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超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文第1篇

[關(guān)鍵詞]超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；部分框支-剪力墻結(jié)構(gòu)；高位轉(zhuǎn)換

中圖分類(lèi)號(hào)： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

0.引言

我國(guó)人多地少，土地資源有限對(duì)居住的高容積率要求迫切。隨著城市化進(jìn)程的加快，大量人口涌入城市，城市住宅的需求量不斷增加，相比水平方向上無(wú)限制延伸，城市中心的高容積率應(yīng)是更適宜的建設(shè)策略。中國(guó)的城市規(guī)劃不能一味的向西方的郊區(qū)化模式學(xué)習(xí)，而是要建設(shè)符合中國(guó)目前狀況的集約化住宅，使住宅建設(shè)符合我國(guó)大城市的可持續(xù)發(fā)展性道路。由于土地稀缺，城市住宅問(wèn)題難以得到迅速解決，為了能夠?qū)ν恋剡M(jìn)行合理的開(kāi)發(fā)建設(shè)，政府部門(mén)更為重視節(jié)地的建設(shè)政策。對(duì)于開(kāi)發(fā)商而言，在寸土寸金的城市中心區(qū)，高層住宅己經(jīng)無(wú)法滿足其對(duì)利潤(rùn)最大化的追求。而同時(shí)，技術(shù)的發(fā)展己經(jīng)較為成熟，能夠解決超高層住宅的豎向高度所帶來(lái)的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，這就促使了超高層住宅開(kāi)始大量建設(shè)的發(fā)展背景。本文對(duì)超高層商住樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

1工程概況

該工程位于某體育路西面、體育場(chǎng)北面，是集商業(yè)、居住為一體的綜合性建筑。地下二層，地上 A 棟主體結(jié)構(gòu)高度178.5m，共 57 層，一～三層為商場(chǎng)，四層為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，五層以上均為住宅。本工程于 2009 年初完成施工圖設(shè)計(jì)，目前已投入使用階段。綜合建筑功能、結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)等因素，本工程實(shí)施階段采用了部分框支-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，在四層設(shè)置了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。底部結(jié)構(gòu)體系主要由電梯核心筒及周邊框支柱組成，框支柱截面尺寸在1200x1200～1500x1500 之間，柱距在 5～8.5m，轉(zhuǎn)換層以上主要為剪力墻結(jié)構(gòu)體系，轉(zhuǎn)化層結(jié)構(gòu)形式采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁式結(jié)構(gòu)，樓板采用普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。圖 1、2 分別為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層及標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖。

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，本工程屬于 B 級(jí)高度建筑，在框支梁布置上主要采用框支主梁轉(zhuǎn)換，避免主、次梁轉(zhuǎn)換多次傳力，確保轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力明確、直接。為保證水平力傳遞的整體性和可靠性，轉(zhuǎn)換層及其上下層樓板厚度不小于 150mm，標(biāo)準(zhǔn)層電梯核心筒內(nèi)及其周邊樓板不小于 150mm，局部根據(jù)樓板應(yīng)力分析予以加厚加強(qiáng)。

2 結(jié)構(gòu)超限及性能目標(biāo)

2.1 超限情況

參照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010) 、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3—2010）[1]，本工程主要有以下 3項(xiàng)屬于超限設(shè)計(jì)：1）結(jié)構(gòu)高度超 B 級(jí)高度，超過(guò)規(guī)范限值約 27.55%；2）五層樓面豎向剪力墻不連續(xù)，屬于帶框支轉(zhuǎn)換的復(fù)雜高層；3）存在樓板平面局部不連續(xù)。

2.2 性能目標(biāo)

考慮結(jié)構(gòu)的重要性和超限程度，按照性能化設(shè)計(jì)思想，對(duì)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件提出以下性能設(shè)計(jì)目標(biāo)，見(jiàn)表 1。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

3.1 多遇地震及風(fēng)荷載作用下整體分析

工程整體分析主要采用了 SATWE 和 ETABS 程序。結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮偶然偏心地震作用、扭轉(zhuǎn)耦連、重力二階效應(yīng)、施工模擬。結(jié)構(gòu)嵌固端取在地下室頂板處。轉(zhuǎn)換層及其上、下層樓面采用彈性膜計(jì)算，考慮面內(nèi)剛度，其余采用剛性樓板假定，結(jié)構(gòu)阻尼比取 0.05。風(fēng)荷載作用重現(xiàn)期為 50 年時(shí)，基本風(fēng)壓 W0=0.30kN/m2；重現(xiàn)期為 100 年時(shí)，W0=0.35kN/m2；地面粗糙度類(lèi)別為 C 類(lèi)；風(fēng)載體型系數(shù)：1.4。本工程屬丙類(lèi)建筑，屬于 6 度設(shè)防區(qū)，設(shè)計(jì)地震基本加速度為0.05g，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，地震分組為第一組。根據(jù)兩個(gè)不同軟件的分析結(jié)果，可以看出兩個(gè)不同核心軟件計(jì)算結(jié)果較為接近，說(shuō)明計(jì)算分析結(jié)果可信。從計(jì)算結(jié)果可知，雖然本工程存在豎向構(gòu)件不連續(xù)不規(guī)則，但不存在樓層剛度突變和抗剪承載力突變情況，即不存在明顯的軟弱層和薄弱層。結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向的周期較為接近，扭轉(zhuǎn)周期和第一平動(dòng)周期比小于 0.85 的要求，剪重比分布合理，剛重比符合穩(wěn)定要求，需考慮 P-Δ 效應(yīng)。地震作用和風(fēng)荷載作用下的層間位移角均滿足規(guī)范限值要求。計(jì)算分析表明，本工程的結(jié)構(gòu)布置及截面選擇構(gòu)件截面取值合理，結(jié)構(gòu)體系選擇恰當(dāng)。

3.2 設(shè)防地震下作用分析

采用 SATWE 進(jìn)行中震不屈服驗(yàn)算，抗震承載力調(diào)整系數(shù)取 1.0，荷載分項(xiàng)系數(shù)取 1.0，風(fēng)荷載組合系數(shù) 0.2，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值，按反應(yīng)譜法計(jì)算，判定地震作用標(biāo)準(zhǔn)組合效應(yīng)是否大于按材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的抗震承載力，若 SK≤RK，即為構(gòu)件在該地震作用下不屈服。計(jì)算表明，墻、柱在中震下均未屈服，轉(zhuǎn)換梁未屈服，所有樓層梁均未受剪屈服，25~40 局部樓層有框架梁受彎屈服，說(shuō)明結(jié)構(gòu)滿足上述中震設(shè)防性能目標(biāo)要求。

3.3 罕遇地震下作用下結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算

采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的多層及高層結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析軟件 EPDA 進(jìn)行彈塑性分析。鋼筋及混凝土材料采用標(biāo)準(zhǔn)值，考慮重力荷載代表值及 P-Δ 效應(yīng)的影響。結(jié)構(gòu)最大變形遠(yuǎn)小于規(guī)范限值要求，由于本工程位于 6 度區(qū)，其罕遇地震強(qiáng)度僅相當(dāng)于 7 度中震水平，在采取適當(dāng)提高的抗震措施（如底部加強(qiáng)區(qū)墻體及框支柱抗震提高為特一級(jí)等）后，罕遇地震作用不會(huì)致使結(jié)構(gòu)剛度嚴(yán)重退化，結(jié)構(gòu)實(shí)際上還主要是對(duì)強(qiáng)度的需求，延性變形不起控制作用。

4 針對(duì)超限情況采取的技術(shù)措施

針對(duì)上述情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取了下述主要措施：

4.1 采用兩個(gè)不同力學(xué)模型的空間結(jié)構(gòu)分析軟件 SATWE 和ETABS 進(jìn)行計(jì)算，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)、偶然偏心地震作用、重力二階效應(yīng)及施工模擬，對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件如加強(qiáng)區(qū)落地剪力墻、框支柱、轉(zhuǎn)換梁及關(guān)鍵層連梁等采用兩個(gè)軟件計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2 采用合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置，避免結(jié)構(gòu)層抗側(cè)剛度突變和抗剪承載力突變。

4.3 底部加強(qiáng)區(qū)范圍內(nèi)落地剪力墻及框支柱在罕遇地震下的延性和承載力富余是保證結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵，為保證上述構(gòu)件有足夠的承載力儲(chǔ)備，轉(zhuǎn)換層以下墻柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)用 C60，并控制底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻軸壓比在 0.5 以下，框支柱的軸壓比在 0.6 以下。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程為超限高層，有 3 項(xiàng)不規(guī)則超限。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行多次優(yōu)化調(diào)整，對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件在計(jì)算及構(gòu)造措施上作適當(dāng)加強(qiáng)，使其具有良好的抗震性能。計(jì)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)能夠滿足豎向荷載承載的需求，常遇地震作用下層間位移角、側(cè)向剛度規(guī)則性、扭轉(zhuǎn)規(guī)則性均符合規(guī)范要求，保證了小震下結(jié)構(gòu)的性能水準(zhǔn)：震后完好，處于彈性狀態(tài)，無(wú)損傷。采用 SATWE 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)防烈度地震作用下計(jì)算，以滿足中震性能水準(zhǔn)：重要構(gòu)件不屈服，所有構(gòu)件不發(fā)生剪切破壞的抗震性能目標(biāo)；采用 EPDA 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析，計(jì)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在罕遇地震下滿足第三水準(zhǔn)“大震不倒”的設(shè)防要求。因此，本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是可行、安全且經(jīng)濟(jì)的。

參考文獻(xiàn)

[1]深圳大學(xué)建筑結(jié)構(gòu)研究中心,卡塔爾某超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究綜述報(bào)告[R],2006(英文版).

[2]第全國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C],中國(guó)建筑科學(xué)研究院,2006.

[3]徐培福,復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M],中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005-02.

[4]龔耀清,包世華,超高層建筑空間巨型框架的穩(wěn)定計(jì)算[J],工程力學(xué),Dec·2004,21(6):36-40.

[5]傅學(xué)怡,高層及超高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的徐變影響分析[J],深圳大學(xué)學(xué)報(bào)理工版,Oct·2006,23(4):283-290.

超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層；超高層；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引 言

復(fù)雜高層與超高層與普通的高層建筑有所不同，必須引起設(shè)計(jì)人員的注意。隨著超高建筑物的不斷增加，雖然逐漸地暴露出一些設(shè)計(jì)方面存在的不足，但這些問(wèn)題為人們?cè)谌蘸蟮某呓ㄖㄔO(shè)方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。為此，本文首先對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑與普通高層的差異進(jìn)行比較，然后對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

1 復(fù)雜高層與超高層建筑和普通高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的區(qū)別

復(fù)雜高層與超高層建筑和普通建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在明顯的差異，一般普通高層的高度基本都建立在200m以內(nèi)，而復(fù)雜高層與超高層建筑的高度基本都在200米以上乃至上千米。對(duì)于普通高層，人們大多采用的是混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但復(fù)雜高層與超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還可以選擇全鋼結(jié)構(gòu)或者混合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)由于復(fù)雜高層與超高層建筑對(duì)消防以及機(jī)電設(shè)備的要求要更高一些，因此要考慮到避難層與機(jī)電設(shè)備層的設(shè)計(jì)。為避免地震等自然災(zāi)害對(duì)建筑物的破壞，復(fù)雜高層與超高層建筑在平面形狀的選擇上較普通的高層建筑要少得多，并且要滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的抗震要求。另外復(fù)雜高層與超高層建筑需要考慮風(fēng)載荷作用下舒適度的問(wèn)題，而普通高層建筑無(wú)需考慮。

2 復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的問(wèn)題

2.1 抗震設(shè)防烈度

對(duì)于超過(guò)100m以上的建筑物，在不同強(qiáng)度的抗震設(shè)防烈度下，對(duì)于建筑物的高度要求也是不盡相同的。一般情況下，抗震設(shè)防烈度在8度的區(qū)域不適宜建設(shè)300m以上的建筑物，復(fù)雜高層與超高層建筑適合建設(shè)在抗震設(shè)防烈度在6度的地區(qū)。

2.2 結(jié)構(gòu)方案

對(duì)于一個(gè)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)中首先就要考慮到建筑物的結(jié)構(gòu)方案問(wèn)題，尤其對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑來(lái)說(shuō)，如果結(jié)構(gòu)方案選擇不當(dāng)，將會(huì)引起整個(gè)方案的調(diào)整，因此，在設(shè)計(jì)單位進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要有結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)參與到設(shè)計(jì)當(dāng)中。

2.3 結(jié)構(gòu)類(lèi)型

在復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇上，人們不但要充分考慮到擬建方案所在地的巖土工程地質(zhì)條件，同時(shí)要考慮到該區(qū)域的抗震度要求。另外，為了節(jié)約建筑成本，人們還需要充分考慮到在工程造價(jià)問(wèn)題以及施工的合理性問(wèn)題，同等條件下選擇造價(jià)較低的合理的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

2.4 關(guān)注舒適度和施工過(guò)程

2.4.1 高層建筑水平振動(dòng)舒適度

復(fù)雜高層與超高層建筑因其結(jié)構(gòu)較柔，設(shè)計(jì)時(shí)，除保證結(jié)構(gòu)安全外，還需滿足室內(nèi)居住人群的舒適度要求，高層混凝土規(guī)程、高鋼規(guī)程均提出了明確的設(shè)計(jì)要求，需對(duì)高層建筑物在順風(fēng)向和橫風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度進(jìn)行控制。復(fù)雜高層建筑需講行舒適度分析，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)阻尼比宜取0.02，對(duì)混合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)阻尼比可根據(jù)情況取0.01～0.02舒適度驗(yàn)算時(shí)，可取10年重現(xiàn)期下風(fēng)壓值進(jìn)行。高層混凝土規(guī)程和高鋼規(guī)對(duì)舒適度驗(yàn)算的要求，公寓類(lèi)建筑（如住宅、公寓）和公共建筑（如辦公、旅館）因功能不同，其水平振動(dòng)指標(biāo)限值也有所不同。當(dāng)水平振動(dòng)舒適度不滿足或?yàn)檫M(jìn)一步提高舒適度水平時(shí)，可采用增設(shè)TMD（可調(diào)質(zhì)量阻尼器），TLD（可調(diào)液體阻尼器）等方法實(shí)現(xiàn)。

2.4.2 大跨、懸挑柔性樓蓋豎向振動(dòng)舒適度控制

復(fù)雜高層建筑設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)大跨度樓板、空中連橋、大跨懸挑等復(fù)雜建筑特征，此類(lèi)部位由干結(jié)構(gòu)豎向自振頻率較低，與行人激勵(lì)頻率相近，彼時(shí)需對(duì)樓蓋設(shè)計(jì)時(shí)的舒適度問(wèn)題予以關(guān)注。高層混凝土規(guī)程要求樓蓋結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)頻率不宜小于3Hz，且對(duì)不同豎向自振頻率下的樓蓋豎向振動(dòng)舒適度峰值也提出了控制要求。因適用對(duì)象不同，住宅、辦公建筑、商場(chǎng)及走廊建筑的豎向振動(dòng)峰值加速度限值亦不相同。

2.4.3 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮施工建造過(guò)程的可實(shí)施性

設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位鋼筋及鋼材傳力的可靠性以及現(xiàn)場(chǎng)施工的可實(shí)施性。型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)中主筋與型鋼相交時(shí)常用四種處理方法：①鋼筋繞討型鋼；②型鋼表面焊接鋼筋連接套筒；③鋼板上開(kāi)洞穿鋼筋；④鋼筋與型鋼表面加勁板相焊接。復(fù)雜高層建筑施工方法會(huì)采取一些特殊工藝，如某塔采用“內(nèi)理型混凝土施工、造型中部增設(shè)水平臨時(shí)支撐桁架”見(jiàn)圖1。

3 復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 風(fēng)載荷

在復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，由于建筑結(jié)構(gòu)的第一自振周期與其所在地面卓越周期相差很大，隨著建筑物高度的不斷增加，風(fēng)載荷的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地震對(duì)建筑物的影響，特別是對(duì)于一些比較柔的復(fù)雜高層與超高層建筑，風(fēng)載荷是它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的控制因素。因此，人們有必要對(duì)風(fēng)載荷進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的研究。一般情況下，我國(guó)規(guī)定風(fēng)載荷的計(jì)算公式為Wk=βzμsμzW0，其中μz為風(fēng)壓高度的變化系數(shù)。其中A類(lèi)地面：μz=0.794Z0.24；B類(lèi)地面：μz=0.479Z0.52；C類(lèi)地面：μz=0.284Z0.40。在《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》當(dāng)中，對(duì)200m以上的復(fù)雜高層與超高層建筑也進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)范，其中就包括在對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑確定非圓形截面橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載情況時(shí)，要求必須進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。它的主要目的在于通過(guò)試驗(yàn)對(duì)建筑外形的空氣動(dòng)力進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及主體結(jié)構(gòu)的風(fēng)載荷的標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)設(shè)計(jì)整體進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 重力載荷

對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到重力載荷的傳力情況，實(shí)現(xiàn)合理的傳力途徑，因此在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于重力載荷的途徑要盡可能地直接明了，同時(shí)要充分考慮到因建筑外圈框架和核心筒之間軸壓比之間的差異而造成的變形差對(duì)水平構(gòu)件產(chǎn)生的影響。一般采用一些施工的處理方法連接框架與核心筒。

3.3 混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在復(fù)雜高層與超高層的建筑當(dāng)中，很多時(shí)候都會(huì)采用混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，混合結(jié)構(gòu)分為三種，而在實(shí)際中常用的是圓鋼管或者是矩形鋼管的混凝土框架與鋼筋混凝土核心筒的混合結(jié)構(gòu)，以及型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土核心筒（內(nèi)外框梁為鋼梁或型鋼混凝土梁）的混合結(jié)構(gòu)兩種。每種結(jié)構(gòu)類(lèi)型在設(shè)計(jì)上對(duì)鋼材用量的需要也不盡相同。在設(shè)計(jì)中，要考慮到對(duì)型鋼、圓鋼管混凝土中柱鋼骨的含鋼量，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)程的要求進(jìn)行控制，同時(shí)，在鋼筋混凝土的核心筒要設(shè)置型鋼柱，這樣就可以確保型鋼混凝土、筒體延性相同，從而促使它們兩者之間的豎向變形減小。對(duì)于結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度無(wú)法滿足變形需要的混合結(jié)構(gòu)，人們采取相應(yīng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)。比如，設(shè)置水平伸臂桁架的加強(qiáng)層，或利用避難層或設(shè)備層在外框或外框筒周邊設(shè)置環(huán)狀桁架。

4 復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

4.1 構(gòu)造設(shè)計(jì)要合理

在對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證構(gòu)造的設(shè)計(jì)謹(jǐn)慎并合理，重點(diǎn)要注意對(duì)一些薄弱的部位進(jìn)行加強(qiáng)，避免出現(xiàn)薄弱層，充分考慮到溫度應(yīng)力對(duì)建筑物的影響以及建筑物的抗震能力，注意構(gòu)件的延性以及鋼筋的錨固長(zhǎng)度，在對(duì)平面和立面進(jìn)行布置時(shí)要確保平整均勻。

4.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖要合適

計(jì)算簡(jiǎn)圖是對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)安全。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，人們必須從計(jì)算簡(jiǎn)圖抓起，慎重研究，合理選擇，對(duì)于存在于計(jì)算簡(jiǎn)圖中的誤差，要保證其值控制在技術(shù)規(guī)程允許的范圍內(nèi)。

4.3 結(jié)構(gòu)方案選擇要合理

建筑方案的合理性取決于結(jié)構(gòu)方案是否合理，因此，在選擇結(jié)構(gòu)方案時(shí)不但要充分考慮到經(jīng)濟(jì)因素，還要充分考慮方案的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)能夠充分結(jié)合設(shè)計(jì)要求、材料、施工以及自然因素等來(lái)確定結(jié)構(gòu)方案，確保結(jié)構(gòu)方案的合理性。

4.4 基礎(chǔ)方案選擇要合理

在進(jìn)行基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師要考慮到載荷的分布情況，工程所在的自然因素、地質(zhì)條件，施工方的施工條件，周?chē)ㄖ飳?duì)所設(shè)計(jì)建筑物造成的影響等各方面因素，以此來(lái)確保基礎(chǔ)方案的選擇既經(jīng)濟(jì)又合理，達(dá)到最優(yōu)效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

復(fù)雜高層與超高層建筑是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果，隨著科技進(jìn)步，越來(lái)越多的復(fù)雜高層與超高層建筑將會(huì)逐漸亮相于城市之中，我們雖然在復(fù)雜高層與超高層建筑當(dāng)中取得了一定的成績(jī)，但仍需我們不斷研究與改進(jìn)，使復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加完美，發(fā)展更為迅速。

參考文獻(xiàn)

[1]陳曉丹.超高層建筑設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā).2011（01）：24～25.

超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文第3篇

由于高層、超高層的高層建筑與普通的有所不同，因此就更需要設(shè)計(jì)人員引起注意。隨著不斷增加的超高建筑物，逐漸地暴露出一些關(guān)于設(shè)計(jì)方面所存在的不足，比如抗震設(shè)防不準(zhǔn)確、建筑結(jié)構(gòu)和類(lèi)型的不合理，以及沒(méi)有最大程度地考慮建筑的舒適度和施工過(guò)程等等，當(dāng)問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，就必須采取措施，解決問(wèn)題。當(dāng)然在采取措施的同時(shí)，還有相應(yīng)的要點(diǎn)需要進(jìn)行深度的分析，例如建筑時(shí)需注重抗震設(shè)計(jì)、科學(xué)并且合理地選擇建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系以及重視概念設(shè)計(jì)等方面。與此同時(shí)，這些問(wèn)題的存在同樣為設(shè)計(jì)師積累了一定的關(guān)于日后超高建筑建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)。隨著建筑技術(shù)的迅速發(fā)展，高層建筑的數(shù)量不斷增多，其復(fù)雜性同樣在持續(xù)增加，以至于對(duì)于建筑的安全性與經(jīng)濟(jì)性的要求也越來(lái)越高。無(wú)論是從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所積累的經(jīng)驗(yàn)還是理論研究，想要在一定程度上保證其安全性，還需繼續(xù)探索。

二、設(shè)計(jì)復(fù)雜高層以及超高層建筑時(shí)需要考慮的問(wèn)題

1.抗震設(shè)防烈度。對(duì)于超過(guò)一百米以上并且承受不同強(qiáng)度的抗震設(shè)防烈度的建筑物，所被要求建筑物的高度同樣是不盡相同的。通常情況下，三百米及以上的建筑物不適合建在抗震設(shè)防烈度為八度的區(qū)域，因此，復(fù)雜性高層以及超高層建筑更加適合建設(shè)在六度抗震設(shè)防烈度的地區(qū)。綜合考慮以上因素，在建設(shè)復(fù)雜高層以及超高層建筑時(shí)，就應(yīng)該將該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度考慮在內(nèi)，以免造成技術(shù)錯(cuò)誤，防止人民的生命財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生不該有的損失。作為一名設(shè)計(jì)師，就應(yīng)該十分重視抗震技術(shù)，提高高層建筑的質(zhì)量，包括建筑的安全性以及經(jīng)濟(jì)性，從建筑的細(xì)部處理出發(fā)，堅(jiān)持以人為本的原則，才能切實(shí)有效地保障人民群眾的財(cái)產(chǎn)安全。

2.結(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)類(lèi)型。想要成為一名優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)師，首先一定要考慮到在設(shè)計(jì)中的建筑物結(jié)構(gòu)方案的問(wèn)題，特別是復(fù)雜性高層以及超高層建筑，結(jié)構(gòu)方案的不合理選擇，很容易導(dǎo)致整個(gè)方案的調(diào)整，產(chǎn)生許多不必要的麻煩，給設(shè)計(jì)單位帶來(lái)?yè)p失。因此，設(shè)計(jì)單位就應(yīng)該在進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)的同時(shí)，具備結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并將其參與到設(shè)計(jì)當(dāng)中。與此同時(shí)，在高層結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇上，設(shè)計(jì)師不僅僅要將方案所在地自身巖土工程地質(zhì)條件充分考慮在內(nèi)，而且要充分考慮所在地的抗震度要求。除此之外，為了可以更好地節(jié)約建筑成本，工程造價(jià)問(wèn)題和施工合理性問(wèn)題也應(yīng)該充分考慮在內(nèi)，同等條件下，當(dāng)然青睞造價(jià)較低的方案。

3.關(guān)注舒適度和施工過(guò)程。(1)高層建筑水平振動(dòng)舒適度。通常來(lái)說(shuō)，復(fù)雜性高層以及超高層建筑的結(jié)構(gòu)比較柔軟，因此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了要保證結(jié)構(gòu)安全之外，更多的是需要滿足居住人群對(duì)于建筑舒適度的要求；當(dāng)然對(duì)于高鋼規(guī)程以及高層混凝土規(guī)程同樣提出明確的設(shè)計(jì)要求，這就需要設(shè)計(jì)師及時(shí)控制，特別是在高層建筑物已經(jīng)達(dá)到順風(fēng)向與橫風(fēng)向頂點(diǎn)的最大加速度。進(jìn)行舒適度分析是復(fù)雜高層建筑進(jìn)行分析的主要任務(wù)，對(duì)于混凝土的結(jié)構(gòu)，阻尼比最好取0.02，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)，其阻尼比可以根據(jù)實(shí)際情況在0.01~0.02之間取。公共建筑與公寓類(lèi)建筑相比，水平振動(dòng)指標(biāo)限值也有很大的區(qū)別，其主要原因就是功能的不同。增設(shè)TMD或者TLD可以在水平振動(dòng)舒適度不合格的情況下，進(jìn)一步提高舒適度水平。(2)在設(shè)計(jì)的同時(shí)應(yīng)考慮建造過(guò)程的可實(shí)施性。及時(shí)注意鋼材傳力以及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位鋼筋的可靠性、施工的可實(shí)施性，這是設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)必須要做到的。通常來(lái)說(shuō)，有四種處理的方法來(lái)解決型鋼與其混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)中主筋相交的問(wèn)題：①鋼筋與表面的加勁板焊接；②鋼筋繞過(guò)型鋼；③鋼板上開(kāi)洞穿鋼筋；④其表面的焊接鋼筋和連接套筒。復(fù)雜的高層建筑則會(huì)在施工方法上采取另外一些特殊的工藝。

三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

1.注重概念設(shè)計(jì)。通過(guò)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們可以總結(jié)出，在復(fù)雜超高建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，應(yīng)該要重視建筑的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，尤其應(yīng)該重視以下環(huán)節(jié)：（1）應(yīng)該盡可能地提升建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性以及均勻性；（2）確保結(jié)構(gòu)的傳力途徑清晰而又直接，特別是抗側(cè)力以及結(jié)構(gòu)豎向的傳力途徑；（3）在設(shè)計(jì)上，將結(jié)構(gòu)的完整性保持在一個(gè)較高的水平上；（4）節(jié)能減排的意識(shí)要滲透進(jìn)設(shè)計(jì)，能夠建立一個(gè)比較合理的耗能機(jī)制；（5）重點(diǎn)提高建筑構(gòu)件材料利用效率與結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)的受力完整性。在這里，所有過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，都是離不開(kāi)建造師與工程師較好地溝通與交流的，只有溝通，才能將建筑與結(jié)構(gòu)相統(tǒng)一。

2.科學(xué)、合理選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。大量的理論與實(shí)踐證明，正確地選擇了合理的抗側(cè)力體系，可以更有效地保證復(fù)雜高層以及超高層建筑結(jié)構(gòu)的安全。因此，在選擇上要特別注意以下因素：（1）與建筑的實(shí)際高度相結(jié)合，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。（2）對(duì)于建筑設(shè)計(jì)上，最大可能地保證結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的構(gòu)件之間的互相聯(lián)結(jié)。（3）對(duì)于采用多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的情況下，綜合分析結(jié)構(gòu)體系的效用，正確估計(jì)和評(píng)判各自的貢獻(xiàn)度。

四、總結(jié)

超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文第4篇

一工程概況的地基基礎(chǔ) 某項(xiàng)目地上建筑面積為13.45萬(wàn)m，地下建筑面積為4.3萬(wàn)m，總建筑面積為17.75萬(wàn)m。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本工程場(chǎng)地地基土層為第四紀(jì)沖海積的黏土和淤泥層，基底巖性為侏羅紀(jì)熔結(jié)凝灰?guī)r，場(chǎng)地內(nèi)無(wú)液化土層。賓館塔樓柱下荷載最大達(dá)3.8×104kn，商務(wù)塔樓柱下荷載最大達(dá)3.5×104kn，采用大直徑灌注樁，平板式樁筏基礎(chǔ)。經(jīng)優(yōu)化比較，樁徑 700～1100較為合理。商務(wù)樓和賓館塔樓下筏板厚度為3m，其他位置底板采用厚板式，板厚為1.2m。針對(duì)本工程塔樓和輔樓預(yù)期存在的沉降差異問(wèn)題，在各塔樓與輔房之間設(shè)置后澆帶，并配合相應(yīng)的后澆帶處理措施和大體積混凝土澆筑措施，解決了超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土的收縮裂縫問(wèn)題和塔樓與輔樓間的沉降差異在基礎(chǔ)底板中產(chǎn)生過(guò)大內(nèi)力的問(wèn)題。

二結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ⑴結(jié)構(gòu)體系。塔樓外框架柱采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱，鋼筋混凝土柱外框架體系將作為有效的承重支撐，大部分豎向荷載通過(guò)軸力方式向下傳遞，而混凝土核心筒除了承受豎向荷載外，其主要功能是提供強(qiáng)大的抗側(cè)力能力。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：6度區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu)適用的最大高度為150m，本工程兩塔樓的房屋高度均為161.1in，僅超過(guò)11.1m；本工程屬b級(jí)高度，而《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：6度區(qū)框架一核心筒結(jié)構(gòu)b級(jí)高度建筑的最大適用高度為210m，還有48.9m才超限；大跨度鋼結(jié)構(gòu)連廊的存在使得本工程屬于特殊類(lèi)型的高層建筑(大跨度連體)。但由于本工程塔樓高寬比h／b為4.4并不大，兩塔樓的平面及豎向結(jié)構(gòu)特性變化較少，且連廊與塔樓采用弱連接，對(duì)塔樓耦合影響小。計(jì)算分析結(jié)果也表明無(wú)異常薄弱層出現(xiàn)，且以風(fēng)荷載為控制水平作用。綜上所述，本工程有兩項(xiàng)輕微超限，設(shè)計(jì)時(shí)采取必要的抗震加強(qiáng)措施，在技術(shù)上是可行的，順利通過(guò)設(shè)計(jì)審。 ⑵彈性計(jì)算。本工程采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的《多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件sat–we》、《特殊多、高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件pm—sap))及美國(guó)csi公司的國(guó)際通用結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件etabs等三個(gè)程序進(jìn)行整體計(jì)算，均采用抗震耦聯(lián)分析并考慮偶然偏心。用satwe程序進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析。兩塔樓的自振特性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1和表2，三個(gè)軟件的計(jì)算結(jié)果較接近，從側(cè)面反映出結(jié)構(gòu)模型和分析的正確性。結(jié)構(gòu)的主要振型以平動(dòng)為主，扭轉(zhuǎn)為主的第1自振周期與平動(dòng)為主的第1自振周期之比，賓館塔樓分別為0．577、0．605、0．538，商務(wù)塔樓分別為0．593、0．603、0．529，均小于0．85，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(jgj3—2002)》的要求。風(fēng)荷載及多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)計(jì)算是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載及多遇地震作用下結(jié)構(gòu)最大點(diǎn)位移和最大的層間位移角，可見(jiàn)在風(fēng)荷載和地震作用下的層間位移角度均小于規(guī)范限值。兩塔樓產(chǎn)生的最大屋面位移及最大層間位移角均是x方向風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的，其中商務(wù)塔樓最屋面位移為93．44mm，最大層間位移角為1／1537；賓館塔樓最大屋面位移為82．83mm，最大層間位移角為1／1743。最大層間位移角均小乎規(guī)范所規(guī)定的限值1／800。本工程塔樓屬于風(fēng)荷載為控制水平作用，在考慮偶然偏心影響的水平地震作用下，樓層豎向構(gòu)件最大水平位移和層間位移與其平均值之比小于規(guī)范限值，說(shuō)明結(jié)構(gòu)具有很好的抗扭剛度。

地震作用下樓層剪重比也是結(jié)構(gòu)整體分析的重要內(nèi)容，計(jì)算結(jié)果表明，兩塔樓各層x方向和y方向的層間地震剪力均滿足規(guī)范的最小剪重比要求。賓館塔基底框架和核心筒的x方向傾覆力矩分別為2.83×105kn•m，6.55x105kn•m；y方向傾覆力矩分別為2.66×105kn•m，8.09×105kn•m。商務(wù)塔基底框架和核心筒的x方向傾覆力矩分別為3.21×105kn•m，6.08×105kn•m；y方向傾覆力矩分別為2.37×105kn•m，7.66×105kn•m。核心筒所占傾覆力矩沿結(jié)構(gòu)高度始終大于總地震傾覆力矩的50％，表明對(duì)于整體結(jié)構(gòu)安全度是可靠的。 ⑶彈性時(shí)程分析。按照《巖土工程勘察報(bào)告》確定的場(chǎng)地類(lèi)別，采用《工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》提供的地震動(dòng)參數(shù)，選擇兩組實(shí)際地震記錄波和一組人工模擬地震波進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析。每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力大于cqc法求得的底部剪力的65％，三條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值大于cqc法求得的底部剪力的80％。cqc法計(jì)算結(jié)果基本包絡(luò)三條時(shí)程曲線計(jì)算所得的平均值，僅在結(jié)構(gòu)頂部的少數(shù)樓層地震剪力偏小，說(shuō)明設(shè)計(jì)反應(yīng)譜在長(zhǎng)周期階段的人為調(diào)整以及計(jì)算中對(duì)高階振型的影響估計(jì)不足，設(shè)計(jì)時(shí)將對(duì)頂部樓層的地震剪力進(jìn)行調(diào)整，滿足對(duì)時(shí)程分析法的內(nèi)力包絡(luò)要求。除此以外，結(jié)構(gòu)內(nèi)力和配筋可直接按cqc法計(jì)算結(jié)果采用。 ⑷中震不屈服分析和動(dòng)力彈塑性分析。如前所述，本工程平面及豎向結(jié)構(gòu)特性變化較少，多遇地震下的計(jì)算結(jié)果也無(wú)超限情況出現(xiàn)，鑒于本工程建筑等級(jí)較高為確保結(jié)構(gòu)安全可靠，我們依然對(duì)其進(jìn)行了中震不屈服驗(yàn)算，使剪力墻、柱、連梁和框架梁等重要抗震構(gòu)件在中震作用下不屈服。 通過(guò)中震不屈服計(jì)算和判斷，兩塔樓結(jié)構(gòu)體系中豎向構(gòu)件在中震作用下保持著良好的彈性性能，而水平構(gòu)件特別是連梁則有部分進(jìn)入屈服狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整連梁和框架梁的配筋和對(duì)部分連梁截面進(jìn)行調(diào)整，才使所有主要水平構(gòu)件不進(jìn)入屈服狀態(tài)。這從設(shè)計(jì)上保證了中震不屈服的落實(shí)，體現(xiàn)了地震中各構(gòu)件的屈服順序基本上是首先連梁屈服，其次有部分框架梁屈服，而豎向構(gòu)件則未出現(xiàn)屈服情況。

超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文第5篇

廣州某金融城項(xiàng)目位于廣州市黃埔大道南側(cè)、棠下涌東側(cè)，包括A、B、C三座塔樓，其中A棟塔樓是集商業(yè)、辦公為一體的超高層寫(xiě)字樓，其地下4層，地上69層，屋面高301.5m，幕墻高 320m，帶3層高15m的裙房，地面以上建筑面積約14.2萬(wàn)m2。

圖1 塔樓效果圖

地下室主要功能為車(chē)庫(kù)，裙樓部分為商業(yè)，塔樓1-3層為通高大堂，4層以上主要為行政辦公。辦公層層高4.2m，11、22、33、44、55層和67層為避難及設(shè)備層。

建筑外立面邊線為曲線，4～11層整體輪廓向外傾斜，12層以上建筑整體外輪廓逐步內(nèi)縮。平面近似矩形，但四角是圓弧，其中東南角圓弧較大，并隨高度變化。為了適應(yīng)建筑的外立面，外框柱沿高度向里或向外傾斜，傾斜角度從0.6度到2.9度不等。由于上部功能的需要，核心筒在高區(qū)樓層部分墻肢取消。

（a）中低區(qū)建筑平面圖 （b）高區(qū)建筑平面圖

圖2 建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

工程場(chǎng)地基巖為白堊系的泥質(zhì)粉砂巖、粗砂巖。建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，由于場(chǎng)地局部存在液化砂土層和淤泥質(zhì)土類(lèi)軟弱土層，場(chǎng)地劃分為對(duì)建筑抗震不利地段。由于設(shè)置了4層地下室，軟弱土層已被挖除，底板下基本為中、微風(fēng)化巖層。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

該工程設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防類(lèi)別為乙類(lèi)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，小震計(jì)算時(shí)反應(yīng)譜的形狀參數(shù)按規(guī)范，6S以后取平段，地震影響系數(shù)最大值按照安評(píng)取0.084；中大震：采用規(guī)范地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行中大震下的性能目標(biāo)驗(yàn)算，6S以后取平段。

設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。通過(guò)與規(guī)范風(fēng)荷載對(duì)比，風(fēng)洞試驗(yàn)底部剪力及傾覆彎矩大于規(guī)范值，因此采用風(fēng)洞試驗(yàn)的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

3 結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置

3.1 方案選型

結(jié)合建筑平面功能、立面造型、抗震（風(fēng)）性能要求、施工周期以及造價(jià)合理等因素，本工程塔樓A的結(jié)構(gòu)受力體系分別由外框架+伸臂桁架+腰桁架與核心筒組成，共同構(gòu)成多道設(shè)防結(jié)構(gòu)體系，提供結(jié)構(gòu)必要的重力荷載承載能力和抗側(cè)剛度（詳圖3）。

重力荷載通過(guò)樓面水平構(gòu)件傳遞給核心筒和外框柱，最終傳遞至基礎(chǔ)。施工階段不考慮伸臂桁架的作用，伸臂桁架采用后封閉施工；水平荷載產(chǎn)生的剪力和傾覆彎矩由外框架（包括伸臂桁架與腰桁架）與核心筒共同承擔(dān)。其中剪力主要由核心筒承擔(dān)，傾覆彎矩由外框架與核心筒共同承擔(dān)。外框柱采用鋼管混凝土柱，樓面梁采用鋼梁，考慮施工方便快速，經(jīng)濟(jì)性合理，樓板采用鋼筋桁架組合樓板。

地下室底板下微風(fēng)化的基巖較淺；未來(lái)規(guī)劃的地鐵線距離地下室西側(cè)約10米，地鐵基坑比本地下室深約10米。綜合考慮相關(guān)因素，本項(xiàng)目塔樓柱及裙樓柱采用以微風(fēng)化巖層為持力層的人工挖孔樁，樁長(zhǎng)約12米，持力層為微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖/粗砂巖，其中裙樓樁徑為1200mm，塔樓外框柱下基礎(chǔ)為單柱單樁，樁徑2800mm～3000mm，核心筒下根據(jù)荷載分布布樁，樁主要布置在墻下，樁徑2600mm～3600mm；裙樓及純地下室以均布式錨桿解決整體抗浮問(wèn)題。

3.2 伸臂和腰桁架設(shè)置

為了分析各加強(qiáng)層對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)，進(jìn)行了伸臂桁架的敏感性計(jì)算分析，在不設(shè)置伸臂桁架時(shí)，結(jié)構(gòu)的剛度和剪重比不滿足規(guī)范要求。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，伸臂對(duì)提高整體剛度效果顯著。根據(jù)項(xiàng)目功能和實(shí)際情況，最終選擇在33層、44層設(shè)置了X向伸臂和腰桁架，55層設(shè)置了腰桁架。此時(shí)，結(jié)構(gòu)的剛重比和位移角均能較好地滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)構(gòu)超限情況及抗震性能目標(biāo)

該工程采用帶加強(qiáng)層的鋼管混凝土柱+鋼梁框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度301.5m，超過(guò)混和結(jié)構(gòu)190m適用高度58%，且存在Ⅰ類(lèi)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)、剛度突變不規(guī)則項(xiàng)，同時(shí)存在框架柱傾斜（小于3°）和局部跨層柱。故需經(jīng)抗震超限專(zhuān)項(xiàng)審查。具體判斷如表3所示。

該工程為重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)建筑，采用結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)方法進(jìn)行補(bǔ)充分析和論證，依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》確定抗震設(shè)防性能目標(biāo)為C級(jí)相應(yīng)的抗震性能水準(zhǔn)。其中核心筒剪力墻、框架柱、伸臂及腰桁架為關(guān)鍵構(gòu)件，要求腰桁架在中震下保持彈性，伸臂桁架按中震抗剪彈性，正截面不屈服進(jìn)行復(fù)核。而伸臂層、腰桁架層樓板滿足中震不屈服的性能目標(biāo)。

5 結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析

本工程設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析和論證。設(shè)計(jì)中采用2個(gè)不同的力學(xué)模型的空間結(jié)構(gòu)分析程序SATWE（簡(jiǎn)化墻元模型，2010新規(guī)范版）和ETABS軟件（細(xì)分墻元模型，9.2.0中國(guó)規(guī)范版）進(jìn)行風(fēng)荷載和多遇地震作用下的彈性計(jì)算及中震不屈服計(jì)算；用SATWE進(jìn)行小震下的彈性時(shí)程分析，與振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行比較；采用ABAQUS和SAUSAGE進(jìn)行大震彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析，考察大震下的結(jié)構(gòu)性能。

5.1 小震及風(fēng)荷載作用下的彈性計(jì)算

按照安評(píng) 取0.084；特征周期按照0.35s取值；其余計(jì)算參數(shù)依據(jù)規(guī)范值。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合規(guī)范規(guī)定的要求及結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)理論，可以得出如下結(jié)論：

（1）兩個(gè)不同計(jì)算內(nèi)核的結(jié)構(gòu)分析軟件計(jì)算結(jié)果相近，說(shuō)明模型及計(jì)算結(jié)果是合理且有效的，計(jì)算模型符合結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況，可以作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。（2）第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期之比小于0.85，地震有效質(zhì)量系數(shù)均大于90%，所取振型數(shù)滿足《高規(guī)》要求；（3）在考慮偶然偏心的地震作用下，X方向最大扭轉(zhuǎn)位移比略大于1.2，但小于1.4，滿足《高規(guī)》3.4.5條要求，屬于I類(lèi)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。（4）經(jīng)計(jì)算分析，風(fēng)荷載在所有水平荷載中起控制作用，地震作用及風(fēng)荷載作用下層間位移角均滿足規(guī)范要求。（5）塔樓X、Y方向底層剪重比不滿足抗規(guī)5.2.5條規(guī)定的最小剪重比的限值要求，根據(jù)廣東省《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.13通過(guò)調(diào)整地震剪力滿足抗規(guī)要求，并使其基底剪力不小于底部剪力法算得的總剪力的85%。（6）伸臂層和腰桁架層下層（Y：33、44、55層）與伸臂層側(cè)向剛度不滿足《高規(guī)》第3.5.2條規(guī)定，需對(duì)本層地震剪力放大1.25倍。（7）腰桁架下層（X：44層，Y：55層）與腰桁架層抗剪承載力比分別為0.74、0.73，可通過(guò)提高剪力墻水平分布筋配筋率的方式進(jìn)行調(diào)整。（8）剛重比小于2.7，但大于1.4，根據(jù)《高規(guī)》要求，需要考慮P-Δ效應(yīng)對(duì)水平力作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利的影響。（9）風(fēng)荷載、地震荷載作用下，基底未出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，整體塔樓滿足整體穩(wěn)定性要求。

5.2 小震彈性時(shí)程分析

該工程采用SATWE程序進(jìn)行常遇地震下的彈性時(shí)程分析。選取II類(lèi)場(chǎng)地上五組實(shí)際強(qiáng)震記錄和兩組人工模擬的場(chǎng)地波進(jìn)行彈性時(shí)程分析。經(jīng)分析得出如下結(jié)論：1） 底部大部分樓層時(shí)程反應(yīng)平均值小于反應(yīng)譜結(jié)果。X、Y向從45層到屋面層時(shí)程剪力平均值大于反應(yīng)譜結(jié)果，放大系數(shù)最大分別為1.15、1.13。對(duì)頂部樓層按反應(yīng)譜地震作用放大后對(duì)構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算，確保結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性和安全可靠。由于本工程水平作用風(fēng)荷載起控制作用，施工圖設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)風(fēng)荷載和放大后地震力取包絡(luò)；2） 時(shí)程波及反應(yīng)譜計(jì)算的層間最大位移角滿足規(guī)范限值1/500的要求；3） 位移曲線以彎曲型為主，無(wú)較大突變，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較為均勻；位移角曲線在避難層（33層、44層、55層）略有突變，設(shè)計(jì)中結(jié)合性能化目標(biāo)設(shè)計(jì)及大震下的彈塑性計(jì)算結(jié)果，對(duì)避難層及其相鄰上下層采取適當(dāng)構(gòu)造加強(qiáng)措施，確保構(gòu)件的承載力和良好的延性。

圖6 層間位移角時(shí)程曲線對(duì)比

圖7 樓層剪力時(shí)程曲線對(duì)比

5.3中震彈性和中震不屈服、大震不屈服驗(yàn)算

按選定的性能目標(biāo)C對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)行中震彈性、中震不屈服和大震不屈服的驗(yàn)算。計(jì)算結(jié)果表明，底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻、穿層柱和伸臂桁架、腰桁架等關(guān)鍵構(gòu)件滿足中震、大震下的性能目標(biāo)；非底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻和普通柱滿足中震抗剪彈性，抗彎不屈服和大震正截面可屈服，抗剪不發(fā)生脆性破壞的性能目標(biāo)；框架梁和連梁滿足中震抗剪不屈服的性能目標(biāo)。

5.4動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析

選取2組天然波和1組人工波，采用ABAQUS和PKPM-SAUSAGE進(jìn)行結(jié)構(gòu)大震下的動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。計(jì)算結(jié)果如表5。

通過(guò)ABAQUS和PKPM-SAUSAGE兩個(gè)程序的計(jì)算，大震下結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/151，最大剪重比在4.46%～5.62%之間，約為小震剪重比的4.5～5倍，體現(xiàn)了較好的耗能能力。分析結(jié)果表明，大震下剪力墻基本完好，僅局部出現(xiàn)輕度～中度的受壓損壞；加強(qiáng)層腰桁架和伸臂均未出現(xiàn)塑性應(yīng)變，剪力墻僅在44層加強(qiáng)層及上層個(gè)別應(yīng)力集中位置出現(xiàn)輕度受壓損壞；外框柱內(nèi)混凝土未出現(xiàn)受壓損壞及鋼筋塑性應(yīng)變，核心筒外鋼梁均未出現(xiàn)塑性應(yīng)變，僅核心筒內(nèi)混凝土梁的鋼筋出現(xiàn)輕微塑性應(yīng)變。結(jié)構(gòu)抗震性能良好，達(dá)到了預(yù)定的大震性能目標(biāo)。

6 關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)分析

6.1伸臂桁架與核心筒剪力墻連接分析

第33層及44層是設(shè)置伸臂桁架的結(jié)構(gòu)樓層。根據(jù)水平荷載作用下的分析，加強(qiáng)層剪力墻核心筒在伸臂桁架對(duì)對(duì)應(yīng)位置處受伸臂影響，沿伸臂上下弦對(duì)應(yīng)剪力墻相應(yīng)出現(xiàn)較大拉壓應(yīng)力區(qū)，伸臂桁架的變形協(xié)調(diào)使得水平力作用下剪力墻筒體產(chǎn)生較大的內(nèi)力以及局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)剪力墻內(nèi)設(shè)置鋼桁架形成封閉受力體系。伸臂桁架和核心筒連接的大樣詳圖9。

圖8 伸臂層大樣圖

圖9 鋼桁架與墻內(nèi)型鋼連接大樣

對(duì)伸臂層剪力墻按照小震與100年風(fēng)組合及中震彈性組合工況下進(jìn)行受力分析。1.1倍50年風(fēng)荷載組合與中震彈性組合作用下，沿伸臂上下弦對(duì)應(yīng)剪力墻相應(yīng)出現(xiàn)與拉壓應(yīng)力區(qū)，33層應(yīng)力水平為-15Mpa～5Mpa，44層應(yīng)力水平為-12Mpa～5Mpa。結(jié)構(gòu)布置考慮伸臂上下弦貫通剪力墻，在伸臂與剪力墻連接處設(shè)置豎向型鋼，并向上下均延伸一層，增加墻水平和豎向分布筋配筋率至0.8%，可以滿足性能設(shè)計(jì)要求。1.1倍50年風(fēng)荷載彈性組合與中震彈性組合作用下，33層及44層大部分剪力墻的剪應(yīng)力水平在小于砼的抗拉強(qiáng)度計(jì)值；個(gè)別墻肢的最大剪應(yīng)力約為2.0MPa，略高于砼的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，通過(guò)設(shè)置一定的墻體水平鋼筋可滿足性能設(shè)計(jì)要求。

6.2與斜柱相連框架梁的拉（壓）彎分析

塔樓外框柱除局部樓層的個(gè)別柱外，均為斜柱，但斜度不大，在框架梁中產(chǎn)生的水平拉（壓）力較小。保證框架梁的可靠性，設(shè)計(jì)中進(jìn)行了100年風(fēng)和小震組合及中震彈性組合下構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算。底部柱子的軸力最大，且5～11層柱傾斜角度為2.9°，傾斜度相對(duì)較大。梁中水平壓力最大值為5349kN，最大拉力值為448kN，根據(jù)拉彎和壓彎構(gòu)件驗(yàn)算的結(jié)果，最大應(yīng)力均小于鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，可滿足設(shè)計(jì)要求。

6.3樓板應(yīng)力分析

為了考察加強(qiáng)層上下層樓層板在中震彈性作用下的平面內(nèi)受力情況，我們采用殼單元模擬上述樓層的樓板，進(jìn)行中震彈性作用下的樓板平面內(nèi)應(yīng)力分析。限于篇幅，列舉45層樓板應(yīng)力如圖10所示。第33及44層加強(qiáng)層上下層樓板在中震作用下大部分樓板平面內(nèi)分布力達(dá)到了2.5～3MPa，局部應(yīng)力集中區(qū)域更是達(dá)到了5MPa左右。第55層樓板在中震作用下大部分樓板平面內(nèi)分布力水平較低，僅在墻邊及柱邊位置處出現(xiàn)應(yīng)力集中，最大拉應(yīng)力約2.5MPa。56層樓板應(yīng)力相對(duì)較大，相當(dāng)一部分區(qū)域拉應(yīng)力達(dá)到了2.5MPa，墻邊及柱邊應(yīng)力集中區(qū)域達(dá)到了4MPa左右，設(shè)計(jì)時(shí)采用水平力作用下產(chǎn)生的樓板平面內(nèi)應(yīng)力疊加豎向荷載作用下樓板平面外受彎產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行配筋。

圖10 45層X(jué)向（左）和Y向（右）中震作用下樓板應(yīng)力S11

7 本工程的主要特點(diǎn)及加強(qiáng)措施

本工程為乙類(lèi)建筑，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震措施由7度提高至8度，抗震等級(jí)按特一級(jí)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，從計(jì)算分析、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)及構(gòu)造等方面采取措施，確保結(jié)構(gòu)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

1、剪力墻軸壓比嚴(yán)格控制≤0.5。對(duì)于本工程，由于底部控制墻厚的要求，原混凝土剪力墻局部軸壓比超過(guò)0.5。采用在剪力墻中設(shè)置型鋼來(lái)控制軸壓比。根據(jù)廣東省《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》12.4.12條，計(jì)算公式為： ，

N為重力荷載代表值作用下軸壓力設(shè)計(jì)值。通過(guò)設(shè)置型鋼，控制了軸壓比及截面，保證了建筑功能的要求。

2、根據(jù)性能目標(biāo)計(jì)算要求，底部加強(qiáng)區(qū)（8層及以下）核心筒墻身水平及豎向分布筋配筋率提高至0.8%；核心筒四個(gè)角部的約束邊緣構(gòu)件豎向配筋率增至2%，配箍特征值比規(guī)范構(gòu)造要求增大50%。

3、伸臂桁架的上下弦延伸入筒體，對(duì)應(yīng)剪力墻內(nèi)設(shè)置斜撐形成封閉受力體系；伸臂桁架與核心筒剪力墻連接處設(shè)置型鋼混凝土約束邊緣構(gòu)件，型鋼柱向相鄰上下層延伸各一層。實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)傳力的可靠性及抗震延性，滿足的性能目標(biāo)要求。

4、對(duì)剪力墻在39層收進(jìn)導(dǎo)致豎向變形差較大而引起的墻抗剪承載力不足的情況，在37、38層部分墻中配置抗剪鋼板，以提高其抗剪承載力；并將收進(jìn)的上兩層即39、40層邊墻豎向、水平配筋率提高至0.6%。

5、針對(duì)加強(qiáng)層處剛度突變引起加強(qiáng)層及其上下層應(yīng)力集中的情況，并根據(jù)動(dòng)力彈塑性分析結(jié)果的建議，將33、44加強(qiáng)層及其上下各一層墻肢豎向、水平配筋率提高至0.8%。

6、結(jié)合相應(yīng)設(shè)防水準(zhǔn)下關(guān)鍵樓層樓板的有限元分析結(jié)果，對(duì)板厚和配筋相應(yīng)加強(qiáng)，以滿足性能目標(biāo)要求。

通過(guò)以上加強(qiáng)措施，經(jīng)過(guò)計(jì)算復(fù)核，本工程結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)達(dá)到C級(jí)的要求。

4 結(jié)論