高层住宅结构设计范文
时间：2023-02-24 17:35:53
高层住宅结构设计范文第1篇
关键词：高层住宅剪力墙转换层结构调整构件设计
中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某高层住宅楼，采用框支剪力墙结构，总建筑面积为202210㎡，其中， 高层住宅地上28层，一层为架空门厅，层高7m，二层以上标准层，层高3.15m。建筑总高度84m，有两层人防地下室，总建筑面积：1210.9㎡，基础采用人工挖孔灌注桩，持力层为中、微风化花岗岩，建筑类别为一类，抗震设防烈度为7度。
2 抗震等级的确定
本工程转换层以下为框架—剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构，是多层结构高层建筑，从而不能以单纯的框架结构或者剪力墙结构形式来确定抗震等级，而应该严格按照现行规范的不同章节，分别针对性地确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。该工程属“框支剪力墙”结构，地上高度84m，转换层设在三层楼面(属高位转换)，其框支框架抗震等级为一级，加强部位剪力墙抗震等级为一级，非底部加强部位剪力墙抗震等级为二级。
3 上部与下部结构的调整
建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变，然而带转换层的结构显然有悖于此,因此《高规》对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于高位转换，转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1，不应大于1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来就是要强化下部，弱化上部，尽量避免出现薄弱层。可采用以下几点方法进行调整：
（1）应与建筑工程师协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可以在底部增设部分剪力墙(不伸上去)。这是增大底部刚度最有效的方法。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还通过与建筑专业协商，让两侧各有一片剪力墙落地，并且北部还有一大片L型剪力墙也落地。这些措施大大增强了底部刚度。
（2）底部剪力墙厚度应加大，而减小上部剪力墙厚度，转换层以下剪力墙厚度取为300~500mm,上部厚度取为200mm。
（3）底部剪力墙应不开洞，以造成刚度削弱太多。
（4）采用C55混凝土，以提高墙混凝土强度等级。
4 结构布置
本工程转换层下部为框架-剪力墙结构，体形复杂，不规则；转换层上部为纯剪力墙结构，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置经过多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余部位剪力墙布置分散、均匀，且尽量沿周边布置，以增强整体抗扭效果。通过有关的计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.81，各楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值的比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭转的要求。
5 结构整体计算与分析
本工程主要运用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》SATWE进行分析计算。计算结果见表1。
表1：住宅楼(23层)前五个结构计算周期
X方向的地震作用最小剪力系数为1.77%，Y方向的地震作用最小剪力系数为1.91%。最大层间位移见表2：
表2：住宅楼(23层)最大层间位移
转换层位于三层，转换层上下刚度比为：X方向:0.9839，Y方向:1.1982
结论：2栋1座楼周期、位移均正常。
6 结构构件设计
6.1框支柱设计
框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。
（1）该工程框支柱抗震等级为一级，轴压比不得大于0.6，对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。
（2）在工程中，个别框支柱还兼作剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率(C55混凝土)即为1.82%。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配，底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加，因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。
（3）为了加强转换层上下连接，框支柱其上部有墙体范围内的纵筋应伸入上部墙体内一层；其余在墙体范围外的纵筋则水平锚入转换层梁板内，满足锚固要求。抗震设计时，规范规定了剪力墙底部加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围，其目的是在此范围内采取增加边缘构件箍筋和墙体纵横向钢筋等抗震加强措施，避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。
6.2框支梁设计
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于其墙上厚度的2倍，且不小于400mm；高度不小于计算跨度的1/6。
（1）本工程框支梁宽度为500~1000mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力构件，因而在设计时应留有较多的安全储备。
（2）一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.5%。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存在，因此应配置足够数量的腰筋，腰筋采用φ18，沿梁高间距不大于200mm，并且应可靠锚入支座内。框支梁受剪力很大，而且对于这样的抗震重要部位，更应强调“强剪弱弯”原则，在纵筋已有一定富余的情况下，箍筋更应加强，譬如某根700宽框支梁箍筋采用φ16@100六肢箍全长加密，配箍率达到1.18%。
6.3楼板设计
框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。
（1）在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配；
（2）在下部楼层，由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层处荷载分配产生突变。
（3）由于转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务，且转换层楼板自身必须有足够的刚度保证，故转换层楼板采用C40混凝土，厚度200MM，￠12@150钢筋双层双向整板拉通，配筋率达到0.41%。
（4）为了协助转换层楼板完成剪力重分配，将该层以上及以下各一层楼板也适当加强，均取厚度150MM。
7 结束语
总之，带转换层高层建筑结构设计不仅要尽可能地满足建筑的使用功能的要求，而且要使结构体系更加合理化，应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置，不断地提升住宅建筑结构的设计水平，从而满足建筑结构合理的使用要求。
参考文献
[1]李中军，徐茂江，李龙.预应力混凝土转换层结构设计[J].建筑结构学报，2008.
[2]赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京:科学出版社，2006
高层住宅结构设计范文第2篇
关键词：高层住宅，结构设计，结构体系
Abstract: with the development of China's construction business, modern city is standing tall buildings everywhere, for the structure of the high-rise residential design scheme is endless. In the high-rise residential development construction project, the structure design is very important in the period of a link, and high-rise residential planning and construction closely related. The author combined with years of the worked experience, for high-rise residence in the design of structure of the existing problems are analyzed, and puts forward some countermeasures.
Keywords: high-rise residential, structure design, structure system
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
随着现今社会经济的发展，城市高层建筑的设计风格也各式各样，但是这也给高层住宅结构的设计带来了很多新的问题。在高层的建筑结构设计时，不仅仅要注重外形的美观，更要考虑其承担荷载的能力以及内部空间的组织。同时，也要综合考虑建筑施工和造价这方面的因素，进而设计出经济实用又符合现代化设计的城市建筑。
一、高层住宅结构抗风与抗震的设计
高层住宅结构的层数越高，其刚度就越差，其受到风力和地震力的影响也就越强。严重时，可引起高层住宅的侧位移，也就是说，虽然建筑没有完全倒塌，但是在风力和地震力的影响下，会毁坏其内部的分间墙、装修以及设备等，甚至可能导致局部倒塌或引发火灾。由此可见，抗风和抗震设计对于高层住宅结构是非常必要的。
1．高层住宅结构抗风的设计
在高层建筑结构的设计中，首先，要保证结构具有足够的强度来承受风荷载对其产生的内力，以及很好的结构刚度，以保证在巨大的风荷载的作用下，很好地控制水平移位。其次，要选择科学合理的高层住宅结构外形，以减少风对其的作用力，选择圆形或正多边形最佳。另外，要尽量采用对称的平面形状，避免高层住宅结构由于风荷载过大而总体产生偏心扭曲。最后，要合理设计高层住宅的外墙玻璃以及其他装饰品，避免风荷载索引的局部破坏。
2．高层建筑结构抗震的设计
为了保证高层住宅的抗震性能，在进行高层住宅的结构设计时，首先，要避开不理的建筑场地，选择合适的施工地点，并采取相应的预防措施，提高低地基的稳定性。同时要选择能够有效地适用于抗震的结构体系。其次，不知高层住宅平面时，要尽量简单、有规则性以及很好的对称性，防止电梯间的偏置，减少扭转的影响。
3．提高高层住宅结构设计的抗风和抗震性能的措施
首先，如果采取的是剪力墙结构，那在高层住宅结构的顶层、底层、山墙、内纵墙的端开间的配筋率至少为0.25%。在这些易受温度影响的部位，提高其配筋率。其次，在高层住宅的顶层，比较容易受到阳光的直接照射，所以要尽可能降低屋面板的温度，将顶层局部划分为几部分，减少每段的长度。最后，在相对较长的结构单元中，留出一定距离的混凝土后浇带，以便于混凝土的自由收缩，提高其承受温度的能力，同时也以使用建筑纤维等技术措施。
二、高层住宅结构类型介绍
1．剪力墙结构体系
剪力墙结构是高层住宅结构中一种比较常用的体系，其主要是将框架结构中的梁柱用钢筋混凝土墙板来代替，一般用钢量比框剪结构少，用一系列的剪力墙相互交错，来承受竖向承重和抵抗水平力。由于受到来自竖向和横向的共同作用力，因此，剪力墙结构的平面布置通常采用平面双向或多项式布置，剪力墙的建筑材料主要有砌砖以及钢筋混凝土。墙体的刚度相对于其他结构体系来讲很比较大，非常有利于高层住宅结构的抗风和抗震性能，常用于四十层以下的高层住宅结构中。但是这种结构也有些不足之处，尽管结构有很强的整体性，但是制约了平面的布局。
2．框架剪力墙结构体系
这种体系主要是由剪力墙结构和框架结构相结合组成的。由于剪力墙结构主要受到水平侧力，而框架结构主要受到竖向的作用力，这样就可以各取其长，进行合理的分工。这种结构主要以框架结构为主，将剪力墙结构布置于高层住宅的周边、电梯间以及平面形状变化较大的位置作为辅助，主要适用于二十五层以下的高层住宅结构。剪力墙框架结构可以极大地降低建筑自身重量，同时建筑内部又有很大的空间灵活性，因此受到广泛应用。但是这种结构体系也存在不足之处，结构刚度不是很强，进而导致抗风和抗震能力就比较低。其中框架柱的应用使得在室内会有框架柱露出，影响室内美观的用户的使用。
3. 筒形结构体系
在设计超过三十层以上的高层住宅结构时，要充分考虑其所受到的巨大侧力，在现有的几种高层住宅体系中，只有筒形结构的刚度比较大，中央设有井筒，同时与周围的框架很好地结合，这样就能够形成极强的抗侧力结构体系。这种高层住宅结构的内隔墙都是轻质墙，外墙为围护墙，在内外筒之间就可以对家具以及辅助设备进行自由分隔、灵活布置。
三、高层住宅的基础形式的选择
随着社会经济的快速发展，房产开发商更加注重投资成本低且经济收益较好的高层住宅，因此，结构设计方案的合理直接影响到住宅的造价。在对高层住宅的基础类型进行选择时，要从整体进行分析，选用整体性能较好的结构，以及能够充分满足建筑地基的承载能力，以便设计出具有很高的安全性以及经济的设计方案。
在选择基础形式时，要注重对地基类型、结构类型、建筑的荷载以及具体的施工情况等因素进行详细的分析，来慎重的进行选择。高层住宅的基础形式主要有箱型基础、桩基、钢筋混凝土筏形基础、十字交叉基础以及条形基础等。
通过以上的分析，静压预先灌注桩基础形式在人口相对稠密的失去和施工现场周围进行高层住宅的建筑时，具有很好的应用优势。对于其弊端可以采用局部引孔以及其他的有效施工措施进行克服。随着科学技术的迅猛发展，在高层住宅的结构设计中，会涉及到很多方面的因素，设计师要对高层建筑结构设计中的问题进行分析，并不断的探索，充分改进和完善高层住宅的结构设计。
总结：
高层住宅结构的设计相对于其他结构具有一定的复杂性，尤其是在抗风和抗震性能的设计，因此，对一些相关数据进行详细的分析和计算是非常必要的，也能为高层住宅结构提供有效的设计依据。同时，要重视结构设计的理念，结合实际情况，全面综合地考虑结构设计的安全性和可靠性，进而设计出科学合理的高层建筑结构设计方案。
参考文献：
[1]于险峰．高层建筑结构设计特点及其体系[J]．建筑技术，2009（24）.
[2]赵西安．现代高层建筑结构设计[M]．北京：科学出版社，2004.
高层住宅结构设计范文第3篇
关键词：高层建筑；转换层；上部结构；框支柱设计
1 工程概况
某工程采用框支剪力墙结构，地下1层，地上33层，建筑高度为99.70m。地下室作为停车库，1～3层为商场；第4层为设备转换层；5层及以上为住宅楼。当地抗震设防烈度为6度，场地土类别为Ⅱ类；按100年重现期计算的基本风压值0.35kN/，地面粗糙度C类。
2 上部结构设计
2.1抗震等级的确定
根据建筑平面使用功能要求，采用框支剪力墙结构形式。转换形式为梁式转换，转换梁板位于4层顶，为高位转换层建筑。抗震等级为框支框架一级，剪力墙底部加强部位一级，剪力墙非底部加强部位三级。建筑结构安全等级二级；设计基准期50年；结构设计使用年限50年。
2.2 上部与下部结构的调整
本工程的结构设计特点在于根据建筑功能要求设置的设备层层高仅为3m，使得转换层的侧向刚度均较大于相邻以下三层和相邻上层的侧向刚度，从而在结构计算分析中需解决以下问题：
2.2.1 如何使高位转换时转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比满足《高规》附录E的要求；
2.2.2 一层～三层的各层侧刚度比（本层侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值）需满足《抗规》表3.4.3-2规定；
2.2.3 经计算分析，最大转换梁截面为1300x2500，最小为1000x2000，形成框支柱的剪跨比小于1.5。根据《高规》第6.4.2条注3，剪跨比小于1.5的柱，其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。
由于本工程的一层～三层作为商场，业主要求尽可能的减少上部住宅的落地剪力墙数量，以保证使用空间，给结构设计增大难度。为保证主体结构竖向刚度均匀，使转换层上下刚度接近，避免刚度突变形成薄弱层并且满足《高规》附录E第E.0.2条和公式规定，抗震设计时等效侧向刚度比宜接近1.0且≤1.3。因此采取以下措施解决上述的问题，具体措施包括以下几个方面：
（1）转换层上部在剪力墙满足《高规》规定的各项控制参数前提下，尽量减少数量，增大结构洞口，降低连梁高度，以减少上部楼层的侧向刚度。
（2）与业主和建筑专业协商降低一～三层的层高，由原层高5.1m，4.2m，4.2m改为4.8m，3.9m，3.9m；以增大转换层下部各层的侧向刚度。
（3）增大转换层以下各层墙体厚度。转换层以下各层均按一层厚度取值为350～450mm厚，转换层减小为300mm厚，上部为200～250mm厚，避免刚度突变；在一～三层周边将部分砖墙改为剪力墙（新增，与上部剪力墙不对应）以提高剪力墙的数量并增大侧向刚度。
经调整后，转换层上、下刚度比均满足《高规》附录E的要求；一～三层的各层侧刚度比亦满足《抗规》表3.4.3-2规定。
2.3 设备转换层的设置
为避免出现剪跨比小于1.5的框支柱，对设备转换层的设置提出多个结构方案进行比较：
设备转换层采用轻钢结构体系，在主体结构完成后再施工；不考虑该层参与主楼的整体计算分析。则转换层的实际层高为6.9m。经计算分析，转换层的侧向高度在保证建筑功能要求的前提下无法满足 《高规》附录E第E.0.2条中 “当转换层设置第二层以上时，计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6”。
直接加高设备层层高为4.6m以满足框支柱剪跨比大于等于1.5。这样，建筑总高度大于100m，无法实现。
确定设备转换层层高为3m。对剪跨比小于1.5的框支柱采取特殊构造措施。这样，最终采用方案。
由于目前国内并没有对剪跨比小于1.5的框支柱进行专门研究的规范和资料，因此结构设计时采用几点措施来提高框支柱的抗震性能和延性：（1）轴压比限值降0.1，对于一级抗震的框支柱取0.5；（2）框支柱截面中部设置芯柱；（3）在框支柱内增设交叉斜筋；（4）增大框支柱的配筋率和配箍率。
3 结构计算分析
通过采用SATWE和PMSAP两个不同力学模型的结构分析软件进行整体内力位移计算分析，计算时按结构不规则且同时考虑双向地震作用和平扭藕连计算结构的扭转效应。采用弹性时程分析法进行补充计算――根据建筑场地类别和设计地震分组选用了两组记录地震波和一组人工模拟地震波进行计算对比。
刚重比大于1.4，能够通过《高规》第5.4.4条的整体稳定验算；
刚重比大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。
通过以上数据显示，计算结果正常，各项参数均满足《高规》条文要求，结构设计能达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标。
4 框支柱设计
框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。
4.1 该工程框支柱抗震等级为一级，轴压比不得大于0.6，对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。
4.2 在工程中，个别框支柱还兼作剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C55混凝土）即为1.82%。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配，底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加，因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。
5 结束语
近年来，随着我国经济的持续快速发展，人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化、综合化和全面化。为较为最常见的形式以上部为小开间的民用住宅，下部为大开间的商场或公共娱乐场所。从建筑功能上看，高层建筑上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要；而下部则希望有较大的自由灵活空间，大柱网、少墙体，以满足公共使用要求。然而，按照这样的建筑形式进行结构布置时，上部墙体多而密，下部柱网少而稀，即刚度上大下小。这与常规的结构竖向布置的原则正好是相反的。为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层。于是，带转换层的建筑结构孕育而生，并在近年来得到较为广泛的应用。
参考文献：
[1] 覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2010，（08）.
[2] 高立人，方鄂华，等.高层建筑结构概念设计.中国计划出版社，2008.
[3] 赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京：科学出版社，2009.
[4] 高雪峰.转换层结构设计的改进建议[J].建筑技术开发，2010，（03）.
[5] 谢晓峰 建筑物转换层结构形式的应用现状及问题.[J].广东土木与建筑2008，（02）.
[6] 罗柳毅 梁式转换层在建筑物中的应用[J].广东土木与建筑2012，（02）.
高层住宅结构设计范文第4篇
关键词：高层住宅；结构设计；问题探讨
随着我国经济的飞速发展以及人口的不断增多，为了解决住房的问题，我国城市居民的住宅向高层结构发展。在这一开发建设过程中，结构设计是其安全性以及舒适性的前提，也是高层住宅建设的基础。可以说，结构设计的好坏直接决定了整个建筑的质量以及可使用的程度，因此我们要重视高层住宅结构设计中问题的探讨解决。
1高层住宅结构设计问题
1.1抗震问题
在进行高层住宅结构设计过程中，抗震方面的设计是最为重要的一个环节，同时也是让设计人员较为头疼的一个环节，因为其设计十分复杂。在进行这一方面的设计的过程中，不仅仅要对相关建筑材料、结构进行分析以及选择，同时，还要对整个建筑群进行考虑。我国是一个地震频发的国家，但同时因为我国也是国土辽阔的大国，有的地区没有经历过比较明显的地震灾害。所以在结构设计的过程中，部分设计人员并不是十分重视抗震设计这一问题。除此之外，由于我国物力财力方面的影响，导致结构设计相关抗震设置标准的制定时放宽了尺度。另外，经济利益的驱使，有相当部分的开发商为了追求利益最大化，对建筑结构设计造价给出指标限制降低工程成本。上述各种原因导致了我国建筑结构设计时结构抗震存在不足，高层住宅是居民密集聚集的建筑，高层住宅结构抗震问题导致广大居民的生命安全存在隐患。
1.2楼层平面布置问题
在进行高层住宅结构设计的过程中，大部分结构设计人员在进行结构构件布置时往往会感到十分的头痛。建筑方案设计时，为了最大化地追求建筑使用舒适功能要求，住宅房间布置时按照各自的使用功能划分，从而导致结构抗侧力构件的墙体、柱子不能对齐布置，最终导致平面梁布置时不能形成连续贯通的框架。从结构传力的角度分析，平面布置没有形成一个统一的结构体系[1]。我们都知道，虽然说理论计算或计算机程序在数学或是力学上都是可以给出结果，但是这种结果与理论假定及实际是存在较大出入的。我们知道结构设计理论计算分析十分重要，但是结构的概念设计及结构的构造设计同样重要，结构概念及构造设计是实现理论设计的重要补充。由此我们就可以看出，在进行高层住宅设计的过程中，设计人员要重视结构概念的理解，不能单独追求建筑使用功能的舒适而忽略结构的安全问题。
1.3剪力墙问题
剪力墙在高层建筑物的结构中具有十分关键的作用，通过这一构件结构能够较为有效的抗侧力。在高层住宅中我们会遇到很多楼梯间周围布置剪力墙的方案，因为楼梯间一侧墙体没有楼板连接，使得该剪力墙分担整体结构水平力能力大大降低[2]。然而，大多住宅中各种设备管井尤其是通风井排放在该剪力墙的另一侧，导致墙体两侧相连的有效楼板十分有限。这与我们布置剪力墙作为结构主要承担侧向力构件的初衷相反，致使整体结构的抗侧力能力大大降低。此外，建筑工程在进行施工的过程中，部分施工单位会进行工期的缩短，这样施工人员为了赶工期不得不加快建筑速度，这在一定程度上影响到其施工质量。在使用商品混凝土进行泵送的时候，往往会增加水泥的用量，减少粗骨料的使用量，由于这两者的比例产生了一定的变化，会在一定程度上增加了结构的收缩量。加上由于混凝土强度的提高，使弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生，使得混凝土用量大的剪力墙产生裂缝的因素在增大。
2高层住宅结构设计问题的相关对策
2.1优化结构抗震设计
在结构抗震设计的过程中，对于建筑物的高宽比进行严格的把握，要根据相关规范标准进行设计，采取多种计算程序比较复核。对设计人员进行抗震设计思想宣传，加强结构抗震设计重要性的认识，应以人民的生命财产安全为出发点。根据我国现行经济发展水平与时俱进地修订改进抗震相关标准，提高设计安全储备。对于住宅等一旦发生地震极有可能造成重大伤亡的建筑结构设计，加快学习采用建筑隔震等新技术措施，增加抗震安全储备。
2.2平面布置时合理地考虑结构概念
在进行建筑平面方案设计的过程中，为使理论与实际最大限度的相接近，建筑方案的确定应适当地考虑结构方案的可行性及优劣性。建筑设计师应充分地将结构设计抗震概念及结构受力概念融入到建筑方案中，充分考虑对结构抗震的优劣影响，对于涉及生命安全的重要建筑结构，必要时应以结构安全为前提[3]。结构设计人员也应对建筑方案的确定提出合理的优化建议，对于确实影响结构安全的建筑设计方案应本着安全第一的原则提出修改。
2.3剪力墙的设计
建筑结构设计时与建筑及设备专业做好沟通，最大限度减少其布置方案对剪力墙的不利影响。应以理论与实际最大限度接近为原则，设计人员要灵活地尝试剪力墙布置方式，不要被一贯的布置思想束缚，进而保障结构整体抗侧力刚度的要求。加强结构构造措施，适当加强与墙体相连楼板的厚度及配筋率。条件允许时可以将剪力墙设置成L型或是T型，通过这样的方法，才能够发挥这一面墙的作用。对于工期紧、混凝土强度设计值较高或处于温差变化较大位置的剪力墙，应适当增加墙体配筋率，降低裂缝的产生。
3总结
综上所述，高层住宅结构设计过程中需要设计人员注意的问题有很多，例如：抗震问题、平面布置问题、剪力墙问题等。建筑结构设计应以安全为基本前提，在理论分析合理计算的基础上，重视结构概念设计，结构构造措施。设计人员应根据其实际情况进行对策的提出，从而不断提高其设计质量。
作者:赵国 崔涛 单位:大连市建筑设计研究院有限公司 大连天鸿建筑设计有限公司
参考文献：
[1]熊品华,刘明全,文勇,朱林辉,周赞高.丽都国际超高层住宅结构设计的几点做法[J].建筑结构,2009,v.39S1（12）:267-270.
[2]田建平.抗震区高层住宅适用结构体系与短肢剪力墙结构设计注意的问题[J].内蒙古科技与经济,2005,7（11）:134-136.
高层住宅结构设计范文第5篇
关键词：高层住宅；结构；设计优化
中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
0引言
高层住宅结构优化是指对建筑物结构进行合理分析，提出结构设计优化方案，目的是在设计满足国家相关建设法规的前提下，提高建筑物的技术质量，降低总成本，是投资利益最大化，并且能保证建筑物抗震性能和安全性。结构设计优化是对设计再次分析，再次加工的过程。让住宅结构刚度适中、均衡整体结构布局、减小构件在外力影响下的变形或者破坏，达到既美观又坚固抗震的效果，这是高层住宅结构优化的目标。
在高层住宅结构优化设计中，每一道工序都要精心设计，做到计算合理准确，方案合理可行，本文对设计优化存在问题进行分析并提出几点可行建议。
1高层住宅结构设计现状
1.1 住宅结构设计现状
低层建筑和高层建筑横向和竖向的结构体系设计基本原理是相同的，但是建筑高度越高，竖向结构设计越难，这也是建筑界正在努力解决的问题之一。住宅结构越高，就要求有较大的柱子或者墙来承受垂直压力负荷，这对建筑材料的要求比较高。另外，住宅越高，侧向力所产生的剪切变形和倾覆力矩就要大得多，而且侧向荷载产生的响应并不是线性的，而是随着高度增加而迅速增大，在现代高层住宅建筑物中，重要的问题是整体抗弯和抗变形，抗震等，高层建筑与低层建筑结构有着很大差异，需要考虑的因素也很多，例如共振，扭转，水平侧向位移等。所以，高层住宅结构设计比较困难，考虑因素复杂多变，影响因素很多所以在设计的时候，要从整体上进行把握，设计出实用性强的好方案。
1.2 高层住宅结构设计影响因素
住宅越高，安全性就越来越要重视，抗震性能也要增强，所以设计中要考虑的因素也就增多，主要影响因素有水平荷载，轴向变形，侧移等。
(1) 水平荷载.。水平荷载是需要考虑的决定因素，一般来说，竖直方向上载荷在构建中受力只与楼房高度有关，但是水平受力却比较复杂，且易受外界条件影响，数值变化不定，所以其是影响住宅结构设计因素。
(2) 轴向变形。在高层住宅建筑中，楼层越高，竖向负荷就越大，能够在轴向引起较大的变形，影响建筑结构的连续梁弯矩，将会引起连续梁之间支座点的负弯矩值降低，造成端支座负弯矩值以及跨中正弯矩值增大，从而引起预测材料长度不准确，对下料长度产生影响。
(3) 控制指标侧移。结构侧移量是高层建筑结构设计要重点考虑的因素，这一点与低层楼房不同，楼房高度越高，侧移量在水平荷载影响下变形越明显，所以在设计的时候，要注意在水平荷载作用下的侧移要控制在要求范围之内。
2高层住宅结构设计优化
2.1 选择设计结构方案
进行高层住宅结构设计优化时，首先要进行结构方案的选择。结构方案的好坏决定了结构设计的好坏，对于同一个建筑设计要求，其结构方案往往是不唯一的，但是不同的设计方案会影响工程质量和工程造价，在设计时，一定要选择合理的结构设计方案。可以遵循以下原则。
首先，根据相关建筑规则的规定来完成结构设计方案总体要求，处理好结构与结构的相互关系，充分发挥结构的最佳受力状态，是结构尽可能简单明确，直接易懂，具有足够的承载力，良好的延性和刚度。
其次，要保持结构的安全可靠。应该仔细考虑每一个构件，使各个构件能够相互协调，发挥最大功能，保证设计目标水准，使结构既经济又安全。
最后，要积极与建筑专业进行互动交流。结构设计者往往对建筑的材料不是很了解，在设计结构方案时，要与建筑师进行交流，听取他们提出的建议，结构设计师要充分理解结构概念，真实客观地进行设计，通过反复优化，修改，最后设计出造价最低并且质量最好的结构方案。
2.2 设计优化
在进行高层住宅结构设计优化时，首先是要对建筑工程进行基础设计，主要有结构承重体系设计，抗震缝的处理设计等，基础设计完成后，就可以开始进行优化设计了，在优化设计时，要注意以下几个方面：
(1)正确认识结构设计优化的重要性。现在房地产已经是一个大产业，人们对住宅要求也越来越高，而作为投资方，追求的是利益的最大化，进行住宅结构优化的设计，不但可以有效降低总成本，还可以使建筑结构更美观安全，能经济合理的节能降材，从而降低工程造价。高层住宅结构设计优化，首先要仔细阅读建筑结构图纸，综合考虑各种因素的影响，经过反复优选等过程，达到设计优化目标，对原结构方案设计进行改进，合理进行构件布置，适当选择构件尺寸等，做到精益求精，最后提出优化建议。
(2)设计方案优化。这部分是设计优化的重点，不仅要进行抗侧力单元优化设计，还要进行框架结构优化设计。使设计符合抗震要求，在各项参数都符合规范要求的前提下，不断进行优化设计，尽量减少剪力墙的数量和厚度，使结构两个方向刚度接近两个方向水平位移，达到最佳受力状态。
在设计时，首先要进行结构分析，主要由竖向抗侧力构件构成，包括剪力墙，筒体，框架等。主要分析他们的受力状态，使构件充分利用起来。在进行计算分析时，不能盲目地依赖计算机，还要结合工程师的实际经验，选择合适的计算参数，经过多次计算比较，找到最佳参数值。要注意实际结构与计算模型的偏差，因为计算机在计算的过程中，需要对模型进行假定，而实际结构错综复杂，所以计算值与实际结构会有差异，在通过计算值来选择结构时，要充分结合实际情况来分析。
其次进行框架结构优化主要是根据住宅结构平面，分析竖向荷载和水平载荷，核实实际情况，合理布置构件，选用合适材料，结合实际材料构造进行结构分析和内力分析，根据分析结果适当调整结构设计。
3)地基处理的优化。高层住宅建筑更要注重地基的处理，否则将前功尽弃，在选择地基时，要选择地质条件不复杂，容易施工的地质，因为地质条件越复杂，地基处理造价越高，而选择相对简单的地质条件，不仅可以降低地基处理的成本，地基安全度也会增加，从而降低工程造价，提高工程性价比。
3结论
高层住宅结构设计优化能够有效降低工程造价，带来可观的经济效益，不仅能让建筑物安全实用，又能使其经济美观，舒适。所以进行结构优化设计至关重要，实际设计中，要结合实际情况和具体条件来灵活运用设计优化方法，实现住宅建筑设计既安全又经济。
4 参考文献
[1]高立人等.高层建筑结构概念设计［M］．北京:中国计划出版杜,2005．
高层住宅结构设计范文第6篇
关键词：高层住宅；结构设计；技术；问题；
Abstract: At present, China's urban population has increased dramatically, and people living level is also in constant improving. When satisfying the requirements of the material, requirements of the living environment is also more and more high. From the trend of the development of real estate, the present residence is in the derection to big house pattern. However, due to theshortage of city land resources, to solve the problem of space can only rely on high-rise residential solution. The advantages of the high-rise residence is obvious, but when enjoy big space, we also had to face some drawbacks of the high-rise residence. In order to better reflect the advantages of high-level residence,it needs to design personnel to take the necessary measures about the problems in the designing of high-rise residence of the structure. In this paper, the author mainly gives an analysis of some of the technical problemsin high-rise building structural design.
Keywords: high-rise residence; structure design; technology; problems
中图分类号：TU241.8文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
近年来，我国大量涌现高层住宅建筑，那么怎么样才能在设计的过程中使高层住宅结构更加安全、合理并且经济已经成为人们关注的问题之一。因为现在的高层住宅结构在设计的时候，通常都是根据已经设计好的平面以及竖直方向布置，设定结构构件的尺寸规格，然后通过电脑计算，在计算的过程中对极个别的超限构件做必要的调整之后就形成最终结果。所以设计人员对于整个设计方案是不是完善，构件的尺寸假定是不是合理等都没有明确的概念。因此，经常造成不必要的浪费。尤其是对于一些技术性问题，因为考虑的不全面，经常在使用过程中出现问题。接下来，笔者就针对高层住宅结构设计中比较重要的技术性问题加以分析。
高层住宅结构的特点
1、高层住宅结构可以有效的提高住宅的容积率，节约城市的土地使用面积；
2、可以节省很大一笔市政建设投资；
3、可以节省更多的空间用于公共场所的布置以及绿化，有助于城市景观设计，美化城市；
4、因为建筑的层高较高，所以钢材的使用量比较大，通常为多层住宅的三到四倍；
5、高层住宅结构受到的自重、风力以及地震等竖直方向和水平方向荷载比较大；
6、地基处理和基础设计比较复杂，基础的荷载比较大；
7、对消防要求高。
二、高层住宅结构设计中需要注意的问题
从人们居住的层面来看，低层住宅或者多层住宅都比高层住宅要优越一些。但是，我国的人口多，土地少，所以只能建设高层住宅。高层住宅虽然在很大程度上解决了用地问题，但是也存在很多弊端。
高层住宅本身自重比较大，所以剪力墙在荷载方面压力比较大，建筑结构容易发生受力位移。
建筑结构的高宽比例较大，这对高层住宅结构的稳定性影响较大，而且还会增加建设成本。
横向和纵向刚度差异较大，高层住宅结构在顶端位置受到较强风力的作用，所以往往会增加一些剪力墙，这样就会使建筑结构在横向和纵向的刚度出现加大的差异，结构受力不均衡，就会出现扭转变形，对结构的安全使用造成威胁。
底层层高较高，而二层以上层高较小，此种问题主要是针对商住两用的高层住宅结构，由于底层层高较高，又是大空间设置，所以底层承受了较大的自重荷载，容易出现变形。
剪力墙平面外搭梁。
楼层局部托柱转换，柱子承受的荷载加大，对结构的稳定性不利。
单栋建筑的长度超长。
顶层楼中楼取消部分剪力墙，很多设计人员错误的认为顶层的受力荷载比较小，所以在顶层为楼中楼结构的高层住宅结构中就会取消部分剪力墙。高层住宅结构的顶层承受的荷载并不小，因为在高空受到风力作用，如果取消剪力墙就容易在外力作用下出现位移。
地下室顶板存在比较大的高度差。
高层住宅结构设计问题处理措施
1、在混凝土高规中对高层建筑结构的高宽比提出了一个限值，但是这个限制只是一个综合限值，是对于高层建筑结构刚度、整体的稳定性、经济性以及承载能力的宏观要求。也就是说，这个限值是可以突破的。通常情况下，在刚重比、层间位移、剪重比等都满足要求的情况下，高宽比可以不满足限值的要求。可是在高层住宅设计过程中，设计人员需要注意的是，因为高宽比增加，就会导致结构在水平方向增加抗侧力构件，例如剪力墙等，这样就会使建构在两个方向有不平衡的抗侧力，增加结构的造价，对结构的基础刚度和整体性要求也会提高。
2、对于建筑平面呈线型的高层住宅结构，因为长度比较大，所以在两个主轴方向侧向刚度会产生较大的差异。另外，如果建筑处于风力荷载较大的地方，因为横向的风力荷载作用比较大，所以为了满足位移要求，就要沿着这个方向增加剪力墙，这样，也会加大两个主轴方向的刚度差异。在这样的情况下，两个主轴的动力特性差异也会随之增加，在动力荷载的作用下，动力影响复杂。所以在设计的时候，要控制两个主轴方向振动的周期比在0.8之内。
3、现在很多高层住宅都是商住两用的结构形式，所以底层的层高比较高，有的可以达到九米，而二层以上层高就比较低，大概在三米左右。这样设计的直接后果就是底层出现软弱层，这对结构的抗震性能非常不利，所以在设计的时候应该避免。在设计的过程中，应对这个问题最好的措施就是增加底层结构的刚度，保证底层高度大于上部一层刚度的百分之七十。如果底层的高度使上层高度的两倍或者两倍以上的时候，采取增加抗力构件的方式来增加底层的刚度就变得很困难，这时候就要做方案调整。可以加大底层抗侧力构件的长度或者厚度，也可以适当增加二层的高度，或者加大二层楼板的刚度等都可以。
4、通常情况下，如果梁和剪力墙垂直搭置，梁的端部可以按照铰接的方式进行处理，支座位置的钢筋可以按照构造的要求进行配置，顶部的钢筋水平端的长度如果没有满足规范要求，可以采取在支座剪力墙里面设置机械进行约束的措施，例如：加小角钢、焊短钢筋等，以增加连接的强度，防止产生拉托效应。
5、现在一些跃层住宅的设计中经常存在挑空楼层没有楼板的问题，因为中间层没有楼板，剪力墙的高度是两层，所以就会对结构的稳定性产生影响，这个时候，在设计的过程中就要按照构造的具体要求适当增加剪力墙的厚度，否则剪力墙的稳定性就会受到威胁。
6、一些高层住宅建筑采用的是纯剪力墙结构，阳台以及露台的端部是框架柱，隔层才有楼板，而柱子的高度比较大，所以柱子需要承担的荷载比较大，这个时候在设计的过程中就需要注意要加强柱子的延性，以提高其水平抗剪能力，可以采取加大纵向钢筋的配筋率的方法，在柱子中设置芯柱或者型钢。
7、在高层住宅结构中，一些复式住宅楼中，跃层楼板在客厅的顶部经常开洞，再加上楼梯的开洞面积，跃层楼板的开洞面积通常都会超过百分之三十，有的甚至超过百分之五十。针对这样的情况，一定要采取相应的加强措施。可以考虑适当加大楼板的厚度，加大楼板配筋率等。
结束语：高层住宅结构已经成为社会发展的必然趋势，尤其是针对我国人均土地占有量低的现状，高层住宅必然是首选方案。只是高层住宅结构设计是一个至关重要的环节。直接影响住宅质量，和人们的生命财产安全息息相关。所以我们在高层住宅结构设计中要特别注意，严格按照规范进行，并不能忽视任何一个细节。目前，我国的高层住宅结构设计还存在很过问题，急需我们去解决。本文笔者结合自己的实际经验，针对一些问题作了分析和说明，并且提出了相应的解决措施，但是这只是众多问题中的一部分，所以还有很多细节需要设计人员去研究，以建造出质量优异的高品质住宅，为人类服务。
参考文献：
郭慧颖，高层住宅结构设计中的问题及处理，山西建筑，2005年11期；
韩桂发，浅析高层住宅结构设计与体会，价值工程，2010年12期；
乔亚东，刍议高层住宅结构设计中的常见问题及对策，中华民居，2011年09期；
张感平，高层住宅结构设计，江西建材，2011年04期；
张岚，高层住宅结构设计与分析，煤炭工程，2009年01期；
黄建荣，对高层住宅结构设计的探讨，中国科技博览，2011年33期；
高层住宅结构设计范文第7篇
关键词： 高层住宅；结构；设计优化
Abstract: with the improvement of people's living standard, the housing is not only a for shelter, rest place, but also the people enjoy living place. Now, to demand more and more housing conditions, high-rise residential structure optimization design, not only can improve the building safety degree, still can reduce the construction cost, cost savings, to have a higher ratio of housing. In this paper, the residential structure design optimization design, puts forward several Suggestions, hoping to help design personnel.
Keywords: high-rise residential; Structure; Design optimization
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
0引言
高层住宅结构优化是指对建筑物结构进行合理分析，提出结构设计优化方案，目的是在设计满足国家相关建设法规的前提下，提高建筑物的技术质量，降低总成本，是投资利益最大化，并且能保证建筑物抗震性能和安全性。结构设计优化是对设计再次分析，再次加工的过程。让住宅结构刚度适中、均衡整体结构布局、减小构件在外力影响下的变形或者破坏，达到既美观又坚固抗震的效果，这是高层住宅结构优化的目标。
在高层住宅结构优化设计中，每一道工序都要精心设计，做到计算合理准确，方案合理可行，本文对设计优化存在问题进行分析并提出几点可行建议。
1高层住宅结构设计现状
1.1 住宅结构设计现状
低层建筑和高层简述横向和竖向的结构体系设计基本原理是相同的，但是建筑高度越高，竖向结构设计越难，这也是建筑界正在努力解决的问题之一。住宅结构越高，就要求有较大的柱子或者墙来承受垂直压力负荷，这对建筑材料的要求比较高。另外，住宅越高，侧向力所产生的剪切变形和倾覆力矩就要大得多，而且侧向荷载产生的响应并不是线性的，而是随着高度增加而迅速增大，在现代高层住宅建筑物中，重要的问题是整体抗弯和抗变形，抗震等，高层建筑与低层建筑结构有着很大差异，需要考虑的因素也很多，例如共振，扭转，水平侧向位移等。所以，高层住宅结构设计比较困难，考虑因素复杂多变，影响因素很多，所以在设计的时候，要从整体上进行把握，设计出实用性强的好方案。
1.2 高层住宅结构设计影响因素
住宅越高，安全性就越来越要重视，抗震性能也要增强，所以设计中要考虑的因素也就增多，主要影响因素有水平负荷，轴向变形，侧移等。
(1) 水平荷载.。水平荷载是需要考虑的决定因素，一般来说，竖直方向上载荷在构建中受力只与楼房高度有关，但是水平受力却比较复杂，且易受外界条件影响，数值变化不定，所以其是影响住宅结构设计因素。
(2) 轴向变形。在高层住宅建筑中，楼层越高，竖向负荷就越大，能够在轴向引起较大的变形，影响建筑结构的续梁弯矩，将会引起连续梁之间支座点的负弯矩值降低，造成端支座负弯矩值以及跨中正弯矩值增大，从而引起预测材料长度不准确，对下料长度产生影响。
(3) 控制指标侧移。结构侧移量是高层建筑结构设计要重点考虑的因素，这一点与低层楼房不同，楼房高度越高，侧移量在水平荷载影响下变形越明显，所以在设计的时候，要注意在水平荷载作用下的侧移要控制在要求范围之内。(4)结构延性。结构延性是一种重要设计指标，高层住宅建筑在地震作用下的变形大，建筑越高，变形越明显，为了在地震情况下放置建筑物倒塌，要特别注意在构造上采取合适的措施，保证住宅的安全。
2高层住宅结构设计优化
2.1 选择设计结构方案
进行高层住宅结构设计优化时，首先要进行结构方案的选择。结构方案的好坏决定了结构设计的好坏，对于同一个建筑设计要求，其结构方案往往是不唯一的，但是不同的设计方案会影响工程质量和工程造价，在设计时，一定要选择合理的结构设计方案。可以遵循以下原则。
首先，根据相关建筑规则的规定来完成结构设计方案总体要求，处理好结构与结构的相互关系，充分发挥结构的最佳受力状态，是结构尽可能简单明确，直接易懂，具有足够的承载力，良好的延性和刚度。其次，要保持结构的安全可靠。应该仔细考虑每一个构建，使各个构建能够相互协调，发挥最大功能，保证设计目标水准，使结构既经济又安全。再次，要尽量避免或者减小外力作用下的扭转效应。因为抵抗扭转效应所需要的材料用量很大，而且结构也会很复杂，会提高工程造价，不经济不实惠。最后，要积极与建筑部门进行互动交流。结构设计者往往对建筑结构和材料不是很了解，在设计结构方案时，要与建筑师进行交流，听取他们提出的建议，结构设计师要充分理解结构概念，真实客观地进行设计，通过反复优化，修改，最后设计出造价最低并且质量最好的结构方案。
2.2 设计优化
在进行高层住宅结构设计优化时，首先是要对建筑结构进行基础设计，主要有结构承重体系设计，建筑缝的处理设计等，基础设计完成后，就可以开始进行优化设计了，在优化设计时，要注意一下几方面。
(1)正确认识结构设计优化的重要性。现在房地产已经是一个大产业，人们对住宅要求也越来越高，而作为投资方，追求的是利益的最大化，进行住宅结构优化的设计，不但可以有效降低总成本，还可以使建筑结构更美观安全，能经济合理的节材降，从而减低工程造价。高层住宅结构设计优化，首先要仔细阅读建筑结构图纸，综合考虑各种因素的影响，经过反复优选等过程，达到设计优化目标，对原结构方案设计进行改进，合理惊醒构件布置，适当选择构件尺寸等，做到精益求精，最后提出优化建议。
(2)设计方案优化。这部分是设计优化的重点，不仅要进行对抗侧力单元优化设计，还要进行框架结构优化设计。使设计符合防震要求，在各项参数都符合规范要求的前提下，不断进行优化设计，尽量减少剪力墙的数量和厚度，使结构两方向刚度接近两个方向水平位移，达到最佳受力状态。
在设计时，首先要进行建筑结构分析，主要由竖向抗侧力构件构成，包括剪力墙，筒体，框架等。主要分析他们的受力状态，使构件充分利用起来。在进行计算分析时，不能盲目地依赖计算机，还要结合工程师的实际经验，选择合适的计算参数，经过多次计算比较，找到最佳参数值。要注意实际结构与计算模型的偏差，因为计算机在计算的过程中，需要对模型进行假定，而实际结构优势错综复杂的，所以计算值与实际结构会有差异，在通过计算值来选择结构时，要充分结合实际情况来分析。
其次进行框架结构优化主要是根据住宅结构平面，分析竖直载荷和水平载荷，合适实际情况，合理布置构件，选用合适材料，结合实际材料构造进行结构分析和内力分析，根据分析结果适当调整设计结构。此外，还要进行可行判断，对优化结果进行内力分析，满足设计要求的前提下，校验可行性，如果不可行，就要调整设计方案，知道方案可行为止。
(3)地基处理的优化。高层住宅建筑更要注重地基的处理，否则将前功尽弃，在选择地基时，要选择地质条件不复杂，容易施工的地质，因为地质条件越复杂，做好地基工作造价越高，而选择相对简单的地质条件，不仅可以降低地基处理的成本，地基安全度也会增加，从而降低工程造价，提高工程性价比。
(4) 进行建筑材料的优化。优化建筑材料目的就是花尽量少的钱，做到经济安全，符合设计要求。这就要求在选择建筑材料时，要合理利用材料性能，根据不同的需求来选择不同的材料，实际上，因材料选择不当造成的浪费很多，有些地方需要质量好材料，有些地方一般材料即可达到要求，设计时，要充分考虑这些因素，例如采用高强度钢筋低强度取代钢筋的时候可以节约钢材。
3结论
高层住宅结构设计优化能够有效降低工程造价，带来可观的经济效益，不仅能让建筑物安全实用，又能使其经济美观，舒适。所以进行结构优化设计至关重要，实际设计中，要结合实际情况和具体条件来灵活运用设计优化方法，实现住宅建筑设计既安全又经济。
参考文献
[1]高立人等.高层建筑结构概念设计［M］．北京:中国计划出版杜,2005．
[2]GB50223-2004.建筑工程抗震设防分类标准[S].北京:中国建筑工业出版社.2004.
高层住宅结构设计范文第8篇
关键词：高层建筑；转换层；上部结构；框支柱设计
1 工程概况
某工程位于某市开发区研究中心，采用框支剪力墙结构，地下1层，地上33层，建筑高度为99.70m。地下室作为停车库，1～3层为商场；第4层为设备转换层；5层及以上为住宅楼。当地抗震设防烈度为6度，场地土为类Ⅱ；按100年重现期计算的基本风压值0.35kN/㎡，地面粗糙度C类。
2 上部结构设计
2.1抗震等级的确定
根据建筑平面使用功能要求，采用框支剪力墙结构形式。转换形式为梁式转换，转换梁板位于4层顶，为高位转换层建筑。抗震等级为框支框架一级，剪力墙底部加强部位一级，剪力墙非底部加强部位三级。建筑结构安全等级二级； 设计基准期50年；结构设计使用年限50年。框支柱和剪力墙混凝土强度等级为：地下2层～8层C55，8层～34层由C50递减至C30。
2.2 上部与下部结构的调整
本工程的结构设计特点在于根据建筑功能要求设置的设备层层高仅为3m，使得转换层的侧向刚度均较大于相邻以下三层和相邻上层的侧向刚度，从而在结构计算分析中需解决以下问题：
（1）如何使高位转换时转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比满足《高规》附录E的要求；
（2）一层～三层的各层侧刚度比（本层侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值）需满足《抗规》表3.4.3-2规定；
（3）经计算分析，最大转换梁截面为1300x2500， 最小为1000x2000，形成框支柱的剪跨比小于1.5。根据《高规》第6.4.2条注3，剪跨比小于1.5的柱，其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。
由于本工程的一层～三层作为商场，业主要求尽可能的减少上部住宅的落地剪力墙数量，以保证使用空间，给结构设计增大难度。为保证主体结构竖向刚度均匀，使转换层上下刚度接近，避免刚度突变形成薄弱层并且满足《高规》附录E第E.0.2条和公式规定，抗震设计时等效侧向刚度比宜接近1.0且≤1.3。因此采取以下措施解决上述的问题，具体措施包括以下几个方面：
（1）转换层上部在剪力墙满足《高规》规定的各项控制参数前提下，尽量减少数量，增大结构洞口，降低连梁高度，以减少上部楼层的侧向刚度。
（2）与业主和建筑专业协商降低一～三层的层高，由原层高5.1m，4.2m，4.2m改为4.8m，3.9m，3.9m；以增大转换层下部各层的侧向刚度。
（3）增大转换层以下各层墙体厚度。转换层以下各层均按一层厚度取值为350～450mm厚，转换层减小为30mm厚，上部为200～250mm厚，避免刚度突变；在一～三层周边将部分砖墙改为剪力墙（新增，与上部剪力墙不对应）以提高剪力墙的数量并增大侧向刚度。
经调整后，转换层上、下刚度比均满足《高规》附录E的要求；一～三层的各层侧刚度比亦满足《抗规》表3.4.3-2规定。
2.3设备转换层的设置
为避免出现剪跨比小于1.5的框支柱，对设备转换层的设置提出多个结构方案进行比较：
设备转换层采用轻钢结构体系，在主体结构完成后再施工；不考虑该层参与主楼的整体计算分析。 则转换层的实际层高为6.9m。经计算分析，转换层的侧向高度在保证建筑功能要求的前提下无法满足 《高规》附录E第E.0.2条中 “当转换层设置第二层以上时，计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6”。
直接加高设备层层高为4.6m以满足框支柱剪跨比大于等于1.5。这样，建筑总高度大于100m，无法实现。
确定设备转换层层高为3m。对剪跨比小于1.5的框支柱采取特殊构造措施。这样，最终采用方案。
由于目前国内并没有对剪跨比小于1.5的框支柱进行专门研究的规范和资料，因此结构设计时采用几点措施来提高框支柱的抗震性能和延性：（1）轴压比限值降0.1， 对于一级抗震的框支柱取0.5；（2）框支柱截面中部设置芯柱；（3）在框支柱内增设交叉斜筋；（4）增大框支柱的配筋率和配箍率。
3 结构计算分析
通过采用SATWE和PMSAP两个不同力学模型的结构分析软件进行整体内力位移计算分析，计算时按结构不规则且同时考虑双向地震作用和平扭藕连计算结构的扭转效应。采用弹性时程分析法进行补充计算——根据建筑场地类别和设计地震分组选用了两组记录地震波和一组人工模拟地震波进行计算对比。
刚重大于1.4，能够通过《高规》第5.4.4条的整体稳定验算；
刚重比大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。
通过以上数据显示，计算结果正常，各项参数均满足《高规》条文要求，结构设计能达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标。
4 框支柱设计
框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。
（1）该工程框支柱抗震等级为一级，轴压比不得大于0.6，对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。
（2）在工程中，个别框支柱还兼作剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C55混凝土）即为1.82%。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配，底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加，因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。
5 结束语
综上所述，在进行（设备）转换层结构设计时，与无设备层的转换层设计难点不同。后者需着重对转换层的侧向刚度进行调整，以满足转换层上下刚度比的各项要求。 而前者由于设备层的存在，转换层的侧向刚度很大，因此往往对转换层以下各层刚度的调整才是关键。在设置设备层时宜尽量避免出现超短柱，只要通过采取特殊的构造措施去加强和提高其抗震性能。
参考文献
[1]覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2010.
[2]高立人，方鄂华，等.高层建筑结构概念设计.中国计划出版社，2005.
高层住宅结构设计范文第9篇
关键词：小高层住宅；结构设计；初探
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：
随着我国经济的发展，人民生活水平进一步提高，用户对住宅的功能提出更高的要求，人们希望建筑物在使用过程中具有更大的灵活性，能够适应多功能变换的需求。因此，设计单位在拿到开发单位的设计意图后，应本着经济美观，安全适用的原则多为社会设计出更好的产品。
1 小高层钢筋混凝土结构的住宅的基本结构形式
1.1 框架结构
框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好，造价较低，但由于柱截面大于隔墙厚度而造成柱角外凸，影响家具的布置和美观，有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。
1.2 框架一剪力墙结构
在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架一剪力墙结构。它是小高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。其特点是平面灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。
1.3 大开间剪力墙结构
随着时代的发展和人们生活水平的提高，原来建造的小开间剪力墙体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。从强度方面看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥，并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力，增加工程费用，另外，由于结构自重较大，也增加了基础的投资，因此，大开间剪力墙应运而生。承重墙的开间达到4.5m～7.5m，进深达到7.5m～1lm，室内一般无承重的横墙和纵墙，可以按照住户的不同要求灵活分隔，随着家庭的变化还可重新布置。
1.4 短肢剪力墙结构
短肢剪力墙（墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙）介乎于异形框架柱和一般剪力墙之间，由于这种结构体系在建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好，己成小高层住宅的主要结构形式。
2 小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点
2.1 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素
在低层住宅中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计;而在小高层住宅中，尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响，但水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说，竖向荷载大体上是定值;而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.2 轴向变形不容忽视
对于采用框架体系或框架一剪力墙体系的小高层住宅，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，这就使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到很大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
2.3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标
与低层住宅不同，结构侧移己成为小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计小高层住宅时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要有足够的抗侧移刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为:①过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。②过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。③过大的侧移会因P一效应使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。
2.4 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标
相对于低层住宅而言，小高层住宅更柔一些，地震作用下的变形就更大一些。为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
3 小高层住宅钢筋混凝土框架结构设计策略
3.1 优化设计的方法
当前，在无成熟的优化设计分析软件的情况下，主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一小高层住宅方案，可以有许多不同的结构(包括基础)布置方案;确定了结构布置的小高层住宅物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的;小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等，这些问题目前计算机是无法完全解决的，都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。
3.2 性能分析
3.2.1 抗震性能分析
对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念，对上述两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。
但就使用性能方面，剪力墙结构由于墙体太多，结构自重大，导致了较大的地震作用，混凝土和钢材用量也较高;同时也增加了基础工程的投资，而且限制了建筑上的灵活使用。而框架一剪力墙结构的特点是平面使用灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有着不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。由框架构成自由灵活的使用空间，容易满足不同建筑功能的要求;同时剪力墙具有相当大的抗侧移刚度，从而使框一剪结构具有较好的抗震能力，也大大减少了结构的侧移。
3.2.2 经济性比较
我们通过对三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。三种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。单位面积造价框架一剪力墙结构的最小，框架一剪力墙结构的次之，短肢剪力墙结构的稍微较大，三种结构体系直接费最大相差不到45元/m2元。
4 结束语
随着社会经济的繁荣，我国小高层建筑发展迅速。设计思想也在不断更新。结构体系日趋多样化。小高层钢筋混凝土框架结构越来越广泛应用于建筑中，小高层钢筋混凝土框架结构设计有着光明的应用前景。我国尚未形成相应的规范，还需要进行大量的研究工作。
参考文献：
[1]蒋鲁蓉.钢筋混凝土框架结构设计有关问题的初步探讨[J].山西建筑， 2008.(01).
高层住宅结构设计范文第10篇
关键词：高层钢结构质量
1 引言
中国作为一个发展中国家，高层钢结构建筑在我国起步较晚，成熟及可借鉴的经验不是很多。但从改革开放以来，许多现代化建筑如雨后春笋般耸立。而钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势和特点被人们广泛应用于高层尤其是超高层建筑中。其中建筑钢材又分为普通碳素钢、优质碳素结构钢、普通低合金钢三类。大量使用的仍以普通碳素钢为主。与混凝土高层相比：自重轻，截面小，可降低基础造价，室内有效面积大，与玻璃幕墙结合，建成现代感很强的建筑外形；工业化程度高，可降低人工费用，增加建筑的投资回报率；抗震性能较好，利于向高层、超高层发展；绿色环保、可持续发展，8-17层的高层钢结构造价可达到与混凝土持平，综合造价可望超过混凝土。
高层钢结构主要应用于现代的高层建筑，钢结构的结构体系主要有框架体系、框架支撑(剪力墙板)体系、筒体体系和巨型框架体系。对于高层钢结构，结构设计也是建筑成败、优劣的关键因素，方案阶段有结构工程师的参与是必要的。
2 高层钢结构设计的特点
2.1 钢结构的基本原理
钢结构是钢材（钢板和型钢）经过设计、加工，形成各种基本构件，如拉杆（有时还包括钢索）、压杆、梁、柱及桁架等，然后将这些基本构件按一定的方式通过焊接和螺栓等方式连接组成的工程结构形式。轻型钢结构是一个很模糊的概念，没有严格的定义。以下结构都可称为轻型钢结构：①由冷弯薄壁型钢组成的结构；②由热轧轻型型钢（工字钢、槽钢、 H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；③由焊接轻型型钢（工字钢、槽钢、 H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；④由圆管、方管、矩形管组成的结构；⑤由薄钢板焊成的构件组成的结构；⑥由以上各种构件组成的结构
设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，并符合防火、防腐蚀要求。宜优先采用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。在钢结构设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的附加保证项目。此外，还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对钢结构设计的要求[1]。
钢结构设计的特点可以概括为以下几点：
（1）为了不影响结构或构件的正常使用和观感，设计时应对结构或构件的变形规定好相应的限值；
（2）计算结构或构件变形时可以不考虑螺栓孔引起的截面削弱；
（3）在设计的过程时，承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长度、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证为前提；
（4）在对框架结构进行设计的过程中，梁与柱的刚性连接应符合受力过程中梁柱间交角不变的假定，同时连接应具有充分的强度承受交汇构件端部传递的所有最不利的内力。梁与柱铰接时，应使连接具有充分的转动能力，且能有效地传递横向剪力与轴心力。梁与柱的半刚性连接只具有有限的转动刚度，在承受弯矩的同时会产生相应的交角变化，在内力分析事，必须预先确定连接的弯矩-转角特性曲线，以便考虑连接变形的影响。
2.2 钢结构设计的特点
2.2.1 钢材结构的特点
钢材的结构具有以下的特点：
（1）强度高，重量轻；
（2）塑性、韧性好；
（3）材质均匀，工作可靠性高；
（4）适于于机械化加工，工业化生产程度高；
（5）减少砂、石、灰用量，减轻对再生资源的破坏；
（6）环保、可回收再利用，建筑造型美观；
（7）密闭性能好,能制成不渗漏的密闭容器；
（8）耐热性能好，耐火性能差；
（9）耐腐蚀性差。
表1 钢材与混凝土的对比
钢和混凝土容重比：3.4，强度比：210～136。所以刚才较混凝土的重量轻，这样能够便于运输和安装，可跨越更大的跨度。
2.2.2 高层住宅钢材结构设计的特点
（1）对高层住宅钢材结构的设计时要进行柱网的布置，在设计时可以考虑选取一榀框架单元，对柱截面和梁截面要首先进行初选。框架梁受到竖向恒荷载、竖向活荷载、水平风荷载和地震力的作用的影响。对内力的计算时要采用分层法来进行相应的计算。
（2）对高层住宅钢材结构的设计首先应该要考虑高层钢材的承重结构设计，在对承重结构设计的时候需要分两个方面进行设计，即：承载能力极限状态和正常使用极限状态。在设计的过程中要考虑到构件和连接的强度破坏的承受能力，如果因为疲劳导致破坏或者因为钢材过度的变形不在适合继续承载，钢材的结构将会转变为机动体系和结构倾覆。
（3）在对高层住宅钢材结构的设计时要对其结构破坏可能产生的后果采取不同的安全等级设计。一般的高层住宅采用的钢材结构安全设计等级为2级，其他的特殊建筑钢结构住宅的安全等级要根据其实际情况来确定。
（4）在对组合楼盖设计时，要对荷载内力计算、压型钢板组合楼板受力验算、斜截面验算、支座负筋计算、挠度验算及自振频率验算等内容。这样以便方便组合框架内力组合值的计算。
3 结束语
随着我国经济突飞猛进地发展，我国的经济实力和技术水平都得到了迅速地提高。钢结构以其独特的优越忧，在建筑业被越来越广泛的重视和应用，在“大力发展钢结构”政策的指导下，我国钢结构发展的历史机遇已经到来。在高层钢结构住宅建筑与结构设计中，合理的进行建筑平面设计，合理的选择柱网布置，合理的选择计算模型及计算方法是整个设计成功的关键。随着钢结构住宅的发展，充分发挥钢结构一系列的优点一直是本领域研究的热点。
本文是结合作者自身的工作经验来写的，对于文中存在的不足将在今后的工作中进一步的改进。