高層建筑的結構設計精選(九篇)

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第1篇：高層建筑的結構設計范文

關鍵詞：帶轉換層；高層建筑；結構設計

中圖分類號： TU318文獻標識碼： A

一、概述

隨著我國經濟的飛躍發展，為了滿足多用途、多功能及造型新穎的需要，建筑設計經常會構思出體型復雜，內部空間靈活多變的復雜高層建筑方案，其結構型式通常都是不規則的，有些甚至是非常不規則的，從而使結構抗震設計遇到了許多難點。多功能的高層建筑，往往需要將建筑物沿豎向劃分為不同用途的區段，諸如底部為大空間的廳堂、商場、交通通道，上部用于酒店客房、住宅等。這些建筑的豎向承重結構構件往往不能上下連續，需要設置轉換層，通過轉換構件來實現上、下豎向構件的過渡。近十幾年來帶轉換層的高層建筑結構由于其底部大空間，使用靈活方便，在國內得到了廣泛應用。

建筑物某樓層的下部與上部因平面使用功能不同，采用不同的結構（設備）類型于該樓層上部與下部，并通過該樓層進行結構（設備）轉換，則將該樓層稱為結構（設備）轉換層。目前高層建筑多有上部住宅，低層商用的多功能要求。為此，上部住宅要求的多墻多柱的小空間分隔與低層商用要求的大空間之間便需要進行轉換處理。其中空腹桁架、梁式轉換層、箱形和板式轉換層、斜桿桁架為轉換處理常常采用的結構形式。

二、轉換層的類型及特點

（一）、箱型轉換層

該結構形式即雙向托梁、單向托梁連接上下層較厚樓板共同工作，箱形轉換層可以形成的剛度很大。轉換層本身的優點是整體性很好，當轉換層上部結構布置較復雜時，上下豎向構件有效的傳力仍可以得到保證。但從建筑上來看，它會直接占用整個樓層的使用面積，通常使得該樓層只能作為設備層使用。同時，轉換層內部的管線布置、設備布置與剪力墻往往會發生沖突。其缺點是造價高、自重大等；其內力作用從結構分析角度考慮，施工難度及結構設計都較大，因此很少應用在實際工程中。

（二）、梁式轉換層

框支剪力墻結構體系一般運用于底部大空間中。當需要同時轉換縱橫兩個方向時，則采用雙向梁布置。梁式轉換層的傳力較為明確,施工和設計較為簡單，是轉換型式中目前應用最為廣泛的。當上下軸線錯位布置時，它的缺點在于,轉換次梁需增設多個, 空間受力比較復雜，此時應對框支主梁進行應力分析。

（三）、桁架式轉換層

由梁式結構轉換層變化而來的這種結構形式，是由多榀鋼筋混凝土桁架組成的結構，在轉換層上下樓面的結構層內分別設桁架的上下弦桿，腹桿設在層間。由于桁架高度較高，所以下弦桿截面尺寸相對較小。桁架分為實腹桁架和空腹桁架兩種，它可以是鋼筋混凝土桁架，也可以是鋼桁架，在鋼筋混凝土高層結構中常用鋼筋混凝土桁架。它的整體性與梁式轉換層相比要好，而且自重較小、抗震性較好，受力性也更加明確，便于管道的安裝與維護等，但在施工上較為復雜，在設計上表現為節點的設計難度較大。桁架轉換層的基本設計原則是“強節點，強斜腹桿”，而節點容易發生剪切破壞，受力復雜，造成配筋過多。桁架轉換式通常在3m 以上對其高度進行要求，否則很容易形成斜壓桿件中超短柱，地震作用下容易產生脆性破壞。

（四）、厚板式轉換層

板式轉換層即是當上下柱網難以用梁直接承托，錯位較多時，則需做成厚板。可根據上部結構荷載、柱網尺寸綜合定出厚板的厚度。板式轉換層的優勢在于，上部結構布局對下部柱網的影響較小，可靈活布置。厚板式結構可以形成一個承臺，剛度很大，施工較為便捷，而且整體性也較好。但在地震作用下，由于厚板自重很大，容易產生震害，且經濟性較差，材料耗用多。

三、復雜高層建筑轉換層的結構設計要點

（一）、部分框支剪力墻結構在地面以上設置轉換層的位置

底部帶轉換層的大空間剪力墻結構的迅速發展，促使許多工程的轉換層位置在地震區已較高，一般做到3～6層，甚至有位于7～10層的特殊工程轉換層，中國建筑科學研究院針對框支剪力墻結構抗震性能，研究了轉換層高度的影響。其研究得出，轉換層位置較高時，在轉換層附近更易使框支剪力墻結構的內力、剛度發生突變，容易形成薄弱層，轉換層下部的框支結構及落地剪力墻很容易屈服和開裂，上部幾層墻體在轉換層附近易于破壞。因此，轉換層的位置不宜太高。我國規范也做了相應規定：Ⅷ度時不宜超過 3層，Ⅶ度時不宜超過5層，Ⅵ度時可適當提高。由于轉換層位置的升高，結構傳力路徑變得越復雜、內力變化較大，規定的剪力墻底部加強范圍也隨之增大，可取轉換層加上轉換層以上兩層的高度或者房屋總高度的1/10兩者的較大值。因此，在實際工程中轉換層位置的選擇應根據受力合理，經濟可行的原則進行確定。

（二）、托柱形式轉換梁截面設計

當上部結構用普通框架轉換梁承托時，在常用截面尺寸范圍內，和普通梁相比轉換梁的受力基本相同，進行配筋計算可按普通梁截面設計方法；當上部用斜桿框架轉換梁承托時，將承受軸向拉力于轉換梁內，此時進行截面設計應按偏心受拉構件。此外，由于轉換結構上層框架梁柱受力復雜且會出現應力集中，設計時應按相關規范予以加強。

（三）、托墻形式轉換梁截面設計

實際工程中，托墻型式轉換層結構的內力計算方法可以在整體空間分析程序計算的基礎上，利用PKPM結構設計系列軟件中的FEQ程序對框支剪力墻進行有限元分析及配筋設計。計算簡圖可近似取轉換層以上的3～4層墻體和下部一層結構作為有限元的分析模型。下部一層的框支柱下端的約束條件可取為固接。

當轉換梁承托的上部墻體滿跨不開洞布置時，上部墻體與轉換梁共同工作，其受力特征與破壞形態表現為深梁，此時轉換梁截面設計方法宜采用應力截面設計方法或深梁截面設計方法，且應沿全梁高適當分布配置計算縱向鋼筋。由于上部墻體中拱效應的存在以及轉換梁與上部墻共同發生彎曲變形使得轉換梁處于整體彎曲變形的受拉翼緣，因此會在轉換梁跨中存在較大范圍的軸向拉力，故不宜彎起和截斷底部縱向鋼筋，應全部伸入支座。當轉換梁承托開較多門窗洞且上部墻體滿跨或剪力墻的長度較大但不滿跨時，轉換梁截面設計方法也宜采用應力截面設計方法或深梁截面設計方法，則沿梁下部適當配置分布縱向鋼筋，且不宜彎起和截斷底部縱向鋼筋，應全部伸入支座。當轉換梁承托的上部墻體為小墻肢時，進行配筋計算時可按普通梁的截面設計方法，在轉換梁的底部縱向鋼筋亦可按普通梁集中布置。

（四）、轉換層樓板設計要點

以轉換層為上下結構體系轉換分界面的框支剪力墻結構中，豎向荷載和水平荷載在上下兩部分引起的內力分布規律是不同的。在上部樓層，大體上按各片剪力墻的等效剛度比分配外荷載產生的水平力；而在下部樓層，由于落地剪力墻與框支柱間的剛度差異，水平剪力主要集中在落地剪力墻上，即在轉換層處荷載產生分配突變。完成上下部分剪力重分配的任務就由轉換層樓板承擔。由于自身平面內的剪力和彎矩在轉換層樓板中是很大的，而且變形也很大，所以必須有足夠的剛度為轉換層樓板作保證。實際工程中，轉換層樓板通常采用的厚度為200 mm，三級鋼直徑14間距100雙層雙向整板拉通配置，配筋率達到0.28%，滿足規范要求。混凝土標號通常與轉換墻柱的砼標號一致。

四、總結

通過工程實踐，體會到在對帶轉換層的高層建筑結構進行分析設計時，其結構布置往往比較復雜。因此，應盡可能使其在平面布置上簡單、規則、對稱，并應盡量保證在平面、立面上剛度接近；還要注意框支梁、框支柱構件設計的特殊性。另外，由于轉換層結構的工程量巨大以及復雜性，設計人員應重視對轉換層結構的基本概念的把握，這樣可以少走彎路；其次在設計過程中還要通過查閱數據, 反復比較調整，以得到最為合理的設計成果。

參考文獻

[1]謝曉鋒. 高層建筑轉換層結構型式的應用現狀及問題[J]. 廣東土木與建筑,2004,02:9-11.

[2]沈榮飛. 復雜高層建筑結構的若干關鍵設計技術研究[D].同濟大學,2007.

第2篇：高層建筑的結構設計范文

關鍵詞：高層建筑、結構設計、結構特點

一、高層建筑結構設計的特點：

高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業在各專業中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。

①、水平力是設計主要因素：

在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

②、 軸向變形不容忽視：

高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安壘的結果。

③、抗震設計要求更高：

有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

④、高層建筑結構設計中的側移和振動周期：

建筑結構的建筑結構的振動周期問題包含兩方面：合理控制結構的自振周期；控制結構的自振周期使其盡可能錯開場地的特征周期。延性是指構件和結構屈服后，在承載能力不降低或基本不降低的情況下，具有足夠塑性變形能力的一種性能，一般用延性比來表示。在這過程中，構件的承載能力沒有多大變化，但其變形的大小卻決定了破壞的性質。是鋼筋砼受彎構件的M－Δ（Φ）曲線，Δy是屈服變形，Δu是極限變形。提高延性可以增加結構抗震潛力，增強結構抗倒塌能力。高層建筑相對低層結構而言，結構設計更柔一些，如果遇到地震，震動作用下的建筑結構變形更大一些。為了做好防震設計，避免倒塌，建筑在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，特別需要在構造上采以適當的設計，確保建筑設計具有很好的延性

二、高層建筑結構設計的問題：

1、高層建筑結構受力性能

對于一個建筑物的最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。

2、高層建筑結構設計中的扭轉問題

建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時，應盡可能使結構處于對稱狀態。

（1）結構自振周期

高層建筑的自振周期（T 1）宜在下列范圍內：

框架結構：T1=（0.1―0.15）N

框一剪、框筒結構：T1=（0.08-0.12）N

剪力墻、筒中筒結構：TI=（0.04―0.10）N

N為結構層數。

結構的第二周期和第三周期宜在下列范圍內：

第二周期：T2=（1／3―1／5）T1；第三周期：T3＝（1／5―1／7）T1。

（2）共振問題

當建筑場地發生地震時，如果建筑物的自振周期和場地的特征周期接近，建筑物和場地就會發生共振。因此在建筑方案設計時就應針對預估的建筑場地特征周期，通過調整結構的層數，選擇合適的結構類別和結構體系，擴大建筑物的自振周期與建筑場地特征周期的差別，避免共振的發生。

（3）水平位移特征

水平位移滿足高層規程的要求，并不能說明該結構是合理的設計。同時還需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因為結構周期長、地震力小并不安全。其次，位移曲線應連續變化，除沿豎向發生剛度突變外。不應有明顯的拐點或折點。一般情況下剪力墻結構的位移曲線應為彎曲型。框架結構的位移曲線應為剪切型t框一剪結構和框一筒結構的位移曲線應為彎剪型。

4、位移限值、剪重比及單位面積重度

（1）位移限值在結構整體計算的輸出結果中，結構的側移（包括層間位移和頂點位移）是一個重要的衡量標準，其數值大小從一個側面反映出結構的整體剛度是否合適，過大或過小都說明結構剛度過小或過大（或者體現結構兩個主軸方向的剛度是否均衡），以致要引起設計者對其中的結構體系選擇、結構的豎向及平面布置合理性的再思考。

（2）剪重比及單位面積重度結構的剪重比（也即水平地震剪力系數）λ=VEK／G是體現結構在地震作用下反應大小的一個指標．其大小主要與結構地震設防烈度有關，其次與結構體型有關，當設防烈度為7、8、9度時，剪重比分別為0.012，0.024，0.040；扭轉效應明顯或基本周期

三、建筑結構設計的發展方向：

(一)總體設計趨勢比較大。總體設計講的是合理運用可行性方案。合理的選擇構件的組成材料以及微小部構成問題，以達到建筑的安全性。總體設計是基于安全理論因素而確定的，是結構設計發展的―個大的方向。

(二)使用科學的的計算理論。建筑的結構設計，需要非常多的計算。結構設計的計算有空間受力計算，非彈性變形計算等，這些計算都非常繁瑣而寫細致，引入先進的科學計算理論和方法已經勢在必行。不僅可以節約成本，也能推動結構設計的有效進行。

(三)建筑材料的變革。建筑材料至于結構設計，一個實際運用的東西。另一個是理論層面的。這個路線不僅會帶來建筑上的變革，另―個方面也會帶來結構設計的變革，是最明顯的―個發展方向。

(四)審美理念的變革。審美是影響結構設計的一個因素，在新的時期，審美將更多的影響結構設計的發展方向。由于物質水平的段提高，以及民眾的精神水平也會這提高，那么結構設計的審美方面也會隨之發展。審美是人的天性，結構設計在將來一定會遵循審美的理念進行設計。

第3篇：高層建筑的結構設計范文

關鍵詞：高層建筑結構概念設計設計指標

隨著經濟和科學技術的快速發展，城市人口逐漸增多，可利用的土地資源越來越少，勢必會使建筑往高空延伸，高層建筑逐漸成為衡量一個城市發展的軟指標，因此，高層建筑的結構設計也逐漸成為人們關注的焦點。結構工程師在高層設計中如何把握設計要點，直接影響到整體結構的安全性、經濟性及合理性。

1 概念設計

概念設計一般指對難以作出精確理性分析或規范中難以規定的問題，不經數值計算，而是依據簡化力學模型、分析結構破壞機理以及日常工程實際所積累的經驗，從整體角度來確定結構的總體布置和對抗震細部的宏觀控制。其主要內容如下：

1.1 結構規則性

結構的平面布置宜簡單、規則、對稱，使得建筑物質量分布均勻和結構剛度協調，平面規則的結構受力明確、傳力簡潔，具有良好的整體性。實際上，由于建筑外形及使用上的要求，要做到平面規則是比較困難的。對此，結構設計人員對整個結構模型要有宏觀的把握，進行結構布置時使剛心與質心盡量重合，減小因偏心而引起的扭轉。

結構豎向布置應使體型規則、均勻，結構的剛度及承載力和傳力途徑沒有太大的變化，避免有較大的外挑或內收，避免側向剛度和承載力的突變面形成薄弱層。

1.2 結構延性

結構延性是指結構吸收地震能量后的變形能力。結構延性設計是高層結構概念設計的一項重要內容。結構主要靠延性來抵抗地震作用產生的非彈性變形。延性后的結構吸收地震能量后，出現塑性鉸，從而引起結構的內力重分布，以繼續抵抗地震的作用。這就要求結構滿足“強柱弱梁，強剪弱彎，強節點弱構件” 的設計原則。控制豎向構件的軸壓比對結構的延性至關重要，軸壓比的大小反映出結構延性的好壞。軸壓比越小，結構的延性越好，但會增加建筑成本。把軸壓比控制在一個合理的范隔內，既能保證結構的延性，也能節約成本。

2 結構選型

高層結構常見的結構體系有框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構和筒體結構等。

2.1 框架結構

框架結構是梁和柱通過節點構成的承載結構。框架結構由于其平面布置的靈活性，使得建筑獲得較大的使用空間，能滿足較多的功能要求。但是框架結構的抗側剛度較小，在風荷載或水平地震荷載作用下，結構的整移和層間位移都較大。隨著建筑高度的增加，框架結構的經濟性和安全性均存在不合理的問題，因此在使用層數上受到了限制。

2.2 剪力墻結構

在剪力墻結構中，剪力墻承受全部的垂直荷載和水平力。剪力墻結構相對于框架結構而言，具有良好的側向剛度和規整的平面布置，空間整體性好，水平位移和層間位移小，有一定延性，傳力直接、均勻，對抵抗水平荷載作用十分有利。但剪力墻體系的平面布置靈活性差，使用上受到很大的限制，適用范圍小。

2.3 框架-剪力墻結構

當框架結構的強度和抗側剛度滿足不了要求時，往往需要在適當的位置布置一些剪力墻，通過剪力墻和框架柱共同抵抗水平荷載的作用，這種結構稱為框架-剪力墻結構。這種結構既具有框架結構布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的延性。

2.4 筒體結構

筒體結構主要包括單筒體-框架、筒中筒、多束筒等形式，能滿足更多層數的要求，常見用于超高層結構中。筒體結構具有很大的剛度和強度，受力合理，在平面布置及滿足功能使用上有明顯的優勢。隨著建筑往更多層數方向發展，這種結構形式的應用會越來越廣泛。

3 埋深及嵌固端

高層建筑基礎要求具有一定的埋置深度.其目的是為了保證結構的整體穩定性，減弱震害。確定基礎埋深時，應綜合考慮建筑物的高度、體型、地基土以及設防烈度等因素。基礎埋深一般從室外地坪算至基礎底面或承臺底面。《高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ 3―2002)》(以下簡稱《高規 )規定基礎埋深需滿足以下2條規定：（1）天然地基或復合地基可取房屋高度的1／15；（2）樁基礎可取房屋高度的l／l8。

正確選定結構嵌固端是結構計算模式中的一個重要假定，它關系到結構某些構件內力分配的正確性、影響結構產生位移的真實性以及結構局部的經濟性：當高層建筑設有地下室時，若地下室全埋于土中，地基土對地下室有明顯的約束作用，則可將地下室頂板作為上部結構的嵌同端；若地下室半埋于土中或是開敞式地下室，則需計算地下室結構的側向剛度是否大于或等于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。當滿足此條件時，則可將地下室頂板作為嵌固端。當高層建筑不設有地下室時，可將基礎面作為上部結構的嵌固端，還須在縱橫2個方向設基礎粱加以連接。

4 主要設計指標

在結構整體性能設計中，應對以下主要設計指標加以控制。

4.1 位移比

位移比是判斷結構平面是否規則的重要依據。《高規》規定：在考慮偶然偏心影響地震作用下，A級高度高層建筑的位移比不宜大于1.2，不應大于1.5；B級高度高層建筑、混合結構、復雜高層結構的位移比不宜大于1.2，不應大于1.4。

4.2 周期比

周期比為以結構扭轉為主的第一自振周期T1與以平動為主的第一自振周期T1 之比。限制周期比是為了控制結構的抗扭剛度不能太弱。可通過調整抗側力結構的布置，減弱內筒的剛度，增加結構周圈構件的剛度等措施來增加結構的抗扭剛度。《高規》規定：A級高度高層建筑的周期比不應大于0.9；B級高度高層建筑、混合結構、復雜高層結構的位移比不應大于0.85。

4.3 剛度比

剛度比指結構豎向不同樓層的側向剛度的比值，調整該值主要為了控制高層結構的豎向規則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。《高規》規定：高層建筑結構其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70％或其上相鄰3層側向剛度平均值的80％。

4.4 剛重比

剛重比是結構剛度與重力荷載之比。它是控制結構整體穩定的重要指標，是影響重力二階效應的主要參數 通過對結構剛重比進行控制，可使高層建筑滿足穩定性要求。

4.5 軸壓比

軸壓比指針對柱(墻)考慮地震作用組合的軸壓力設計值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積的比值。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一，是保證豎向構件具有良好延性和耗能能力的主要指標。

第4篇：高層建筑的結構設計范文

【關鍵詞】 帶轉換層高樓 建筑設計 功能 分類 設計方法 技術要點

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：

一．引言

當今社會是經濟高速發展的時代，經濟的高速發展也帶動了我國建筑行業的迅猛發展，隨著科學技術的不斷進步，我國建筑水平也有了較大的提高，高層建筑逐步向著綜合性、多樣化以及全面化的方向發展。就目前我國的建筑發展情況而言，當前在我國出現的比較多的形式是上部多半都是民用住宅樓層，下部就是大規模的商場以及娛樂場所。我們換個角度來看，從建筑的功能來看，上部由于是居民居住樓房，所以多半是用墻體隔開的小間房，其房間的形式多樣，利用比較自由，而下部則是為了滿足應用的需求，其空間比較大，主要是用大柱網結構，很少出現隔墻。這樣的很顯然我們可以發現，建筑上層的墻體比較多，而下部的墻體相對較小，這與以往常規的建筑結構是不同。正是因為這樣所以產生了帶轉換層的高層建筑，帶轉換層的高層建筑可以使這種應用多元化的建筑在結構上更加的合理，其產生可以說是必然的，也受到了建筑行業的關注，其發展應用范圍不斷的擴大，已經成為了以后發展的趨勢。

二．建筑轉換層的定義以及功能

因為建筑工程功能的改變，目前高層建筑的應用更加的多元化，上部主要呈軸線布置，其間數多但是每間的面積比較小。下部則與上部恰恰相反，下部主要是要求空間大，所以就要求柱網比較大，隔墻比較少，中間存在一個過渡的樓層。這就是我們所說的帶裝換層的建筑。其轉換層的功能主要有以下幾點：

1.上、下層結構類型轉換轉換層將上部剪力墻轉換為下部的框架。以獲得較大的內部自由空間。

2.上、下層結構柱網和軸線的改變轉換層上、下的結構形式未改變，通過轉換層能使下部結構的柱距擴大，形成大柱網。在下層可以有較大的出入口。

3.同時轉換上、下層結構類型和柱網上部剪力墻結構通過轉換層改變為框支剪力墻結構的同時，下部柱網與上部剪力墻的軸線錯開，形成上、下柱網不對齊的布置。

三．轉換層型式的類型

從設計結構型式上看, 轉換層可分為以下幾種類型:

1.梁式轉換層

一般運用于底部大空間的框支剪力墻結構體系。它是將上部剪力墻落在框支梁上, 再由框支柱支撐框支梁的結構體系。當需要縱橫向同時轉換時, 則采用雙向梁布置。

2.箱式轉換層

當轉換梁截面過大時, 設一層樓板已不能滿足平面內樓板剛度無限大的假定。為了使理論假定與實際相符, 可在轉換梁梁頂與梁底同時設一層樓板, 形成一個箱形梁。

3.厚板式轉換層

當上下柱網錯位較多, 難以用梁直接承托時, 則需做成厚板, 即板式轉換層。厚板的厚度可根據柱網尺寸、上部結構荷載綜合而定。

4.桁架式轉換層

當高層建筑下部為大空間商場, 上部為小空間客房或寫字樓, 且需設置管道設備層時, 也可采用桁架式轉換層。上部柱墻可通過桁架傳至下部柱墻, 而管道則可利用桁架間的空間穿行。

四．不同類型轉換層的設計的概述

高層建筑轉換結構一般可分為以上介紹的4種基本結構形式，其具體樣式如下圖：

1.梁式轉換層結構

該結構形式是目前高層建筑中實現垂直轉換最常用的結構形式，由于其傳力途徑采用墻(柱)轉換梁柱(墻)的形式，具有傳力直接、明確和清楚的優點，實際工程中轉換梁的結構形式有多種多樣，從轉換梁功能上，可分為托墻和托柱；從轉換梁形式上，可分為加腋和不加腋；從轉換梁結構采用材料上，又可分為鋼筋混凝土、預應力混凝土、鋼骨混凝土和鋼結構等。

2.桁架式轉換結構

桁架分為空腹桁架和實腹桁架2 種，它可以是鋼桁架，也可以是鋼筋混凝土桁架，在鋼筋混凝土高層結構中常用鋼筋混凝土桁架。“強斜腹桿，強節點”是桁架轉換層的基本設計原則，而節點的受力復雜，容易發生剪切破壞，造成配筋過多。桁架轉換式通常要求高度在3m 以上，否則斜壓桿件易形成超短柱，地震作用下容易產生脆性破壞。

3.箱型轉換結構

該結構形式即單向托梁、雙向托梁如果連同上下層較厚的樓板共同工作，可以形成剛度很大的箱形轉換層。它的優點是轉換層本身的整體性很好，當轉換層上部結構布置較復雜時，仍能夠保證上下豎向構件的有效傳力。

4.厚板厚梁式轉換結構

帶厚板轉換層的高層建筑可采用三維空間分析程序進行整體結構的內力分析。厚板的內力分析：轉換板邊界形狀不規則，荷載分布和支撐條件較為復雜，一般需采用有限單元法進行詳細應力分析。可采用PKPM 系列軟件中復雜樓板有限元分析軟件計算。

五.轉換層高層建筑結構的設計時注意事項

我們知道在我國，建筑行業的起步比較晚，尤其是帶轉換層的建筑是在最近的幾年才發展起來的，所一與一些發達國家相比我國的帶轉換層的建筑結構設計理論以及設計方法相對不完善，在設計的工程中往往會遇到不同的難題。所以針對在設計的過程中常常遇到的問題，我們總結必須注意一下的幾點：

1.在對帶有轉換層的建筑進行設計時其轉換層下部的結構不能設計為柔軟層，如果設計成了柔軟層，則轉換層不能夠承受上部巨大的質量與壓力，極容易導致房屋倒塌。

2.在設計時應該注意要把轉換層的上部結構設計成為抗側剛度接近于下部的抗側剛度，轉換層的上下部其剛度不能有突變情況，而是一個漸變的過程。

3.我們知道底部轉換層的高度和其剛度是有關聯的，其位置越高則轉換層的上下剛度變化會越大，這樣的話就會極易的導致轉換層上下剛度出現突變的情況，會很容易導致剪力墻出現受壓裂縫，導致對墻體的破壞，嚴重的則可能導致坍塌事故，所以在設計時必須要注意轉換層高度的適宜。

4.我們在設計時必須按照相關的規定設計，其設計的結構體系必須符合規定的標準，不得違反規定做事，否則會出現嚴重的后果。

六．結束語

隨著我國經濟的發展，經濟的發展帶動了我國建筑行業的發展，當前隨著城市規模的擴大，城市人口越來越多，城市擁擠已經成為了城市目前普片存在的問題，正是因為這個問題的存在，我國建筑工程逐步加強了對空間的利用，建筑工程向著多層的方向發展。其功能也是發生了相應的改變，當前的建筑樓，上部是居民住宅樓層，下部則為大型的商場或者娛樂場所。為了解決建筑物上部和下部隔墻的分布不均勻的問題，帶轉換層的建筑結構應用而生。帶轉換層的建筑結構設計使建筑的結構更加的科學合理。就目前我國的建筑水平而言，已經取得相當不錯的成果，但是我國的建筑行業起步比較晚，基礎比較差，所以和發達國家相比還是有很大的差距的，尤其是我國帶轉換層的建筑設計水平還相對的比較不成熟，所以我們在具體的工作中要事實其實，具體問題具體分析，結合我國建筑物的自身特點，不斷的創新，不斷的總結，不斷學習，只有這樣才能使我國建筑水平提高到一個新的層次。

參考文獻：

[1]白建平 額爾 敦吐 論帶轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2012年15期

[2]李從春 帶轉換層的高層建筑結構設計 帶轉換層的高層建筑結構設計[期刊論文] 《四川建筑》 -2010年6期

[3]李樂 帶轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2012年2期

[4]陳明 朱旭飛 何濤 潘春宇 帶轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《沿海企業與科技》 -2008年11期

[5]周廣鵬 淺談帶轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2012年10期

第5篇：高層建筑的結構設計范文

關鍵詞：高層建筑；結構特點；基礎結構設計

0.引言

高層建筑結構設計越來越成為高層建筑設計工作的難點與重點，給工程設計人員提出了更高的要求。在高層建筑結構設計中，基礎設計極其重要，扎實、適用的基礎，是確保高層建筑質量的關鍵所在。在進行高層建筑結構設計時，要結合當地情況，考慮好可能存在的一系列影響因素，把基礎設計做好。本文就高層結構設計的特點、設計原則以及基礎的結構設計中存在的幾個問題進行探討。

1.高層建筑結構設計特點

1.1水平荷載成為決定因素

首先，數據顯示樓房自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值僅與樓房高度的一次方成正比，而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎向構件中引起的軸力與樓房高度的兩次方成正比。因此，水平荷載對高層建筑穩定性的影響作用是很大的。

1.2軸向變形不可忽視

高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。

1.3側移成為控制指標

與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（=qH4/8EI）。另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況：

（1）因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數值時，將會導致房屋側塌。（2）使居住人員感到不適或驚慌。（3）使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。（4）使主體結構構件出現大裂縫，甚至損壞。A，結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言，高層建筑結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。B，抗震設計要求更高。有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

2.高層建筑結構設計基本原則

高層建筑結構設計的基本原則是：注重概念設計，重視結構選型與平、立面布置的規則性，擇優選用抗震和抗風好且經濟的結構體系，加強構造措施。鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。在抗震設計中，應保證結構的整體性能，使整個結構具有必要的承載力、剛度和延性。結構應滿足下列基本要求：

（l）應具有必要的承載力、剛度和變形能力。（2）應避免因局部破壞而導致整個結構破壞。（3）對可能的薄弱部位要采取加強措施。（4）結構選型與布置合理，避免局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。

3.高層建筑結構的基礎設計基本要求

基礎是房屋結構的重要組成部分，房屋所受的各種荷載都要經過基礎傳至地基。由于高層建筑層數多、上部結構荷載很大，導致使其基礎具有埋置深度大，材料用量多，施工周期長，工程造價高等特點。為此，高層建筑基礎設計時應滿足以下幾方面的要求：

（1）高層建筑的基礎設計，應綜合考慮建筑場地的地質狀況、上部結構的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發生過量沉降戒傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近地下構筑物及各項地下設施的位置和標高，確保施工安全。（2）基礎設計應根據上部結構和地質狀況進行，宜考慮地基、基礎與上部結構相互作用的影響。需要降低地下水位的，應在施工時采取有效措施，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構筑物、地下設施等正常使用和安全。同時還應注意降水的時間要求，以免停止降水后，水位過早上升，使建筑物發生上浮等問題。（3）高層建筑應采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調節不均勻沉降的基礎形式。宜采用筏形基礎，必要時可采用箱形基礎。當地質條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁基礎或其他基礎形式；當地基承載力或變形不能滿足設計要求時，可采用樁基或復合地基。（4）高寬比大于4的高層建筑，基礎底面不宜出現零應力區；高寬比不大于4的高層建筑，基礎底面與地基之間零應力區面積不應超過基礎底面面積的15%。計算時，質量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。（5）在地震區，高層建筑宜避開對抗震不利的地段；當條件不允許避開不利地段時，應采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失穩而破壞，或者產生過量下沉或傾斜。

4.基礎的埋深問題

高層建筑的基礎應該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎底面，對于獨立的高層建筑而言，基礎埋深比較容易確定，但當今多數高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當地下車庫基礎采用筏板基礎或設有防水底板的獨立基礎（防水底板不宜太薄）時，高層建筑的基礎埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應按嵌固層要求設計，地下車庫應有足夠的側向剛度作為高層建筑的側限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎埋深應該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點優勢：

4.1提高地基承載力

當高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進行修正。隨著基礎埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。

4.2有利于高層建筑上部結構的整體穩定

高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側向剛度和約束。

此外在確定埋置深度時，應考慮建筑物的高度、體型、地基土質、抗震設防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎底面，并宜符合下列要求：（1）天然地基或復合地基，可取房屋高度的1/15；（2）樁基礎，可取房屋高度的1/18（樁長不計在內）。當建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩定性要求及本規程第12.1.6條規定的前提下，基礎埋深可不受本條第1、2兩款的限制。當地基可能產生滑移時，應采取有效的抗滑移措施。

5.結語

近些年來，我國的高層建筑發展十分迅速，建筑造型新穎獨特，建筑物的高度與規模不斷增加。在高層建筑結構設計中，地基是大樓的基礎，設計者應根據實際情況，作出合理的結構方案選擇。并能根據具體情況進行具體分析采取適當的措施解決實際問題。才能不斷地完善和發展高層建筑。

參考文獻：

第6篇：高層建筑的結構設計范文

關鍵詞：轉換層；建筑機構；設計

轉換層就是在建筑中，因建筑的上部與建筑的下部使用的不同情況，在建筑中的某一樓層對建筑的結構進行轉換。目前，我國許多的高層建筑都是上部用作住宅，下部用作商業，會經常的使用到轉換層。我們結合具體的建筑對轉換層設計的相關方面進行闡述。某一個高層建筑總體的建筑面積為24000m2，地上的部分是22層，地下的部分是1層，其中地上部分的22層中前4層的用途是商業，其余的用途是住宅。1層的高度為5m，第2層～第4層的高度為4m，住宅用房的高度是3m。這樣，轉換層應該設置在4層與5層之間。這個建筑總體的剖面圖如下圖所示：

一、轉換層設計的方案

我們在進行轉換層結構的設計時，通常的結構包括桁架轉換的結構、板式轉換的結構、以及梁式轉換的結構等等，在這幾種結構中，因為梁式轉換的結構施工方便以及受力明確等優點被廣泛的運用。我們可以在國內外許多建筑中見到梁式轉化層的結構，而其他形式的轉換層結構應用的卻較少，下表簡要的列出了應用梁式轉換層以及其他形式的轉換層建筑。

從表中我們不難看出，我國大多數的建筑依舊是采用梁式的轉換層，而其他的形式如桁架式、板式以及箱式等基本上很少的應用。本篇文章中選取的建筑采取的就是梁式轉換的結構，轉換層的高度為2.5m，轉換層的兩端連接在樓板上，上層的樓板的厚度是200mm，下層樓板的厚度是300mm。我們可以計算出轉換梁截面的尺寸：

其中 是設計的轉換梁截面能夠承受的最大剪力值。

是設計的混凝土的軸心抗壓的強度值。

是轉換梁的截面寬度以及有效的高度。

是承載力抗震的系數。

二、轉換層機構整體的分析

采取TBSA5.0對轉換層的整體進行分析，為了防止因為剛度的變化使轉換層變弱，在進行設計時要使上層與下層的剛度比值 ，努力的向1接近，剛度的比值為：

（ 為混凝土的剪變模量， 為抗剪截面的面積， 為樓層的層高）

從計算的結果能夠知道層間最大的側移以及頂點的位移是完全符合標準要求的。

（一）轉換梁的設計

轉換梁的受力是較大的，它要承托上部的剪力墻，它能夠保障結構的安全，是結構中重要的部件。我國在轉換梁的方面沒有明確的規定，對承載力的計算也沒有有效的方法，因此，我們進行兩跨式連接的短梁的研究。

1.研究的結果

我們在進行研究時，選取模型是轉換梁的五分之一，模型的鋼筋配置以及截面的尺寸如下圖所示：

2.截面的平均應變符合截面的假定

3.在中間支座的內剪區域中與加載點之間出現了斜裂縫，并且慢慢的擴張成為臨界的斜裂縫，裂縫的分布可以參見下圖：

下部的縱筋以及上部的縱筋沿著梁的方向應變的分布如下圖所示。我們可以看出，縱筋沿著梁的方向應變的分布，在沒有出現斜裂縫時，與彎矩圖是相同的；在出現斜裂縫之后，與彎矩圖之間是存在很大差別的，說明在梁中存在較大的應力分布；當臨近破壞的時候，下部的縱筋完全處在受拉的狀態，而上部的縱筋在內剪的區域內處在受拉的狀態。

（第一個為斜裂縫出現之前；第二個為斜裂縫出現之后；第三個為臨近破壞。1為下部，2為上部）

4.試驗梁被破壞時，在內剪的區域內，箍筋穿過斜裂縫受到拉力屈服，剪壓區中的混凝土被壓疏；支座至加載點的外剪的區域內，箍筋穿過斜裂縫的應變是53%的屈服應變，剪壓區中的混凝土沒有被壓疏。

5.試驗梁被破壞時，穿過斜裂縫的水平腹筋的強度沒有得到充分的發揮。

（二）承載力的計算

依據實驗1的結果，在梁的正截面的受彎承載力的計算時，我們還要依據普通的梁來進行計算。

根據實驗4以及實驗5的結果，轉換梁的斜截面的承受剪力主要是由箍筋以及混凝土來承擔，水平的腹筋對承載的能力有一定的作用。在進行承載力的計算時，按照下面的公式進行計算：

其中， 為計算的剪跨比。

為混凝土的抗拉強度。

為箍筋的抗拉強度。

為在一個截面中箍筋的全部面積。

為箍筋之間的間距。

轉換梁的截面寬度以及有效的高度。

（三）構造的要求

根據實驗3的結果，為了能夠使轉換梁出現斜裂縫之后，縱向的鋼筋能夠起到拉桿的作用，形成受力的體系，底部的縱向鋼筋在跨內不應當截斷或者是彎起，而是伸入到支座之中，并進行有效的固定。

轉換梁的截面較大，在梁的附近的水平腹筋要盡量多一些，能夠提升轉換梁的承載力，包括轉換梁抗彎、抗剪等，同時還能夠將裂縫進行抑制，將因混凝土的收縮造成的影響減少。

高層建筑中轉換層的轉換梁的形式有很多，在建筑中的應用也非常廣泛，在進行高層建筑轉換層的結構設計時，要按照施工進行模擬，對各個方面的因素要充分的重視，同時將各方面的數據進行精確細致的計算，建筑的結構設計人員以及施工的人員要對轉換層的結構形式充分高度的重視。

第7篇：高層建筑的結構設計范文

關鍵詞：高層建筑 結構轉換層結構設計

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A

一、高層建筑轉換層的結構形式

按照結構形式來分類高層建筑轉換層可以分為桁架體系、粱--柱體系、厚板轉換體系和墻梁體系等，梁--柱體系是最為常見的。如果內部需要形成較大的空間，包括軸線轉變和結構類型轉變時，可以采用桁架式、梁式和板式的轉換層;如果框筒結構需要在底層形成較大的入口，這是可以使用多種轉換形式，梁式、墻式、拱式和合柱式。目前我國普遍使用梁式轉換層，由于設計和施工比較簡單、受力比較明確，底部大空間的剪力墻結構會經常采用。

二、高層建筑轉換層的設計原則

在確定好結構形式后，設計過程中還要遵循以下幾個原則:

1.要盡量減少轉換次數，布置主體的豎向構件時，要上下連續貫通盡可能多的剪力墻和柱，轉換構件少，轉換層引起的剛度突變就會小，就會越有利于結構的抗震。

2.做到傳力直接，在設計時要避免多級轉換，使水平轉換結構能夠傳力直接，要避免使用次框、支柱梁的結構方案。

3.要優化轉換層上下結構的側向剛度比值。按照相關的規范要求，在設計過程可以采取加大框支柱斷面、加厚剪力墻厚度、提高混凝土強度等級來強化轉換層下部結構的剛度，還可以弱化上部結構的剛度。這些措施可以減少優化轉換層上下結構承載力和側向剛度的變化，滿足抗震的要求。

4.要保證計算的準確性，可以采用兩種力學模型不同的三維空間分析軟件來計算整體的內力，兩種軟件計算完成后還要進行結果的對比分析。

三、高層建筑轉換層的結構設計

1 .高層建筑轉換層中有關抗震的設計

高層建筑轉換層會引起建筑物豎向剛度發生突變，遭遇地震作用時形成薄弱環節，就會影響結構的抗震功能。所以在設計轉換層結構時要做到以下幾點:

1) 盡量減少需要轉換的豎向構件，豎向構件直接落地的數量越多，轉換結構就會越少，剛度突變也就越小，有利于結構的抗震。

2) 在高層建筑的豎向位置，轉換層結構宜低不宜高。

3) 要優化轉換層的結構，選擇具有明確傳力路徑的型式，以利于結構的分析設計和確保施工的質量。轉換層的剛度在滿足建筑物經濟和安全要求下，宜小不宜大。

2. 高層建筑轉換層總體結構設計

1) 下部主體結構剛度的分布。豎向剛度的突變在轉換層結構中是個非常復雜的問題，進行抗震設計時，轉換層結構中上下層主體結構總剪切度要滿足一定的要求，這時就可以采用增設剪力墻、提高混凝土強度等級、加大下部主體豎向構件的截面尺寸等方法。

2) 合理布置剪力墻。要注意到剪力墻對上下剛度傳遞時造成的影響，要想避免上下結構剛度的突變，可以通過以下方法來解決: 首先，減少上部的剛度，盡量不在上部設置剪力墻; 其次，要加大下部的剛度，在條件允許的情況下，可以在適當的部位設置一些落地剪力墻，還要保證落地剪力墻的均勻對稱分布，不要出現過于集中的現象。

3) 合理選擇轉換層的結構剛度。設計轉換層結構時，要合理的選擇轉換層結構的剛度。如果剛度過大，會引起豎向結構的突然變大和地震反應，使轉換層受力狀態很不好，同時還會導致材料的用量增加，造成成本增加，不具有經濟合理性。如果剛度過小，上部的豎向構件跟其它豎向構件會出現很大的沉降差，導致水平構件中產生次應力，配筋也會增加。

3.高層建筑轉換層結構的構件設計

1) 框支柱的設計。在轉換層結構中，框支柱是重要的構件，對整個結構的安全性有著很大的影響。由于各種原因的存在，在實際施工中，樓板會出現變形的問題，剪力墻也會導致裂縫的產生。而且變形和裂縫都會降低剛度，使框支柱的剪力也增加很多。因此在實際結構設計中，要根據相關的標準規范單獨的設計能夠提高框支柱剪力的單元。還要把框支柱上部墻體的縱筋延伸至墻體的內層，從而可以強化轉換層的上下連接關系。

2) 轉換層樓板的設計。框支剪力墻通過轉換層可以分為上下兩部分，上下兩部分的受力情況是不同的。在上部的樓層中，外荷載引起的水平力是根據剪力墻的不同剛度比例進行分配的; 在下部的樓層中，落地剪力墻剛度由于跟框支柱的剛度有很大差別，它承擔了大部分的水平剪力，轉換層部分的荷載分配不均勻。轉換層樓板主要負責承擔上下部分剪力的分配，由于轉換層樓板受力強、變形幅度大，因此為了完成轉換任務必須要具備足夠的剛度。

3）高層建筑結構轉換層框支架設計

高層建筑結構轉換層框支梁的作用是將剪力墻上面部位傳遞的豎向荷載承托住，以確保框支剪力墻具備足夠的抗震能力。通過實驗證明，梁端和柱頭在豎向荷載的作用下，最容易被破壞，因此其結構設計必須注意：框支架的寬度大小要大于上部墻體2倍以上的厚度，約為400mm左右。如果梁高不足，則可以再上端部位加設腋梁。其中梁的抗剪承載力決定了上梁的截面尺寸，如果框支梁沒有設置彎起鋼筋，則箍筋和混凝土需要一起承受所有的剪力。關于梁截面尺寸，可按照有關公式確定。

四、高層建筑中轉換層結構優化設計策略

1.設計人員在對轉換層進行設計時，必須結合該建筑的具體設計方案，來選擇適當的梁式、箱式或桁架、框架式的結構，以保證其轉換層結構和建筑整體結構之間在設計方面的協調性，盡可能使質量中心貼近于剛度中心。比如，建筑的上層結構與下層結構在柱網錯開幅度過大或全部錯開時，應當選擇梁式的轉換層結構，以使上部軸網和下部軸網之間盡可能多的對齊。

2.設計人員還要認真地做好對于落地構件的對稱、均勻設計，并適當提高其強度等級與截面尺寸，以鋼筋、混凝土材質為材料，保證轉換層以下的抗側力構件對于抗剪以及抗彎剛度需求的滿足。同時，設計人員還要避免建筑豎向結構剛度的過大差異，保證上層與下層二者的轉換層結構差值處于1 左右，并適當地將落地墻的厚度增加，并縮小洞口的尺寸，或將補償剪力墻設置在結構中，以使建筑具有適當的空間剛度。

3.設計人員應當通過根據梁跨中部位支座的正彎矩與負彎矩二者減弱的速度規律（前者快后者慢），將下部的鋼筋設計為全部深進錨固結構的形式，可以取消彎筋設置，腰筋的直徑要保持在 16 以上，配置間距控制于 200mm 以內。且，高層建筑的結構轉換層不同于其它普通的薄壁桿件，它具有復雜的形狀及受力狀況，且需要承擔相對集中的應力，因此，設計人員必須以整體計算作為基礎，認真做好對于各部位構件的局部應力計算，并按照實際的應力分布狀況，為轉換層結構適當的配筋。

4.設計人員還要盡量做好對于建筑的空間布設，高層建筑中的結構與設備的轉換層一般位于同一樓層，若樓層高度為 2.9m，勢必會造成樓層空間的浪費，若樓層高度小于 2.2m，又會造成建筑扭轉剛度與側移剛度二者的增加，所以，為了應對建筑豎向剛度的突變，設計者還要盡可能地避免其轉換層的過高設置（一般位于 6 層以下），并且可以適當地將結構與設備的轉換層分開設置，前者設置于2～3 層，而后者設置于 4～5 層。

五、結語

綜上所述，在實際設計過程中，要根據高層建筑自身的特點和計算得到的建筑構件受力情況，來選擇最科學合理的結構轉換層設計方案，從而保證高層建筑的結構穩定性和安全性，滿足人們的不同使用要求。

參考文獻

[l]疏桐 高層建筑轉換層結構設計探析CT〕建筑知識:學術刊，2012 (08)

第8篇：高層建筑的結構設計范文

關鍵詞：高層建筑；梁式轉換層；結構設計

在高層建筑設計中，為滿足建筑使用功能需要，底部數層常設置為大空間，而上部標準層多為小開間，致使上層的部分豎向承重結構不能直接落地，需要進行結構轉換。轉換構件包括：梁、桁架、空腹桁架、箱型結構、斜撐、厚板等。結構轉換層常見的有梁式轉換和板式轉換兩種類型。梁式轉換結構，受力比較直接明確，是目前得到廣泛應用的轉換結構形式。板式轉換結構，受力、傳力途徑比較復雜，不夠明確；一般只有在上下部結構明顯不協調，無法采用梁式轉換結構時才采用。

一、轉換層概述

按結構功能，轉換層可分為三類：

1、上層和下層結構類型轉換。多用于剪力墻結構和框架-剪力墻結構，它將上部剪力墻轉換為下部的框架，以創造一個較大的內部自由空間。

2、上、下層的柱網、軸線改變。轉換層上、下的結構形式沒有改變，但是通過轉換層使下層柱的柱距擴大，形成大柱網，并常用于外框筒的下層，形成較大的入口。

3、同時轉換結構形式和結構軸線布置。即上部樓層剪力墻結構通過轉換層改變為框架的同時，柱網軸線與上部樓層的軸線錯開，形成上下結構不對齊的布置。

二、高層建筑梁式轉換層結構的設計

（一）轉換梁的截面設計方法

轉換梁截面設計方法的選擇與其受力性能和轉換層的形式相關。①托柱形式轉換梁截面設計。當轉換梁承托上部普通框架時，在轉換梁常用截面尺寸范圍內，轉換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設計方法進行配筋計算。當轉換粱承托上部斜桿框架時，轉換梁將承受軸向拉力，此時應按偏心受拉構件進行截面設計。②托墻形式轉換梁截面設計。當轉換梁承托上部墻體滿跨不開洞時，轉換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態表現為深梁，此時轉換梁截面設計方法宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，且計算出的縱向鋼筋應沿全梁高適當分布配置。

（二）轉換層結構的構件設計

轉換層結構不僅豎向剛度易在轉換層附近發生突變，還應關注的是豎向抗側力構件不連續，使結構的傳力（包括豎向及水平力）途徑在轉換層及其附近發生突變，在強震作用下，易產生薄弱部位。因此在抗震設計中，除了控制轉換層上下剛度比外，還應采用措施，加強轉換層及附近層結構構件包括轉換柱、轉換梁、落地墻、轉換層上下各兩層樓板等構件，以保證水平剪力的有效傳遞和結構底層在強震下有足夠的延性。

（三）轉換層分析計算

整體計算完畢后對轉換層本身應采用平面有限元計算軟件做局部應力的補充計算。進行局部分析時，應考慮轉換結構上下樓層是否進入局部計算模型，以及樓層樓蓋平面內剛度影響，注意實際結構的三維空間盒子效應，采用符合實際情況的正確計算模型。框支剪力墻的計算較為復雜，上部剪力墻需與下面多根柱相連接，如果連接不當會產生很大的計算誤差。空間分析程序是以梁柱為基本單元，而分析底部框支剪力墻時，剪力墻作為柱單元考慮。計算時宜在上部剪力墻肢與下部轉換柱之間均設轉換梁，墻肢與轉換梁相連接。

（四）轉換大梁的設計

梁式轉換層的設計構造要求：①轉換層樓板要將上層結構的水平剪力傳遞到下層抗剪結構上去，本身承受很大的平面內剪力，同時又承受部分豎向荷載。因此要求樓板要有足夠的強度和剛度。②轉換層大梁是承托上部剪力墻或柱傳下來豎向荷載的重要構件.本身受力很大，它是整個結構抗震安全的關鍵部位。因此，轉換大梁的設計在整個轉換層結構的設計中至關重要。

（五）框支梁的設計

轉換梁

截面尺寸一般由剪壓比控制，寬度要大于其上墻厚的2倍，且大于400mm；轉換梁的高度不小于計算跨度的1/8。工程轉換梁寬統一定為800mm。轉換梁受力巨大且受力情況復雜，它不但是上下層荷載的傳輸樞紐，也是保證框支剪力墻抗震性能的關鍵部位，是一個復雜而重要的受力構件，因而在設計時應留有較多的安全儲備，二級抗震等級的轉換梁縱筋配筋率大于0.4%。轉換梁在滿足計算要求下，配筋率大于0.8%。轉換梁一般為偏心受拉構件，梁中有軸力存在，因而應配置足夠數量的腰筋。2 離柱邊1.5倍梁截面高度范圍內的梁箍筋應加密，加密區箍筋直徑不應小于10mm，間距不應大于100mm。加密區箍筋的最小面積配筋率，非抗震設計時不應小于0.9ft/fyv；抗震設計時，特一、一、二級分別不應小于1.3 ft/fyv、1.2 ft/fyv和1.1 ft/fyv。

（六）轉換層的抗震設計

帶轉換層的高層建筑結構中，由于設置了轉換層，沿建筑物高度方向剛度的均勻性受到很大的破壞，轉換層結構豎向承載力構件不連續和墻、柱截面的突變，導致傳力路線曲折等，因此轉換結構的抗震性能較差。為保證設計的安全性，規定“部分框支剪力墻結構轉換層的位置設置在3層及3層以上時，其框支柱、剪力墻底部加強部位的抗震等級宜按《高規》的規定提高一級采用，己經為特一級時不再提高”，提高相關構件的抗震構造措施，而對于底部帶轉換層的框架，核心筒結構和為密柱框架的筒中筒結構的抗震等級不必提高。對轉換層的轉換構件水平地震作用的計算內力需調整增大。在8度抗震設計時，還應考慮豎向地震作用的影響。

（七）托墻形式轉換梁截面設計

當轉換梁承托上部墻體滿跨不開洞時，轉換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態表現為深梁，此時轉換梁截面設計方法宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，且計算出的縱向鋼筋應沿全梁高適當分布配置。由于此時轉換梁跨中較大范圍內的內力比較大，故底部縱向鋼筋不宜截斷和彎起，應全部伸入支座。當轉換梁承托上部墻體為小墻肢時，轉換梁基本上可按普通梁的截面設計方法進行配筋計算，縱向鋼筋可按普通梁集中布置在轉換梁的底部。

（八）樓板

由于結構上部的水平剪力要通過轉換層傳到下部結構，轉換層樓面在其平面內受力很大，樓板變形顯著，因此要適當加厚轉換層樓面，建議采用厚度不小于180mm的現澆板，這樣有利于轉換層在其平面內進行剪力重分配，并加強轉換大梁的側向剛度和抗扭能力，也可使實際情況更符合結構整體計算中樓層剛度無限大的基本假定。而且混凝土強度不小于C30，并采用雙向雙排鋼筋網，每排鋼筋的配筋率不小于0.25%，轉換層樓板不宜有大的開洞，當開洞時應在洞口四周設置次梁或者暗梁，樓板開洞位置盡可能遠離外側邊，與轉換層相近的樓板也應加強。若必須在大空間部分設置樓、電梯間時，應用鋼筋混凝土墻圍成筒體。

三、結語

綜上所述，根據建筑平面及功能要求合理選擇轉換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉換層設計的關鍵點，結合結構布置，正確選擇各分部的抗震等級，構件設計應注重抗震延性設計的概念，對主要構件進行加強是設計的重點，在帶有梁式轉換層的高層建筑設計中，轉換層設計是結構設計的一個難點，更是不同形式結構體系轉換的關鍵點，設計時應不斷研究和進行方案比較，在可能的情況下做出較優的技術方案才能實現安全、適用、經濟等綜合目標。

參考文獻：

[1] 黃志珍.高層建筑梁式轉換層結構設計探討[J].廣東建材. 2007（08）

第9篇：高層建筑的結構設計范文

【關鍵詞】高層建筑；混凝土結構；設計

引言

隨著我國經濟建設力度的不斷加大，我國的經濟呈現出高速發展的態勢，人們的生活生產水平得到了有效地改善，因此人們對建筑也提出了更高的要求。而隨著我國城市建設進程的加快，在當前的城市建設中，高層建筑越來越多，而高層建筑的結構設計也逐漸成為了當前建筑設計師們工作中的重點和難點。而隨著科學技術的進步，我國的建筑行業也隨之呈現出高速發展的態勢，在現代的建筑領域中，各種施工技術和施工理論以及施工設備都得到了長足的發展，同時還涌現出了大批更加先進的施工技術和施工材料以及施工設備，而隨著這些技術和材料以及設備的發展應用，使得我國建筑的質量和性能得到了大幅度提高，從而為我國城市建設奠定了堅實的基礎，同時也為高層建筑混凝土結構設計創造了有利條件。然而就我國高層建筑混凝土結構設計的實際情況而言，其中還存在著著一些較為嚴峻的問題，這些問題不僅影響到高層建筑混凝土結構的質量和性能，同時還極容易留下安全隱患。因此，為了提高高層混凝土結構設計的水平，還必須要加大對其的分析研究力度。本文從高層建筑結構設計特點出發，對高層建筑混凝土結構設計進行了深入的分析，然后對如何完善高層建筑混凝土結構設計進行了詳細闡述。希望能夠起到拋磚引玉的效果，使同行相互探討共同提高，進而為我國今后的高層建筑混凝土結構設計起到一定的參考作用。

1、高層建筑結構設計特點

隨著人們對現代建筑要求的提高，在當前的城市高層建筑建設過程中更是離不開對混凝土結構的應用，在高層建筑混凝土結構設計中，如何才能夠提高混凝土結構設計的水平和提高建筑的質量和性能，就成為了當前建設單位所亟待解決的問題，而當前高層建筑結構設計的抓喲特點有：

（1）側向力（風或水平地震作用）成為影響結構內力、結構變形及建筑物土建造價的主要因素。高層建筑和低層建筑一樣，承受自重活載 雪載等垂直荷載和風 地震等水平力 在低層結構中，水平荷載產生的內力和位移很小，可以忽略不計。

（2）結構應具有適宜剛度。隨著高度的增加，高層建筑的側向位移迅速增大。因此設計高層建筑時，不僅要求結構有足夠的強度，而且要求結構有適宜的剛度，使結構有合理的自振頻率等動力特性，并使水平力作用下的層位移控制在一定范圍之內。

2、高層建筑混凝土結構設計中注意要點分析

2.1概念設計

結構概念設計是保證結構具有優良抗震性能的一種方法。結構概念設計是要求建筑師和結構師在建筑設計中應特別重視規范、規程中有關結構概念設計的各條規定，設計中不能陷入只憑計算的誤區。以下一些要點值得注意：

（1）在結構體系上，應重視結構的選型和平、立面布置的規則性，擇優選用抗震和抗風性能好且經濟合理的結構體系。結構應具有明確的計算簡圖和合理的傳遞地震力途徑，結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。

（2）一般工程都僅進行小震下的彈性設計，而用概念設計和構造措施保證“中震可修，大震不倒”，但沒有驗算和證實，那么建筑物是否真能做到“中震可修，大震不倒”，無人知曉。對抗震設防烈度較高地區的特別重要建筑和超限建筑，審查專家往往會提出更具體的設計指標：1）中震或大震不屈服設計；2）中震或大震彈性設計；要求設計單位確保實現“三水準”的設計目標。

（3）水平地震作用是雙向的，結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用，應使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力；結構剛度選擇時，雖可考慮場地特征，選擇結構剛度以減少地震作用效應，但是也要注意控制結構變形的增大，過大的變形將會因p-δ效應過大而導致結構破壞。

2.2結構選型

（1）結構的規則性問題。新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作被動。

（2）結構的超高問題。在抗震規范與高規中，對結構的總高度都有嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為a級高度的建筑外，增加了b級高度的建筑，因此，必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為b級高度建筑甚或超過了b級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。

（3）嵌固端的設置問題。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面。