下面是兩篇國家級建筑設計類論文發(fā)表范文，第一篇論文介紹了高層建筑結構設計特點及方法，對于建筑設計來說結構設計是一個重要部分，論文總結了其結構特點。第二篇論文介紹了赤峰永業(yè)廣場結構設計要點，重點闡述了超長結構設計和局部結構超限，滿足工程建筑物的設計要求。
《高層建筑結構設計特點及方法》
[摘要]對高層建筑來說，結構是一個建筑主體的核心構成部分，對其能否正常使用具有直接影響。另外，結構設計也是比較重要的一部分，它是判斷高層建筑的結構合理性的關鍵一環(huán)，文章針對高層建筑結構設計方面做了一系列的討論。
[關鍵詞]高層建筑;結構設計;注意事項
1高層建筑結構的特點
(1)結構延性是在高層建筑結構設計時需要考慮的首要問題。相對六層及以下樓房來說，高層結構需要更加柔和一些，只有這樣才能使建筑結構進入塑性階段后依舊具備較強的變形能力，能有效防止坍塌，確保結構具備足夠的延性至關重要。
(2)隨著高層建筑越來越普遍，不同于之前建筑較低的時代，結構側移已逐漸成為高層結構設計中必須要考慮的因素。建筑高度的不斷增加，與之同時水平荷載下結構的側移變形也會不斷加大，因此結構的側移應該嚴格在某一限度范圍。
(3)高層建筑中水平荷載作用對高層建筑的影響很大。樓房自重以及樓面水平荷載作用力下引發(fā)的軸力以及彎矩的數值，只和樓房的高度成正比例。對一定高度的建筑而言，豎向荷載基本上都是確定的數值，但是水平荷載中的風荷載以及地震作用的數值是會隨著不同因素變化而變化的，結構動力特性的差異，造成水平荷載就會有很大幅度的變化。
(4)軸向變形會對建筑結構產生很大的影響。如果建筑的豎向荷載數值比較大，那么建筑結構就會在柱中產生很大的軸向變形，這就在很大程度上影響建筑連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值縮小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值便會加大。
(5)高層建筑一定要具有很強的抗震效果。為了保證居民的安全，高層建筑對于抗震的要求就更高除了需要充分分析正常使用時的豎向荷載、風荷載外，一定做到小震不壞、大震不倒。
2高層建筑結構體系
(1)框架-剪力墻結構體系。當框架體系的強度以及剛度無法達到高層樓房的建筑的標準時，通常需要在建筑平面的合理位置安設較大的剪力墻來替換部分框架。在水平荷載的作用力下，框架和剪力墻利用樓板以及連梁組成結構體系共同作用增強剛度來提高承載力。
(2)框架結構體系。高層建筑的框架結構是由桿件剛性連結而成，它布置的方式較為靈活，便于產生較大的室內空間，但是，同樣存在著不小的弊端，建筑框架梁柱截面較小，因此，在強烈地震發(fā)生時，抵抗能力較差，很容易產生嚴重震害造成人員傷亡。同時，框架結構剛度小、側移大，這也會導致墻體甚至是室內的裝飾會很容易損毀、塌陷。由于地震災害的修復的成本極高，所以這種框架結構一般用于基本無地震和樓層較低的樓房了并不常用于高層建筑和地震區(qū)。
(3)剪力墻結構體系。相反地，剪力墻結構是高層建筑的首選，剪力墻結構使用鋼筋混凝土墻體來承受建筑所受的豎向力和水平力，剪刀墻結構的墻體與樓板之間相互連結好，剛度大，抗震能力很強，也減少了建筑施工過程中的用鋼量。
(4)筒體結構。當結構層數比較多、樓房比較高、抗震設防需求高時，單單只是剪力墻是不能夠滿足建筑需求的，這是需要把剪刀墻集中配置為薄壁筒體，把之前簡單的框架轉化為密柱的框筒，這樣高層建筑就會具備巨大的強度以及剛度，無論是在抗震還是房屋性能上都有很大的提升。這種由一個或幾個筒體來負重水平荷載的結構，被稱作筒體結構。(5)當然，除了已上闡述的四種常用房屋結構外，高層建筑有些時候還會采用一些較新穎的結構型式，如懸掛結構、超級框架等。
3高層建筑結構設計方面的分析和方法
(1)結構的超高問題的新規(guī)范：在抗震規(guī)范和建筑的高度規(guī)范中，國家相關機構對于高層建筑的結構的總高度有著嚴格的限制，特別是在新的規(guī)范頒布之后，針對以前存在著的建筑超高問題，國家的相關機構不僅將過去的限制高度設為一級高度，還加入了以前沒有出現過的二級高度，這在超高問題上給出了更加具體的要求。
(2)短肢剪力墻的設置新規(guī)范：在新的規(guī)范中，對墻肢截面的高厚比為6～8的墻規(guī)定為短肢剪力墻。同時，并不是所有的建筑都可以使用短肢剪力墻，所以，在高層建筑設計的過程中，要求結構工程師需要盡量少采用或直接不用短肢剪力墻。
(3)嵌固端的設置的問題。因為高層建筑通常都帶有三層或三層以上的地下室和人防，所以在嵌固端的設置問題上需要注意。嵌固端無論是設置在地下室頂板，還是設置在人防頂板，結構設計工程師都不能忽略其中可能出現的問題。
(4)結構的規(guī)則性問題。由于新規(guī)范在內容上有很大的調整，所以結構設計工程師需要注意規(guī)則性的問題，注意新規(guī)范中增加了限制條件，比如平面規(guī)則性信息、豎向規(guī)則信息、嵌固端上下層剛度比信息等。除此之外，新規(guī)范中有一些是用明文規(guī)定的如“建筑不要使用嚴重不規(guī)則的設計方案。那么，針對這些情況，結構設計工程師必須嚴格按照新規(guī)范的限制條件，配合建筑設計工程師，制定合理的建筑方案，以防止后期施工圖設計階段的工作被動。
4結語
雖然這幾年我國高層建筑發(fā)展勢態(tài)迅猛，但是建筑行業(yè)整體結構設計并實現理想的標準。房地產業(yè)的發(fā)展，人民群眾的需求，都要求結構設計工程師在完成高層建筑結構設計時一定要按照設計原則保證精準計算的前提上進行工作，緊密聯系現狀情況，對結構的布置等問題給予重視，制定出科學規(guī)范的結構設計策劃案，只有這樣，才能最大程度地確保我國高層建筑的設計技術處在世界的一流地位，建設經濟實用、性能安全，質量穩(wěn)定、品質上乘的高層建筑。
參考文獻
[1]趙西安.現代高層建筑結構設計[M].北京：科學出版社,2011.
作者：朱興治 單位：寧夏新技術建筑設計研究院
《赤峰永業(yè)廣場結構設計要點》
摘要:介紹了赤峰永業(yè)廣場的結構設計，對建筑大底盤結構基礎設計與變形協(xié)調，獨立柱基加防水板基礎設計，超長結構設計和局部結構超限進行了重點闡述。
關鍵詞:結構設計;基礎;大底盤;防水板;結構超限
1工程概況
赤峰永業(yè)廣場項目是一個集商業(yè)、辦公、酒店、住宅為一體的大型城市綜合體項目。工程位于內蒙古省赤峰市松山區(qū)政府廣場南側。分南北兩個地塊，地下兩層，北塊地面為廣場，南塊地上有七棟高層及5層樓裙房，裙房部分被伸縮縫劃分為三大塊，與高層主體連成一體。整個綜合體建筑面積約38萬m2。項目實景見圖1。
2地基和地下室結構設計
該工程設計為地下兩層，地下室分為南北兩塊，南塊和北塊地下室設縫脫開。北塊地下室無地上建筑，高層酒店、辦公、住宅和多層商業(yè)均位于南塊地下室上。地下室內均不設置永久沉降縫和伸縮縫，更有利于結構抗震和防水。根據地勘報告顯示，該工程場地屬于二級階地地貌類型區(qū)，場地內地基土結構較簡單，巖性變化不大;經鉆探了解⑦層圓礫層分布連續(xù)，無軟土層分布;根據鉆探結果、結合室內試驗、工程特性指標、土的物理力學性質及赤峰地區(qū)的工程建設經驗，綜合評定⑦層圓礫層為良好的天然地基。同時根據地勘報告要求，建設單位另行委托進行了“靜載荷試驗”，試驗結果顯示⑦層圓礫層地基承載力特征值不小于350kPa，滿足該工程建筑物的設計要求。
工程設計使用年限為50年，建筑結構安全等級為二級，地基基礎設計等級為甲級。由于上部結構層數與荷載不均勻，荷載差異較大，地基基礎設計時須考慮地基承載力、控制差異沉降等因素。工程高層主體結構基礎采用筏板基礎，其中1#樓(酒店)設計筏板厚度H=1600mm，2#樓(辦公樓)設計筏板厚度2200mm，3#樓(酒店式公寓)設計筏板厚度H=1600mm，4#～7#樓(住宅)設計筏板厚度H=1400mm，裙房及無地上建筑的地下室部分采用獨立基礎加防水板，獨立柱基高度900～1200mm。地勘報告顯示，工程場地地下水位較低，最高水位基本為地下室基礎頂面標高，基本可以忽略水浮力的影響。防水板板厚取250mm，配筋基本為構造配筋，有非常好的經濟性。
同時獨立柱基加防水板的基礎形式，很好地調整了高層單體和地下室裙房間基底反力不均的問題，有效地控制了主樓和地下室之間的沉降差。由于設計地下室為超長無縫結構，地下室底板、外墻及頂板采用補償收縮混凝土并設置膨脹加強帶。補償收縮混凝土摻加高效膨脹劑，參考用量30～50kg/m3，微膨脹混凝土水中14d限值膨脹率設計要求不小于0.020，試驗要求不小于0.025。膨脹加強帶寬度2m，高效膨脹劑摻量增加10kg/m3，限值膨脹率要求增加0.005。在高層建筑周圍的膨脹加強帶采取后澆式，兼做沉降后澆帶用，此后澆帶待主樓結構封頂及隔墻砌筑完畢后再封閉。沉降后澆帶的設置一方面釋放塔樓與裙房的差異沉降，另一方面減小單塊混凝土澆筑方量，減小混凝土收縮可能產生的影響。由于持力層土的壓縮模量較大，計算結果顯示，高層的計算沉降量不大于30mm，多層的計算沉降量為幾乎為0，沉降差異很小，同時又有沉降后澆帶釋放了部分沉降差，從而保證了整個地下室的安全性和整體性。
3上部結構設計
3.1主要設計參數
該工程抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，場地特征周期Tg=0.35s。設計基本風壓取值0.55kN/m2，地面粗糙度為B類，根據JGJ3—2010《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》[1]第4.2.2條要求，高層建筑承載力設計時風荷載效應放大系數取1.1。
3.2結構布置
各單體結構類型、層數、大屋面標高及結構抗震等級如下:1#樓大屋面標高95.400m，地上25層，地下兩層，框架抗震等級一級，剪力墻抗震等級一級;2#樓大屋面標高97.500m，地上24層，地下兩層，框架抗震等級一級，剪力墻抗震等級一級;3#樓大屋面標高49.800m，地上13層，地下兩層，框架抗震等級一級，剪力墻抗震等級一級;4#～7#樓大屋面標高97.400m，地上33層，地下3層，剪力墻抗震等級二級;裙房大屋面標高23.320m，地上5層，地下兩層，框架抗震等級二級。各主要單體標準層結構平面圖如圖3～圖8所示。
3.3結構計算分析
工程采用空間有限元分析軟件PKPM-SATWE進行分析，由于工程是大底盤結構，在對各單體結構性能指標計算時，計算模型的地下室部分取上部結構投影范圍外擴兩跨進行計算。各主要單體計算結果如表1所示。為保證結構的安全性，在配筋設計時采取將單體計算和大底盤多塔計算兩種計算結果進行包絡設計的方法。由于工程地下室頂板開洞面積較大，地下室與上部結構的計算剛度比不滿足GB50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范》[2]要求，因此工程單體計算和大底盤計算時的結構嵌固端均選在基礎頂面。
3.4工程存在的超限問題及解決措施
(1)平面扭轉不規(guī)則。各單體計算中在規(guī)定地震水平力作用下，部分樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移比大于該樓層平均值的1.2倍(表1)，屬于扭轉不規(guī)則[2]。解決措施:結構布置上盡量保證豎向抗側力構件分布均勻對稱，控制結構的剛度形心和質量形心的相對偏心率。剪力墻等豎向構件盡量布置在建筑平面外圍，減小外圍剪力墻洞口尺寸，對外圍框架梁和連梁進行適當加強，對結構整體形成套箍效應，增大結構平面的抗扭剛度。
(2)樓板局部不連續(xù)。1#樓酒店、2#樓商務中心入口處建筑設計挑高大堂，樓板大開洞形成局部樓層樓板不連續(xù)。解決措施:對洞口周邊樓板進行加強，按彈性模計算并且將樓板厚度增加至150mm，采用雙層雙向配筋，單層單向配筋率不小于0.30%，洞口周邊的框架梁也增大截面并增加配筋量，樓板配筋率增大0.4%。
(3)結構平面凹凸不規(guī)則。住宅樓凹口深度大于相應投影方向總尺寸的30%，凹口位置樓板寬度小于結構典型寬度的50%，需在設計時考慮其對結構產生的不利影響。解決措施:在凹口處外側增加2m寬構造板帶，使凹口變?yōu)閮榷纯冢ＷC樓板寬度大于結構平面典型寬度的50%，構造板帶適當增加配筋并加強與兩側豎向構件的錨固。
4結論
從赤峰永業(yè)廣場的結構設計中得出以下結論:(1)采取獨立柱基加防水板的基礎形式，受力明確合理，基礎板厚較薄，具有很好的經濟性。(2)大底盤設計中應處理好各單體和地庫之間的沉降差異，合理設置沉降后澆帶可以有效解決沉降差。(3)合理運用補償收縮混凝土和膨脹加強帶，同時結合有效的結構和施工措施，可以實現超長地下室的無縫設計，既消除了地下室設置永久伸縮縫帶來的各種隱患，又方便了施工，大大縮短了工期。(4)重視結構的概念設計，對于結構平面和設計計算指標有超限的結構，應合理布置結構構件，同時采取有效措施，使結構設計滿足國家相關規(guī)范和規(guī)程要求。
參考文獻:
[1]JGJ3—2010，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S].
[2]GB50011—2010，建筑抗震設計規(guī)范[S].
作者：查全璠 范虹 單位：上海海珠建筑工程設計有限公司
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