高層建筑結構抗震設計論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇高層建筑結構抗震設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

【關鍵詞】結構轉換層 高層建筑 結構設計 高層建筑設計 轉換層設計

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

一．引言

隨著我國現代高層建筑高度的不斷增加，建筑的功能也日趨復雜，在高層建筑豎向立面上的造型也呈現多樣化。在某些建筑結構中，通常會要求上部的框架柱或是剪力墻不落地，在建筑結構中需要設置較大的橫梁和桁架來作為支撐，甚至有時要改變豎向的承重體系，此時就要求設置轉換構件，將上部和下部兩種不同的豎向結構進行過度和轉換，通常這種轉換構件占據約為一至二層，這種轉換構件即為轉換層。結構轉換層在很大程度上改變了建筑的結構體系，在進行設計時要慎重考慮。

二.轉換層結構施工特點

由于高層建筑結構下部樓層受力很大,上部樓層受力較小,正常的結構布置應是下部剛度大、墻體多、柱網密,而到上部則逐漸減少墻體及柱的布置,以擴大柱網。這樣,結構的正常布置與建筑功能對空間的要求正好相反。因此,為了適應建筑功能的變化,就必須在結構轉換的樓層設置水平轉換構件,部分豎向構件在轉換層處被打斷,使豎向力的傳遞被迫發生轉折,而轉換層就是實現轉折功能的大型水平構件。轉換層的結構形式一般有以下幾種構成：箱式轉換、梁式轉換、空腹桁架式轉換、桁架式轉換、板式轉換和斜撐式轉換等。 帶轉換層的高層建筑是一受力復雜、不利抗震的結構體系,該結構及其支撐系統有自身的特點。眾多高層建筑采用梁式轉換層進行結構轉換,這主要是由于:

1.轉換層設計帶轉換層的多高層建筑,轉換層的下部樓層由于設置大空間的要求,其剛度會產生突變,一般比轉換層上部樓層的剛度小,設計時應采取措施減少轉換層上、下樓層結構抗側剛度及承載力的變化,以保證滿足抗風、抗震設計的要求。轉換構件為重要傳力部位,應保證轉換構件的安全性。2.8度抗震設計時除考慮豎向荷載、風荷載或水平地震作用外。還應考慮豎向地震作用的影響,轉換構件的豎向地震作用,可采用反應譜方法或動力時程分析方法計算;作為近似考慮,也可將轉換構件在重力荷載標準值作用下的內力乘以增大系數1.1。

2.經濟指標

從抗剪和抗沖切的角度考慮,轉換板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。這樣的厚板一方面重量很大,增大了對下部垂直構件的承載力設計要求,另一方面本層的混凝土用量也很大。

轉換梁常用截面高度為1.6~4.0m,只有在跨度較小以及承托的層數較少時才轉換梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度較大且承托較大且承托的層數較多時,或構件條件特殊時才采用較大的截面高度4.0~8.2m 。

3.抗震性能

由于厚板集中了很大的剛度和質量,在地震作用下,地震反應強烈。不僅板本身受力很大,而且由于沿豎向剛度突然變化,相鄰上、下層受到很大的作用力,容易發生震害。以往的模型振動臺試驗研究表明,厚板的上、下相鄰層結構出現明顯裂縫和混凝土剝落。另外,試驗還表明,在豎向荷載和地震力共同作用下,板不僅發生沖切破壞,而且可能產生剪切破壞,板內必須三向配筋。

4.轉換層結構的基本功能

從結構角度看，轉換層結構的功能主要有：

(1)上、下層結構形式的轉換

這種轉換層廣泛用于剪力墻結構和框架--剪力墻結構，將上部的剪力墻轉換為下部的框架。

(2)上、下層結構軸網的轉換

轉換層上下結構形式沒有改變，但通過轉換層使下層柱的柱距擴大，形成大柱網，這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的入口。

(3)下、下層結構形式和結構軸網同時轉換

上部樓層剪力墻結構通過轉換層改變為下部框架結構的同時，下部柱網軸線與上部剪力墻的軸線錯開，形成下、下結構不對齊的布置。

5.轉換層結構設計方法存在的問題

目前在多、高層建筑中，絕大多數的開發商都會要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設計中也往往首先想到采用結構轉換層來完成上、下層建筑物功能的轉換。但一些結構設計人員在實際進行轉換層設計時顯得無從下手，沒有可操作、可遵循的設計思路、設計原則來進行結構設計。造成這種現象的主要原因是當前轉換層設計沒有相關的可遵循的設計準則，使設計人員難以進行結構選型、截面確定、計算模型確定、計算方法確定，計算結果應用以及配筋方法的實施等一系列結構設計步驟。這種現狀與我國當前高層建筑的迅猛發展足不適應的。轉換結構層具有與一般結構層相比結構重量大、結構層剛度大、幾何尺寸超大、受力復雜等特點。這樣的尺寸和重量意味著轉換結構組成了建筑物的主要構件。它們設計的是否合理、安全、經濟對整個結構的安全性、結構造價、施工費用等有著重要影響?，F有的轉換層設計方法，主要是針對形式簡單、受力相對簡單的轉換梁，對于受力復雜的轉換梁還沒有深入研究。即便是對于形式簡單的轉換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設計概念小明確，設計原則不準確。

三. 帶結構轉換層的高層建筑結構設計

1. 帶轉換層的高層建筑結構設計原則

高層建筑中轉換層的設置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時在轉換層上下容易形成薄弱環節，對結構抗震不利，故轉換層結構在設計時應遵循以下原則：

（1）為防止沿豎向剛度變化過于懸殊形成薄弱層，設計中應考慮使上、下層剛度比γ≤2，盡量接近1。這樣才能保證結構豎向剛度的變化不至于太大，使上柱有良好的抗側力性能，減少豎向剛度變化，有利于結構整體受力。

（2）盡可能減少需結構轉換的豎向構件，直接落地的豎向構件越多，轉換結構越少，轉換層造成的剛度突變就越小，對結構抗震更有利。

（3）設計中應保證轉換層有足夠的剛度，一般應使梁高度不小于跨度的1/6，才能保證內力在轉換層及其下部構件中分配合理，轉換梁、剪力墻柱有良好的受力性能，能較好的起到結構轉換作用。

（4）必須控制框支剪力墻與落地剪力墻的比例，當剪力墻較多且考慮抗震時，橫向落地剪力墻數目與橫向墻總數之比不宜少于50%，非抗震時不宜少于30%。

（5）轉換層以上的剪力墻和柱子應盡量對稱布置，梁上立柱應盡量設在轉換梁跨中，以免轉換梁變形時，在梁上立柱的柱腳處產生較大轉角，帶動立柱柱腳產生較大變形，引起柱的彎曲及剪切，使立柱產生很大的內力而超筋。

（6）轉換層結構在高層建筑豎向的位置宜低不宜高。轉換層位置較高時，易使框支剪力墻結構在轉換層附近的剛度、內力和傳力途徑發生突變，并易形成薄弱層，對抗震設計不利，其抗震設計概念與底層框支剪力墻結構有較大差異。當必須采用高位轉換時，應控制轉換層下部框支結構的等效剛度，即考慮彎曲、剪切和軸向變形的綜合剛度，這對于減少轉換層附近的層間位移角及內力突變是十分必要的，效果也很顯著。另外，對落地剪力墻間距的限制應比底層框支剪力墻結構更嚴一些。對平面為長矩形的建筑，落地剪力墻的數目應多于全部橫向剪力墻數目的一半。

2.轉換層的應用

（1）梁式轉換層

作為目前高層建筑結構轉換層中應用最廣的結構形式，它具有傳力直接明確及傳力途徑清晰，同時受力性能好、工作可靠、構造簡單、計算簡便、造價較低及施工方便等優點。轉換梁不宜開洞，若必須開洞則洞口宜位于梁中和軸附近。轉換梁有托柱與托墻兩種形式，其截面設計有4種方法，即普通梁截面設計法、偏心受拉構件截面設計法、深梁截面設計法和應力截面設計法。轉換梁的截面尺寸一般由剪壓比（mv=Vmax/febh0）計算確定，應具有合適的配箍率，以防發生脆性破壞，其截面高度在抗震和非抗震設計時應分別小于計算跨度的16和18。（2）厚板轉換層 當轉換層上、下柱網軸線錯開較多而難以用梁直接承托時，可采用厚板轉換層，但厚板的巨大荷載會集中作用于建筑物中部，振動性能復雜，且該層剛度很大、下層剛度相對較小，容易產生底部變形集中，其傳力途徑十分復雜，是一種對抗震十分不利的復雜結構體系，應進行整體內力分析、動力時程分析及板的內力分析等。厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計算確定；可局部做成薄板，厚薄交界處可加腋或局部做成夾心板，一般厚度可取2.0～2.8m，約為柱距的1/3～1/5。厚板應沿其主應力方向設置暗梁，一般可在下部柱墻連線處設置。轉換層厚板上、下一層的樓板應適當加強，樓板厚度不宜小于150mm。

(3）箱式轉換層

當需要從上層向更大跨度的下層進行轉換時，若采用梁式或板式轉換層已不能解決問題，這種情況下，可以采用箱式轉換層。

它很像箱形基礎，也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向托梁共同組成，具有很大的整體空間剛度，能夠勝任較大跨度、較大空間、較大荷載的轉換。

(4)桁架式轉換層

這種形式的轉換層受力合理明確，構造簡單，自重較輕，材料節省，能適應較大跨度的轉換，雖比箱式轉換層的整體空間剛度相對較小，但比箱式轉換層少占空間。

(5)空腹桁架式轉換層

這種形式的轉換層與桁架式轉換層的優點相似，但空腹桁架式轉換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉換層則具有斜撐竿?？崭硅旒苁睫D換層在室內空間上比桁架式轉換層好，比箱式轉換層更好。

四．結束語

高層建筑的迅速發展，從以往的簡單體型和功能單一的時代開始走向體型復雜，建筑的功能呈現多樣化發展。在高層結構設計中，帶轉換層結構設計不能簡單設置成“承上啟下”，而要在實際結構上實現上部結構和下部結構的過度和轉換。

參考文獻：

[1] 熊進剛 李艷 帶結構轉換層的高層建筑結構設計[期刊論文] 《南昌大學學報(工科版)》 ISTIC -2002年4期

[2]季靜 韓小雷 楊坤 鄭宜 Ji Jing Han XiaoLei Yang Kun Zheng Yi帶主次梁轉換層的超限高層建筑結構設計[期刊論文] 《結構工程師》 ISTIC -2005年2期

[3]丁奇峰 帶結構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）》 -2013年6期

[4]韓小雷 楊坤 鄭宜 季靜 帶梁式轉換層的超限高層建筑結構設計[期刊論文] 《昆明理工大學學報（理工版）》 ISTIC PKU -2004年6期

[5]黃瑛 帶轉換層高層結構綜合樓設計 [期刊論文] 《鐵道標準設計》 ISTIC PKU -2005年1期

[6]侯俊杰 帶結構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）》 -2013年5期

篇(2)

關鍵詞：高層建筑，結構布置，概念設計

 

前言

高層建筑結構要抵抗豎向和水平荷載，在地震區，還要抵抗地震作用。因此，在高層建筑結構設計時，不僅要求結構具有足夠的強度，而且還要求有足夠的剛度，高層建筑結構應具有足夠的延性。這樣才可以在滿足使用條件下能達到既安全又經濟的設計要求。論文格式。

1 高層建筑平面布置的合理性

(1)結構平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載，受力明確，傳力直接，力爭均勻對稱，減少扭轉的影響。在地震作用下，建筑平面要力求簡單規則，風力作用下則可適當放寬。

抗震設防的高層建筑，平面形狀宜簡單、對稱、規則，以減少震害。除平面形狀外，各部分尺寸都有一定的要求。首先，平面的長度比不宜過大，L/B一般宜小于6,以避免兩端相距太遠，震動不同步，由于復雜的振動形態而使結構受到損害。長矩形平面的尺寸目前一般在70-80M以內。

為了保證樓板在平面內有很大的剛度，也為了防止或減輕建筑物各部分之間振動不同步，建筑平面的外伸段長度C應盡可能小。平面凹人后，樓板的寬度應予保證，Z形平面的重疊部分應有足夠長度。另外，由于在凹角附近，樓板容易產生應力集中，要加強樓板的配筋。在設汁中，L/R的數值7度設防時最好不超過4；8度設防時最好不超過3,C/D的數值最好不超過1.0.

(2)為了防止樓板削弱后產生過大的應力集中，樓電梯間不宜設在平面凹角部位和端部角區，但建筑布置上，從功能考慮，往往在上述部位設樓電梯間。如果確實非設不可 ,則應采用剪力墻筒體予以加強。

(3)在高層建筑周邊設置低層裙房時，裙房可以單邊、兩邊和三邊圍合設置，甚至高層主樓置于裙房內.當裙房面積較小，與主樓相比其剛度也不大時，上、下層剛度中心不一致而產生的扭轉影響較小，可以采用偏置形式;當裙房面積較大，裙房邊長與主樓邊長之比大于1.5時，宜采用內置式。

(4) 高層建筑物設置了伸縮縫、沉降縫或防震縫后，獨立的結構單元就是由這些縫劃分出來的各個部分。各獨立的結構單元平面形狀和剛度對稱，有利于減少地震時由于扭轉產生的震害。平面不規則、剛度偏心的建筑物，在地震中容易受到較嚴重的破壞。因此，在設計中宜盡量減小剛度的偏心。如果建筑物平面不規則、剛度明顯偏心，則應在設計時用較精確的內力分析方法考慮偏心的影響，并在配筋構造上對邊、角部位予以加強。

(5)平面過于狹長的建筑物在地震時由于兩端地震波輸人有位相差而容易產生不規則振動，產生較大的震害，平面有較長的外伸時。外伸段容易產生局部振動而引發凹角處破壞。需要抗震設防的A級高度鋼筋混凝上高層建筑，其平面布置宜符合下列要求: 1)平面宜簡單、規則、對稱、減少偏心，否則應考慮扭轉不利影響; 2)平面長度不宜過長，突出部分長度L不宜過大，凹角處宜采取加強措施。

(6)抗震設計的B級高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑，其平面布置應簡單、規則，減少偏心。

(7)角部重疊和細腰形的平面圖形，在中央部位形成狹窄部分，在地震中容易產生震害，尤其在凹角部位，因為應力集中容易使樓板開裂、破壞。這些部位應采用加大樓板厚度，增加板內配筋設置集中配筋的邊梁，配置45°斜向鋼筋等方法予以加強。

當樓板平面過于狹長、有較大的凹人和開洞而使樓板有過大削弱時，應在設計中考慮樓板變形產生的不利影響。樓面凹人和開洞尺寸不宜大于樓面寬度的一半，樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的30% ;在扣除凹人和開洞后，樓板在任一方向的最小凈寬度不宜小于5M。且開洞后每一邊的樓板凈寬度不應小于2M。

(8)抗震設計時，當建筑物平面形狀復雜而又無法調整其平面形狀和結構布置使之成為較規則的結構時，宜設置防震縫將其劃分為較簡單的幾個結構單元。論文格式。

2 高層建筑結構豎向布置的合理性

(1)歷次地震震害表明:結構剛度沿豎向突變、外形外挑內收等，都會產生變形在某些樓層的過分集中，出現嚴重震害甚至倒塌。所以設計中應力求自下而上剛度逐漸、均勻減小，體型均勻不突變。1995年阪神地震中，大阪和神戶市不少建筑產生中部樓層嚴重破壞的現象，其中一個原因就是結構剛度在中部樓層產生突變。有些是柱截面尺寸和混凝土強度在中部樓層突然減小。。有些是由于使用要求而剪力墻在中部樓層突然取消，這些都引發了樓層剛度的突變而產生嚴重震害。

(2)抗震設計的高層建筑結構。其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的80 %。結構豎向抗側力構件不宜不連續樓層的側向剛度可取地震作用下該樓層剪力和該樓層層間位移的比值。

(3)A級高度高層建筑的樓層層間抗側力結構的承載力不宜小于其上一層的80%,不應小于其上一層的56.5%.B級高度高層建筑的樓層層間抗側力結構的承載力不應小于其上一層的75%。。（樓層層間杭側力結構承載力是指在所考慮的水平地震作用方向上，該層全部柱及剪力墻的受剪承載力之和。）

(4)抗震設計時，當結構上部樓層收進部位到室外地面的高度H1與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層收進后的水平尺寸B1，不宜小于下部樓層水平尺寸B的0.75倍.。當上部結構樓層相對于下部樓層外挑時，下部樓層的水平尺寸B不宜小于上部樓層水平尺寸B1的0.9倍，且水平外挑尺寸A不宜大于4M.

(5)中國建筑科學研究院的計算分析和試驗研究表明，當結構上部樓層相對于下部樓層收進時，收進的部位越高、收進后的平面尺寸越小，結構的高振型反應越明顯，因此對收進后的平面尺寸加以限制。。當上部結構樓層相對于下部樓層外挑時，結構的扭轉效應和豎向地震作用效應明顯，對抗震不利，因此對其外挑尺寸加以限制，設計上應考慮豎向地震作用影響。

(6)結構剛度沿豎向突變、外形外挑或內收等，都會產生某些樓層的變形過分集中，出現嚴重展害甚至倒塌。所以設計中應力求使結構剛度自下而上逐漸均勻減小，體形均勻、不突變。論文格式。

(7)頂層取消部分墻、柱而形成空曠房間時，其樓層側向剛度和承載力可能比其下部樓層相差較多，是不利于抗震的結構，應進行詳細的計算分析，并采取有效的構造措施。如采用彈性時程分析進行補充計算、柱子箍筋應全長加密配置、大跨度屋面構件要考慮：

1)減小土的重量，降低地基的附加壓力;

2)提高地基土的承載能力;

3)減少地震作用對上部結構的影響。

3、運用概念設計的思想，也使得結構設計的思路得到了拓寬。

傳統的結構計算理論的研究和結構設計似乎只關注如何提高結構抗力R，以至混凝土的等級越用越高，配筋量越來越大，造價越來越高。結構工程師往往只注意到不超過最大配筋率，結果肥梁、胖柱、深基礎處處可見。以抗震設計為例，一般是根據初定的尺寸、砼等級算出結構的剛度，再由結構剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結構剛度越大，地震作用效應越大，配筋越多，剛度越大，地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結構的剛度，反而使地震作用效應增強。其實，為什么不考慮降低作用效應S呢？目前在抗震設計中，隔震消能的研究就是一個很好的例子。隔震消能的一般作法是在基礎與主體之間設柔性隔震層；加設消能支撐（類似于阻尼器的裝置）；有的在建筑物頂部裝一個“反擺”，地震時它的位移方向與建筑物頂部的位移相反，從對建筑物的振動加大阻尼作用，降低加速度，減少建筑物的位移，來降低地震作用效應。合理設計可降低地震作用效應達60%，并提高屋內物品的安全性。這一研究在國內外正廣泛地深入展開。在日本，研究成果已經廣泛應用于實際工程中，取得良好的經濟、適用效果。而我國由于經濟、技術和人們認識的限制，在工程界還未被廣泛地應用。

隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高，對建筑結構設計也提出了更高的要求。發展先進計算理論，加強計算機的應用，加快新型高強、輕質、環保建材的研究與應用，使建筑結構設計更加安全、適用、可靠、經濟是當務之急。其中，打破建筑結構設計中的墨守成規，充分發揮結構工程師的創新能力，是相當必要的。因為他們是結構設計革命的推動者和執行者。這則需要工程界和教育界進行共同的努力。推廣概念設計思想是一種有效的辦法。

篇(3)

在眾多的自然災害中，地震由于危害程度深，發生時間短，突然性強的特點，往往會給社會經濟發展、人類生存安全和社會穩定帶來嚴重的危害。有研究顯示地震中人員傷亡和經濟損失的最主要因素就是房屋倒塌及其引發的次生災害（占95%）。2008年我國汶川大地震中，我國四川盆地到處屋毀人，一片狼藉，無數次的歷史經歷告訴我們，做好抗震防御是抗震減輕地震災害最有效、最根本的措施。

關鍵字：高層建筑、混凝土房屋、抗震設計

引言：

我國是一個人口密度大、地域廣博的的發展中國家，同時其建筑物設計的抗震能力普遍較低，因此，如果我國發生地震將會于社會的發展和人民的健康都造成了無法彌補的損失。因此，建筑物的抗震設防問題是我國減輕自然災害、保障國民經濟建設和社會持續發展，特別是保障人民群眾生命安全的—個重要問題。本文中，根據自己的設計經驗將結合我國高層混凝土建筑結構的設計現狀、建筑抗震的理論分析對高層混凝提土建筑結構的抗震設計進行討論。

1、我國高層混凝土建筑結構的設計現狀

地震由于其具有較強的突發性和隨機性，要在強烈晃動中保證高層建筑的穩定性是一向很大的挑戰?；炷辆哂杏捕雀摺⑦B接性好的特點，但是強烈的晃動又要求建筑物的材質應該是變形可收縮的，這樣就可以消耗地震的能量，提高結構的變形、耗能能力和整體抗震能力，防止高于設防烈度的“大震”不倒是抗震設計要達到的目標。雖然這幾年，越來越多的研究者這在著手研究這方面的問題，但是效果并不是很理想。下面簡述一下關于我國高層混凝提土建筑結構的抗震設計中存在的問題。

1.1結構層間屈服強度有明顯的薄弱樓層

在對于混凝土框架結構的設計上存在明顯的不均勻性，使得這些結構存在著層間屈服強度特別薄弱的樓層。當發生強烈地震時，結構的薄弱層率先屈服，彈塑性變形急劇發展，并形成彈塑性變形集中的現象，從而導致大樓的迅速垮塌。比如在1976年的唐山大地震中，就出現了高層建筑的集體彈性變形的情況。

1.2柱端與節點的破壞較為突出

在地震中易造成高層建筑嚴重變形倒塌的原因是框架結構中存在梁輕柱重的情況。如果柱頂重于柱底，那么很顯然的容易造成尤角杜和邊柱易發生破壞。這種情況對于短柱來說，易發生剪切破壞外。對于一般柱來講，當節點核芯區無箍筋約束時，節點與柱端破壞合并加重。同時當柱側有強度高的砌體填充墻緊密嵌砌時，柱頂剪切破壞嚴重，破壞部位還可能轉移至窗洞上下處，甚至出現短柱的剪切破壞。

1.3砌體填充墻的破壞較為普遍

當遭到地震作用時，由于砌體承重墻變形力度較小，首先受到地震的作用而出現裂縫情況。當遇到8級或者8級以上地震時，填充墻的裂縫會明顯變寬，甚至造成建筑物倒塌震害規律一般是上輕下重，空心砌體墻重于實心砌體墻，砌塊墻重于磚墻。

2、建筑抗震的理論分析

2.1建筑結構抗震規范

建筑結構抗震規范是每個國家針對就建筑物設計提出來的具有規范性的指導手冊，對于抗震結構的設計要符合國家的規定與要求，有關部門應該根據規范嚴格要求設計單位，對于違反相關條例的設計師要進行嚴肅處理，要把抗震設計作為一種新的理念加入到建筑物的整體設計中去。但是，由于地地質的不同，在建筑結構抗震規范中，基于工程的可實施性，我國又提出了堅持科學領導，項技術經濟合理方向發展的要求。這些建筑結構設計規范中有體現。

2.2抗震設計的理論

目前國際上對于抗震結構研究的理論主要有三個：擬靜力理論、反應譜理論和動力理論。擬靜力理論是以建筑物結構為剛性的條件，認為地震力水平的作用在結構或者結構的重心上，這個理論興起于上個世紀10—40年代。然而反應譜理論則相對與其稍微成熟一些，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結構動力反應特性的研究為基礎，是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。對于動力理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，從而完成抗震設計工作。

3、對我國高層混凝提土建筑結構的抗震設計探討

要想使建筑物在強烈地震下結構仍保持在彈性狀態，不發生破壞是很不實際的，最合理的方案是建筑結構允許在強烈地震中受到破壞，但是絕對不能倒塌。選擇合理的建筑框架保證節點基本不被破壞，梁比柱盡可能早發生、多發生，對于同一層各柱兩端的屈服歷程應該是越長越好，柱子底部的塑性鉸應最后形成。簡言之，框架的抗震設計應使梁、柱端的鉸出現盡可能分散，充分發揮整個結構的抗震能力。

3.1抗震計算中的延性保證

從樓層的水平地震剪力和層間位移關系可以看到，當防震達到第二、第三級水準時，框架結構的構建的彈塑性才是重中之重，框架結構在保持一定承載力的情況下通過變形來削減地震的能量，所以在框架材料的選擇上要選擇具有比較好的變形能力的材料，這樣才不至于失去抗震的效果。實驗表明他，通過“強節點”、“強柱弱梁’、“強底層柱底”和“強剪弱彎”綜合的框架結構可以在承重力和消耗地震能量上有比較好的效果，抗震效果明顯。同時，綜合大量實驗研究成果，影響不同受力特征節點延性性質的主要綜合因素有：相對作用剪力、相對配筋率、貫穿節點的梁柱縱筋的粘結情況。

3.2框架柱設計

鋼管混凝土不僅具有較高的抗壓、抗彎承載能力，這兩者的組合使得延展性和耗能能力也大大加強，它要比普通混凝土的扭剪承載力及剪切變形能力提升很多，更容易滿足工程結構受理和變形的要求，在對框架柱進行設計時，采用鋼筋混凝土時，可以提高鋼管混凝土柱的截面尺寸和壁厚、加大鋼框架梁的截面高度，即人為地降低了框架柱的軸壓比，也提高了框架部分本身的抗側移剛度，有效地提高了框架與核芯筒之間的空間效應。外部再加之以人工干預，確定每層框架部分的建立調整系數，減少每層框架的世紀承擔的地震作用的份額，這樣就可以有效地形成整個框架結構的一道抗震防線。

3.3鋼骨混凝土、鋼筋混凝土核芯筒剪力墻

對于經常發生地震的的地區而言，剪力墻墻肢軸壓比0.25—0.29，墻肢截面平均剪應力與 設計值之比為0.036—0.068。對于混凝土的核心筒周圍而言，剪力墻的厚度應該保持在60cm—70cm，自上而下應收至50cm。然而對于核心筒內墻厚度應該由40cm、30cm、20cm從下往上收至20cm。在核心筒，可以為其設置連續帶交叉的剛斜撐的鋼框架，墻內鋼框架通過連梁、形成勁性鋼骨混凝土梁。

4、結語：

高層建筑混凝土抗震結構設計是一個非常復雜的工程，經常要受制于建筑當地的具體地形地貌而定，但是只要是有可能，結構工程師就應該在結構設計階段與建筑工程師設計出多種方案，以避免不規則的設計結構給人們日后帶來隱患。

5、參考文獻：

1、孟春光；丁潔民；呂西林帶阻尼器高層方鋼管混凝土框架結構模擬地震振動臺試驗研究[期刊論文]-結構工程師2005（05）

篇(4)

論文關鍵詞：高層建筑；結構設計；水平載荷

目前我國內地高層建筑中，仍以高層住宅(12～30層)占主體，約占全部高層建筑的80％，所以鋼筋混凝土高層建筑仍是具有很強的優勢。

一、高層建筑的結構特點高層建筑結構與普通建筑一樣，都需要同時承受水平、垂直荷載以及地震的作用，但是，水平荷載和地震是高層建筑的主要控制因素。隨著建筑層數的不斷增加，位移會迅速提升，彎矩的提升速度僅次于位移。因此在對高層建筑的結構進行設計時，不僅要求其具有足夠的承載能力，還會要求其具有足夠的剛度，以便將因水平荷載而產生的側向變形控制在一定范圍之內。由于高層建筑受地震的影響較強，因此其結構還應具有延性，以便在地震作用下使結構進入塑性階段，避免被地震破壞或出現倒塌。由此可知，抗側力結構的設計是高層建筑設計的關鍵部分。

（一）、水平載荷成為決定因素

任何一個建筑結構都要同時承受垂直荷載和風產生的水平荷載，還要具有抵抗地震作用的能力。在較低樓房中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計，水平荷載產生的內力和位移很小，對結構的影響也就較?。坏谳^高樓房中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生著重要影響，水平荷載卻起著決定性的作用。隨著樓房層數的增多，水平荷載愈益成為結構設計中的控制因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎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，以及由此在豎構件中所引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面對某一高度樓房來說，豎向荷載的風荷載和地震作用，其數值隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

（二）、軸向變形不容忽視

通常在低層建筑結構分析中，只考慮彎矩項，因為軸力項影響很小，而剪切項一般可不考慮。但對于高層建筑結構，情況就不同了。由于層數多，高度大，軸力值很大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生顯著的改變。對連續粱彎矩的影響：采用框架體系和框一墻體系的高樓中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數值，其后果相當于連續梁的中間支座產生沉陷，從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩增大。對構件剪力和側移的影響，與考慮豎向桿件軸向變形的剪力相比較，不考慮豎桿件軸向變形時，各構件水平剪力的平均誤差達30％以上，結構頂點側移減小一半以上。

（三）、側移成為控制指標

與低層建筑不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結構的側向變形迅速增大。設計高層結構時，不僅要求結構具有足夠的強度，能夠可靠地承受風荷載作用產生的內力；還要求具有足夠的抗側剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，保證良好的居住和工作條件。

（四）、結構延性是重要設計指標

相對低層結構而言，高層結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使建筑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以恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。

二、高層建筑結構分析與設計方法

高層建筑結構是由豎向抗側力構件(框架、剪力墻、筒體等)通過水平樓板連接構成的大型空間結構體系。要完全精確地按照三維空間結構進行分析是十分困難的。各種實用的分析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。下面是常見的一些基本假定：彈性假定；小變形假定；計算圖形的假定。

對于框架一剪力墻體系來說，框架一剪力墻結構內力與位移計算的方法很多，大都采用連梁連續化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉角相等的位移協調條件，可以建立位移與外荷載之間關系的微分方程來求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同，各種方法解答的具體形式亦不相同?？蚣芤患袅Φ臋C算方法，通常是將結構轉化為等效壁式框架，采用桿系結構矩陣位移法求解。剪力墻的受力特性與變形狀態主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應力分布也不同，計算內力與位移時需采用相應的計算方法。剪力墻結構的計算方法是平面有限單元法。筒體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類：等效連續化方法、等效離散化方法和三維空間分析。等效連續化方法是將結構中的離散桿件作等效連續化處理；等效離散化方法是將連續的墻體離散為等效的桿件，以便應用適合桿系結構的方法來分析；比等效連續化和等效離散化更為精確的計算模型是完全按三維空間結構來分析筒體結構體系，其中應用最廣的是空間桿一薄壁桿系矩陣位移法。

（一）、對結構高寬比進行控制

在高層建筑的設計中，對于側向位移的控制往往是結構設計工作的主要矛盾所在，并且傾覆力矩也會隨著層數的增加兒顯著增大，因此，建造寬度較小的高層建筑是不符合確保結構安全的要求的，一般來說，應該將高層建筑的高寬比控制在5~6左右，如果設防烈度超過8度，那么對于高寬比應該進行更為嚴格的限制。

（二）、做好結構的平面設計

如果高層建筑的長度較長，那么在風力的持續作用下，建筑結構就會因為風力的不規則變化而發生樓板平面扭曲或結構扭轉等現象。為了避免因樓板變形而導致的復雜受力，應該注意對建筑物的長度加以限制。當設防烈度為6~7時，應該將長寬比控制在6以下；如果設防烈度超過8度，那么長寬比應該限制在5以下。無論高層建筑物的型式如何，其平面設計都應該堅持對稱、簡單、規則的原則，在最大程度上避免扭轉受力和復雜受力。建筑的質量和剛度中心應盡可能荸合，以便在最大程度上降低扭轉，一般來說，應該將偏心率控制在垂直于外力作用線邊長的5%以內。

（三）、做好豎向設計

在進行結構的豎向設計時，應注意堅持均勻和連續的原則，避免結構不連續或剛度發生突然變化的情況出現。如果建筑所處地區為地震頻發區，則不得采用底部存在軟弱層的、完全由框支剪力墻組成的結構體系，也不得出現剪力墻在某一層突然發生中斷的現象，避免在中部形成軟弱層。

三、抗震分析與設計在高層建筑的應用

在罕遇地震作用下，抗震結構都會部分進入塑性狀態。為了滿足大震作用下結構的功能要求，有必要研究和計算結構的彈塑性變形能力。當前國內外抗震設計的發展趨勢，是根據對結構在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設計，結構彈塑性分析成為抗震設計的必要的組成部分。我國現行抗震規范(GB50011-2001)要求高層建筑的抗震計算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反應譜理論計算地震作用，用彈性方法計算內力及位移。對于重要建筑或有特殊要求時，要用時程分析法補充計算，并進行罕遇地震作用下(大震)的變形驗算。

在我國高層建筑的抗震分析與設計中常見的問題有以下幾種：

首先是高度問題，對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態度。因為在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態會發生很大的變化，隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發生質變，即有些參數本身超出了現有規范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。

其次是材料選用和結構體系的問題，在高層建筑中，我國150m以上的建筑，采用的三種主要結構體系(框一筒、筒中筒和框架一支撐)，這些也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外特別在地震區，是以鋼結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構占了90％。如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內外都還沒有經受較大地震作用的考驗。根據現在我國建筑鋼材的類型、品種和鋼結構的加工制造能力，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱)結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。

第三是軸壓比與短柱問題，在鋼筋混凝土高層建筑結構中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。柱的塑性變形能力小，則結構的延性就差，當遭遇地震時，耗散和吸收地震能量少，結構容易被破壞。

第四，在某些烈度區采用了較低的抗震措施與構造措施，現在許多專家學者提出，現行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要，認為我國“取用了可能是世界上最低的結構設計安全度”并主張“建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高”。有人主張在設防烈度下應該采用彈性設計，特別是高烈度區要有嚴格的抗震措施與抗震構造措施來保證結構的安全。

四、結語

結構設計是一項集結構分析，數學優化方法以及計算機技術于一體的綜合性技術工作，是一項對國家建設有重大意義的工作，同時，亦是一門實用性很強的工作。如果高層建筑所在地發生了地震，那么建筑結構所受到的不僅僅是剪切和平移作用的影響，還會存在圍繞建筑剛度重心的扭轉作用。對于一般的鋼筋混凝土高層建筑結構來說，想要對地震所產生的扭轉效應進行控制，一方面可以通過合理配筋來使建筑物具備一定的抗扭剛度，另一方面就是對建筑結構平面的不規則設置問題進行處理，以便在最大程度上抵抗扭矩對建筑物產生的不良作用。

參考文獻：

[1]陳肇元、錢稼茹.建筑與工程結構抗倒塌分析與設計NO.1[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.12

[2]王偉．試論建筑結構中的抗扭設計[J]．中國科技財富，2010(18)，223-223

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【關鍵詞】高層建筑；梁式轉換層；施工

隨著我國經濟的持續快速發展，高層建筑一般上部需要較多的墻體來分隔空間以滿足住宅戶型的需要；而下部則希望有較大的自由靈活空間，大柱網、少墻體，以滿足公共使用要求。這樣的建筑上部樓層部分豎向構件（剪力墻、框架柱）不能直接連續貫通落地時，為了滿足建筑要求就必須在上下不同結構體系轉換的樓層設置轉換層，在結構轉換層布置轉換結構構件。

1 梁式轉換層結構形式

高層建筑結構下部受力比上部大，按常理來說，在高層建筑結構的設計中就要考慮下部的剛度要大于上部結構；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設計中是不現實的，因為高層建筑的使用功能對空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對高層建筑結構的設計就要考慮反常規設計方法。

1.1 梁式轉換層結構形式

實際工程中應用的梁式轉換層結構有多種形式，主要原理就是利用下部的轉換大梁來支托上部結構。

1.2 梁式轉換結構受力機理分析

梁式轉換層結構的傳力途徑為墻—梁—柱（墻）的形式，傳力直接，便于分析計算。轉換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉換大梁的相對剛度和轉換大梁與下部支撐結構的相對剛度影響。為弄清轉換梁結構與上部墻體共同工作的性能，對轉換梁承托層數對其內力的影響用有限元程序進行了分析，從分析結果中我們知道，對一般結構轉換大梁，上部墻體考慮三層與考慮4層、5層內力的設計控制內力差異不大于5%，故在分析計算時可只考慮計算3層。從計算分析不論轉換大梁上部墻體的形式如何，只要墻體有一定長度，轉換大梁中的彎矩就會比不考慮上部墻體作用要小，同時轉換大梁也會有一段范圍出現受拉區。

2 梁式轉換層的結構設計

2.1 結構豎向布置

高層建筑的側向剛度宜下大上小，且應避免剛度突變。然而帶轉換層的高層建筑結構顯然有悖于此，因此對轉換層結構的側向剛度作了專門規定。對該工程而言，屬于“高位轉換”。轉換層上下等效側向剛度比宜接近于1，不應大于1.3。在設計過程中，應把握的原則歸納起來，就是要強化下部，弱化上部?？梢圆捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N：1）與建筑專業協商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時甚至可在底部增設部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設置外，還與建筑專業協商后，讓兩側各有一片剪力墻落地。這些無疑都大大增強了底部剛度。

2）加大底部剪力墻厚度。轉換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為 600mm，其余部分的厚度取為 400mm。

3）底部剪力墻盡量不開洞或開小洞，以免剛度削弱太大。

4）提高底部柱、墻混凝土強度等級，采用 C50 混凝土。

5）適當減少轉換層上部剪力墻數目，控制剪力墻厚度，并可在某些較長剪力墻中部開結構洞，以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對控制剛度比有利，還可減輕建筑物重量，減小框支梁承受的荷載；增大結構自振周期，減小地震作用力。工程綜合采用上述幾種方法后，轉換層上下剛度比在 X 方向為 0.725，在 Y 方向為 0.813，滿足規范要求，效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求，但畢竟工程仍屬于豎向不規則結構，轉換層及其下各層為結構薄弱層，因而應將該兩層的地震剪力乘以 1.15 的增大系數。

2.2 結構平面布局

工程底部為框架—剪力墻結構，體型簡單、規則；上部為純剪力墻結構。在剪力墻平面布置上，東西向完全對稱，南北向質量中心與剛度中心偏差不超過 2m，結構偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強抗扭效果。查閱計算結果，扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3，均滿足平面布置及控制扭轉的要求?？梢姽こ唐矫娌季忠巹t合理，抗扭效果良好。

3 梁式轉換層結構的設計與構造

由框支主梁承托轉換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉換，受力復雜?？蛑е髁撼惺芷渖喜考袅Φ淖饔猛?，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對于有抗震設防要求的建筑，為了改善結構的受力性能，提高其抗震能力，在進行結構平面布置時，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎，做成落地剪力墻與框支墻協同工作的受力體系。

3.1 轉換梁的設計與構造要求

轉換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強措施，箍筋要加密，以增強其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計算時宜將剪力設計值乘放大系數 1.2。當洞口內力較大時，可采用型鋼構件來加強。

轉換梁的混凝土強度等級不應低于 C30。轉換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設計時為 0.3%，轉換梁中主筋不宜有接頭，轉換梁上部主筋至少應有 50%沿梁全長貫通，下部主筋應全部貫通伸入柱內。

3.2 框支柱的設計與構造要求

框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下框支柱內力需調整?？拐鹪O計時，框支柱的柱頂彎矩應乘以放大系數，并按放大后的彎矩設計值進行配筋；剪力調整——框支柱承受的地震剪力標準值應按下列規定采用：框支柱的數目不多于 10 根時，當框支層為 1～2 層時，每層每根柱承受的剪力應至少取基底剪力的 2%；當框支層。為 3 層及 3 層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的 3%；框支柱的數目多于 10 根時，當框支層為 1～2 層時，每層每根柱承受的剪力之和應取基底剪力的 20%；當框支層為 3 層及 3 層以上時，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的 30%；框支柱剪力調整后，應相應調整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調整。

3.3 轉換梁的截面設計方法

目前國內結構設計工作普遍采用的轉換梁截面設計方法。主要有：應力截面設計方法。對轉換梁進行有限元分析得到的結果是應力及其分布規律，為能直接應用轉換梁有限元法分析后的應力大小及其分布規律進行截面的配筋計算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔鋼筋達到其屈服強度設計值。受壓區混凝土的強度達到軸心抗壓強度設計值。

3.4 轉換梁截面設計方法的選擇

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。當轉換梁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。

4 結語

通過高層建筑轉換層結構設計的工程實踐，體會如下：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。

參考文獻

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論文摘要：本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結構體系，通過對國內已建和在建的高層建筑鋼結構國產化問題的調研，分析了在鋼材、設計、施工和監理等方面國產化所面臨的主要問題，為高層建筑鋼結構的發展提出了一些建議。

高層鋼結構建筑在國外已有110多年的歷史，1883年最早一幢鋼結構高層建筑在美國芝加哥拔地而起，到了二次世界大戰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構體系的研究日趨完善、計算技術的發展和施工技術水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發展。鋼筋混凝土結構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構受到質疑；同時高強度鋼材應運而生，在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。

超高層建筑的發展體現了發達國家的建筑科技水平、材料工業水平和綜合技術水平，也是建設部門財力雄厚的象征。

一、我國的高層與超高層鋼結構建筑的發展

我國的高層與超高層鋼結構建筑自改革開放以來已有20年的歷史，并在設計和施工中積累了不少經驗，已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ 99-98。

1、鋼材的國產化

國內鋼鐵企業根據我國高層建筑鋼結構設計標準的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》( YB4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》(GB/T 1591-94) 又前進了一步，其性能指標優于國外同類產品。

2、鋼結構設計國產化

截止2003年3月，我國已建和在建的高層建筑鋼結構有60 余幢，按其結構類型劃分，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構各占313%。統計表明，目前我國高層建筑鋼結構以混合結構為主。

鑒于我國對混合結構尚未進行系統的研究，所以《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)暫不列入這種結構類型是合理的。

國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規定，在一般情況下，應遵守規范的規定，否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》和建質[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，對加強高層建筑鋼結構設計質量控制意義重大，具有可操作性。

鋼結構設計分兩個階段，即設計圖階段和施工詳圖階段。現在有的設計院完全采取國外設計模式，無構件圖、節點圖和鋼材表等，對工程招投標和施工詳圖設計帶來不便。因此，建議有關部門對此做出具體規定。關于節點設計問題，國內應多做一些理論和試驗研究工作，比如柱梁剛性節點塑性鉸外移和防止焊接節點的層狀撕裂等。由于鋼結構的阻尼比較低，在研發各種耗能支撐和節點的減震消能體系方面，國際上研究和應用較多，國內應加快進行此方面的研究。

二、高層及超高層結構體系

對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定，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。

對于結構設計來講，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防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架—剪力墻結構體系、框—筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。

三、鋼結構制作與安裝

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件，在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準。

100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節構件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應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計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節鋼柱應編號予以區別，正確安裝就位。

矩形或方形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規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)按設計標高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高，每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。

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設置橫向加勁肋。

框架梁應按設計編號正確就位。

為保證框架梁與鋼柱連接處的節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?？蚣芰号c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構的精度要求，當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），并應保證孔邊距的要求。

框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經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。

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關鍵詞：轉換層；設置；剪力墻；抗震性能

Abstract: this paper describe the high-rise building conversion layer, then draw out the conversion layer is arranged on the frame supported shear wall seismic performance research, hope some of the views will help the development of the industry.

Key words: transition layer; set; shear wall; seismic performance

  中圖分類號：TU3文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）03-0020-02

對于高層建筑結構轉換層而言，按照不同的結構轉換功能可分為三種類型：①高層建筑上層與下層的結構形式不同，通過轉換層完成其從上層至下層不同結構形式的變化。②高層建筑上層與下層的結構形式不變，但通過轉換層完成其從上層到下層不同柱網軸線布置的變化。③通過轉換層同時完成高層建筑上層與下層結構形式與柱網軸線布置的變化。

為實現高層建筑內部上、下層結構形式與柱網（或剪力墻軸線網）的變化，經常采用以下的結構轉換形式：①梁式轉換。②板式轉換層。板的厚度一般很大，以形成厚板式承臺轉換層。它的下層柱網可以靈活布置，不必嚴格與上層結構對齊，但板很厚，自重很大，材料用量很多。由于框支－剪力墻結構上、下剛度突變，構件不連續，傳力復雜，在地震作用下框 支層將產生很大的內力和塑性變形，抗震性能差，易造成震害，所以要控制好轉換層的位置和高度，將轉換層應力復雜，材料耗用量大，自重大，施工復雜，造價高的特點同框支－剪力墻結構充分結合，保證結構的抗震穩定性。

一、框支剪力墻結構轉換層抗震設計的要點

1.1.剪力分配和和受力途徑分析

如圖1所示剪力在結構橫向（y向）各片抗側力結構間的分配情況，圖a和圖b所示的分別為轉換層在位于底層和高層市時的受力途徑，可以看出雖然底層框支剪力墻結構的剪力分配和傳力途徑雖有所突變，但是可以通過3到1層的樓板逐漸將框支剪力墻的剪力傳遞給落地剪力墻。但是當轉換層位于7層時，剪力分配和傳力途徑會發生劇烈突變，使轉換層上部框支結構受到的剪力比轉換層下部的大好幾倍，這樣的間接傳力途徑當強震發生時是很難實現的，對于抗震十分不利。造成高層轉換層抗震不利的原因主要是在設計中僅僅控制層剪切剛度比，而沒有控制等效剛度。如果對轉換層下部結構的等效剛度進行調整后，建立分配和受力途徑將得到很大改善。

圖1剪力在橫向各片抗側力結構間的分配

1.2.受力情況分析

如下圖所示，為按彈性動力分析得出的結構層間位移角包絡，其中圖2中的7條曲線表示轉換層分別位于1――7層時的層間位移包絡，由圖可以看出，當轉換層位于底層和2――3層時層間位移角包絡無明顯變化；轉換層位于4――7層時，層間位移角包絡有明顯的突變，所以根據這些規律的反復比較得出一個結論：當轉換層位于3層以上時，易使框支剪力墻在轉換層附近層間位移角發生突變。造成這種現象的主要原因是層間位移角包絡結構設計中沿用了底層框支剪力墻抗震設計概念，僅僅控制上部剪力墻結構與下部“框支”結構的層剪切剛度比，然而當轉換層位置較低時，僅僅控制剛度比是不夠的，還要控制轉換層下部框支結構的等效剛度（即考慮彎曲、剪切和軸向變形的綜合剛度），以避免轉換層附近框支剪力墻結構的內力和傳力途徑?？蛑Ъ袅Y構可視為轉換層上部的剪力墻結構與下部的框架――剪力墻結構的組合，控制轉換層下部的框架――剪力墻結構的等效高度與同樣高度的剪力墻結構等效剛度相等，實質上是使下部框架――剪力墻結構的變形特征及剛度與上部剪力墻結構相近，以避免轉換層附近剛性框支剪力墻結構的內力和傳力途徑的變化。

二、轉換層的高度設計

通過分析得出，轉換層較高的框支剪力墻結構，落地剪力墻易產生裂縫，框支剪力墻在轉換層上部所受的內力很大，易破壞，轉換層下部的支撐框架也容易屈服，從而形成幾個薄弱層。另外，轉換層較高的框支剪力墻結構，內力分配產生急劇突變，內力的傳遞僅僅依靠轉換層一層樓板的間接傳力途徑來實現是很困難的。地震作用的持續時間一般為30秒到60秒，地面運動加速度正反方向的變化一般在零點幾秒之內，在如此快速的動力作用下，全部內力通過樓板的間接傳力是很困難的，部分內力就通過框架剪力墻的抗側力結構進行傳輸。

（一）轉換層抗震高度設置

框支剪力墻結構的轉換層位置較高時，由于轉換層附近位移角及內力分布的急劇突變，內力的傳遞僅僅依靠轉換層一層的樓板進行卸載是很困難的，而且對于下層的框架產生巨大的力量，容易造成開裂，因此在高烈度區（9度及9度以上）不應采用，8度區可以采用，但是需要限制轉換層設置高度，可考慮不宜超過3層，7度地區可適當放寬限制。

（二）減輕轉換層自重

香港地區此類建筑物較多，但它們不考慮抗震設防，而注重綜合的效益，對結構經濟指標控制不很嚴格，因此一般均采用厚板為轉換層。厚板材料耗用量大，結構經濟指標差，因其自身重量大，又帶來地震作用大，使框支內力增大。因此在工程設計時從減輕自重出發，盡管上部剪力墻方向復雜，仍優先考慮梁系轉換。梁高2m，梁寬一般為1.2m、1.5m及 1.8m。

(三)加強梁的抗扭剛度和轉換梁與中筒的連接

通過一系列的計算，得出梁的扭矩比較大，配置縱向抗扭鋼筋及橫向抗扭箍筋均難滿足要求，因此采用部分封底，形成箱形，轉換層上、下板厚均為200mm。轉換梁與中筒連接處負彎矩大，鋼筋錨固構造也存在問題，且轉換梁斷面與筒體壁厚500mm顯得不很協調，故采用在轉換層的高度范圍筒體設置鋼筋混凝土箍，以加強此處連接。

（四）采用鋼纖維混凝土，提高抗震性能

為提高框支層抗震性能，提高其延性，國內已有工程采用型鋼混凝土結構及配有構 造縱向鋼筋及螺旋箍筋的鋼筋混凝土柱。本工程框支層豎向構件包括墻和柱，采用鋼纖維混凝土，1m3混凝土內鋼纖維摻量為80kg，可提高抗拉強度設計值約35％，提高抗剪強度設計值約50％。除強度提高外，鋼纖維混凝土與普通混凝土同時使用，不需要采取特殊的 構造措施，因此可用于設計需要加強的部位，而不需要的部位可以不用，具有較大的靈活性。例如某工程地下3層，由于地下室墻多，抗震性能較好，不必采用鋼纖維混凝土，但為了有一過渡，鋼纖維混凝土用于地下1層至轉換層頂面的豎向構件。施工時注意鋼纖維應攪拌均勻，避免結團；采用商品混凝土時，也可以委托攪拌站提供鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土用于建筑結構，目前國內尚不多見，但是由于應用的靈活性以及可提高強度改善抗震性能，其應用前景是非常廣闊的。

對于具有轉換層的框支－剪力墻結構抗震性能，另外還需要加強轉換層上部幾層墻體的強度和延性，特別是框支部的墻體，避免采用小墻肢，避免采用僅用弱連梁連接的矩形、L形和T形墻肢。合理的設置轉換層的高度，采取措施積極改善其抗震性能，盡可能減少材料消耗，以降低工程造價。

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