超限高层商业建筑结构设计论文

【摘要】为了满足社会和经济发展对住房的需求，高层建筑逐渐成为了建筑工程中重要的组成部分。高层建筑作为城市设施的一部分，一定程度上代表了城市的形象，同时它也象征着经济发展的水平。在经济飞速发展的当今社会，给建筑行业提供了良好的发展环境，但也对建筑数量、质量等有了更高标准的要求。建筑水平是现代化发展的标志。今天小编给大家找来了《超限高层商业建筑结构设计论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

超限高层商业建筑结构设计论文 篇1：

高层建筑屋顶钢结构连廊设计

摘 要：高层建筑在施工的时候，连廊结构设计是比较常见的。其结构设计关键在于空中连廊的连接，以及空中连廊和主体连接上，在连接方式的选择上，可以选择刚性连接也可以选择柔性连接，但是柔性连接方式其支座设计上会比较困难，就就需要依据实际的工程情况来定。连廊设计的合理与否直接关系到高层建筑的稳定性，所以在施工上必须要注意细节的问题。本文分析了屋顶钢结构连廊设计的相关问题。

关键词：高层结构；屋顶；钢结构；连廊设计

社会发展比较迅速，对公共建筑的需求也在逐渐增大，高层建筑随之衍生，其功能越来越多样化、复杂化，有很多商业建筑、科研建筑或者体育建筑在建设施工的时候采用空中连廊结构也逐渐增多，这种建筑结构有着较好的外观，又能体现出建筑独特的灵活性，深受建筑设计师和人们的喜爱。在屋顶钢结构连廊设计的时候要考虑的因素比较多，施工也有一定难度，本文将以某一建筑为实例，讲述钢结构连廊设计的具体应用。

1 工程简介

某建筑工程是由4栋26层到30层塔楼和1栋18层的板楼共同组合而成。该工程是现浇混凝土的框支剪力墙结构，总建筑面积达11.9万m2，建筑的抗震等级为7级，属于丙类建筑。在塔楼高度60m的位置和板楼屋顶的位置建设一个连廊，具体为一层楼高，连廊的高度为3.5m到5m之间，跨度为16.7m，连廊到地面的高度为60m，并且由上下两层梁板体系组成，其中一端是在塔楼结构内，另一端是和板楼的屋顶连在一起的。在建设施工的时候，为保证建筑立面的简洁度，还有连廊通透感，在连廊上下两层中间1.2m左右处的双槽钢上，采用密肋钢梁进行连接，而且连廊的地面厚度要达到50mm的压型钢板，并在上面现浇一层钢筋混凝土面层，厚度为79mm。对伸入塔楼中的6根密肋钢梁进行锚固，而在板楼的屋顶上要采用一个滚轴支座，作为支撑。这个施工方案最大的特点就是能不受地震的影响，其建筑建构不会发生大幅度的位移现象，而且连廊构造简单，连接还比较可靠，能满足建筑立面的建设要求。这个连廊是一端接到板楼上，有钢结构作为保证，另一端可以在一定程度上进行滑动，一般中级地震都不会对其有任何影响，还不会进行高空操作，比较方便。连廊示意图如图1。

2 抗震和抗风的验算

两栋主楼之间的主要的联系构件就是架空连廊，如果有地震发生的时候，其会有强烈的震感，这也就说明架空连廊和主楼之间的连接时整个施工的关键所在。要是用刚性方式进行连接，那么建筑就要在地震的作用下能抗住三级水准震级的要求；要是用柔性方式进行连接，那么就要采用耗能装置，连廊的两端，一端采用刚接，另一端采用滑动方案，还有进行相应的验算才可以。要想保证建筑在大等级地震中屹立不倒，中等级地震中可以维修的原则，就要进行节点设计和变形设计，而且设计的过程中还要保证连廊在碰见地震的时候不会坍垮。所以，塔楼和连廊连接处的位置，6根密肋钢梁要伸到特楼中4.9m的位置，端头和工字钢要用连接钢板进行焊接，或者用高强螺旋进行连接，然后通过混凝土面层或者压型钢板使连廊和塔楼成为一个整体，而且要保证板楼顶层上所设置的滚轴支座能够自由滑动这一原理。

对连廊上下部位两个构件进行计算的时候要注意，构件的一端是固定的，另一端是可以滑动的，并用层模型弹塑性的动力时程对其进行分析，得出两栋楼在遇到地震的时候所发生的位移情况在122.1mm。利用这一方法还可以推算出连廊构件在遭遇地震时候所承受的内力是多少，这样也就能验算出连廊构件的强度和变形情况，以及支座连接情况。要是依据塑性标准进行分析，在建筑结构新的抗震规范中，其结构在遇见地震的时候，受到压力作用其下层的塑性位移角度限值应该是1/100，这时候两栋楼所发生的位移距离都是1099mm左右，板楼上的滑动支座，钢梁伸入到板楼的长度为2.6m就可以了，这样就能满足其纵向的位移要求，也就是在大等级地震的情况下，其纵向位移也会达到极限，连廊两端的连接构件都会受到破坏，和主体结构想脱离，这时候也就实现了滑动，距离的滑动长度可达2.6m，连梁也不会因此而垮塌。

横向则根据此位移反推出构件的内力（考虑板楼一侧完全滑动无侧限支座的卸荷作用，对此位移下的内力进行适当的折减）进行节点设计，包括钢梁、节点、螺栓、栓钉、焊缝及混凝土节点部分的验算，计算时采用材料标准强度。上榀极限位移为1167mm（高度为58.35m），计算方法和纵向位移的一样。

3 构造措施

3.1 钢梁伸入塔楼一跨（4.9m），其固定端与工字钢I45通过角钢焊接及高强螺栓连接。工字钢固定在墙体的牛腿上，通过埋件连接。并通过构造埋件拉筋与结构墙体楼板等用现浇混凝土连接成为一体，实现刚接。

3.2 采用滚轴支座，上榀由于垂直荷载小，采用弧形支座，上铺聚四氟板。根据机械设计规范选定NV2130型轴承支座，已经顺利实施，并做了局部修改。

3.3 为了加强整体性，密肋钢梁间每2m加设一工字钢I10作横向支撑。在滑动支座部分加密间距为0.5m。

3.4 风荷载产生的向上位移，在下榀滑动支座梁上加设工字钢I10扣住双槽钢，并留有一定的间隙，起到约束的作用。而上榀梁则是在弧形支座上加置钢梁穿越的空心钢板，孔的四周及钢板两侧填充橡胶，既保证钢梁的自由滑动，又限制了竖向变形。

3.5 为支撑上榀密肋钢梁，在板楼主体结构上加设4根劲性混凝土柱。截面为600× 600，内设两根组合工字钢I50，下插一层高度，与墙体连成一体。相应墙体楼板构造加强。

3.6 在钢梁伸入外墙处留洞，洞口与钢梁侧有50mm间隙，隙中填充密实橡胶，使钢梁有一定的变形能力。

3.7 连廊的构造足够保证其在中震、大震下的强度和变形。对于主楼首先考虑其传来的荷载进行计算分析，对刚接处墙体按中震弹性进行验算。

4 主楼的加强措施

连廊的设置削弱了塔楼，墙体因洞口的增加和上下错位，导致相应楼层刚度削弱。为此，设计时将相邻的层16，17，19，20局部顶板加厚至200mm，配筋改为16@150双向双片拉通。层16～20内外墙体局部加厚至300mm，加设暗柱上下贯通，并加大截面、加强配筋。相应层的连梁也加强了配筋。计算时按竖向抗侧力构件不连续考虑，传递给水平转换构件的地震内力分别乘以1.25～1.5的增大系数。对板楼的顶层板和边跨的墙体也相应地加强了构造措施。

结束语

高层建筑中屋顶钢结构的连廊设计，能使建筑更加美观，增加其抗震性能和稳定性能，在具体施工的时候要综合考虑建筑的实际情况，寻找有效的施工办法，保证连廊设计有质量保证，并有一定的抗震性能，发挥出其实际的作用。

参考文献

[1]王晓东.高层建筑大跨度钢结构连廊设计.工程建设与设计，2014

（12）.

[2]姜拥军.沈阳温州城连廊的结构设计.建筑结构，2013（11）.

[3]章传胜.南京明发新城金融打撒超限高层结构设计.建筑科学，2015（3）.

作者：苑大欣

超限高层商业建筑结构设计论文 篇2：

高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析

【摘  要】为了满足社会和经济发展对住房的需求，高层建筑逐渐成为了建筑工程中重要的组成部分。高层建筑作为城市设施的一部分，一定程度上代表了城市的形象，同时它也象征着经济发展的水平。在经济飞速发展的当今社会，给建筑行业提供了良好的发展环境，但也对建筑数量、质量等有了更高标准的要求。建筑水平是现代化发展的标志。将钢筋混凝土剪力墙结构应用到高层建筑中，能有效提高建筑的稳定性，保证建筑物的使用安全。采取的建筑方法不同，对资金的需求也会不同，因此需要对钢筋混凝土剪力墙结构的设计进行研究，以实现节约成本，提高建筑质量的目的。

【关键词】钢筋混凝土;剪力墙结构;设计方法;优化措施

一、剪力墙结构设计的原则

1.1剪力墙的厚度一般比较小，而高和宽的尺寸却比较大，受力形态接近于柱体。但是它与柱体还是存在一定的区别，主要表现在剪力墙肢长与厚度之间的比值，在比值小于等于3时，可以按照柱体来设计，当比值在3～5之间时，被视为异形柱，需要按照双向受压构件设计。

1.2剪力墙的主要特点：在同一平面内荷载力和刚度比较大，而在平面外的荷载力和刚度就相对较小。因此，需要注意不要在平面外接搭，如果实在避免不了时就要按照相关规定采取相对应的措施，确保剪力墙平面外的安全。

1.3在剪力墙的结构设计中，墙属于一个平面构件，在承受着沿着平面作用的水平剪力和弯矩之外，还需要承担竖向压力。由于在多力结合状态下工作，除了要满足刚度的要求之外，还需要满足非弹性变形下的延性。

1.4墙体的设计主要是计算水平和竖向作用下的结构整体的内力，在求得内力后，根据偏拉或者偏压来进行斜截面受剪荷载力和正截面荷载力的计算。

二、高层住宅钢筋混凝土剪力墙设计要点

2.1水平荷载在剪力墙设计时发挥巨大作用

高层建筑不同结构和自身的自重、荷载产生的轴力和弯矩大小有直接的关系，且和楼房的高度呈正比。对于同一个高层建筑而言，自重和其他竖向等荷载基本都是呈现一定的比值，其反应出来的数值都会和本身的结构特性有很大的关系，甚至会在使用的过程中产生较大幅度的变化。

2.2产生较大的轴向变形

在广大高层建筑建设的过程中，竖向的自重将会产生较大的载荷，如果不对其进行合理控制的话，将会使得其在使用的过程中产生巨大的轴向变形，进而对连续的梁弯矩产生较大的影响。另外，在使用的过程中也会对不同构件的侧移产生很大的影响，最终使得整体结构变得更加不安全。

2.3高层剪力墙结构内部的侧移因素

在水平荷载的条件下，随着建筑高度的不断增加，不同建筑将会在使用的过程中产生不同程度的位移。所以，在水平荷载的作用下，尤其应该将侧移控制在规定的范围内。

2.4结构延性一直都在高层建筑结构的设计中发挥重大的作用

在地震的环境下，高层建筑将会在使用的过程中产生更大的变形。因此，为了能够让建筑进入到塑性阶段之后有更强的变形能力，从而使得建筑不会因此倒塌。所以，在必要时必须采用一定的构造措施，使建筑本身有足够的延性。

三、高层建筑剪力墙结构分析

3.1框架部分

当发生地震时，由框架和剪力墙两个部分来共同承担地震对房屋的倾覆力，如果框架承担的部分大于倾斜力矩的50%以上时，说明大部分的框架已经在建造的过程中居于主体的地位，尤其应该在之后加强其抗震能力。如果按照纯框架的要求来确定抗震的等级和轴比，则可以通过纯框架规定的限制来有效地实现。另外，也可以取框架结构和剪力墙结构之间的值来有效地设定高度和宽度的比，当框架部分承担的百分比接近于0时，尤其应该让剪力墙结构的内部设置合适的高度和宽度比;如果框架部分承担的百分比已经接近于100%时，则应该取接近于高度和宽度的比值。

3.2框架剪力墙内部总剪力的调整

框架剪力墙内部的抗剪刚度较小，所以，如果一旦发生地震，剪力墙应该承担因为地震而引发的总剪力。正因为框架柱只能承担很小的一部分，所以其地震作用所产生的内力也应该很小。如果仅将框架作为抗震的第二道防线，那么未免显得过于单薄。只有规定让所有的框架承担的地震剪力都不应该小于一定的值，才能够更好地增强其抗震能力。最后，一定要在所有楼层的剪力系数最小的背景下才能够调整框架剪力系数。

四、高层混凝土剪力墙结构优化方案

4.1底层框架柱布置

如果采用底部框架剪力墙的结构，底部转换柱的柱距不能够太大，8m以内是比较好的控制，为了尽量避免二次转换，最多只能够在一根框架梁上设置一扇非落地的剪力墙。在功能方面，底部框架剪力墙的民用建筑大多是商业建筑，上部结构可分为两个开间，无论上层建筑用于办公或住宅，其上部结构所对应的开建的尺寸都能够满足这个使用功能。同时，考虑到大框架梁的高度一般为梁跨的1/8～1/5，如果柱间距过大，则梁截面及其配筋率将超过极限，也很容易出现梁的剪力、弯矩超限，造成严重的安全隐患。

4.2连梁设计

作为一件耗能构件，如果剪力墙连梁被剪切破坏，就会对于建筑物的防震抗震非常不利，并且大大降低结构的延性。因此要非常重视对于连梁的强剪弱弯计算，以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。一定不能人为加大连梁的纵筋，这会导致难以满足连梁强剪弱弯的要求。同时也不能一味的增加箍筋，如果连梁的结构控制条件没有被满足，盲目的提高箍筋率会导致剪切破坏发生在箍筋尚未产生作用之前。而针对连梁截面的抗剪计算，对于那些跨髙比大于2.5的连梁，把它的剪力設计值乘以增大系数是必须的。

4.3长墙肢的处理

髙层建筑剪力墙的结构还必须具备足够的展延性，特别是对于具有细高形状的剪力墙，即具有较好的延性和弯曲破坏性能，从而可以避免脆性剪切破坏。然而，在长墙肢的情况下，为了满足每个壁的每个截面的高度与宽度之比都超过二，就需要采用开洞的方法，以此来把长墙分割，称为一段段小而均匀的墙段。另外，当墙体截面长度较小时，由于弯曲引起的裂缝宽度相对较小，因此可以充分发挥箍筋对于剪力墙的加固效果。

五、结束语

在建筑行业朝着高层建筑形式快速发展的过程中，剪力墙结构的运用越来越广泛，需要将剪力墙结构的优势发挥到最大，以提高建筑的安全性和抗震性。因此需要结合实际情况进行科学合理的设计剪力墙结构。对钢筋混凝土剪力墙结构的设计优化，不但能保证设计方案的可行性，同时能实现资源的节约和环境的保护，促进生态健康发展。

参考文献：

[1]王建业.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计探讨[J].工程设计，2017（03）.

[2]付斯.高层建筑剪力墙结构设计的关注要点[J].建筑节能，2017（04）.

[3]王剑.高层建筑结构设计中剪力墙结构关键点分析[J].建筑节能，2017（07）.

[4]王孟国.建筑工程剪力墙结构设计方法分析[J].住宅与房地产，2016（36）.

（作者单位：中国建筑东北设计研究院有限公司）

作者：赵富燚

超限高层商业建筑结构设计论文 篇3：

高层建筑多塔结构设计分析

【摘要】 我国是个人口众多的国家，在城市用地日益紧张的趋势 下，高层建筑逐渐兴起。为了解决用地问题，使业主与开发商 对建筑物的功能需求得到满足，人们开始广泛关注高层建筑 大底盘多塔结构。该结构虽然具有很多优势，但是具体设计 时难度较大，为使建筑的功能得到充分发挥，大底盘多塔的 不规则扭转、二者的协同变形等问题都需要加以考虑和分 析，从而得出科学、合理的设计方案。

【关键词】高层建筑，多塔结构，设计

1 前言

近年来国内科技技术的发展进程快速推进，促使国内的各行各业在不断提升自身的发展速度，在建筑行业当中亦是如此。城市范围的不断扩大，使得设计人员为了适应城市发展的需求，开始逐步摒弃旧时的绝对规则性设计理念，正在努力创造出更加独具一格、具有标志性及鲜明特色的建筑设施，向更加特立独行的不规则领域靠拢。随着大众观念的更新，如今的大城市当中也出现了很多的不规则结构建筑，这一趋势在也体现出了我国建筑行业后续的发展方向。

2高层建筑大底盘多塔结构的特点与设计要点

2.1 大底盘多塔结构的特点

该类建筑中所有塔楼的迎风面都是独立的，不必考虑不 同塔楼间的相互作用的风荷载的影响，而且每个塔楼的变形 能力也是独立的，其与底盘之间联系密切。该结构的主要特点为：

a）多塔和大底盘间不规则的竖向构件。底部的大底盘 通常有较大的使用面积，以便实现办公或商业用途，其内收 会改变结构的竖向刚度，将会有结构薄弱的部位出现，所以 在设计时应重视对该部分结构进行加强。多塔结构由于刚 度、质量分布不均勻，振型复杂，所以各塔楼应选择相同的结 构类型与平面布置方法，使综合体刚心和质心的距离减小， 结构扭转效应减小。另外应加强连接着多塔间裙房链的屋面 梁，适当提高柱纵向钢筋的最小配筋率，按规范要求对剪力 墙设置约束边缘构件。

b）多样性的结构类型。复杂多塔结构、无裙房多塔结 构、带缝多塔结构都是常见的高层建筑大底盘多塔结构，该 类结构设计的对称要求并不严格，独特性很强，结构多样。

2.2大底盘多塔结构的设计分类

实际设计该类建筑物的结构时，可将结构类型划分为以 下两种：

a）上部多塔楼不以大底盘结构为嵌固端，通常具有商 住功能性或作为商场使用。

b）上部多塔楼以大底盘结构的顶层楼板为嵌固端，主 要是住宅小区（带有地下停车位）。这也是许多商业建筑或地 下车库完成大底盘底部设计后，将抗震缝开设于上部，增设 多塔楼的原因。

3设计高层建筑大底盘多塔结构的重点

3.1 上部多塔结构与大底盘的沉降差异

因为高层建筑具有较多层数，会极大增加地面压力，显 著增加底层大底盘需要承载的负荷，如果该建筑其他部位的 面积大于地基，地基的稳定性就会下降，危害人们的生命财 产安全，若建筑的地基基础出现了不均匀沉降，技术人员应 及时采取措施处理。为避免这种情况，在设计时应重视以下 几点内容。

a）设置沉降缝。将一道永久沉降缝设置于裙房和主楼 的交接部位，使其相互独立，将因沉降不均匀而导致的沉降 差消除。该方法会使工程投人成本增加，并对基础、防水施 工，建筑立面效果产生影响。

b）弱化裙房基础，强化主楼基础。若不设置永久沉降 缝，应选择多种形式的基础，通过变形刚度调平理念对裙房和主楼的沉降差加以调节，使不均勻沉降程度减轻，提髙设 计的经济性、安全性。

C）设置沉降后浇带。将沉降后浇带设置于结构面上，约 每隔30m-40m 一道，其与墙板、底部、顶板贯通，应尽可能将 洞口、楼梯避幵，可增设防水层。

3.2结构的计算方法

该建筑结构具有较高的复杂性，与普通高层结构相比受 力特点更加复杂，计算时应对各塔间的变形影响加以考虑， 设计人员应着重考虑如何建模。在实际设计时通常采用单塔 分析手段，进行整体建模（3塔），最关键的步骤就是设计人员 通过一系列操作划分多塔，此时需要先对单塔刚度指标进 行单独分析，并组合差异不大者建模分析，若单塔间刚度差 异较大，为保证准确性应分开计算。另外还有以下几点需要 注意：

a）体型分类，包括分散型（有足够大的多塔间距）和紧 凑型（多塔间距较小）。

b）结构分类，包括复杂大底盘多塔结构、带缝大底盘多 塔结构、不带裙房的大底盘多塔结构、带裙房的大底盘多塔 结构等，以建筑要求的使用功能为依据，合理选择、布置大底 盘结构.

c）建模分类，分为整体模型（适用于紧凑型的大底盘多 塔结构）与离散模型（适用于分散型的大底盘多塔结构）。

4预防大底盘结构出现裂缝的措施

大底盘多塔结构的高层建筑因为具有较大刚度，难以使 基底受力状态保持均匀，由于不平衡受力，底板会在一定程 度上出现变形，逐渐造成地基基础开裂，使建筑的安全和质 量受到影响，所以应重视解决多塔结构与大底盘的连接问 题。在进行连接时，应选择柔性连接或刚性连接方式，然而前 者不仅费用高昂且难以维修，而后者的条件不成熟，均有一 定难度，在设计时可控制以下两方面内容。首先是混凝土等 级和浇筑的控制。以满足防水性、耐久性、承载力等要求为前 提，选择低水化热水泥（C25，C35之间），对砂石骨料的颗粒 级配与含泥量严格控制，完成混凝土浇筑后需按标准实施降 温养护，使其硬化时的收缩应力减小；其次是设置伸縮后浇 带。其与沉降后浇带具有相同的设置方法和原则，应贯通 板、梁钢筋，浇筑两侧混凝土 2个月后浇筑后浇带，重视加 强养护。 .

5增强高层建筑大底盘多塔结构强度的设计措施

a）应对称布置底盘和塔楼，使底盘结构的质心尽量接 近塔楼的综合质心，二者的距离需小于底盘相应边长的1/5。

b）多塔结构具有复杂振型，高振型会在较大程度上影 响结构内力，所以若各塔刚度与质量呈不均匀分布，结构扭 转振动会有较大反应，所以应釆取相似方式设置不同塔楼的 结构类型、竖向刚度、平面布局与楼层数。

c）为使塔楼与大底盘的整体工作得到保证，应加厚底盘 面板，不可低于150mm，双向双层布置楼板钢筋，最小配筋率 在各方向、各层均不应低于0.25%，屋面通长布置不低于1/3 的面筋和腰筋、梁底筋。

d）带转换层塔楼在抗震设计时不应在底盘屋面上层的 塔楼内布置，否则需采取提高转换层和其上、下层的抗震级 别等有效的抗震措施。

e）建筑结构中应为各塔楼设置比较接近的刚度、平面 结构与层数。

6结语

高层建筑大底盘多塔结构的功能特点十分强大，使现代 人日益变更的建筑设计需求得到了极大满足。然而由于大底 盘多塔结构自身具有一定的复杂性，具有较高的设计要求， 所以在设计此类建筑结构时，必须综合考虑所有相关的因 素，除了严格把关技术操作之外，还需要严格把关建筑的质 量问题，使设计过程中存在的所有问题都能得到及时解决， 提高建筑结构设计的经济性、规范性与合理性.

参考文献

[1]及五限，刘广义.不同连接体大底盘多塔高层建筑结构抗 震性能分析[J].工程建设与设计，2013（2）：98～102+106.

[2]魏利金，郑红花，史炎升等.高烈度区某超限复杂高层建筑 結构设计与研究[J].建筑结构，2012（S1）：59～67.

[3] 李海蓉.略论高层建筑多塔结构设计分析[J].建筑工程技术与设计，2014，（25）：187-187.

[4] 辛红军. 高层建筑多塔结构设计分析[J].科技资讯，2012（11）：69-69.

作者：杨文才