高层建筑结构设计研究8篇对于高层建筑工程来说，结构稳定性与安全性要求更为严格，为了实现工程结构支架，必须要设计一种能够进行结构转换的结构层。梁式转换层结构为高层建筑支架转换重要组成部分，可以在满足基础功能的前提下，提高工程结构的安全性。在对此结构形式进行设计时，需要从多个角度出发，做好每个细节的研究分析，选择合适的措施进行优化，争取不断提高工程设计效果。1高层建筑工程梁式转换层结构设计特点梁式转换层结构传力途径为墙梁柱(墙)形式，具有传力明确、清晰、直接特点。转换结构主要作用是承受上部结构传达的竖向荷载，以及悬挂下部结构多层荷载力等，这样就导致转换结构构件存在很大的内力，在对结构进行设计时，就需要将对竖向荷载的控制作为研究要点。对高层建筑工程梁式转换层结构来说，基本上均具有比上部结构大于数倍的跨度，决定了结构设计时还需要做好对结构竖向挠度的控制。通常为提高转换层结构强度与刚度，会导致结构构件截面尺寸会加大。对高层建筑工程设计转换层结构，会沿着建筑高度方向对刚度均匀性造成影响，改变力的传播途径，成为竖向不规则结构，在对梁式转换层结构进行设计时，需要结合其所具有的特点来确定设计要点，选择措施做好每个环节的优化分析。2高层建筑工程梁式转换层结构设计原则21减少竖向构件在对高层建筑工程梁式转换层结构进行设计时，需要控制好竖向构件的数量。因为如果工程竖向构件数量较多，会减少转换构件数量，会降低转换效果。当整体结构转换层刚度突变减小时，会降低工程整体结构转换层的刚度，进而都会影响到抗震效果，对工程建设效果影响比较大。另外，在建筑物竖向高度方向上，在保证转换层存有足够承载力与刚度前提下，采取灵活的方式来进行多处整层布置，或者是在某层局部位置设置，可以采用分段布置或者间隔布置。22结构位置布置要提高转换层结构位置的合理性，一般情况下应将上升位置设计在比较低的位置，以免转换层结构位置过高而对框架剪力墙结构刚度与内力造成影响，情况严重的甚至会降低结构抗震性能。因此必须要做好对转换层结构位置的控制，严格遵守高位转换原理，结合实际需求来调整下部框架，提高结构刚度设计效果，避免出现轴向变形的问题。按照工程经验与研究结果，转换构件可以采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。23下部结构刚度在对转换层结构刚度进行控制时，需要确保结构上下部之间变形与结构刚度特征的统一性。因此，可以采取提升抗侧刚度的方法，确保建筑结构刚度的均匀性，将刚度质量中心与刚度中心完全整合在一起，避免出现中心偏移的情况，不断提高工程结构的逆转控制性能。同时，在对结构设计后需要保证简体结构整体抗侧刚度比重在下部结构中上升，达到提高简体截面的控制效果，将工程结构抗震荷载性能控制在专业范围内，提高结构抗震、防震性能，对高层建筑工程梁式转换层结构质量进行优化。24转换层计算在对转换层进行设计前，必须要结合实际情况对各环节的所有数据参数进行采集、计算与分析，最终形成统一的结构数据。各环节数据的计算分析结果直接决定了工程结构设计质量，要求设计人员必须要严格按照受力变形状况来进行数学建模，利用信息技术与计算机技术完成各项三维立体空间的构建。例如在对数据进行计算时，设计人员可以选择有限元方法对转换结构进行局部补充与计算，完成各项整体之间的两层结构模型计算，对各项模型条件做好相应的处理，保证所有模型数据均能够满足实际施工要求。3高层建筑工程梁式转换层结构设计实例分析31工程概述以某高层建筑工程为例，工程主楼地上建筑35层，地下3层，裙楼地上为3层，地下2层，施工时将地下1层楼作为上面结构固定端，并将主要楼层作为一个剪力墙结构，把结构转换层设置在固定端以上4层位置，使得结构转换层支架模式变成梁式转换层结构。转换层标高20m，转换层高为6m，转换区域面积为900，形成一个L格局。转换层结构抗震等级为二级，设计活荷载为3.5K，设置22根支柱结构，布置成矩形柱网络结构，主要钢筋为级钢(HB400)，箍筋为的级钢(HB335)，混凝土强度等级为C60，核心筒面积大约为48。另外，墙结构设计厚度为350mm，但是实际施工后中间墙厚度200mm，并采用级钢(HB400)来作为边缘构建的纵向钢筋结构。剪力墙钢筋采用的级钢(HB335)，混凝土强度等级为C50，框架支柱梁最大横截面积为1100mm2300mm，最大净跨为7500mm，选择用级钢(HB400)为纵向钢筋。32梁式转换层结构设计(1)模板支撑系统。在设计模板支撑系统前，需要从安全角度出发，利用专业软件以及人工组合的方式进行精确计算，确定出满足工程施工建设需求的安全参数，以及支撑钢管的横截面、跨度、空间间距等数据。另外，为提高结构施工的便利性，以及施工材料的利用效果，还需要做好模板装拆卸便利性的分析。尤其是要做好安装施工难点的分析设计，可以通过软件来设计出隐藏的分支节点，提高结构设计的合理性。(2)转换大梁结构。高层建筑工程梁式转换层结构的设计，需要对应实际结构功能需求来进行相应分析。例如在对转换大梁进行设计时，需要对详细计算结构受力数据，依照竖向荷载或者承托建筑结构上部剪力墙内容，来完成各项组件的构建，为建筑结构抗震设计打下坚实的基础。另外，为提高工程各楼板之间的负载性能，必须要做好对结构刚度与强度的分析，确保工程结构竖向受力效果满足专业设计要求。(3)钢筋下料与绑扎。对于转换梁纵筋来说，具有直径大、排数多、数量多等特点，并且在施工时一般还需要进行全长加密处理，构造腰筋必须要严格按照受拉钢筋锚固要求将其锚固在两端柱子内，这就对钢筋下料与绑扎环节的处理提出了更高的要求。设计时要求每一道梁式转换层钢筋放样与所下材料完全满足专业设计要求，并且要与设计方案对应。提前进行简单布局的排列，确定出最符合实际要求的设计方案，最后在进行相应的处理，避免下料处理后没有按照既定规则来安置钢筋，影响钢筋绑扎效果，而对最后混凝土的振捣效果造成影响。(4)转换层计算。以提高结构设计合理性与有效性为目的，对转换层各细节做好设计，改善局部分析的合理性与有效性。在进行计算时可以选择用平面有限元的方式，分析不同数据之间的影响，并结合以往经验来做好各影响因素的控制，按照工程楼层实际情况进行计算。另外，为提高计算效果，还应对楼层平面内刚度实施三维空间盒子模型构建，提高模型数据与整体高层建筑梁式转换层结构控制的有效性。在转换梁截面计算时，如果转换梁承托上部普通框架，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁受力基本与普通梁相同，可以按普通梁截面设计方法进行配筋计算。4结束语高层建筑梁式转换层结构在设计施工时，往往会受到各项因素的影响，为提高其设计效果，必须要针对结构所具有的特点进行分析，严格遵循专业设计原则，做好每个细节的控制，做好各项数据的计算，争取不断提高工程建设效果。作者:才红 宁尧 么巧亭 单位:长春工业大学人文信息学院 长春新星宇建筑安装有限责任公司1、绪论1.1研究背景随着我国城镇化的快速发展，农村中的众多人们都去城市进行发展，因此现在导致城市里人口的数目的一直在扩大，房子也愈来愈供不应求。为了缓解这种人多房少供不应求的局面，愈来愈多的高楼、甚至超高层的大楼在众多地方拔地而起。开发商建造的那些高层建筑，能够高效利用少量土地造出众多楼层，大大提高了土地利用率。除了最大程度上占用了有限的建造空间外，而且还呈现出了完美的外观供人欣赏，有些高楼还成为了城市的标志与象征。因此常常可以变成区域性或者地标性建筑乃至城市的荣耀。虽然现在在城市中出现了愈来愈多的高楼大厦，然而现在却并未有被大众一致认可的方法以及标准来对高层建筑实施抗震设计，很多时候仍需建造师头脑中对建筑的把握和经验来进行设计，然而这种方式是否可靠，还很难进行评判。1.2研究目的及意义工程类的学科所面对的一定是经济建设。高层建筑成本高、其存在的不定性因素众多，应该针对它存在的问题实施进一步优化以及设计从而来得到好的开发计划以及节约成本、提升效率。然而现在结构与材料设计方面的理论以及方法仍未有统一标准，在结构和材料的设计中仍然有注重大小设计却不注意整体性和生命周期设计的情况。现在各类软件普遍在设计建筑结构中得到推广，现如今非常需要把概念性的设计以及整体性的优化结合起来，从这两方面来掌握高层建筑结构和材料的建造特点，从而让高层建筑结构和材料设计愈来愈适当以及可靠。2、高层建筑结构与材料的抗震分析2.1高层建筑结构与材料的发展及趋势2.1.1对钢筋混凝土的再次重视1990年后，一些本来建筑结构是高层钢的国家开始进行钢筋混凝土结构的发展。相对于钢结构，钢筋混凝土结构具备不错的整体性，有较大的刚度和较小的位移，又比较舒适。更重要的是能承受高温潮湿环境，比较便于维护。而且，就算是位于美国日本一些钢铁工业较为前列的国家，钢筋混凝土的成本仍然比钢结构低很多。尤其是三十层左右的高层建筑，基本上都使用的是钢筋混凝土。我国现在大部分都使用钢筋混凝土结构，关于混凝土方面的理论技术也日益趋于完善。2.1.2新型结构更广泛的应用框架结构以及剪力墙结构是高层建筑的传统结构。筒体结构在1960年左右才被推广出来，自从它被推广以来，它在3高层建筑中占了一个极其重要的位置。筒体有框筒体系、筒中筒体系以及多束筒体系这三种组成形式。1980年之后，又陆续出现巨形结构、应力蒙皮结构以及隔震结构。2.1.3对组合结构应用的增加使用组合结构造出的建筑比采用混凝土结构造出的建筑可以高出很多。因为钢管里面的混凝土处在被压迫的情况下，所以它的承受能力得到了大大的提高，这样一来钢材的使用可以大大减少。当巨形组合柱第一次在香港的银行得到使用时，经济上取得了很大的利润，当今混凝土的强度愈来愈高并且在施工水平上得到了改善，由此一来将来在高层建筑里使用组合结构的范围将会愈来愈大。2.2影响高层建筑抗震能力的主要因素2.2.1高层建筑结构上的设计建筑物假如平面的布置很多样化，导致质心和刚心无法重叠。这就要求工程师们在抗震设计过程中，结构上的布置要尽量让质心和刚心重合，从而减小扭转效应发生的可能性。建筑立面要均匀，让结构的重心尽量低，屋子以外的地方因为底面和下面结构相连薄弱，刚度突然变化，在地震过程中有很大的可能性会先倒下。而且，它在地震作用下会经过周围的屋面结构传到下部结构，一旦屋面结构刚度较小时，在下部某个范围里会受到较为严重的毁坏。在抗震设计的时候，在屋面以外的建筑不可以太高。另外，结构体系一旦有所改变，一定得进行转换层的设定。在设定转换层的同时也得考虑到建筑处在什么地方，根据现实情形选择恰当的模式，从而来降低刚度，使抗震性增强。如果你要让转换层的刚度得到提高，那么你的拥有很高的技术和丰富的经验。在细节方面尤其是不可以忽略的。2.2.2高层建筑建造所用的材料人们总是注重高层建筑的抗震性能，尤其是对于一些地震经常发生的地方而言，高层建筑的抗震性能如果不好，那么当地的经济会得到严重受损，人们生活也得不到安定。如果要加强高层建筑结构的抗震性，那么恰当的材料的选择显得尤为重要。在材料方面，我们要清楚一点:地震产生的危害影响是与材料本身的质量分不开的。如果说在一样的环境条件下面，如果材料的质量越大，那么地震产生的影响也会相应的变大，毁坏力度就会随之变大；如果材料的质量越小，那么地震产生的影响就会相应的变小，毁坏力度就会随之变小。因此，在建造各种房子里的构件时，我们通常使用类似多孔砖和空心塑料板材等的轻质材料，这些轻质材料可以大大使得建筑的抗震性能得到提高。2.2.3高层建筑场地的选择如果是因为地震较为强烈或者由于次生灾害导致的房屋倒塌，能够经过工程方面的措施进行补救以及预防，而一旦是因为地面的某种变形导致的房屋坍塌，那么就算是使用工程上的措施也很难将破坏补救回来。所以，在进行高层建筑场地的选择时，要尽可能的勘察仔细。弄明白地形地质等具体情形，选择一些比较能够抵御地震、甚至地震不容易发生的地方