導語：如何才能寫好一篇房屋鋼結構設計論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：鋼結構現場施工

1．前言

《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》公布以來已經快三年。這幾年，這類工程發展，《規程》起了很大推動作用，但也陸續聽到一些令人不安的情況。今冬雨水較大，降雪較多，有些地方雪特別大，結構壓壞恐怕很難避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。最近某廠屋頂漏水解決不了，找到鋼結構委員會來了，不是雨水，是冷凝水，以前還沒有碰到過。另外，也看到一些工程，有的框架梁太細，令人擔心，遇到大雪很可能出問題。有的骨架立起來搖搖幌幌，沒有支撐，說裝上墻板就好了，好象有了墻板就可以不要支撐。現在排架多起來。用鋼筋砼柱、輕鋼梁，造價較低，但有的嚴重不合規定。現在是市場驅動，有些企業搞承包能省就省，盡量壓低造價，管它是否符合規定。有的連規定也不清楚。利用開年會的機會，結合了解到的一些情況，就門式剛架房屋設計施工中的問題，作一個發言，拋磚引玉，希望和與會代表交流，取得一致看法。

2．設計方面

1）屋面活荷載取值

框架荷載取0.3kN/m2已經沿用多年，不打算修改。但屋面結構，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2。《鋼結構設計規范》征求意見稿規定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結構設計規范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規定，遇到超載情況，就要出安全問題。現在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。

2）屋脊垂度要控制

框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時說過不包括屋脊點垂度。現在了解到，美國是計算的。他們作框架分析，一般是將構件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現斜坡，使屋面變形。現在打算做個規定，剛架側移后，當山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。

3）鋼柱換砼柱

少數單位設計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設計好之后，又根據業主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應當指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構件內力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關。建筑結構是一門科學，如果不按科學辦事，是要吃苦頭的。今后國家要執行建筑法，實行強制性條款，違反其中一項，出了工程事故，是要受罰的。

4）檁條計算不安全

檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構件技術規程》中講的，有的設計人員恐怕還不了解，甚至有些設計軟件也未考慮。但是，設計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮，否則就不需要高級工程師了。再有，設計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應力將高于計算值。《規程》3.1.7條規定：“結構構件的受拉強度應按凈截面計算，受壓強度應按有效截面計算，穩定性應按有效截面計算，變形和各種穩定系數均可按毛截面計算”。曾有人問，這條規定是什么意思？如果有人再提這樣的問題，我想問他，鋼結構學過沒有？因為這是鋼結構的基本概念問題。如果這樣的問題都簽不出，說明他還不具備鋼結構的設計資格的。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。人家是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。

3．施工方面

1）柱子拔出

有的剛架在大風時柱子被拔起，這是實際中常出現的事故。主要原因不是剛架計算失誤，而且設計柱間支撐時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設置少量柱間支撐來抵抗縱向風荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風荷載較大的地區剛架柱受拉時，在柱腳應考慮抗拔構造，例如錨栓端部設錨板等。

2）沒有柱間支撐

這種情況最近較多，需要大聲疾呼，這樣不行。蒙皮作用雖然各國都在研究，但沒有任何一本規范允許不設支撐。蒙皮作用的影響因素太多，并非在任何情況多能發揮作用。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。蒙皮作用最多只能視為一種剛度儲備。

3）端板合不上

端板連接是結構的重要部位。由于加工要求不嚴，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴懲影響工程質量。

4）錨栓不鉛直

框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應堅持先將底板用下部調整螺栓調平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實，國外此法施工。最近在上海討論輕鋼施工驗收規程，不少專家強調了這種方法。

5）保溫材吸水超重

有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時間較長。屋面的設計荷載很小時，當吸水量達至一定程序，超過了結構的承載能力，就要倒塌。

6）保溫材料胡亂安裝

保溫材料一般采用玻璃棉，其厚度根據熱功計算確定。正規做法是采用背面帶鋁箔隔汽層的玻璃棉，有的不用鋁箔，用牛皮紙，我不清楚牛皮紙是否可作隔汽層，如果可以，也比不用任何隔汽層好。防止冷凝水向室內滴水，是房屋的使用要求之一。有人以為鋁箔只是為了美觀，或承受拉力，實際上它的主要作用是作隔汽層。承受懸掛時的拉力還可以用玻璃纖維布或鋼絲網。現在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽層。另外，當采用內層鋼板吊頂時，不是將保溫卷材壓在檁條上，而是為了施工方便，將保溫材剪斷，放在檁條之間的吊頂上，形成冷橋。某工程在這樣處理的同時，又將吊頂鋼板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作業時，將周邊門窗關閉，由于室內外溫差大，大量水汽在屋頂凝集，由吊頂鋼板搭接處流下，形成了“外面不下里面下”的狀況，使工程不能交工。經驗告訴我們，當保溫卷材有隔汽層并保持接縫處密封時，卷材是干燥的，無隔汽層時卷材是濕的。在水份的長期浸泡下，隨著時間的推移，保溫棉將被逐漸壓實，最終失去應有的保溫作用，因此安裝方法是否對頭，關系很大。

4．其它

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關鍵詞：鋼結構 廠房設計 技術要求

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：

隨著市場經濟的不斷發展以及我國綜合國力的提升，國內的大型鋼結構廠房的需求量不斷增加，鋼結構廠房在企業擴大生產經營規模中得到廣泛的應用，當前需要加強對鋼結構廠房設計的經驗進行總結，不斷創新技術。

一、工程簡介

某大型有色礦山生產用房主要從事銅鉬礦石選礦生產使用，為擴大生產規模決定興建面積35000平方米的鋼結構廠房，該工程于2012年4月完工，主要的鋼結構設計平面圖如下。該鋼結構體系采用彩鋼夾芯板等新型的墻體材料進行維護，突出了時代感。

二、廠房設計技術要點研究

該廠房工程的負荷量大，能否達到廠房使用的要求就必須重視鋼結構的設計，主要設計要點如下：

（一）廠房結構設計

一是加強處理了廠房的縱向伸縮縫問題，其縱向270m的設計于廠房的規范要求符合，設計時因為考慮了鋼結構產鋼的荷載較大以及跨度交款，根據《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）對廠房的多項參數進行控制和取用，在這一范圍內，又必須以《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）為依據減少鋼材的用量，即在廠房的98.4m處位置設縫，注意將縫分開，如此能降低工程造價，減少工程設計難度。

二是在進行結構布置時，無論是哪種類型鋼結構廠房，一定要重視縱向支撐體系以及鋼架體系的設計，構建穩定的鋼結構，一定要選取合理科學的布置信形勢以及廠房支撐形式，在可靠安全的基礎上設計使用功能，延長廠房使用壽命。

三是在對鋼結構的加工質量進行設計控制時，須重視鋼結構原材料從采購開始一直到成品出廠的把關，尤其重視廠房結構轉換梁的構件以及“十字形”截面柱的尺寸精度。

（二）廠房支撐體系設計

作為鋼結構廠房設計的關鍵部分，鋼結構廠房支撐體系主要是支撐廠房的各個平面框架，構成較為穩定的廠房鋼結構系統，兼有承擔傳遞地震力、風荷載以及溫度應力等，支撐體系還要提供一個穩定安全的支撐力，確保鋼結構系統的穩定。該廠房支撐體系還要在承擔100噸的縱向荷載力。在廠房的柱頂、屋梁以及各個梁祝的外側設計剛性系桿，在屋面以及有支撐的柱間設計系桿，另外設計支撐體系時，利用均衡布置法，沿鋼結構廠房縱向屋檐處，從水平位置設計三道支撐，橫面上的柱間以及屋面設計支撐，這樣建立起“三橫四縱”支撐系統，再通過系桿、支撐以及鋼架形成穩定體系。

（三）廠房屋面設計以及屋面支撐系統的設計

該工業廠房的支撐系統主要是以廠房的高度、跨度、屋面的結構、所在區域的地震設防度以及柱間布置為依據。該廠房在內無檁、有檁屋蓋體系都會設置垂直方向的支撐，無檁廠房含屋架焊接，有上弦支撐功能，鋼結構廠房的屋面須在天窗架以及屋架設計橫向支撐，一般屋架間距高于13m的廠房或者含有較大的振動設備的廠房則必須設置縱向的水平支撐。

大型鋼架結構的屋面防水、排水設計也是廠房屋面設計的重點。從《屋面工程技術規范》規定來看，廠房的屋面坡度最低為5%，該廠房處于冬天積雪較多區域，坡度設計適當進行了增加。通常單坡廠房屋面長度由該廠房所在地的降雨水頭高度情況以及最大溫差決定，從廠房設計的經驗來看，一般屋面的坡度長度應保持在70m范圍內。市場上的鋼結構廠房屋面存在2中做法，一是設計為剛性屋面，即該工業廠房使用的壓型鋼板內含保溫綿，另外一個是柔性屋面，即保溫層、鋼板內板以及防水層組成的屋面。

（四）構件吊裝工藝設計

大型鋼結構廠房的結構構件含屋架、支撐、檁條、梁柱、墻架以及天窗架等等，不同構件尺寸、形式安裝標高各有不同，為保證經濟合理，須應用不同的吊裝方法以及起重機械。

該廠房在吊裝廠房鋼柱時，由于占地面積大，設計時使用的是塔式以及自行式起重機安裝鋼柱，吊裝方法為滑行吊裝法以及旋轉式吊裝法。一般吊裝重型鋼柱則采用雙機抬吊法。在起吊鋼柱時雙機共同吊起鋼柱，達到一定的離地高度之后停止，接著主吊機單獨吊起鋼柱，當豎直吊起鋼柱時，拆掉另一臺機器的鋼絲繩，主機繼續吊起鋼柱達到指定位置，對鋼柱的垂直度進行校正，保證偏差在20mm范圍內。校正鋼柱、固定鋼柱過程中，須對鋼柱的垂直偏差程度進行檢查，一旦超出指定范圍，用千斤頂校正。

在設計大型鋼結構廠房時，如果有起重較重的吊車要求，在進行廠房設計時必須重視吊車荷載對廠房結構的影響，保證鋼結構的穩定安全，海牙控制鋼梁降低造價，如該廠房吊車荷載中的柱頂位移必須符合規范內容，在這一條件下，靈活控制綴條等構件的細長比。

三、結語

我國應用大型鋼結構廠房時間較短，還須加強設計經驗和技巧。鋼結構的設計在廠房總體設計中非常關鍵，需要堅持實用性、經濟型原則下，根據廠房所在地的氣候以及客觀條件下，因地制宜完成建筑結構的設計。

參考文獻：

[1] 谷民. 冶金工業鋼結構重防腐涂料的施工質量控制[J].山東冶金，2009：124-126；

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關鍵詞： 冷彎薄壁輕型鋼結構； CAD/CAM； 軟件架構； 數據結構； 軟件開發

中圖分類號： TU392；TP317.4文獻標志碼： B

CAD/CAM software of cold-formed thin-wall lightweight

steel structure for residence buildings

YANG Huizhu1,2, CHANG Zhiguo1, WANG Xiaofeng1, ZHANG Qilin1

(1. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China;

2. Shanghai Tonglei Civil Engineering Technology Co., Ltd., Shanghai 200433, China)

Abstract： To develop a special CAD/CAM software for residence building structure system of cold-formed thin-wall lightweight steel structure, the constitution and construction characteristics of this kind of structure system and its typical connection joints are introduced and analyzed, and the function design and logical division of working flow are implemented according to the practical design work; the software framework and operation procedures are designed as starting from design model to calculation model then to detailing model. The structural design, calculation and installation of the structure system is based on assemblies, hereby basic software objects are determined as wall sheet, floor region, single sheet of planar roof truss. A hierarchy data structure of assembly-member object is designed to meet the different requirements of structural design and detailing design. The CAD/CAM software is developed based on AutoCAD graphics platform, and the kernel functions are realized for modeling, calculation, drawing, and so on.

Key words： cold-formed thin-wall lightweight steel structure; CAD/CAM; software framework; data structure; software development

0引言

冷彎薄壁輕型鋼結構住宅是一種以冷彎薄壁型鋼構件和輕型板材共同作為承重和維護結構的新型綠色住宅，見圖1.

冷彎薄壁輕型鋼結構住宅具有節能環保、質量輕、強度高、抗震性能好以及易于規模化與標準化生產等諸多優點，在國外已被大量使用，近年來國內也開始逐步推廣應用.

國外已經具備比較完善的輕型鋼結構住宅CAD/CAM軟件，已實現設計加工一體化、無紙化的自動數控加工；而在國內，由于這種軟件的復雜性以及國外對此類軟件的技術與商業壟斷，輕型鋼結構住宅CAD/CAM軟件成為國內各生產廠家普遍的技術瓶頸.

龍骨結構體系是冷彎薄壁輕型鋼結構住宅的主要結構形式.針對該結構體系，本文開發出三維可視化的CAD/CAM集成化軟件.

1結構體系與構造

龍骨式低層冷彎薄壁輕型鋼結構住宅由屋面系統、樓面系統和墻面系統等3部分組成，見圖2.

墻面系統由冷彎薄壁輕型鋼柱和內、外層結構覆面板組成，見圖3.墻體是主要的豎向和水平承重系統，起維護和承重的雙重作用.墻柱體系由C形鋼柱和導軌組成鋼骨架，并設置鋼拉帶支撐，墻體外側OSB板和內側石膏板通過自鉆螺釘與鋼骨架相連.樓面系統由冷彎薄壁輕型格柵鋼梁，上、下結構面板以及樓面細石混凝土等材料構成，柵格鋼梁間亦設置鋼拉帶等支撐構件，見圖4.屋面系統由冷彎薄壁輕型鋼桁架、屋面水平支撐及屋面板材料構成，見圖5.

豎向載荷由樓蓋和屋蓋分別傳遞到墻體，再傳遞到基礎；風和地震等水平向載荷全部由載荷方向的墻體承擔.

龍骨式低層冷彎薄壁輕型鋼結構住宅的所有部件均由薄壁的C形鋼、U形鋼及鋼帶拼裝而成，再用自攻螺釘連接.從功能和構造上看，連接節點可分為2類：一類是墻面、樓面及屋面各子系統中構件的連接節點；另一類是子系統之間的連接節點.典型的連接節點見圖6.

(a)墻體與基礎的連接(b)墻體構件的連接(c)上下層墻體的連接(d)樓蓋梁與基礎的連接(e)樓蓋梁與墻體的連接(f)屋蓋桁架的屋脊節點

2系統功能與架構組織設計

軟件功能［1］在總體上可分為2部分：建模以及圖紙繪制與數控加工CNC數據的輸出.由于軟件本身的專業性質是結構設計軟件，根據結構的設計流程，可劃分為結構布置設計、結構力學計算、結構深化設計以及圖紙與數據輸出等4個功能階段.

在結構布置設計階段，根據建筑設計圖布置與搭建墻體、樓蓋與屋蓋結構部件，形成住宅的主結構模型.在該階段中，忽略次構件以及構件的連接節點等細部構造，重點是形成整個主結構，為下一步的結構計算和規范驗算作準備.在此階段的模型上還要施加和編輯所有的外部載荷，包括恒載、活載、雪載、風載和地震作用等.

龍骨式低層冷彎薄壁輕型鋼結構住宅結構的力學計算方式不同于一般的房屋結構計算.通常的房屋結構計算，如多層鋼框架結構或磚混砌體結構進行包含墻、柱、梁和樓板在內的整體結構計算，而冷彎薄壁輕型鋼結構住宅是基于屋蓋、樓蓋及墻體等結構部件的計算.外載荷按受載荷面積進行分配，如屋面載荷分配到各榀屋面的桁架；然后按連接關系進行載荷傳遞計算，即屋蓋桁架與樓蓋的載荷傳遞到墻體，上層墻體載荷傳遞到下層墻體.各部件單獨形成計算模型，進行結構內力與位移計算，并按相關規范進行部件及其中各構件的驗算.一般情況下會將結構的計算結果返回結構布置設計階段，進行結構部件和構件的調整，然后再進行結構的力學計算.如此往復，直到各個結構指標均滿足要求.

深化設計階段是連接節點與構件細部的設計，并進行節點和構件的歸并與編號，為鋼結構施工圖、加工圖和CNC加工數控輸出進行模型和數據準備.繪圖及CNC數據的編制完全依據深化模型，并形成一一對應關系.

由上述可知，整個設計過程是模型由部件到構件、由構件到節點的逐步深入和細化過程，見圖7.其中，計算模型由結構模型映射而來，結構的構件將被映射為有限元計算模型的單元和節點，并根據結構模型的支撐情況在計算模型上設置正確的支座約束；結構模型上的載荷也被轉換為有限元計算模型上的單元或節點載荷.

3模型對象的數據結構設計

3.1模型對象的范圍劃分和界定

可獨立操作模型對象的范圍界定直接影響軟件內部的數據結構組織，同時也在很大程度上決定軟件在使用界面上的基本模式.［2］

龍骨式低層冷彎薄壁輕型鋼結構住宅全部由C形或U形構件搭建而成，如果以單根構件為基本操作對象，則各對象自身的數據結構簡單統一，對深化設計階段的節點和細部操作非常有利.但是，對于建立和維護對象間的邏輯關聯信息，基于構件的對象界定方法顯得非常復雜和繁瑣，而且這種結構體系是基于墻、樓板及榀架等部件的結構計算，單根構件的對象界定方式非常不利于部件計算模型和載荷的組織與信息關聯.

根據龍骨式低層冷彎薄壁輕型鋼結構住宅的建模和結構計算的特點看，結構的物理對象可分為2個層次：（1）部件層次，包括墻體、樓蓋區塊（由墻體圍成的平面封閉區域）和屋蓋的各榀平面桁架.其中，屋蓋桁架的上弦沿坡屋面的形狀轉折起伏，需通過一個“坡屋面”的虛擬對象用于桁架的建模，此外，還用于屋面載荷向各榀桁架的導算分配.（2）構件層次，即組成結構部件的C形、U形冷彎薄壁構件以及鋼拉帶和外覆面板等支撐構件.因此，建立以部件為基本操作對象的層次化數據結構是更好的組織方案.

3.2模型的層次化數據結構設計

構件對象內嵌在部件對象中.部件是多個構件的有機集成體，在部件對象中存儲并維護部件本身的總體信息和部件內各根構件對象之間的關聯信息，各根構件自身的信息存儲在構件對象內.該層次化數據結構［2］的統一描述見圖8.

將上述層次化的參數描述關系具體到墻體、樓蓋和屋架等3個子系統，則有如圖9所示的邏輯組織關系.構件集成體（子系統）內部各構件之間連接節點內置為子系統內部的連接功能，構件集成體之間的連接節點（如連接板與抗拔錨栓等）則由外部的連接零件對象和連接功能予以表示和實現.

(a)墻體對象的層次化數據結構

(b)樓蓋對象的層次化數據結構

(c)屋架對象的層次化數據結構

(d)單根構件對象的數據結構

4程序設計

在AutoCAD三維圖形平臺［3］上，以二次開發接口ObjectARX［4］和VC++為工具，用普通PC機開發該CAD/CAM軟件系統.軟件的開發和運行環境的層次結構［1］見圖10.

墻體、樓蓋和屋架的數據結構拓樸具有很大的相似性，應用C++的“繼承”和“多態”特性，建立基類和繼承類的派生關系，見圖11.多構件集成體類從ObjectARX的AcDbEntity類派生，構件類從AcDb3dSolid類派生.AcDb3dSolid是三維實體類，具有C形和U形截面構件的三維造型與編輯操作.

軟件的主要功能模塊組織［5-6］見圖12，結構三維實體模型是系統核心數據庫.

5軟件核心功能

墻體和樓蓋的建模示例見圖13，軟件根據門窗和樓蓋洞口的位置進行構件的布置調整以及周邊構件的加強處理.結構外周墻體形成一個封閉的平面邊界，軟件根據此邊界以及指定的坡度自動生成坡屋面，然后再依據坡屋面的形狀自動排列生成各榀屋蓋桁架，見圖14.平面桁架腹桿的劃分布置按對稱與不對稱區域，三角區域、梯形區域及任意形狀區域進行優化.

屋蓋上的載荷按受載荷面積經導算后分配到各榀桁架.作用在結構設計模型上的恒載、活載、雪載及風載等經導算后有不同的方向和分布模式，見圖15.但是，當設計模型映射為有限元計算模型后，所有載荷都歸為統一形式的有限元載荷.

樓蓋對象以每個單連通的平面區域（即房間）為單位，樓蓋上的均布載荷也需經過分配和傳遞后導算到每根構件上，見圖16.

通過對話框的交互方式進行模型的深化設計，見圖17.軟件根據深化設計三維實體模型進行圖紙繪制和數控加工CNC數據的輸出，圖18為樓蓋施工圖示例.

6結論

（1）根據結構設計流程進行軟件功能階段和模型深化過程的劃分和組織，一方面符合實際設計工作的要求，另一方面也實現從結構設計到深化設計，從建模到結構計算以及繪圖的功能集成一體化.

（2）基本模型對象的范圍界定直接決定軟件的內部數據結構設計，也在很大程度上影響軟件在界面上的使用模式.

（3）與常規的框架和剪力墻結構體系相比，龍骨式低層冷彎薄壁輕型鋼結構住宅的構造和設計模式有較大不同.多集合體的層次化模型設計方法同時兼顧結構部件設計的宏觀性和構件深化設計的細節性.

（4）龍骨式低層冷彎薄壁輕型鋼結構住宅不是整體結構計算，而是基于部件的結構分析，各部件的外載荷需經多次傳遞和分配導算后確定.由于實際工程結構布置的復雜性，載荷導算的正確性顯得尤為重要.

（5）基于三維深化模型進行圖紙繪制和CNC數據的編制，是該軟件與常規參數化直接二維繪圖的重要區別.該方式的最大優點是結果表達的正確性和精確性，需要進一步改善的是二維圖紙的可讀性和美觀性.

(本文獲計算機輔助工程及其理論研討會2011(CAETS 2011)優秀論文獎.)參考文獻：

［1］范玉青, 馮秀娟, 周建華. CAD軟件設計［M］. 北京: 北京航空航天大學出版社, 1996: 1-14.

［2］嚴蔚敏, 吳偉民. 數據結構［M］. 北京: 清華大學出版社, 1992: 1-19.

［3］孫家廣, 楊長貴. 計算機圖形學［M］. 北京: 清華大學出版社, 1995: 368-459.

［4］陳杉, 王寧, 郭劍峰. 用ObjectARX開發AutoCAD 2000應用程序［M］. 北京: 人民郵電出版社, 2000: 21-41.

［5］楊暉柱, 常治國, 張其林, 等. 廣州西塔鋼結構深化設計CAD軟件［J］. 計算機輔助工程, 2007, 16(3): 13-16.

YANG Huizhu, CHANG Zhiguo, ZHANG Qilin, et al. CAD software for detailing design of Guangzhou West-tower steel structure［J］. Comput Aided Eng, 2007, 16(3): 13-16.

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關鍵詞：高層建筑；結構設計；存在問題；解決方式

一、高層建筑設計結構類型時存在的問題及解決方法

1、 在選擇建筑的結構構型時要科學合理

存在的問題：

建筑的結構構型決定著建筑結構設計的整體走向，現在很多設計師在設計結構構型時，沒有考慮到各方面的問題，導致最終的建筑設計在整體上不能滿足用戶需求。

解決方法：

在布置高層建筑的結構平面時應該遵循對稱、規則、簡單的原則，防止出現狹長的縮頸位置和應急過于集中的凹角部位，此外，還應該防止樓梯的電梯部位出現偏置而產生扭轉的后果。在設計豎向體型時，應防止過于外挑，并且內收也要適度，剛度也要均勻的變化，切忌出現應力過于集中。在《高層建筑混凝土結構技術規程》中有了專門的內容在敘述建筑結構構型的規則性，比如：豎向結構的規則性、平面結構的規則性等等，在審定建筑設計方案中，堅決摒棄不符合規則的設計圖。因此，建筑結構設計工程師在設計建筑構型時必須要遵循這些規則，如果在設計過程中發現了一些問題或者碰到了難題，就應該及時向建筑專業交流溝通，盡最大的努力選擇最優的結構構型，以免給工程的后續工作帶了不必要的麻煩。

2、 房屋最適高度和高寬比

存在的問題：

房屋的最適高度和高寬比直接影響著人們在使用過程中的心理感受，最適的高度和高寬比能給人一種舒適的感覺，并且還能增強建筑結構的安全性。而目前，很多設計師在設計房屋的最適高度和高寬比時，過于片面地追求單一方面的因素，而使房屋的高度和高寬比不能達到最佳。

解決方法：

在高層建筑設計規范和抗震規范中明確指出，應該嚴格限制高層建筑的總高度，以前是將高層建筑的總高度限制值設定成A級，但是現在將建筑的限制高度設定成B級，所以必須嚴格控制高層建筑的結構設計高度，從多方面綜合考慮，如果高層建筑的高度超出了限定值B級，那么就要改變結構設計方案和處理手段。在建筑結構設計實踐中，經常會發生因設計高度超過B級高度導致在審查設計圖時，沒有通過直接作廢，就又需要重新設計，這就嚴重影響到建筑的整體規劃和建設周期。高層建筑的高寬比直接控制著建筑結構的整體穩定性、剛度、載重能力以及經濟合理性，不同高度的高層建筑有著各不相同的高寬比限制值。然而，在設計一些結構比較復雜的高層建筑過程中，怎樣準確地確定一個科學合理的高寬比是一個比較困難的工作。通常在計算時，能夠根據需要考慮的方向的的最小投影寬度，針對建筑物中有一些的小的突出部位，例如樓電梯間，這就不在計算的寬度范圍之內。針對有些高層建筑物附帶了裙房，如果裙房的剛度和面積相對于上部的塔樓的剛度和面積過于大時，此時在寬度比的計算過程中就可以直接考慮裙房上面的部位。

3、重視短肢剪力墻的設置

存在的問題：

短肢剪力墻在建筑結構受力方面起到了十分重大的作用，現在的很多建筑的意外倒塌事故，都是由短肢剪力墻的受力不均勻引起的。

解決方法：

短肢剪力墻所指的是墻肢截面高度和厚度的比值是5～8的剪力墻。短肢剪力墻結構是在最近幾年出現的，它既對住宅建筑的合理布置有利，還能使建筑結構的自重得到一定程度的減輕，然而，在高層建筑結構中，剪力墻的肢不能過于短小，這是由于短肢剪力墻有著比較差的抗地震能力，在地震多發區的實際應用很少，鑒于安全方面，高層建筑結構的剪力墻不能全部采用短肢剪力墻。如果斷肢剪力墻設置太多，就應該增加設置一些筒體或者常規性的剪力墻，這二者之間共同受力，形成堅固的剪力墻結構，此外，高層建筑規范中還對短肢剪力墻的使用有了一些特別的限制，比如：抗震等級、縱向鋼筋的總配筋率、最大高度等，所以，短肢剪力墻在建筑結構設計中應該少使用或者不適用為宜，不能因為了方便于施工而設計錯誤。

二、高層建筑結構的分析與計算方法

1、 在整體計算建筑結構時要選擇正確的軟件

現在大家普遍采用的計算軟件包括：TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而，因為不同的軟件所使用的計算模型都是各不相同的，所以要根據建筑高度、結構選型、結構體系等來正確選擇合適的軟件版本進行設計。所以計算得出的結果有一些不同。因此，在計算和分析高層建筑的整體結構時，必須要綜合考慮到建筑結構的高度和構型來正確選擇計算軟件，以便能夠保證計算結果的精準性，有時可以使用多個不同的軟件來計算，然后工程設計師再仔細分析這些不同的結果，找出適合參考且合理的結果。否則，一旦選擇了不恰當的計算軟件，不僅會消耗設計者大量的精力和時間，影響到建設周期，還將有可能使建筑結構存在一系列的安全隱患。

2、應該具有充足的振性數目

在新的高層建筑規范中，提出了振型參與系數的概念，還清楚地指出了這個參數的額定值。又因為在之前的高層建筑規范中，沒有明確指出振型參與系數該方面的內容，即使有的指出了此概念，沒有清楚的指出這個參數的額定值，所以，在分析和計算時期，就應該正確判斷確立出這個參數，再進行有效地調整振型參與系數的最終取值。

3、非結構構件的計算和設計

在高層建筑的結構設計中，通常會有一些因為建筑的功能和美觀方面的要求而非主體承重骨架體系以內的非結構構件。特別是在設計高層建筑屋頂處的裝飾構件過程中，因為高層建筑有著比較大的風荷載和地震作用，所以，就一定要根據新的高層建筑規范中的要求老計算和處理非結構構件，以免造成惡劣的影響。

三、總結

高層建筑的結構設計是一項比較復雜且耗時長的工作，在設計過程中，稍不留意就會出現一些或大或小的錯誤，從而會給建筑結構的后期施工帶了一系列的安全隱患，一旦發生安全事故，將會給建設單位帶了嚴重的損失。因此，高層建筑結構設計人員應該嚴格按照新的高層建筑規范進行設計方案，并且還要認真考慮高層建筑的結構構型，在通過仔細的分析計算來得出最終比較完美的設計圖，這樣既能保證建筑物的安全性能，還能給建設單位帶來豐厚的利潤。在設計過程中，若遇到了一些阻礙，就應該及時和建筑師商討，實現資源共享、技術共享。

參考文獻：

[1] 于險峰. 高層建筑結構設計特點及其體系[J]. 中國新技術新產品. 2009（24）

[2] 王平山，孫炳楠，唐錦春. 高層建筑厚板轉換層計算中支承條件對內力分布的影響[A]. 第六屆全國結構工程學術會議論文集（第二卷）[C]. 1997

[3] 倪志剛. 超高層巨型組合結構設計時應考慮的鋼結構建造因素影響[A]. 第六屆海峽兩岸及香港鋼及組合結構技術研討會—2010論文集[C]. 2010

[4] 張慶新. 高層建筑結構設計[A]. 吉林省土木建筑學會2012年學術年會論文[C]. 2012

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【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

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1. 設計(或研究)的依據與意義：

本工程為某城區辦公樓采用多層框架結構，為永久性建筑。該樓總建筑面積為8000㎡，擬建位置另行給定,抗震設防烈度為8度。

根據城市城市規劃.建筑規模和要求以及現有的氣象條件(氣溫.相對濕度.主導風向.基本雪壓).工程場地地質條件.及材料供應和施工條件進行設計。西城區辦公樓由主樓和會議中心兩部分組成，主體結構為7層，內外裝修均為一般裝修。

相關設計依據：

(1).《建筑地基設計規范》 gb50007-XX

(2).《混凝土結構設計規范》 gb500010-XX

(3).《建筑結構荷載規范》 gb50009-XX

(4)、《建筑抗震設計規范》 gb500011-XX

(5).《砌體結構設計規范》 gb50003-XX

(6).《房屋建筑制圖統一標準》 cb/t50001-XX

(7).《建筑結構制圖標準》、 gb/t50105-XX

(8).《建筑設計防火規范》 gb50045-1995

(9).有關標準圖集、相關教科書和及相關規定。

意義：

近年來框架結構在世界各地又有了很大的發展，許多城市普遍興建了包括商場、住宅、旅館、辦公樓和多功能建筑等各種類型的框架建筑。土木工程專業學生畢業后參加或從事框架結構設計已成為必須面對的現實之一。

通過畢業設計對大學期間所學的知識做一個系統的總結和應用，通過自己對在熟悉任務書的基礎上參觀、比較同類建筑，查閱、搜集有關設計資料使我的所學的知識得以綜合的應用，提高綜合知識的應用能力，對所學過的知識得以系統的深化。并培養我獨立解決建筑設計、結構設計的內容和步驟，及掌握建筑施工圖結構施工圖繪制的方法，為今后工作打下良好的基礎。

同時畢業設計是學生在畢業前半年的最后學習和綜合訓練的實踐性學習環節，是學習深化、拓寬、綜合教學的重要過程;是學生學習、研究與實踐成果的全面總結;是學生綜合素質與實踐能力培養效果的全面檢驗;是學生畢業及學位資格認定的重要依據;也是衡量高等教育質量和辦學效益的重要評價內容 。所以我們每一個畢業生都應該認真的努力完成自己的畢業設計，使自己成為社會需要的人才。

2. 國內外同類設計(或同類研究)的概況綜述

框架結構是由梁柱桿系構成，能夠承受豎向和水平荷載作用的承重結構體系。一般設計成雙向梁柱抗側力體系，主體結構均宜采用剛接模式。抗震設計時，為協調變形和合理分配內力，框架結構不宜設計成單跨結構。

豎向荷載作用下，框架結構以梁受彎為主要受力特點，梁端彎矩和跨中彎矩成為梁結構的控制內力。水平荷載作用下，框架柱承擔水平剪力和柱端彎矩，并由此產生水平側移，在梁柱節點處，由于協調變形使梁端產生彎矩和剪力，因此產生于柱上下端截面的軸力、彎矩和剪力是柱的控制內力。

隨著經濟的發展，生活水平的提高，人們對建筑產品也提出了更高的要求，不僅要安全、經濟，還要實用、美觀。政府辦公樓作為公共建筑，在適應時代需求的同時，不僅有與其他公共建筑的共性，也有自己獨特的特點。其總體特征有以下幾個方面：

(1). 現代政府辦公樓(特別是城市辦公樓)一般為高層超高層建筑，少數低級行政單位為多層。這主要是因為隨著經濟的發展和城市化進程的加快，大量人口持續不斷的擁向城市，致使城市規模不斷擴大，需要更多的政府機關、單位和工作人員來管理和協調轄區內的各種關系，因此，政府辦公樓必須為各級行政工作人員提供足夠的辦公空間，而現在高層建筑的大量涌現，建筑技術的日臻成熟，因其能提供大量的建筑空間，因而成為多數政府辦公建筑的首選。

(2). 主體大都采用框架結構，或框架剪力墻結構，以滿足現代辦公建筑的布置靈活、大開間、大進深要求。材料上多用鋼筋混凝土，局部采用鋼結構，以滿足承受自重、活荷載以及辦公用具荷載，并保證具有足夠的強度和穩定性要求。

(3). 為減輕結構自重，現代框架結構內部填充墻多采用加氣砼砌塊，外墻多采用非承重黏土空心磚。

(4). 政府辦公建筑面積較大，使用人員眾多，流動性大，一般布置為內廊式，豎向上則布置多部電梯、樓梯。

(5). 政府辦公建筑作為特殊的公共建筑，作用也因使用單位的不同而各異，因此在設計時還應充分考慮便于各部門施政的要求。

(6). 政府辦公樓中有一些特殊用途的房間，如會議室，新聞廳等，由于其建筑面積很大，且內部要求空曠，不能布置柱，因此在結構設計中是難點，需要特別重視，重點考慮。

(7). 辦公環境的好壞會影響辦公效率的高低，因此現代政府辦公建筑應充分考慮保溫隔熱消音通風等要求，采用新型無毒裝飾材料，減少對辦公人員的影響。會議室、新聞廳等特殊用途房間還應專門設計，滿足其特殊要求。

(8). 隨著現在能源的日益緊缺，建筑作為能源消耗大戶，也應充分考慮環保要求。現代政府辦公建筑中多采用新型、環保技術和材料，以減少對能源的消耗，最大限度的節約能源。

(9). 政府辦公樓作為公共建筑，必須考慮對交通運輸的要求，保證周邊道路的通暢。

(10). 在保安監控、清潔衛生方面，應設置專人專管，以利于工作的開展和責任的落實。

3. 課題設計(或研究)的內容

本工程根據設計任務書設計一辦公樓，根據地質情況及各種荷載情況設計建筑物的基礎，根據荷載和建筑布局設計建筑物主體各層結構，設計梁柱的尺寸及配筋、板厚及配筋，根據氣象條件設計建筑物的地下防水防潮、屋面的防水、保溫與隔熱，使其達到實用、安全、經濟、美觀的要求。

(1).建筑方案設計

繪出主要平面，立面，剖面圖，標明尺寸(一張1號圖紙)，比例1：200。

(2).建筑施工圖設計

1).平面圖：底層平面，標準層平面，頂層平面，比例1：100;

2).立面圖：主立面，背立面，側立面，比例1：100;

3).剖面圖：主要剖面(1：100)，樓梯剖面(1：50);

4).詳圖：需要詳細說明的節點，比例1：10或1：20;

5).總平面圖(1：500)，門窗表，建筑設計說明。

(3).結構施工圖

1).基礎平面圖和基礎詳圖，比例1：100;

2).樓面，屋面結構平面圖及節點詳圖，比例1：100;

3).框架梁柱配筋圖節點詳圖，比例1：50;

4).部分結構構件詳圖，比例1：20或1：10;

4. 設計(或研究)方法

采用框架結構近似計算法，求豎向荷載作用下的內力用彎矩分配法;求水平荷載作用下的內力時，有d值法等。求水平地震作用的時候采用底部剪力法;

結合所學過的知識、通過查閱參考資料初步設計，再交指導老師審查，審查通過后，利用autocad 、和手工完成繪圖，利用excel、word等完成設計說明書及其他內容的編寫。

結構部分計算的大概步驟：

1).初估梁柱截面尺寸 2). 荷載計算

3). 水平地震作用的側移驗算 4). 風荷載作用下的側移驗算

5). 水平地震作用下橫向框架的內力計算 6). 豎向荷載作用下框架的內力計算

7). 框架梁柱配筋 8). 板的配筋計算

9). 樓梯配筋 10).基礎的設計及配筋計算

5. 實施計劃

設計內容 所用時間

1.英文資料翻譯 1周

2.開題報告、建筑方案 2周

3.各種結構的確定、繪圖、編制設計說明書 7周

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關鍵詞：高層建筑，建筑結構，抗震設計

 

地震是一種隨機振動,所以建筑結構設計人員為防止、減少地震給建筑造成的危害, 就需要分析研究建筑抗震問題不斷總結工程經驗,妥善處理這一工程問題。

一、實行建筑抗震設計規范，總結工程經驗妥善處理工程問題：

（一）選擇有利的抗震場地

地震造成建筑物的破壞, 除地震動直接引起的結構破壞外,場地條件也是一個重要的原因。地震引起的地表錯動與地裂,地基土的小均勻沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等。科技論文。因此,應選擇對建筑抗震有利的地段, 應避開對抗震不利地段。當無法避開時, 應采取適當的抗震加強措施,應根據抗震設防類別、地基液化等級,分別采取加強地基和上部結構整體性和剛度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 當地基主要受力層范圍內存在軟弱粘性土層、新近填土和嚴重不均勻土層時,應估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響, 采用樁基、地基加固和加強基礎和上部結構的處理措施; 對于地震時可能導致滑移或地裂的場地,應采取相應的地基穩定措施。

（二）優化的平面和立面布置

關于建筑結構設計的平面與立體結構, 我們根據認為有以下幾個方面可以參考:

1、結構的簡單性。結構簡單是指結構在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。只有結構簡單,才能夠對結構的計算模型、內力與位移分析, 限制薄弱部位的出現易于把握,因而對結構抗震性能的估計也比較可靠。

2、結構的剛度和抗震能力。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。通常, 可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, 結構的抗震能力則是結構強度及延性的綜合反映。結構剛度的選擇既要減少地震作用效應又要注意控制結構變形的增大, 過大的變形會產生重力二階效應, 導致結構破壞、失穩。論文參考網。

3、結構的整體性。在高層建筑結構中,樓蓋對于結構的整體性起到非常重要的作用,樓蓋相當于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側力子結構, 而且要求這些子結構能協同承受地震作用, 特別是當豎向抗側力子結構布置不均勻或布置復雜或抗側力子結構水平變形特征不同時, 整個結構就要依靠樓蓋使抗側力子結構能協同工作。

（三）設置多道設防的抗震結構體系

多道抗震防線, 是指在一個抗震結構體系中, 一部分延性好的構件在地震作用下, 首先達到屈服, 充分發揮其吸收和耗散地震能量的作用, 即擔負起第一道抗震防線的作用, 其他構件則在第一道抗震防線屈服后才依次屈服,從而形成第二、第三或更多道抗震防線, 這樣的結構體系對保證結構的抗震安全性是非常有效的。同時底框建筑底層高度不宜太高, 應控制在4.5m 以下。高度加大, 底層剛度減小, 重心提高, 使框架柱的長細比增大, 更容易產生失穩現象。論文參考網。而且由于高度較大,很多建筑房間被業主一層改成了兩層, 造成了較大的安全隱患。科技論文。宜具有合理的剛度和強度分布, 避免因局部削弱或突變形成薄弱部位.產生過大的應力集中或塑性變形集中;可能出現的薄弱部位, 應采取措施提高抗震能力。

（四）保證結構的延性抗震能力

合理選擇了建筑結構后, 就需要通過抗震措施來保證結構確實具有所需的延性抗震能力,從而保證結構在中震、大震下實現抗震設防目標, 系統的抗震措施包括以下幾個方面內容。強柱弱梁: 人為增大柱相對于梁的抗彎能力,使鋼筋混凝土框架在大震下,梁端塑性鉸出現較早,在達到最大非線性位移時塑性轉動較大; 而柱端塑性鉸出現較晚, 在達到最大非線性位移時塑性轉動較小,甚至根本不出現塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩定的塑性耗能機構和較大的塑性耗能能力。強剪弱彎: 剪切破壞基本上沒有延性, 一旦某部位發生剪切破壞, 該部位就將徹底退出結構抗震能力, 對于柱端的剪切破壞還可能導致結構的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節點的組合剪力值, 使結構能在大震下的交替非彈性變形中其任何構件都不會先發生剪切破壞。

（五）合理的建筑結構參數設計計算分析

對于復雜結構進行多遇地震作用下的內力和變形分析時, 應采用不少于兩個不同的力學模型,目前主要有兩種計算理論: 剪摩理論和主拉應力理論, 它們有各自的適用范圍:磚砌體一般采用主拉應力理論,而砌塊結構可采用剪摩理論。對計算機的計算結果, 應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。結構計算控制的主要計算結果有結構的自振周期、位移、平動及扭轉系數、層間剛度比、剪重比、有效質量系數等。另外, 地下室水平位移嵌固位置,轉換層剛度是否滿足要求等, 都要求有層剛度作為依據。復雜高層建筑抗震計算時,宜考慮平扭耦聯計算結構的扭轉效應, 振型數不應小于15,對多塔結構的振型數不應小手塔樓數的9 倍, 且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%。總之, 高層結構計算很難一次完成,應根據試算結果, 按上述要求多次調整,才能得到較為合理的計算結果,以保證建筑物的安全。

二、高層建筑抗震設計中經常出現的問題

（一）部分建筑物高度過高

按我國現行高層建筑混凝土結構技術規程規定，在一定設防烈度和一定結構型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度，抗震能力還是比較穩妥的，但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性會發生很大的變化，建筑物的抗震能力下降，很多影響因素也發生變化，結構設計和工程預算的相應參數需要重新選取。

（二）地基的選取不合理

由于城市人口的增多和相對空間的縮小，不少建筑商忽略了這一問題，哪里商業空間大就在哪里建。高層建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能力差。

（三）材料的選用不科學,結構體系不合理

在地震多發區，采用何種建筑材料或結構體系較為合理應該得到人們的重視。由于我國建筑結構主要以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結構的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側移較大，靠剛度很小的鋼框架協同工作減小側移，不僅增大了鋼結構的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土的剛度或設置伸臂結構，形成加強層才能滿足規范側移限值。

（四）較低的抗震設防烈度

許多專家提出，現行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要，建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高。我國現行抗震設防標準是比較低的，中震相當于在規定的設計基準期內超越概率為lO％的地震烈度，較低的抗震設防烈度放松了高層建筑的抗震要求。論文參考網。科技論文。

三、結語

地震是一種目前難以準確預測的自然災害,為避免它給人類帶來大的災難。作為工程技術設計人員在建筑結構的研究和工程設計中,應從整體宏觀的觀點出發,綜合處理好建筑功能、技術、藝術、安全可靠性和經濟合理等幾方面內容,從而創造出更加安全、適用、經濟美觀的高層建筑;新型結構的出現，高性能材料的發展，計算機技術水平的提高，促使人類建筑精品再上新的臺階。

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【關鍵詞】高層建筑；結構設計；選型結構

引言

結構選型工作受諸多條件與因素的影響，具有很強的綜合性。近年來，不僅建筑面積、層數、高度有了明顯增加，而且外形也越來越復雜，呈現多樣化的趨勢。結構選型除了要考慮工程造價與投資能力，還要考慮所選結構型式對建筑功能的適應性，施工條件與技術能力，施工工期與材料和能源供應等諸多因素。

1 高層建筑結構選型的相關概述

高層建筑的結構體系主要有剪力墻結構， 框架一剪力墻結構，部分框支剪力墻結構，筒中筒結構，筒體—框架結構，以及混合結構，即由多種材料構件如鋼筋混凝土構件、鋼構件、組合結構構件（鋼管混凝土構件、型鋼混凝土構件及組合梁等）構成的結構。主要分為：（1）一般高層建筑結構體系；其中包括框架體系、剪力墻體系、框架-剪力墻體系、框筒體系、筒中筒體系等結構體系。（2）復雜高層建筑結構體系；一般是指帶轉換層結構體系、帶加強層結構體系、連體結構體系、平面不規則結構體系、懸挑結構體系等。（3）新穎高層建筑結構體系；近年來，出現了一些新穎的高層建筑結構體系。其中具有代表性的有束筒體系、巨型框架體系、脊骨體系等結構體系。

2 高層建筑結構選型的重要性

結構選型對于從事建筑設計的人員來說是非常重要的，結構選型的好壞關系到建筑物是否適用、經濟、美觀。結構選型不單純是結構問題，而是一個綜合性的科學問題。一個好的結構型式，不僅要考慮到建筑的使用功能，結構的安全合理，施工上的可能條件，也要考慮造價上的經濟價值和藝術上的造型美觀。如果能夠利用和發揮結構本身所具有的造型特點，去塑造出新穎而富有個性的建筑藝術造型，這才是一個非常成功的建筑作品。由于結構選型是個綜合性問題，一個結構型式的最佳選擇，往往需要進行調查研究，綜合分析，結合具體建設條件考慮，才能做出最終的選定。

根據使用與建筑要求，高層建筑形式的多樣化、復雜化，可說是近年發展的一個特點，從而對結構設計提出了更高的要求。近幾年的高層建筑，在高度、規模、投資上日益增大，要求性能也更多樣，也只有更優化的結構系統形式才能與之相適應。

3 高層建筑結構選型的若干思考

在高層建筑設計中，由于水平荷載起主要控制作用，因而控制建筑物的側移成為必要的手段。采用各種剪力墻結構體系，以增加剛度是控制建筑物側移的有效方法。除此以外還有一種控制側移的途徑是選擇有效地房屋形式，這才是一種行之有效地先進方法。倘若采用對側向力不敏感的房屋形式，利用它的幾何形狀所具有的力學有點，使結構較為有效而房屋又能建的很高，這才是現代建筑創新的一種途徑。

將建筑物的外柱傾斜設置，使建筑物成為截錐形，這樣能使建筑物的側向剛度大大增加，側移將可減少10%—50%，特別對于高度較高而寬度較窄的建筑物結構影響最大。圓形或橢圓形建筑物形成管狀結構，對側向力形成三維反應，圓形和橢圓形建筑真正垂直于風向的表面積較少，因此風壓值比棱柱體的建筑物要大大減少。從幾何觀點看，三角形式穩定不變的體型，因此，三角形棱柱體也是有效地房屋形式。風荷載不僅在建筑高度上顯示著它的作用，而且因建筑形狀不同，其作用也大有差別。

在對豎向承重結構進行選型時，首先考慮的是建筑物的高度。不同結構體系的強度和剛度是不一樣的，因而它們適應的高度也不同。一般說來，框架結構適用于高度低、層數少、設防烈度低的情況；框架—剪力墻結構和剪力墻結構可以滿足大多數建筑物的高度要求；層數多或設防烈度較高時，可用筒體結構。其次要考慮的另一個因素是建筑物的用途。住宅建筑一般采用剪力墻結構。公共性建筑（辦公、商業、賓館、教學、醫院等）一般采用框架結構或混合結構。

水平承重結構選型通常有以下幾種：平板體系、無梁樓蓋、密肋樓蓋和肋形樓蓋。平板體系：平板體系采用單向板或雙向板，常用于剪力墻結構或筒體結構。其優點是板底平整，可以不加吊頂，結構高度低，可以降低層高。但當跨度大時，采用平板較困難，一般非預應力平板不宜超過6m，預應力平板不宜超過9m，否則平板厚度過大，樓面重量太大。采用現澆預應力無粘結平板樓面可以減少板厚。無梁樓蓋：在層高受限制情況下，公用建筑常采用無梁樓蓋。無梁樓蓋最好帶現澆柱帽，以加強板柱連接的可靠性。無梁樓蓋的合適跨度是：普通鋼筋混凝土樓面6m以內；預應力混凝土樓面可達9m。密肋樓蓋：密肋樓蓋多用在跨度較大而梁高受限制的情況下。筒體結構角區樓面也常用密肋樓蓋。

高層建筑的基礎是高層建筑的重要組成部分。它將上部結構傳來的巨大荷載傳遞給地基。高層建筑基礎形式選擇的好壞，不但關系到結構的安全，而且對房屋的造價、施工工期等有重大的影響。高層建筑基礎形式通常有以下幾種：（1）柱下獨立基礎：適用于多層及土質較好的框架結構。 （2）交叉梁基礎：即雙向為條形基礎。適用于多層及土質一般的框架、剪力墻、框架-剪力墻結構。（3）片筏基礎：適用于多層及土質較弱或高層但土質較好時用。 （4）復合基礎：適用于高層或土質較弱時采用。CFG樁復合地基是高粘結強度復合地基的代表，目前它已大量應用于高層建筑地基。它既可適用于條形基礎、獨立基礎，也可用于筏基和箱形基礎。可用于填土、飽和土及非飽和土粘性土。

4 結語

在高層建筑設計中，不能認為是結構束縛了建筑，相反，這正好有力的說明建筑體型與結構選型相配合的重要性，也說明了建筑師與結構工程師充分合作的必要性。高層建筑結構的選型直接影響著建筑物的安全性與經濟性。高層建筑結構選型要做到密切配合建筑專業，進一步提高建筑的使用功能和造型的多樣化。結構選型還要做到給施工創造有利條件，以保證結構的工程質量。總的說來，要做好結構的選型需要具備的知識和經驗是多方面的，想要具備這方面的技能，就得不斷總結設計經驗，工作中勤于思考，工作外廣泛閱讀科技成果。要多深入施工現場，才能了解真實的工作情況。作為一名結構工程師，必須努力提高自己的結構素養和結構技能。

參考文獻：

[1]JGJ3一2002高層建筑混凝土結構技術規程[s].

[2]JGJ99一98高層民用建筑鋼結構技術規程[s].

[3]GB50011一2010建筑抗震設計規范[s].

[4]GB50009一2012建筑結構荷載規范[S].

[5]沈瑞宏，陳婷，顏瀟瀟.高層、超高層建筑的結構體系[J].工業建筑，2009（39）.

[6]沈蒲生.帶加強層與錯層高層結構設計與施工[M].北京：機械工業出版社，2009.

[7]周學軍，陳魯，曲慧.多、高層鋼結構支撐的布置方式對框架側向剛度的影響[J].鋼結構，2003（04）.

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關鍵詞:高層建筑;抗震;結構設計;探討

中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A文章編號：

1 高層建筑發展概況與存在問題

80年代,是我國高層建筑在設計計算及施工技術各方面迅速發展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑,建筑層數和高度不斷增加,功能和類型越來越復雜,結構體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店,它是一座現代化的高級賓館,總高153.52m,全部采用框架一芯墻全鋼結構體系,深圳發展中心大廈43層高165.3m,加上天線的高度共185.3m,這是我國第一幢大型高層鋼結構建筑。進入90年代我國高層建筑結構的設計與施工技術進入了新的階段。不僅結構體系及建筑材料出現多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995年6月封頂的地王大廈,81層高,385.95m為鋼結構,它居目前世界建筑的第四位。

我國高層建筑的結構材料一直以鋼筋混凝土為主。隨著設計思想的不斷更新,結構體系日趨多樣化,建筑平面布置與豎向體型也越來越復雜,出現了許多超高超限鋼筋混凝土建筑,這就給高層建筑的結構分析與設計提出了更高的要求。尤其是在抗震設防地區,如何準確地對這些復雜結構體系進行抗震分析以及抗震設計,已成為高層建筑研究領域的主要課題之一。

2 建筑抗震的理論分析

2.1 建筑結構抗震規范

建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性的方向發展,但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識,現代規范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現不同程度限制性和“必須,應該,宜于,可以”等體現不同程度靈活性的用詞。

2.2高層建筑結構抗震結構設計分析

設計階段的結構動力特性分析。高層建筑進入初步設計階段后,首先按方案階段確定的結構布置進行計算分析。計算模型取自±0. 000至塔頂,假定樓板為平面內剛度無限大,其地震反應分析基本參數列于,以及可以看出,隨著樓層高度的增加,結構X方向(縱向)自振周期及地震力基本正常,而結構Y方向(橫向)自振周期偏長、結構剛度偏低,對應于水平地震作用的剪力較小,結構的抗震能力偏弱,結構偏于不安全。為增加Y方向(橫向)的抗側移剛度,提高其抗震能力,在現代高層建筑的設計中,可以在建筑核心筒的兩側增設四道剪力墻。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001),抗震設計時,框架-剪力墻結構中剪力墻的數量必須滿足一定要求,在地震作用時剪力墻作為第一道抗震防線必須承擔大部分的水平力。但這并不意味著框架部分可以設計得很弱,而是框架部分作為第二道防線必須具備一定的抗側力能力,在大震作用下第一道抗震防線剪力墻遭受破壞時,整個結構仍具備一定的抵抗能力,不至于立即破壞倒塌,這就需要在結構計算時,對框架部分所承擔的剪力進行適當調整。

3結構抗震設計方法探討。

3.1結構抗震設計的基本步驟。

對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,其方法步驟如下:第一階段設計:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段設計:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值,并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。

3.2結構抗震設計方法

3.2.1基礎的抗震設計

基礎是實現高層建筑安全性的重要條件。我國高層建筑通常采用鋼筋混凝土連續地基梁形式,在基礎梁的設計中,為充分發揮鋼筋的抗拉性和混凝土的抗壓性的復合效應,把設計重點放在梁的高度和鋼筋的用量上,在鋼筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基礎筋、基礎輔筋5種鋼筋的結合。為防止基礎鋼筋的生銹,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加鋼筋表面的保護層厚度,以抑止鋼筋的腐蝕。高層建筑基礎處理的另一個特色是鋼制基礎結合墊塊的應用,它是高層建筑上部結構柱與基礎相連的重要結構部件。它的功能之一是使具有吸濕性的混凝土基礎和鋼制結構柱及上部建筑相分離,有效防止結構體的銹蝕,確保部件的耐久性。

3.2.2鋼結構骨架的抗震設計

采用鋼框架結合點柱壁局部加厚技術來提高結構抗震性能。一般鋼框架結構,梁和柱結合點通常是柱上加焊鋼制隅撐與梁端用螺栓緊固連接。在這種方式下,鋼柱必須在結合部被切斷,加焊隅撐后再結合,這樣做技術上的不穩定性和材料品質不齊全的可能性很大,而且遇到大地震,鋼柱結合部折斷的危險性很大。鑒于此,可以首先該結構的梁柱采用高密度鋼材,以發揮其高強抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免斷柱形式,對二、三層的獨立住宅而言,結構柱可以一貫到底,從而解決易折問題。與梁結合部柱壁達到兩倍厚,所采用的是高頻加熱引導增厚技術。在制造過程中品質易下降的鋼管經過加熱處理反而使材料本來所具有的拉伸強度得以恢復。對于地震時易產生的應力集中,柱的增厚部位能發揮很大的阻抗能力,從而提高和強化了結構的抗震性。

3.2.3墻體的抗震設計

“三合一”外墻結構體系,首先是由日本專家設計應用的,采用外墻結構柱與兩側外墻板鋼框架組合形成的“三合一”整體承重的結構體系。該體系不僅僅用柱和梁來支撐高層建筑,而是利用墻體鋼框架與結構柱結合,有效地承受來自垂直方向與水平方向的荷載。由于外墻板鋼框架的補強作用,該做法可以較好地發揮結構柱設計值以外的補強承載力。加強了對豎向地震力及雪荷載的抵抗能力,最大限度地發揮其抗震優勢;另一方面,由于外墻板鋼框架與內部斜拉桿所構成“面”承載與結構柱的結合并用,也提高了整體抗側推力和抗變形能力。它的抗水平風載和地震力的能力比單純墻體承重體系提高30%左右。

4增大結構抗震能力的加固與改造技術

建國幾十年來，我國的抗震加固與改造技術得到了飛速發展。1976年唐山地震后，砌體結構抗震加固的問題日益突出，砌體結構抗震性能不好：砌體墻體抗震能力、變形性能的不足、房屋整體性不好。因此，增大墻體抗震性能的外包鋼筋混凝土面層、鋼筋網水泥砂漿面層加固技術及增大結構整體性的壓力灌漿加固技術、增設圈梁(構造柱)加固技術、拉結鋼筋加固技術；通過增設抗震墻來降低抗震能力薄弱構件所承受地震作用的增設墻體技術等應運而生。目前該技術廣泛用于砌筑墻體的加固。

常見的混凝土柱加固技術有加大截面加固技術、外包鋼加固技術、預應力加固技術、改變傳力途徑加固技術、加強整體剛度加固技術、粘鋼加固技術以及碳纖維加固技術等。這些絕大部分都是經過長期實踐檢驗可靠性比較高的技術，已收入國家標準《混凝土結構加固技術》(cecs25—90)。此類技術不僅有比較充分的理論依據，規范還提供了詳細的計算公式。如混凝土柱的外包鋼法加固技術，開始階段的計算方法是分別計算混凝土柱和外包鋼，外包鋼按鋼結構計算：當外包裝的綴板加密并出現濕式的施工方法時，其計算按整體構件考慮；當綴板施加。

5結語

高層建筑已經逐漸成為當前時代建筑發展的主流建筑形態之一,對于高層建筑,其抗震效能的分析一直是國內外建筑抗震設計分析的研究熱點,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑設計階段進行結構抗震設計,只有從高層建筑物內部實施結構抗震,才能夠從根本上提高高層建筑的抗震效能。本論文從高層建筑結構設計的角度進行了抗震分析,對于具體的高層建筑抗震設計具有一定指導和借鑒意義。

參考文獻:

[1]李忠獻.高層建筑結構及其設計理論[M].北京:科學出版社,2006.

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【關鍵詞】鋼結構；裝配式； 住宅；優化

裝配式住宅誕生于20世紀初期，這種建筑設計標準定型，構件在自動化生產線上加工，現場采用螺栓、自攻螺釘等連接件和密封材料干式組裝，無濕作業，施工安裝便捷。近30年來在歐美等國家逐步發展起來。裝配式住宅不僅改變了傳統住宅的結構模式，而且完全替代了磚、混凝土、石材、木材，真正實現了標準化設計、工廠化生產、機械化施工，從而大大降低了施工現場的勞動強度，縮短了施工工期，這種方式已在國外得到了推廣。為提高鋼結構裝配式住宅在我國的利用，本文對鋼結構裝配式住宅的發展現狀進行總結，并從我國鋼結構裝配式住宅的設計思路及其優化方案等方面進行了探討。

1 我國鋼結構裝配式住宅的現狀

1.1設計方法落后

傳統式住宅設計和裝配式鋼結構住宅的設計從結構體系的設計、基本模數的確定、平面的定位方式、設計的指導思想等方面都存在著很大的區別。在設計方案階段，通用結構體系和專用結構體系沒有區分，數模化、標準化的設計思想沒有得到足夠重視；在施工圖階段，缺少對于構件及裝配節點的深化探討，沒有解決構配件的標準化定型和裝配節點的構造詳圖設計，這些問題或多或少阻礙了裝配式鋼結構住宅的發展。

1.2設計規范缺失

鋼結構裝配式住宅在我國發展的時間較短，在相關設計、施工標準等方面的規范文件缺失較多，與之相關的施工工藝、工法和安全規程還未建立，相對于國外發達國家的裝配式住宅發展，我國還比較落后，甚至在某些方面和國內現行的建筑技術標準、規范在很多地方還不兼容，使得裝配式住宅在設計、審批、驗收等方面無標準可依。這對于鋼結構裝配式住宅的大規模推廣是一個障礙。

1.3部件發展滯后

鋼結構體系住宅成套技術，由于缺乏技術引導及自主創新，市場需求并沒有達到產業化的程度。我國的相關產品功能性單一，工廠化程度不高，產品質量還不能滿足住宅產業化標準的要求。目前，該技術零散而不系統，技術水平及標準參差不齊，不配套，需進一步研究創新并進行整合。

1.4環保節能意識落后

一項調查數據顯示，我國每年新建建筑中 95%屬于高能耗建筑，產生的建筑垃圾每年高達數億噸，其中產生的污染物是引起霧霾的主要因素。鋼結構裝配式住宅相對于傳統的磚瓦建設材質具有節能環保方面的優勢，但是在另外一方面，環保節能的鋼材在整個鋼結構住宅中的使用率很低，根據2012年的統計數據，環保節能的鋼材利用率在10%左右，絕大部分的鋼結構裝配式住宅中使用的鋼材僅僅是一般材質的鋼材，在節能、環保、安全性能方面滿足不了當前的需要。

2 我國鋼結構裝配式住宅的設計思路

2.1以建筑結構為主導，結構專業為輔助

鋼結構住宅設計首先要遵循住宅建筑設計中的一般原則，以建筑結構為主導，結構專業為輔助。這是建筑設計的最重要原則，在滿足這個要求的前提下，才能更多地關注其現場板材裁截量、使用功能、節能環保以及建筑效果等。單純突出鋼結構而不考慮生活的舒適性，不能滿足人文要求的鋼結構住宅項目是沒有市場的，必將影響鋼結構住宅在我國的大量推廣應用。

2.2戶型設計標準化、定型化

目前在鋼結構裝配式住宅方面缺乏戶型設計的標準化、定型化標準，大多住戶住宅戶型設計隨意，規格多種多樣，這樣會導致鋼結構裝配式住宅現場施工的不確定性，嚴重拖延整個工程的現場施工周期，對整個工程造成嚴重的不利影響。因此，針對標準化生產的板材尺寸統一的特點，房間的深入設計要遵循一定的原則要求，房間開間的尺寸滿足模數制的要求，盡可能減少異形板的使用量和現場版材裁截量，以提高生產效率，提高生產周期。

2.3 廚衛設計標準化、定型化

住房的心臟是廚房和洗手間，由于內部管道多，功能復雜，在設計施工的時候往往是最耗時耗力的部分。在鋼結構裝配式住宅設計過程中，一定要遵循復雜問題簡單化的原則，對于廚房、衛生間的設計執行標準化，定型化。盡可能減少異形板的使用量和現場板材裁剪，住宅設計一套標準化、定型化的程序，減少施工過程中不確定因素影響，以提高整個工程的施工周期。

2.4 平面布置系列化、模塊化和靈活化

在鋼結構裝配式住宅設計過程中，以住宅間、套型或單元為單位模塊，以木塊的多種拼接形式來適應總平面的布置變化。實現住宅平面功能的開放設計，充分發揮構件標準化設計、工廠化生產、通用化應用、多樣化組合的特點。

3我國鋼結構裝配式住宅的優化方案

3.1 建立功能需求明確、結構合理的住宅戶型

一套功能需求明確的戶型必須遵守，合理布局、動靜分區、充分利用的原則，合理布局就是將特性相近的行為單元組合在一起，動靜分區則是在行為單元組合中盡量避免相互干擾，充分利用則是充分利用房間空間面積。鋼結構裝配式住宅，在房屋的柱梁方面數量要盡量少，節約鋼材用量，設計并成功裝配一套宜居舒適、布局合理、動靜分區、潔污分區的優秀戶型，

3.2 環保節能

“鋼結構在建筑全壽命周期內貫穿減量化、再利用、資源化，減量化優先的循環經濟發展原則，是當前城鎮化建設對自然環境影響最小的一種建筑結構體系。鋼結構是典型的環保綠色建筑，僅垃圾排放量就比傳統混凝土建筑減少約六成。因此在鋼結構裝配式住宅中廣泛應用環保節能的鋼材，可以滿足環保、節能的要求。在具體戶型中控制建筑體形系數、床墻比、減少外形的凹凸、大坡頂、入口設門斗等技術，可以很好達到環保節能的目的。

3.3 追求戶型造型的美觀

戶型的美觀是現代人對生活的追求，鋼結構裝配式住宅作為一種先進的建筑方式，必須重視戶型的美觀。在具體過程中要遵循以下四個技巧，動靜分開、公私分開、主次分開、干濕分開，重點對屋頂、檐口、入口雨棚頂、窗線條、腰線處理等方面的設計，有利于家具擺放，提高使用面積，也符合中國人的消費心理。

3.4 鋼結構設計安全性高

裝配式住宅鋼結構在安全性能方面，要保證結構的鋼材、螺栓與螺釘、圍護材料、粘接密封材料符合要求。樓蓋、墻體和屋蓋的結構構造與連接形式、緊固件的選用符合規定。防火性能方面，注意建筑構件燃燒性能和耐火極限、房屋長度、面積、間距、裝修材料、管道及其包覆材料、構件內填充材料等方面。耐久性方面，要求鋼結構件采用鍍鋅進行防護。住宅舒適性方面，樓面、外墻和屋面所采取的填充保溫棉、噴射液體發泡材料或外貼泡沫隔熱板材等保溫與隔熱措施，以及墻體、樓板和屋頂所采取吸音、隔聲（消聲）措施，住宅圍護結構采取的防結露措施均要滿足技術要求指標。

參考文獻：

[1] 葉之皓.我國裝配式鋼結構住宅現狀及對策研究[D]. 南昌大學碩士論文. 2012， 11-17

[2]盧俊凡， 王佳， 李瑋蒙. 等. 裝配式鋼結構住宅建筑體系的發展和應用[J]. 城市住宅. 2014（6）：23-26

[3] 陳以一， 王偉， 童樂為. 等. 裝配式鋼結構住宅建筑的技術研發和市場培育[J].住宅產業， 2012（12）：15-18