超高层建筑结构设计范文

导语：如何才能写好一篇超高层建筑结构设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1.1抗震设防烈度

对于超过100m以上的建筑物，在不同强度的抗震设防烈度下，对于建筑物的高度要求也是不尽相同的。一般情况下，抗震设防烈度在8度的区域不适宜建设300m以上的建筑物，超高层建筑适合建设在抗震设防烈度在6度的地区。

1.2结构方案

对于一个优秀的建筑设计师来说，在设计中首先就要考虑到建筑物的结构方案问题，尤其对于超高层建筑来说，如果结构方案选择不当，将会引起整个方案的调整，因此，在设计单位进行建筑方案设计时，需要有结构专业参与到设计当中。

1.3结构类型

在超高层建筑结构类型的选择上，我们不但要充分考虑到拟建方案所在地的岩土工程地质条件，同时要考虑到该区域的抗震度要求。另外，为了节约建筑成本，我们还需要充分考虑到在工程造价问题以及施工的合理性问题，同等条件下选择造价较低的合理的结构类型。

2超高层建筑的结构设计

2.1风载荷

在超高层建筑的结构当中，由于建筑结构的第一自振周期与其所在地面卓越周期相差很大，随着建筑物高度的不断增加，风载荷的影响要远远大于地震对建筑物的影响，特别是对于一些比较柔的超高层建筑，风载荷是它结构设计中的控制因素。因此，我们有必要对风载荷进行专业地研究。一般情况下，我国规定风载荷的计算公式为Wk=βzμsμzW0，其中μz为风压高度的变化系数。其中A类地面：μz=0.794Z0.24；B类地面：μz=0.479Z0.52；C类地面：μz=0.284Z0.40。在《建筑结构荷载规范》当中，对200m以上的超高层建筑也进行了相应的规范，其中就包括在对超高层建筑确定非圆形截面横风向风振等效风荷载情况时，要求必须进行风洞试验。它的主要目的在于通过试验对建筑外形的空气动力进行进一步优化，同时确定围护结构以及主体结构的风载荷的标准值，对设计整体进行优化。3.2重力载荷对于超高层建筑，在设计时要考虑到重力载荷的传力情况，实现合理的传力途径，因此在设计时对于重力载荷的途径要尽可能地直接明了，同时要充分考虑到因建筑外圈框架和核心筒之间轴压比之间的差异而造成的变形差对水平构件产生的影响。一般采用一些施工的处理方法连接框架与核心筒。

2.3混合结构的设计

在超高层的建筑当中，很多时候都会采用混合结构设计，混合结构分为3种，而在实际中常用的是圆钢管或者是矩形钢管的混凝土框架与钢筋混凝土核心筒的混合结构，以及型钢混凝土框架与钢筋混凝土核心筒（内外框梁为钢梁或型钢混凝土梁）的混合结构两种。每种结构类型在设计上对钢材用量的需要也不尽相同。在设计中，要考虑到对型钢、圆钢管混凝土中柱钢骨的含钢量，严格按照技术规程的要求进行控制，同时，在钢筋混凝土的核心筒要设置型钢柱，这样就可以确保型钢混凝土、筒体延性相同，从而促使它们两者之间的竖向变形减小。对于结构抗侧刚度无法满足变形需要的混合结构，我们采取相应措施进行弥补。比如，设置水平仲臂析架的加强层，或利用避难层或设备层在外框或外框筒周边设置环状析架。

3超高层建筑结构设计的关键点

3.1构造设计要合理

在对超高层建筑物进行设计时，必须保证构造的设计谨慎并合理，重点要注意对一些薄弱的部位进行加强，避免出现薄弱层，充分考虑到温度应力对建筑物的影响以及建筑物的抗震能力，注意构件的延性以及钢筋的锚固长度，在对平面和立面进行布置时要确保平整均匀。

3.2计算简图要合适

计算简图是对建筑物结构进行计算的基础，它直接关系到超高层建筑的结构安全。为了保证结构的安全性，我们必须从计算简图抓起，慎重研究，合理选择，对于存在于计算简图中的误差，要保证其值控制在技术规程允许的范围内。

3.3结构方案选择要合理

建筑方案的合理性取决于结构方案是否合理，因此，在选择结构方案时不但要充分考虑到经济因素，还要充分考虑方案的结构形式和结构体系，同时能够充分结合设计要求、材料、施工以及自然因素等来确定结构方案，确保结构方案的合理性。

3.4基础方案选择要合理

在进行基础方案的设计中，设计师要考虑到载荷的分布情况，工程所在的自然因素、地质条件，施工方的施工条件，周围建筑物对所设计建筑物造成的影响等各方面因素，以此来确保基础方案的选择既经济又合理，达到最优效果。

4结语

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关键词：复杂高层；超高咏ㄖ；结构设计；设计要点

中图分类号：TU97 文献标识码：A

在建筑行业发展中，越来越多新技术、新工艺和新材料应用其中，这就对工程结构设计提出了更高的要求。尤其是在当前复杂高层和超高层建筑的结构设计中，可能受到一系列客观因素影响，为工程结构埋下安全隐患，影响工程结构设计质量。尤其是在高层建筑结构设计中，相较于普通的建筑而言，结构设计要求更高，需要充分结合建筑特性，把握复杂高层和超高层建筑设计技术要点，提升设计合理性，为后续施工活动有序开展打下坚实的基础。

一、复杂高层和超高层建筑结构设计

某建筑工程总高度78.5m，高22层，主楼地下两层，地面20层。建筑结构为框剪结构，通过多方设计方案论证，桩基工程选择后压浆钻孔灌注桩，选择端承-摩擦桩的装荷载形式，压浆钻孔灌注桩295根，φ700桩252根，有效桩长18m～19m。采用标号C25的混凝土，关注前0.5m?～0.5m?碎石置于空洞地步。关注过程中，导管同孔底之间的距离为0.5m，连续灌注混凝土。

复杂高层和超高层建筑结构设计中，相较于普通的建筑结构设计而言存在明显的差异。一般其概况下，普通建筑的高度是在200m以下，复杂高层和超高层建筑的高度则超过了200m，这就对建筑工程稳定性提出了更高的要求。普通建筑多为钢筋混凝土结构，而复杂高层和超高层建筑结构则是多为钢结构或是混合结构，设计技术含量较高，结构更为复杂。此外，在复杂高层和超高层建筑结构设计中，需要充分考虑到建筑抗震要求、环境因素、自重以及风荷载等因素的影响，设计内容较为复杂，所以复杂高层和超高层建筑结构设计难度更大。

二、复杂高层和超高层建筑概念设计

（一）提升对概念设计的重视程度

近些年来，在复杂高层和超高层建筑结构设计中，设计理念不断创新，积累了丰富的结构设计经验，其中最具代表性的就是概念设计。在概念设计中，提升结构设计规则性和均匀性；结构中作用力传递更为清晰；结构设计中应该充分体现高标准的要求；结构设计中融入节能减排理念，促使结构设计更为科学合理；设计中，提升建筑材料利用效率，在满足建筑结构整体设计要求的同时，迎合可持续发展要求。基于此，为了满足上述设计要求，设计人员应该同建筑工程师进行密切的交流，在充分交流基础上，提升建筑结构设计合理性。

（二）选择合理的结构抗侧力体系

在复杂高层和超高层建筑结构设计中，为了可以有效提升结构设计安全性，选择抗侧力体系是尤为必要的。在选择结构抗侧力体系中，应该根据建筑具体高度来选择，明确结构抗侧力体系和建筑物高度之间的关系，如果建筑高度在100m以下，可以选择框架、框架剪力墙和剪力墙体系；如果建筑高度在100m～200m以内，则选择框架核心筒、框架核心筒伸臂；建筑高度在600m左右时，选择筒中筒伸臂、桁架、斜撑组合体；在结构设计中，需要充分考虑到结构内部各个部件之间的关系，形成一个整体；如果建筑工程结构中存在多个抗侧力结构体系，应该分别对这些抗侧力结构体系进行分析，在此基础上科学分析和判断。

（三）提高建筑抗震设计重视程度

提高建筑抗震设计重视程度是尤为必要的，尤其是在复杂高层和超高层建筑结构设计中，抗震设计对于建筑安全影响较大。在选择抗震方案中，需要选择合理的施工材料，质量符合建筑要求；尽可能降低地震过程中能量的扩大，对建筑构件的承载力进行验收，计算地震下建筑结构位移数值；高层建筑工程设计中，结构抗震手段的应用需要在得到位移数据基础上实现，设计更加合理的建筑工程结构设计方案，一旦建筑结构发生变形可以起到有效的保护作用；结构设计中体现出建筑构件的生产要求和界面变化情况，提升结构设计稳定性和牢固性。

（四）复杂高层和超高层建筑结构设计融合经济理念

在复杂高层和超高层建筑结构设计中，由于工程项目较为庞大，在具体的结构设计中，可能受到客观因素影响出现一系列成本问题。故此，在建筑结构设计中，需要充分融合经济型设计理念，对结构设计方案优化处理，避免建筑工程结构冗长带来的资源和资金浪费，提升资金利用效率。

三、复杂高层和超高层建筑结构设计精准性

（一）选择合理的结构设计软件，提升设计结果精准性

在复杂高层和超高层建筑结构设计中，设计工程师需要充分掌握前沿的设计手段和方法，能够选择合理的分析软件，提升计算结果准确性。当前我国复杂高层和超高层建筑结构计算软件种类繁多，但是不同软件侧重点存在明显的差异，这就需要在结构设计中，设计人员可以了解到不同软件的具体功能和应用范围，结合工程结构设计要求来选择合理的计算机软件。此外，在复杂高层和超高层建筑结构设计中，还应该对力学理念合理判断和分析，结合自身丰富的设计经验，提升计算结果精准性。

（二）加强荷载和作用力的考量

在复杂高层和超高层建筑结构设计中，设计工程师需要充分结合复杂高层和超高层建筑结构特性，明确结构自身的竖向荷载力大小和风荷载的影响因素，将其融入到后续的结构设计中，提升设计合理性。复杂高层和超高层建筑结构设计中，除了需要考虑到结构稳定性问题以外，还可以组织风洞试验，测试建筑的抗风能力。在后续的实验中，可以设计模型来模拟在不同风场环境下，建筑物的抗风能力和受力情况，有针对性提升建筑物结构的稳定性。

建筑工程结构设计中，还需要考虑到倒塌水准，主要表现在以下几个方面：其一，复杂高层和超高层建筑的延性结构构件，构件的弹性变形能力高低同结构抗震能力存在密切联系；其二，对于复杂高层和超高层建筑中的构件，满足各项技术要求；就复杂高层和超高层建筑结构设计要求，对于建筑物中的控制构件，满足建筑结构抗震设计要求，能够在不同环境下保持相应的弹性。

（三）科学计算自振周期

复杂高层和超高层建筑结构设计中，需要充分把握震动规律，提升设计合理性。但是不同的振幅和频率，可能出现大幅度震动现象，进而影响到建筑结构稳定性。故此，在建筑结构设计中，需要科学计算出自震周期，结合抗震强度、建筑高度进行科学计算，确保自振结果精准性。

（四）建筑的垂直交通设计

复杂高层和超高层建筑的结构形式主要为框架―剪力墙和核心筒结构，此种建筑结构形式可以有效提升结构稳定性，同时垂直交通体系结构可以产生较大的水平在和抵抗力。除了需要考虑到楼梯、电梯和卫生间等区域以外，向平面中央集中，可以有效减少空间占地面积，赋予建筑更好的交通环境和采光效果。垂直交通结构体系设计中，需要充分协调采光和节能之间的关系，便于后续的维护工作开展。

结论

综上所述，复杂高层和超高层建筑由于自身特性，建筑物高度较高，在结构设计中需要充分考虑到建筑抗震性能、垂直交通设计和载荷计算等问题，确保建筑工程结构稳定性和安全性，满足高层建筑使用要求，维护人们的生命财产安全。同时，对于建筑行业长远发展具有更加突出的促进作用。

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关键词：超高层；建筑结构；设计；问题

中图分类号：TU3 文献标识码： A

1、超高层建筑结构受力特点

超高层建筑结构受力特点最主要是在两个部分，第一个就是高层建筑自己本身受重力影响而产生的对于建筑基础的负荷，另一部分就是来自于建筑外部所施加的作用力，不同类型的框架结构，有着不同的架构形式，因而导致其优缺点各有不同。

（一）框架结构。框架结构的主要受力部分是建筑的支柱和梁，结构基础是用来承受整体受力的，三个结合起来构成了高层建筑的承重结构，楼板则是用于力的传递。其主要特点是建筑内部的空间是比较大的，建筑的立面处理是相对容易的，楼板的平面布置也是灵活方便的，受力特点主要是在侧向刚度比较小，但是如果建筑的层数比较多，在受到水平方向的负荷时候侧移量比较大，很不利于建筑的稳定性，因此，框架结构有其相对的局限性。

（二）剪刀结构。剪刀结构的特点是整个建筑所受到的所有力，包括自己本身的承重和外部水平方向或是垂直方向的载荷，全部是有建筑墙体所承重的承受的，因此，剪刀结构在力的传导方面来说直接、均匀，不会产生什么冲突。此外，剪刀结构在整体强度和刚度上有着十分卓越的表现。其的整体性和延展性能很强，在受到较大的外部力量的时候，例如地震等，结构侧向位移是易于控制的，不容易倒塌的。但是，剪刀结构在其建筑的平面布置来说相对死板，因此，剪刀结构的适用范围只能在住宅和宾馆等建筑。

（三）框架―剪刀结构。框架―剪刀结构是在框架结构和剪刀结构中，选取各自的优点所在，融合并延伸而所得的。在垂直方向的力的传导上，其轴向负荷和变形主要是由框架与剪刀结构共同来承受的，而水平方向的传递方面，则是通过剪刀结构来承受的，这主要是因为剪刀结构具有比较高的抗侧力和强度。框架―剪刀结构不但在力的传导过程中比较均匀和直接，而且在整体性和抗侧力方面都优于框架结构，因此在高层建筑中比较普遍。

（四）筒体结构。筒体结构则是在近几年所兴起来的一种建筑结构，主体结构是以筒体为基础的，其建筑结构的强度和刚度远远优秀于传统的建筑结构。在高层建筑中，运用筒子结构能够极大地提高整个建筑的受力性，在其他方面也是有着比较大的优点。因为筒子结构在力的承重和分配上更加合理，因此主要应用在超高层建筑的结构设计方面上，尤其是大空间和大跨度的高层建筑。

2、超高层建筑结构设计原则

2.1、基础方案要合理

建筑结构设计作为高层建筑施工项目的基本前提和必要基础，其工作成效会对整个高层建筑的施工成效造成重大影响，因此，建筑结构的设计单位，必须按照项目工程的实际施工情况和施工现场的地质环境，设计出科学、合理、符合建筑结构施工实际需求的设计方案。与此同时，在设计建筑结构基础方案的时候，要配置相应的施工现场地质条件的调查报告，促使建筑物的地基发挥其最大潜能，推动建筑施工项目获得最大的成果。此外，建筑结构设计单位，需要从整体上把握建筑物的实际情况，准确掌握建筑物的最大负和基本结构框架，在此基础上，制定出适合的施工方案，促使建筑结构设计单位的利益达到最大化状态。

2.2、计算简图要适当

在设计建筑结构施工简图的时候，需要经过大量的数据分析，详细了解施工现场的情况和施工设计要求，在此基础上，提高简图设计工作的有效性，从而为高层建筑施工的安全、可靠性奠定良好的基础。对此，要求在建筑结构设计单位，要重点注意建筑物结构节点问题，此处的接点与传统理念下的铰节点或者是钢节点有所区别。建筑结构设计单位，在全面掌握建筑物结构节点的基础上设计简图，有利于提高简图的计算精确性，减少误差。

2.3、结构措施要完善

除了基础方案要合理性、计算简图要适当这两点之外，还有一条特别重要的建筑结构设计原则，就是结构措施要完善。很多建筑结构设计单位，往往会忽略这点原则的重要性，使得设计方案不尽完美。针对结构措施要完善这点，建筑结构设计单位，在开展设计工作的时候，需要注意结构组件的延展性问题。同时，设计单位还应该加强对薄弱环节的关注力度，将“强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉”的原则，观察落实到整个建筑结构的设计工作中，从而增强高层建筑结构设计的可靠性。

3、超高层建筑建筑结构设计的相关问题分析

3.1、结构的超高问题

超高层建筑结构设计规范、抗震规范当中对结构总高度给出了限制，尤其是近年来修订的新规范标准对超高问题上将限定高度氛围了A级和B级两种，A、B二级高度不论是在结构设计方法还是在处理措施上都存在较大差异。但调查发现，在实际工作当中很多工程师并没有重视此类问题，以至于导致在施工图审查时无法通过，从而严重影响了工期、施工进度及建筑物的整体规划，付出了巨大代价。

3.2、短肢剪力墙的设置问题

钢筋混凝土结构设计规范当中明确提出：“短肢剪力墙墙肢界面高厚比为5：8”，同时根据大量的试验与数据分析结果，在超高层建筑设计中限制了短肢剪力墙的应用范围。所以，在超高层建筑结构设计当中工程师应该尽量不去采用短肢剪力墙，从而避免短肢剪力墙的设计给后续工作带来不必要的问题。

3.3、嵌固端的设置问题

超高层建筑一般都具有2层及2层以上的地下室结构，其嵌固端的设置位置一般在地下室顶板。但是在实际的结构设计工作当中，很多结构设计师并没有对嵌固端的设置上没有引起重视，其实在嵌固端的设计上需要注意以下几个方面：嵌固端上下层刚度比限制、嵌固端楼板设计及嵌固端上下层抗震等级设计等，在对嵌固端结构进行计算时其设计位置、抗震缝设计、嵌固端协调性等问题。但如果在超高层结构设计当中忽视了其中任何一个问题，都会对后期的设计工作产生巨大影响，因此为了避免后期工作当中陷入大量修改的境地必须要对此慎重对待。

3.4、结构的规则性问题

新修订的《钢筋混凝土结构设计规范》在结构规则上的内容出现了较大变化，同旧规范相比新规范添加了较多的限制条件，如结构平面规则性、嵌固端上下层刚度比等。其中还采用强制性的条文对结构的规则性问题进行了具体说明，即建筑物不得采用严重不规则的设计方案。正因如此，在超高层建筑结构设计上，工程师必须要对新规范所标定的各类限制条件进行分析，确保后期设计工作有条不紊的开展。

3.5、结构材料选用

超高层建筑不同于一般建筑物，在结构材料的选用上必须要紧密结合以下三点：轻便、稳固、延性。钢筋混凝土、纯钢材料都可以作为超高层从建筑结构构建的主要使用材料；而在外墙维护上应该尽量多选用复合板材，如玻璃幕墙、铝合金幕墙等。其次，在楼层面的选用上最好以钢板、混凝土面层为主，必要时还应该在承重结构表面喷涂防火材料。

总之，城市土地资源日趋紧张，城市建筑结构也不断的变化，为了进一步提高土地利用效率，高层建筑和超高层建筑越来越多的出现在城市中，并深入到人们的日常生活当中去。结构设计是超高层建筑建设的重要组成部分，并直接关系到未来高层建筑的使用、护养维修等各方面，因此需要引起我们的重视。

参考文献

[1]邱仓虎，刘建平，张宇华，谢诗溶，杜文博.对超高层建筑结构设计中几个问题的实践与思考[J].建筑结构，2012，07：22-26.

[2]夏云鹏.对超高层建筑结构设计中几个问题的实践与思考[J].中华民居（下旬刊），2014，05：184.

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【关键词】高层建筑；超高层建筑；结构分析；

在国外高层建筑物要比我国的高层建筑早很多，已经有一百多年的历史，最早建成高层建筑物的国家是美国。随着经济的不断发展，人口的不断增加，二战以后，世界对高层以及超高层建筑物的结构体系研究已经逐渐发展，结构设计水平逐渐提高，这使得高层与超高层建筑迅猛发展起来，并成为一个国家或者是城市的经济发展标志，越来越多的超高层建筑出现在人们的生活中，并且层数也越来越高，在某种程度上来讲，建筑物的层数比拼已经成了国家与国家的经济发展水平比拼。起初在高层与超高层建筑中，使用的是钢筋混凝土结构，但是事实证明钢筋混凝土的自重较大，体积也比较大，使得高层与超高层的功能受到限制。但是随着对高层与超高层建筑的结构设计，使用钢结构进行建设避免了钢筋混凝土结构的缺点，提高了高层与超高层建筑的使用功能，这是高层与超高层建筑中的一次跨越。目前，在我国的发达城市中超高层建筑越来越多，很多超高层建筑已经列入世界超高层建筑中的前茅，这是我国经济与科技发展的体现。

一、高层与超高层建筑结构设计的特点

首先，重视建筑物结构的水平荷载，防止地震力以及风载对建筑物造成影响。高层建筑与超高层建筑的自重以及楼面的荷载所引起的弯矩及轴力仅仅与建筑物总高度的一次方成正比。而建筑物的水平荷载所产生的力矩与轴力相对较大，与建筑物高度的二次方成正比另外，对于一定高度的建筑来讲竖直方向的荷载时一个固定值，而水平方向的荷载，由于受到地震以及风荷载的作用，会随着建筑物的结构特征的不同而发生较大的变化，可见水平方向的荷载作用力在结构设计中的重要性。

其次，重视建筑结构的轴向变形。在高层以及超高层建筑中，柱体会因为较大的竖向荷载而产生较大的轴向变形，此变形会严重影响到连续梁的弯矩大小，使得连续梁的中间支撑位置的负弯矩值变小，正弯矩值变大，两端的支撑位置处的负弯矩值也随之变大建筑中预制的构件长度要根据轴向的变形值进行调整与制作，因此建筑结构发生较大的轴向变形时，下料的长度会受到严重的影响另外，建筑结构发生轴向变形时还会对建筑构件的剪力以及侧移值的大小造成影响，使其产生影响到建筑物整体安全的结果。

第三，失稳是结构设计中的主要控制目标。与多层建筑相比，高层与超高层建筑对侧移的大小控制是尤为重要的，是建筑结构设计的关键之处。建筑物的高度越大，水平荷载作用下的结构侧移值会越来越大，对此进行控制是尤为重要的，要将侧移值控制在规定的安全范围内。

最后，重视对建筑结构的抗震性能化设计。使高层及超高层建筑和多层建筑的结构提高关键部位的抗震能力、变形能力，因此当发生地震或者是风荷载作用时发生变形的情况会更多、更严重。要想提高高层及超高层建筑的变形能力，使其在塑性变形后能力不减，避免在地震中发生房屋倒塌的现象，必须在对建筑的结构进行设计时，注意对结构延性的设计，采取相应的措施来提高结构的延性，最终达到提高建筑结构质量的目的。

二、高层及超高层建筑的结构体系

随着我国建筑业的不断发展，建筑技术趋于成熟，数量也越来越多，为了便于建筑规范的执行，将建筑物分为级与级的高层建筑。通常情况下，级建筑物只要按照现行的规定进行设计即可，但是对级建筑物在结构体系的设计时，要求要更严格，下面对常用的结构体系进行阐述。

首先，有框架结构，框架结构高度局限较大，在高烈度地区做到规范限值时，构件的截面过大，影响使用且不经济，也不满足国家规范多道设防的理念，所以出现框架―剪力墙体系。框架剪力墙体系实现了多道设防的理念，在建筑物的高度上比框架有所提高，大大的提高了建筑的承载力、刚度和延性，也能满足使用的需求，只需在建筑物的适当位置设置一定比例的剪力墙，从而达到使结构在竖向和水平的布置具有合理的承载力和刚度，更合理的满足规范的要求。使用灵活，一般用于对空间使用有要求的建筑，如办公、车库等公共建筑，在此结构中，两个体系所扮演的角色各不相同的但又不可分开，剪力墙起到承受水平方向剪力的作用，框架起到承受垂直方向的荷载作用。框架剪力墙体系所呈现的位移形式为弯剪型。在水平方向承受的作用力，剪力墙与框架通过刚度较强的楼板和连续梁组成到一起，形成相互合作的结构体系。剪力墙在建筑结构中的设计优点很多，是结构整体的侧向高度增大，水平方向的位移减小，框架所承受水平方向的剪力明显减小，且竖向方向的内力分布也变得均匀。因此，框架剪力墙体系的建筑物的框架体系低于建筑物的能建高度。其次，剪力墙体系。高层及超高层建筑物的受力结构是由剪力墙结构替代的，且全部由此替代为剪力墙体系。在此体系中，单片的剪力墙在建筑结构中承受了所有水平方面的作用力以及垂直方向的荷载作用力。由于剪力墙体系的结构为刚性，因此位移时出现的曲线形式为弯曲型。剪力墙体系的优点很多，具有较高的强度与刚度，延性良好，力的传递均匀，具有一定的整体性，此体系的建筑物坍塌现象少，被广泛应用在高层及超高层建筑中，能建高度较大，大于框架剪力墙体系以及剪力墙体系。第三，全剪力墙结构。此结构所承受的横向荷载与竖向荷载都是剪力墙，没有框架柱结构。此建筑结构适用于高层建筑中，并且选用此建筑结构建筑的楼层可以比框架剪力墙结构高。此结构的缺点在于成本造价高，内部的空间不可以进行任意的分割。在实际的工程建筑中，设计者首先要对框架剪力墙结构进行考虑，若此结构无法满足建筑的要求，则选择全剪力墙结构。

第四，避难层的设置。对于高层建筑以及超高层建筑来讲，避难层的设置是非常必要的，因为一旦高层建筑以及超高层建筑发生火灾时可以进行避难，因为避难层的空间大，通风好。通常情况下，当建筑物的高度达到一百米后，便要在建筑物内进行避难层的设置，以便于消防安全。避难层的设置位是有规定的，第一层与避难层的设置层数不能超过十五层面积的设计要满足人员的避难要求要在避难层处设置消防电梯口避难层要配备全套的消防设备等。

三、制作与安装

对测量工具以及钢尺的量具进行统一。对高层建筑以及超高层建筑进行施工时，所涉及到的环节较多，如土建、机械设备的安装、钢结构等，对这些环节进行施工时，所应用到的测量工具以及钢尺要进行统一，要按照国家的相关规定进行量具的选择，使得各类测量按照统一标准进行，提高建筑物的整体质量。

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一工程概况的地基基础 某项目地上建筑面积为13.45万m，地下建筑面积为4.3万m，总建筑面积为17.75万m。根据岩土工程勘察报告，本工程场地地基土层为第四纪冲海积的黏土和淤泥层，基底岩性为侏罗纪熔结凝灰岩，场地内无液化土层。宾馆塔楼柱下荷载最大达3.8×104kN，商务塔楼柱下荷载最大达3.5×104kN，采用大直径灌注桩，平板式桩筏基础。经优化比较，桩径 700～1100较为合理。商务楼和宾馆塔楼下筏板厚度为3m，其他位置底板采用厚板式，板厚为1.2m。针对本工程塔楼和辅楼预期存在的沉降差异问题，在各塔楼与辅房之间设置后浇带，并配合相应的后浇带处理措施和大体积混凝土浇筑措施，解决了超长结构混凝土的收缩裂缝问题和塔楼与辅楼间的沉降差异在基础底板中产生过大内力的问题。 二结构设计与计算 ⑴结构体系。塔楼外框架柱采用现浇钢筋混凝土柱，钢筋混凝土柱外框架体系将作为有效的承重支撑，大部分竖向荷载通过轴力方式向下传递，而混凝土核心筒除了承受竖向荷载外，其主要功能是提供强大的抗侧力能力。《建筑抗震设计规范》规定：6度区现浇钢筋混凝土框架一核心筒结构适用的最大高度为150m，本工程两塔楼的房屋高度均为161.1In，仅超过11.1m；本工程属B级高度，而《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：6度区框架一核心筒结构B级高度建筑的最大适用高度为210m，还有48.9m才超限；大跨度钢结构连廊的存在使得本工程属于特殊类型的高层建筑(大跨度连体)。但由于本工程塔楼高宽比H／B为4.4并不大，两塔楼的平面及竖向结构特性变化较少，且连廊与塔楼采用弱连接，对塔楼耦合影响小。计算分析结果也表明无异常薄弱层出现，且以风荷载为控制水平作用。综上所述，本工程有两项轻微超限，设计时采取必要的抗震加强措施，在技术上是可行的，顺利通过设计审。 ⑵弹性计算。本工程采用中国建筑科学研究院编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SAT–WE》、《特殊多、高层建筑结构分析与设计软件PM—SAP))及美国CSI公司的国际通用结构分析与设计软件ETABS等三个程序进行整体计算，均采用抗震耦联分析并考虑偶然偏心。用SATWE程序进行弹性动力时程分析。两塔楼的自振特性计算结果见表1和表2，三个软件的计算结果较接近，从侧面反映出结构模型和分析的正确性。结构的主要振型以平动为主，扭转为主的第1自振周期与平动为主的第1自振周期之比，宾馆塔楼分别为0．577、0．605、0．538，商务塔楼分别为0．593、0．603、0．529，均小于0．85，满足《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002)》的要求。

风荷载及多遇地震作用下的结构反应计算是结构设计中的重要内容，结构在风荷载及多遇地震作用下结构最大点位移和最大的层间位移角，可见在风荷载和地震作用下的层间位移角度均小于规范限值。两塔楼产生的最大屋面位移及最大层间位移角均是X方向风荷载作用下产生的，其中商务塔楼最屋面位移为93．44mm，最大层间位移角为1／1537；宾馆塔楼最大屋面位移为82．83mm，最大层间位移角为1／1743。最大层间位移角均小乎规范所规定的限值1／800。本工程塔楼属于风荷载为控制水平作用，在考虑偶然偏心影响的水平地震作用下，楼层竖向构件最大水平位移和层间位移与其平均值之比小于规范限值，说明结构具有很好的抗扭刚度。 地震作用下楼层剪重比也是结构整体分析的重要内容，计算结果表明，两塔楼各层x方向和Y方向的层间地震剪力均满足规范的最小剪重比要求。宾馆塔基底框架和核心筒的x方向倾覆力矩分别为2.83×105kN•m，6.55X105kN•m；Y方向倾覆力矩分别为2.66×105kN•m，8.09×105kN•m。商务塔基底框架和核心筒的x方向倾覆力矩分别为3.21×105kN•m，6.08×105kN•m；Y方向倾覆力矩分别为2.37×105kN•m，7.66×105kN•m。核心筒所占倾覆力矩沿结构高度始终大于总地震倾覆力矩的50％，表明对于整体结构安全度是可靠的。 ⑶弹性时程分析。按照《岩土工程勘察报告》确定的场地类别，采用《工程场地地震安全性评价报告》提供的地震动参数，选择两组实际地震记录波和一组人工模拟地震波进行弹性动力时程分析。每条时程曲线计算所得的结构底部剪力大于CQC法求得的底部剪力的65％，三条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值大于CQC法求得的底部剪力的80％。CQC法计算结果基本包络三条时程曲线计算所得的平均值，仅在结构顶部的少数楼层地震剪力偏小，说明设计反应谱在长周期阶段的人为调整以及计算中对高阶振型的影响估计不足，设计时将对顶部楼层的地震剪力进行调整，满足对时程分析法的内力包络要求。除此以外，结构内力和配筋可直接按CQC法计算结果采用。 ⑷中震不屈服分析和动力弹塑性分析。如前所述，本工程平面及竖向结构特性变化较少，多遇地震下的计算结果也无超限情况出现，鉴于本工程建筑等级较高为确保结构安全可靠，我们依然对其进行了中震不屈服验算，使剪力墙、柱、连梁和框架梁等重要抗震构件在中震作用下不屈服。 通过中震不屈服计算和判断，两塔楼结构体系中竖向构件在中震作用下保持着良好的弹性性能，而水平构件特别是连梁则有部分进入屈服状态，通过调整连梁和框架梁的配筋和对部分连梁截面进行调整，才使所有主要水平构件不进入屈服状态。这从设计上保证了中震不屈服的落实，体现了地震中各构件的屈服顺序基本上是首先连梁屈服，其次有部分框架梁屈服，而竖向构件则未出现屈服情况。 三主要技术及措施 ⑴空中连廊支承结构抗震加强措施。连廊弱连接支座留足连廊两端活动空间确保不出现下坠，采用抗拉铰接万向支座，并用侧面限位器固定，确保水平荷载直接传递到塔楼主结构。支承连廊的框架柱抗震等级提高为一级，以确保安全性。 ⑵连廊及顶部塔楼结构抗震加强措施。连廊采用空间钢结构桁架，钢筋混凝土楼板的形式，并进行专门设计。顶部莲花座高度较高且外形复杂，采用将芯筒适度上升，外复钢结构形成莲花座外形的结构设计，能极大地减轻自重保证结构强度，从而有效克服鞭梢效应，且施工方便。 ⑶平面扭转不规则抗震加强措施。主要采取调整抗侧力构件的布置，使质心与刚心尽量重合，并加大结构的扭转刚度，以减小结构扭转效应，使结构各楼层的位移比不大于1.4。例如由于塔楼平面存在局部凸出圆弧，部分楼层的x向最大水平位移与平均层间位移比值超B级高度的1.4，最大达到1.47，最终通过适当加宽圆弧内柱子x向柱宽，并加强两柱联系梁刚度得以解决。 ⑷侧向刚度不规则抗震加强措施。适当加大立面变化处楼层的板厚及配筋，并采用双层双向配筋，加强与立面变化楼层相交的竖向构件的配筋，如25层局部凸出圆弧结束，竖向构件截面变化则避开25层，并适当加强24～26层竖向构件配筋。 四结束 超高层建筑双塔结构是一种非常复杂的结构体系，如何科学合理地设计超高层建筑结构已成为一个急需解决的问题。超高层建筑应采用合理的计算模型，通过多种分析进行比较，证明结构设计是可靠的，因此设计者要足够重视抗震设计。

参考文献：

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关键词：高层建筑；隔震技术；耐震建筑物

中图分类号：　TU208.3 文献标识码：A

1　地震这一自然灾害的破坏性极强，而我国的地理位置又处于环太平洋地震带附近，所以国内的建筑物必定要具有很强的防震性。以往我国建筑商主要在建筑物的强度和韧性方面下功夫来增强建筑物的耐震性。在吸取世界其他常受地震灾害的国家的震后教训后，我国也吸收了世界建筑业的新型耐震技术——隔震技术和消能技术。这两种技术现在在建筑防震领域发挥了很大的作用。尤其是我国在2008年的四川汶川大地震后，这两种防震技术更是被广泛的运用。

1.1　耐震建筑物

通常我们在设计建筑物之前要充分考虑建筑物的耐震性能。要保证建筑物的主体可以承受中小程度的地震强度，允许建筑物在承受地震时发生塑性变形，而韧性需求不得超过容许韧性容量，并且充分假设最大地震强度时建筑物的最大韧性以将地震的破坏能力降到最低。

1.1.1　中小度地震：这里提到的中小度地震是指地震的重现期为30年，并且在50年之内的地震强度不可能大于此地震强度的可能性仅在百分之二十左右的地震。由于此类地震的发生频率较高，所以要求房屋在筑造的过程中必须有相应的防震措施，以保证房屋在地震时其韧性可以达到地震摇晃所带来的力量。一旦房屋在地震中受到破坏，想要对之进行震后修复就比较困难，这不仅会带来很大的经济损失还会对人民的安全生活带来极大的威胁，就高韧性容量的建筑物而言其耐震设计会受其影响。

1.1.2　设计地震：是指地震的重现期为475年，而在五十年内地震强度超过它的可能性仅为百分之十左右。建筑物在受到此类地震强度的影响下只允许产生轻微破坏以保证不会带来人民的生命和财产威胁。而那些建筑意义非同一般的建筑物，回归期更长。若要保持房屋在此类地震强度影响下能够保持房屋构造的基本结构不受影响，可以采取一些措施以增加房屋的韧性，如在筑造房屋时，在某些指定位置加入塑铰，这是一个既经济又实用的方法，加入的塑铰可以再地震过程中大大缓解地震时带来的破坏力量。只有将房屋的韧性严格控制在房屋允许的韧性范围内才能保证房屋在遭遇地震时不会受到极其严重的破坏。

1.2　隔震建筑物

在基面增加了隔震层的建筑物成为隔震建筑物。它的工作特征是利用很多隔震零件加长建筑物的周期来减小发生地震时的破坏力度。伴随着周期的加长，房屋的位移数也会增长，因此再配合消能组件，提高系统的阻尼比，进而降低位移量。施工中最为流行的隔震组件是lrb，这个组件中添加了铅心，其作用是消能，依靠靠橡胶层受水平剪力作用时具有低劲度来拉长周期。Lrb的使用期限很长，而且性能持久，它的工作能力强，尤其是在消能方面可以进行多次工作。

隔震层的上层结构硬于隔震层是各镇建筑物的另一个特征。所以，由于软硬程度的区别，当建筑物遭遇地震的破坏时，上层建筑会因其质地硬而变位量小于质地软的隔震层。故我们有时把上部结构视为刚体。

1.3　消能建筑物

所谓效能建筑物就是利用对建筑物添加阻尼器来进行消能的建筑物。消能组件概分为位移型、速度型与其它型式。位移型消能组件显现刚塑性、双线性或三线性迟滞行为，且其反应需与速度及激振频率无关。速度型消能组件因不同的阻尼比、劲度及材料可分为：包含固态与液态之黏弹性组件及液态黏滞性组件。第三类则含括所有不属于位移型与速度型的消能组件。

2　世界各国隔震建筑物发展现况

目前，随着人们对地震的了解愈加深刻，各国人民普遍认识到隔震技术是一种有效的防震减灾的技术。各式各样的隔震建筑物被建造，而且隔震建筑物的结构格式日趋多样化，这些带有新技术的隔震建筑物在历经多级大地震后凸显了它们的隔震减灾性能，得到了人们的认定。

3　耐震建筑与隔震建筑造价比较

日本实验者做了大量的数据采集工作，结果表明：在高度为25米以下的建筑物造价比较中，隔震建筑物约为耐震建筑物的105%-109%；在高度为25米至31米的建筑物造价比较中，隔震建筑物约为耐震建筑物的102%-104%；但是，在高度为31米以上的建筑物时，隔震建筑物的造价就相对而言比较低了，是耐震建筑物的99%-103%左右。此外，我们还对结构造价进行比较，数据显示，在所有的防震建筑物中，由于办公室约为总建筑费用的百分之十八；旅馆约占总建筑费用的百分之十三；医院则仅占总费用的百分之八。总结而言，建筑意义愈大愈应使用隔震建筑技术。

4　隔震建筑新趋势

高层与超高层隔震建筑物，目前日本最高隔震建筑物为位于大阪城之西梅田超高层计划，地下1层，地上50层，屋突2层，基础隔震，楼高177.4m，高宽比5.8：1，隔震型式有滑动支承，积层橡胶垫，及u型钢板消能器+fluid　damper。

5　超高层隔震建筑物设计技术

超高层隔震建筑物设计技术主要需要考虑以下因素：

5.1　长周期建筑物之隔震效果

隔震技术最明显的技术优势是可以延长建筑物基本振动周期。但一般情况下的振动周期大于三秒，　即使延长至五秒甚至超过五秒，两者加速度反应相差有限。但是在增加阻尼比降低地震位移反应，则有其贡献。

5.2　倾覆作用造成隔震组件受拉力

隔震组件必须具有很强的耐拉性。

5.3　风力作用

在地震级别小或者风的作用下，建筑物的隔震组件能否继续保持其原有性能还需要日后继续研究。

结语

我国也是世界上多地震的国家之一，百分之七十八的国土面积都需要进行抗震设防，而隔震技术则是一种经济有效的防震减灾技术。虽然，它的体制还西药进一步健全，但由其原理名了、结构简单、造价低等技术优势，必然会在日后得到长足的发展，但就现有技术水平还未能达到可以安全面对最大等级的地震水平，所以，就目前情况而言，我们更要对人们的生命财产负责，采取更为保守的作为。

参考文献

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一工程概况的地基基础 某项目地上建筑面积为13.45万m，地下建筑面积为4.3万m，总建筑面积为17.75万m。根据岩土工程勘察报告，本工程场地地基土层为第四纪冲海积的黏土和淤泥层，基底岩性为侏罗纪熔结凝灰岩，场地内无液化土层。宾馆塔楼柱下荷载最大达3.8×104kn，商务塔楼柱下荷载最大达3.5×104kn，采用大直径灌注桩，平板式桩筏基础。经优化比较，桩径 700～1100较为合理。商务楼和宾馆塔楼下筏板厚度为3m，其他位置底板采用厚板式，板厚为1.2m。针对本工程塔楼和辅楼预期存在的沉降差异问题，在各塔楼与辅房之间设置后浇带，并配合相应的后浇带处理措施和大体积混凝土浇筑措施，解决了超长结构混凝土的收缩裂缝问题和塔楼与辅楼间的沉降差异在基础底板中产生过大内力的问题。

二结构设计与计算 ⑴结构体系。塔楼外框架柱采用现浇钢筋混凝土柱，钢筋混凝土柱外框架体系将作为有效的承重支撑，大部分竖向荷载通过轴力方式向下传递，而混凝土核心筒除了承受竖向荷载外，其主要功能是提供强大的抗侧力能力。《建筑抗震设计规范》规定：6度区现浇钢筋混凝土框架一核心筒结构适用的最大高度为150m，本工程两塔楼的房屋高度均为161.1in，仅超过11.1m；本工程属b级高度，而《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：6度区框架一核心筒结构b级高度建筑的最大适用高度为210m，还有48.9m才超限；大跨度钢结构连廊的存在使得本工程属于特殊类型的高层建筑(大跨度连体)。但由于本工程塔楼高宽比h／b为4.4并不大，两塔楼的平面及竖向结构特性变化较少，且连廊与塔楼采用弱连接，对塔楼耦合影响小。计算分析结果也表明无异常薄弱层出现，且以风荷载为控制水平作用。综上所述，本工程有两项轻微超限，设计时采取必要的抗震加强措施，在技术上是可行的，顺利通过设计审。 ⑵弹性计算。本工程采用中国建筑科学研究院编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件sat–we》、《特殊多、高层建筑结构分析与设计软件pm—sap))及美国csi公司的国际通用结构分析与设计软件etabs等三个程序进行整体计算，均采用抗震耦联分析并考虑偶然偏心。用satwe程序进行弹性动力时程分析。两塔楼的自振特性计算结果见表1和表2，三个软件的计算结果较接近，从侧面反映出结构模型和分析的正确性。结构的主要振型以平动为主，扭转为主的第1自振周期与平动为主的第1自振周期之比，宾馆塔楼分别为0．577、0．605、0．538，商务塔楼分别为0．593、0．603、0．529，均小于0．85，满足《高层建筑混凝土结构技术规程(jgj3—2002)》的要求。风荷载及多遇地震作用下的结构反应计算是结构设计中的重要内容，结构在风荷载及多遇地震作用下结构最大点位移和最大的层间位移角，可见在风荷载和地震作用下的层间位移角度均小于规范限值。两塔楼产生的最大屋面位移及最大层间位移角均是x方向风荷载作用下产生的，其中商务塔楼最屋面位移为93．44mm，最大层间位移角为1／1537；宾馆塔楼最大屋面位移为82．83mm，最大层间位移角为1／1743。最大层间位移角均小乎规范所规定的限值1／800。本工程塔楼属于风荷载为控制水平作用，在考虑偶然偏心影响的水平地震作用下，楼层竖向构件最大水平位移和层间位移与其平均值之比小于规范限值，说明结构具有很好的抗扭刚度。

地震作用下楼层剪重比也是结构整体分析的重要内容，计算结果表明，两塔楼各层x方向和y方向的层间地震剪力均满足规范的最小剪重比要求。宾馆塔基底框架和核心筒的x方向倾覆力矩分别为2.83×105kn•m，6.55x105kn•m；y方向倾覆力矩分别为2.66×105kn•m，8.09×105kn•m。商务塔基底框架和核心筒的x方向倾覆力矩分别为3.21×105kn•m，6.08×105kn•m；y方向倾覆力矩分别为2.37×105kn•m，7.66×105kn•m。核心筒所占倾覆力矩沿结构高度始终大于总地震倾覆力矩的50％，表明对于整体结构安全度是可靠的。 ⑶弹性时程分析。按照《岩土工程勘察报告》确定的场地类别，采用《工程场地地震安全性评价报告》提供的地震动参数，选择两组实际地震记录波和一组人工模拟地震波进行弹性动力时程分析。每条时程曲线计算所得的结构底部剪力大于cqc法求得的底部剪力的65％，三条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值大于cqc法求得的底部剪力的80％。cqc法计算结果基本包络三条时程曲线计算所得的平均值，仅在结构顶部的少数楼层地震剪力偏小，说明设计反应谱在长周期阶段的人为调整以及计算中对高阶振型的影响估计不足，设计时将对顶部楼层的地震剪力进行调整，满足对时程分析法的内力包络要求。除此以外，结构内力和配筋可直接按cqc法计算结果采用。 ⑷中震不屈服分析和动力弹塑性分析。如前所述，本工程平面及竖向结构特性变化较少，多遇地震下的计算结果也无超限情况出现，鉴于本工程建筑等级较高为确保结构安全可靠，我们依然对其进行了中震不屈服验算，使剪力墙、柱、连梁和框架梁等重要抗震构件在中震作用下不屈服。 通过中震不屈服计算和判断，两塔楼结构体系中竖向构件在中震作用下保持着良好的弹性性能，而水平构件特别是连梁则有部分进入屈服状态，通过调整连梁和框架梁的配筋和对部分连梁截面进行调整，才使所有主要水平构件不进入屈服状态。这从设计上保证了中震不屈服的落实，体现了地震中各构件的屈服顺序基本上是首先连梁屈服，其次有部分框架梁屈服，而竖向构件则未出现屈服情况。

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某工程由1栋6层商业楼，4栋超高层住宅楼，1栋59层超高层办公楼组成。本文以6层商业楼为例，分析总结超限高层商业建筑的结构设计方法。结合6层商业楼的建筑功能和结构平面布置的特点，设两道防震缝将其分为A、B、C三个区，分区后仅A区属超限高层，故本文主要介绍商业楼A区，下文所提商业楼均指商业楼A区。本工程所在地区基本设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类，场地特征周期，多遇地震为0.35s，罕遇地震为0.40s。商业A区结构单元抗震设防类别为重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，故商业楼框架抗震等级应为2级。多遇地震计算时结构阻尼比取0.05，风振计算时结构阻尼比取0.02。

2基础设计

商业楼基础设计等级为甲级，采用桩加防水板基础。根据前期试桩检测报告结论，采用Φ700钻孔灌注桩，抗压兼抗拔桩。基础埋深12.1m，远大于建筑结构高度的1/18。经复核，风荷载及水平地震作用下基底均不出现零应力区，可满足高层建筑结构抗倾覆稳定要求。

3地下车库设计

地下车库采用框架剪力墙结构，局部增加的剪力墙，主要有两个作用:一是为了使得地下1层与地上1层的剪切刚度比大于2，满足正负零作为地上单体嵌固端的要求，二是为了更好地保证室内外高差处水平力的传递。商业楼室内及室外相关范围内，正负零零层采用梁板式结构，板厚180～250，双层双向配筋，且配筋率不小于0.25%。

4上部结构设计

(1)超限情况的判定根据“住房和城乡建设部关于印发《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的通知(建质〔2010〕109号)”，对商业楼的超限情况判定如下:①商业楼结构高度29.2m，采用现浇钢筋混凝土框架结构，属于A级高度高层建筑，高度不超限。②商业楼3层以上竖向构件缩进大于25%，属尺寸突变(立面收进);③商业楼地上楼层存在多处楼板有效宽度小于50%，开洞面积大于30%的情况;④商业楼3层和4层之间质心相差达18m，大于相应边长的15%，同时，考虑偏心扭转位移比大于1.2，小于1.4。综合以上分析，商业楼属于超限高层建筑。(2)上部结构计算分析在小震作用下，全部结构处于弹性状态，构件承载力和变形应该满足规范的相关要求。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2010第5.1.12条的要求，本工程采用SATWE与PMSAP两种不同分析软件分别进行了整体内力及位移计算，两种软件的计算结果基本一致，结构体系满足承载力、稳定性和正常使用的要求。楼层最大位层间移角小于1/550，满足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在刚性楼板假定下，虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值均小于1.4。根据建筑抗震设计规范GB50011－2010第5.1.2条，对不规则建筑应采用时程分析进行多遇地震下的补充计算。本工程所选的三条波为TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每条时程曲线计算得到的结构底部剪力均大于CQC法的65%，三组时程曲线计算得到的底部剪力平均值大于CQC法计算得到的底部剪力的80%，故所选三条波满足规范要求。时程分析的结果表明，结构体系无明显薄弱层，时程分析法包络值较CQC法计算结果小，故结构的小震弹性设计由CQC法计算结果控制。根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3－2010第5.1.13条的要求，对商业楼采用弹塑性静力分析方法进行了补充计算。两个方向罕遇地震下性能点最大层间位移角均小于1/50，小于规范弹塑性位移角限值，因此宏观上商业楼所用结构体系能保证大震不倒的设计要求。在通过二阶段设计实现三个水准的基本设防目标以外，针对本工程的具体情况，提出了以下抗震性能化目标:①设防地震作用下，中庭连廊等薄弱处楼板内双层双向钢筋不屈服;②设防地震作用下，悬挑梁根部框架柱及大跨梁两端相连框架柱斜截面抗剪按弹性设计，正截面抗弯按不屈服设计;PMSAP楼板应力分析结果表明，中庭连廊根部、平面凹口阴角位置一般为应力集地区域，在多遇地震作用下，楼板主拉应力不大于混凝土抗拉强度标准值，楼板不会开裂，在设防地震作用下，应力集中位置楼板主拉应力略大于混凝土抗拉强度标准值，但适当加大楼板配筋，即可满足楼板内钢筋不屈服。在设防地震作用下，利用SATWE进行弹性设计和不屈服设计，分别校核悬挑梁根部框架柱及大跨梁两端相连框架柱的箍筋和纵筋，并与多遇地震计算结果一起进行包络设计。计算结果表明，配筋值均在合理范围，配筋切实可行。通过以上性能化设计措施，在对结构的经济性影响较小的情况下，提高了结构的抗震性能，增加了建筑的安全性。(3)上部结构设计针对偏心布置和扭转不规则，设计时，尽量使结构抗侧力构件在平面布置中对称均匀布置，避免刚度中心与质量中心之间存在过大的偏离;加强构件的刚度，增强结构的抗扭性能。计算时，考虑偶然偏心的影响，设计时适当加强受扭转影响较大部位构件的强度、延性及配筋构造。通过调整结构布置，将考虑偶然偏心下的最大位移比严格控制在1.4以下，第一扭转周期和第一平动周期比严格控制在0.9以下。针对立面收进带来的扭转不利影响而采取的抗震措施详第(1)条。构造上，对收进楼层(4层)加厚至140mm且双层双向加强配筋，配筋率不小于0.25%，但为减小大跨部分楼板自重，室内大跨度区域楼板厚120mm，屋面大跨度区域楼板厚130mm，收进部位上下层楼板(3层和5层)厚度不小于120mm，并双层双向加强配筋。根据《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3－2010》的相关规定，体型收进部位上、下各两层塔楼周边竖向结构构件的抗震等级提高一级，框架柱在此范围内箍筋全高加密，提高纵筋配筋率;收进部位以下两层结构周边竖向构件配筋加强。针对因开洞形成楼板不连续情况，整体计算时按实际开洞情况建模，并将以上楼层定义为弹性膜，以考虑楼板不连续对结构的影响;同时，构造加厚连廊等薄弱区域楼板至130mm厚，并双层双向配筋，配筋率不小于0.25%。

5结语

篇9

关键词：超限高层建筑;结构转换层;结构设计

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：

工程概况

我们选取的这一带梁式转换层的超限高层建筑结构设计工程占地面积约5432m2，整个建筑面积46854m2，其分布状态呈长条形。这一工程又可以分为地上工程与地下工程，地上工程占地面积约为总占地面积的86%，其地理具有一定的优越性。根据相关规划局以及开发商的要求，这一工程主要运用于商业运营与居民住宅，除此之外，还需要分出一部分面积进行办公楼建设。为了优化这一工程建设，并有效利用优越的地理位置，建筑师对多个方案进行了比较，并经过讨论分析，最终确定住宅采用“蝶形”的平面布置。

结构选型与结构布置

本工程一共36层，其中地上31层，地下5层，主要为单栋建筑。整个建筑分为4个部分，每个部分都有不同的功能，具体情况见表1。

表1 工程建筑楼层功能表

根据相关规定与要求，在建筑的第四层，即会所兼转换层，需要有较大的柱网，其结构形式主要采用框架剪力墙，除此之外，在住宅区同样采用剪力墙结构；从第四层向上，所有楼层除了楼梯、电梯间的墙体落地外，其余位置的墙体都不落地，这样一来，其内力的传递需要通过转换构建来实现。而由于厚板转换传力路线较为模糊，受力情况的复杂程度较高，在这种情况下转换层附近的构件应力较为集中。因此，需要采用主次梁转换。具体情况见图1、图2。

图1：裙房竖向构件布置图 图2：转换层结构平面布置图

对于梁式转换层来说，它与其它结构相比具有受力明确、施工相对简便的特点。除此之外，在转换梁受力较小的部位，还可以根据需要开设洞口，只要开设的洞口合理有效，就能对建筑功能以及设备管线布置的要求进行有效的满足。所以，在本工程的设计当中，采用了梁式转换层的设计方式，转换层的层高设计为5.8m，其转换主梁的最大截面为1400mm×2500mm，典型转换主梁截面为900mm×2500mm,典型转换次梁截面为600mm×2200mm和800mm×2200mm。

结构分析

根据建筑类型对本工程进行分类，他主要属于丙类建筑，抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.1g，其地面粗糙度为C类，建筑体形系数Ls=1.4.采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部开发的SATWE(空间杆)墙板元模型)和TAT(空间杆--薄壁杆系模型)程序进行结构计算,并采用PMSAP分析楼板应力，根据相应的分析结果，其自振周期以及剪重比的结果见表2、表3.

表2：采用SATWE计算的结构自振周期

一般情况下，高层建筑的下部楼层的侧向刚度较之于上部楼层的侧向刚度较大，如若不是，刚度较小的下部楼层就会发生较大程度上的变形而形成一个薄弱层。为了对这一情况进行有效的避免，相关文件规定求楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。而在本工程之中，转换层的上一层剪力墙的厚度大约在200mm到350mm之间，混凝土强度的等级达到了C45，转换层及以下结构的剪力墙厚度加大为550~700mm。在新《高规》出来之后，更加注重对于概念的有效设计。但是，它仍然存在着一些不足之处以及一些问题，突出表现在量化指标安排不合理，为了对其进行进一步的完善，相关部门对文件中的一些条例与细节进行了进一步的细化，并有针对性的提出了侧向刚度规则性由层间位移角比值控制。

带转换层的高层建筑结构设计关键问题

①对大空间层的高度进行一定程度的保证，避免出现沿竖向刚度变化过于悬殊的情况，同时，对转换层上下结构侧向刚度比进行严格的控制。在进行抗震的设计过程当中，需要对转换层结构侧向的刚度进行保证，要求其值大于上一层结构侧向刚度的70%。除此之外，还需要对一定比例的剪力墙落地进行保证，只有对剪力墙的厚度进行一定程度的增加，并对落地剪力墙混凝土强度等级进行有效的提高，才能使设计更为完善。

②对转换层楼板平面内的整体性与刚度进行有效的加强，在施工的过程当中，主要采用现浇混凝土楼板，，一般情况下，楼板的厚度为200mm较为适宜。与此同时，还应该对转换层下一层楼板平面内的刚度进行进一步的加强，同样的要对其厚度进行严格控制，一般在150mm。从结构布置的角度来看，最好保证对称性，并对薄弱部位楼板的厚度以及配筋进行有效的加强。

③按《工程场地地震安全性评价报告》提供的人工合成地震波加速度和选择两条典型的地震波加速度记录,对结构弹性时程进行一定程度上的分析。在分析的过程当中，采用两个不同力学模型结构空间分析程序进行一定程度的计算。这两种模型分别是空间杆--薄壁杆系模型以及空间杆--墙板元模型，在计算的过程当中，需要对双向地震作用下的扭转影响进行充分的考虑。

④对风荷载和地震作用下结构层间位移角进行有效的控制。在地震的作用之下，要想对建筑物的安全性与稳定性进行有效的保证，必须根据相关规定与规范对地震基底剪力与重力荷载代表值的比值进行一定程度上的限制。除此之外，还需要对结构底部加强区剪力墙及其他部分剪力墙、框支柱及非框支柱轴压比，进行一定程度上的控制。

结束语

本文主要针对带梁式转换层的超限高层建筑结构设计进行研究与分析。首先对工程概况、结构选型以及结构布置进行了一定程度上的介绍，然后基于此展开结构分析，并根据分析结果，阐述了带转换层的高层建筑结构设计关键问题。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。

参考文献:

[1]中华人民共和国行业标准.JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2]广州市超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会.超限高层建筑工程抗震设防审查细则(送审稿)[Z].广州市超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会,2004.

篇10

关键词：超高层建筑；经济性；影响因素；措施

在近几十年来，中国建筑行业取得了飞速的发展，在超高层建筑建设方面也展现了卓越的实力。福州市作为福建省的省会城市，在近几十年来也建设了不少超高层建筑，例如：福州市世贸俪园（178米）、福建省电力调度指挥中心（166米）、福建省广播电视中心（149米）等，都属于超高层建筑。超高层建筑在建设过程中不仅要保证建筑结构的整体安全性能，还应该采取适当措施提高超高层建筑的经济性。本文对超高层建筑结构经济性进行探讨，旨在为福建省超高层建设提供指导，从而节约建设成本，增大建设经济效益。

1超高层建筑结构的特点

超高层建筑指的是总层数在40层以上或建筑高度在100米以上的建筑物。超高层建筑的建筑高度相比一般建筑要高很多，因此也造成了超高层建筑在设计、施工过程中与一般建筑有很大的区别。超高层建筑的特点体现在以下几个方面：

（一）超高层建筑竖向荷载大。建筑结构的竖向荷载主要有自重荷载和楼面荷载。建筑结构的自重主要由建筑材料和建筑体积决定。对于超高层建筑，建筑材料用量大，因此建筑的自重荷载很大。同时超高层建筑层数多，容纳的人流量和物品也更多，因此楼面荷载也比一般建筑大得多。竖向荷载大导致超高层建筑在设计时对于基础的要求很高。

（二）抗侧移能力弱。超高层建筑由于高度大，受到的风荷载作用大，对建筑底部会产生很大的弯矩。同时超高层能力抗震能力弱，在设计时不仅需要考虑竖向地震作用还需要考虑横向地震作用。在进行设计时不仅需要控制建筑顶部的最大侧向位移，还需要对不同楼层之间的最大层间位移进行控制。

（三）超高层建筑需要高空作业。在超高层建筑施工过程中，需要高空作业，要建立完备的安全生产系统，还需要用到大型的起吊和升降器械，因此施工难度、施工风险和施工成本都比一般建筑施工要大。

2超高层建筑经济性影响因素

超高层建筑由于工程量大，建筑设计和施工过程复杂，因此影响经济性的因素很多，本文从设计阶段和施工阶段两方面进行分析。

2.1设计阶段

超高层建筑结构由于建筑高度大，受力复杂，因此必须经过详细的设计后才可以展开建设工作。超高层建筑设计阶段分为：建筑设计、结构设计、给排水设计等。

（一）对于建筑设计，主要是对建筑的外观、平面布置等进行设计。建筑设计直接影响到建筑整体的受力，对紧接着的结构设计会产生影响。当建筑设计不合理时，会导致结构受力增大，内力传递不合理等，为了满足设计要求则必须通过增大构件截面尺寸、钢筋用量等措施是构件满足承载力要求，这样会使建设成本增大，对建筑经济性不利。

（二）结构设计：建筑结构设计是保证超高层建筑满足承载力要求和正常使用要求的关键。结构设计时应该考虑经济性，进行合理的结构选型，不同的结构体系下的建设方案所消耗的成本也不同。在进行结构设计时，如果选择结构类型不合理，会导致部分构件没有完全发挥承载力作用，造成资源浪费，增大成本。

（三）给排水设计：超高层建筑在进行给排水设计时的关键是如何满足上部楼层用户的水压问题。给排水管网设计不合理，会导致管网系统材料和资源的浪费，对于节约建设成本不利。其实在设计过程中还涉及到超高层建筑的消防设计、人员流通设计等，任何设计的不合理都会导致建设成本增加，对建筑结构经济性不利。

2.2施工阶段

在施工阶段的经济性影响因素主要是施工效率的问题。在超高层建筑施工过程中，应该根据实际情况，考虑施工质量、施工进度和施工成本等综合评价制定合适的施工方案。在施工中施工方案不合理，会导致施工过程中材料、器械的浪费；还会由于施工进度安排不合理造成工作人员窝工等现象。这些都对超高层建筑经济性有不利影响。

3超高层建筑经济性措施

在超高层建筑结构进行设计施工时，必须要采取相应的措施，节约成本，提高超高层建筑结构经济性。可以从以下几个方面着手：

3.1建筑外观和平面布置合理

建筑外观在进行设计时即要考虑到美观，也应该考虑到建筑外观对成本所带来的影响，可以按照以下几个原则进行设计：

（一）建筑外观在横向应该保持对称。这是考虑到风荷载的影响，当结构设计不对称时会产生扭矩，对结构承载力要求提高。在纵向应该保持刚度均匀，不要发生突变。当竖向刚度发生突变时，会产生较大的层间位移，需要设置加强层和转换层，这样会增大建设成本。在对建筑屋面进行设计时，应该结合风载体型系数，进行选型，选择视觉效果美观，风荷载影响小的设计方案。

（二）平面布置时，应该将给排水、建筑消防、人员流通等因素结合在一起，集中进行设计，避免某一项设计对另外的设计工作带来不便，增加设计成本和建设成本。还应该对空间合理利用，充分发挥超高层结构的价值，从而提高经济效益。

3.2适当的结构选型

结构选型应该适当，超高层建筑结构有框架核心筒结构、核心筒结构和框架剪力墙结构等。不同的结构类型适用的情况和优缺点各不相同，在结构选型时应该根据功能需要并考虑经济性进行选择。

3.3科学的结构设计

结构设计和建筑设计相关，在进行结构设计时遇到问题可以与建筑设计单位进行沟通交流。结构设计应该满足以下要求：首先应该进行合理的荷载统计，在设计时充分发挥构件的性能，按照规范要去进行构件截面尺寸、配筋的设计。对于基础设计时，选择合适的基础类型，充分发挥桩和地下持力层的作用，避免设计富余。

4总结

超高层建筑的经济性应该予以重视。在实际建设过程中，进行合理的外观设计和平面布置；选择恰当的结构类型；在设计过程中充分发挥材料和构件的承载能力；施工时采取适当的施工方案进行施工等措施，对于提升超高层建筑结构经济性具有显著作用。

作者:李丽萍 单位:福建永昌建筑工程有限责任公司

参考文献:

[1]刘冒佚.探讨超高层建筑结构的经济性[J],科技与创新.2016,4:87～88.