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房屋鋼結構設計論文范文第1篇

【關鍵字】輕鋼門式，剛架結構，設計要點，注意問題

中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：

一．前言

輕型鋼門式鋼架結構在建筑結構設計中是普遍存在的，因為這種結構設計具有很強的優勢，是其他一些建筑結構設計所無法比擬的。為了更大范圍的發揮這種結構設計的優勢，確保這種鋼結構設計的質量，我們就需要對該種鋼結構設計的要點進行分析，克服在輕型鋼門式結構設計中存在的問題，掌握其設計要點，使輕型鋼門式結構設計得到更大的發展。

二．輕鋼門式剛架結構相關概述

1．輕鋼門式剛架結構形式

輕鋼門式剛架的結構形式多樣，主要有以下幾種：單跨、雙跨、多跨剛架以及帶挑檐的剛架等。

2．輕鋼門式剛架結構典型優勢

（一）自重輕

輕鋼框架結構重量比很高，墻厚較薄，因此可以使房屋的跨度達到很大，鋼材可根據不同用途合理分配截面尺寸的高寬比，使用面積較其他結構要提高很多。輕鋼結構與混凝土結構相比，自重約為后者的一半 。在工程設計中可以根據實際情況達到個性化的要求 。

（二）結構穩定性好，抗震性能突出

輕鋼框架結構穩定性良好 ，鋼梁、鋼柱組成柔性框架，可充分發揮鋼材強度高、延性好 、塑性變形能力強的特點，以吸收部分地震能量，房屋的抗拉伸、扭曲 、震動的能力得以強化，而且適合建造在各種地質條件的地基上，提高了結構的安全可靠性 。

（三）施工速度快

一般情況下，輕鋼框架結構建筑的施工由于設計標準化 、定型化，構件加工制作工業化 ，另外加上現場安裝施工的過程中不受氣候影響 ，簡單快捷 ，時間相對鋼混結構住宅縮短 工 時1／3~1／2，加快了資金周轉，大大提高了投資回報速度 。

三．輕鋼門式剛架設計

1． 剛架的間距

剛架的架間距與剛架的跨度、屋面荷載及檁條形式等因素有關，剛架跨度較小時，選用較大的剛架間距，增加檁條的用鋼量是不經濟的，但是，如果對間距進行稍微的變動，不僅既經濟，同時對于也不至于對結構的質量產生太大的影響。

2．剛架橫梁的截面高度與其跨度之比

對格構式剛架橫梁，截面高度宜采用跨度1／l5-1／25；對實腹式剛架橫梁，截面高度宜采用跨度的1／30～1／45：輕型剛架采用比值的下限。

3．柱腳的假定

按柱腳與基礎的連接形式，可分為剛接和鉸接兩種。經計算比較，與基礎剛接的剛架比鉸接的剛架可節省鋼材l0%—15％，并且在提高結構承載力和減小剛架側向位移方面，比鉸接剛架有利。但剛接剛架的基礎造價高，對地基條件的要求也比較高，如果把柱基做得符合剛接要求，對于輕型剛架并不一定經濟，所以一般采用鉸接柱腳。

四．輕鋼門式鋼架節點的設計

1．柱腳

剛架柱腳與基礎的連接形式分理論鉸接、工程鉸接和剛接3種，分別示于圖1。而圖1所示的連接形式也難以抵抗柱腳的轉動，柱腳實測應力值比計算值小，柱頂實測應力值偏大。鉸接柱腳是門式剛架設計中常用的假定條件，柱腳具有部分的嵌固性，不會對剛架的受力產生不利的影響。在屋面的恒截和風載的作用下，理論鉸接的柱頂位移過大，上述試驗實測值為7．04cm，工程鉸接可以改善這種情況。實測值為5．26cm，剛接的情況最好為2．94cm。

圖1鋼架柱腳形式

因墻體材料不同和柱腳連接的形式各異，對柱頂側移的限值沒有明確規定。為防止產生能夠影響結構強度和穩定性的變位，將柱頂水平位移限制在1／150柱高以內比較合適。

2．角隅和屋脊節點

為保證節點連接的剛性和便于布置連接螺栓，常在角隅和屋脊處加腋。加腋高度一般為橫梁截面高度為1/2，由橫梁截面斜切而成。帶加腋的門式剛架可以減少橫梁的彎矩，從而可減小其截面的尺寸，當然也相應加大了柱子的彎矩，因為橫梁的總長度通常大于柱子的長度，這樣節約下來的鋼材可以補償加腋所用的費用。

在屋脊處的加腋不僅有利于節點構造，而且有助于減少剛架的垂直撓度，但由于屋脊附近的彎矩變化比較平緩，故對提高剛架的承載力并不起直接作用。

3．柱頂腹板的加勁肋

柱頂腹板常設置加勁肋，以提高角隅處板域的抗剪強度，如圖3所示。同時由于圖2柱頂腹板加勁形式柱翼緣板的厚度一般小于橫梁端板的厚度，為防止柱翼緣板在受拉螺栓的作用下產生撓曲變形，在柱翼緣受拉螺栓附近設置加勁板(圖2a)。圖2c采用對角線受拉加勁肋與短加勁板相結合的形式，使加勁肋在結構上更有效，并且可克服采用其他形式加勁肋可能碰到的穿螺栓的困難。

圖2 柱頂腹板加勁形式

4．檐口構件

剛架之間角隅處的檐口構件，應設計得比較剛強。檐口構件包括角隅處垂直支撐、墻梁和檁條等。它對柱頂提供“定位約束”，并把縱向風力傳遞給支撐系統，同時為角隅處受壓內翼緣提供側向約束。

為角隅處設置的垂直支撐，將檐口構件與受壓內票緣直接而可靠地連接起來，防止側間撓曲。如果是弧形內翼緣，支撐應設置于弧的中點或靠近中點處。在直梁和直柱的情況下，應設置于它們的交點，或沿角隅處柱內翼緣垂直布置。雖然在角隅處彎矩下降比較快，在距角隅很近的距離內受壓內翼緣的彎曲應力已，不太大，但還應在附近設置側向支撐點，一般在內翼緣的轉折處，或曲線加腋的弧形端點。

在鋼架角隅處測向支撐曲線加腋的角隅中，b2／Rt的關系應小于2，以減小曲線翼緣的法向分力向腹板集中的程度，此處b為翼緣的寬度，t為翼緣的厚度，R為益線加腋的益率半徑。通常可用加強的墻梁和檀條，利用角撐為受壓內翼緣提供側面支撐。

五．結束語

輕型鋼門式結構設計對于建筑工程鋼結構設計來說具有十分重要的作用，對于鋼結構設計的發展也是具有重大意義的，因此我們應該加強對于輕型鋼門式結構設計的探討。

參考文獻：

[1]趙希平 某輕鋼門式鋼架廠房火災后的恢復第三屆全國現代結構工程學術研討會論文集2003-07-01中國會議

[2]葉飛; 李其成; 沈小璞 帶有長懸臂雨篷超大跨度門式鋼架結構的有限元分析安徽建筑工業學院學報(自然科學版)2011-12-15期刊

[3]呂輝勇 輕型門式剛架平面內穩定性能及空間性能分析蘭州理工大學2006-05-01碩士

房屋鋼結構設計論文范文第2篇

論文關鍵詞：門式剛架，適用范圍及結構形式，材料選用，風荷載，支撐布置，保溫隔熱

 

0 前言

近幾年，門式剛架房屋在工業建筑中得到廣泛利用，這種房屋結構簡單、施工方便、經濟適用，適用范圍包括工業廠房、庫房、值班室、車庫等建筑，主要形式見圖1。結合近幾年的工程設計，談一下門式剛架房屋設計應注意的幾個問題。

1 適用范圍及結構形式

《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》（CECS102:2002）(簡稱門式剛架規程) 第1.0.2條指出門式剛架結構適用于主要承重結構為單跨或多跨實腹門式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或有起重量不大于20t的A1~A5工作級別的橋式吊車或3t懸掛式起重機的單層房屋鋼結構設計。

門式剛架的跨度宜采用9~36m，高度一般為4.5~9m，當有橋式吊車時高度不宜大于12m。

實際工程設計時，由于工藝專業要求或其他條件要求，門式剛架房屋的高度可能超過規范限制，或吊車起重量超過20t，此時已經超過門式剛架規程的應用范圍，應按照單層鋼結構廠房設計。

在門式剛架輕型房屋鋼結構體系中，屋蓋宜采用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條，主剛架可采用變截面實腹剛架。主剛架斜梁下翼緣和剛架柱內翼緣出平面的穩定性，由與檁條或墻梁相連接的隅撐來保證。

2 材料選用

2．1 規范規定材料選用，及基本設計規定

門式剛架的主要承重構件應采用Q235B、C、D碳素結構鋼或Q345B、C、D低合金高強度鋼。

在抗震區，鋼材的屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85；鋼材應有明顯的屈服臺階，且伸長率不應小于20%，鋼材應有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。

由于單層門式剛架輕型房屋鋼結構的自重比較小，設計經驗表明，當抗震設防烈度為7度時，一般不需做抗震驗算，當為8度及以上時，橫向剛架和縱向框架均需做抗震驗算。

對輕型房屋鋼結構，當由地震作用效應組合控制設計時，尚應針對輕型鋼結構的特點采取相應的抗震構造措施。例如，構件之間的連接應盡量采用螺栓連接；斜梁下翼緣與剛架柱的連接處宜加腋以提高該處的承載力，該處附近翼緣受壓區的寬厚比宜適當減小；柱腳的抗剪、抗拔承載力宜適當提高，柱腳底板宜設抗剪鍵，并采取提高錨栓抗拔力的相應構造措施；支撐的連接應按支撐屈服承載力的1.2倍設計等。

2．2 經濟性比較

進行工程設計時，在滿足受力要求的前提下，還應進行結構經濟性比較，保證結構設計安全可靠，經濟適用。比如：在同樣設計條件下，一榀剛架（高度為13.28m，跨度為66m），在滿足受力條件下，采用Q235B鋼材時，單榀剛架的重量為12.39t，采用Q345B鋼材時，單榀剛架的重量為10.52t；按江西地區的報價，Q235B鋼材的造價為5000元/t，Q345B鋼材的造價為5550元/t；這樣，采用Q235B鋼材時，單榀剛架造價為6.2萬元；采用Q345B鋼材時，單榀剛架造價為5.84萬元，經過綜合比較材料選用，采用Q345B鋼材比較合理。

通過以上比較可以看出，設計人員不僅要有扎實的專業基礎，還應對主要建筑材料的價格有一定的了解，通過優化結構方案，可為業主節省一定投資。

3 風荷載計算

3．1 規范選用

輕型房屋鋼結構的風荷載，是以《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)(2006年版)（以下簡稱荷載規范）為基礎確定的，當柱腳為鉸接且剛架的1/h小于2.3和柱腳剛接且1/h小于3.0時，采用荷載規范規定的風荷載體型系數進行剛架設計偏于安全；而在其他情況下，按門式剛架規程計算偏于安全站。設計時，應注意區分以上情況，避免一律采用門式剛架規程設計，影響結構安全。

3．2 參數選用

參考國外規范，按門式剛架規程計算風荷載時，基本風壓值應乘以綜合調整系數1.05。

設計剛架時，風荷載體型系數應分別按四種受力模型取值，既端區封閉式、端區部分封閉式、中間區封閉式和中間區部分封閉式，在不同位置及是否封閉狀態下，剛架體型系數取值是不同的。許多設計者往往僅取中間封閉區計算，而忽略其他位置的剛架驗算，這種做法是不對的，有時端區受力可能更大。此外，房屋布置天窗或有高低跨時，體形系數應嚴格按規范取值，不得混淆取值。檁條設計也有同樣的問題。

4 支撐布置

門式剛架房屋應設柱間支撐及屋面支撐，支撐可采用鋼管、角鋼、槽鋼、圓鋼等截面形式，支撐布置除應滿足門式剛架規程第4.5節要求以外，還應注意以下問題：

4．1 帶吊車結構

剛架跨度大于18m且設有起重量≥16t的吊車時，宜在剛架端節間增設縱向支撐。當吊車起重量為20t時，宜在牛腿頂標高處沿縱向剛架柱外側之間設型鋼水平系桿。

4．2 無法設柱間支撐結構

對于無法設置柱間支撐的低矮門式剛架房屋（如車庫），宜在縱向剛架之間設置剛接型鋼梁，保證縱向穩定。

4．3 增設分配梁

當山墻抗風柱位置不在屋面橫向支撐節點附近時，應在支撐交叉點處增設分配梁。

4．4 柱腳錨栓

計算設柱間支撐的柱腳錨栓上拔力時應記錄柱間支撐產生的最大豎向分力材料選用，這是門式剛架規程第7.2.19強條規定，但設計人員往往容易忽視。對于設吊車或者其他水平荷載較大的房屋，柱間支撐產生的上拔力較大，如果不計入，可能會造成錨栓被拔起的嚴重后果。

5 保溫隔熱

屋面和墻面的保溫隔熱構造均應根據熱工計算確定。屋面保溫隔熱可采用下列方法之一：

1．在壓型鋼板下設帶鋁箔防潮層的玻璃纖維氈或礦棉氈卷材；若防潮層未用纖維增強，尚應在底部設置鋼絲網或玻璃纖維織物等具有抗拉能力的材料，以承托隔熱材料的自重；

2. 金屬復合夾芯板；

3. 在雙層壓型鋼板中間填充保溫材料。

外墻保溫隔熱可采用下列方法之一：

1. 采用與屋面相同的保溫隔熱做法；

2. 外側采用壓型鋼板，內側采用預制板，紙石膏板或其他纖維板，中間填充保溫材料；

3. 采用多孔磚等砌體。

6 結語

還有其他問題，如剛架在施工中應及時安裝支撐，嚴格執行規定的安裝順序；柱腳底板下面的每根錨栓，應設置調整螺母，校準后進行二次灌漿；底板的連接、柱與牛腿的連接、梁端板的連接、吊車梁及支承局部懸掛荷載的吊架，不得采用單面焊等，不再一一例舉，希望以上問題能對讀者今后的設計起到有益作用。

參考文獻

[1]CECS 102：2002 門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程

[2]GB 50009-2001 建筑結構荷載規范（2006年版）

房屋鋼結構設計論文范文第3篇

關鍵詞：民用建筑；層次分析法；優化改進

隨著各種新型結構和材料的引進和運用，結合我國現狀研究高層住宅的抗震性能已成為一種趨勢，這也是國民經濟健康發展和國計民生的重要保證。研究高層和超高層房屋的抗震性和經濟性涉及因素多,必須對方案從整體上進行綜合評價,建立正確的決策模型,從而得到客觀合理的優劣排序，并在此基礎上對各建筑結構方案進行優化改進。

1傳統民用建筑結構方案初選

1．1多層磚混結構房屋

特點：磚混結構中的“磚”，是指一種統一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的異型黏土磚、空心磚等。 “混”是指由鋼筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的鋼筋混凝土配料，包括樓板、過梁、樓梯、陽臺。這些配件與磚做的承重墻相結合，所以稱為磚混結構。磚混結構住宅一般以多層 （24米以下，住宅10層以下）住宅為主，其抗震性能比起以下三者相對弱一些。

1.2框架結構房屋

特點：由鋼筋混凝土澆灌成的承重梁柱組成骨架，再用空心磚或預制的加氣混凝土、陶粒等輕質板材作隔墻分戶裝配而成。墻主要是起圍護和隔離的作用，由于墻體不承重，所以可由各種輕質材料制成。

1.3剪力墻結構房屋

特點：剪力墻是用鋼筋混凝土墻板來承擔各類荷載引起的內力，并能有效控制結構的水平力，這種用剪力墻來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。剪力墻結構在高層（10層及10層以上的居住建筑或高度超過24米的建筑）房屋中被大量運用。

1.4鋼結構房屋

特點：鋼結構是以鋼材為主要結構材料。鋼材的特點是強度高、重量輕，同時由于鋼材料的勻質性和強韌性，可有較大變形，能很好地承受動力荷載，具有很好的抗震能力。一般的超高層建筑（100米以上）或者跨度較大的建筑通常應用鋼結構。不過，由于鋼結構建筑的造價相對較高，目前應用不是非常普遍。

2.4各方案的總排序

表4-10各方案總排序

因素

方案 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 Wi 排序結果

0.321 0.160 0.107 0.160 0.107 0.080 0.065

A1 0.355 0.261 0.429 0.048 0.077 0.107 0.063 0.230 3

A2 0.284 0.087 0.214 0.238 0.385 0.160 0.313 0.240 2

A3 0.203 0.130 0.214 0.286 0.308 0.092 0.187 0.207 4

A4 0.158 0.522 0.413 0.428 0.230 0.641 0.437 0.351 1

3.建筑結構優化

3.1傳統建筑結構的優劣態勢和改進空間分析

3.1.1磚混結構

優劣態勢：由于磚混結構的材料成本低，建造簡單，故其造價相對較低，施工較容易。但由于磚混結構是由鋼筋混凝土配料與由粘土磚、空心磚等做的承重墻結合，故其抗震能力和耐用性相對較差，結構自重偏大，空間布置也不靈活。

改進空間：由于磚混結構是傳統的房屋結構，發展較其他結構快，技術已經達到幾乎完全成熟，故磚混結構改進空間很小。

綜上，磚混結構各方面相對其他傳統建筑結構較弱，且幾乎沒有改進空間。

3.1.2框架結構

優劣態勢：根據層次分析法，框架結構建安成本低于剪力墻結構和鋼結構，且耐用性好，但框架結構最大的缺點就是施工過程繁瑣復雜，抗震能力相對鋼結構和剪力墻結構較弱。

改進空間：由于現階段各種減震結構的設計和應用很多，將其應用于框架結構中可以有效增強框架結構的抗震能力，故框架結構的改進空間相對磚混結構較大。

綜上，框架結構抗震能力較弱的缺點可以通過應用合適的減震設計來改進。

3.1.3剪力墻結構

優劣態勢：根據層次分析法，剪力墻結構的結構自重偏重，大大影響其建設高度；且由于剪力墻結構布置不靈活，致使其適應性弱于框架結構和鋼結構。

改進空間：針對剪力墻結構布置不靈活的缺點，框架―剪力墻結構可以彌補。它是框架結構和剪力墻結構兩種體系的結合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗力性能。這種結構的住房有很好的抗震性。而使用自重較輕的材料構成剪力墻可以彌補剪力墻結構自重較大的缺點。

3.1.4鋼結構

優劣態勢：與傳統的住宅相比，由于鋼結構導熱快，比熱小，隨著溫度的升高，鋼材的機械力學性能迅速下降，未加防火保護的鋼結構，遭遇火災只需10幾分鐘時間，自身溫度就可達540℃以上，故鋼結構有不耐高溫且易腐蝕的缺點。

改進空間：針對鋼結構易腐蝕和不耐高溫的缺點，可以通過鋼結構構件防火來彌補，以減輕鋼結構在火災中的破壞，避免鋼結構在火災中局部倒塌造成滅火及人員疏散的 困難；盡可能延長鋼結構到達臨界溫度的過程，以爭取時間滅火救人；避免鋼結構在火災中整體倒塌造成人員傷亡；減少火災后鋼結構的修復費用，縮短災后結構功能恢復周期，減少間接經濟損失。

綜上，通過提高鋼結構的防火防腐性能可以改善鋼結構，其改進空間較大。

3.2優化傳統民用建筑結構

3.2.1框架結構房屋

優化方案：根據框架結構優劣方案和改進空間的分析，可以通過應用合適的減震設計來改進。由于框架結構房屋主要是由框架承重，利用限制屈曲支撐（BRB）這種新型耗能減震構件代替傳統的鋼支撐可以降低框架結構房屋在地震中的結構位移，大大消耗地震能量，減輕結構中的扭轉變形。

3.2.2框架-剪力墻結構房屋

優化方案：為了增強剪力墻結構的空間布置靈活程度，可以將剪力墻結構和框架結構結合起來形成框剪結構。而框剪結構中的框架-核心筒結構，不僅由于建筑采用框架結構得以獲得寬敞的使用空間，而且十分有利于結構受力。為了彌補傳統剪力墻自重較重的缺點，我們可以擺脫傳統材料的束縛，使用鋼板剪力墻。鋼板剪力墻是20世紀70年展起來的新型抗側力結構，其主要是提供結構的側向剛度、抗剪強度和抗震延性。鋼板剪力墻由周邊框架和內嵌鋼板組成，具有自重輕、安裝方便等特點，這剛好彌補了傳統剪力墻自重大的缺點。

3.2.3鋼結構房屋

優化方案：為了克服鋼結構建筑不耐火的缺點，可以使用防火板材和防火涂料來對鋼結構實施防火保護。目前市場上防火涂料品種繁多，效果也不盡相同。超薄型鋼結構防火涂料是使用較廣泛的新型材料，該類防火涂料在受火時緩慢膨脹發泡形成致密堅硬的防火隔熱層。針對鋼結構易被腐蝕的缺點，常用噴鋅或噴鋁，加重腐蝕涂料構成長效防腐結構，或者用配套重防腐涂料涂裝防護。

4結論

磚混結構的建造技術已經相當成熟，改進空間較小；框架結構針對施工過程繁瑣復雜，抗震能力相對較弱的缺點，采用在建筑抗震能力較弱部位布置BRB支撐的方法來進行改進，具有一定的改進空間；剪力墻結構布置不靈活的缺點通過與其它結構結合改進成為框架-核心筒結構進行改進，剪力墻自重大的缺點使用鋼板剪力墻減輕自重；鋼結構易腐蝕并且不耐高溫，通過使用超薄型鋼結構防火涂料及噴鋁涂層加防腐涂料封閉的方法來改善。

參考文獻

[1] 鄒晶,李元齊. 鋼結構住宅體系在我國的發展現狀及存在問題[J]

[2] 徐濤．對高層建筑結構設計的分析[J]

房屋鋼結構設計論文范文第4篇

【關鍵詞】抗震設防烈度；基礎埋深；底部嵌固層；高寬比；不規則性；偏心距；開洞；梁高度

1. 結構設計選型問題

對于結構設計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架——剪力墻結構體系、框——筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。

高層和超高層建筑在結構設計中除采用鋼筋混凝土結構（代號RC）外，還采用型鋼混凝土結構（代號SRC），鋼管混凝土結構（代號CFS）和全鋼結構（代號S或SS）。 > 東南科技研發中心，建筑高度100m，柱網為8.4m，抗震設防烈度為6度，采用框架——剪力墻或框——筒結構體系較為經濟合理，這種結構體系的剪力墻或筒體是很好的抗側力構件，常常承擔了大部分的風載和地震荷載產生的水平側力，總體剛度大，側移小，且滿足玻璃幕墻的外裝飾要求。

一個合理的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案，也就是要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確，傳力簡捷。同一結構單元不宜混用不同結構體系，地震區應力求平面和豎向規則。總而言之，必須對工程的設計要求、材料供應、地理環境、施工條件等情況進行綜合分析，并與建筑、電、水、暖等專業充分協商，在此基礎上進行結構選型，確定結構方案，必要時應進行多方案比較，擇優選用。

2. 基礎埋深問題

基礎應該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎底面，對于獨立的高層建筑而言，基礎埋深比較容易確定，但當今多數高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當地下車庫基礎采用筏板基礎或設有防水底板的獨立基礎(防水底板不宜太薄)時，高層建筑的基礎埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應按嵌固層要求設計，地下車庫應有足夠的側向剛度作為高層建筑的側限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎埋深應該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點優勢：

（1）提高地基承載力。當高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進行修正.隨著基礎埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。

（2）有利于高層建筑上部結構的整體穩定。高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側向剛度和約束。因此設地下室有利于上部結構的整體穩定，有利于協調結構整體變形，調整地基不均與沉降。

3. 房屋高寬比

房屋高度指室外地面至主樓主要屋面的高度。房屋寬度按所考慮方向的最小投影寬度作為建筑物的計算寬度。 對帶裙房的高層建筑，當裙房面積與其上塔樓面積比大于2.5或裙房抗側剛度與其上塔樓抗側剛度比大于2.0時，可取裙房以上部分的房屋高度和寬度計算高寬比。

4. 建筑結構不規則性界定

建筑結構不規則性除應按高規4.3與4.4節的相關規定界定外，還需注意以下問題：

（1）計算結構構件的最大位移比時應按剛性樓板假定。

（2）當結構的位移比和周期比超規范規定時，說明結構的抗扭剛度相對結構的抗側剛度偏小，結構的扭轉效應較大。在結構抗側剛度較大，結構的層間位移滿足要求的情況下，可減小結構的抗側剛度，對樓層中部結構做減法，可取消、減短、減薄剪力墻，減小連梁高度等。當結構的抗側剛度較小，側移較大時，可對樓層周邊結構做加法，可增大周邊構件的剛度。對帶裙房高層建筑，帶裙房部分樓層的位移比和周期比往往超規范規定。由于裙房高度不高，裙房樓層的絕對側移值很小，因此可不按高層建筑的側移控制條件來要求裙房，即位移比可適當放寬。 轉貼于 中國論文下載中心。

（3）對某些建筑，因功能需要，下部幾層為大空間，上部為辦公或客房，隔墻較多，上下層剛度差別較大，此時剛度變化處的下一層宜指定為薄弱層，進行內力放大調整。

5. 框架結構梁柱偏心距較大應采取的措施

框架結構梁柱偏心較大時，將導致節點核心區受剪面積減小，且梁端彎矩作用在節點上時出現扭矩。因此當梁柱偏心距大于柱截面在該方向寬度的1/4時，應采取措施。通常可加大梁寬或設置梁水平腋。當設置梁水平腋時，在梁柱節點處形成了較強的剛域，梁塑性鉸將外移。因此梁端箍筋加密區長度應與普通框架梁有所區別，水平加腋梁的梁端箍筋加密區長度應取普通框架梁箍筋加密區長度與加腋水平長度之和。

6. 較長剪力墻的開洞問題

高規7.1.5條規定：“較長的剪力墻宜開設洞口，將其分成長度較為均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應小于2，墻肢截面高度不宜大于8m。”此條規定主要基于以下考慮：

（1）提高剪力墻的延性，避免脆性破壞。墻段高寬比大于2時一般為彎曲破壞，墻段高寬比小于2時一般為剪切破壞。

（2）避免單片剪力墻承擔過大的水平剪力而首先破壞，使得整個結構抗側力構件依次破壞。在某些工程設計中，設計人員往往將較長的剪力墻開結構洞，洞口較小，形不成弱連梁，此時的剪力墻為小開口剪力墻，仍具有很大的側向剛度，承擔的水平力很大，造成剪切脆性破壞。因此開結構洞時一定要開大洞，形成弱連梁，連梁跨高比宜大于6使得較長剪力墻開洞后形成兩個較獨立的墻肢。

房屋鋼結構設計論文范文第5篇

論文關鍵詞：高層建筑；結構設計；水平載荷

目前我國內地高層建筑中，仍以高層住宅(12～30層)占主體，約占全部高層建筑的80％，所以鋼筋混凝土高層建筑仍是具有很強的優勢。

一、高層建筑的結構特點高層建筑結構與普通建筑一樣，都需要同時承受水平、垂直荷載以及地震的作用，但是，水平荷載和地震是高層建筑的主要控制因素。隨著建筑層數的不斷增加，位移會迅速提升，彎矩的提升速度僅次于位移。因此在對高層建筑的結構進行設計時，不僅要求其具有足夠的承載能力，還會要求其具有足夠的剛度，以便將因水平荷載而產生的側向變形控制在一定范圍之內。由于高層建筑受地震的影響較強，因此其結構還應具有延性，以便在地震作用下使結構進入塑性階段，避免被地震破壞或出現倒塌。由此可知，抗側力結構的設計是高層建筑設計的關鍵部分。

（一）、水平載荷成為決定因素

任何一個建筑結構都要同時承受垂直荷載和風產生的水平荷載，還要具有抵抗地震作用的能力。在較低樓房中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計，水平荷載產生的內力和位移很小，對結構的影響也就較小；但在較高樓房中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生著重要影響，水平荷載卻起著決定性的作用。隨著樓房層數的增多，水平荷載愈益成為結構設計中的控制因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎構件中所引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面對某一高度樓房來說，豎向荷載的風荷載和地震作用，其數值隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

（二）、軸向變形不容忽視

通常在低層建筑結構分析中，只考慮彎矩項，因為軸力項影響很小，而剪切項一般可不考慮。但對于高層建筑結構，情況就不同了。由于層數多，高度大，軸力值很大，再加上沿高度積累的軸向變形顯著，軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生顯著的改變。對連續粱彎矩的影響：采用框架體系和框一墻體系的高樓中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數值，其后果相當于連續梁的中間支座產生沉陷，從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩增大。對構件剪力和側移的影響，與考慮豎向桿件軸向變形的剪力相比較，不考慮豎桿件軸向變形時，各構件水平剪力的平均誤差達30％以上，結構頂點側移減小一半以上。

（三）、側移成為控制指標

與低層建筑不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結構的側向變形迅速增大。設計高層結構時，不僅要求結構具有足夠的強度，能夠可靠地承受風荷載作用產生的內力；還要求具有足夠的抗側剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，保證良好的居住和工作條件。

（四）、結構延性是重要設計指標

相對低層結構而言，高層結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使建筑在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采以恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。

二、高層建筑結構分析與設計方法

高層建筑結構是由豎向抗側力構件(框架、剪力墻、筒體等)通過水平樓板連接構成的大型空間結構體系。要完全精確地按照三維空間結構進行分析是十分困難的。各種實用的分析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。下面是常見的一些基本假定：彈性假定；小變形假定；計算圖形的假定。

對于框架一剪力墻體系來說，框架一剪力墻結構內力與位移計算的方法很多，大都采用連梁連續化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉角相等的位移協調條件，可以建立位移與外荷載之間關系的微分方程來求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同，各種方法解答的具體形式亦不相同。框架一剪力墻的機算方法，通常是將結構轉化為等效壁式框架，采用桿系結構矩陣位移法求解。剪力墻的受力特性與變形狀態主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應力分布也不同，計算內力與位移時需采用相應的計算方法。剪力墻結構的計算方法是平面有限單元法。筒體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類：等效連續化方法、等效離散化方法和三維空間分析。等效連續化方法是將結構中的離散桿件作等效連續化處理；等效離散化方法是將連續的墻體離散為等效的桿件，以便應用適合桿系結構的方法來分析；比等效連續化和等效離散化更為精確的計算模型是完全按三維空間結構來分析筒體結構體系，其中應用最廣的是空間桿一薄壁桿系矩陣位移法。

（一）、對結構高寬比進行控制

在高層建筑的設計中，對于側向位移的控制往往是結構設計工作的主要矛盾所在，并且傾覆力矩也會隨著層數的增加兒顯著增大，因此，建造寬度較小的高層建筑是不符合確保結構安全的要求的，一般來說，應該將高層建筑的高寬比控制在5~6左右，如果設防烈度超過8度，那么對于高寬比應該進行更為嚴格的限制。

（二）、做好結構的平面設計

如果高層建筑的長度較長，那么在風力的持續作用下，建筑結構就會因為風力的不規則變化而發生樓板平面扭曲或結構扭轉等現象。為了避免因樓板變形而導致的復雜受力，應該注意對建筑物的長度加以限制。當設防烈度為6~7時，應該將長寬比控制在6以下；如果設防烈度超過8度，那么長寬比應該限制在5以下。無論高層建筑物的型式如何，其平面設計都應該堅持對稱、簡單、規則的原則，在最大程度上避免扭轉受力和復雜受力。建筑的質量和剛度中心應盡可能荸合，以便在最大程度上降低扭轉，一般來說，應該將偏心率控制在垂直于外力作用線邊長的5%以內。

（三）、做好豎向設計

在進行結構的豎向設計時，應注意堅持均勻和連續的原則，避免結構不連續或剛度發生突然變化的情況出現。如果建筑所處地區為地震頻發區，則不得采用底部存在軟弱層的、完全由框支剪力墻組成的結構體系，也不得出現剪力墻在某一層突然發生中斷的現象，避免在中部形成軟弱層。

三、抗震分析與設計在高層建筑的應用

在罕遇地震作用下，抗震結構都會部分進入塑性狀態。為了滿足大震作用下結構的功能要求，有必要研究和計算結構的彈塑性變形能力。當前國內外抗震設計的發展趨勢，是根據對結構在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設計，結構彈塑性分析成為抗震設計的必要的組成部分。我國現行抗震規范(GB50011-2001)要求高層建筑的抗震計算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反應譜理論計算地震作用，用彈性方法計算內力及位移。對于重要建筑或有特殊要求時，要用時程分析法補充計算，并進行罕遇地震作用下(大震)的變形驗算。

在我國高層建筑的抗震分析與設計中常見的問題有以下幾種：

首先是高度問題，對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態度。因為在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態會發生很大的變化，隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發生質變，即有些參數本身超出了現有規范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。

其次是材料選用和結構體系的問題，在高層建筑中，我國150m以上的建筑，采用的三種主要結構體系(框一筒、筒中筒和框架一支撐)，這些也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外特別在地震區，是以鋼結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構占了90％。如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內外都還沒有經受較大地震作用的考驗。根據現在我國建筑鋼材的類型、品種和鋼結構的加工制造能力，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱)結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。

第三是軸壓比與短柱問題，在鋼筋混凝土高層建筑結構中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。柱的塑性變形能力小，則結構的延性就差，當遭遇地震時，耗散和吸收地震能量少，結構容易被破壞。

第四，在某些烈度區采用了較低的抗震措施與構造措施，現在許多專家學者提出，現行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要，認為我國“取用了可能是世界上最低的結構設計安全度”并主張“建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高”。有人主張在設防烈度下應該采用彈性設計，特別是高烈度區要有嚴格的抗震措施與抗震構造措施來保證結構的安全。

四、結語

結構設計是一項集結構分析，數學優化方法以及計算機技術于一體的綜合性技術工作，是一項對國家建設有重大意義的工作，同時，亦是一門實用性很強的工作。如果高層建筑所在地發生了地震，那么建筑結構所受到的不僅僅是剪切和平移作用的影響，還會存在圍繞建筑剛度重心的扭轉作用。對于一般的鋼筋混凝土高層建筑結構來說，想要對地震所產生的扭轉效應進行控制，一方面可以通過合理配筋來使建筑物具備一定的抗扭剛度，另一方面就是對建筑結構平面的不規則設置問題進行處理，以便在最大程度上抵抗扭矩對建筑物產生的不良作用。

參考文獻：

[1]陳肇元、錢稼茹.建筑與工程結構抗倒塌分析與設計NO.1[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.12

[2]王偉．試論建筑結構中的抗扭設計[J]．中國科技財富，2010(18)，223-223