第一篇
1概念设计
1.1地下结构设计高层建筑的基础埋深一般较深，所以一般情况下都地下设施，对于地下设施的抗震性能不能忽视，它对于高层建筑的稳定有重要作用，在设计的过程中要考虑到抗震设计，设计时结构工程师要根据地下结构的不同情况进行相应的抗震设计。对于嵌固端设置的位置不同所造成的对于计算结果的影响要充分考虑。高层建筑基础应该有满足要求的埋置深度，在一些设计图纸上，有些高层建筑从地上部分到地下部分用变形缝来彻底分开，这就造成高层建筑基础的埋深甚至没有埋深，这很容易造成地震时建筑物的滑移、整体倾斜，这个问题值得关注。此外，对于高宽比较大的高层建筑来说应尽可能的采用深基础，通常采用配有钢筋的桩作基础，此处的钢筋的锚固长度要尽量大，桩土摩擦力就使得桩的抗拔性非好，可以有效地防止高层结构的倾覆。1.2剪力墙结构在剪力墙的端部应设置端柱等边缘构件，这些边缘构件可以作为约束柱，在高层建筑结构的刚度比较小但层间位移与顶点位移比较大时，应加大暗柱的截面，此时边缘构件可以起到很大的作用，当剪力墙的截面面积和楼层面积的比值比较大时但房屋高度比较小的情况下，端部的暗柱所起的作用就比较小。为了提高剪力墙的变形性能防止发生破坏，当剪力墙的截面比较长时应尽量设置弱连梁，将墙体分为多肢墙或者单肢墙，设置连梁时不能太强，否则在水平地震的作用下会使墙肢出现全面受拉，容易造成危险。当连梁太弱以致墙肢变成单肢墙时，由于单肢墙的延性差并且仅有一道抗震防线，降低了它的可靠性。实际设计中要注意对连梁的刚度进行折减，防止剪力墙中的连梁超过截面的允许值。短肢剪力墙一般指墙肢的截面高厚比为5～8的墙，它在高层建筑中的应用有很多限制。为了减少后期工作的麻烦，在设计中应尽量减少短肢剪力墙的采用。1.3防止结构超高高层建筑对于结构的总体高度有严格的限制，新规范中将旧规范中的原限制高度设为A级高度建筑，并且增加了B级高度建筑。在实际设计中要对结构的高度严格注意，否则会给设计方法和后续的处理措施带来大的变化。在设计过程中应尽量避免由于改变结构类型略是忽略高度限制所导致设计不能通过审核的情况的发生，否则会对工期以及造价等规划造成巨大影响。1.4控制柱的轴压比在钢筋混凝土高层建筑结构设计中，为了防止受拉钢筋未屈服时混凝土已被压碎，在设计中通常需要限制柱的轴压比而使柱子处于较大偏压的状态，有些设计人员为了控制柱的轴压比而增大柱的截面积，由于柱的纵向钢筋为构造配筋，这就使得采用高强度的混凝土时也不能明显减小柱的断面尺寸。柱的塑性变形的能力小导致它的结构延性差，在遇到地震等灾害时它所能吸收的地震的能量少，这就使得它的结构容易受到破坏。如果在结构中采用强柱弱梁设计，就可以很大程度上减少柱子屈服的可能性。
2结构计算与分析
在概念设计完成以后，对工程的结构进行分析与计算是影响工程质量的另一关键因素，下面从一些重要方面对它进行分析。2.1确定抗震等级在钢筋混凝土高层建筑结构设计中抗震是一个重要的参考方面，需要充分考虑以提高它的可靠性。对于普通的高层建筑，可以按照《高层建筑混凝土结构技术规程》中的相关规定来确定建筑的抗震等级和相应的设计要求，相应的的裙楼的抗震等级参照于主体建筑的抗震等级，对于那些复杂的高层建筑也要按照相关的规定来确定，当地下建筑的顶板是上部建筑的嵌固部位时，通常地下一层的抗震等级应该和上部建筑一致，地下一层以下建筑的抗震等级可以相应降低。2.2非结构构件的设计在钢筋混凝土高层建筑结构设计中，对于那些不作为主体的承重骨架体系只是出于建筑的美观或者功能要求而存在的非结构构件，对它们进行设计时要充分的考虑，对于它们可能引发的安全或者其他方面的问题要实现分析，充分考虑到高层建筑的地震作用和其他方面的影响，设计时严格遵守新规范中的对于非结构构件的处理方法。2.3确定自振周期的折减系数自振周期的折减系数与建筑结构的隔墙的数目有关，隔墙的数目对于建筑结构的整体刚度有重要影响，按相关规定当隔墙多时折减系数应该取小值，而当隔墙的数量少时应该加大拆减系数。对于高层建筑结构的填充墙，设计时应尽量选择质量轻的材料来减少建筑的自重，而建筑自重和水平方向的地震力大小成正比，所以这会增加高层建筑结构的抗震性能。
3基础设计
基础设计是整个高层设计中的重点，基础设计的水平对于建筑的主体结构的设计有直接影响，同时基础设计对于整个工程造价起着决定性因素。在它的设计过程中要注意以下问题，高层建筑的基础采用筏板基础时不能无条件地按照倒楼盖方法进行设计计算，要严格参照基础按倒楼盖法进行计算的适用条件；在工程采用设置沉降后再浇带的措施时，为了确定后浇带混凝土的浇注时间，在完成高层建筑高、低层间的沉降差的计算后需要了解浇带对于沉降差的释放情况，这就需要设计人员要对工程地质的条件有相当的了解。此外，在地基的基础设计中要参照地方性规范，由于我国不同地区地质条件复杂程度各不相同，很难对各地的地基基础做出详细一致规定，这就要求设计人员要对当地的规范进行深入理解，做出恰当的设计。
4总结
钢筋混凝土高层建筑的结构设计是一个复杂的过程，在它的设计过程中存在着许多问题，设计的过程中要严格参照相关规范，加强设计创新，尽可能的采用新技术和新方法，促进设计水平的提高。
作者：钱祝 单位：中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司
第二篇
1高层建筑基础的设计分析
1.1上部结构的刚度对基础受力状况的影响假设上部结构为绝对刚性，当地基变形时，各竖向构件只能均匀下沉；如忽略竖向构件端部的抗转动能力，则竖向构件支座可视为基础梁的不动铰支座，亦即基础梁犹如倒置的连续梁，不产生整体弯曲，却以基底分布反力为外荷载，产生局部弯曲。反之，假设上部结构为绝对柔性，对基础的变形毫无约束作用，于是基础梁在产生局部弯曲的同时，还经受很大的整体弯曲。于是，两种情况下基础梁的内力分布形式与大小产生很大的差别。实际结构物常介于上述两种情况，其整体刚度的考虑非常困难，只能依靠计算软件分析。在地基、基础和荷载条件不变的情况下，增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠曲和内力，但同时导致上部结构自身内力增加，即上部结构对减少基础内力的贡献是以在自身中产生不容忽视的次应力为代价的。还应注意的是上部结构的刚度贡献也是有限的。1.2基础刚度对基底反力分布的影响绝对柔性基础当上部结构刚度可以忽略时，对荷载传递无扩散作用，如同荷载直接作用在地基上，反力分布p(x，y)则与荷载q(x，y)大小相等、方向相反。当荷载均匀时，基础呈盆形沉降；如欲使基础沉降均匀，则需使荷载从中部向两端逐渐增大，呈不均匀状。绝对刚性基础对荷载传递起着“架越作用”。由于基础为绝对刚性，迫使地基均匀沉降。由于土中塑性区的开展，反力将发生重分布。塑性区最先在边缘处出现，反力将减小，并向中部转移，形成马鞍形分布。理论分析与试验研究表明，基底反力的分布除与基础刚度密切相关外，还涉及到土的类别与变形特性、荷载大小与分布、土的固结与蠕变特性，以及基础的埋深和形状等多种因素。1.3地基条件对基础受力状况的影响地基基础的受力情况，与地基土的压缩性和分布具有一定的关系。当地基土压缩性较小时，其基础结构的整体和局部弯曲都会较小，上部结构的稳定性也较好。但在实际施工中，地基土通常都会具有一定的可压缩性，而且在分布上也较不均匀，这样基础弯矩则会具有较大的差异性。这样不可避免的会在基础和地基界面处产生一定的摩擦力，但这种摩擦力基本上都不会超出土的抗剪强度。孔隙水压力的变化情况会对摩擦力的大小和分布带来一定的影响，同时界面的状况还会受到外荷载分布及性质、基础的柔度及土的蠕变等的影响，所以对于界面摩擦所产生的影响还要进行充分的考虑和慎重估计。1.4上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法上部结构与地基和基础三者是彼此不可分离的整体，每一部分的工作性状都是三者共同作用的结果。共同作用分析，就是把上部结构、基础和地基看成是一个彼此协调工作的整体，在连接点和接触点上满足变形协调的条件下求解整个系统的变形与内力。在共同作用分析中，上部结构和基础通常是由梁、板组成，因此可以采用有限单元法、有限条法、有限差分法或解析方法建立上部结构和基础的刚度矩阵，并利用变形协调条件与地基的刚度矩阵耦合起来。
2对房屋建筑结构基础设计的建议
房屋建筑基础设计是整体建筑的重要，所以在设计时需要从整体建筑来进行全面考虑，不仅需要充分的考虑好与上部结构的关系，同时还要做好各项假定，但在实际设计过程中，往往都是先进行基础的设计，而上部结构的设计相对来滞后一些，这就需要在进行基础设计时要尽可能的考虑好相关的影响因素，并采取必要的措施，尽量减少设计中可能带来的误差，使房屋结构基础设计的质量能够得以保障。当前建筑结构基础设计主要是根据结构力学以及弹性力学来进行的，具有操作简单、可靠性高的优点，能够保证取得较好的设计效果，尤其是对于一些地质情况比较好的基础来说更能得到满意的效果。目前高层建筑无论是数量还是高度都呈不断增加的趋势，由于垂直荷载作用的加大，也会导致沉降的增加，所以在对高层框架结构设计时需要对基础的柔性和刚度进行充分的考虑。
3结束语
在房屋建筑结构中，其主要包括三个部分，即上部结构、基础和地基等，这是一个共同作用的整体，所以在进行基础设计时，需要对上部结构、地基条件等对基础受力的影响情况进行充分的考虑，从而实现对沉降的有效控制，在确保基础质量的同时尽可能的降低其造价。
作者：刘利艳 单位：广州市番禺城市建筑设计院有限公司
第三篇
1BIM系统的实现
以上文设计的BIM模型为基础，并利用AutoCAD通过Visual－Studio.Net平台来进行二次开发，并对BIM结构施工设计原型系统进行了开发（BIMSD）。其系统逻辑结构图如图1。BIMSD系统逻辑结构图主要包括四个层次，即数据层、接口层、模型层及应用层。数据层主要为系统提供数据信息来源，其主要包括五大方面：系统数据库、BIM模型数据库、规划管理数据库、图当管理数据库及IFC文件信息。接口层主要是实现其物理存储的数据到BIM模型的接口，其IFC访问接口能够提取建筑BIM模型。此外，BIM接口层的访问接口能够实现数据层数据与内存BIM模型一一对应。模型层是整个BIM系统的核心，其主要对系统信息进行定义，并用以满足施工结构图的设计要求。应用层主要包含出结构施工图设计外的各项具体应用要求：如三维模型检查、对设计图结果进行校对验证、对施工图进行更改设计、算量统计及图档管理等应用功能。
2应用验证
以某钢筋混凝土框架结构为例，对所设计的BIM模型及实现的系统进行验证。其验证程序如下：（1）在软件RevitArchitcture2009中构建用于验证的建筑BIM模型。（2）利用CSI公司的CSIxRevit插件对导入的模型进行Etabs分析，同时对模型补偿相关信息（如荷载、约束条件等），并对其进行内里分析及钢筋结构设计。（3）将生成的模型到处为IFC模型文件，并形成BIMSD构建信息模型。（4）将Etabs软件对建筑结构设计的结果到处Access数据文件，此外继续利用BIMSD结构模型的IFC接口将内里结构及相应信息进行导入，最终于构建信息模型进行耦合，至此较为完善的建筑结构施工图设计BIM模型得以建成。（5）最后在应用层中，对完整的结构施工设计图进行检查、对建筑结构施工图进行修改、添加设计、算量统计、图档管理及规范校验等。
3结束语
文章对建筑信息模型，并对其结构施工图的模型设计进行了较为深入的研究，并以设计分析的基础，构建了BIM设计模型，并以此开发出了钢筋混凝土框架结构施工图设计系统，通过利用软件对系统进行了应用验证，得出如下结论。首先，传统的结构结构施工图设计流程与方法已无法足日益发展的工程设计要求，通过BIM系统结构施工图设计，能够有效的解决原有的设计缺陷问题。其次，由于IFC构架具有一定效率优势和方便性能，这就使得在IFC构架下的BIM模型继承了其优势。最后，基于BIM的结构施工设计需要，更好的与国内建筑领域的相关设计规范及制图要求进行了有效的结合，使得较为复杂的施工图构建变得更加方便。但值得注意的是，虽然开发出了钢筋混凝土框架结构施工设计系统，而多结构体系施工图的设计在本系统中还不能有效实现，需各方同仁进一步探讨和研究来实现。
作者：严坚 单位：柳州市建筑设计科学研究院
第四篇
1住宅建筑结构中经常使用的加固方法
1．1直接加固方法如果结构需要对承载力进行大幅度的增加，但是混凝土结构构件的截面尺寸却不能增大，就可以采用这种方法。其次是加大截面加固法，这种方法比较的传统，被广泛的应用到混凝土结构加固设计中，有着很多的优点和缺点，缺点是在施工过程中，有着较长的湿作业时间，会在较大程度上影响到施工现场的生产作业，应用这种方法，房屋的净空会得到减少，对结构物的使用功能产生较大的影响。但是它施工难度较小，因为得到了广泛应用，那么本方法有着较为成熟的设计经验和施工经验，采用这种方法，需要对加固结构构件的面积进行增大，重量得到提升，那么就会进一步加剧原结构构件材料的不利受力。最后一种是外部粘钢加固法，这种方法是将钢板直接粘贴于混凝土结构构件的外部，这种施工方法并不复杂，施工起来不会影响到施工现场的施工作业，也不会影响到原结构构件的外型，因此得到了广泛的应用。但是，施工过程中的湿度和温度会直接影响到补强加固效果。1．2间接加固法首先预应力加固法，这种方法具有较好的补强加固效果，可以促使需要加固构件的应力水平得到有效降低，结构的整体承载力也可以得到有效提高，对于普通结构构件的加固，可以将这种方法作为优先选择。其次是预应力碳纤维布加固技术，这种方法具有一系列的优势，有着较好的耐久性和耐腐蚀性，因为预应力碳纤维布有着较为稳定的化学性质，那么就会与其他的化学物质发生作用，因此，采用这种方法加固构件，就不会有锈蚀问题出现。其次是高强和高效，因为有着十分优异的物理性能，那么利用这种方法来补强加固结构，就可以在较大程度上提升构件的承载能力和受力性能。
2住宅建筑结构中预应力碳纤维布加固受弯构件的工艺设计工作
(1)制作碳纤维增强塑料片材:只有对碳纤维布材中纤维单丝共同工作的性能，方可以将碳纤维高强度的作用给充分发挥出来，主要方法是将环氧树脂加入到碳纤维布材的内部，利用环氧树脂就可以有机的粘结纤维单丝，在纤维单丝的内部，环氧树脂就可以传递建立，应力分布不够均匀的问题可以避免出现，同时工作过程中的性能可以得到有效的提高。(2)处理结构构件表面:如果有较厚的松散层存在于混凝土表面，那么就需要利用真空来刮出块状物，然后打磨粘合面，将新面给露出来，之后吹出粉粒，在表面上涂抹盐酸，盐酸的质量比控制为百分之十五，停顿一分钟之后，就可以进行冲洗，之后还需要对它表面的酸碱性进行测试，如果是酸性的，那么就需要对其调制，保证达到中性，之后再利用冷水进行冲洗，涂胶操作需要等到冷却之后方可以进行。如果混凝土构件为三个月以内的保质期，并且有着较大的湿度和较宽的裂缝，那么就需要进行填充和修补，具体的操作步骤是将环氧树脂给灌入进来，如果在粘贴碳纤维布的时候，需要绕过转角，那么就需要倒角以及磨光操作转角处。(3)涂刷底胶:处理过结构构件的表面之后，就需要将一层底胶涂刷于构件表面，这样构件就可以更加有效的粘结到碳纤维，操作方法是这样的，利用刷子在构件表面均匀的涂抹底胶，如果有着较低的温度，那么就会有一些凸起存在于底胶硬化之后的构件表面，那么就需要对其打磨和清洗，一般利用砂纸来完成。(4)碳纤维增强材料的粘贴:上述三个步骤完成之后，就可以对碳纤维增强材料进行粘贴。要彻底检查粘贴面，就可以对浸渍树脂进行配置，如果有水分存在于表面，那么就需要利用棉纱来擦干表面。在张拉机上放置完成制作的碳纤维，同时，对它两端的平整度进行调整;在张拉机下面的千斤顶上放置完成表面处理的受弯构件;在对碳纤维增强材料进行张拉时，需要控制张拉速度，一般保持在每小时360MPa，并且保证足够的均匀。如果预应力达到了设计要求，就可以对树脂进行粘贴，在配置的过程中，避免树脂中落入了灰尘或者水分。环氧树脂的涂抹，一般利用刷子、棍子等来完成，同时，还需要将碳纤维锚固条带给粘贴上去。最后，养护工作也需要重视，需要密闭防护处理加固层表面，避免外界损坏到碳纤维加固材料。
3结语
通过上文的叙述分析我们可以得知，随着时代的发展，住宅建筑结构受弯构件的加固补强设计受到了越来越多人的重视;利用预应力碳纤维布来加固补强受弯构件，可以在较大程度上提升受弯构件的抗弯强度以及开裂荷载，值得推广和应用。在具体的实践过程中，需要结合工程具体情况，科学设计补强加固方案，严格控制每一个环节的质量，保证加固补强的效果。本文简要分析了住宅建筑结构受弯构件的加固补强设计，希望可以提供一些有价值的参考意见。
作者：祝愿 单位：浙江绿城建筑设计有限公司
第五篇
1.结构转换层的类型及设计方法论述
高层建筑结构转换层可以分为四种类型：梁式转换层、厚板式转换层、箱式转换层和桁架式转换层。1.1梁式转换层特点：梁式转换层分为托柱形式转换梁截面设计和托墙形式转换梁截面设计，这两者是按功能不同来进行划分的。(1)托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承接的是上部的普通框架时，可以按照普通的截面设计进行配筋计算，因为这时的转换梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一样的，但是，当转换梁承受的是上部斜杆框架时，就应该按偏心受拉构件进行截面尺寸设计，因为，此时的转换面承受的是轴向拉力。(2)托墙形式转换梁截面设计。在转换梁的施工过程中，力学问题是一个关键问题，必须要予以重视，当转换梁承受上部的墙体是小墙体时，要采取普通梁的截面设计方法进行配筋计算，且纵向的钢筋也可以放置在转换梁的底部，像普通梁那样布置就可以了；当转换梁承受的是上部墙体且满跨不开洞时，转换梁应采取的截面设计方法是深梁截面设计方法，它的受力特点和破坏形态表现为深梁，不过此时的转换梁跨中较大范围的内力较大，所以其纵向的钢筋就不应该弯曲或者截断了；当转换梁承托上部墙体满跨或者不满跨时，但是剪力墙长度比较大时，应该采取的转换梁设计方法是深梁截面设计方法。1.2箱型转换结构当转换梁的截面较大时，可以在转换梁的梁顶和梁底同时设置一层楼板，遍布全层，使得整个楼层都构成“箱子”形式，也因此被称为“箱型转换层。箱型转换结构也是高层建筑设计中较为常用的一种结构形式，在设计过程中主要要注意支撑体系的合理设置，这是保证建筑施工质量的重要前提，主要特点有：层高大、自重大、混凝土强度高、结构受力比较复杂、墙柱模板支设困难等，主要优点是转换层本身的整体性非常好，但是，它也有其缺点，就是它直接占用了整个楼层的面积，使得这个楼层不能再有其他用途，只能当做设备层使用，还有一个缺点就是上面所提出的自重大、造价高，这也是在实际应用当中很少使用的原因。1.3厚板式转换层这种厚板厚梁式转换结构主要优点是布置灵活，整体性比较好，当上、下柱网线错开比较多很难用梁来承托时就需要采取这种形式，做成厚板，厚板的厚度也可以根据上下的结构以及柱网尺寸而定，但是这种厚板式转换层的自重很大，地震作用大，耗费材料多，不仅耗费资金而且还容易发生震害，所以这种方法采用的也不是很多。厚板式转换层可以采用TBSA等的三维空间分析程序对整体进行内力分析，主要是转换板的不规则边界，这样的一般会采用有效单元法进行内力分析，还可以采用复杂楼板有限元分析软件进行进一步计算，还可以对板在收到竖向压力荷载的受弯和局部压力等的进行计算。1.4桁架式转换层桁架可以分为两种，一种是空腹桁架，另一种是实腹桁架，这种桁架式转换层主要是由梁式转换层结构转换而来的，与梁式转换层相比它的受力更加明确、整体性好、抗震能力强、框架支柱柱顶弯矩和剪力更加小一点，这是它主要的优点，但是缺点也比较明显，施工难度大，更加复杂、节点设计难度大。可以对其进行整体结构的内力分析，当高层建筑的下部为大商场时，需要的空间必须要大，上部则是居住办公等的小空间，在这时就可以采用桁架式转换层，特别是在需要设置管道时，更要采取这种方式，一般采用桁架式转换层时应该跨满层进行布置，而且上弦节点要与上部密柱中心对齐。桁架式转换层的重量比较小，所以也减小了下部框架的承重负荷。
2.转换层施工遇到的问题及对策
2.1遇到的问题（1）转换层的自重大、占用空间大、结构复杂，在施工过程中难度大，材料的占用量也非常大，施工成本也大大增加。（2）在转换层中，有的具有大体积的混凝土施工，这样容易出现升温裂缝的现象。（3）要减小转换层施工对下部的影响。2.2解决措施（1）合理的对支撑体系进行布置，要结合下部结构特点进行灵活的布置，采用悬空支撑体系进行支撑，尽量减小对楼板直接的作用力。（2）对于转换层混凝土体积较大，应该采取一定的措施，比如：采用养护措施对温度进行调整、使用低水化热的矿渣、在完成施工拆除支撑体系时，要确保混凝土的干湿程度是否符合要求等等。（3）减小转换层施工对下部的影响主要采取的措施是分层浇灌混凝土，让先浇灌的部分承担一部分的重量，卸载支撑体系的负荷。（4）在钢筋翻详前一定要对设计意图以及熟练程度、审核等进行深一步的了解，熟练掌握相关规定，当转换梁的高度较高时一定要保证钢筋骨架的稳定，这样才能安全方便的进行操作。
3.结语
高层建筑中，结构转换层的设计一直是建筑行业人员十分关注的问题，由于其结构的复杂性和工程量巨大，需要工作人员对其进行充分的了解，合理的设计规划，对于高层建筑转换层的设计要选择合理的、合适的转换层形式，在设计布置时，加强主要构件来增加设计结构的安全性和稳定性。目前高层建筑的转换层设计还不完善，需要我们不断的研究发现，进行深一步的探索。
作者：金海力 单位：湖南视点建筑设计有限公司
第六篇
1本工程结构设计及分析
1.1主要结构设计介绍1.1.1上部结构斜柱、斜框架设计本工程外侧框架柱底部为800×1000(内有型钢)矩形柱，1000～900圆柱;自3层起为800直柱+斜柱;中部为800圆柱;内侧为600～800的圆柱(包括裙房)。U形平面中部及两翼楼梯间剪力墙厚度为300mm。混凝土强度等级为C40～C30。本工程采用PK，SATWE软件对径向斜框架进行平面分析，采用SAP2000软件建立空间模型对该部分框架进行有限元分析，分析结果表明:(1)在平面框架计算中，由于斜柱的存在，在沿框架梁方向产生了附加的轴向拉力，该轴向拉力由两根直柱来承受，就如同在各层框架梁上加了一个附加水平力。由于剪力墙的存在和楼板刚度的模拟，PK和SATWE软件在计算本工程带斜柱框架的前提条件是不同的，因而两者的计算结果有差异。对两者计算结果进行对比，由于PK软件计算仅考虑其自身框架的受力和变形，计算内力相对较大，其结果用于设计斜框架是偏安全的。(2)在空间模型中，由于存在平面内刚度较大的楼板，因而各榀框架之间存在相互作用，附加水平力发生了重新分布，但各榀框架的刚度大致相同，弯矩图的总趋势未发生变化。当在中间榀设置了剪力墙后，由于剪力墙的面内刚度要远大于框架柱，平面内刚度较大的楼板将大部分水平力传递给了剪力墙，剪力墙的面内刚度越大，相应分配的附加水平力也就越多，斜柱产生的附加水平力对框架梁柱的影响也就越小。(3)通过以上分析可知，由于本工程存在平面内刚度较大的楼板及面内刚度较大的剪力墙，外倾斜框架的整体结构受力更为合理，其应力集中得到改善，抗震性能提高了;同时，由于剪力墙和楼板的参与工作，其本身的受力更为复杂，结构设计中应充分考虑斜框架对其的不利影响，特别是顶部楼层的楼板及屋面斜板，应进行应力分析，并适当加强板厚、双层双向配筋等;相应楼板四周不能开大洞，剪力墙边缘的楼板也应连续，以保证水平力能有效传递，与计算模型吻合，确保整体结构安全。(4)根据建筑立面要求，上部结构整体外倾角度约为9°，自3层楼面起新增斜柱与原框架柱在3～5层楼面间交汇重叠，使该部分框架柱受力复杂，特别是根部起柱部位应力集中，结构设计时采取如下措施:1)由于3层斜柱与落地框架柱重叠较多，整体计算时忽略其侧向刚度，即该层按单框架柱进行计算配筋，不考虑斜柱的有利作用，确保结构安全。2)自4层楼面起，斜柱与原框架柱仅在根部重叠200mm，整体计算中按两根框架柱计算其刚度及配筋，同时在重叠的根部按实际面积整体复核其受力及配筋［3］，确保该构件安全可靠。3)3层斜柱与落地框架柱重叠处纵筋按顶部计算结果配筋，同时延伸至相应部位3层楼面的框架梁内，确保其锚固牢靠;其箍筋按单柱计算结果配置［3］，并全柱加密，以保证其根部延性，提高其抗震性能。图8为斜柱根部构造详图。4)中部受力较大处落地框架柱采用型钢混凝土柱，型钢采用十字形截面，且延伸至4层楼面，提高其承载能力及整体抗倾覆能力，改善其受力性能，减缓该部位应力集中，确保整体结构安全。1.1.2整体结构抗倾覆设计本工程自3层起U形平面外侧整体悬挑3m，整体结构通过斜框架外倾约为9°，加上自5层起U形平面端部向底部45°斜向收缩，使整体结构质心上移、外移，整体结构倾覆力矩加大，结构设计中采取措施如下:(1)加强上部结构的整体拉结，加强斜向框架的抗震构造，充分考虑斜向框架与整体结构的协同工作，考虑外倾柱对内框架梁柱的影响;框架梁按拉弯构件设计，相应部位的楼板同时考虑由于斜柱拉力产生的不利影响。(2)加强上下层框架的连接，通过45°斜屋面形成斜向框架，使主体结构上下各层框架整体相连，改善其受力特性。(3)加强U形平面中部框架柱。该部分框架柱采用型钢混凝土，提高其承载能力及整体抗倾覆能力，同时加强2层和3层楼面U形部位中部板，适当加厚该部分的板厚及增大配筋，提高其整体抗倾覆能力。(4)作为上部结构整体抗倾覆的最大平衡部位———整个地下室，结构设计时重点加强其整体性，验算整体倾覆力矩对其的不利影响，同时加强地下室顶板的整体刚度及配筋。(5)加强本工程的竖向构件的承载能力，框架柱(包括斜框架柱)纵筋比计算加大一级以上，箍筋均采用10@100加强，以确保竖向构件承载力及延性，增加安全储备，提高其整体抗倾覆能力。(6)主体结构U形平面中部结合建筑功能布置剪力墙，同时加强其配筋，提供整体受力性能。该部分基础采用整体筏板基础，筏板厚度为1600mm，并结合电梯基坑整体降低1450mm，增加埋深，加强型钢柱的柱脚锚固，提高整体抗倾覆能力，确保整体结构安全。1.1.3主楼与裙房及纯地下室间沉降差异设计本工程主楼部分荷载较大，而裙房部分特别是纯地下室部分在正常使用期间荷载较小，在洪水位作用下甚至需考虑抗拔作用，因此两者沉降差异较大，基础设计时具体考虑如下:(1)主楼与裙房采用不同的桩径及桩长，即主楼部分采用600的管桩，桩长23m，而裙房采用500的管桩，桩长19m，适当减小两者沉降差。(2)施工期间主体结构与纯地下室间设置沉降后浇带，根据施工期间沉降观测结果，待主体结构沉降基本稳定后再封闭，以释放两者间大部分的沉降差异(按60%～70%考虑)。(3)采用桩筏模式及桩承台模式分别计算沉降，按最不利工况考虑其沉降差异，主体结构与纯地下室相连跨框架考虑抵抗剩余的沉降差(按30%～40%考虑)。(4)加强相邻部位的地下室顶板的刚度和配筋，加强整个地下室的整体性，以减小不均匀沉降对其的不利影响。目前该建筑已投入使用多年，主体结构完好，未出现裂缝或渗漏等。
2整体结构弹性时程分析
本工程利用PMSAP软件对整体结构采用弹性时程分析法进行了多遇地震下的补充计算。按6度区的峰值加速度18cm/s2考虑双向水平地震作用(比例为1∶0．85)，不考虑竖向地震作用。计算结果表明，3条波的底部剪力计算平均值达到反应谱法结果的80%，每条波的底部计算剪力大于反应谱法结果的65%，满足规范［2］要求。主要计算结果如图9，10所示。
3整体结构静力弹塑性分析
本工程利用PKPMCAD系列软件EPDA＆PUSH对整体结构采用弹塑性静力推覆分析(Pushover法)的补充计算。计算结果表明，X，Y向性能点的最大弹塑性层间位移角均满足规范［2］要求。主要计算结果如图11～13所示。
4斜柱根部节点有限元分析
图143层和4层斜柱有限元模型及应力云图/Pa由于3层斜柱与落地框架柱基本重叠，4层斜柱与原框架柱仅在根部重叠200mm，故整体计算时3层未考虑斜柱刚度的有利作用、4层按两根框架柱计入侧向刚度，与实际节点构造不完全吻合。为保证斜柱根部结构安全，结合框架柱底部全部受压的特点，利用ANSYS软件，按实际节点进行建模分析，梁柱均采用实体单元Solid95，节点分析考虑了恒载、活载、风载和地震等主要荷载作用，且偏于安全未计入钢筋的有利作用。图14为3层和4层斜柱的有限元模型及应力云图。斜柱根部节点有限元分析结果表明，3层斜柱底部与落地框架柱重叠处混凝土压应力较大，近核心区最大压应力基本为13．3MPa，局部最大值为15．6MPa，均小于C40混凝土的轴心抗压强度设计值(19．1MPa)，满足规范［3］要求。另外，施工图设计时该部位按实际面积复核斜柱根部的纵筋并加强配筋构造，且全柱加密箍筋，以进一步提高其抗震性能，确保关键构件安全可靠。
5结论
以苏州科技城软件大厦为工程实例，详细介绍了特别不规则高层建筑抗震设计的特点及采取的相关措施，通过多软件计算分析，得出了以下结论:(1)对于平面不规则高层建筑的抗震设计，应结合其特点合理布置剪力墙，控制整体结构扭转位移比在1．5以内。(2)对于竖向不规则高层建筑的抗震设计，应结合其特点控制剪力墙位置及厚度，调整刚心位置，使其与质心尽可能接近。(3)对于整体外倾的复杂高层建筑，应进行整体结构的抗倾覆设计，注重加强上部结构及地下室的整体性，并采取有效措施控制不均匀沉降，确保主体结构安全。(4)对于斜柱和斜框架，应采用多种软件进行分析对比，斜柱与落地柱重叠部位应补充有限元分析，按实际面积复核其纵筋并加强配筋构造，且全柱加密箍筋，以进一步提高其抗震性能，确保关键构件安全可靠。(5)对特别不规则复杂结构，必须用两个以上不同力学模型的程序进行分析计算比较;整体结构宜进行弹性时程分析及静力弹塑性分析等，以满足规范要求。
作者：袁雪芬 戴雅萍 廉浩良 曹霖 单位：苏州设计研究院股份有限公司
