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摘要：本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构体系，并结合本人多年从事工程设计经验，谈谈对高层建筑结构设计中遇到的一些问题的处理和思考。
关键词：高层 剪力墙 连梁 抗震
Abstract: This paper introduces the high-rise, super high-rise building structural system, combined with the author’s years of experience in engineering design, talk about thesome of the problems encountered in the processing and thinking in the design of high-rise building.
Key Words: high-level, shear walls, beams, seismic
中图分类号：[TU355]文献标识码：B 文章编号：
一、概况
在我国高层建筑发展的早期阶段，所设计建造的高层建筑大都为单一用途，例如高层住宅、高层旅馆、高层办公楼等。近年来高层建筑发展迅速，建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因而相应的结构形式也复杂多样。并且开始大量兴建集吃、住、办公、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑，尤其是在城市主干道两侧，已成为现代高层建筑的一大趋势。
二、高层及超高层结构体系
对于高层及超高层建筑的划分，相关规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
三、结合工程实际对一些技术问题的处理
（1）. 高层剪力墙中连梁的计算和处理
在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中 ,连接墙肢与墙肢 ,墙肢与框架柱的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小、截面大 ,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下 ,连梁的内力往往很大。在设计时 ,即使采取降低连梁内力的各种措施仍难使连梁的设计符合要求。基于这种情况 ,下面将提供连梁设计的几个建议。
1连梁的工作和破坏机理
在风荷载和地震荷载作用下 ,墙肢产生弯曲变形 ,使连梁产生转角 ,从而使连梁产生内力。同時连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形 ,对墙肢起到了一定的约束作用 ,改善了墙肢的受力状态。连梁在发生延性破坏时 ,梁端会出现垂直裂缝 ,受拉区会出现微裂缝 ,在地震作用下会出现交叉裂缝 ,并形成塑性绞 ,结构刚度降低 ,变形加大 ,从而吸收大量的地震能量 ,同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力 ,对墙肢起到一定的约束作用 ,使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中 ,连梁起到了一种耗能的作用 ,对减少墙肢内力 ,延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下 ,连梁的裂缝会不断发展、加宽 ,直到混凝土受压破坏。
2设计的建议
在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面 :
2.1关于连梁刚度的折减。
连梁由于跨高比小 ,与之相连的墙肢刚度大等原因 ,在水平力作用下的内力往往很大 ,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝 ,刚度减弱 ,内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时 ,就需对连梁刚度进行折减。根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》第 4 1 7条规定 :“在内力与位移计算中 ,所有构件均可采用弹性刚度 ,在框架—剪力墙结构中 ,连梁的刚度可予以折减 ,折减系数不应小于 0.55。” 一般在实际设计中我们在 0.55— 1之间取值 ,以符合截面设计的要求.
2.2加连梁跨度减少高度。
在连梁设计中 ,刚度折减后 ,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况 ,这时可以增加洞口的宽度 ,以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度 ,也就减少了地震作用的影响 ,使连梁的承载力有可能不超限。如果只是部分连梁超筋或超限 ,则可采取调整连梁内力来解决。调整的幅度不宜大于2 0 %,且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。
2.3增加剪力墙厚度。
亦即增加连梁的截面宽度 ,其结果一方面由于结构整体刚度加大 ,地震作用产生的内力增加 ,另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后 ,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙 ,而是小于这个比例 ,因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。
2.4提高混凝土等级。
混凝土等级提高后 ,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例 ,有可能使连梁的受剪承载力不超限。
2.5地震区高层建筑的剪力墙连梁 ,在进行了上述调整后 ,仍有部分不符合承载力要求时 ,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力。然后按“强剪弱弯”的要求 ,配置相应的纵向钢筋。此时 ,如果不能保证连梁在大震时的延性要求 ,应重新计算整个结构 ,必要时调整结构布置 ,使连梁的承载力符合要求。
（2）剪力墙设计的一些要点
1.A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为150、140、120、100、60m。部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为130、120、100、80m，9度抗震时不宜采用
2.A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
6度、7度、8度抗震时，将本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑
用，9度抗震时，应专门研究
3.B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为180、170、150、130m；部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为150、140、120、100m
4.B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
6度、7度抗震时，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用8度抗震时，应专门研究
5.结构的最大高宽比：
A级——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为6、6、6、5、4
B级——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为8、7、7、6
6. 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响
7.考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9～1.0
8.平面规则检查，需注意：
扭转不规则，凹凸不规则和楼板局部不连续
9.竖向规则检查，需注意：
侧向刚度不规则，竖向抗侧力构件不连续，楼层承载力突变。
10.水平位移验算：
多遇地震作用下的最大层间位移角 ≤罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角 ≤ 1/120
11.舒适度要求：
高度超过150m的高层建筑，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最大加速度限值为：住宅、公寓 0.15 m/s2，办公、旅馆 0.25 m/s2
12. 伸缩缝
a. 最大间距：现浇 45m，装配 65m
b. 可适当放宽最大间距的条件：
① 顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率
② 顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层
③ 每隔30～40m留出后浇带，带宽800～1000mm，钢筋采用搭接接头，后浇带砼两个月之后浇灌
④ 顶部楼层改用刚度较小的结构形式，或顶部设局部温度缝，将结构划分为长度较短的区段
⑤ 采用收缩较小的水泥，减少水泥用量，砼中加入适宜的外加剂
⑥ 提高每层楼板的构造配筋率，或采用部分預应力混凝土
13.防震缝
a. 最小宽度：按框架结构的50％取用，但不宜小于70mm.
框架结构防震缝最小宽度规定为：高度≤15m的部分，70mm；超过15m的部分，6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m，缝宽加宽20mm
b. 缝两侧结构体系不同时，按不利情况确定,缝两侧房屋高度不同时，按较低房屋高度确定
c. 缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接
d. 相邻结构基础存在较大沉降差时，宜加宽防震缝
14.截面设计
a 构件截面长边与短边之比大于4时，宜按墙的要求进行设计（《砼规》10.5.1）
b 矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于5，当其比值小于5时—其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值，当一、二级抗震时，应较正常墙肢的相应值减0.1，三级抗震时为0.6，当其比值不大于3时——宜按框架柱进行设计，但纵向钢筋的最小配筋率不变，且箍筋宜沿全高加密
c 双肢剪力墙的抗震设计中，墙肢不宜出现小偏拉，当任一墙肢出现大偏拉时，两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以1.25的增大系数
（说明：剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣— 小偏拉 < 大偏拉 < 小偏压 < 大偏压）
d 剪力墙截面设计的内容：平面内的斜截面受剪、偏压或偏拉、平面外轴心受压
e 在集中荷载作用下，墙内宜设置暗柱，并注明暗柱纵筋的连接方式，无暗柱时应进行局部受压承载力验算
f 一级抗震时，墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算
四 小结与展望
本文通过具体的工程设计经验，在对连梁，剪力墙的设计过程中应注意的问题并结合设计规范给出了自己的看法和见解并提出了一些处理措施。
我国的高层自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，随着经济技术的进一步发展，高层的形式和种类都将有更多形式的出现，对设计技术的要求也必将更加精细。
参考文献
[1].李国胜.简明高层钢筋混凝土结构设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，2003
[2].高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3—2002.北京：中国建筑工业出版社，2002
[3].混凝土结构设计规程GB5001—2002. 北京：中国建筑工业出版社，2002
[4].建筑抗震设计规程GB50011—2008. 北京：中国建筑工业出版社，2008
关键词：高层 剪力墙 连梁 抗震
Abstract: This paper introduces the high-rise, super high-rise building structural system, combined with the author’s years of experience in engineering design, talk about thesome of the problems encountered in the processing and thinking in the design of high-rise building.
Key Words: high-level, shear walls, beams, seismic
中图分类号：[TU355]文献标识码：B 文章编号：
一、概况
在我国高层建筑发展的早期阶段，所设计建造的高层建筑大都为单一用途，例如高层住宅、高层旅馆、高层办公楼等。近年来高层建筑发展迅速，建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因而相应的结构形式也复杂多样。并且开始大量兴建集吃、住、办公、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑，尤其是在城市主干道两侧，已成为现代高层建筑的一大趋势。
二、高层及超高层结构体系
对于高层及超高层建筑的划分，相关规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
三、结合工程实际对一些技术问题的处理
（1）. 高层剪力墙中连梁的计算和处理
在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中 ,连接墙肢与墙肢 ,墙肢与框架柱的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小、截面大 ,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下 ,连梁的内力往往很大。在设计时 ,即使采取降低连梁内力的各种措施仍难使连梁的设计符合要求。基于这种情况 ,下面将提供连梁设计的几个建议。
1连梁的工作和破坏机理
在风荷载和地震荷载作用下 ,墙肢产生弯曲变形 ,使连梁产生转角 ,从而使连梁产生内力。同時连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形 ,对墙肢起到了一定的约束作用 ,改善了墙肢的受力状态。连梁在发生延性破坏时 ,梁端会出现垂直裂缝 ,受拉区会出现微裂缝 ,在地震作用下会出现交叉裂缝 ,并形成塑性绞 ,结构刚度降低 ,变形加大 ,从而吸收大量的地震能量 ,同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力 ,对墙肢起到一定的约束作用 ,使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中 ,连梁起到了一种耗能的作用 ,对减少墙肢内力 ,延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下 ,连梁的裂缝会不断发展、加宽 ,直到混凝土受压破坏。
2设计的建议
在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面 :
2.1关于连梁刚度的折减。
连梁由于跨高比小 ,与之相连的墙肢刚度大等原因 ,在水平力作用下的内力往往很大 ,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝 ,刚度减弱 ,内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时 ,就需对连梁刚度进行折减。根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》第 4 1 7条规定 :“在内力与位移计算中 ,所有构件均可采用弹性刚度 ,在框架—剪力墙结构中 ,连梁的刚度可予以折减 ,折减系数不应小于 0.55。” 一般在实际设计中我们在 0.55— 1之间取值 ,以符合截面设计的要求.
2.2加连梁跨度减少高度。
在连梁设计中 ,刚度折减后 ,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况 ,这时可以增加洞口的宽度 ,以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度 ,也就减少了地震作用的影响 ,使连梁的承载力有可能不超限。如果只是部分连梁超筋或超限 ,则可采取调整连梁内力来解决。调整的幅度不宜大于2 0 %,且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。
2.3增加剪力墙厚度。
亦即增加连梁的截面宽度 ,其结果一方面由于结构整体刚度加大 ,地震作用产生的内力增加 ,另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后 ,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙 ,而是小于这个比例 ,因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。
2.4提高混凝土等级。
混凝土等级提高后 ,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例 ,有可能使连梁的受剪承载力不超限。
2.5地震区高层建筑的剪力墙连梁 ,在进行了上述调整后 ,仍有部分不符合承载力要求时 ,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力。然后按“强剪弱弯”的要求 ,配置相应的纵向钢筋。此时 ,如果不能保证连梁在大震时的延性要求 ,应重新计算整个结构 ,必要时调整结构布置 ,使连梁的承载力符合要求。
（2）剪力墙设计的一些要点
1.A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为150、140、120、100、60m。部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为130、120、100、80m，9度抗震时不宜采用
2.A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
6度、7度、8度抗震时，将本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑
用，9度抗震时，应专门研究
3.B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为180、170、150、130m；部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为150、140、120、100m
4.B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
6度、7度抗震时，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用8度抗震时，应专门研究
5.结构的最大高宽比：
A级——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为6、6、6、5、4
B级——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为8、7、7、6
6. 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响
7.考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9～1.0
8.平面规则检查，需注意：
扭转不规则，凹凸不规则和楼板局部不连续
9.竖向规则检查，需注意：
侧向刚度不规则，竖向抗侧力构件不连续，楼层承载力突变。
10.水平位移验算：
多遇地震作用下的最大层间位移角 ≤罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角 ≤ 1/120
11.舒适度要求：
高度超过150m的高层建筑，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最大加速度限值为：住宅、公寓 0.15 m/s2，办公、旅馆 0.25 m/s2
12. 伸缩缝
a. 最大间距：现浇 45m，装配 65m
b. 可适当放宽最大间距的条件：
① 顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率
② 顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层
③ 每隔30～40m留出后浇带，带宽800～1000mm，钢筋采用搭接接头，后浇带砼两个月之后浇灌
④ 顶部楼层改用刚度较小的结构形式，或顶部设局部温度缝，将结构划分为长度较短的区段
⑤ 采用收缩较小的水泥，减少水泥用量，砼中加入适宜的外加剂
⑥ 提高每层楼板的构造配筋率，或采用部分預应力混凝土
13.防震缝
a. 最小宽度：按框架结构的50％取用，但不宜小于70mm.
框架结构防震缝最小宽度规定为：高度≤15m的部分，70mm；超过15m的部分，6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m，缝宽加宽20mm
b. 缝两侧结构体系不同时，按不利情况确定,缝两侧房屋高度不同时，按较低房屋高度确定
c. 缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接
d. 相邻结构基础存在较大沉降差时，宜加宽防震缝
14.截面设计
a 构件截面长边与短边之比大于4时，宜按墙的要求进行设计（《砼规》10.5.1）
b 矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于5，当其比值小于5时—其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值，当一、二级抗震时，应较正常墙肢的相应值减0.1，三级抗震时为0.6，当其比值不大于3时——宜按框架柱进行设计，但纵向钢筋的最小配筋率不变，且箍筋宜沿全高加密
c 双肢剪力墙的抗震设计中，墙肢不宜出现小偏拉，当任一墙肢出现大偏拉时，两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以1.25的增大系数
（说明：剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣— 小偏拉 < 大偏拉 < 小偏压 < 大偏压）
d 剪力墙截面设计的内容：平面内的斜截面受剪、偏压或偏拉、平面外轴心受压
e 在集中荷载作用下，墙内宜设置暗柱，并注明暗柱纵筋的连接方式，无暗柱时应进行局部受压承载力验算
f 一级抗震时，墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算
四 小结与展望
本文通过具体的工程设计经验，在对连梁，剪力墙的设计过程中应注意的问题并结合设计规范给出了自己的看法和见解并提出了一些处理措施。
我国的高层自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，随着经济技术的进一步发展，高层的形式和种类都将有更多形式的出现，对设计技术的要求也必将更加精细。
参考文献
[1].李国胜.简明高层钢筋混凝土结构设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，2003
[2].高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3—2002.北京：中国建筑工业出版社，2002
[3].混凝土结构设计规程GB5001—2002. 北京：中国建筑工业出版社，2002
[4].建筑抗震设计规程GB50011—2008. 北京：中国建筑工业出版社，2008