结构设计问题论文

摘要：城市建筑的优化是城市化建设必不可少的环节，是城市发展提升基础设施建设的首要环节。这是因为随着城市化发展进程的加速，人们逐渐意识到房屋结构的重要性以及房屋居住的舒适性。基于此，在现阶段房屋建筑设计中尤其需要注意结构的科学性以及舒适性。本文对高层建筑结构设计问题及对策进行分析，以供参考。下面小编整理了一些《结构设计问题论文 (精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

结构设计问题论文 篇1：

高层民用建筑结构设计问题的探讨

【摘 要】在经济高速发展的当下，高层民用建筑数量也在逐渐增多。与此同时伴随着的高层民用建筑结构设计问题也浮出水面。建筑结构设计涵盖许多内容不可一言以盖之，不同的施工情况意味着设计也需要做出不同的调整。在目前的建筑结构设计中，需要时刻保持科学性、安全性以及合理性等，对存在的问题进行深度分析。本文对设计问题进行探讨的同时也会思考修整的举措。

【关键词】高层民用;建筑结构;设计

引言

随着高层建筑工程数量的增加，高层民用建筑结构设计在整个建筑设计中所占的比重也越来越高。在设计过程中，平面布置、立体布置、造假方案、材料选择、内部管道设置等都对整体设计有很大影响。不同施工方案下技术使用也千差万别。在进行设计的时候需要考虑到结构方案、计算简图等问题。设计人员需要综合多方意见进行调整，从而维持整体系统的稳定性。

1.高层民用建筑结构设计的原则和特点

1.1经济适用性和安全性原则

在对高层民用建筑进行设计的过程中，需要紧紧抓牢其经济适用性和安全性原则，需要在建筑的结构形式与结构体系中进行分析，并遵守同种结构选择同种类型体系的原则，确保在建筑结构中存在的应力平衡且合理。一般来说，在进行高层建筑的结构设计过程中，需要对设计过程中可能出现的问题和影响因素进行分析和评判，结合相关的工程专家和施工管理控制人员进行讨论，确保得到的施工方案能够满足工程需求，避免成本的浪费以及事故的发生。

1.2图纸设计和精确计算原则

为了确保工程能够更好的施工，需要针对工程设计和施工图纸，将工程中可能出现的各种问题和影响因素进行标注。另外，为了保证施工的顺利，需要在图纸中进行精确的计算，因为如果图纸计算不精确就会导致高层建筑出现安全问题，对住户造成了威胁。在计算中可以利用相关的计算机技术，并进行反复验算和分析。

1.3预防原则

为了避免在地震等自然灾害中导致建筑结构的不稳定性，需要设计出较为柔和的建筑结构，达到减震和抗震的效果，且需要做好在强烈冲击下造成的危害，所以高层民用建筑的设计需要考虑到良好的变形能力，防止其出现坍塌的现象，保证高层民用建筑结构抗冲击的延续性

2.高层民用建筑结构设计中的问题

建筑结构设计需要考虑多方问题，目前的技术环境下存在各种问题。其中包括以下几点。

2.1高层民用建筑结构设计选型不当

在进行设计的过程中，存在很多建筑结构设计选型不当的问题。规范化的设计需要对结构高度和嵌固端设置等进行要求。高层民用高层民用建筑结构设计选型不当具体表现在以下几个方面 ：首先是结构过高的问题，在建筑抗震因素中，结构高度是影响最大的因素。不同的高度下，机构会存在很大区别。目前我国高层居民建筑设计中结构高度存在限制，但是结构超高的问题经常存在，例如，将原有的限制高度设定为 A 级高度，或是增加为B 级高度的建筑。此类问题会严重影响抗震性能，因此在设计过程中必须对这种因素进行严格限制。当结构数据出现变更后，无论是结构抗震性能还是构件强度都会受到影响，从而对工程工期和工程造价产生影响[1]。其次，在建筑结构设计中，嵌固端位置设计不当也会造成影响。高层民用建筑都带有二层或是以上的人防地下室，嵌固端就可能会设置在地下一层或是地下二层的地下室顶板上，很多设计人员总是忽视这部分的设计，从而造成建筑结构安全存在严重隐患。

2.2高层民用建筑结构设计中的计算问题

作为整个建筑结构设计的关键环节，准确的计算分析直接关系到整体的结构。保证工程的整体质量从计算数据开始，一丝一毫的数据偏差都有可能产生结构安全隐患。在建筑结构计算分析阶段，常见的问题主要体现为：软件选择不合适。当前阶段，高层民用建筑结构设计常用的计算软件主要包括 YJK、PKPM、ETABS、3D3S等主流软件[2]。不同的软件有各自的优缺点，也适用于不同的分析环境。想要更高的准确度，就必须对各软件的计算结果进行对比分析，从不同的软件中选择最合理的计算结果。

3.民用高层建筑结构设计出现问题的对策

为应对出现的问题，需要在建筑结构设计中进行修正，以防出现安全问题。

3.1合理布置墙体结构

在布置空间结构过程中，未达到减震效果需要使用多种材料。剪力墙性能是抗震的重要指标，只有形成良好的空间结构，才能够达到更好的减震效果。在设计过程中需要结合当地条件、使用材料以及房屋高度等选择合适方案。设计过程中应该尽可能避免单向设计的剪力墙，因为这种剪力墙的受力位置会导致在地震发生的时候安全性大大降低。合理的设计应该是让两个受力方向的剪力墙的刚度设计相近，从而保持了空间性能的良好[3]。这样的设计不但能防止剪力墙因为当面的受力而损坏，同时还提高了結构力度，减少了空间浪费。双面剪力墙的结构承载力和抗压力比较大，在设计过程中他们可以有效提升结构的空间使用效果，减少因为结构重量带来的负荷。合理的墙面结构需要在设计图纸上就明确到减震效果和抗震效果，这样的设计才能提高高层建筑的安全性。

3.2解决建筑中心的扭转问题

高层局面建筑除了在纵向方面需要承受更多压力之外，水平负荷也会影响他的结构安全性。在进行结构选择的时候，应该选择合理的布局和形式，在水平方向计算好受力位置、受力点以及水平压力等，尽量减少因为水平负荷而出现的水平扭转现象。建筑中心需要维持多年的稳定性，水平方向一旦会出现偏移，势必会对纵向结构形成压力，甚至威胁到整栋建筑的安全。在扭转中心的设计中，高层建筑的质量分布是一个重要因素。为了使楼层能够沿水平面分布均匀，必须要减轻结构的扭转震动。在结构设计中对数字进行更加精准的把控，减少因为水平扭转而产生的震动现象。

3.3提高建筑结构的抗震能力

在抗震方面，高层建筑与低层建筑存在很大区别，因此在进行高层建筑设计的过程中，不但要考虑到结构安全性，更要考虑到震动发生时不同楼层的稳定性。对于底层建筑来说，基本楼层只要满足减震效果即可，但是高层建筑需要对减震和抗震区域做好明确区别，保证在合理的强度和刚度之下维持良好抗震性。这种设计的要点在于，当地震发生的时候，合理的抗震和减震可以让建筑物受到最小的上海，从而减少地震产生的此生灾害，以此保护底层和高层居民的生命安全[4]。常见的设计方案是使用一定的塑形材料，这些塑性材料可以吸收地震时产生的能量，起到有效的减震效果，减少地震对建筑物的破坏。

4.结束语

综上所述，近些年来，我国城市高层民用建筑获得了迅速的发展，在建筑设计中需要考虑到建筑物的减震性能、剪力墙的压力、建筑中心的扭转，在保障建筑质量的安全性上，需要时时刻刻关注建筑结构的设计，在保证安全性的基础上对材料、设计等进行更高基准的完善。目前我国高层局面建筑结构的设计原则和理念更加明确，往后也会在建筑设计上采用高标准严要求，这样才能有最佳的建筑结构体系，从而真正推动我国建筑行业的长远发展。

参考文献

[1]崔广良. 框架剪力墙施工技术在高层建筑中的应用[J]. 建筑工程技术与设计， 2017(5).

[2]杨宇熹， 杜明洋， 赵威. 高层建筑剪力墙结构设计要点及布局[J]. 科学技术创新， 2017(2)：264-264.

[3]李明. 高层民用建筑结构设计问题浅析[J]. 商业故事， 2016(2).

[4]郑剑. 高层混凝土建筑抗震结构设计策略[J]. 建材与装饰， 2016(36).

作者：张高伟

结构设计问题论文 篇2：

高层建筑结构设计问题及对策分析

摘要：城市建筑的优化是城市化建设必不可少的环节，是城市发展提升基础设施建设的首要环节。这是因为随着城市化发展进程的加速，人们逐渐意识到房屋结构的重要性以及房屋居住的舒适性。基于此，在现阶段房屋建筑设计中尤其需要注意结构的科学性以及舒适性。本文对高层建筑结构设计问题及对策进行分析，以供参考。

关键词：高层建筑;结构设计;问题对策

引言

在高层建筑建设过程中，结构设计是较为关键的一个环节，其会对建筑的质量、安全和稳定性带来直接的影响。因此在实际高层建筑结构设计过程中，需要保证结构方案的优良、计算简图和分析计算结果的合理性，并针对实际结构设计中的轴向变形、结构形式、荷载及高度等问题加以重视，科学合理对高层建筑结构进行设计，进一步提升高层建筑结构设计的水平，为建筑行业的健康、稳定发展奠定良好的基础。

1高层建筑结构设计中应该遵循的原则

1.1结构方案的优良

高层建筑结构设计过程中，要求保证建筑设计的可行性和经济性，具体的设计方案要合理，同时结构体系和结构形式要更具可行性。在同一结构设计单元中，尽量避免出现多种类型的结构设计体系，结构体系受力要明确，并深入分析各种可能的影响因素。针对于结构方案中的一些重要问题要加强与专业设计人员进行沟通，以此来保证高层建筑结构设计方案的合理性。

1.2抓大放小原则

房屋建筑结构设计体系简单来说就是由大小不一的不同构建组合，并协同进行工作的一个整体，同时各个构建性能的支持下构建出建筑的整体性能，但是这个过程中需要着重注意的是，不同构件之间的性能差异。而强柱弱梁和强剪弱弯等条件下，注定了需要在房屋建筑结构设计中考虑抓小放大的原则，这也是目前最为常见的建筑结构设计原则。

2高层建筑结构设计出现的一些问题

2.1结构体系不合理

在高层建筑结构设计时，当设计人员选择结构体系不合理时，结构的稳定性必然會下降。如在钢筋混凝土结构体系设计时，设计人员需要充分的结合工程结构特点，并根据建筑所处地区抗震设防等级及风荷载情况来选择适宜的结构体系。如果设计人员选择的结构体系不合理，在一定程度上会降低结构的稳定性。

2.2消防结构设计问题

高层建筑装修中使用的可燃性材料相对较多，这为火灾事故的发生创造了条件。受到高层建筑自身结构特征的限制，消防结构在设计中存在一定的复杂性，消防系统的运行存在诸多阻碍;高层建筑中随着层高的增加，受到的风力也就越大，空气流通速度较快，一旦发生火灾，上层建筑的火势会快速蔓延，威胁人们的生命财产安全;对于高层建筑来说，在火灾发生时，电梯等设施无法正常使用，且建筑内部人员数量众多，这为人员疏散带来了困难，再加上很多消防设施的高度无法满足高层建筑需求，救援工作的开展受到阻碍，导致伤亡和损失的增大。

3高层建筑结构设计问题中的解决对策

3.1科学进行结构设计

相较于高层建筑结构设计理论的发展，结构设计相对滞后。计算机技术在结构设计中的应用，有效地提高了结构设计的效率，但在实际结构设计过程中还存在一定的约束因素，这也使建筑结构优化设计的难度较大。因此在实际建筑结构设计中，要求其要能够满足各种性能的要求，以此来保证结构设计的科学性和合理性，而且建筑在后期使用过程中的安全性和稳定性也能够得到有效的保障。同时在结构设计时还要重视结构的延性特征，这样才能保证高层建筑使用过程中变形和倒塌风险降低，提高建筑对荷载的承受力。另外，针对于建筑结构形式的选择，由于钢结构和钢筋混凝土结构各有特点，在具体选用过程中，需要考虑建筑地点的地理环境，同时还要结合建筑的实际用途，从而选择更为适宜的结构形式。

3.2消防结构设计优化

首先，加强防火间距设计的合理性。防火间距的长短对于防火效果有着直接影响。针对不同形式的高层建筑，国家有相应的国定标准，必须严格执行。其次，安全疏散通道设计。安全疏散通道的设计要保证其合理性，且在条件允许情况下，尽可能保持2条以上的安全疏散通道，从而提高火灾发生时人员疏散效率，减少伤亡的产生。在安全疏散通道内还要设置排烟系统，隔绝浓烟侵袭。最后，按照高层建筑结构特征，设置防火层、防火墙等设施。

3.3运用计算简图

从结构方案设计的角度来说，运用计算简图，能够有效保证设计的质量和准确性，减少设计误差的出现。基于此，开展结构设计时，运用计算简图，综合分析各类因素，做好全面的把控。

3.4加强结构抗震设计

抗震措施是对不同程度地震危害进行的经验教训总结，也是广大专家学者针对抗震设计给出的概括，是对结构抗震计算结果进行的补充，特别是严重与特别不规则，因其结构体系十分复杂，难以符合软件基本技术条件及假定，所得解析结果实际上并不准确，容易产生较大的计算误差，与工程实际情况远远不相符。基于此，抗震设计极为重要，必须引起相关设计人员的高度重视，采取合理可行的抗震措施。在这种情况下，很多规范都对抗震构造措施采用强制性条文予以书写，这对设计人员而言，不论是否掌握了这些强制性条文，都必须严格遵照和执行。

3.5提升房屋建筑设计的严密性

结构设计时房屋建筑施工中的根本是建筑结构设计。因此，需要对房屋建筑结构设计给予高度的重视，并有针对性地建立专业的设计队伍。在具体的设计之前，需要设计人员对施工区域的气候以及环境进行严密的考察，在环境、地域等因素的分析后针对可能出现的地质灾害等进行预防，这是需要在设计图纸中体现的方面，因而建筑企业需要保证设计图纸的合理性与精准性、严密性。

结束语

综上所述，在当前的建筑工程建设与发展过程中，不规则结构无法避免，也正是由于不规则的结构，才为人们创造出万千变化的居住环境。基于此，对于不规则结构而言，不可单纯的排斥，而是要做到趋利避害和因势利导。首先，正确领会相关规范的要求，根据工程具体情况，对设计方案予以不断优化，选取适宜的计算方式与参数，深入分析薄弱部位，采取有效的抗震措施，以此从根本上解决不规则结构一系列问题。

参考文献

[1]王贵珍，谭潜，魏俊彪，王丽萍.最小剪力系数及其调整方法对超高层建筑地震响应的影响[J].地震工程学报，2019，41(05)：1161-1169.

[2]于重阳.超限高层建筑框架——核心筒结构设计分析[J].居业，2019(09)：61-63.

[3]武丽君.基于高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析[J].居业，2019(09)：72-73.

[4]张百振，范志昂.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].绿色环保建材，2018(11)：67+70.

[5]张勇.组合结构柱在某超高层建筑中的应用对比研究[D].清华大学，2017.

作者：江伟舜

结构设计问题论文 篇3：

柱帽式筏板基础地下室结构设计问题研究

摘要：柱帽式筏板基础的应用方便了地下室的开发利用，扩展了建筑物的使用空间，但地下室的开发同样面临着复杂的结构设计问题。本文主要讨论了地下室结构的设计内容和筏板基础的优势，并结合身边的具体案例进行了分析。作于2019年4月，担任下属项目公司中交(青岛)城镇化建设投资有限公司成本部副经理。

关键词：柱帽式筏板;基础地下室;结构设计;优势

随着中国城市化的不断推进，城市的可用土地面积将会越来越少。 为缓解土地压力，扩展建筑物的使用空间，越来越多的带地下室的建筑物出现，包括带地下室的多层商场、高层写字楼、超高层城市地标。

调研发现，现阶段沿海一带由于地下水位一般不低，高层建筑物的地下室进行基础设计时，与其他基本形式相比，柱帽式筏基础更常用。所谓柱帽式筏板基础，按照常规的定义，指的是在受力柱与筏板连接处通过结构处理增设“柱墩”，它用于增加基础的整体刚度，并增大筏板冲切承载力，以此解决因上部结构传递的荷载过大造成的筏板冲切承载力不足问题的一种基础形式[1]。

柱帽式筏板基础的应用方便了地下室的开发利用，扩展了建筑物的使用空间，但地下室的开发同样面临着复杂的结构设计问题。地下室与上部结构面临的所处环境有着根本的区别，一旦设计不合理，将影响整个建筑物功能的发挥。因此，合理解决地下室设计中面临的问题，做出有利于整个建筑物功能充分发挥的基础设计具有重要意义。

本文主要探讨了地下室结构的设计内容以及筏板基础的优势，并结合身边的具体案例进行了分析。

一、建筑地下室结构的设计内容

(一)建筑地下室结构的设计难点

1 、施工图纸设计的难点

施工图纸是确保工程顺利施工至完全竣工的重要依据，因此，应对施工图纸进行严格管理，可以围绕以下两点展开：1.加强与设计院的沟通，在设计阶段就要减少出现误差的可能性，设计完成后，引入图纸审查单位，加大审核力度，彻底避免设计错误;2. 加强施工现场管理人员技术培训，确保管理人员在施工前充分了解图纸，并能在施工时对施工人员进行指导。

2、 原材料的供应和质量管理

施工中没有好的原材料，即使设计再完美，也不能充分发挥作用。在所有的工程施工中，材料的管理问题都不是一个小问题。为此，可围绕以下三点展开：1.对材料供应商进行严格筛选，采用招标或者比选的竞争方式，从而选用信用好、实力强的供应商;2.原材料进工地前要进行验收，建立材料与工程设备进场联合验收制度，检验结果符合规范要求方可入场，杜绝假冒伪劣产品。此外，所用混凝土的等级要符合设计规定并在使用前进行复试方可使用，做到从根源避免工程事故的发生。

(二)建筑地下室结构设计的主要内容

1、 抗渗及抗浮设计

地下室所处环境与上部结构完全不同，要考虑的因素很多，例如采光、通风以及地下水侵蚀等。对地下室而言，特别是混凝土结构，地下水中存在较多的氯离子和硫酸根离子，这些离子极易对其造成侵蚀，这可能导致结构损坏并缩短建筑物的使用寿命。此外，地下水会产生一些浮力，对建筑物的稳定性构成威胁。因此，防渗和防浮设计是地下室结构设计的重要组成部分。

防渗和防浮设计可考虑以下几点：1.在满足施工情况、设计规范的前提下，基坑底部要尽量高;2.可考虑加入抗拔桩，此方法可显著提高建筑物基础的抗浮性能，且应用广泛、容易施工;3. 严格检查混凝土结构的抗渗性，确保符合设计要求;4.做好地下室部分的防水设计，防水材料采用符合规范的产品。

2、 外墙结构设计

地下室外墙结构设计是地下室结构设计的核心因素之一，其设计要点主要包含荷载设计、截面设计以及配筋设计。荷载设计考虑内容如表1所示：

除表1所列荷载之外，在墙体设计时还应考虑地震对其造成的影响，地震时，墙体会产生内应力，进而影响墙体结构，但是由地震造成的内应力不易控制。因此，在进行墙体设计时，应以水平荷载控制为主，如果水平荷载与墙体垂直，会产生弯矩，有利于墙体配筋[2]。

地下室墙体直接与土体接触，会产生侧向土压力，一旦侧向土压力形成，墙体将受永久荷载，特别是被动土压力，对墙体极其不利。为充分减小墙体所受土压力的影响，设计时应选择静止土压力，同时通过试验测定。此外，应对稳定水压力及急剧变化水压力进行判断，分项系数取值如表2所示。

墙体在配筋时，依据双向板进行配筋。

3、结构平面设计

在进行地下室设计时，要考虑尽量不设置变形缝，因为地下室直接与土体接触，设置变形缝后，要对变形缝处做好严密的防水措施，这个过程可能很复杂，一旦处理不当，就会发生漏水。

4、抗震设计

地下室直接与基础相连，其抗震设计至关重要，如果地下室抗震等级不够，地震时可能先破坏，一旦地下室遭到破坏，其上部结构也随之破坏，任其抗震等级再高，也无济于事。为充分保证抗震设计，可从以下几点考虑：1.施工图审核时，严格要求，保证抗震等级达标;2.做好埋深处理，加强上部结构墙柱与地下室墙柱之间的协调性;3.保证地下室抗震等级与上部结构相同，防止地下室与上部结构紧密结合而产生不利影响[3]。

二、筏板基础的优势

筏板基础主要用于地下水位较高的具有地下室的多层或高层建筑物，其主要优点如下：

(一)筏板基础沉降量小，可以提高地基的承载力，特别是满堂基础，提高地基承载力的效果更加显著;

(二)建筑物在施工和服役過程中，地基沉降时有发生，筏板基础的整体刚度较大，可以很好的抵御地基沉降，保证建筑物功能的充分发挥;

(三)相对于桩基础而言，筏板基础投资较小，施工时间较短，且在施工过程中对周围建筑物的影响较小;

(四)相对于桩基础而言，筏板基础在地震作用时有较好的抗滑稳定性，并且由于地下室的外墙作用，因此地下室的侧向刚

度一般都大于上部结构与其相连层，具有更好的抗震性能[4];

(五)筏板基础可增加对地下空间的利用，对寸土寸金的大城市而言极其重要，充分利用地下空间非常重要，特别是在需要大量空间使用的地方，例如： 地下停車场、地铁车站。

三、案例分析

为充分了解柱帽式筏板基础的特点，现结合具体案例进行详细介绍。

山东省青岛市即墨区景文化路一项目，拟建建筑物包括8栋高层住宅，附属有商业设施，均设有地下车库，地下层数1～2层不等。根据地质勘查情况，高层住宅采用筏板基础。

该项目地层主要为：人工填土、冲洪积层。地基承载力特征值修正前后分别为fakq=170kPa、fakh=460kPa。筏板基础主要有三种形式，分别是：梁板式、平板式及柱帽式，经对比分析发现，在本项目中柱帽式筏板基础最合适，并在施工图设计中采用。

在确定采用柱帽式筏板基础此后，面临的问题是采用向下突出柱帽式筏板基础还是采用向上突出柱帽式筏板基础，每种形式都有自己的优点和缺点。经研究决定选择向下突出柱帽式筏板基础。

该项目柱网规则，柱下方的荷载设计值变化较小，经研究决定：基础所用筏板的厚度为145cm，柱帽厚度为70cm，并采用ABAQUS有限元软件分析计算，结论如下：

(一)土体反作用力广泛分布于筏形基础与地基的接触面处，以受力柱下方最大，两受力柱正中心点处最小;

(二)地基土反作用力的集中程度随地基土弹性模量的增大而增大。

从上述分析可以看出，在设计柱帽式筏板的基础时，重点应放在柱下区域。 这些地方应增加配筋，至于两柱帽间的筏板可做适当考虑，这些地方可适当减小配筋及板厚，从而达到减少土方量开挖，节省材料使用，降低施工成本的目的。

四、结语：

柱帽式筏板基础广泛应用于带地下室的多层建筑物，其一方面可以充分抵御地基沉降，保证建筑物的整体稳定性;另一方面具有较好的抗震性能，保证建筑物及其内部人员的安全。此外，地下室的应用可充分扩展空间，提高建筑物的使用率。

参考文献：

[1]王超，王丽霞，刘长武，李勃，张印.柱帽平板式筏形基础与独立基础加防水板联合基础差异分析[J].吉林建筑大学学报，2016，33(04)：25-30.

[2]付臻瑜.建筑工程地下室结构设计要点探讨[J].绿色环保建材，2019(01)：86.

[3]刘五峰.柱帽式筏板基础地下室结构设计分析[J].建筑设计，2017，44(15)：26-27.

[4]李志刚，贾青霞.柱帽式筏板基础[J].黑龙江科技信息，2009，4(15)：208.

作者：李成军