时间：2023-07-13 17:24:20
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇高层住宅楼结构设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：高层建筑；框架剪力墙；抗震措施
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
1工程概述
某高层住宅楼，地上30层，地下2层，建筑物高度98．3 mm。从使用功能上，地下2层为停车库，面积较大；地上两层裙房作为商场；裙房以上为公寓：主体部分尺寸为：62．6m×18．2 m。该工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0．19，建筑场地类别为Ⅱ类，结构形式为框架一剪力墙结构，框架及剪力墙的抗震等级均为二级。采用的结构计算软件为PKPM系列SATWE软件计算。
2结构布置
2．1结构平面布置
结构平面布置及柱网的布置要按照建筑要求。剪力墙的布置在设计中经过多次调整，一方面由于建筑使用功能的要求：地下室为地下车库；地上1至2层为商场；上部为公寓。在有些情况下，结构按正常情况下布置的剪力墙影响使用功能；另一方面剪力墙的布置要合理且满足使用和计算要求。框架一剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系[1]，抗震设计时，结构
两主轴方向均应布置剪力墙。由于水平荷载特别是地震作用的多方向性，故结构应在多个方向布置抗侧力构件，才能抵抗水平荷载，保证结构在各个方向具有足够的刚度和承载力[2]|。
当平面为正交时，则应在平面两个主轴方向布置抗侧力构件，形成双向抗侧力体系。这个问题在框架一剪力墙结构中尤为重要。因为在框架一剪力墙结构中，剪力墙是主要抗侧力构件，如仅在一个方向布置剪力墙，则会造成无剪力墙的方向抗侧力刚度不足，使该方向带有纯框架的性质，没有多道防线，在地震作用下，可能会使结构在此方向首先破坏，而且会使两个主轴方向的刚度差异过大，产生很大的结构整体扭转。
框架一剪力墙结构中，由于剪力墙的刚度较大，其影响很大。因此在剪力墙布置时，应按“均匀、分散、对称、周边”的原则。根据建筑主体结构平面特点：①剪力墙均匀布置在建筑物的周边附近，使它充分发挥抗扭作用，在楼电梯间及恒载较大的部位设置剪力墙，以保证楼盖与剪力墙的剪力传递。②纵横向剪力墙尽量连接在一起，或设计成带边框的剪力墙
(该工程按此要求)以增大剪力墙的刚度和抗扭转能力。③剪力墙的布置宜分布均匀，单片墙的刚度宜接近，墙肢较长时宜开洞(如电梯间处剪力墙)。④该工程纵向较长，纵向剪力墙按纵向分布设置，避免集中设置在房屋的端开间。⑤剪力墙的数量应适量，过多会使结构抗侧力刚度过大，加大地震作用，增大地震效应。在此基础上，控制在基本振型地震作用下，剪力墙所承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆力矩的比例一般在60％～80％之间较理想。
2．2结构竖向布置
该工程下部两层为裙房，形成大底盘单塔结构，在结构布置上应符合简单、规则、减少偏心的要求。根据文献[1]规定：结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。塔楼结构与底盘结构质心的距离
不宜大于底盘相应边长的20％。由于下部楼层层高较高，上部楼层层高较小，下部楼层刚度较弱，在结构布置时，为实现下刚上柔、逐步均匀变化的原则，尽量减少薄弱层，可通过调整结构构件的刚度或截面尺寸，降低连梁高度等。通过调整后，结构竖向布置满
足要求。
3、计算方法
该工程采用的计算方法为振型分解反应谱法，计算软件为PKPM系列SATwE软件计算。
在结构计算中根据抗震设防烈度，除在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用外，并考虑双向水平地震作用下的扭转影响，同时考虑在偶然偏心影响下的作用。各计算参数的取值均按规范要求。如周期折减系数0．75；柱配筋计算原则按单偏压计算双偏压复核；中梁刚度增大系数2．00；连梁刚度折减系数0．7；梁扭矩折减系数0．4；考虑0．2Q0调整。在结
构计算中通过调整各构件尺寸和剪力墙截面，使其满足规范的要求。例如：该工程在计算中横向中间跨梁出现超筋及截面抗剪不足等情况。因中间跨跨度为4．4 m，两边跨分别为6．0 m和7．8 m，跨度较小，而且由于建筑净高要求，截面高度不得大于400 mm，中间跨梁有的为连梁(一端或两端与剪力墙相连)，有的为框架梁(两端与框架柱相连)，通过不断的调整该梁的截面及其他构件，最后通过加大该部分梁的截面宽度，其他部分作相应的调整，最后满足要求。
4剪力墙连梁的设计
在框架剪力墙结构设计中，与剪力墙相连的连梁很难全部满足要求。因此，剪力墙连梁的设计成为一个难点。高层建筑在水平力作用下，连梁的内力往往很大，设计时应采取降低连梁内力的各种措施。如：加大剪力墙的洞口高度；在连梁中部设水平缝；对连梁内力进行调整；对连梁刚度进行折减等。该工程采用调整洞口尺寸及对连梁内力进行调整。设计中如
采取加大剪力墙洞口尺寸，从而减少连梁内力的方法在解决连梁的问题上非常有效。另外当连梁高度小于300 mm时，SATWE在计算内力时将忽略该梁的存在，亦不计算配筋，因此对某些连梁超筋的情况，当其破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析。
在框架剪力墙结构中，一端与框架柱相连，一端与剪力墙相连的框架梁或连梁(该工程多处出现)，超筋较多。类似这种情况，可以采取如下做法：①调整连梁截面尺寸。②与连梁相连的剪力墙开设结构洞。③也可将连梁与剪力墙相连的一端设计成梁、墙铰接，只传递集中力不传递弯矩，这样一般可满足梁柱端及梁跨中的抗弯承载力要求。当梁的跨度较大时，应验算梁的挠度和裂缝宽度。
5竖向荷载问题研究
在高层建筑结构设计中，随着建筑物高度的增加，竖向荷载的作用逐渐退居次要地位，而水平荷载作用则上升为丰要的控制地位。然而，通过对上述两幢框一剪结构建筑物的内力分析发现，框架在竖向荷载作用下产生的最大层剪力数值较大，水平位移值也较大。因此，在框一剪结构设计中，竖向荷载作用下的水平作用效应也应予综合考虑。
(1)应尽量减少竖向荷载的偏心作用对结构产生的不利影响。由于框架的轴向变形引起的水平位移与剪力墙弯曲变形引起的水平位移不一致，使框架和剪力墙之间存在着相互作用的水平力，从受力的角度分析，若忽略了竖向荷载所引起的框架与剪力墙间的水平力变化，对剪力墙来说是偏于安全的，而对于框架来说是偏于不安全的。
(2)结构计算时，不同的加载模式对结构内力有一定的影响。在实际工程中，竖向荷载是逐层增加的，框架与剪力墙间的轴向变形差异，均在施工时逐层给予调整。而在结构电算时，如果将竖向荷载一次加在结构上，就会使得柱与剪力堵的轴向变形差异较实际情况增加，从而引起某些构件的内力与实际情况不符。因此，设计时应根据加载情况对构件截面及内力予以调整。
7结束语
本文通过工程实例阐述了在高层建筑框架一剪力墙结构设计中应考虑的问题及采用的具体方法；对框架一剪力墙结构的布置、计算参数的取值、连梁的设计及需要注意的问题几个方面作了详尽的描述，以便在今后的设计中予以参考。
[参考文献]
[1]GB50011--2010，建筑抗震设计规范[s]
[2]JG3 3--2002。高层建筑混凝土结构技术规程[s]
[3]徐建．建筑结构设计常见及疑难问题解析[M]．北京：中国建筑工业出版社，2007
[4]王瑶，徐勤．钢筋混凝土框架结构优化设计探讨[J]．工程与建设，2010，24(6)：768--770
【关键词】高层住宅楼；高宽比；超限结构；抗震设计
1 前言
近年来，随着城市建设的大力开发，为了提高土地的利用率，高层住宅楼中高宽比超限结构也越来越多，这不仅给设计计算分析带来了难度，而且加大了抗震研究的难度，需要根据具体情况具体计算分析和设计，提出合适必要的抗震加强措施。对于结构工程而言，给出结构在不同强度地震作用下的反应值，使研究和设计人员注重对结构地震作用下地震反应分析。在超限高层建筑的结构抗震设计中，有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性，促进高层建筑技术发展。设计者需要根据具体工程实际的超限情况，必要时还要进行模型试验，业主也需要提供相应的资助，以期保证结构的抗震安全性能。高层建筑工程抗震设防专项审查实践表明，有的工程在抗震审查中由专家组的专家提出某些基于性能的设计要求。
2 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计的重要性和意义
城市化进程让人们的生活质量水平不断提高，而住宅楼是人们生活赖以生存的空间，住宅楼的安全是保证人们生活质量的基本保障。目前流行的高层住宅楼在安全问题上是一项挑战，特别是抗震设计方面的威胁，给设计者和施工者带来了更加严厉的要求。超高层建筑工程是一种建立在现代化技术下的建筑接哦股，在人们对空间的成分利用的前提下应运而生的，反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。超限高层建筑工程自身的结构特点比较复杂，超出了我国对建筑工程的规定，因而其抗震设计是超高建筑工程的重大难题。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分，必须认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计只管重要，不仅是人民生命财产安全的重要保证，同时也是社会发展的需要所在。
3 高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计研究
3.1 高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念
与一般的超高层结构、高宽比超限高层结构一样，高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念也是经济与性能的抗震设计。基于性能的抗震设计，是为了能够根据建筑物的重要性和用途，由不同的性能目标提出的一种抗震设计理念。设计分为不同的抗震设防标准，这是因为在建筑物整个生命期内，可能遭遇发生的地震是不同程度的。为了进一步改善结构抗震性能，相继提出一些新规范及旧规范的修改计划。基于性能的抗震设计，要求结构在不同水平地震作用下具有明确的性能水平，目标性能水平的确定要综合考虑来优化确定。基于性能的抗震设计思想，对于具体的工程结构，设计人员提出几种抗震性能目标及对应的造价，由设计人员根据所选定的性态目标进行抗震设计，使结构满足预期的抗震性能目标。
3.2 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计基本原则
从世界范围来看，抗震的主要原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在实践过程中，大部分建筑物符合了抗震规范设计，但是在中小地震过程中，可能造成建筑物的某些结构正常使用功能的丧失。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念是基于性能的抗震设计理念，如何把这种理念合理并且简单实用地应用到实际中，主要遵循两个基本原则。第一，传统基于力的设计原则，即首先进行基于地震作用的强度设计，然后进行变形验算，采用可靠度理论和优化思想来确定。第二，直接基于位移的抗震设计原则，即采用结构位移作为结构性能指标，这种方法采用结构对应最大位移进行变形设计，与结构实际情况更为符合。
3.3 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计要点
针对宽度和高度比超限的住宅楼的设计，其要点是一般连体板主要用来计算建筑物的连体部位和周边，同时还要考虑地震的竖向作用。对在超限高层住宅楼工程中，主要依据就是结构的抗震概念设计，防止出现过大的扭转，对于抗震薄弱部位的保护措施能够加强并得以保证，逐步改善建筑的抗震性能。综合考虑其建设过程中可能出现的各种不利因素和影响，基本要求就是要对框架结构进行超限的程度控制，以满足提高结构的延性的要求。高宽比必须要有一点或者一点以上符合规程、规范的相关规定，要对结构抗震进行计算分析，要求在超限高层建筑的设计中注意对抗震计算的控制，结构动力特性测试和抗震实验也必须进行过操作。
3.4 高层住宅楼高宽比超限结构抗震措施
对于高层住宅楼高宽比超限结构来说，抗震设计措施首先是要注意底部剪力墙的厚度的加强，在连梁配筋的时候，采用交叉暗撑这种形式来加强其稳定性。在梁式转换层的设计上，同样也要注意剪力墙的厚度的加强，能够使转换层的侧向刚度符合规定的要求。超限高层建筑工程的抗震设计需要通过对已建成的工程进行分析和总结，抗震实验的验证等方面来实现。在加强构建的强度和刚度，对于每一项的超限，都需要要有相应的解决措施和方法来保证其抗震安全和受力的合理。对结构在地震作用下的内力和变形进行计算分析，应多取一些振型，振型数的取值多少应根据振型有效质量来确定，应验算结构整体的抗倾覆稳定性；并控制这些构件的轴压比，通过调整桩的布置，满足有关规范、规程的要求。
4 总结
综上所述，高层住宅楼高宽比超限结构的出现，顺应了国家城市化的进程，也是城市土地资源紧缺情况的必要措施，高层住宅楼抗震设计和研究具有重要意义，抗震设计和研究过程中应该注意和避免一些问题，这对提高我国高层建筑领域的技能和水平，都有着重要的意义和作用。总之，高层住宅楼发展前景广阔，对其高宽比超限结构的抗震设计要求也将更加严格。
参考文献：
[1]牛发民. 超限高层建筑结构抗震设计[J]. 中华建设，2012，（10）.
[2]方娇.某超限高层基于性能的抗震设计研究[D].合肥工业大学，2012.
[3]姜文辉，李智.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].广东土木与建筑，2008（01）.
[4]罗建秀.高宽比超限高层建筑结构设计[J].甘肃科技，2008（16）.
【关键词】高层建筑；住宅建筑；结构设计；安全性；措施
现阶段，我国城市建筑用地资源越来越紧缺，为了对土地资源进行合理运用，人们在最大程度上对土地空间进行利用，由此，高层建筑应运而生，并且得到了快速发展。建筑质量对人民群众满意度以及舒适度产生了直接影响，再加上我国城市化进程越来越快，城市高层建筑高度越来越高，建筑数量越来越多，但随之带来了建筑物安全问题越来越突出。因此，在高层建筑结构设计的时候，必须要遵循安全性原则。
一、高层住宅建筑结构设计安全性需要解决的问题
（一）设置嵌固端问题
通常情况下，高层住宅建筑都在建筑物中、人防顶板、地下室顶板等位置上设置。在高层住宅建筑中，人防以及地下室都具有十分重要的地位，但是，在高层住宅建筑结构设计过程中，设计师会将嵌固端设计忽略掉。例如，高层住宅建筑结构整体设计计算位置、高层住宅建筑嵌固端的上下层抗震等级一致性、嵌固端上下层中的刚度比限制问题等，在高层住宅建筑结构设计过程中，嵌固端设置具有重要地位，不能忽略其任何一方面，否则会直接影响到高层住宅建筑物的后期使用。
（二）建筑结构超高问题
高是高层住宅建筑最大的特征，建筑物自身的高度就很高，也正因如此，高层住宅建筑的结构设计难度有所增加。在国家抗震规范中已经对高层住宅建筑高度进行了严格控制和规定，特别是国家的新定范围里，十分明确地限制了高层住宅建筑物超高度问题。此外，当前高层住宅建筑在施工过程中会存在改动结构设计的情况，而施工计划却是按照原有建筑结构设计来进行施工，所以，高层住宅建筑实际施工情况与原定结构设计以及计划之间存在误差。由此，高层住宅建筑超高直接威胁到高层住宅建筑安全。
（三）适应新规范问题
在高层住宅建筑结构设计过程中，还存在着新规范与旧规范的适应问题，在建筑行业长期发展过程中，国家为高层建筑的结构设计工作制定了不同的规范。新规范和旧规范在细则方面变动比较大，新规范中有更多的限制条件来限制高层建筑，对于高层建筑安全性要求更严格。所以，在高层住宅建筑结构设计中，更加强调新旧规范更替性问题。
二、提升高层住宅建筑设计安全性的对策
（一）选用恰当的悬挑梁高度
在高层住宅建筑中，悬挑梁具有不可替代的作用，悬挑梁的作用主要体现在支撑方面。但是，在现在的高层住宅建筑中，设计师喜欢选择比较小的悬挑梁高，这样会导致高层住宅建筑的梁截面受压区中的应力太高。原因就在于，在设计师设计的过程中，设计师并没有对梁挠度进行详细的计算，由于梁高较小，导致梁截面受压区产生非线性的徐变，梁挠度越来越大，挑梁会出现严重变形，最终导致梁板出现裂缝[1]。伴随着挑梁变形越来越严重，裂缝也会越来越宽，直接影响到了高层住宅建筑的耐久性和适用性，更加挑战了高层住宅建筑结构的安全性。所以，在设计师对高层住宅建筑结构进行设计的过程中，选择梁高度的时候，要对梁挠度计算进行充分考虑，在高层住宅建筑结构计算过程中，减少计算存在的误差，将挑梁支撑力度增加。由于悬挑结构对于竖向的地震作用十分敏感，所以，将高层住宅建筑挑梁承载力增加，选用恰当的悬挑梁高度，不仅可以有效防止梁板裂缝的产生，更可以对高层建筑支撑力度进行保证，最终保证了高层住宅建筑的安全。
（二）为剪力墙开设洞口
国家对于高层住宅建筑的结构设计已经明确规定[2]，要求在高层住宅建筑中，如果剪力墙比较长，则需要开设洞口，把剪力墙分为若干墙段，每一墙段的长度都比较平均，墙段与墙段之间还要采用弱连梁对其进行连接，每一个独立墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，此外，墙肢截面的长度要小于或等于8米。国家的这项规定能够有效防止高层住宅建筑剪力墙破损，将高层住宅建筑剪力墙延性提升，对脆性破坏进行规避。在高层住宅建筑结构设计的时候，要尽量在剪力墙上开洞，使其可以形成弱连梁，将建筑剪力墙支持力度提升。除此之外，设计师还要加大梁宽，或者进行梁水平腋的设置，使建筑梁柱节点处可以形成刚域，这样可以将建筑梁柱支撑的力度提升，从本质上避免框架结构中出现梁柱偏心距较大等问题。
（三）提升建筑地基承载力
由于高层住宅建筑自身对地基要求更高，建筑压力也比较大，想要提升高层住宅建筑安全性必须要打好基础。在对高层住宅建筑实施基础设计的时候，设计师要对地基埋深工作进行强调，对地基埋深程度进行计算，从高层住宅建筑室外地坪到基础底面，都需要进行地基埋深程度的计算。在选择地基的过程中，首先采用天然地基[3]，原因在于，人们可以通过深埋地基这种方法来将天然地基稳定性和稳固性增加，将地基承载力提升，通过修正地基，可以提高地基承载力满足要求。通常情况下，高层建筑地下室的外墙会用钢筋砼墙，高层住宅建筑的地基外侧侧向刚度比较强，这便在高层住宅建筑地基侧向刚度方面将地基整体的稳定性提升。增加地下室地基整体结构的稳定性，有利于对高层住宅建筑的整体结构的协调变形，加强高层住宅建筑基础结构建设。
（四）遵循结构设计原则
在我国城市建筑过程中，高层住宅建筑不断增加，建筑结构变化越来越大，在高层住宅建筑结构设计中，新时代特征得以体现。当前高层住宅建筑结构设计过程中，重点和难点就是时代创新理念与质量安全相结合。在设计过程中，设计师要遵循设计基本原则，保证设计安全性。高层住宅建筑结构设计原则主要包括合理性原则、适合性原则以及适当性原则[4]。其中，高层住宅建筑结构设计的方案要具有合理性，结构设计的方案是后期高层住宅建筑行动的体系，因此，结构设计的体系必须要简洁和明确，设计师要对施工条件、地理环境、材料供应以及设计要求进行综合考虑，同时，选择结构设计方案的时候还要保证施工环境与工程要求相互统一。适合性原则是针对设计的基础方案提出的，要求设计师要根据地基环境以及工程选址条件来实施基础设计。
三、结 语
虽然我国高层住宅建筑的数量逐渐上升，但是，施工企业不能盲目追求施工进度和速度，必须要注重建筑质量以及建筑安全。因此，在高层住宅建筑结构设计过程中，要对时展趋势进行把握，掌握建筑结构设计规范，选择符合高层住宅建筑实际情况的方案，从本质上提升高层住宅建筑安全性能。此外，设计人员还要不断更新设计理念和设计意识，端正自身态度，认真负责，设计出安全、高质量的高层建筑结构。
参考文献：
[1] 杨克家，梁兴文，张茂雨，等.带加强层超高层建筑结构基于能力谱法的抗震设计[J].地震工程与工程振动，2010，（ 04） ：254 ～255.
关键词：高层住宅建筑；结构；设计
Abstract: with the domestic land price and the rising material prices constantly, high-rise buildings become a residential development tendency, especially in recent years high-rise residential buildings almost become the mainstream of the domestic residential area construction form, so the design of high-rise residential buildings are very important, and through the optimization design more can effectively reduce costs. This article mainly high-rise residential buildings the problem of the optimization of the structure design is discussed, the hope can provide some references to related unit.
Keywords: high-rise residential buildings; Structure; design
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
引言
自从改革开放以来，中国的建筑行业经历了一次次质的飞跃，尤其是在上个世纪九十年代至今，中国的房地产业异军突起，创造了一个又一个的发展奇迹。而随着近年来城市美化运动的不断兴起，城市在新建建筑和旧有建筑改造方面越来越多的选择了高层建筑，住宅建筑也是如此。如今，在城市的各种居住小区，高层住宅层出不穷，有数据表明，2001年全国城镇小区建设中高层住宅数量基本在3%左右，其中大多集中于北京上海广州等大型城市，十年过去之后的2011年，在新建住宅小区中，高层建筑的比例已经提升至22%，不但中大型城市普遍采用高层住宅设计，小型城市也在不断向这个方向发展。这固然有人口不断向城镇集中的原因，也有土地价格不断上涨的原因，所以高层建筑必将不断增多且有进一步发展的趋势，基于这样的形势，高层住宅建筑结构设计的地位变得越来越重要，而在常见的高层住宅建筑结构设计中，为了尽可能的让建筑使用更合理，成本更低，对其进行优化也是非常必要的。下面本文就以某高层住宅为例对其优化设计进行探讨。
1工程概况
某住宅位于A市比较繁华的地段，该住宅楼平面尺寸67.3m×17.9m，总共设计层数为二十七层，其中地下一层，地上为二十六层，顶部设有出屋面电梯机房及水箱间，建筑面积29276.46m2，采用了纯剪力墙结构，单元间设一道变形缝，抗震设防烈度七度，设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第一组，建筑物场地土类别为Ⅲ类，基本风压为0.40 kN/m2。变形缝左侧标准层剪力墙结构平面布置，其中地下室到第五层剪力墙厚度为：外墙250，内墙200；从第六层到屋顶剪力墙厚度为：外墙200，内墙160；电梯间剪力墙厚均为160。基础型式为筏板基础，CFG桩复合地基。采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件进行上部结构和基础的计算。
2优化设计
2.1设计方案的优化
在纯剪力墙中，剪力墙作为抗侧力单元，同时承担竖向荷载和地震作用。本工程通过抗侧力构件的合理布置，在地震作用下，使结构的各项目标参数均符合规范要求，并在此前提下，不断优化，尽量减少剪力墙的数量和厚度，使结构两方向刚度基本接近，两个方向水平位移均接近规范限值，结构布置更加经济合理。并在本地区率先使用160厚剪力墙，从承载力方面来看，使剪力墙的作用得到充分的发挥；从地震作用来看，减小了结构的侧向刚度，从而减小结构的地震作用；并因此减轻了建筑的自重，也相应减少了基础工程的投资。
本工程楼层最大位移：X方向地震力作用下的楼层最大值层间位移角:1/1394；Y方向地震力作用下的楼层最大值层间位移角:1/1220；高规规定剪力墙结构楼层最大值层间位移角限值:1/1000。
2.2基础及地基处理的优化
高层建筑基础的合理选型与设计是整个结构设计中的一个极其重要和非常关键的部分。基础的工程造价在高层建筑整个工程造价中所占的比例较高，尤其在地质条件比较复杂的情况下更是如此。所以选用合理的基础形式或地基处理方式，对降低工程造价起着至关重要的作用。
该工程地基承载力特征值为250kPa，基底压力为415kPa，天然地基不能满足设计要求，根据工程地质勘查报告，可采取钻孔灌注桩或CFG桩复合地基，就这两种处理方案在满足承载力和变形的前提下加以比较。方案一：采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩径φ800，桩长18米，桩数174根。混凝土用量1574m3，钢筋用量45t。方案二：采用长螺旋钻孔泵压CFG桩复合地基，桩径φ400，桩长15米，桩数523根。混凝土用量985m3。初步估算，方案一造价为313.2万元，方案二造价为34.5万元，仅为方案一的11%。
2.3材料的优化
（1）采用高强度钢筋
基础和梁采用HRB400级钢筋，HRB400级钢筋强度设计值与HRB335级钢筋强度设计值之比为360/300=1.2;目前其综合价格比为1.05，据资料统计，用强度高的HRB400级钢筋取代强度低的HRB335级钢筋可节约钢材约14%，这是降低钢筋用量最直接的措施。
（2）采用轻质隔墙
内隔墙采用轻质石膏板内隔墙体系，与轻质砌块隔墙相比，轻质石膏板内隔墙体系具有自重轻、干法作业，安装效率高，易于拆改、施工快捷，缩短工期的优点，近年来在高层住宅建筑中得以广泛应用。以99mm厚的轻质石膏板隔墙为例，其重量为23kg/m2，是相同厚度砌块隔墙重量的28%，可显著节省建筑承重结构和基础费用，降低土建结构造价。
结束语
近年来，随着国家对土地的控制越来越严格，以及各种成本的增加，高层建筑开始应用于住宅，而且在很大程度上会成为将来主流的住宅形式。建筑行业的投资往往比较大，企业要想生存发展，就必须要做好相应的成本控制工作，而在目前的高层住宅建筑中，设计工作虽然开展的不错，但是还是有很多可以优化的地方，只要在满足相关的规范条件下，优化之后的高层住宅建筑往往可以取得较好的经济成果。在本文所列举的工程中，通过以上几个方面的优化设计，在符合现行国家规范前提下，减少了建筑的混凝土用量和钢筋用量，即取得了较好的经济指标，并达到了较佳的设计效果。
参考文献：
[1]王燕，王维.浅谈高层建筑结构分析与设计[J].山西建筑.2008(05).
[2]张晓芬.浅析高层建筑结构设计中存在的问题[J].科技情报开发与经济.2007(34).
关键词：高层建筑；住宅建筑；设计
中图分类号：TU97文献标识码： A
引言：
21世纪以来，高层建筑作为现代化城市建设中的主要建筑群，在城市化进程中的地位越来越重要，高层建筑的设计要建立在科学化、完善化和人性化的基础之上，创设优质的高层建筑工程对整个城市建设具有积极地促进作用。
一、高层建筑设计的论述
高层建筑一般由主体、顶部和裙房三个部分组成的，但是有些建筑在建筑设计中为了使整个高层建筑活跃生动起来，会在建筑设计中加入活跃元。高层建筑需要做到外部条件与其整体结构功能相一致，在设计中要展现当代先进的设计理念，同时发挥其应有的功能。各种类型的建筑设计都立足于处理好功能要求、技术条件和艺术形象这三个方面的关系。
高层建筑的建筑设计对于一个城市而言是非常重要的，很多高层建筑往往是一座城市的象征，具有城市的代表性，例如上海的东方明珠，巴黎的埃菲尔铁塔等。同时高层建筑也会反应一个城市的经济发展水平和现代化程度。对于高层建筑来说，选择合理的造型至关重要，因为其体量、高度巨大，且是城市的有机组成部分，对城市的形象和发展有很大影响。21世纪以来，随着我国钢筋混凝土高层建筑的飞速发展和当代科学技术的不断进步，高层建筑的建筑设计问题日益凸显，从基本的框架到建筑构造以及高层的叠加，每层都会存在诸多的设计问题尚待解决，这些问题会严重威胁到人们的财产生命安全。
二、高层住宅建筑设计中应遵循的原则
1、计算简图选择要适当
在高层住宅建筑设计过程中，首先就要选择适当的计算简图。计算简图是进行结构计算的基础，简图选择得当是保证高层住宅建筑结构安全的重要依据。在选择计算简图时，要从高层住宅建筑的具体实际出发，要保证结构内节点的误差控制在一定范围内，充分保证建筑计算简图的有效性。如果建筑计算简图选择不当，将直接影响建筑的安全性，带来严重的后果。
2、基础方案选择要得当
基础方案的选择直接关系到高层住宅建筑的稳定性，因此在进行基础设计时要充分考虑高层住宅建筑的周围环境，要对建筑地质条件和上部结构类型进行对比分析，从而确定主体结构与基础载荷的关系，保证高层住宅建筑设计主体的平稳性。针对基础方案的选择，要尽可能选择地基潜能较大的设计方案，这是为了保证高层住宅建筑地基的稳固，防止由于基础不稳导致高层住宅建筑的安全风险。
3、结构方案选择要合理
高层住宅建筑结构方案选择要充分保证结构的安全性能，要保证整个结构体系可以承受外力的影响作用。针对结构方案的选择要保证同一结构单元采用相同的结构体系，除此之外，结构设计要与材料的应用相协调，从而最大限度保证结构设计方案的应用效果，保证高层住宅建筑建设的安全性。
4、计算结果分析要正确
在进行高层住宅建筑设计过程中，大多应用现代化的计算软件和设计工具，然而，不同的计算机软件有不同的计算结果，这是由于现代化工具自身的局限性造成的。因此，在进行高层住宅建筑设计时，要客观、正确的分析计算结果，从而保证计算结果的有效性，要结合工程建设的具体实际进行全方面的分析，并作出正确判断，以保证高层住宅建筑设计的水平。
三、高层住宅建筑设计中存在的问题
高层住宅建筑在进行设计的时候为了更好的对大客流量和开阔的视野空间的要求，在进行设计时，通常在楼梯设计时是以宽大的敞开楼梯来作为主要的客流通道，同时，为了更好的满足建筑防火方面的要求，高层住宅建筑在进行设计的时候要采用封闭的楼梯间或者是防烟楼梯间，因此，在进行高层住宅建筑设计的时候，设计人员通常采用防火卷帘来作为封闭方式，这样能够更好的达到防火方面的要求。在进行设计的时候为了更好的满足相关的规范要求，同时对楼梯的数量和形式进行满足，但是，这种设计方案是一种不可取的方式，在出现火灾的时候，人员在疏散方面是存在着一定安全隐患。在进行高层住宅建筑设计的时候还是存在着一个非常明显问题，就是地上层和地下层共用楼梯的问题，在防火方面，为了避免在出现火灾的情况下建筑内的人员由地上层进入到地下层，不应该出现共用楼梯的情况。但是在实际设计时，由于在结构设计方面要考虑的问题是非常的多，因此，在楼梯设计时经常会出现地上和地下贯通的情况，这样能够在结构上面更加便利，但是也是会导致出现一定的安全隐患。在很多的高层住宅建筑设计中，设计人员对楼梯的设计方案并没有得到很多施工人员的注意，同时，在进行设计的时候对疏散通道的宽度也是存在着一定问题，疏散通道的宽度在进行设计的时候通常是会受到疏散门的影响，因此，在进行设计的时候，要对防火审核非常重视，同时，相关的负责人要对其非常重视，这样才能更好的对人员的安全进行保护。在进行高层住宅建筑设计的时候对一些细小的问题不进行重视，在出现问题的时候可能会导致很大的安全事故。
四、高层住宅建筑设计的新理念
1、高层住宅建筑主体设计
高层住宅建筑承担着城市的高级偶像的作用。高层住宅建筑有提供天际线视觉趣味的独特的城市设计机会，能够创造壮丽的天际线，而在街道层上却以人的尺度行事。建筑物的顶部一般服务于天际线，衬在天空上的形状是高层住宅建筑“联系于无限”之点，是塔楼的一个特色。没有天际线的摩天楼大概就像空间里一大堆不引人注目的体快。像高度发达的纽约和弹丸之地的香港都是由高楼大厦堆砌起来的，且看这两大城市的天际线，错落有致的城市建筑，间中穿插的塔楼，为城市的天空勾画了优美的轮廓，线条生动活泼、色彩缤纷多变。城市的天际线只是一维的立面边线为主的轮廓线，可正如一幅艺术摄影，照片是单向面的，可它反映的是三维的城市空间，以及整个城市风貌的特点。
2、高层地下室设计
（1）抗浮设计。当地下室埋藏较深或地下水位较高时，地下室设计中应重视抗浮计算，采用桩基时应计算桩的抗拔承载力。板、覆土的自重对结构有利，计算强度时荷载分项系数取1.0，计算抗浮时荷载分项系数取0.9。地下室抗浮设计的重要依据是地下水位及其变幅，实际结构中，地下室面积大，形状又不规则，局部上方可能没有建筑，抗浮问题相对比较难处理，须作细致分析。在设计允许的情况下，应尽可能提高基坑坑底的设计标高，楼盖使用宽扁梁或无梁楼盖。
（2）防水设计。对于高层住宅建筑地下室，防水设计必须做得十分可靠，耐久性要与建筑物同步。若防水工程没有做好，出现了渗漏，修复起来的难度会较高，且补漏费用将大大增加。所以地下室的防水工程必须保证施工的质量，才能避免出线返工补漏的现象。
3、防排烟设计
（1）避免缺漏。封闭楼梯间当不能直接天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间规定设置，同时规定了防烟楼梯间的设计要求，其中防烟楼梯间应在楼梯间入口处设前室、阳台或凹廊。不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置机械防烟设施。除设有排烟设施和应急照明者外，高层住宅建筑内的走道长度超过20m时，应设置直接天然采光和自然通风的设施。自然通风主要靠热压或者气压作为驱动力力，上述的内走道则不具备自然通风要求。
（2）注重细节。若相邻5层楼梯间开启外窗总面积不小于2.0m2，楼梯间即可采用自然排烟方式。另外，采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室应设机械加压送风的防烟设施。实际工程中，会遇到上面楼层的前室具备自然排烟条件，无须正压送风。而下面楼层的前室不具备自然排烟条件，需要正压送风。
（3）注重专业配合。地下室或半地下室与地上层不应共用楼梯间，当必须共用楼梯间时，应在首层与地下层或半在下层的出入口处，设置耐火极限不小于2.0小时的隔墙和乙级防火门隔开，并应有明显标志。由于此条规定，所有的高层住宅建筑的疏散楼梯间均分成上下两段。
4、高层住宅建筑采光设计
（1）通过将阳光反射至屋顶平面，日光可以到达比那些靠传统窗户或天窗采光更深的工作区域，但不增加窗户附近的日光强度。
（2）通过利用相对小的进光区域有效传统日光，可以不对阳光辐射产生严重的制冷负荷，从而达到节省能耗的目的。
（3）仔细设计阻挡阳光直射的系统，可以减少阳光直射导致的眩光和温度不适。设计的难度在于每天和全年阳光位置及获得的不断变化。自然采光的建筑无论设计得多好，只有在日光有效利用和代替人工照明的情况下才能节约能源。当然，进行采光设计时，可以在人工照明节能和少量增加阳光热量获得之间寻求平衡。我们可以完善座位和工作平面规划，通过更好的窗户和立面设计来减少眩光，获得自然采光。研究表明，太阳光的适当获得和开阔视野可以提供一种舒适感。然而，为保证一个安全、舒适的工作环境，使用者应该可以控制光线的数量和质量；设计者需综合考虑能耗、背景光线、屋顶灯和窗户的自然采光等因素，并为使用者提供最好的视觉环境。
五、结束语
当前，随着经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高，高层建筑越来越普遍。高层建筑不同于普通建筑，由于其层高较高，因此对安全性能的要求更高。做好高层建筑设计直接关系到高层建筑建设的质量和安全，关系到人们的生命和财产安全，同时关系到人们的满意度问题。由此，只有做好高层建筑设计才能从根本上保证建筑建设的效益水平，才能从根本上促进建筑业的良好发展。
参考文献：
[1] 杨献宇．高层建筑设计原理[J]．硅谷，2010.
关键词：短肢剪力墙；结构设计；结构刚度；概念设计
中图分类号：TU746 文献标识码：A 文章编号：1009－2374(2009)12－0149－03
近年来，随着经济发展和生活水平的提高，人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求也越来越高。若采用框架结构，往往因柱楞突出隔墙，妨碍美观，影响使用效果。若采用一般剪力墙结构，虽无柱体外凸的缺点，但对于底部有停车场等公共设施的情况则矛盾很大，满足不了建筑的使用功能。而且，对于房屋高度不太大的小高层建筑，采用剪力墙结构会造成刚度过大，重量增加，导致地震反应过强，使得上部结构和基础造价提高。所以说，对于小高层建筑，一般剪力墙结构体系也不是一种理想的设计方案。为了避免上述缺陷，以一般剪力墙结构为基础，吸取框架结构的优点，使结构刚度调整到适宜，由此形成了一种结构体系――“短肢”剪力墙结构体系。短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5～8倍的剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型及少量的“一”字型。和一般剪力墙相比，这种结构型式的优点在于：
1 墙肢较短，布置灵活，可调整性大，容易满足建筑平面的要求。
2 减少了剪力墙而代之以轻质砌体，结构自重相应减轻，从而减小结构整体刚度，增大振动周期，降低地震作用力。
3 墙肢高宽比较大，延性较好，对抗震有利。
4 连梁跨高比较大，以受弯破坏为主，地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰，能起到很好的耗能作用。
5 墙肢的承载力得到了较充分的发挥。
目前，《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002已对短肢剪力墙结构的设计作出了规定。现以某小区一栋小高层住宅为例，介绍一下短肢剪力墙结构的设计情况。
一、工程概况
某工程3#楼，是1栋小高层带电梯的住宅楼，总建筑面积约1.02万m2，房屋总高度31.8m。主楼共10层，平面尺寸为45.6m×22m，其中架空层一层，层高4.8m，作车库使用；地上9层为住宅标准层，层高3m；局部突出屋面部分为电梯机房。裙楼为外扩地下室，也作车库使用，平面尺寸为45.6m×18m，层高3.3m，顶板面比主楼1层楼面低1.5m。
本工程建筑结构的安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，地面粗糙度为B类，基本风压值取0.35kN/m2，场地土类别为Ⅱ类，属抗震有利地段。
二、上部结构体系
本工程的平面体型较为复杂，住宅层结构平面Y向一侧凹进的尺寸为10.8m，为Y向总尺寸的49.1％，大于30％，按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第3.4.2条，属平面不规则类型。加上主、裙楼高差较大，地下室外扩部分面积也较大，故本工程设置了两道防震缝，将上部结构划分为三个较规则的抗侧力结构单元，即主楼为两个结构单元(完全相同)，裙楼为1个结构单元。其中，主楼结构单元局部高差较大部分采用后浇带处理。
由于业主要求承重构件不能突出墙面，且架空层要尽量满足停车位的需要，根据房屋高度，决定主楼采用短肢剪力墙结构。主楼10层，属于高层建筑，剪力墙抗震等级按JG]3-2002第4.8.2条应定为四级，但由于是短肢剪力墙，根据JGJ3-2002第7.1.2条，决定按三级进行设计。裙楼采用框架结构，框架抗震等级为四级。
三、主楼上部结构抗震计算结果分析
(一)主要结构构件
剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度：四周外墙肢肢厚240mm，内墙肢肢厚200mm；但无端柱的一字形短墙肢除外：底层肢厚300mm，其余肢厚240mm。剪力墙砼强度等级2层以下为C35，3层以上为C25梁、板的砼强度等级均为C25。主要连梁的尺寸多为240×500mm，核心筒处楼板的厚度为200mm，顶层楼板厚度为120mm。
有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱，短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5～8范围内，一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。值得注意的是，对肢长肢厚比为4～5范围内的墙肢，目前规范尚无明确条文规定其构件类型，故设计时建议不要采用。
(二)计算结果分析
从构件力学特性上来说，短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0，更接近于剪力墙，故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此，结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序(2003年版)进行。SATWE采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙，墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态，计算结果较精确；同时，对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。
虽然主楼结构平面较规则，立面也无刚度突变现象，但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置，会产生扭转的影响，为了计算准确，地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5％偶然偏心的影响，取了9个振型计算。
1 自振周期的控制。考虑扭转耦联时的自振周期(计算时自振周期折减系数取0.8)如表1所示。从表1可得，结构扭转为主的第一自振周期T3=0.7233s，平动为主的第一自振周期Tl=1.0532s，T3／T1=0.687
2 结构位移的控制。最大层间位移角(应≤1／1000)、最大水平位移与层平均位移的比值(不宜大于1.2，不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2，不应大于1.5)见表2，从中可以看出结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。
3 楼层最小地震剪力的控制。GB50011-2001及JGJ3-2002规范中，均没有对6度设防烈度区的楼层最小地震剪力系数值作限制，故本工程不予考虑。
4 短肢剪力墙与一般剪力墙刚度比的控制。短肢剪力墙及一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩见表3。由表中数据可见，本工程一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的50％，满足JGJ3-2002规范第7.1.2条的规定。
四、结构设计的主要技术措施
(一)短肢剪力墙设计
为了保证结构有足够的抗侧刚度，设计中将电梯井道与楼梯间的剪力墙形成本结构的核心筒，其余剪力墙采用短肢剪力墙通过连梁连接，形成了具有一定抗侧力的短肢剪力墙 结构体系。根据短肢剪力墙结构的特点：地震作用下的抗扭能力较弱，因此，本工程设计中将一般剪力墙布置在建筑四角处，短墙肢尽量均匀对称布置，以减小水平力作用下的扭转效应，且短墙肢绝大多数在两个方向有连接，即截面型式多采用L、T型。少量短墙肢由于建筑需要采用了一字型，为了减少剪力墙平面外弯矩，设计时尽量不布置与之垂直相交的大跨度单侧楼面梁，避免不了的墙肢，尽量设端柱。短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5～8范围内，并且保证每一段墙肢长度不小于1.2m。另外，对短肢剪力墙的轴压比均控制在0.6以内，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率均大于1.2％。由于短肢剪力墙的肢长较短，故截面配筋型式参照异形柱(如图1所示)，纵向钢筋间距不大于200mm，箍筋肢距不大于300mm，箍筋间距100mm。
(二)连梁设计
本工程中，由于剪力墙数量较多，且比较分散，布置均匀，墙肢较短，各片剪力墙之间抗侧刚度相差不大，在水平力作用下，每片剪力墙受力较均匀因此，构成剪力墙壁的主要构件连梁无超筋现象。跨高比≥5的连梁按框架梁进行设计(顶层处按连梁的构造要求配筋)，其余连梁按JGJ3-2002中第7.2.26条的规定设计。为保证楼层处的梁连成一个整体，框架粱、连梁及暗梁设有一定数量的纵向钢筋拉通。
(三)楼板设计
由于核心筒处的楼板受到电梯井及楼梯开洞的削弱，使得核心筒上下两部分平面的连接较为薄弱，故与建筑专业协商，要求该部分楼板的连接宽度不小于5m，并在设计时加厚为200mm，配双层双向通长筋φ12@200。为加强建筑物的顶部约束，提高抗风、抗震能力，顶层楼板加厚为120mm。
五、短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计
短肢剪力墙结构是介于框架一剪力墙结构和一般剪力墙结构之间的一种结构形式，其抗震薄弱环节是建筑平面外边缘及角点处的墙肢、“一字形”短肢剪力墙及连梁。当有扭转效应时，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，短肢剪力墙因截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一字形”小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，连接短肢剪力墙间的连梁已类似普通框架梁，其受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，必要时可用一般剪力墙来调整刚度中心，使刚度中心尽量接近建筑物质心，以减小扭转效应；由于短肢剪力墙的抗侧移刚度相对较小，故设计时应尽量利用电梯、楼梯间来形成一个核心筒，确保结构有足够的刚度，共同抵抗水平力；核心筒作为主要抗侧力构件时，设计中应保证核心筒与其结构的连接区域可靠；短肢剪力墙的最小截面厚度要满足规范要求的200mm。适当增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度及长度，严格控制短肢剪力墙截面的轴压比不超过规范要求，并加强短肢剪力墙(尤其是底部)的配筋，以提高墙肢的抗扭刚度、承载力和延性；短肢剪力墙截面小，壁薄，平面外稳定性差，故宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一字形”墙肢，否则应采取加大配筋、减小轴压比、设置端柱等加强措施；高层结构中连梁是―个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，故连梁设计中应按“强剪弱弯”的原则进行，如对跨高比≥15的连梁应按框架梁进行设计，以保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏。
六、结语
作为剪力墙结构体系的分支，短肢剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性，使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想，因而，在小高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。设计短肢剪力墙结构时，应区别于一般剪力墙结构，多结合住宅特点，使结构刚柔适中，并运用抗震概念设计的原则，采取有效的抗震措施，注重细部设计，从而做到结构设计安全、经济、适用。
参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)[S]
[2]建筑抗震设计规范(GBS0011-2001)[s]
关键词：高层建筑；剪力墙结构；概念设计；基础设计
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：
随着社会经济的繁荣，我国小高层建筑发展迅速，结构体系日趋多样化，设计思想也在不断更新，高层钢筋混凝土框架结构越来越广泛应用于建筑中，高层钢筋混凝土框架结构设计有着光明的应用前景。
一、工程概况
某高层住宅小区，总建筑面积为 625430.10m2，七栋塔楼地上14层带 1层地下室，五栋七层塔楼，不带地下室。住宅设计使用年限为50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度，主体为剪力墙结构，地下室为框架结构。地基基础设计等级为乙级。本文主要就高层建筑剪力墙结构设计要点进行论述。
二、概念结构设计
概念设计在工程设计中需要结构设计人员布置剪力墙时在结构平面上尽量使 x向和 y向抗侧刚度接近，剪力墙不宜过多以免刚度过大，在梁系布置上也应力求受力明确，传力路径简捷，避免梁系为多重搭接传力，造成安全隐患。在竖向布置上也要力求均匀，避免少数楼层出现敏感薄弱部位，使结构整体形成均匀的抗侧力结构体系，在此基础上，结合电算才能作出安全、经济、合理的结构。在本工程住宅楼主体剪力墙时，x向剪力墙墙肢较短，y向剪力墙墙肢较长，墙肢尽量多做成带翼缘的L形、T形等，不做“一”字形短墙；高厚比多在8以上，通过这些措施使结构总体指标控制在规范允许范围内。总体指标对建筑物的总体判别十分有用。譬如说若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用。
对于高层住宅合理的刚度取 1/1000~1/2500，刚重比在10~15之间，周期约为层数的0.06~0.08倍之间。另外，对结构布置扭转的控制，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的 1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。该工程计算结果x方向地震作用的楼层最大层间位移为 1/1324，y方向地震作用的楼层最大层间位移为 1/1594，均小于《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)第 4.6.3条要求的1/1000；x方向的位移比为 1.12，y方向的位移比为1.21，均不大于1.2，满足“高规”第4.3.5条的要求。刚重比为10.8，自振周期为1.0123s，均在合理范围内。
三、基础结构设计
目前的剪力墙体系由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础多采用筏板基础。合理选择筏板厚度及边缘挑出长度也直接影响结构整体安全和工程造价。该工程上部14层带 1层地下室，根据勘察报告，取筏板厚为1000mm，经细算后筏板可减至800mm。由于地库室为单层框架结构，筏板基础厚度计算后定为250mm，为解决柱对筏板的冲切，对柱下局部范围加厚（见附图1）。经此处理经济性明显。因此，基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，对小高层来说一般筏板厚初选时可按楼层数计，即每层按 50mm厚增加。如14层建筑则初选可取 600mm厚试算，试算后根据筏板配筋情况再逐步加大或减小。筏板厚度及配筋与地基持力层的承载力和压缩模量有关，同时应考虑桩冲切、角桩冲切、墙冲切、柱冲切及板配筋等多方面的因素进行优化调整才能取得较满意的结果。
筏板长度的设置也需进一步研究探讨，由于考虑地下室的使用合理性，常规采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝。本项目采用添加剂以补偿混凝土的因水化热引起膨胀与收缩，或采用纤维混凝土等方法在一定范围内可不设或少设后浇带，并且对所设后浇带采取必要的保护和加强措施。该工程地下室长134m，大于规范要求的55m，故筏板基础采后浇带来解决结构超长的问题。并在塔楼与地下室之间设置后浇带，解决两种不同荷载之间的不均匀沉降问题（见附图2），效果良好。
四、剪力墙结构设计
4.1 剪力墙合理的布置
剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，y两向的刚重比接近。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙( h /w > 8)；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的 2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程剪力墙布置后，刚心和质心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大减小了扭转效应；主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。
4.2剪力墙配筋及构造
4.2.1剪力墙配筋
本工程剪力墙一层墙厚为 250mm,其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋￠10@ 200双层双向，双排钢筋之间采用￠6 @ 400拉筋；六层以上￠8 @ 200双层双向，双排钢筋之间采用￠6@ 600拉筋。地下部分墙体竖向配筋￠14@ 200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取￠12@ 150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。为增大计算墙体的有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第 4.1.6条规定：迎水面保护层应大于50mm。
4.2.2 剪力墙边缘构件的设置
试验研究表明，钢筋混凝土设置边缘构件后与不设边缘构件的矩形截面剪力墙相比，其极限承载力提高约40%，耗能能力增大20%，且增加了墙体的稳定性，因此一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7.2.17条设置构造边缘构件。
对于本工程剪力墙来说，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7%，一般部位0.5 %；对于短肢剪力墙，应按《高规》第7.1.2条控制配筋率加强区 1.2 %，一般部位1.0 %；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按《高规》控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%，而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往按长肢墙进行暗柱配筋并不妥当，建议有两种方法：其一，计算中另一方向短肢不进入刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；其二，计算中短肢计入刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率在加强区取1.0 %，一般部位可取0.8 %。该工程地面一、二层设置构造边缘构件，纵筋最大直径为￠14，加强区暗柱配筋率最大为 1.45%，最小0.8%；三层及三层以上为构造边缘构件，构造边缘构件纵筋配筋率普遍在 0.6%~0.7%。
4.2.3 剪力墙的连梁
剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，虽然在计算中对其刚度进行折减，但在地震作用下弯矩、剪力仍很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。所以连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加1根梁，2根梁之间用轻质材料填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。该工程连梁截面均为墙厚×400mm，大部分连梁纵筋为4￠14，箍筋为￠8@ 100；个别连梁纵筋为 4￠16，箍筋为￠8@100。
五、结语
伴随着我国经济的发展，人民生活水平也有了进一步的提高，随之用户对住宅的功能提出更高的要求，希望在使用建筑物过程中具有更大的灵活性，能够适应多功能变换的需求。因此，在高层建筑结构设计中，需要结构设计人员通过充分运用概念设计把握结构的整体性，科学布置剪力墙，合理设计基础，从中提高住宅的抗震性及安全性。
参考文献
关键词：成本控制，建筑结构设计，探究
Abstract: this article is through the examples to this building structure design, and through the building design some factors to explore, cost control.
Keywords: cost control, the building structure design, explored
中图分类号： TU3文献标识码：A 文章编号：
1.前言
一直以来，建筑工程师都将要表达的结构语言通过结构设计表现出来，这些结构语言包含较大，比如基础、柱、墙、梁、楼梯以及大样图等等，将这些结构语言组合起来就形成了建筑物或者建筑物结构体系。而成本控制是各个行业关注重点，也是建筑企业获利的直接体现。事实上，建筑结构设计和成本控制之间存在必然联系，怎样才能让这两者实现最优化，是建筑设计者一直关注的焦点问题。在这种功能形势下，探究建筑结构设计与成本控制具有实际意义。
2.建筑结构设计案例探究
对于建筑结构的探究上，本为就是以一个高层建筑的结构设计作为案例进行阐述。具体探究如下：
2.1工程案例概述
本文选择案例工程位于某个市中心，建筑面积总共约为20万平方米。由5栋高层住宅楼组合而成，每栋为30到31层，朝地下延伸了2层，底层是无裙、架空房；从地2层开始都是住宅房。
2.2确定结构体系
因为该建筑为高尚的住宅区，底层为架空的酒店式大堂，而且还引入了室外的景观，因此对于底层剪力墙以及柱的位置要求较为严格，从二层都为住宅房要求方正实用。由于上部的墙体大都没有办法落地或者落于框支梁上，所以多实用了高位2300mm箱形的转换结构。这样就能够加强转换层整体刚度，同时还能够增加框支梁抗扭性能。要依据合理的控制结构来增强总体刚度，这样不但能够满足抗震需要还能够抗风要求。而且把核心筒的剪力墙落地，并在建筑物的以及局部较为突出位置设置成约为800mm厚L型的剪力墙，就能够有效避免独立框支角柱出现，还将中部的部分剪力墙落地，用来确保落地剪力墙数量，平衡上下的刚度比。
2.3设计框支层结构
1）设计框支柱
本工程案例中框支柱的抗震能力为一级，轴压的比限制为0.6。而框支柱的主要截面大都取1300*1300*1300*2300，通过相关计算可知每一个框支柱上所受力都比较均匀，轴压之比也在0.42—0.51，这样箱形的转换层下框支柱变形具有一致性。设计框支柱剪力值大都是按照柱实配的纵筋来计算，并且还要乘上放大系数的1.1，并要将剪压比控制到0.15之内。柱内纵向钢筋使用的配筋率要大于1.2%，箍筋沿柱大都使用大于直径12@100井字的复合箍，体积配箍率要大于1.5%，这样柱就有一定延性，能够实现强剪弱弯。
2）设计框支梁
本工程案例的框支梁的抗震设计为一级，框之主梁两端搁置的框支次梁，受力上与简之梁相似，因此设计较大跨中低筋，而支座面筋按照基本要求进行配置。设计两端搁置在框支柱或者墙上框支梁，要看上面是否有剪力墙，如果没有其受力模式按照普通的框架梁即可，如果上面有就要墙体和该梁共同动作。
在本案例工程设计中，主梁梁高为2300mm，在梁底与梁顶各自加设一层200mm厚箱板，梁的截面尺寸要按照剪压之比为0.15来控制。
对于承受力较大的框支梁，要突出靠近支座的应力；从一些梁设计结果体现出来，如果出现梁端的抗剪不足现象，就要先对该梁的各个截面剪力值进行核查，就发现剪力不足大都是因为截面深入到框支柱的截面之中，因此对梁截面尺寸适当做调整，就解决了这种抗剪能力不足问题。
3）设计箱形转换的层楼板
本文选择的案例中箱形转换层中箱体高位2300mm，起上下层板的厚度都为200mm。计算上下层板内力大都使用ANSYA有限元软件来分析。本案例经过相关分析显示，在各种荷载工况的作用之下，箱体的上层板都会受到压力，最大的平均压力达到了1.2Mpa，箱体的下层板要受到拉力，最大的平均拉力达到了2.0Mpa。设计的时候，把楼板的裂缝控制到0.2mm以内，实配双向双层的直径为16@150通长钢筋。这种设计加强了整个转换层上的刚度，形成了一个刚度较大的刚体，上部荷载就能够传递到各个竖向的支撑构件之上，有效的增加了主梁抗扭性能。
建筑结构设计还包括多个方面，比如设计剪力墙、各个部分的计算分析等，都必须要依据相关设计标准进行实施，要做好科学合理的设计。
3.建筑结构设计要点
在建筑结构设计中存在一些主要要点，设计之时一定要抓住这些要点，才能设计出科学合理的建筑结构。综合而言，主要结构设计要点表现在如下几个方面：
①验算抗震之时，不同楼盖以及布置要采用不同刚柔、刚性以及柔性理论进行计算；同时，还要注意建筑场地的类别，一旦跨度超过了5层的最好加设剪力墙，这样能够有效改善结构抗震的性能。
②雨篷不能够挑出填充墙；如果是大跨度的雨篷，就要在阳台灯处梁之上考虑抗扭，其扭矩是梁中心线处板负弯矩与跨度一半相乘。
③框架的柱子、梁上的混凝土等级最好相差一级。
④设计之时，如果一些原因导致梁伙子过梁等等截面比较大时，就要验算构建最小的配筋。
⑤对于出层面楼的电梯间不能够使用砖混结构，一定要采用框架式。
⑥如果结构设计为框架结构，那么电梯的井壁最好是使用粘土砖砌筑，但是砖墙是不能够承重；承重大都采用每层梁承托来承载墙体的重量。
⑦建筑的长度不能够随心所欲，要满足伸缩缝的要求，不然就要采用相应措施，比如改善保温，通长配筋，铺设架空层以及加后浇带等措施。
⑧柱子的轴压比一定要满足规范的要求。
建筑结构设计重点不仅仅上面这几个方面，还包括电线管的集中穿板、构件的延伸等，设计之时一定要注意各个重点，做到详略得当才能设计出科学的建筑结构。
4.建筑结构设计的成本控制
对于建筑行业来说，成本控制是提升利润的一大措施。实施上成本控制贯穿于建筑中全过程，相比之下结构设计的控制至关重要。具体而言，主要是从如下几个方面入手：
4.1材料方面
经过多年的发展后，我国产钢量大幅度升高已经突破了两亿吨，而且钢材的品种更是出现多样化。各种新型的建材不断涌入到市场并广泛推广，比如彩涂压型钢板、轻质包围墙板以及楼承板等。因此设计建筑钢结构阶段时，对于钢材选择有更大空间与途径。因为材料不同，导致工程直接费用不同，总造价也就不同。因此在设计阶段选择合理建筑材料，控制好材料的单价或者工程量，是有效控制成本最佳途径。
在设计之时一定要清楚认识到，不同建筑结构最终产生工程造价肯定有所区别，事实上最科学、最合理的成本控制并不是花钱最少的建筑，而是要依据建筑施工中的能力、工期规定以及投资水平来科学分析造价，进行全面成本控制，要尽量将获取利益与投资进行平衡，最大优化配置成本控制，进而找出适合该建筑工程结构的最佳设计类型。下面就举几个例子进行阐述：
①彩涂钢板；这种钢材都是使用在轻钢的厂房墙面板与屋面板，有不同基板厚度、板型以及板号、类别、镀锌层的厚度及不同彩涂层类别；而形式上又分为了保温复合板、单板、单板加内保温层等等，保温层分为硬质岩棉、超细玻璃丝绵以及聚苯乙烯等等，各种样式不同都导致材料价格上的差异，进而影响到建筑工程总价格。因此在设计之时，要根据建设所处大气环境、性质等多方因素综合考虑，科学选择合理的板材有效控制成本。
②高层住宅的墙体材料选择；事实上墙体材料花费占据了整个建筑总造价百分之十五到百分之二十五。对于高、多层的住宅来说，选用经济、配套以及节能墙体材料十分重要。如今，设计上外墙材料选用最多为水泥保温的外墙板、NALC板等等；而内墙材料有GRC内墙板、改性石膏板、水泥保温复合板等等，随着设计的标准规范化，钢结构的住宅体现也正超着定型化、标准化以及工业化方向发展，为成本控制埋下了基础条件。
③高层住宅的楼承板;在设计之时，要根据建筑结构体系作用使用楼承板。楼承板主要使用了两种形式，即将楼承板视为永久性的模板，这种大都采用普通的镀锌压型钢板就可以，对镀锌量以及耐火时间要求都不高，价格也不贵；但是另一种组合楼板，这种模板使用阶段是用来替代受拉钢筋的，对镀锌量以及耐火时间要求高，价格也贵。
4.2结构体系上
设计上不同结构体系与立、平面布置也影响着工程造价。设计之时，就要根据建筑物实际使用要求，设计出科学合理的立、平面布置与结构体系，这样才能有效的控制工程成本，才能做到经济适用。
5.结束语
事实上，因为建设结构设计的不合理、不科学以及不适用，增加了建筑的成本是大量存在的，严重阻碍着建筑行业快速发展。因此必须要根据建筑结构设计挖掘潜在问题，并认清建筑结构设计的陈本控制中占据的重要作用，在建筑结构设计中实施科学、合理的成本控制，才能优化产业结构与有效配置资源，让建筑行业在低成本、高效的建设之中确保强劲，也只有这样才能推动建筑行业快速发展。
【参考文献】
[1]陈继荣.建筑结构设计的常见问题分析[J]．科技动态与观察,2010(4):29-33.
[2]李淼，张丽霞．浅谈建筑成本控制[J]．科技信息,2010(6):132-134.
关键词：高层建筑；剪力墙；设计
Abstract: in recent years, the design of shear wall structure is widely applied in the high-rise building structural design, the shear wall with stiffness big integrity good advantage. Combining with the current structure design codes and different structure scheme of the high-rise residential, outlined the principles of shear wall in high-rise building design, as well as the matters needing attention in the design of shear wall structures of tall building and the measures for the optimization design of the high-rise shear wall light is analyzed and expounded, in exchange for the colleague.
Key words: high-rise buildings; Shear wall; design
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
对于10层以上的高层住宅,若采用普通钢筋混凝土框架结构, 因其框架柱截面较大而在室内外凸较多,则难以满足使用要求(框架剪力墙结构也有类似问题)；若采用异形柱框架结构,则其总高度和轴压比均难以满足规范要求；将异形柱的肢长与肢厚之比进一步加大, 则成为短肢剪力墙或剪力墙,这正是目前高层住宅普遍采用的结构体系。采用剪力墙体系,可以避免结构竖向构件在室内凸出,少占建筑空间,改善建筑观感,还能为建筑设计及使用功能带来很大的灵活性和方便性。
一、剪力墙设计的原则
对剪力墙的设计要做到安全、经济合理，所以在设计的过程中除了对位移限制值的要求外，还要充分发挥框剪结构中各抗侧力构件的作用。在剪力墙数量的设计的时候，位移限制值要满足规范的规定，应尽量减少剪力墙数量，但应满足在基本振犁地震作用下，剪力墙部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的一半。
1.楼层最小剪力系数的调整原则
在设计时候要尽量减少剪力墙的布置，最好设计为大开间剪力墙布置方案，来达到比较理想的侧向刚度结构，楼层的最小剪力系数接近规范的极限值，但是这要满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%。这样在减轻结构自重的时候降低地震作用带来的危害而且造价方面可以减少。
2.楼层层间最大位移与层高之比的调整原则
规范规定最大的弹性层间位移在多遇地震作用标准值产生的楼层计算的时候，可以不除去结构整体弯曲变形，应计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层建筑中。由此可以看出，楼层间的扭转和剪切变形对于一般的高层建筑是重点考虑的方面。竖向构件的多少决定着剪切变形的控制，但是即使构件的数量足够多但是布置不合理，扭转变形就会过大，仍然达不到层间位移的要求。所以，高层建筑能仅仅根据层问位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度，而应尽可能使扭转变形最小。
3.结构扭转为主的第一自振周期Tl与平动为主的第一自振周期T1之比（周期比）的调整原则
第一自振周期T1之比（周期比）的调整原则《高规》第4.3.5条规定，结构扭转为主的第一自振周期与平动为卡的第一自振周期T1之比，小高层建筑不应大于0.90。限定周期比是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不至于出现过大的扭转效应。
在实际工程设计中，应将结构竖向构件尽可能沿建筑周边布置，降低结构中间构件的刚度，这样既叮以提高结构的侧向刚度，同时又能较大幅度的提高结构的整体刚度。
4.剪力墙连梁超限的调整原则
剪力墙的连续梁的跨高比小于2.5可能会出现弯矩和剪力超过规范的极限规定，所以其跨高比一般不小于2.5。规范规定连续梁不应拆减在跨高比不超过5的时候。在跨高比在5到6的时候，连续梁刚度也必须拆减，否则可能导致弯矩和剪力超过极限值。这点如果能在具体工程设计的时候能有效利用，工程造价会降低很多。
二、高层建筑剪力墙结构设计中的注意事项
上文中论述了，在高层建筑剪力墙在设计的过程中需要遵循一定的原则，才能够保证设计质量，同样，在设计的过程中还需要注意一些问题，防止设计中的疏漏之处。首先，在剪力墙结构设计时，其抗侧刚度不能够太大，以防止因抗侧刚度过大造成的建立结构周期变小，使得建筑物受地震的影响较大；其次，剪力墙在设计时需要严格按照规范中对结构水平位移和震力的要求进行设计，并结合自身的设计经验和建筑施工区域的实际情况进行设计，将结构的水平位移和地震力控制在合理的范围之内；在此，为了防止剪力墙结构的延性太差，在设计时需要注意剪力墙结构墙体的配筋不能过低；最后再设计时，要保证同一个建筑物中的剪力墙结构墙体不能太多，避免因为剪力墙结构太多增大建筑物自重而使其质量受到影响。
除上述注意事项之外，还需要注意，高层建筑剪力墙的设计需要运用相关的软件进行辅助设计，因此说，在设计的过程中需要认真考察建筑施工地点的实际情况，根据相应的地理位置和施工的地域特点，调整好相关软件的各项参数值以及简化模型，使得其能够最大限度的将工程的实际情况反映出来，确保设计时的计算结构能够与实际的相一致。
三、高层建筑剪力墙的优化设计措施
1.设计时注重对转换层结构的设计
随着社会的进步和经济的发展，人们对于生活质量的要求越来越高，因此建筑物的功能和形式也根据人们需求变得日益多样化，功能也更加齐全。当高层建筑物的各楼层功能性使用功能不用的时候，在进行设计时也需要相应的变换结构布置，因此说需要设置转换构件衔接建筑物的上下部，传递内力，而设置转换构建的楼层则被称为是转换层，在剪力墙结构设计的过程中，需要格外注重对转换层的设计，尤其是对高位转换的底部大空间剪力墙结构的设计更需要慎重。
在高位转换的底部大空间剪力墙结构设计时，由于高位转换时刚度以及质量大的转换层升到，因此需要对转换层本身以及其上下的刚度比进行调整和转换，使之能够更接近，需要注意的是，转换层本身的刚度和质量不要太大。在设计时，需要尽量采用重量和刚度较小的转换层结构形式，在进行数据计算时要尽量采用参与组合的振型数。为了保证转换层剪力墙结构设计的安全性和稳定性，在设计计算的时候，需要认真的分析可能会出现的薄弱部位，在对其内力分配特点进行细致研究的基础上，采取措施相应的调整内力和构建配筋的设计，以加强薄弱部位的综合性能，确保整个转换层剪力墙结构设计的质量。
2.设计时严格控制剪力墙的厚度
剪力墙的设计要遵循一定的设计原则，同时需要结合抗震等级进行设计，抗震规范中规定，八度地震设防区的剪力墙结构抗震等级至少是二级。上述规定中对于剪力墙的抗震等级进行规定，目的是为了防止因为墙体的平面外度太小以致稳定性能较差造成在偏心荷载作用下压屈失稳。虽然说规范中的规定能够起到一定的作用，但是不能够忽视的是，这些规定对于八度地震设防区的高层建筑剪力墙结构设计还存在着一些不足之处，需要进行改进才能够保证建筑的美观和稳定性，剪力墙的厚度问题就是一个值得注意的环节。例如在一个10 到15 层的剪力墙结构，一般情况下，墙肢在重力荷载代表值的作用下，其轴压比都会小于0.2，电算结果墙体只需要构造配筋，但是底部功能要求3.9 米的层高，这样就会使得墙体的厚度达到250 毫米，若
在不设置外纵墙的基础上，且要求横墙向外的端头不带翼墙，在这个层高下，墙的厚度就要达到350 毫米左右，这样就会明显超过厚度，造成设计的不合理。由此可见，在剪力墙设计过程中，需要采取措施，尽量降低墙体的厚度，在既保证视野开阔和美观的前提下，提高建筑的稳定性。
3.优化连梁的设计措施
规范中规定，连梁的设计有两种情况需要考虑，即抗震设计和非抗震设计，两种情况的高跨比有大于2.5 和小于2.5 两种，在截面受承载力方面有不同之处，在设计时需要具体问题具体分析，这就使得在连梁设计时需要进行塑性调幅，达到降低剪力设计值的目的。在连梁设计过程中无论是采用什么设计方式，需要注意的是，连梁进行调整后的剪力设计值以及弯矩都不能够小于使用状况值，同样也不能够小于比设防烈度低一度的地震组合的弯矩设计值，防止在使用的情况下出现连梁裂缝的现象，造成建筑物破损。
4.加强对剪力墙底部结构的设计
在剪力墙结构设计过程中，需要注意加强底部结构的设计，一般情况下，高层建筑的剪力墙结构设计，底部加强部分的高度可以选择墙肢高度的八分之一和嵌固部分二者之间的较大值。在高层建筑剪力墙结构设计的过程中需要注意的是，要根据建筑工程的具体特点进行设计，不能够想当然盲目的进行底部结构设计，同时需要对剪力墙的受力状况进行详细的检验和精确地计算，这样才能够保证设计的安全性和稳定性。在设计时，可以借鉴其他先进的设计经验，采用恰当的设计技巧，设计出安全实用的高层建筑剪力墙。
结 语
随着社会的发展和人们生活水平的提高，城市的高楼化趋势不可动摇，高层建筑将会快速发展，所以剪力墙结构会得到更多的运用。剪力墙的抗震性好，造价相对低廉这就给剪力墙结构的发展提供了更好的准备。设计人员在对剪力墙的设计的时候要从各方面对其进行优化设计，提高其方案水平，在满足各方面的要求的时候使建筑物更加安全可靠。
参考文献：
[1]苏绍坚.住宅楼剪力墙结构设计分析[J].核工程研究与设计，2007（01）.
[2]吴继成.高层框架剪力墙结构设计[J].建设科技，2010（06）.
关键词: 高层建筑；框支剪力墙；转换层；结构设计
近年来,高层住宅大量涌现,如何在设计过程中使结构安全、经济、合理已成当务之急。由于目前的高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置,先设定好构件尺寸,通过电算,在电算过程中对个别超限构件进行调整形成最终结果。至于整个方案是否完善,构件尺寸假定是否合理,则心中无数,很多时候往往会产生不必要的浪费。另外,有时也因建筑设计中对平面布置和立面处理的要求,往往造成结构产生很多难于合理处理之处。现以某高层大楼工程为例,对高层建筑带转换层的框支剪力墙结构设计进行探讨。
一、工程概况
某高层建筑大楼，由裙楼及1幢高层塔楼组成。 由于城市规划及场地限制， 塔楼偏向地盘西侧。该工程地下3层，地上26层。其中地下室层高4.8m，布置设备用房及公共机动车泊位，地下2层、3层设六级人防。地上1～3层为商业用房，层高4.5m，安装有集中空调及消防系统；第4层为转换层，层高5.7m；4 层以上为剪墙结构住宅。住宅除第24层层高为4.2m外，均为3.0m层高。31层以上为机房，室外地坪以上主体高度为98.70m，建筑总高度（至机房顶）为 103.20m。
该工程拟建场地为缓坡地形，由西南向东北倾斜，根据地质资料，场地及其附近未有活动断裂带或深大的活动断裂带通过，场地地层构造及地形稳定，属抗震有利地段。该工程采用中国建筑科学研究院编制的2005 版 PKPM-SATWE 程序进行设计计算，地震基本加速度值为0.05g，设计特征周期值为0.35s，属稳定建筑场地。该工程按地震烈度6度设防。基本风压为0.30kN/m2，设计风压值 0.35kN/m2。
二、结构方案及布置
该高层住宅楼每层有10户，每户户型及面积均不相同，为充分争取有效建筑面积，经多方论证，决定采用大开间剪力墙结构。底部3层为商业用房，为满足大空间建筑功能要求，采用框支剪力墙结构体系。框支剪力墙体系是一种受力复杂、不利于抗震的结构，在结构总体设计时一般应遵循以下原则: 减少转换次数，缩短传力途径。
该工程重点解决两个方面的问题。第一，为保证结构沿竖向刚度均匀变化，应设法争取尽可能多的上下贯通构件。结合电梯井道、 消防楼梯间及电梯厅， 布置了一个中央核心筒；另外，又根据塔楼四角剪力墙分布情况，在底部裙楼对应部位设置了落地贯通的 L型加厚角墙。第二，合理布置裙楼柱网，使不落地剪力墙直接通过转换层托梁一次转换。
三、梁式转换层的结构设计要点
1 抗震等级的确定
工程转换层以下为框架―剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构，是多种结构形式共存的复杂高层建筑， 因而不能像单纯的框架结构或者剪力墙结构那样笼统地确定抗震等级，而应该严格按照现行规范的不同章节，有针对性地分别确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。该工程属 “框支剪力墙”，高度98.7m，6度设防，框支框架等级为二级，剪力墙底部加强部位为二级，非底部加强部位剪力墙为三级; 由于工程转换层设在建筑 4 层楼面， 属于高位转换，“当转换层位置设在三层及三层以上时，其框支柱、 剪力底部加强部位的抗震等级尚宜按本规程表4.8.2和表 4.8.3的规定提高一级”， 故该工程框支柱应定为一级，剪力墙底部加强部位定为一级。
2 结构竖向布置
高层建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变。然而带转换层的结构显然有悖于此，对该工程而言，属于高位转换，转换层上下等效侧向刚度比宜接近于 1，不应大于1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来就是要强化下部， 弱化上部，尽量避免出现薄弱层。可采用的方法有以下几种。
（1）使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可以在底部增设部分剪力墙 （不伸上去）。这是增大底部刚度最有效的方法。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，让两侧各有一片剪力墙落地，并且北部还有一大片 L 型剪力墙也落至基础。这些都大大增强了底部刚度。
（2）加大底部剪力墙厚度，减小上部剪力墙厚度，转换层以下剪力墙厚度区为 400mm厚，上部厚度取为200mm。
（3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞，以免刚度削弱太多。
（4）提高底部柱、墙混凝土强度等级，采用 C55混凝土。
3 结构平面布局
工程底部为框架－剪力墙结构，体形复杂，不规则；转换层上部为纯剪力墙结构，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置须经多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果，查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.77，各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。
四、结构计算和分析
结构整体分析采用SATWE 软件并用 PMSAP 软件进行复核。SATWE采用三维壳元有限元模型，PMSAP采用墙元及杆元模型，结构自振周期计算结构如下:
SATWE 结果:
考虑扭转耦联时的振动周期（秒）、X,Y 方向的平动系数、扭转系数（表 1）。
PMSAP结果:
周期及振型方向（表 2）,SATWE和PMSAP的计算结果均在现行规范及工程经验合理值范围内，说明结构总体布置比较合理。另外，还对受力比较复杂的部位如转换梁进行应力分析，并按应力进行配筋设计校核。应力分析采用高精度平面有限元软件 FEQ 进行，分析时应注意以下几点:
（1）只能分析主梁承托的框支榀；
（2）在截取计算榀时，最好全轴线截取，以减少整体分析时的误差；
（3）在截取层数时，一般取框支层以上 3层；
（4）转换层结构的整体分析，应选用墙元、壳元模型（SATWE），这样 FEQ 在传递荷载时更准确；
（5）FEQ主要计算框支托梁配筋、剪力墙加强部位的配筋，其他部位、构件的配筋应参考整体分析的结果。经校核，该工程 FEQ 的框支梁底筋计算结果大部分都小于 SATWE 整体结算的结果，部分箍筋的有限元计算值大于SATWE计算结果。
五、转换构件
1框支柱
框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。该工程框支柱抗震等级为一级，轴压比不得大于0.6，对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱，不得大于0.55。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不宜小于Φ12@100，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。在工程中，个别框支柱还兼作剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2 的要求， 折算成配箍率（C55混凝土）即为1.82%。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配，底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱剪力非常小。 然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加，因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。
另为了加强转换层上下连接， 框支柱上部墙体范围内的纵筋应伸入上部墙体内一层；其余在墙体范围的纵筋则水平锚入转换层梁板内，满足锚固要求 LaE。
2 框支梁
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于其墙上厚度的2倍，且不小于 400mm；高度不小于计算跨度的1/6。工程框支梁宽度为700～800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力构件，因而在设计时应留有较多的安全储，一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于 0.5%。框支柱在满足计算要求下，配筋率不得小于1.2%。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力
存在，因此应配置足够数量的腰筋，腰筋采用Φ18，沿梁高间距不大于200mm， 并且应可靠锚入支座内，框支梁受剪很大，而且对于这样的抗震重要部位，更应强调“强剪弱弯”原则，在纵筋已有一定富余的情况下，箍筋更应加强，箍筋采用Φ16@100六肢箍全长加密，配箍率达到1.18%。
3 转换层楼板
框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配；而在下部楼层，由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层处荷载分配产生突变。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务；并且由于转换层楼板必须有足够的刚度保证。转换层楼板采用 C40的混凝土，厚度 200mm。Φ12@150 钢筋双层双向整板拉通，配筋率达到0.38%。另外，为了协助转换层楼板完成剪力重分配，将该层以上及以下各一层楼板也适当加强，均取厚度150mm。
六、几点设计体会
（1）在结构方案设计阶段， 应对结构体系的特点有清醒的认识，有针对性的对结构薄弱层、薄弱部位及由于建筑设计方案可能带来的抗风抗震设计缺陷有宏观的把握。
（2）框支剪力墙结构是抗震不利的结构体系。设计重点应放在转换层。当转换层位置较高时应加强底部框支层的等效刚度，防止底部位移突变。
关键词：剪力墙；结构设计；分析
Abstract: with the development of economy, building business is important, the main carriers of economic development, this paper mainly to the building floor shear wall structure design some analysis and study, so as to better to complete the building structural design, and assure the construction safety and quality.
Keywords: shear wall; Structure design; analysis
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
我国城市化建设不断扩大，住房需求急骤增大，单位建设用地日益紧张，土地是不可再生资源，高层建筑便有很大的发展空间，对高层住宅结构设计的进一步深入探讨和研究，有着重要的现实意义。剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理、墙面平整，所以高层建筑结构中越来越多地采用剪力墙结构，剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构，但比框剪结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，则传基础荷载更均匀、合理。
一、剪力墙的种类
随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。
剪力墙根据墙肢的高厚比分为一般剪力墙和短肢剪力墙。
剪力墙按受力特性的不同主要可分为：①整体剪力墙。②小开口整体剪力墙。③双肢墙（多肢墙）。④壁式框架。
二、剪力墙布置应注意的问题
1.剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向或多向布置，不同方向的剪力墙宜分别联结在一起，应尽量拉通、对直，以具有较好的空间工作性能；抗震设计时，应避免仅单向有墙的结构布置形式，宜使两个方向侧向刚度接近，两个方向的自振周期宜相近。剪力墙平面布置应尽可能做到规则，避免过大的扭转效应。
2.纵、横向剪力墙宜组成L形、T形和匚形等形式，以使纵墙（横墙）可以作为横墙（纵墙）的翼缘，从而提高其刚度、承载力和抗扭能力；楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置，以增强其空间刚度和整体性。
3.剪力墙的侧向刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构自重，增大结构的可利用空间，剪力墙不宜布置得太密，使结构具有适宜的侧向刚度；若侧向刚度过大，不仅加大自重，还会使地震力增大，对结构受力不利。
4.剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变；允许沿高度改变墙厚和混凝土强度等级，或减少部分墙肢，使侧向刚度沿高度逐渐减小。剪力墙沿高度不连续，
将造成结构沿高度刚度突变，对结构抗震不利。
5.细高的剪力墙（高宽比大于2）容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免发生脆性的剪切破坏。因此，当剪力墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的若干独立墙段，每个独立墙段可以是整截面墙，也可以是联肢墙，墙段之间宜采用弱连梁连接（如楼板或跨高比大于6的连梁），因弱连梁对墙肢内力的影响可以忽略，则可近似认为分成了若干独立墙段。此外，当墙段长度较小时，受弯产生的裂缝宽度较小，而且墙体的配筋又能充分地发挥作用，因此墙段的长度不宜大于8m。
6.剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。为此规定剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。错洞剪力墙和叠合错洞墙都是不规则开洞的剪力墙，其应力分布比较复杂，容易造成剪力墙的薄弱部位，常规计算无法获得其实际应力，构造比较复杂，因此宜避免使用错洞墙和叠合错洞墙
三、剪力墙结构设计分析
1、 剪力墙中大墙肢处理
剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙(高宽比大于2)很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样一来可以避免受到脆性的剪切破坏。 在墙长度较长的情况下， 为满足每墙段的高宽比均大于2， 可以通过开洞的方式分割长墙为小而均匀的独立墙段。除此以外， 在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小， 可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。 而对于剪力墙结构中， 存在较少的长度大于 8m 的大墙肢，在理论计算中楼层的剪力大部分由这些大墙肢来承受。 在发生地震特别是超烈度等强烈震动时， 最容易受到破坏的便是这些大墙肢。 小墙肢因没有足够的配筋，使整个墙面结构会受到全面破坏。为避免这种不利现象的发生， 对于超过 8m 的墙肢长度，可以采取以下两种处理方法：①开施工洞：开施工洞即在施工时墙内留洞，完工时砌填填充墙， 把长墙肢分成短墙肢。②开计算洞： 是指在进行结构计算时设有洞， 施工时仍为混凝土墙。但通过这样的计算方式， 可以加强其它小墙肢的配筋能力。这种方式主要适用于地下室外墙等不易实施开洞的剪力墙。
2、剪力墙连梁超筋的处理
剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。连梁的超筋。实质是剪力不满足剪压比要求。连粱易超筋的部位，一般剪力墙结构中，在总高度的l／3左右的楼层；平面中当墙段较长时，多在其中部的连梁；某墙段中墙肢截面高度大小悬殊不均匀时，在墙肢处连粱易超筋。剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，当剪力墙连梁不满足连梁的尺寸要求时，《高规》7225条给出了如下处理方法：①减小
连梁的截面高度。②抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅。③当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作。当第l、2种措施不能解决问题时，可采用第3种措施来处理，即假定连梁在大震下破坏，不再约束墙肢。另外，可在易超筋的部位，连梁按铰接处理进行整体计算，但应注意结构层间位移比尚需满足规范要求。
3、 配筋设计
墙体的配筋率，目前规定在一、二、 三级抗震等级的剪力墙中， 竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应小于 0.25％；部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率不应小于0.3％ ； 这配筋率比其在 80 年代前的配筋率： 0.07—0.1％ 要大多了，和国外的配筋率 0.1—0.25％ 的高者基本接轨， 这在高层或者较长的剪力墙结构中应该是合理的， 但对于低矮、 短小的剪力墙值得探讨。墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏， 同时起抵抗温度应力防止砼出现裂缝， 设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加， 特别在连梁部位或温度、 刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、 短的房屋， 其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。 墙的竖向钢筋主要起抗弯作用， 目前在一些多层剪力墙中计算结果多为构造配筋；但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋，笔者认为竖向最小配筋率， 应该包括边缘构件中的钢筋， 墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距不大于300mm，也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度，对抗震不利。
4、住宅楼底层框架柱网的设置
底层应为全框架，至少应是框架形式，即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱，且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大，一般控制在7．5m左右，并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上，底框结构大多为住楼，该跨度对应上部可分割为两开间(4．2m+3．3m或4．5m+3．3m)，(大于4．2m，已为大开间，其面积比受到规范限制)，而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在1／5一l／8梁跨，如果柱网过大，会使梁断面及配筋出现异常现象，而上部悬墙数目增多，更会加重这种现象。控制柱网尺寸，给出规定限值，限制框架梁上的悬墙数目，对底层框架剪力墙结构来说非常重要。
结语
因此 ,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏 ,也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则 ,同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服 ,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。所以要注意结构设计中的问题，加大新技术的研究，这样建筑的结构设计就会更加安全、实用、可靠、经济。
参考文献
【1】建筑抗震设计规范规范．GB5001 I--2001．
【2】高层建筑混凝土结构技术规程．JGJ3—2002．
【3】方鄂华．高层建筑钢筋混凝土结构概念设计【M】．北京：机械工业出版社。2004．
关键词：高层；太阳能；热水系统
中图分类号：TK511文献标识码： A 文章编号：
引言：
高层住宅将是我国大中城市今后主要的住宅类型，国内专业从事太阳能热水系统设计、生产、工程安装的科工贸一体化的高新技术企业，在太阳能热水系统中与中高层住宅建筑一体化方面进行了多年的探索，并有不少收获。
1、太阳能热水器与住宅建筑一体化的主要内容
1.1外观上的一体化。实现太阳能热水系统与建筑的完美结合，应根据建筑外形的特点合理选择和摆放太阳能集热器，使太阳能集热器成为住宅建筑的一部分，实现两者在颜色、造型、质感上协调与统一。
1.2管路布局的一体化。应合理布置太阳能热水系统的循环管路以及冷热水供应管路，尽量减小热水管路的长度，在建筑设计施工时，应事先设计留出所有管路布局和通路。
1.3建筑结构上的一体化。住宅建筑的结构设计与施工，应妥善解决太阳能集热器的摆放和安装问题，确保建筑物的承重、防水等功能不受影响，并充分考虑太阳能集热器承重、抗风雪冰雹等的能力。
1.4太阳能系统管理的方便性。太阳能热水系统的运行和管理，应可靠、稳定、安全、易于安装、检修、维护、合理解决太阳能与辅助能源的匹配问题，实现太阳能系统的智能化全自动控制。应方便系统的后期管理，如方便物业的计费与收费，避免物业与业主之间的矛盾等。
2、高层住宅使用太阳能热水器的特点
高层住宅因楼层多，住户数量大，屋顶面积相对较小等特点，对太阳能热水系统的安装有更高的要求。如果采用通常在底层和多层住宅上的安置方案，通常会出现以下两个问题:一是用水端热水压和自来水供水水压相差很大，不易调节水温，严重影响正常使用;二是热水由屋顶太阳能水箱传递到住户的过程中，由于管线过长热损失严重，易产生无效冷水，尤其对较低层用户影响较大。结合考虑现代居民的用水需求和高层住宅的特点，太阳能热水系统宜满足以下几点要求:
(1)热水供应充足。由于住户不同的作息习惯，不同时段均有一定的用热水负荷，这就要求太阳能热水系统进行不间断地循环传热，使储热水箱中的水保持一定温度，所以不宜采用非循环的直流式系统。此外，考虑到太阳能的不稳定性，系统应设置辅助加热设备。
(2)水压平衡。为了保证冷水压力和热水压力应平衡，应选用可承压运行的太阳能集热器和系统
(3)减少无效冷水。高层住宅的热水管线易因较长而较大产生热损失。可考虑使太阳能热水系统尽量设置在用水点附近，缩短管线长度。或采用合理的循环方式，使水或其它传热介质不断地被循环加热，保证管道内的介质温度水平。
(4)水质清洁卫生。太阳能热水设备长期使用后，会产生老化、腐蚀、结垢等情况，且水在加热过程中也会反对集热器产生结垢和腐蚀影响。住户用水与设备直接接触，既有可能减少集热器的寿命，也易产生污染。高层住宅用水量大，系统复杂，为确保良好运行，更要保证用水品质。间接循环系统可避免上述问题，住户用水在储水箱内通过换热器接收传热介质带来的热量。
(5)住户得热公平，易于计量。对于使用同一热水系统的住户，应保证每一住户公平地使用热水。对于集中式热水系统，集热器之间以及集热器和储水箱之间宜采用同程连接，各用水末端水流阻力相近，相对于系统管路的位置基本相同，保证对每户供热的均衡。辅助加热系统可分户设置，每户根据用水水量和温度要求进行辅助加热设置，辅助能源费由各户直接承担。根据高层住宅的用水特点对太阳能热水系统提出的要求，高层住宅的太阳能热水系统的系统更适合采用强制循环的运行方式，间接式的传热类型，并附加分户辅助热源。目前在建筑中的具体应用一般有三类，分为集中式(集中集热、集中储热)，集中―分散式(集中集热、分散储热)和分散式(分散集热、分散储热)。
3、集中供热式太阳能系统
集中供热式太阳能系统将太阳能集热器和储水箱集中放置，通常集热器集中排列在屋顶或屋顶梁架上，储水箱放置在屋顶或地下，储水箱放于屋顶时须考虑结构承重问题。由于集热器位置高于储水箱，系统必须强制循环运行，须设置温差系统控制，当温差达到一定要求时，系统开始循环加热。传热方式可采用直接传热或间接传热，直接传热没有换热过程，得热效率高。间接传热使用传热介质进行换热，存在一定热损失，但更能保证用水卫生。到户热水管线要合理规划，以管道距离最短和面积最小的可行方案最优。辅助加热系统可选用集中和分户两种方式。集中辅助加热集成化程度最高，管路相对简单;分户辅助加热可靠性高，若集热系统出现故障时，仍能保证住户热水供应。
4、集中式供热太阳能系统特点
(1)运行稳定，使用合理。此类供热式系统技术成熟、运行稳定，且造价较低、立管少。整体集热和传热使集热效率显著高于其他系统运行方式。所有热水使用均由集中储水箱按需供给住户，既满足住户用热需求又不造成浪费。
(2)辅助加热系统计费。集中辅助加热系统若应用于普通住宅，所耗能源需分户收费，每户均须安装冷水表、热水表各一个，由于楼层高低造成无效冷水排放的差异，且每户用热需求大小不一，不易合理定价。分户辅助加热系统的能耗从该户电费里按使用量扣除，住户只需平均分摊太阳能系统的循环泵的电费和冷水费。分户加热方式方便收费和管理，但初始投资相对较高。
(3)系统缺陷。住户过多时，屋顶空间可能无法容纳所需的集热器和储水箱;因水箱放置于屋顶，管线较长将导致热损失，同时随着楼层降低增加无效冷水的排放，造成热量和水资源的双重浪费。
5、集中―分散式供热太阳能系统
集中―分散式供热系统采用集中的太阳能集热器和分散的储水箱设置。集热器与集中式供热系统在屋顶陈列方式相同，储水箱每户独立设置，可放置在厨房、阳台、窗台下面等空间。安装循环泵形成循环管路，采用间接循环方式，水或其他传热介质经集热器加热后，沿管路输送到每个储水箱中的盘管换热器内，将水箱内的普通自来水加热，接着传热介质再沿循环管路返回到集热器继续被加热，再循环加热各个分户水箱。水箱中的自来水管安装在下端，住户用热水时，由自来将热水顶出。
5.1集中―分散式供热太阳能系统运行设置
(1)温差监控。对自来水和传热介质设置温度检测，当二者温差达到一定数值时，启动循环泵加热各户水箱。当温差低于一定数值时，系统停止循环。
(2)在储水箱设置电磁阀和温度检测。循环泵启动后，当水箱温度小于传热介质温度一定数值时，电磁阀开启，换热器开始传递热量;反之，则电磁阀关闭，换热器停止工作。
（3)分户辅助加热。每个住户得太阳能热量是平均的，水箱温度可直接显示，分户设置辅助加热系统，由住户决定是否开启辅助加热系统。
5.2集中―分散式供热太阳能系统特点
(1)太阳能均等分配。由于各户水箱共享同一循环管路中的热能，不存在管线长短差异造成的热损失，住户均有平等的机会享用热能，可减少纠纷。
(2)良好控制。每户用水都来自自用储水箱，由自来水将热水顶出，冷热水压平衡，利于住户调节。且不存在集中储热系统中因管线过长造成的无效冷水。
(3)计费方便。本文中方式初始投资较高，开始运营后，仅控制系统和循环泵消耗电能，水费和辅助加热电费都归入住户水电费，方便计量收费，减少了因计费问题带来的纠纷。
(4)设计灵活。整套系统所需管线少，管道面积小。屋顶只需放置集热器，结构负荷小。储水箱可根据建筑形态灵活放置。
(5)应用问题。该系统在实际应用中，因初始投资高，安装复杂，从经济的角度来看被采纳程度较低。另外实际节能情况也有待考量，因该方式是非按需供给热水，每户实际用水量或大小不均或无热水需求，但储水箱仍保持水温，造成能量的浪费，且在太阳能供给不足的时节，不能集中供给真正有热水需求的住户，使他们需打开辅助加热，进一步消耗电能，则不能达到理想节能效果。
6、分散式供热太阳能系统
分散式供热系统即将集热器和储水箱都分户放置，常用于屋顶面积不够或屋顶不能放置集热器的情况。太阳能集热器通常安装在建筑墙面、阳台等立面部位，储水箱根据住宅设计可灵活放置在阳台或室内。每户设置辅助加热系统。该系统不限于循环方式，可采用最简单成本最低的自然循环，通过热虹吸传递热水，但储水箱须高于集热器，其他循环方式则无此相对位置要求。分散式供热太阳能系统系统特点：
(1)独立使用、产权明晰。整套系统都是分户设置，计费明确，且各户之间互不影响。
(2)节省管材和无效冷水。每户的集热器和储水箱均于户中安置，不用在整栋楼安装立管，节省管道面积。所以管道短，基本不产生无效冷水。
(3)热辐射接收量小。出于建筑设计和安全性考虑，大部分集热器以90℃与立面贴合安装，这样将严重影响集热器的太阳能辐射接收量。有条件的阳台可考虑预埋支架或浇筑挑板，使集热器安装倾角接近当地最佳倾角。或考虑增大集热器面积，保证接收到更多的太阳辐射。另外低层住户受到周围建筑物遮挡的影响，立面难以保证充足的辐射接收量，无法安装使用安装太阳能热水器，不能满足节能要求。
7、高层住宅太阳能热水系统设计考虑的主要方面
7.1从避免遮光解决考虑，太阳能集热器应放置在高层住宅的楼顶。我国位于北半球，太阳能集热器采光面应朝南、南偏东、正东、正西等方向放置，才能接收到太阳能。住宅建筑上可以选择的位置包括楼顶、符合上述朝向的阳台和建筑外墙等，但对于高层住宅群，如果太阳能集热器放置在用户阳台或建筑外墙的位置，则存在较严重的遮光问题，太阳能集热器采光口每天接受的太阳光有限，因而不能有效发挥太阳能的作用。因此，对于中高层住宅群，只有将太阳能集热器放置在楼顶，才能从根本上解决太阳能的遮光问题。现有的太阳能集热器产品既可以放在平屋面上，也可以放在坡屋面上，还可以水平放置在楼顶的廊架上，因此可以实现太阳能集热器与建筑外观相协调。在满足使用功能的前提下，甚至还能达到为建筑外观增色的效果。
7.2从公平使用太阳能的角度考虑，应能让高层住宅的所有住户都有权利使用上太阳能热水。国内市场上现有的家用太阳能热水器，90%以上的产品均采用不承压落水使用的方式，即太阳能热水箱与太阳能集热器（管）一起放置在楼顶，太阳能热水箱为开式不承压水箱，注水时，通过自来水压力进入楼顶太阳能水箱，经过一天的加热，水箱内的冷水变成热水，使用时，利用太阳能水箱在高箱的落差落水使用热水。显然，由于高层/小高层住宅可能存在分区供水或管线过长等问题，对于住在中高层住宅低区的住户，安装这种太阳能热水器显然存在技术难题。为了解决上述问题，一些太阳能厂家将太阳能热水器设计安装住宅楼的阳台、南立面墙等位置。但这种方式仅适合不存在遮挡的单排高层住宅楼上；对于中高层住宅楼群，这种方式存在严重的遮光问题。
综上所述，对于中高层住宅太阳能系统的设计，应满足太阳能集热器放置在住宅楼顶、并使中高层住宅的所有住户都有权利使用上太阳能热水。
7.3高层住宅的太阳能热水系统应方便物业管理，避免业主与物业管理之间由此产生纠纷。对于高层住宅，如果采用集中太阳能热水系统，然后通过供水管路将热水输送到各个用户，则很容易解决太阳能遮光和住宅楼所有住户全部使用上太阳能热水问题。但实践证明，这种方案却很容易带来业主与物业管理之间的纠纷。由于太阳能本身产生的热水量直接受天气阴晴和季节的影响，如果不配套辅助热源，则热水供应量不能保证，业主必定有意见；如果配套辅助热源，当太阳能产热水量不足时，则可能通过电/燃油/燃气等辅助热源加热热水，可确保热水供应，但供应用户的热水成本就随着辅助热源用量的变化而变化，给热水定价和收费带来麻烦，很容易使业主产生误解，从而带来纠纷。这也是多年来集中太阳能热水系统迟迟不能在中高层住宅建筑上得到推广应用的主要原因之一。因此，高层住宅太阳能热水系统的设计，必须考虑如何避免业主与物业之间产生纠纷。
结束语：
目前我国的城市高层住宅中，安装集中式供热太阳能系统的住宅最多，因其集热效率高、造价较低、安装维护方便，且与多层住宅中集热器和储水箱统一安装在楼顶相似，住户接受程度也较高，被广泛使用。在具体设计和应用时，需因地制宜，选择合适的运行方式，保证住户用水需求，并尽量减少管道数量和长度，使系统合理高效地运行。
参考文献：
