[推荐]：《高层建筑结构设计》培训班学 习 交 流 总 结

wujuntc

参加《高层建筑结构设计》培训班
学 习 交 流 总 结

2003年8月底我参加了建设部在上海举办的《高层建筑结构设计》培训班,在为期六天的学习时间内主要学习了解了以下内容:
1、        高层建筑结构设计的重要概念
2、        高层建筑混凝土结构设计:框架结构、剪力墙结构、框剪结构、
筒体结构、混合结构、复杂结构
3、        高层建筑钢结构设计
4、        复杂高层建筑结构设计
5、        高层建筑结构优化设计
下面我就根据自己的体会以及实际工作情况做一个学习总结和大家交流，希望对大家能有所帮助，有不当或错误之处，请指正。

一、主要介绍
1、高层建筑结构设计的重要概念
（1）        高层建筑（住宅10层及10层以上或房屋高度超过28米）结构的概念设计非常重要。概念设计是结构设计人员运用所掌握的知识和经验，从宏观上决定结构设计的基本问题。主要有：根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供货情况、有无地震设防选择结构方案；竖向荷载、风荷载及地震作用的传递途径及对不同结构体系的受力特点；结构破坏的机制和过程，结构要加强的关键部位和薄弱环节；建筑结构的整体性，承载力和刚度在平面内及沿高度均匀分布，避免突变和应力集中；预估和控制各类结构及构件塑性铰可能出现的部位和范围；抗震房屋应设计成具有高延性的耗能机构，并具有多道防线；地基变形对上部结构的影响，地基基础与上部结构协同工作的可能性；结构材料的特性及其与温度变化的影响；非结构性部位对主体结构抗震产生的有利和不利影响，要协调布置，并保证与主体结构连接可靠。
（2）        高层建筑结构电算软件的正确应用，要求结构工程师具有清晰的结构概念，选择合适的电算软件，能建立反映工程实际的计算模型，应掌握必要的结构简化计算方法，以便在方案和初步设计阶段从整体上控制结构设计的合理性，对电算结果的合理性、准确性进行分析判断，对设计和施工中出现的问题能及时解决，要不断更新知识，掌握国内外新技术的发展情况。
（3）        地震作用。结构的地震反应是地震作用下建筑物的惯性力，其大小取决于地震震级及距震中距离、场地特征、结构动力特征，它具有冲击性、反复性、短暂性和随机性。震级是以地震时释放的能量大小确定的，一次地震只有一个震级。地震烈度是地震波及范围内建筑物和构筑物遭受破坏的程度，一次地震有多个地震烈度。地区抗震设防烈度，它是由国家根据地震历史纪录和地质调查研究确定的。新抗震规范将设计近震、远震该称为设计地震分组，分为第一、二、三组。
（4）        结构专业在高层建筑设计中占有更重要的地位,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面布置,立面体形,楼层高度,管道设置,施工技术,施工工期和投资造价。
（5）        水平力是设计的主要因素，随高度增加，水平力（风荷载或水平地震作用）产生的内力和位移迅速增大。把房屋结构看作一根简单的竖向悬臂构件，竖向荷载产生的轴力：N=nW;水平荷载产生的弯距：均布荷载：M=1/2qH ; 倒三角形荷载：M=Qh/3 ;                    
水平力产生的顶点侧向位移：均布荷载：△=Qh/8EI；倒三角荷载：△=11Qh/120EI。
（6）        高层结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载力，而且必须使结构具有足够的抵抗侧向力的刚度，使结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定的范围内。高层建筑结构所需的侧向刚度由位移控制。侧向位移过大会使结构产生较大附加内力，偏心加剧使结构破坏，或使人不适、惊慌，使填充墙、管道破坏等。
（7）        有抗震设防的高层结构设计，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏，中震可修，大震不倒。结构是否具有抗震能力取决于结构所能吸收和消耗的地震能量，是由承载力和变形能力（延性）决定的。钢筋混凝土是弹塑性材料，具有塑性变形的能力，在地震作用下结构屈服后，利用塑性变形吸收能量。结构或构件的延性是通过实验确定的，是采取一系列构造措施来保证的。因此，在结构抗震设计中必须严格执行规范、规定中有关的构造要求，从保证延性的重要性而然，抗震结构的构造措施比计算更重要。构件要保证结构的延性，要有足够的截面尺寸，柱的轴压比，梁和剪力墙的剪压比，构件截面配筋率要适宜，符合规范、规定的要求。
（8）        剪跨比和剪压比是判别梁、柱和墙肢等抗侧力构件抗震性能的重要指标。剪跨比用于区分变形特征和变性能力，剪压比用于限制内力，保证延性。
（9）        高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。减轻自重意味着不增加基础造价和处理措施，可多建层数，在软弱土层上有突出的经济效益。而且地震效应是与建筑质量成正比的，减轻自重是提高结构抗震能力的有效办法。因此，高层建筑中，结构构件宜采用高强材料，非结构构件和维护墙体应采用轻质材料。
（10）        结构自震周期应与地震动主导周期（动卓越周期）错开，避免共振造成灾害。场地卓越周期：To=4H/Vs,Ts=∑4hi/Vsi,（H,hi为土层厚度，Vs为土层的剪切波速值；高层建筑的自震周期：框架：T1=0.085N；框剪：T1=0.065N；框筒：T1=0.06N；剪力墙：T1=0.05N；（N为地面上房屋层数）。
（11）        抗震结构尽可能设置多道抗震防线，应采用具有联肢墙、壁式框架的剪力墙结构，框架-剪力墙结构，框架-核心筒结构，筒中筒等多重抗侧力结构体系。高层建筑避免采用纯框架结构。
（12）        结构的承载力、刚度要适应在地震作用下的动力要求，并应均匀连续分布。在一般的静力设计中，任何结构部位的超强设计都不会影响结构的安全。但在抗震设计中，某一部分结构的超强，就可能造成结构的相对薄弱部位。因此，抗震设计中要严格遵循该强的就强，该弱的就弱原则，不得任意加强，以及在施工中以大代小、以高钢号代低钢号改变配筋，如必须代换，应按钢筋抗拉承载力设计值相等的原则进行代换。
（13）        在抗震作用下节点的承载力应大于相连构件的承载力。当构件屈服、刚度退化时，节点应能保持承载力和刚度不变。
（14）        结构单元之间应遵守牢固连接或彻底分离的原则。高层建筑的结构单元之间宜采用加强连接的方法，而不宜采用分离的方法。
（15）        合理的控制结构的非弹性部位（塑性铰区），掌握结构的屈服过程及最后形成的屈服机制。要采取有效措施防止过早的混凝土剪切破坏、钢筋锚固滑移和混凝土压碎等脆性破坏。
（16）        梁端、柱端及剪力墙的加强部位受弯配筋在满足承载力和抗震构造要求的条件下，应避免钢筋超筋。
（17）        地基基础的承载力和刚度要与上部结构的承载力和刚度相适应。当上部结构与基础连接部位考虑受弯承载力增大时，相邻基础结构及上部结构嵌固部位的地下室结构，应考虑弯矩增大的作用。
（18）        高层建筑的抗风设计中，应保证结构有足够的承载力，必须具有足够的刚度；控制在风荷载下的位移值，保证有良好的居住和工作条件；外墙（尤其是玻璃幕墙）、窗玻璃、女儿墙及其它维护和装饰构件，必须有足够的承载力，并与主体结构有可靠的连接，防止房屋在风荷载作用下产生局部破坏。
（19）        有抗震设防的高层建筑，应进行详细勘察，摸清地形、地质情况，选择位于开阔平坦地带，具有坚硬场地土或密实均匀中硬场地土的对抗震有利的地段；尽可能避开对建筑抗震不利的地段，如高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡、河岸和边坡，软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带，以及土质成因、岩性、状态明显不均匀的情况等；任何情况下均不得在抗震危险的地段上建造可能引起人员伤亡和较大经济损失的建筑物。
（20）        刚性结构适宜于钢筋混凝土结构特点，当地面运动周期长时，震害较小，变形小，自重大，延性小，空间整体性好。柔性结构适宜于钢结构的特点，当地面运动周期短时，震害小，自重轻，地震反应小。
（21）        基础埋置深度，除满足地基承载力、变形和稳定性要求外，对减少建筑物的整体倾斜，防止滑移和倾覆，都将发挥一定作用，尤其对结构的动力特性关系密切。考虑地基影响后建筑物的结构自振周期增大，顶点位移增大，随基础埋置深度的增加，阻尼增大，底部剪力剪小，而且土质越软，埋置深度越深，底部剪力减小越多。有地下室的建筑上部结构，其地震反应比无地下室的低20%--30%。
（22）         根据对已建成的高层建筑主楼基础与相连的裙房基础沉降观测，天然地基或以侧阻为主的摩擦型桩基，当裙房为满堂筏形基础，主楼为筏型基础或箱基，主楼与裙房基础相连处设置沉降缝或施工后浇带，在施工期间以及竣工后，此处基础沉降曲线是连续的，没有突变现象。根据上述现象，在设计时注意：同时施工的高层建筑主楼基础与裙房基础之间可不设置沉降缝及沉降后浇带，但应设置施工后浇带（浇灌混凝土时间相隔不少于一个月）；与高层主楼同时建造的裙房基础，设计时必须考虑高层部分基础沉降所引起的差异沉降对裙房结构内力影响；新建高层建筑设计时，应考虑基础沉降对周围已有房屋及管道设施等可能产生的影响。
2、高层钢筋混凝土框架结构设计的一些重要规定
（1）        框架结构的简化手算方法分析内力和位移，应分别在竖向荷载、风荷载或地震作用下单独进行计算，然后按非抗震设计时荷载效应的组合或者抗震设计时荷载效应与地震作用效应的组合。
（2）        组合后的框架侧向位移应校核是否满足位移限值的要求。如已满足，则按组合后的内力进行构件截面设计，不满足时，则应修改构件截面大小或提高混凝土强度等级，然后再进行内力和位移计算，直至侧向位移满足限制值。
（3）        在高层建筑框架结构中，当竖向活荷载与永久荷载之比小于0.5时，可不考虑活荷载的不利布置。在竖向活荷载大于4KN/㎡（如书库、仓库等）时，宜考虑活荷载不利布置引起的梁弯矩的增大。
（4）        风荷载及水平地震作用时，应按两个主轴方向作用分别进行内力和位移计算，每个方向水平力必须考虑正、反两个方向作用。在有斜交布置抗测力框架结构中，当沿斜交方向作用的水平力可能使斜交抗测力框架的内力比主轴方向水平力产生的内力更大时，则应计算斜向水平力作用下的内力。
（5）        内力组合后的取用值，梁端控制截面在柱边，柱端控制截面在梁底及梁顶。按轴线计算简图得到的弯矩和剪力值宜换算到控制截面处的相应值。为了简便设计，也可采用轴线处的内力值，但这将增大配筋量和结构的承载力。
（6）        框架梁、柱构件截面应分别按正截面承载力计算和斜截面承载力计算，并应按有关规定要求进行构造配筋。
（7）        有抗震设防的框架角柱，应按双向偏心受压构件计算。抗震等级为一、二、三级时，角柱的内力设计值宜乘以增大系数。
（8）        在抗震区的高层建筑框架结构，要求强柱弱梁、强剪弱弯、强底层柱根，抗震等级为一、二、三级时梁、柱内力设计值均应乘以提高系数。
（9）        框架梁、柱节点，应设计成强节点，使节点区在地震作用下能基本处于弹性状态，避免出现脆性破坏。抗震等级为一、二级，节点应进行受剪承载力的验算。框架梁、柱节点区，必须配置箍筋，并保证梁的纵向钢筋锚固。
（10）        有抗震设防的框架结构，或非抗震区层数较多的房屋框架结构，横向和纵向均应设计成刚结框架，成为双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，不应采用铰接。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
（11）        框架结构按抗震设计时，不得采用部分由砌体墙承重的混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。
3、高层钢结构设计（框架结构体系）
（1）        适用高度
“高钢规程” 及 “抗震规范”规定如下
可超限，但必须通过超限审查
结构类型        结构体系        非抗震设防        抗震设防烈度
                        6、7        8        9
钢结构        框架框架-支撑筒体        110260360        110220300        90200260        70140180
钢混结构        钢框架-混凝土剪力墙钢框架-混凝土内筒        220        180        100        70
        钢框筒-混凝土内筒        220        180        150        70
（2）        平面不规则及竖向不规则的限制：对于钢结构：宜符合“高钢规程” 及 “抗震规范”的规定，也可参照“混凝土高规”的规定；对于混合结构：应符合“混凝土高规”的规定。
（3）        钢号的选择：宜用的钢号：Q235 B\C\D,Q345 B\C\D\E,Q345 GJ(C\D\E);t>40㎜的厚钢板，不应小于Z15级的板厚方向的断面收缩率。
（4）        五项控制数据：层间位移角：地震作用时δ/h<1/300（ “高钢                                                 规程”规定为1/250 ），风荷载作用时δ/h<1/400；扭转位移比：δ2/δ1<1.5（混合结构<1.4）, “高钢规程”规定端部与质心处的水平位移比限制为<1.3（地震作用时）；扭转周期比：（ “混凝土高规”的规定）T1t/T1<0.9（混合结构为<0.85）；底部最小地震剪力系数值需符合 “抗震规范”表5.2.5；结构嵌固部位的刚度比：D下>2D上。
（5）        高层钢结构一般不设置防震缝和伸缩缝，在地下室一层宜采用钢骨混凝土结构作为过渡层，相应的可符合结构嵌固部位的刚度比的要求。
（6）        框架体系结构布置：要形成梁柱刚结的双向抗测力框架（局部梁柱可为铰接相连）；抗震设计时不宜采用单跨高层框架；对于非正交的梁柱框架，其连接方案要考虑选择适宜的方法，也应避免采用弧形框架梁；框架柱的纵横方向均应设置侧向梁，不宜利用楼板作为侧向支撑点；侧梁不宜设计成连续梁，但宜考虑与混凝土楼板的组合作用；沿外墙一侧的框架梁与框架柱相连时，宜减小两者间的偏心距；不宜使梁翼缘与钢柱位于同一边线上；靠电梯厅一侧不宜设置钢柱，以避免减小候梯厅的有效宽度，但在电梯井道后墙两端可设置钢柱；楼梯间如不突出屋面，一般宜减少楼梯间四角的柱子数量，楼梯宜采用钢楼梯。
（7）        梁柱截面的选用：梁截面：宜采用H形扎制型钢或焊接而成的H形钢，框架梁及主梁不宜采用扎制工字钢；柱截面：宜采用H形扎制型钢或焊接而成的H形钢，抗震框架宜采用箱形截面柱，以利承担纵横两个方向的柱弯矩，不宜采用扎制工字钢。
（8）        内力分布：水平荷载作用下倾覆力矩与平衡力矩的关系式 Mov=∑Niai+∑Mi(Ni、ai----第i根柱的柱脚轴向力及该柱距边柱的距离；Mi-----第i根柱的柱脚弯矩)；水平荷载作用下的梁柱内力：框架梁柱内力（弯矩、轴向力、剪力）自下而上逐层增加，一般情况下，框架柱存在反弯点；竖向荷载作用下的梁柱内力：柱轴力自上而下逐层增加；梁柱弯矩上下层的差值较小；相临柱存在轴向变形差异，导致上部若干层框架梁内力（弯矩、剪力）出现异常。
（9）        变形特征：水平荷载作用下的层间位移，主要由下式前三项构成：δi=δic+δig+δif+δij   (δi—第i层的层间位移；δic—柱的弯剪变形产生的层间位移；δig—柱的弯曲变形产生的层间位移；δif—框架整体弯曲变形（柱轴向变形所致）产生的层间位移；δij—框架梁柱节点剪切变形产生的层间位移。)由上式可知，加大梁柱截面及节点刚度均可减少水平位移量。
（10）        主要节点做法：框架梁和框架柱常采用拴焊法，超强连接；主次梁之间采用高强度螺栓的铰接相连法。

二、一般介绍
1、复杂高层建筑结构设计
（1）        带转换层结构设计：转换结构类型：带转换层剪力墙结构；带转换层框架—核心筒结构；底部带转换层结构；宽扁梁转换结构；搭接柱转换结构；斜撑转换结构。
（2）        转换结构抗震设计概念：等效刚度比；转换层高度；侧向刚度比；加强部位。
2、高层建筑结构优化设计
（1）        优化设计利国利民，应得到政策的支持和保护；优化意味着创新，是对规范和常规的突破，但绝不是以牺牲安全度来达到目的的。
（2）        优化主要原则方法：树立整体观念，既要定性也要定量判断分析，主要采取方法：减轻重量，和顺刚度，加强延性。

三、心得体会
通过学习和交流，增长了见识，开阔了视野，对高层建筑结构设计有了一个比较全面的整体认识，同时了解了其他设计单位的工作状况、结构设计类型和计算软件，结合我们自身现状与他们相比，其他设计单位主要涉及的建筑类型多数是民用建筑设计，住宅居多（高层、小高层），大型院的大型公共建筑居多，结构类型主要是框架，剪力墙，框剪，筒体以及复杂的大型结构，我们在这方面有所欠缺，基本接触较少，但我们在工业厂房设计方面比较熟悉，有一定优势，因此我认为我们既要知道自己的不足也不要妄自菲薄，要沉下心来，努力学习提高自己的能力和职业道德素质，在实践中积累经验摔打成熟，尽可能追求精致和完美，严格要求自己，精于每个工程，优中求优，同时积极提高理论素质，思路上求突破，观念上求创新，抓住良好机遇，为单位和自己求得良好的发展。

                                       吴 军
Email:wujuntianche@163.net   
二O O 二年十月

北极熊8042

强，我喜欢啊
很有用啊

CelesteHoo

关键是谁主讲啊

bill6575

向无私的楼主致敬！！！

guoxijun2001

确实不错。

赵刚

很高兴又来了谢谢意义仪一样

kkrose

框架梁、柱节点，应设计成强节点，使节点区在地震作用下能基本处于弹性状态，避免出现脆性破坏。抗震等级为一、二级，节点应进行受剪承载力的验算。框架梁、柱节点区，必须配置箍筋，并保证梁的纵向钢筋锚固。

gyt003

谢谢了，有所收获

lukx

不错！

zedli

好多年前的帖子啊
晓东人气不够旺啊