本站小編為你精心準備了建筑結構設計研討（4篇）參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

第一篇：房屋建筑結構設計節能環保探析

摘要:

筆者基于房建結構中節能環保設計狀況實地調查之后，并結合相關理論和國家政策進行分析，充分意識到在資源日益匱乏，生態環境日趨惡化的總趨勢下，建筑行業應改變傳統的發展模式，走集約化發展道路，順應人們對環保、綠色和舒適這一追求的潮流，從而提高房建設計的科學性和節約性，提高居民居住舒適度和幸福指數。

關鍵詞:

房間結構；節能；環保；問題

1國外節能環保設計的發展狀況

隨著人們環保意識的逐漸提高，房建結構中節能環保設計獲得了較快發展，并取得了階段性成果。西歐部分國家在房建的供暖設備方面采取了節能技術，并形成了初具規模的產業部門，比如說:供暖設備調控元零件、控溫膜、保溫門窗。在建筑工程方面實踐成果主要有:

(1)改造現有建筑，與推倒重建的做法不同，歐美各國廣泛采取改造和翻新方式，這樣可以保證短時間之內收回投資資金;

(2)提高建筑的保溫性能，節能環保設計的關鍵是“超隔熱”技術，首先是將隔熱層加倍然后在墻壁例外設置不透氣層。這樣的話，夏天可防止室外氣體的流入，冬天可積聚室內火爐和電器散發的熱量。雖成本會提升5%，但能源消耗將會大大降低。目前，北美已建設將近三萬座超大型隔熱建筑;

(3)建筑法規方面，歐美國家差不多每年修訂一次房建節能環保標準，逐步提升標準和水平。比如英國外墻傳熱系數限制值能源危機前的1.6W到現在的0.45W。而在丹麥這一數值僅為0.2和0.3W，相形之下，我國的標準還有待降低;

(4)知名的節能環保設計專家有:Grim-shaw，Rogers，NormanForster。

2國內節能環保設計的發展狀況

相比西方發達國家，國內起步較晚，發展速度稍慢，不管是在理論建樹還是實踐成果方面都有待提升。我國七十年代開始進行太陽能建筑設計的相關研究。近年來取得了一定的發展成果，但是仍然存在不少問題:

(1)頒布與節能環保有關的建筑設計法律法規，比如說1986年，《民用建筑節能設計標準》，文件號:JCJ26—86，節能標準:30%，適用范圍:采取地區居住建筑。1993年，《民用建筑工程設計規范》，文件號:GB50176—93，使用范圍:全國民用建筑。1993年3月，《旅游建筑熱工及空氣調節節能設計標準》，文件號:GB50189—93，適用范圍:商業性旅館建筑。1994年，《建筑節能“九五”計劃和2010年規劃目標》，節能標準:50%，使用范圍:全國。2001年，《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》，文件號:JCJ24—2001，節能標準:50%，適用范圍:夏熱冬冷地區居住建筑。法規條文只是提供了宏觀管理的指導標準，在細節落實方面并不清晰明了，比如，要求提高節能標準，但實施，監督，管理，分析，評估，考核，獎懲機制并不明顯;

(2)最早1995年就已提出節能50%的標準，但截至2000年，達到這一節能標準的建筑比例約為7%，時至今日，仍然有很多地區部門辦公建筑存在超標問題;

(3)技能環保設計方案問題，國外雖有比較成熟的研究方法，但是我國地理環境復雜，南方是低山丘陵地區，西部高原山地，東北平原，華北黃土高原，這就要求相關技術人員嚴格依據國內各地實際氣象氣候條件和地理環境進行節能環保設計。比如，西藏和新疆有豐富的太陽能資源，東北豐富的風力;

(4)節能環保設計方案設計初期需要依據的分析方法和設計對策，理論成果相對缺乏，在房間結構設計過程中考慮如何節能環保，房屋建筑的總體設計充分利用當地的氣候和地理條件，房屋建筑的建筑規模大小建成之后是否會形成水泥森林，從而導致熱島效應的形成，及建筑設計方案將會產生多大的能源消耗等這些節能環保的關鍵問題，我國工程師歸于這些問題還比較陌生;

(5)國內現在的建筑大體是千城一面，鋼筋水泥結構，缺乏地域特色和民族風情，個別獨具特色的設計大多模仿借鑒西方模式，缺乏自主創新設計，問題主要表現在:①盡管東西部氣候差異很大，但是城市路燈一律采用白熾燈，能源消耗量比較大;②南北維度相差大，風向不一，但房屋建筑的設計并沒有結合當地的地理條件呈現不同角度的傾斜，基本上都是坐南朝北的走向，完全沒利用太陽輻射和自然風力對室內氣候進行調節。

3與節能環保有關的建筑學設計理論

維特魯威提出房建用地的選擇需要考慮主導風向，建筑結構適應氣候的多樣性，充分地利用太陽能。17和18世紀建筑設計普遍減少窗戶數量以達到對熱量的控制。1963年，V•奧戈雅提出“生物氣候地方主義”的設計理論，將人體生理性需求作為設計的出發點;印度的科里亞提出“形式追隨氣候”設計觀念，與之類似。1993年BrendaandRobert合著的《綠色建筑———為可持續發展而設計》提出了節能環保理念:循環利用材料和能源，節約能源，尊重環境，整體設計觀念。“綠色建筑”成為建筑行業的主流發展形式。還有其他的:可持續發展建筑和生態建筑，建筑技能主要的技術手段。

4房間結構中節能環保設計方案

(1)墻體節能設計。房屋建筑的外圍結構主要是墻體和窗戶以及屋面，房建結構設計必須考慮風水問題，即通風排水問題。據調查資料顯示:一般房屋建筑的能源消耗分為供暖設備約占47.2%，照明設備約占32.3%，電梯和衛生間約占20.5%。由此可見，墻體熱工性能的改善能夠有效地降低能耗。保溫外墻體必須具備相關方面的性能，發揮蓄熱、保溫、阻熱的作用，室內溫差保持在一定距離內。保溫外墻體分為兩種:單一型和復合型。其他節能墻體:①防曬墻，這種方法主要為了解決夏季西曬時間比較長的墻體設計，相比于遮陽板或隔熱玻璃，它的成本比較經濟，建筑方便。但是隔熱墻的設計需要與建筑保持適當的距離，既能有效起到隔熱效果，又能保證建筑通風流暢;②集熱蓄熱墻，使用熱容量大的材料作為外圍材料，可有效地維持室內溫度，既不會因為太陽的輻射溫度過度上升也不會因為冷卻而降溫，使得房間溫差穩定在五度以內;③透明保熱墻，其工作原理是在光照強的情況下，吸收熱量，在夜間散發熱量。如何提高透明隔熱材料的隔熱效率，是需要解決的核心問題。

(2)屋頂節能設計。房屋建筑的頂面一般是平面，隔熱設備為隔溫板。屋頂在整個房屋中起到遮陽擋雨防水隔熱保溫的效果，對室內小環境影響比較大，傳統屋頂一般都是鋪設保溫板或者控溫膜。但是現代建筑中，采取多種形式，綠化植被或者儲蓄清水，在熱量的吸收和散發兩方面都發揮巨大作用。主要的節能屋頂有:①通風屋頂和架空屋頂，主要適用于夏熱冬冷的地區，因為夏天溫度較高，可以加快熱量的散發;而冬季溫度比較低，可以有效控制室內熱量的流失。典型的代表就是印度建筑學家科里亞所設計的MRF總部的辦公大廈;②綠色屋頂，房屋建筑進行綠化設計，種植草坪，或者養花栽樹，或者種植蔬菜從而有效降低“熱島效應”所帶來的影響，其優越性主要表現在綠色植物的光合作用，提供大量的氧氣，改善空氣質量，營造一個舒適的辦公環境，并且廢棄物不會給環境帶來污染;③水池屋頂，在屋頂蓄水是一種有效解決熱量問題的措施，首先水的比熱容比較高，溫度變化比較小，作為液體的水在蒸發時間需要吸收大量的熱量，從而降低室內溫度，并且可以和美學結合起來進行設計，提高審美水平。

(3)外窗節能設計。房屋建筑中窗戶的位置，朝向和數量及面積的大小對于夏季降溫和冬季升溫具有很大的影響，一般房屋建筑為了保證室內亮度和采光，一般都會設計比較大的窗戶，并且為了室內空氣流暢，常常會前后窗戶對應設計。但是帶來的問題就是熱量的控制。因為窗戶一般都是玻璃材料，夏季玻璃會吸收大量的熱量到室內，從而增加降溫的能耗，據調查顯示，夏季因為太陽強烈光照所造成的室內熱量增加而需要消耗的冷氣占據空調總制冷負荷的三分之一左右。而冬季室內熱量通過窗戶大量流失，增加供暖負擔，資料顯示，冬季玻璃窗戶所損失的熱量大約占供熱負荷的一般左右，即供暖設備所產生的暖氣一般都流失了，增加能源消耗，污染環境。節能環保技術一般從三個方面進行:①減少滲透量，有效降低室外熱量對室內的滲透，一般是在夏季，可以種植綠色植物，比如爬山虎;②減少傳熱量，有效控制室內熱量的流失，一般是在冬季，可以在室內人工培養熱循環的小環境，③減少太陽輻射量，這個可以從各個方面進行解決。

參考文獻：

［1］高宏逵．夏熱冬冷地區辦公建筑節能設計對策研究［D］．工學碩士論文，2007．

作者:朱樹根 單位:南昌市第九建筑工程公司

第二篇：高層建筑結構設計的問題分析

摘要:

隨著我國城市化進程的不斷加快，為了解決城市人口激增和土地資源緊張的問題，高層和超高層建筑的數量不斷增加，成為了建筑產業的重要組成部分。但是由于高層建筑的結構具有較大的變化性和復雜性，在設計中有諸多難點和問題需要解決，以保障高層建筑質量的安全性和可靠性。為此，本文首先對高層建筑結構設計的要點和原則進行了簡要概括，然后對該項工作中存在的問題進行了總結，最后就如何解決這些問題提出了幾點個人意見，希望能為廣大同行提供參考意見。

關鍵詞:

高層建筑；結構設計；問題；對策

我國社會經濟的快速發展，城市規模不斷擴大，大量的外來務工人員在促進城市發展和進步的同時，也導致了一系列問題的產生，其中表現最突出的就是城市居民的居住問題。為了解決這一問題，高層建筑大量涌現。和一般的建筑比較，高層建筑在設計中的難度更大，只有確保其設計的科學性以及合理性，才能為順利施工提供保障。由此可知，設計是高層建筑建設中的核心環節，對于保證工程質量具有重要意義。針對高層建筑結構設計中抗風、抗震、消防以及扭轉等問題，本文從其設計要點和原則出發，對問題和對策進行了具體討論。

1高層建筑結構設計概述

1．1主要原則

首先，制定科學的基礎方案。在高層建筑中，地質條件是其結構設計的決定性因素。要提高基礎方案的科學性，需要設計人員準確把握其荷載的分布情況和結構類型，對影響其施工的各種因素進行和綜合分析。其次，明確計算簡圖。在高層建筑的結構設計中，計算簡圖必須包含結構的計算設計。如果計算簡圖存在問題，就容易導致安全隱患。因此，為了確保高層建筑結構設計的安全性，必須重視這一原則。最后，選擇合適的計算工具。隨著信息化技術的不斷發展，計算機技術在建筑結構設計中被廣泛運用，在高層建筑的結構設計中發揮了巨大的作用。

1．2基本要點

在設計高層建筑結構時，需要注意控制以下幾點:第一，遭遇暴風和地震力時，高層建筑的水平側向力;第二，對高層建筑的長度、寬度和高度比例進行嚴格控制;第三，確保高層建筑的整體不存在薄弱環節，保持其平面、體型、立面質量和剛度的對稱性和勻稱性;第四，對地震、風力、溫度變化和沉降導致的形變進行合理控制。在上述設計要點中，抗風、抗震結構、消防設計和扭轉問題需要特別注意。

2高層建筑結構設計中存在的主要問題

2．1抗風結構設計問題

高層建筑的樓層比較多，而且高度較高，這樣就很容易讓風在建筑表面的流動性發生變化，和空氣產生相關的動力效應。在這一作用下，風力就會對高層建筑中的柔軟結構生成靜力或者動力形態的震動。這種震動會對高層建筑的墻體、裝飾、支撐等結構產生較大的影響。因此在進行結構時，一定要注意抗風結構的合理性，預防建筑物結構被損壞。

2．2抗震結構設計問題

這一結構的設計一直都是高層建筑結構設計的難點之一，在很大程度上是因為設計人員缺乏足夠的靈活性，很容易忽略對地震的科學規劃。高層建筑的結構具有一定的復雜性，如果設計人員無法取得精確的抗震計算結果，就會影響抗震結構設計的完整性，一旦發生地震，就很容易導致高層建筑遭到巨大破壞。因此，這一點需要引起設計人員的重視，尤其是在地震多發地區。

2．3消防結構設計問題

我國和建筑有關的行業標準中對高層建筑結構的消防設計提出了明確的要求，規定其必須確保消防設計的科學性和合理性。但是從目前的實際情況來看，高層建筑結構的消防設計還存在很多解決的難題，例如使用的建筑材料的易燃性較高，在高層建筑結構中，火勢更容易蔓延，而且疏散的難度高于普通建筑。另外，排煙系統的合理設計存在較大難度，居住的人口數量較多，等等，都是高層建筑結構消防設計需要綜合考慮的問題。2．4扭轉問題在高層建筑結構的設計中，其剛度中心、幾何形心和結構重心是必須考慮的建筑三心，盡量讓三心匯集于同一點，即三心合一。如果在結構設計中無法滿足這一要求，就會導致扭轉問題的發生，在水平力的作用下，高層建筑的結構會遭受較大破壞。

3高層建筑結構設計問題的解決對策

3．1促進抗風結構設計方案的逐步優化

這一措施可以從高層建筑結構設計中存在的問題和難點出發，具體實施方案如下:第一，優化基礎。要確保高層建筑結構具備良好的通風性能，最重要的就是要有牢固的基礎結構。為了滿足這一要求，在設計基礎部分時，可以采用級配等級較高的砂石，并且在基礎的持力層中增加抗拔錨桿。第二，增強高層建筑節能結構的設計。在高層建筑非承重構件的設計過程中，可以充分利用剪力墻和樓板等能耗部件盡量抵消風能對建筑本身產生的影響。第三，降低風力疊加和水平載荷對高層建筑結構的影響。受到風力作用的影響，高層建筑很有可能產生結構內力。這種結構內力在水平方向上，還可能和風力進行疊加，從而產生更大的水平作用力，會對高層建筑產生很大的影響。因此，在設計高層建筑抗風結構時，應該要嚴格控制水平力對其的影響程度，盡量選擇性能較高的混凝土開展施工，降低結構內力出現的風險。第四，增強建筑結構的抗風力和承載能力。在設計時，可以根據相關的數據對其抗風力和承載力進行驗算，并將參數適度放大，確保其具備良好的抗風性能。

3．2不斷優化抗震結構的設計方案

首先，對抗側力構件進行合理安排。設計高層建筑結構時，如果能確保水平方向中的對稱性，就可以有效預防并控制地震對其造成的破壞。通過調整抗側力構件的位置，能夠促進應力分布系統在水平方向上的形成。假如能夠同時增強測力構件在垂直方向上的性能，可以形成一套比較良好的應力分布系統，提高建筑結構的穩定性和連續性，增強其抗震性能。其次，加強地基的抗震性能。一旦發生地震，高層建筑結構的地基最容易遭到破壞。為了預防這一問題，可以在地基的基礎施工中增加樁基的埋深深度，增強它和上部結構的聯動性。再次，提高剪力墻的性能。采取這一措施的主要目的是為了增強剪力墻在地震中吸收建筑內力的功效的功能，這樣就可以通過墻體和樓板剛度的增強來對建筑的移位進行控制，滿足抗震需求。最后，實現高層建筑結構構件的一體化設計。通過對扶壁、筒口、筒腳的簡單化設置，達到相應建筑物的對稱。另外，可以將相應的柱子、樓板進行一體化設計，有效加強整體結構的連續性和剛度，增強建筑物的抗震能力。

3．3優化消防結構的設計方案

在高層建筑結構的消防設計中，首先應該對防火結構之間的距離進行科學控制。如果其結構設計和當地的地形條件相符，則防火結構的間距可以適當增加。從材料的使用角度來看，盡量減少易燃材料的使用范圍和使用頻率，多采用耐火性能好的材料。同時，為了降低火災事故發生后人員的傷亡，必須建立良好的疏散系統。在消防結構設計時，可以通過設置雙通道疏散，增設防煙區、耐火區、避難層等設施來增加消防能力。同時，高層結構可以通過設置相應的隔離結構來有效地控制火勢蔓延，增強建筑消防安全能力。

3．4扭轉問題的優化設計

在地震因素或者風載荷的作用下，高層建筑很容易出現扭轉問題。為了有效預防這一問題的發生，需要我們選擇科學的結構形式，并對布局進行和合理安排，使高層建筑的剛度中心、幾何形心和結構重心保持一致。受到建筑場地，或者是城市規劃街道景觀的要求等因素的限制，高層建筑無法全部采用相對簡單的平面方式，那么在選擇比較復雜的建筑結構，例如“T型”或“十”字型等，就必須確保突出部分的長寬比在要求的范圍內。另外，在布置結構時，盡量好使其保持對稱，這樣有助于提高其穩定性。

參考文獻：

［1］南春峰，黃朝剛．探究高層建筑結構設計的問題及對策［J］．現代裝飾(理論)，2016，01(27):263－264．

［2］岳文萍，茂，劉飛飛．高層建筑結構設計的問題及對策探討［J］．住宅與房地產，2016，37(03):90－91．

［3］郭懷祥．淺談超高層建筑結構設計的關鍵性問題［J］．中華民居(下旬刊)，2014，12(09):357－358．

［4］張秀麗．高層建筑結構設計的問題及對策探討［J］．中國建材科技，2014，20(S2):61－62．

作者:趙海峰 單位:內蒙古電力勘測設計院有限責任公司

第三篇：高層建筑結構設計中抗震問題研究

摘要：

隨著國民經濟的快速發展，我國高層建筑的數量呈幾何式的增長，高層建筑已經成為城市中最主要的建筑形式，然而限于以前我國經濟條件所限，我國的抗震標準偏低，高層建筑的抗震性能不佳，相關行業規范急需調整，我國高層建筑設計過程中存在一系列問題，針對高層建筑抗震設計中的相關問題，應該當采取積極的應對措施，切實提高高層建筑的抗震性能。

關鍵詞：

高層建筑；結構設計；抗震問題

一、高層建筑抗震設計的原則

高層建筑抗震設計主要遵循以下四點：應選擇有利抗震的場地和地基進行建設：高層建筑的建設范圍應盡量避開地震帶，如果實在無法避免應采取必要的抗震措施。在危險地段上是不能進行高程建筑的建設工作。在設計前需要計算好建筑結構的自震周期，并與場地的周期錯開，以防止地震發生時，出現共振現象導致建筑破壞。建立良好的抗震結構：良好的結構類型是在保證高層建筑的抗震性的同時，具備良好的經濟性。結構中應設計對到抗震防線，以防止部分構件或結構損壞而導致整個建筑的抗震體系被破壞。在青海地震中，玉樹縣結古鎮的建筑結構以土木結構為主，該結構并不具備良好的抗震性能，且并沒有采取足夠的抗震措施，導致該地區90%的房屋發生坍塌。盡量設計多道抗震防線：地震一般不會只發生一次，在第一次地震后，一定會發生多次余震及第二次地震。如果高層建筑只有一道抗震防線，在第一次地震后備破壞，將無力面對之后的第二次地震或多次余震。青海地震一共發生了兩次地震及多次余震。許多在第一次沒有震塌的建筑都毀于了第二次或之后的余震中。設計利于抗震的建筑平面：在進行建筑的平面設計時，應盡可能地保證建筑結構的剛度和質量的均勻分配。建筑結構與平面設計應采用對稱的方式，才能在地震中有效地變扭轉效應。青海地震主要發生在玉樹縣結古鎮，當地的房屋建筑大多數是由居民自主建設的，因為缺乏足夠的建筑專業知識，所以沒有考慮到建筑平面設計的抗震需求也是非常常見的。

二、高層建筑結構設計中抗震問題

1.高度問題

根據我國現行的高層建筑技術結構規范，以鋼筋混凝土為基本結構的高層建筑都有一定的合理高度。這個合適高度與當前經濟發展水平、建筑技術發展水平以及建筑施工水準直接吻合，具有極高的安全性和穩定性，然而實際的高層建筑建設中可能出現高度超限的客觀情況，導致其抗震能力大打折扣，危害公眾安全。在高層建筑建設實施中應該以嚴謹審慎的態度結合工程實踐的相關經驗科學合理處理，確保高層建筑符合適宜高度。

2.建筑結構材質問題

由于地震帶來的嚴重危害，人們越來越偏重于抗震性能好的高層建筑結構形式以及建筑材料，尤其在地震多發地帶這個趨勢更加明顯。我國高度達到150m的建筑物廣泛采用的建筑結構體系有框一筒、筒一中筒和框架一支撐三種。我國高層建筑基本以鋼筋混凝土的建筑結構為主，其主要結構是鋼筋混凝土核心筒，變形控制基準是鋼筋混凝土結構的位移限制。但是，考慮到鋼筋混凝土的彎曲變形有較大的側移，只是依賴剛度本身就比較小的鋼框架的協調配合來減弱側移，無疑無法收到理想的抗震效果，同時還加大了鋼結構負擔。

3.抗震設防烈度低

在當今中國經濟水平得到長足發展的時代背景下，我國現行的建筑結構設計規范已經遠遠落后于現實的要求，已經很難適應當下的國情，建筑結構設計規范應該在某種程度上進行調整，以適應當前對抗震安全性的新要求。以前受制于財力不足的限制，我國建筑結構設計標準低，抗震設防烈度低，建筑結構在抗震中的經濟損失很大，因此基于地區設防烈度的級別制定相應的彈性設計標準得到了眾多業界人士的支持。

三、增強高層建筑結構抗震性能的具體策略

1.高層建筑結構彈塑性

在發生地震時，高層建筑物，會在地震力影響下，出現不同程度的形變。此時，建筑中的抗震組織，會發揮塑形保持的作用。對此，針對于高層建筑，必須要注重其建筑的抗震能力，以及建筑彈塑性變形能力的分析研究。因此，在高層建筑工程抗震設計中，對于建筑的彈塑性分析計算是非常關鍵的一個點。在分析高層建筑結構的彈塑性時，分析的方法主要體現在以下兩點：即彈塑性動力以及彈塑性靜力分析法。彈塑性動力分析方法，以結構統計模型為前提。這種方式的應用，雖然理論上分析較為簡單，但是實際的操作，對于技術人員的專業水平要求較高，對此加強設計人員的綜合素質培養，是非常有必要的。從而更好地降低地震破壞的后果，同時在對其進行分析時，地震波會產生很大的影響。最后的結果往往會有很多個，這時就要對結果進行仔細地研究，更好地保證其研究的結果。彈塑性靜力分析法，采取的是結構統計模型，在使用過程中，需要結合空間協同平面結構模型、三維空間模型，照比第一種方法，分析結果受到地震波的影響不大，但是對于建筑底層的水平載荷要求較高。

2.合理選擇高層建筑材料

在進行高層建筑抗震設計時，材料的選擇十分重要。對于即將選擇的材料，要科學地分析其材料的抗震性能，對材料的參數變異性進行整體研究，保證最終材料的選擇的合理性。同時，還需要對材料的承載能力進行充分的考慮，保證材料抗震分析的全面性。從抵抗地震的要求來看，建筑結構還需要具備一定的延性，為了充分地滿足需求，在選擇建筑材料時，就需要充分地考慮建筑施工的各個方面的實際興情況，選擇最為科學合理的建筑材料，提升高層建筑抗震能力的同時，保證材料選擇的科學性及經濟性。

3.增多抗震防線的建設

高層建筑的抗震設計中包含防線建設，為了達到提升抗震能力的目的，可以增多抗震防線的建設。這樣一來，在發生地震時，即使第一道防線被破壞，第二道、第三道，甚至是更多道的防線均會起到阻擋地震作用力的目的，減低建筑物倒塌發生率。通常來說，多個肢節和壁式框架的框架剪力墻結構是比較有效的防震結構之一。框架剪力墻中包含多道抗震防線，第一道抗震防線為剪力墻，這是主要的抗側力構件，當剪力墻的數量比較多時，其所具備的承載能力也會相應的提升。同時，在地震的作用下，剪力墻開裂之后，任一層框架部分的框架和墻會協同一起分散地震剪力，降低地震作用對建筑物的傷害。此外，框架剪力墻中的剪力墻也可以進行連梁的設置，通過連梁的防線作用，改善建筑物的抗震能力。

4.加強高層建筑工程的質量監督

近幾年我國經歷的幾場地震中，特別是汶川地震后，被破壞的建筑普遍存在這一定的質量問題，這是導致建筑受損嚴重的最主要因素。建設施工時的不規范給建筑結構的抗震效果帶來嚴重的潛在危害，一旦地震發生建筑結構將變得相對脆弱，所以要全面加強相應的監督機制，使高層建筑的設計、施工、監理等各個環節發揮應有的作用，切實保證高層建筑結構的優良，確保其在地震發生時具有較好的抗震效能。

四、結語

本文通過對高層建筑結構抗震設計的基本方法進行闡述，然后對高層建筑的受力特點及結構類型進行分析，得出提高建筑抗震性能的設計方案，希望本文可以對以后高層建筑結構設計提供有利的幫助，從而提高高層建筑的抗震性能，促進高層建筑的進步與發展。

參考文獻：

[1]董麗萍.高層建筑結構抗震設計要點解析[J].山西建筑，2015(6)：52-53.

[2]曾建寧.高層建筑結構抗震設計優化措施探討[J].科技創新導報，2015(16)：84.

[3]朱曉玉.抗震理念在高層建筑結構設計中的應用[J].中國房地產業，2015(9)：67，69.

[4]韓炯.高層建筑結構抗震設計優化措施解析[J].建材與裝飾，2015(49)：80-81.

作者:張秀珍 單位:內蒙古交通設計研究院有限責任公司

第四篇：建筑結構設計中短柱延性分析

摘要:

隨著社會經濟的發展，高層建筑在諸多城市建設中不斷涌現出來。在對高層建筑進行設計的時候，多數設計都可以采用計算軟件進行設計，降低了設計人員的工作量，但還有一部分工作需要設計人員進行操作，即按照軟件計算結果計算建筑的受力狀態，對建筑結構構造措施進行設計。本文主要針對高程建筑中短柱延性設計的提升進行分析和研究。

關鍵詞:

高層建筑；結構設計；短柱延性；分析

在高層建筑建設中，短柱的應用已經比較普遍，而在層高設計一定的情況下，為了使建筑延性提高，需要增加柱截面積，降低軸壓比，軸壓比越小，柱截面積越大。所以，在高層建筑結構設計中，為了對軸壓比限值進行滿足，往往需要將柱的截面積提高，出現短柱構造，甚至是超短柱構造。而在抗震性能的要求下，短柱要求具有足夠的抗震性能，需要將短柱延性進行提高，本文也針對建筑結構設計中延性提高的方法進行分析。

1確定短柱的方法

根據相關要求，短柱的定義為柱子凈高(H)比截面高度(h)，即H/h≤4時，將該柱稱為短柱，在建筑施工中，施工技術人員對短柱進行判定的時候多數都按照該判定方法來確定。該判定方法用到的參數只是層高與柱截面的關系，而對柱本身的內力關系沒有應用。而按照材料力學、結構力學理論，根據剪跨比(λ)也可作為短柱的衡量依據，即λ=M/Vh≤2時，該柱也為短柱，但是與層高與柱截面的關系下的H/h≤4的短柱判定方法相比，在這一條件下，λ的取值未必小于2，即不一定是短柱。在多數設計中，設計人員都采用H/h≤4來判斷短柱，主要依據的原理包含以下幾個方面:首先，λ=M/Vh≤2;其次，因為框架柱反彎點多數都已交接近柱中點，因此M取值為0.5VH，則此時λ≤2，即H/h≤4。但是在高層建筑中，由于柱、梁線剛度比較小，特別是建筑底部基層，柱體嵌固的影響比較大，并且柱受梁的約束彎矩較小，反彎點高度大于柱高的一半，甚至反彎點不存在，此時如果仍采用H/h≤4來判斷短柱是不合理的，應該采用λ=M/Vh≤2進行判定。如果反彎點沒有在柱中點，那么柱上部與下部截面彎矩值是不同的，即Mh≠Mt。所以，上部與下部的剪跨比也不同，即λh=Mh/Vh≠λt=Mt/Vt。這個時候，對短柱進行判斷時，采用哪一個截面剪跨比判斷，是一個重點考慮的問題。經過分析研究，認為取二者中的較大值作為判定短柱的依據，即λ=max(λh，λt)，其原因包含以下方面:第一，框架柱可看做一個連續梁，受定值軸壓力，柱高(Hn)類似于連續梁的剪跨，相關試驗研究顯示，連續梁剪跨一定時，在截面下部、上部配置同樣的縱筋，在彎矩較大的區段會出現剪切破壞;第二，在框架柱中，彎矩較大的區段也會發生臨界斜裂縫。實際上，在連續梁剪跨或柱高范圍內，在彎矩較大的區段上會出現最大剪跨比。隨著剪跨比的增大，鋼筋混凝土構件的抗剪力會降低。因此，在相同條件下，彎矩較小區段的抗剪承載力要比彎矩較大區段的抗剪承載力要大。在荷載作用下，彎矩較大區段上發生剪切破壞的可能性大于彎矩較小區段。所以，將上端和下端截面中剪跨比較大的值作為判斷短柱的剪跨比值，是符合要求的。通常而言，位于高層建筑底部基層中框架柱的反彎點都是位于柱上部的，即Mb＞Mt。這個時候，對短柱進行判定的時候，可按照以下公式進行，式(1):Hn/h≤2/yn，式中，Hn表示n層柱的凈高。yn表示n層柱的反彎點高度比，按照幾何關系，可知:yn=1/(1+ψ)，其中，ψ=Mt/Mb，0≤ψ≤Hn。如果反彎點出現在柱的中點，則有ψ=1，yn=0.5，則式(1):Hn/h≤4;如果反彎點在柱上端，則ψ=0，yn=1，則式(1):Hn/h≤2;如果不存在反彎點，則可直接按照最大彎矩作用截面的剪跨比λ=M/Vh≤2進行判斷。通常而言，計算過程中，可對反彎點高度比yn按照D值法進行確定，然后根據式(1)計算對是否屬于短柱進行初步判斷。

2提高短柱延性的措施

2．1使用鋼管混凝土柱

在薄壁圓形鋼管內填入混凝土構成的結構即為鋼管混凝土。鋼管對混凝土產生側向約束力，混凝土處于受壓狀態，混凝土的抗壓強度及極限壓應變能力都得到提升，特別是對高強度混凝土延性的改善效果非常明顯。除此以外，結構中鋼管不但發揮了橫向箍筋的作用，也發揮了縱筋的作用，管徑與管壁厚度比值小于90，類似于混凝土配筋率超過4.6%，明顯超出抗震要求中混凝土配筋率要求。由于此類結構的抗壓強度與抗變形能力非常好，即便是在高軸壓比下，受壓區都不會出現先破壞的現象，與鋼柱相比，也不會出現屈曲失穩情況。所以，為了對截面轉動能力進行控制，對軸壓比限值不需要限定。鋼管混凝土單支柱承載力計算可用公式(2)計算，式(2):承載力≤Φ1ΦeNθ，式中，θ表示套箍指標，值域［0.3，3］。根據式(2)，在套箍指標選擇合適的情況下，使用高強度混凝土可使柱子的承載力大大提高，且柱截面可大大降低，比普通鋼筋混凝土柱至少降低一半，消除了短柱，抗震性能能夠大大提高。

2．2使用鋼骨混凝土柱

將混凝土外包于鋼骨即可構成鋼骨混凝土柱。一半情況下鋼骨的類型包含十字形截面、口字形截面和工字形截面集中，和鋼結構對比，鋼結構構件局部可能出現屈曲，而鋼護混凝土柱由于鋼構件外部包裹有混凝土，不會發生屈曲現象，柱子的整體強度得到了加強，鋼材的強度可以有效的發揮出來。而且與一般鋼結構柱相比，采用鋼骨混凝土結構可降低一半以上的鋼材用量。而與混凝土結構相比，由于鋼骨的存在，使柱子的承載力大大提高，柱的截面積也有效的降低，由于混凝土在鋼骨翼緣及箍筋作用下受到約束，提高了混凝土的延性，柱的延性與耗能能力都得到加強。該結構類型中，對混凝土與鋼材的優勢都得到了最大限度的發揮，具有延性好、截面小、自重輕等優勢，在高層建筑中的應用對抗震性能可有效的改善。

2．3使用分體柱

對于短柱而言，其抗彎承載力與抗剪承載力要大很多，所以在地震作用下，抗剪承載力如果受到破壞后，抗彎強度再大也都無法發揮出來。所以，可將短柱的抗彎強度人為性的降低，使其略低于抗剪強度即可，在地震條件下，柱子抗彎強度受到發揮出現，呈現延性破壞作用。為了使抗彎強度降低，在柱中可沿豎向設置縫隙，將短柱一分為二或四部分，構成分體柱，各分體柱均單獨配筋，在分體柱之間設置連接縫，使各分體柱的初期剛度增加。相關研究顯示，分體柱與整體柱相比，抗剪能力基本一致，抗彎承載力降低，這就使柱子的變形能力與延性都得到了提升，由原來的抗剪型破壞形態轉變為彎曲型破壞形態，也將短柱消除，變為分體長柱，對剪跨比λ≤2時的抗震性能有效的進行了改善。

3結語

對短柱進行判斷時，采用剪跨比λ≤2作為判斷依據，要將短柱的截面尺寸盡可能的減小，使短柱的承載能力盡可能的提高，對短柱的延性采用各種方法進行提升，有效的提高短柱的抗震性能。在實踐中，鋼管混凝土、鋼骨混凝土等結構類型，對短柱的承載能力提升效果非常顯著，而分體柱在改善短柱抗震性能方面效果非常好。在高層建筑中的應用，也有效的減少了建筑底部幾層結構中短柱及超短柱的出現，避免了因短柱脆性破壞造成的建筑抗震性能下降的問題出現。

參考文獻：

［1］康洪濤，王興洋．高層建筑抗震設計短柱問題的處理方案［J］．科技信息，2013(12):412．

［2］謝國．試論高層建筑框架結構的延性設計［J］．河南科技，2013(13):166+170．

作者:陳德源 單位:廈門同安建筑設計院