梁按铰接处理进行整体分析计算, 若采用中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部开发研制的结构计算系列软件计算时,可按下述方法处理:在用PM 建模时应在洞口两侧各增设一个节点,然后在两节点间按普通梁布置,而后用SATWE“特殊构件定义”中将此梁设为两端铰接。但此时应注意按此法处理后结构层间位移比尚需满足规范的要求,配筋按两次计算所得的较大内力配筋。连梁铰接处理后,主要承受竖向荷载,施工时仍为整浇,连梁上筋按构造设置处理。
四、结论
（一）连梁作为框剪或剪力墙结构体系中主要的抗震构件, 其合理的刚度对结构的安全、经济性影响重大,通过结构分析比较,在保证连梁延性的要求下,连梁刚度不宜过弱。
（二）在结构分析中,连梁易出现超筋问题,根据情况可采取适当的方法,加以调整。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范(2008 年版)(GB50011—2001).北京:中国建筑工业出版社.2008
[2]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002).北京:中国建筑工业出版社,2002
【关键词】高层建筑；施工过程；混凝土工程
1.混凝土工程的结构体系
目前在高层建筑中常见的结构体系主要有以下四种。第一，框架体系。框架是由柱子和与柱相连的横梁所组成的承重骨架。框架体系的优点是建筑平面布置灵活，可以形成较大的空间，能满足各类建筑不同的使用和生产工艺要求，因而应用十分广泛，可用于各类型的建筑，特别是公共建筑和旅馆建筑经常采用。框架体系的主要问题是侧向结构刚度差，抵抗水平荷载作用下的变形能力较差。在水平力作用下，框架结构底部各层梁、柱的弯矩显著增加，从而增大截面及配筋量，并对建筑平面布置和空间有一定的影响。第二，剪力墙体系。剪力墙体系是利用建筑物的内、外墙作为承重骨架的一种结构体系。剪力墙结构的刚度较框架结构为大，因此更适用于层数较多的高层建筑中。目前多用于40层以下的高层建筑，高度一般不宜超过140米。剪力墙本身把建筑平面化分成若干单元，开间小、变化少，非常适宜高层居住建筑和旅馆建筑。此外，剪力墙体系也适用于地震区建造的高层建筑。剪力墙的存在，使建筑平面布置和使用要求受到一定的限制。所以，一般不用于需要大空间或灵活开间的公共建筑中。第三，框架一剪力墙体系。框架一剪力墙体系即把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起而形成的结构体系。框架一剪力墙体系既有框架平面布置灵活的优点，又能较好地承受水平荷载，是目前国内外高层建筑中经常采用的一种结构体系，可应用于各种类型的建筑中。一般是用于层数为巧一30层的高层建筑，在12一15层范围内，采用此结构较为经济，框架可以是钢筋混凝土，也可以是钢结构，剪力墙采用钢筋混凝土。第四，框支剪力墙体系。框支剪力墙体系是把剪力墙结构的部分纵横落在底部一层或数层不落到底，采用框架支承上部剪力墙，形成了框支剪力墙结构。这类结构既育编足底部商店、餐厅等公共用房较大平面空间的需要，又具有较大的抗侧向荷载能力。
2.混凝土工程的特点和要求
由于建筑高度增加，电梯成为建筑内部主要的垂直交通工具，并利用它组织方便、安全、经济的公共交通系统，从而对高层建筑的平面布局和空间组合产生了重大影响。需要在底部和不同的高度设置设备层，在楼层的顶部设电梯间和水箱间。建筑平面、立面布置要满足高层防火规范的要求。由于高层建筑地下埋深嵌固的要求，一般要有一层至数层的地下室，作为设备层及车库、人防、辅助用房等。高层建筑主体是具有特定使用功能(居住、客房、办公、教室、病房等)的标准层，一般具有统一的层高、开间、进深和平面布局。由于建筑的高度高、体形大，需要更好地处理建筑造型和外饰面。对不同使用功能的高层建筑需要解决各方面的问题。
低层、多层建筑的结构受力主要考虑垂直荷载，包括结构自重和活荷载、雪荷载等。高层建筑的结构受力，除了要考虑垂直荷载作用外，还必须考虑由风力或地震力引起的水平荷载。垂直荷载使建筑物受压，其压力的大小与建筑物高度成正比，由墙体和柱子来共同承受。受水平荷载作用的建筑物，可以视为悬臂梁，水平力对建筑物主要产生弯矩，弯矩与房屋高度的平方成正比，即垂直压力。弯矩对结构产生拉力和压力，建筑物超过一定的高度，由水平荷载产生的拉力就会超过由垂直荷载或地震力的作用而处于周期性的受拉和受压状态。
对于不对称及复杂体型的高层建筑还需要考虑结构的受扭。因此，高层建筑必须充分考虑结构的各种受力情况，保证结构有足够的强度。高层建筑要保证结构刚度和稳定性，控制结构水平位移。由于水平荷载产生的楼层水平位移，与建筑物高度的四次方成正比。随着高度的增加，高层建筑的水平位移增大较强度增大更迅速。过大的水平位移会使人产生不舒服感，影响生活、工作;会使电梯轨道变形;会使填充墙或建筑装修开裂、剥落；会使主体结构出现裂缝;水平位移再进一步扩大，就会导致房屋的各个部件产生附加内力，引起整个房屋的严重破坏，甚至倒塌。必须控制水平位移，包括相邻两层的层间位移和全楼的顶点位移。建筑物层间相对位移与层高之比为/H，根据不同的结构类型和不同的水平荷载，应控制在1/400--1/1200。有抗震设防要求的高层建筑还必须具有一定的延性，使结构在强震作用下，当某一部分进入屈服阶段后，还具有塑性变形的能力，通过结构的塑性吸收地震力所产生的能量，使结构可维持一定的承载力。
3.混凝土工程的质量控制措施
由于高层建筑上部结构所承担的垂直荷载和水平荷载大，各种荷载最终要通过地下室和基础传递到地基。因此，对其基础选型和埋置深度与多层建筑不同。一般根据上部荷载、结构类型、地基情况和施工的不同综合考虑，选用筏型基础、箱型基础、桩基础和复合基础等。为了确保高层建筑的稳定性和满足地基变形的要求。其基础要有一定的埋置深度。采用天然地基时不小于建筑高度，采用桩基时不小于建筑高度的1/15，桩的长度不计在埋置深度内。抗震性高层建筑结构要抵抗竖向和水平荷载，在地震区，还要抵抗地震作用。在较低的建筑结构中，往往竖向荷载控制着结构设计；随着建筑高度的增大，水平荷载效应逐渐增大；在高层建筑结构中，水平荷载和地震作用却起着决定性作用。因此，在高层建筑结构设计时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要求有足够的刚度，使结构在水平荷载作用下产生的位移限制在一定的范围内，以保证建筑结构的正常使用和安全。另外，相对于多层建筑而言，高层建筑相对较柔，因此在地震区，高层建筑结构应具有足够的延性。也就是说，在地震作用下，结构进入弹塑性阶段后，仍具有抵抗地震作用的足够的变形能力，不致倒塌。这样可以在满足使用条件下能达到既安全又经济的设计要求。
4.结语
总之，当前高层建筑施工过程混凝土工程质量的控制措施包括施工过程中的工序质量控制、工程项目施工中的技术复合制度、质量控制点的设立和工程质量的预控。
参考文献
论文摘要：文章针对人防设计的平战结合问题，从人防荷载的确定、荷载组合和内力分析及构造要求等方面介绍了人防结构的设计要点。在防空地下室结构设计中也经常会遇到防空地下室的平战转换设计问题，协调好防空地下室在平战两种状态下的不同使用要求，已成为结构设计中的一个重要课题。
中图分类号：TU927文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）18-0029-02
人防工程是战时防空、保障人民生命安全的重要措施，随着城市的发展，人防工程的建设越来越引起人们的重视。防空地下室是人防工程的重要组成部分。与其它类型人防工程一样，它具有国家规定的防护能力和各项战时防空功能，是实施人民防空最重要的物质基础。如何设计好人防工程，使人防工程在战时能真正起到防空及保障人民生命安全的功能，这就要求我们设计人员深刻理解并严格执行《人民防空地下室设计规范》（GB50038-94），并以此为依据进行人防工程的设计工作，而且要求建筑结构设计人员对于结构物在核爆动荷载作用下的作用机理及对结构的反应比较了解。根据《人民防空工程设计规范》（GB50225-95）及《人民防空地下室设计规范》（GB50038-94），结合已设计建成的大量人防工程，现将防空地下室设计中常见的问题进行分析和探讨。
一、人防结构设计的特点及原则
（一）人防结构设计的特点
1．人防地下室水平荷载作用及变形特征。（1）风荷载计算均扣除地下室的高度。地下室是否约束、约束的程度与风荷载计算无关。（2）设计设定地下室部分的基本风压为零；在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点。结构在地震作用下的反应受地下室外的回填土约束程度的影响。（3）由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收。
2．人防地下室竖向荷载作用及变形特征。对于一般结构而言，地下室外的回填土约束对竖向荷载作用几乎没有影响。当地下室出现悬挑结构，则地下室外的回填土约束对竖向荷载作用有一定影响。所以，地下室不应有悬挑结构。首选地下室与上部结构整体分析。因为竖向变形的协调是非常重要的。当地下室体量、面积很大时，与上部结构所占面积差异太大，如超大地下室、底盘等，此时可以根据上部结构的底面积取外伸2～3跨作为地下室，并与上部结构共同分析。
（二）人防结构设计的原则
人防工程依据其对冲击波的防御能力可分为四个抗力等级：6级、5级、B4级和4级。其中4级防御能力最强，等级最高。B4级仅次于4级。按照人防工程“长期坚持、平战结合、全面规划、重点建设”的建设方针，必须使结构设计做到安全可靠。设计荷载应全面考虑动荷载以及土体作用力、水压力、结构自重静荷载及地震荷载的作用，人防工程抗力等级是按照抗核爆炸冲击波超压的大小来划分的。人防工程除战时受到核爆炸和常规武器爆炸荷载作用外，在平时使用时，还会受到地震作用。随着人防工程建设规模的日益扩大，人防工程结构安全性评价已成为亟待解决的重要问题。
二、人防结构工程设计内容与方法
（一）人防工程结构设计概况
某甲类防空地下室总建筑面积7350m2，局部配电房、水泵房、消防水池为非人防区，其余大部分为人防区。地下室人防区分设A、B、C、D共4个六级人防单元，人防单元A为912m2，人防单元B为1580m2，人防单元C为1450m2，人防单元D为1973m2，共计5915m2。本工程抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.1g，采用框架剪力墙结构，框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级。地下室不考虑风荷载作用。地下室梁、板混凝土强度等级均为C30，柱混凝土强度等级按上部结构整体计算所得，采用C40混凝土。
（二）人防地下室底板设计
1．地下室底板人防荷载确定。本工程采用先张法高强预应力管桩，属有桩基钢筋混凝土底板，且为饱和土，底板人防荷载取值为25kNm2。
2．地下室底板反向荷载确定。依据建筑总平面布置图及室外道路标高系统，本工程设计抗浮水位标高9.2米，即相对标高为-1.05米。底板标高-4.550，底板厚度为0.3米，计算水深3.8米。底板疏水层为100～200mm，以均厚150mm计算，底板自重0.3×25+0.15×20=10.5kNm2，计算反向荷载扣除底板自重为（1.35×38-10.5）1.35=30.5kNm2。
3．底板截面设计。按人防要求，底板最小厚度250mm，因板跨、荷载较大，本工程取底板厚度为300mm，保护层厚度50mm，可满足底板承载力及裂缝宽度0.2mm的要求。最大水头H为3.8米，底板厚h为0.3米，依据《高规》表12.1.9基础防水混凝土的抗渗等级确定办法，Hh=3.80.3=12.7，地下室底板设计抗渗等级为0.8MPa。底板设计采用PKPM结构设计软件进行计算，考虑人防荷载、水浮力的反向荷载并扣除底板自重的倒楼盖模型进行设计，反向荷载以恒载计算，底板自重为对结构有利恒载，取分项系数1.0，人防荷载为等效静荷载，分项系数为1.0。
（三）人防地下室顶板设计
1．地下室顶板概况。顶板为小区花园，覆土700mm厚，设计恒载为14kNm2。小区内设有消防车道，消防车荷载按荷载规范取值，顶板人防等效静荷载标准值为70KNm2。地下室车库为6×8米，经与设备专业配合后，地下室净高应不小于2.8米，即梁高最大为800mm。
2．顶板截面设计。顶板设计采用PKPM结构设计软件进行计算，考虑人防荷载、覆土荷载，消防车荷载，活载等的单层楼盖模型进行设计。有限制的梁高，按通常的做法无法满足大跨度下的大荷载。采用降低底板标高以增加地下室层高为增大梁高拓展空间，这势必增加地下室的开挖深度，增加工程造价。加大梁宽可以解决配筋率过大的问题，但又造成梁截面过大，形成典型的肥梁胖柱型结构，这也是结构经济性要求所不容许的。最后经过研究采用框架梁端加掖的构造措施，梁中间高度为800，支座处高度为1100，这既解决了配筋率超限的问题，又满足地下室净高的要求，既节约了工程造价，又为各设备专业提供了足够的空间，实现了工程的可行性。
3．嵌固及后浇带设计。主楼部分地下室顶板作为上部结构的嵌固端，即要满足人防荷载，覆土荷载及本层活荷载的要求，又要满足本层结构的侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍的要求，所以在地下室顶板主楼部分的设计中，按主楼整体计算的结果进行截面设计。本工程总长度达到136.8米，总宽度为70.4米，如何解决温度应力引起的收缩裂缝则是不容忽视的问题。传统的做法，地下室顶板底板以30～40米的间距设置800宽的后浇带，同时注意后浇带避开坡道及人防口部，后浇带在顶板覆土之前封闭，并加以养护。传统的做法也是最有效的做法，经验证明这种做法是防止超长结构温度应力导致裂缝的最经济的措施。
4．人防口部、人防隔墙及外墙的结构设计。地下室层高3.8米，口部大样均可套用国标07FG04图集，人防隔墙及外墙采用单向板模型计算，上部支座为简支端，下部支座为固定端，人防隔墙按弹塑性模型计算.外墙按弹性模型计算，控制裂缝宽度0.2mm。在外墙施工中施工方反映出一个问题，主楼外侧的柱与外墙整浇在一起，且主楼为小柱网，多为3米多的柱距，柱混凝土强度等级为C40，外墙混凝土强度等级为C30，施工中必然会造成外墙大部分都是C40的混凝土，大面积的高强度混凝土是必然造成大量的水化热，容易产生大量的收缩裂缝。为解决这一问题，有两种做法：一是外墙及柱都采用C30混凝土，通过柱轴压比的等效换算加大主楼柱截面；二是外墙及柱都采用C30混凝土，柱截面不变。以柱两侧的250厚外墙作为柱截面的翼缘，可以看做是增大了柱截面。以500×500柱为例计算，C40混凝土强度设计值为18.91Nmm2，C30混凝土强度设计值为15.4Nmm2，500×500柱的两侧可增加翼缘面积为400×250，理论上这种做法是可行且安全的。最终决定施工中采用第二种做法，即不改变柱截面直接降低混凝土强度等级至C30。但由于剪力墙所增加的翼缘面积相对比例较小，无法达到等效轴压比的要求，故剪力墙部分还是按C40混凝土施工。这种做法亦有其局限性，混凝土强度等级不宜相差大于10，柱截面面积不宜大于500×500。