導語：如何才能寫好一篇超高層建筑結構設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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1.1抗震設防烈度

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

1.2結構方案

對于一個優(yōu)秀的建筑設計師來說，在設計中首先就要考慮到建筑物的結構方案問題，尤其對于超高層建筑來說，如果結構方案選擇不當，將會引起整個方案的調整，因此，在設計單位進行建筑方案設計時，需要有結構專業(yè)參與到設計當中。

1.3結構類型

在超高層建筑結構類型的選擇上，我們不但要充分考慮到擬建方案所在地的巖土工程地質條件，同時要考慮到該區(qū)域的抗震度要求。另外，為了節(jié)約建筑成本，我們還需要充分考慮到在工程造價問題以及施工的合理性問題，同等條件下選擇造價較低的合理的結構類型。

2超高層建筑的結構設計

2.1風載荷

在超高層建筑的結構當中，由于建筑結構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，風載荷的影響要遠遠大于地震對建筑物的影響，特別是對于一些比較柔的超高層建筑，風載荷是它結構設計中的控制因素。因此，我們有必要對風載荷進行專業(yè)地研究。一般情況下，我國規(guī)定風載荷的計算公式為Wk=βzμsμzW0，其中μz為風壓高度的變化系數(shù)。其中A類地面：μz=0.794Z0.24；B類地面：μz=0.479Z0.52；C類地面：μz=0.284Z0.40。在《建筑結構荷載規(guī)范》當中，對200m以上的超高層建筑也進行了相應的規(guī)范，其中就包括在對超高層建筑確定非圓形截面橫風向風振等效風荷載情況時，要求必須進行風洞試驗。它的主要目的在于通過試驗對建筑外形的空氣動力進行進一步優(yōu)化，同時確定圍護結構以及主體結構的風載荷的標準值，對設計整體進行優(yōu)化。3.2重力載荷對于超高層建筑，在設計時要考慮到重力載荷的傳力情況，實現(xiàn)合理的傳力途徑，因此在設計時對于重力載荷的途徑要盡可能地直接明了，同時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水平構件產(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。

2.3混合結構的設計

在超高層的建筑當中，很多時候都會采用混合結構設計，混合結構分為3種，而在實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構，以及型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土核心筒（內外框梁為鋼梁或型鋼混凝土梁）的混合結構兩種。每種結構類型在設計上對鋼材用量的需要也不盡相同。在設計中，要考慮到對型鋼、圓鋼管混凝土中柱鋼骨的含鋼量，嚴格按照技術規(guī)程的要求進行控制，同時，在鋼筋混凝土的核心筒要設置型鋼柱，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。對于結構抗側剛度無法滿足變形需要的混合結構，我們采取相應措施進行彌補。比如，設置水平仲臂析架的加強層，或利用避難層或設備層在外框或外框筒周邊設置環(huán)狀析架。

3超高層建筑結構設計的關鍵點

3.1構造設計要合理

在對超高層建筑物進行設計時，必須保證構造的設計謹慎并合理，重點要注意對一些薄弱的部位進行加強，避免出現(xiàn)薄弱層，充分考慮到溫度應力對建筑物的影響以及建筑物的抗震能力，注意構件的延性以及鋼筋的錨固長度，在對平面和立面進行布置時要確保平整均勻。

3.2計算簡圖要合適

計算簡圖是對建筑物結構進行計算的基礎，它直接關系到超高層建筑的結構安全。為了保證結構的安全性，我們必須從計算簡圖抓起，慎重研究，合理選擇，對于存在于計算簡圖中的誤差，要保證其值控制在技術規(guī)程允許的范圍內。

3.3結構方案選擇要合理

建筑方案的合理性取決于結構方案是否合理，因此，在選擇結構方案時不但要充分考慮到經(jīng)濟因素，還要充分考慮方案的結構形式和結構體系，同時能夠充分結合設計要求、材料、施工以及自然因素等來確定結構方案，確保結構方案的合理性。

3.4基礎方案選擇要合理

在進行基礎方案的設計中，設計師要考慮到載荷的分布情況，工程所在的自然因素、地質條件，施工方的施工條件，周圍建筑物對所設計建筑物造成的影響等各方面因素，以此來確?；A方案的選擇既經(jīng)濟又合理，達到最優(yōu)效果。

4結語

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關鍵詞：復雜高層；超高詠ㄖ；結構設計；設計要點

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

在建筑行業(yè)發(fā)展中，越來越多新技術、新工藝和新材料應用其中，這就對工程結構設計提出了更高的要求。尤其是在當前復雜高層和超高層建筑的結構設計中，可能受到一系列客觀因素影響，為工程結構埋下安全隱患，影響工程結構設計質量。尤其是在高層建筑結構設計中，相較于普通的建筑而言，結構設計要求更高，需要充分結合建筑特性，把握復雜高層和超高層建筑設計技術要點，提升設計合理性，為后續(xù)施工活動有序開展打下堅實的基礎。

一、復雜高層和超高層建筑結構設計

某建筑工程總高度78.5m，高22層，主樓地下兩層，地面20層。建筑結構為框剪結構，通過多方設計方案論證，樁基工程選擇后壓漿鉆孔灌注樁，選擇端承-摩擦樁的裝荷載形式，壓漿鉆孔灌注樁295根，φ700樁252根，有效樁長18m～19m。采用標號C25的混凝土，關注前0.5m?～0.5m?碎石置于空洞地步。關注過程中，導管同孔底之間的距離為0.5m，連續(xù)灌注混凝土。

復雜高層和超高層建筑結構設計中，相較于普通的建筑結構設計而言存在明顯的差異。一般其概況下，普通建筑的高度是在200m以下，復雜高層和超高層建筑的高度則超過了200m，這就對建筑工程穩(wěn)定性提出了更高的要求。普通建筑多為鋼筋混凝土結構，而復雜高層和超高層建筑結構則是多為鋼結構或是混合結構，設計技術含量較高，結構更為復雜。此外，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，需要充分考慮到建筑抗震要求、環(huán)境因素、自重以及風荷載等因素的影響，設計內容較為復雜，所以復雜高層和超高層建筑結構設計難度更大。

二、復雜高層和超高層建筑概念設計

（一）提升對概念設計的重視程度

近些年來，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計理念不斷創(chuàng)新，積累了豐富的結構設計經(jīng)驗，其中最具代表性的就是概念設計。在概念設計中，提升結構設計規(guī)則性和均勻性；結構中作用力傳遞更為清晰；結構設計中應該充分體現(xiàn)高標準的要求；結構設計中融入節(jié)能減排理念，促使結構設計更為科學合理；設計中，提升建筑材料利用效率，在滿足建筑結構整體設計要求的同時，迎合可持續(xù)發(fā)展要求?；诖?，為了滿足上述設計要求，設計人員應該同建筑工程師進行密切的交流，在充分交流基礎上，提升建筑結構設計合理性。

（二）選擇合理的結構抗側力體系

在復雜高層和超高層建筑結構設計中，為了可以有效提升結構設計安全性，選擇抗側力體系是尤為必要的。在選擇結構抗側力體系中，應該根據(jù)建筑具體高度來選擇，明確結構抗側力體系和建筑物高度之間的關系，如果建筑高度在100m以下，可以選擇框架、框架剪力墻和剪力墻體系；如果建筑高度在100m～200m以內，則選擇框架核心筒、框架核心筒伸臂；建筑高度在600m左右時，選擇筒中筒伸臂、桁架、斜撐組合體；在結構設計中，需要充分考慮到結構內部各個部件之間的關系，形成一個整體；如果建筑工程結構中存在多個抗側力結構體系，應該分別對這些抗側力結構體系進行分析，在此基礎上科學分析和判斷。

（三）提高建筑抗震設計重視程度

提高建筑抗震設計重視程度是尤為必要的，尤其是在復雜高層和超高層建筑結構設計中，抗震設計對于建筑安全影響較大。在選擇抗震方案中，需要選擇合理的施工材料，質量符合建筑要求；盡可能降低地震過程中能量的擴大，對建筑構件的承載力進行驗收，計算地震下建筑結構位移數(shù)值；高層建筑工程設計中，結構抗震手段的應用需要在得到位移數(shù)據(jù)基礎上實現(xiàn)，設計更加合理的建筑工程結構設計方案，一旦建筑結構發(fā)生變形可以起到有效的保護作用；結構設計中體現(xiàn)出建筑構件的生產(chǎn)要求和界面變化情況，提升結構設計穩(wěn)定性和牢固性。

（四）復雜高層和超高層建筑結構設計融合經(jīng)濟理念

在復雜高層和超高層建筑結構設計中，由于工程項目較為龐大，在具體的結構設計中，可能受到客觀因素影響出現(xiàn)一系列成本問題。故此，在建筑結構設計中，需要充分融合經(jīng)濟型設計理念，對結構設計方案優(yōu)化處理，避免建筑工程結構冗長帶來的資源和資金浪費，提升資金利用效率。

三、復雜高層和超高層建筑結構設計精準性

（一）選擇合理的結構設計軟件，提升設計結果精準性

在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計工程師需要充分掌握前沿的設計手段和方法，能夠選擇合理的分析軟件，提升計算結果準確性。當前我國復雜高層和超高層建筑結構計算軟件種類繁多，但是不同軟件側重點存在明顯的差異，這就需要在結構設計中，設計人員可以了解到不同軟件的具體功能和應用范圍，結合工程結構設計要求來選擇合理的計算機軟件。此外，在復雜高層和超高層建筑結構設計中，還應該對力學理念合理判斷和分析，結合自身豐富的設計經(jīng)驗，提升計算結果精準性。

（二）加強荷載和作用力的考量

在復雜高層和超高層建筑結構設計中，設計工程師需要充分結合復雜高層和超高層建筑結構特性，明確結構自身的豎向荷載力大小和風荷載的影響因素，將其融入到后續(xù)的結構設計中，提升設計合理性。復雜高層和超高層建筑結構設計中，除了需要考慮到結構穩(wěn)定性問題以外，還可以組織風洞試驗，測試建筑的抗風能力。在后續(xù)的實驗中，可以設計模型來模擬在不同風場環(huán)境下，建筑物的抗風能力和受力情況，有針對性提升建筑物結構的穩(wěn)定性。

建筑工程結構設計中，還需要考慮到倒塌水準，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：其一，復雜高層和超高層建筑的延性結構構件，構件的彈性變形能力高低同結構抗震能力存在密切聯(lián)系；其二，對于復雜高層和超高層建筑中的構件，滿足各項技術要求；就復雜高層和超高層建筑結構設計要求，對于建筑物中的控制構件，滿足建筑結構抗震設計要求，能夠在不同環(huán)境下保持相應的彈性。

（三）科學計算自振周期

復雜高層和超高層建筑結構設計中，需要充分把握震動規(guī)律，提升設計合理性。但是不同的振幅和頻率，可能出現(xiàn)大幅度震動現(xiàn)象，進而影響到建筑結構穩(wěn)定性。故此，在建筑結構設計中，需要科學計算出自震周期，結合抗震強度、建筑高度進行科學計算，確保自振結果精準性。

（四）建筑的垂直交通設計

復雜高層和超高層建筑的結構形式主要為框架―剪力墻和核心筒結構，此種建筑結構形式可以有效提升結構穩(wěn)定性，同時垂直交通體系結構可以產(chǎn)生較大的水平在和抵抗力。除了需要考慮到樓梯、電梯和衛(wèi)生間等區(qū)域以外，向平面中央集中，可以有效減少空間占地面積，賦予建筑更好的交通環(huán)境和采光效果。垂直交通結構體系設計中，需要充分協(xié)調采光和節(jié)能之間的關系，便于后續(xù)的維護工作開展。

結論

綜上所述，復雜高層和超高層建筑由于自身特性，建筑物高度較高，在結構設計中需要充分考慮到建筑抗震性能、垂直交通設計和載荷計算等問題，確保建筑工程結構穩(wěn)定性和安全性，滿足高層建筑使用要求，維護人們的生命財產(chǎn)安全。同時，對于建筑行業(yè)長遠發(fā)展具有更加突出的促進作用。

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關鍵詞：超高層；建筑結構；設計；問題

中圖分類號：TU3 文獻標識碼： A

1、超高層建筑結構受力特點

超高層建筑結構受力特點最主要是在兩個部分，第一個就是高層建筑自己本身受重力影響而產(chǎn)生的對于建筑基礎的負荷，另一部分就是來自于建筑外部所施加的作用力，不同類型的框架結構，有著不同的架構形式，因而導致其優(yōu)缺點各有不同。

（一）框架結構。框架結構的主要受力部分是建筑的支柱和梁，結構基礎是用來承受整體受力的，三個結合起來構成了高層建筑的承重結構，樓板則是用于力的傳遞。其主要特點是建筑內部的空間是比較大的，建筑的立面處理是相對容易的，樓板的平面布置也是靈活方便的，受力特點主要是在側向剛度比較小，但是如果建筑的層數(shù)比較多，在受到水平方向的負荷時候側移量比較大，很不利于建筑的穩(wěn)定性，因此，框架結構有其相對的局限性。

（二）剪刀結構。剪刀結構的特點是整個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載荷，全部是有建筑墻體所承重的承受的，因此，剪刀結構在力的傳導方面來說直接、均勻，不會產(chǎn)生什么沖突。此外，剪刀結構在整體強度和剛度上有著十分卓越的表現(xiàn)。其的整體性和延展性能很強，在受到較大的外部力量的時候，例如地震等，結構側向位移是易于控制的，不容易倒塌的。但是，剪刀結構在其建筑的平面布置來說相對死板，因此，剪刀結構的適用范圍只能在住宅和賓館等建筑。

（三）框架―剪刀結構?？蚣塄D剪刀結構是在框架結構和剪刀結構中，選取各自的優(yōu)點所在，融合并延伸而所得的。在垂直方向的力的傳導上，其軸向負荷和變形主要是由框架與剪刀結構共同來承受的，而水平方向的傳遞方面，則是通過剪刀結構來承受的，這主要是因為剪刀結構具有比較高的抗側力和強度?？蚣塄D剪刀結構不但在力的傳導過程中比較均勻和直接，而且在整體性和抗側力方面都優(yōu)于框架結構，因此在高層建筑中比較普遍。

（四）筒體結構。筒體結構則是在近幾年所興起來的一種建筑結構，主體結構是以筒體為基礎的，其建筑結構的強度和剛度遠遠優(yōu)秀于傳統(tǒng)的建筑結構。在高層建筑中，運用筒子結構能夠極大地提高整個建筑的受力性，在其他方面也是有著比較大的優(yōu)點。因為筒子結構在力的承重和分配上更加合理，因此主要應用在超高層建筑的結構設計方面上，尤其是大空間和大跨度的高層建筑。

2、超高層建筑結構設計原則

2.1、基礎方案要合理

建筑結構設計作為高層建筑施工項目的基本前提和必要基礎，其工作成效會對整個高層建筑的施工成效造成重大影響，因此，建筑結構的設計單位，必須按照項目工程的實際施工情況和施工現(xiàn)場的地質環(huán)境，設計出科學、合理、符合建筑結構施工實際需求的設計方案。與此同時，在設計建筑結構基礎方案的時候，要配置相應的施工現(xiàn)場地質條件的調查報告，促使建筑物的地基發(fā)揮其最大潛能，推動建筑施工項目獲得最大的成果。此外，建筑結構設計單位，需要從整體上把握建筑物的實際情況，準確掌握建筑物的最大負和基本結構框架，在此基礎上，制定出適合的施工方案，促使建筑結構設計單位的利益達到最大化狀態(tài)。

2.2、計算簡圖要適當

在設計建筑結構施工簡圖的時候，需要經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)分析，詳細了解施工現(xiàn)場的情況和施工設計要求，在此基礎上，提高簡圖設計工作的有效性，從而為高層建筑施工的安全、可靠性奠定良好的基礎。對此，要求在建筑結構設計單位，要重點注意建筑物結構節(jié)點問題，此處的接點與傳統(tǒng)理念下的鉸節(jié)點或者是鋼節(jié)點有所區(qū)別。建筑結構設計單位，在全面掌握建筑物結構節(jié)點的基礎上設計簡圖，有利于提高簡圖的計算精確性，減少誤差。

2.3、結構措施要完善

除了基礎方案要合理性、計算簡圖要適當這兩點之外，還有一條特別重要的建筑結構設計原則，就是結構措施要完善。很多建筑結構設計單位，往往會忽略這點原則的重要性，使得設計方案不盡完美。針對結構措施要完善這點，建筑結構設計單位，在開展設計工作的時候，需要注意結構組件的延展性問題。同時，設計單位還應該加強對薄弱環(huán)節(jié)的關注力度，將“強柱弱梁、強剪弱彎以及強壓弱拉”的原則，觀察落實到整個建筑結構的設計工作中，從而增強高層建筑結構設計的可靠性。

3、超高層建筑建筑結構設計的相關問題分析

3.1、結構的超高問題

超高層建筑結構設計規(guī)范、抗震規(guī)范當中對結構總高度給出了限制，尤其是近年來修訂的新規(guī)范標準對超高問題上將限定高度氛圍了A級和B級兩種，A、B二級高度不論是在結構設計方法還是在處理措施上都存在較大差異。但調查發(fā)現(xiàn)，在實際工作當中很多工程師并沒有重視此類問題，以至于導致在施工圖審查時無法通過，從而嚴重影響了工期、施工進度及建筑物的整體規(guī)劃，付出了巨大代價。

3.2、短肢剪力墻的設置問題

鋼筋混凝土結構設計規(guī)范當中明確提出：“短肢剪力墻墻肢界面高厚比為5：8”，同時根據(jù)大量的試驗與數(shù)據(jù)分析結果，在超高層建筑設計中限制了短肢剪力墻的應用范圍。所以，在超高層建筑結構設計當中工程師應該盡量不去采用短肢剪力墻，從而避免短肢剪力墻的設計給后續(xù)工作帶來不必要的問題。

3.3、嵌固端的設置問題

超高層建筑一般都具有2層及2層以上的地下室結構，其嵌固端的設置位置一般在地下室頂板。但是在實際的結構設計工作當中，很多結構設計師并沒有對嵌固端的設置上沒有引起重視，其實在嵌固端的設計上需要注意以下幾個方面：嵌固端上下層剛度比限制、嵌固端樓板設計及嵌固端上下層抗震等級設計等，在對嵌固端結構進行計算時其設計位置、抗震縫設計、嵌固端協(xié)調性等問題。但如果在超高層結構設計當中忽視了其中任何一個問題，都會對后期的設計工作產(chǎn)生巨大影響，因此為了避免后期工作當中陷入大量修改的境地必須要對此慎重對待。

3.4、結構的規(guī)則性問題

新修訂的《鋼筋混凝土結構設計規(guī)范》在結構規(guī)則上的內容出現(xiàn)了較大變化，同舊規(guī)范相比新規(guī)范添加了較多的限制條件，如結構平面規(guī)則性、嵌固端上下層剛度比等。其中還采用強制性的條文對結構的規(guī)則性問題進行了具體說明，即建筑物不得采用嚴重不規(guī)則的設計方案。正因如此，在超高層建筑結構設計上，工程師必須要對新規(guī)范所標定的各類限制條件進行分析，確保后期設計工作有條不紊的開展。

3.5、結構材料選用

超高層建筑不同于一般建筑物，在結構材料的選用上必須要緊密結合以下三點：輕便、穩(wěn)固、延性。鋼筋混凝土、純鋼材料都可以作為超高層從建筑結構構建的主要使用材料；而在外墻維護上應該盡量多選用復合板材，如玻璃幕墻、鋁合金幕墻等。其次，在樓層面的選用上最好以鋼板、混凝土面層為主，必要時還應該在承重結構表面噴涂防火材料。

總之，城市土地資源日趨緊張，城市建筑結構也不斷的變化，為了進一步提高土地利用效率，高層建筑和超高層建筑越來越多的出現(xiàn)在城市中，并深入到人們的日常生活當中去。結構設計是超高層建筑建設的重要組成部分，并直接關系到未來高層建筑的使用、護養(yǎng)維修等各方面，因此需要引起我們的重視。

參考文獻

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[2]夏云鵬.對超高層建筑結構設計中幾個問題的實踐與思考[J].中華民居（下旬刊），2014，05：184.

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【關鍵詞】高層建筑；超高層建筑；結構分析；

在國外高層建筑物要比我國的高層建筑早很多，已經(jīng)有一百多年的歷史，最早建成高層建筑物的國家是美國。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人口的不斷增加，二戰(zhàn)以后，世界對高層以及超高層建筑物的結構體系研究已經(jīng)逐漸發(fā)展，結構設計水平逐漸提高，這使得高層與超高層建筑迅猛發(fā)展起來，并成為一個國家或者是城市的經(jīng)濟發(fā)展標志，越來越多的超高層建筑出現(xiàn)在人們的生活中，并且層數(shù)也越來越高，在某種程度上來講，建筑物的層數(shù)比拼已經(jīng)成了國家與國家的經(jīng)濟發(fā)展水平比拼。起初在高層與超高層建筑中，使用的是鋼筋混凝土結構，但是事實證明鋼筋混凝土的自重較大，體積也比較大，使得高層與超高層的功能受到限制。但是隨著對高層與超高層建筑的結構設計，使用鋼結構進行建設避免了鋼筋混凝土結構的缺點，提高了高層與超高層建筑的使用功能，這是高層與超高層建筑中的一次跨越。目前，在我國的發(fā)達城市中超高層建筑越來越多，很多超高層建筑已經(jīng)列入世界超高層建筑中的前茅，這是我國經(jīng)濟與科技發(fā)展的體現(xiàn)。

一、高層與超高層建筑結構設計的特點

首先，重視建筑物結構的水平荷載，防止地震力以及風載對建筑物造成影響。高層建筑與超高層建筑的自重以及樓面的荷載所引起的彎矩及軸力僅僅與建筑物總高度的一次方成正比。而建筑物的水平荷載所產(chǎn)生的力矩與軸力相對較大，與建筑物高度的二次方成正比另外，對于一定高度的建筑來講豎直方向的荷載時一個固定值，而水平方向的荷載，由于受到地震以及風荷載的作用，會隨著建筑物的結構特征的不同而發(fā)生較大的變化，可見水平方向的荷載作用力在結構設計中的重要性。

其次，重視建筑結構的軸向變形。在高層以及超高層建筑中，柱體會因為較大的豎向荷載而產(chǎn)生較大的軸向變形，此變形會嚴重影響到連續(xù)梁的彎矩大小，使得連續(xù)梁的中間支撐位置的負彎矩值變小，正彎矩值變大，兩端的支撐位置處的負彎矩值也隨之變大建筑中預制的構件長度要根據(jù)軸向的變形值進行調整與制作，因此建筑結構發(fā)生較大的軸向變形時，下料的長度會受到嚴重的影響另外，建筑結構發(fā)生軸向變形時還會對建筑構件的剪力以及側移值的大小造成影響，使其產(chǎn)生影響到建筑物整體安全的結果。

第三，失穩(wěn)是結構設計中的主要控制目標。與多層建筑相比，高層與超高層建筑對側移的大小控制是尤為重要的，是建筑結構設計的關鍵之處。建筑物的高度越大，水平荷載作用下的結構側移值會越來越大，對此進行控制是尤為重要的，要將側移值控制在規(guī)定的安全范圍內。

最后，重視對建筑結構的抗震性能化設計。使高層及超高層建筑和多層建筑的結構提高關鍵部位的抗震能力、變形能力，因此當發(fā)生地震或者是風荷載作用時發(fā)生變形的情況會更多、更嚴重。要想提高高層及超高層建筑的變形能力，使其在塑性變形后能力不減，避免在地震中發(fā)生房屋倒塌的現(xiàn)象，必須在對建筑的結構進行設計時，注意對結構延性的設計，采取相應的措施來提高結構的延性，最終達到提高建筑結構質量的目的。

二、高層及超高層建筑的結構體系

隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑技術趨于成熟，數(shù)量也越來越多，為了便于建筑規(guī)范的執(zhí)行，將建筑物分為級與級的高層建筑。通常情況下，級建筑物只要按照現(xiàn)行的規(guī)定進行設計即可，但是對級建筑物在結構體系的設計時，要求要更嚴格，下面對常用的結構體系進行闡述。

首先，有框架結構，框架結構高度局限較大，在高烈度地區(qū)做到規(guī)范限值時，構件的截面過大，影響使用且不經(jīng)濟，也不滿足國家規(guī)范多道設防的理念，所以出現(xiàn)框架―剪力墻體系。框架剪力墻體系實現(xiàn)了多道設防的理念，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載力、剛度和延性，也能滿足使用的需求，只需在建筑物的適當位置設置一定比例的剪力墻，從而達到使結構在豎向和水平的布置具有合理的承載力和剛度，更合理的滿足規(guī)范的要求。使用靈活，一般用于對空間使用有要求的建筑，如辦公、車庫等公共建筑，在此結構中，兩個體系所扮演的角色各不相同的但又不可分開，剪力墻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載作用?？蚣芗袅w系所呈現(xiàn)的位移形式為彎剪型。在水平方向承受的作用力，剪力墻與框架通過剛度較強的樓板和連續(xù)梁組成到一起，形成相互合作的結構體系。剪力墻在建筑結構中的設計優(yōu)點很多，是結構整體的側向高度增大，水平方向的位移減小，框架所承受水平方向的剪力明顯減小，且豎向方向的內力分布也變得均勻。因此，框架剪力墻體系的建筑物的框架體系低于建筑物的能建高度。其次，剪力墻體系。高層及超高層建筑物的受力結構是由剪力墻結構替代的，且全部由此替代為剪力墻體系。在此體系中，單片的剪力墻在建筑結構中承受了所有水平方面的作用力以及垂直方向的荷載作用力。由于剪力墻體系的結構為剛性，因此位移時出現(xiàn)的曲線形式為彎曲型。剪力墻體系的優(yōu)點很多，具有較高的強度與剛度，延性良好，力的傳遞均勻，具有一定的整體性，此體系的建筑物坍塌現(xiàn)象少，被廣泛應用在高層及超高層建筑中，能建高度較大，大于框架剪力墻體系以及剪力墻體系。第三，全剪力墻結構。此結構所承受的橫向荷載與豎向荷載都是剪力墻，沒有框架柱結構。此建筑結構適用于高層建筑中，并且選用此建筑結構建筑的樓層可以比框架剪力墻結構高。此結構的缺點在于成本造價高，內部的空間不可以進行任意的分割。在實際的工程建筑中，設計者首先要對框架剪力墻結構進行考慮，若此結構無法滿足建筑的要求，則選擇全剪力墻結構。

第四，避難層的設置。對于高層建筑以及超高層建筑來講，避難層的設置是非常必要的，因為一旦高層建筑以及超高層建筑發(fā)生火災時可以進行避難，因為避難層的空間大，通風好。通常情況下，當建筑物的高度達到一百米后，便要在建筑物內進行避難層的設置，以便于消防安全。避難層的設置位是有規(guī)定的，第一層與避難層的設置層數(shù)不能超過十五層面積的設計要滿足人員的避難要求要在避難層處設置消防電梯口避難層要配備全套的消防設備等。

三、制作與安裝

對測量工具以及鋼尺的量具進行統(tǒng)一。對高層建筑以及超高層建筑進行施工時，所涉及到的環(huán)節(jié)較多，如土建、機械設備的安裝、鋼結構等，對這些環(huán)節(jié)進行施工時，所應用到的測量工具以及鋼尺要進行統(tǒng)一，要按照國家的相關規(guī)定進行量具的選擇，使得各類測量按照統(tǒng)一標準進行，提高建筑物的整體質量。

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一工程概況的地基基礎 某項目地上建筑面積為13.45萬m，地下建筑面積為4.3萬m，總建筑面積為17.75萬m。根據(jù)巖土工程勘察報告，本工程場地地基土層為第四紀沖海積的黏土和淤泥層，基底巖性為侏羅紀熔結凝灰?guī)r，場地內無液化土層。賓館塔樓柱下荷載最大達3.8×104kN，商務塔樓柱下荷載最大達3.5×104kN，采用大直徑灌注樁，平板式樁筏基礎。經(jīng)優(yōu)化比較，樁徑 700～1100較為合理。商務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。針對本工程塔樓和輔樓預期存在的沉降差異問題，在各塔樓與輔房之間設置后澆帶，并配合相應的后澆帶處理措施和大體積混凝土澆筑措施，解決了超長結構混凝土的收縮裂縫問題和塔樓與輔樓間的沉降差異在基礎底板中產(chǎn)生過大內力的問題。 二結構設計與計算 ⑴結構體系。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大的抗側力能力?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》規(guī)定：6度區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架一核心筒結構適用的最大高度為150m，本工程兩塔樓的房屋高度均為161.1In，僅超過11.1m；本工程屬B級高度，而《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》規(guī)定：6度區(qū)框架一核心筒結構B級高度建筑的最大適用高度為210m，還有48.9m才超限；大跨度鋼結構連廊的存在使得本工程屬于特殊類型的高層建筑(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構特性變化較少，且連廊與塔樓采用弱連接，對塔樓耦合影響小。計算分析結果也表明無異常薄弱層出現(xiàn)，且以風荷載為控制水平作用。綜上所述，本工程有兩項輕微超限，設計時采取必要的抗震加強措施，在技術上是可行的，順利通過設計審。 ⑵彈性計算。本工程采用中國建筑科學研究院編制的《多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SAT–WE》、《特殊多、高層建筑結構分析與設計軟件PM—SAP))及美國CSI公司的國際通用結構分析與設計軟件ETABS等三個程序進行整體計算，均采用抗震耦聯(lián)分析并考慮偶然偏心。用SATWE程序進行彈性動力時程分析。兩塔樓的自振特性計算結果見表1和表2，三個軟件的計算結果較接近，從側面反映出結構模型和分析的正確性。結構的主要振型以平動為主，扭轉為主的第1自振周期與平動為主的第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《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程(JGJ3—2002)》的要求。

風荷載及多遇地震作用下的結構反應計算是結構設計中的重要內容，結構在風荷載及多遇地震作用下結構最大點位移和最大的層間位移角，可見在風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方向風荷載作用下產(chǎn)生的，其中商務塔樓最屋面位移為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，說明結構具有很好的抗扭剛度。 地震作用下樓層剪重比也是結構整體分析的重要內容，計算結果表明，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構高度始終大于總地震傾覆力矩的50％，表明對于整體結構安全度是可靠的。 ⑶彈性時程分析。按照《巖土工程勘察報告》確定的場地類別，采用《工程場地地震安全性評價報告》提供的地震動參數(shù)，選擇兩組實際地震記錄波和一組人工模擬地震波進行彈性動力時程分析。每條時程曲線計算所得的結構底部剪力大于CQC法求得的底部剪力的65％，三條時程曲線計算所得的結構底部剪力的平均值大于CQC法求得的底部剪力的80％。CQC法計算結果基本包絡三條時程曲線計算所得的平均值，僅在結構頂部的少數(shù)樓層地震剪力偏小，說明設計反應譜在長周期階段的人為調整以及計算中對高階振型的影響估計不足，設計時將對頂部樓層的地震剪力進行調整，滿足對時程分析法的內力包絡要求。除此以外，結構內力和配筋可直接按CQC法計算結果采用。 ⑷中震不屈服分析和動力彈塑性分析。如前所述，本工程平面及豎向結構特性變化較少，多遇地震下的計算結果也無超限情況出現(xiàn)，鑒于本工程建筑等級較高為確保結構安全可靠，我們依然對其進行了中震不屈服驗算，使剪力墻、柱、連梁和框架梁等重要抗震構件在中震作用下不屈服。 通過中震不屈服計算和判斷，兩塔樓結構體系中豎向構件在中震作用下保持著良好的彈性性能，而水平構件特別是連梁則有部分進入屈服狀態(tài)，通過調整連梁和框架梁的配筋和對部分連梁截面進行調整，才使所有主要水平構件不進入屈服狀態(tài)。這從設計上保證了中震不屈服的落實，體現(xiàn)了地震中各構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，而豎向構件則未出現(xiàn)屈服情況。 三主要技術及措施 ⑴空中連廊支承結構抗震加強措施。連廊弱連接支座留足連廊兩端活動空間確保不出現(xiàn)下墜，采用抗拉鉸接萬向支座，并用側面限位器固定，確保水平荷載直接傳遞到塔樓主結構。支承連廊的框架柱抗震等級提高為一級，以確保安全性。 ⑵連廊及頂部塔樓結構抗震加強措施。連廊采用空間鋼結構桁架，鋼筋混凝土樓板的形式，并進行專門設計。頂部蓮花座高度較高且外形復雜，采用將芯筒適度上升，外復鋼結構形成蓮花座外形的結構設計，能極大地減輕自重保證結構強度，從而有效克服鞭梢效應，且施工方便。 ⑶平面扭轉不規(guī)則抗震加強措施。主要采取調整抗側力構件的布置，使質心與剛心盡量重合，并加大結構的扭轉剛度，以減小結構扭轉效應，使結構各樓層的位移比不大于1.4。例如由于塔樓平面存在局部凸出圓弧，部分樓層的x向最大水平位移與平均層間位移比值超B級高度的1.4，最大達到1.47，最終通過適當加寬圓弧內柱子x向柱寬，并加強兩柱聯(lián)系梁剛度得以解決。 ⑷側向剛度不規(guī)則抗震加強措施。適當加大立面變化處樓層的板厚及配筋，并采用雙層雙向配筋，加強與立面變化樓層相交的豎向構件的配筋，如25層局部凸出圓弧結束，豎向構件截面變化則避開25層，并適當加強24～26層豎向構件配筋。 四結束 超高層建筑雙塔結構是一種非常復雜的結構體系，如何科學合理地設計超高層建筑結構已成為一個急需解決的問題。超高層建筑應采用合理的計算模型，通過多種分析進行比較，證明結構設計是可靠的，因此設計者要足夠重視抗震設計。

參考文獻：

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1 耐震建筑物、隔震建筑物與消能建筑物

中國大部分地區(qū)地處環(huán)太平洋地震帶上，每年發(fā)生大地震機率甚高，因此建筑物之耐震設計非常重要。傳統(tǒng)建筑物采用耐震設計規(guī)范設計建筑結構物，主要考慮強度與韌性，5.12地震后，由業(yè)界引進兩種耐震新技術，一為隔震，另一為消能。其技術由研究階段邁入實際應用階段。此兩種耐震新技術在日本阪神地震發(fā)生后，蓬勃發(fā)展；中國大部分地區(qū)與其它世界各主要受強震侵襲國家也不例外。自2008年5.12集集地震發(fā)生后，國內采用隔震消能新技術的建筑物案例與日俱增，規(guī)范也適應時勢所驅，于耐震規(guī)范中列入專章包括了有關隔震與消能設計的規(guī)定。

1.1 耐震建筑物

耐震建筑物耐震設計之基本原則，系使建筑物結構體在中小度地震時保持在彈性限度內，設計地震時容許產(chǎn)生塑性變形，但韌性需求不得超過容許韌性容量，最大考慮地震時則使用之韌性可以達規(guī)定之韌性容量。

1.1.1 中小度地震：為回歸期約30年之地震，其50年超越機率約為80%左右，所以在建筑物使用年限中發(fā)生的機率相當高，因此要求建筑物于此中小度地震下結構體保持在彈性限度內，使地震過后，建筑物結構體沒有任何損壞，以避免建筑物需在中小度地震后修補之麻煩。一般而言，對高韌性容量的建筑物而言，此一目標?？刂破淠驼鹪O計。

1.1.2 設計地震：為回歸期475年之地震，其50年超越機率約為10 %左右。于此地震水平下建筑物不得產(chǎn)生嚴重損壞，以避免造成嚴重的人命及財產(chǎn)損失。對重要建筑物而言，其對應的回歸期更長。于設計地震下若限制建筑物仍須保持彈性，殊不經(jīng)濟，因此容許建筑物在一些特定位置如梁之端部產(chǎn)生塑鉸，藉以消耗地震能量，并降低建筑物所受之地震反應，乃對付地震的經(jīng)濟做法。為防止過于嚴重之不可修護的損壞，建筑物產(chǎn)生的韌性比不得超過容許韌性容量。

1.1.3 最大考慮地震：為回歸期2500年之地震，其50年超越機率約為2%左右。設計目標在使建筑物于此罕見之烈震下不產(chǎn)生崩塌，以避免造成嚴重之損失或造成二次災害。因為地震之水平已經(jīng)為最大考慮地震，若還限制其韌性容量之使用，殊不經(jīng)濟，所以允許結構物使用之韌性可以達到其韌性容量。

1.2 隔震建筑物

隔震建筑物系在建筑物基面設置隔震層。該隔震層系由側向勁度很低的隔震組件構成，讓整體隔震建筑物之周期大幅拉長，藉以降低作用在結構物上之地震力。然因周期增加后，建筑物之位移增加很多，因此再配合消能組件，提高系統(tǒng)的阻尼比，進而降低位移量。最常用的隔震組件為鉛心橡膠支承墊(lead rubber bearing，簡稱lrb)，中間所加之鉛心，就是來提供消能的，而拉長周期就靠橡膠層受水平剪力作用時具有低勁度的特性來達成。lrb消能的特性很穩(wěn)定，雖經(jīng)過多周次之作用，其強度、勁度及消能之能力并沒有明顯的衰減。

隔震建筑物另有一個特性，就是因為隔震層相對于上部結構軟了許多，因此當其受地震水平力作用時，隔震層的相對變位很大，而上部結構的相對變位很小。因此有時為簡單計，可以將上部結構視為剛體。

1.3 消能建筑物

消能建筑物就是加上一些阻尼器，藉增加建筑物的阻尼比來達到耐震的目的。依據(jù)耐震設計規(guī)范10.2節(jié)之定義，消能組件概分為位移型、速度型與其它型式。位移型消能組件顯現(xiàn)剛塑性(摩擦組件)、雙線性(金屬降伏組件)或三線性遲滯行為，且其反應需與速度及激振頻率無關。速度型消能組件因不同的阻尼比、勁度及材料可分為：包含固態(tài)與液態(tài)之黏彈性組件及液態(tài)黏滯性組件。第三類(其它)則含括所有不屬于位移型與速度型的消能組件，其典型范例包括形狀記憶合金(超彈性效應)、摩擦.彈簧組件，以及兼具回復力與阻尼的液態(tài)消能組件。

2 世界各國隔震建筑物發(fā)展現(xiàn)況

各國推展隔震建筑物數(shù)量不一，不過有一共通點，即大地震來臨，往往成為催生者。如美國北嶺地震(1994)，日本阪神地震(1995)，中國大部分地區(qū)集集地震(2008)等，雖然地震造成工程產(chǎn)官學界痛定思痛之痛楚，但經(jīng)由其它建筑物損壞情形，終于肯定隔震建筑物在地震中的優(yōu)越性。

3 耐震建筑與隔震建筑造價比較

由日本統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，隔震建筑物與耐震建筑物造價比較，建筑物高度在25m以下，隔震建筑物造價約為耐震建筑物造價之105%-109%；建筑物高度在25m-31m，隔震建筑物造價約為耐震建筑物造價之102%-104%；建筑物高度在31m以上，隔震建筑物造價約為耐震建筑物造價之99%-103%。

另比較隔震建筑物結構造價比較，辦公室隔震建筑物之結構費用約占建筑物費用之18%，旅館建筑隔震建筑物之結構費用約占建筑物費用之13%，醫(yī)院隔震建筑物之結構費用約占建筑物費用之8%。顯示越重要之建筑物，采用隔震建筑物設計，結構費用相對最經(jīng)濟。

4 隔震建筑新趨勢

高層與超高層隔震建筑物，目前日本最高隔震建筑物為位于大阪城之西梅田超高層計劃，地下1層，地上50層，屋突2層(src+rc)，基礎隔震，樓高177.4m，高寬比5.8：1，隔震型式有滑動支承，積層橡膠墊，及u型鋼板消能器+fluid damper。

5 超高層隔震建筑物設計技術

超高層隔震建筑物設計技術主要有下列關鍵因素：

5.1 長周期建筑物之隔震效果

隔震建筑物之最優(yōu)越抗震效果即在延長建筑物基本振動周期，但高層建筑物基本振動周期往往超過3秒，隔震后即使將建筑物基本振動周期拉長至5秒以上，由反應譜顯示，兩者加速度反應相差有限。但是在增加阻尼比降低地震位移反應，則有其貢獻。

5.2 傾覆作用造成隔震組件受拉力

隔震組件設計時必須考慮拉力作用，因此拉力試驗成為規(guī)范修訂之首要任務。

5.3 風力作用

隔震層設計時必須考慮地震力作用，但是小地震或風力作用，隔震組件是否發(fā)揮功能？仍有待深入探討。

結論

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一工程概況的地基基礎 某項目地上建筑面積為13.45萬m，地下建筑面積為4.3萬m，總建筑面積為17.75萬m。根據(jù)巖土工程勘察報告，本工程場地地基土層為第四紀沖海積的黏土和淤泥層，基底巖性為侏羅紀熔結凝灰?guī)r，場地內無液化土層。賓館塔樓柱下荷載最大達3.8×104kn，商務塔樓柱下荷載最大達3.5×104kn，采用大直徑灌注樁，平板式樁筏基礎。經(jīng)優(yōu)化比較，樁徑 700～1100較為合理。商務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。針對本工程塔樓和輔樓預期存在的沉降差異問題，在各塔樓與輔房之間設置后澆帶，并配合相應的后澆帶處理措施和大體積混凝土澆筑措施，解決了超長結構混凝土的收縮裂縫問題和塔樓與輔樓間的沉降差異在基礎底板中產(chǎn)生過大內力的問題。

二結構設計與計算 ⑴結構體系。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大的抗側力能力?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》規(guī)定：6度區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架一核心筒結構適用的最大高度為150m，本工程兩塔樓的房屋高度均為161.1in，僅超過11.1m；本工程屬b級高度，而《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》規(guī)定：6度區(qū)框架一核心筒結構b級高度建筑的最大適用高度為210m，還有48.9m才超限；大跨度鋼結構連廊的存在使得本工程屬于特殊類型的高層建筑(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構特性變化較少，且連廊與塔樓采用弱連接，對塔樓耦合影響小。計算分析結果也表明無異常薄弱層出現(xiàn)，且以風荷載為控制水平作用。綜上所述，本工程有兩項輕微超限，設計時采取必要的抗震加強措施，在技術上是可行的，順利通過設計審。 ⑵彈性計算。本工程采用中國建筑科學研究院編制的《多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件sat–we》、《特殊多、高層建筑結構分析與設計軟件pm—sap))及美國csi公司的國際通用結構分析與設計軟件etabs等三個程序進行整體計算，均采用抗震耦聯(lián)分析并考慮偶然偏心。用satwe程序進行彈性動力時程分析。兩塔樓的自振特性計算結果見表1和表2，三個軟件的計算結果較接近，從側面反映出結構模型和分析的正確性。結構的主要振型以平動為主，扭轉為主的第1自振周期與平動為主的第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《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程(jgj3—2002)》的要求。風荷載及多遇地震作用下的結構反應計算是結構設計中的重要內容，結構在風荷載及多遇地震作用下結構最大點位移和最大的層間位移角，可見在風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方向風荷載作用下產(chǎn)生的，其中商務塔樓最屋面位移為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，說明結構具有很好的抗扭剛度。

地震作用下樓層剪重比也是結構整體分析的重要內容，計算結果表明，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構高度始終大于總地震傾覆力矩的50％，表明對于整體結構安全度是可靠的。 ⑶彈性時程分析。按照《巖土工程勘察報告》確定的場地類別，采用《工程場地地震安全性評價報告》提供的地震動參數(shù)，選擇兩組實際地震記錄波和一組人工模擬地震波進行彈性動力時程分析。每條時程曲線計算所得的結構底部剪力大于cqc法求得的底部剪力的65％，三條時程曲線計算所得的結構底部剪力的平均值大于cqc法求得的底部剪力的80％。cqc法計算結果基本包絡三條時程曲線計算所得的平均值，僅在結構頂部的少數(shù)樓層地震剪力偏小，說明設計反應譜在長周期階段的人為調整以及計算中對高階振型的影響估計不足，設計時將對頂部樓層的地震剪力進行調整，滿足對時程分析法的內力包絡要求。除此以外，結構內力和配筋可直接按cqc法計算結果采用。 ⑷中震不屈服分析和動力彈塑性分析。如前所述，本工程平面及豎向結構特性變化較少，多遇地震下的計算結果也無超限情況出現(xiàn)，鑒于本工程建筑等級較高為確保結構安全可靠，我們依然對其進行了中震不屈服驗算，使剪力墻、柱、連梁和框架梁等重要抗震構件在中震作用下不屈服。 通過中震不屈服計算和判斷，兩塔樓結構體系中豎向構件在中震作用下保持著良好的彈性性能，而水平構件特別是連梁則有部分進入屈服狀態(tài)，通過調整連梁和框架梁的配筋和對部分連梁截面進行調整，才使所有主要水平構件不進入屈服狀態(tài)。這從設計上保證了中震不屈服的落實，體現(xiàn)了地震中各構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，而豎向構件則未出現(xiàn)屈服情況。

篇8

某工程由1棟6層商業(yè)樓，4棟超高層住宅樓，1棟59層超高層辦公樓組成。本文以6層商業(yè)樓為例，分析總結超限高層商業(yè)建筑的結構設計方法。結合6層商業(yè)樓的建筑功能和結構平面布置的特點，設兩道防震縫將其分為A、B、C三個區(qū)，分區(qū)后僅A區(qū)屬超限高層，故本文主要介紹商業(yè)樓A區(qū)，下文所提商業(yè)樓均指商業(yè)樓A區(qū)。本工程所在地區(qū)基本設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類，場地特征周期，多遇地震為0.35s，罕遇地震為0.40s。商業(yè)A區(qū)結構單元抗震設防類別為重點設防類，應按高于本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施，故商業(yè)樓框架抗震等級應為2級。多遇地震計算時結構阻尼比取0.05，風振計算時結構阻尼比取0.02。

2基礎設計

商業(yè)樓基礎設計等級為甲級，采用樁加防水板基礎。根據(jù)前期試樁檢測報告結論，采用Φ700鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁?；A埋深12.1m，遠大于建筑結構高度的1/18。經(jīng)復核，風荷載及水平地震作用下基底均不出現(xiàn)零應力區(qū)，可滿足高層建筑結構抗傾覆穩(wěn)定要求。

3地下車庫設計

地下車庫采用框架剪力墻結構，局部增加的剪力墻，主要有兩個作用:一是為了使得地下1層與地上1層的剪切剛度比大于2，滿足正負零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保證室內外高差處水平力的傳遞。商業(yè)樓室內及室外相關范圍內，正負零零層采用梁板式結構，板厚180～250，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%。

4上部結構設計

(1)超限情況的判定根據(jù)“住房和城鄉(xiāng)建設部關于印發(fā)《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的通知(建質〔2010〕109號)”，對商業(yè)樓的超限情況判定如下:①商業(yè)樓結構高度29.2m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，屬于A級高度高層建筑，高度不超限。②商業(yè)樓3層以上豎向構件縮進大于25%，屬尺寸突變(立面收進);③商業(yè)樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開洞面積大于30%的情況;④商業(yè)樓3層和4層之間質心相差達18m，大于相應邊長的15%，同時，考慮偏心扭轉位移比大于1.2，小于1.4。綜合以上分析，商業(yè)樓屬于超限高層建筑。(2)上部結構計算分析在小震作用下，全部結構處于彈性狀態(tài)，構件承載力和變形應該滿足規(guī)范的相關要求。根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3－2010第5.1.12條的要求，本工程采用SATWE與PMSAP兩種不同分析軟件分別進行了整體內力及位移計算，兩種軟件的計算結果基本一致，結構體系滿足承載力、穩(wěn)定性和正常使用的要求。樓層最大位層間移角小于1/550，滿足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在剛性樓板假定下，慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，豎向構件的最大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值均小于1.4。根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范GB50011－2010第5.1.2條，對不規(guī)則建筑應采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程所選的三條波為TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時程曲線計算得到的結構底部剪力均大于CQC法的65%，三組時程曲線計算得到的底部剪力平均值大于CQC法計算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿足規(guī)范要求。時程分析的結果表明，結構體系無明顯薄弱層，時程分析法包絡值較CQC法計算結果小，故結構的小震彈性設計由CQC法計算結果控制。根據(jù)高層建筑混凝土結構技術規(guī)程JGJ3－2010第5.1.13條的要求，對商業(yè)樓采用彈塑性靜力分析方法進行了補充計算。兩個方向罕遇地震下性能點最大層間位移角均小于1/50，小于規(guī)范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業(yè)樓所用結構體系能保證大震不倒的設計要求。在通過二階段設計實現(xiàn)三個水準的基本設防目標以外，針對本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標:①設防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內雙層雙向鋼筋不屈服;②設防地震作用下，懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱斜截面抗剪按彈性設計，正截面抗彎按不屈服設計;PMSAP樓板應力分析結果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應力集地區(qū)域，在多遇地震作用下，樓板主拉應力不大于混凝土抗拉強度標準值，樓板不會開裂，在設防地震作用下，應力集中位置樓板主拉應力略大于混凝土抗拉強度標準值，但適當加大樓板配筋，即可滿足樓板內鋼筋不屈服。在設防地震作用下，利用SATWE進行彈性設計和不屈服設計，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計算結果一起進行包絡設計。計算結果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實可行。通過以上性能化設計措施，在對結構的經(jīng)濟性影響較小的情況下，提高了結構的抗震性能，增加了建筑的安全性。(3)上部結構設計針對偏心布置和扭轉不規(guī)則，設計時，盡量使結構抗側力構件在平面布置中對稱均勻布置，避免剛度中心與質量中心之間存在過大的偏離;加強構件的剛度，增強結構的抗扭性能。計算時，考慮偶然偏心的影響，設計時適當加強受扭轉影響較大部位構件的強度、延性及配筋構造。通過調整結構布置，將考慮偶然偏心下的最大位移比嚴格控制在1.4以下，第一扭轉周期和第一平動周期比嚴格控制在0.9以下。針對立面收進帶來的扭轉不利影響而采取的抗震措施詳?shù)?1)條。構造上，對收進樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強配筋，配筋率不小于0.25%，但為減小大跨部分樓板自重，室內大跨度區(qū)域樓板厚120mm，屋面大跨度區(qū)域樓板厚130mm，收進部位上下層樓板(3層和5層)厚度不小于120mm，并雙層雙向加強配筋。根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程JGJ3－2010》的相關規(guī)定，體型收進部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結構構件的抗震等級提高一級，框架柱在此范圍內箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進部位以下兩層結構周邊豎向構件配筋加強。針對因開洞形成樓板不連續(xù)情況，整體計算時按實際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續(xù)對結構的影響;同時，構造加厚連廊等薄弱區(qū)域樓板至130mm厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。

5結語

篇9

關鍵詞：超限高層建筑;結構轉換層;結構設計

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：

工程概況

我們選取的這一帶梁式轉換層的超限高層建筑結構設計工程占地面積約5432m2，整個建筑面積46854m2，其分布狀態(tài)呈長條形。這一工程又可以分為地上工程與地下工程，地上工程占地面積約為總占地面積的86%，其地理具有一定的優(yōu)越性。根據(jù)相關規(guī)劃局以及開發(fā)商的要求，這一工程主要運用于商業(yè)運營與居民住宅，除此之外，還需要分出一部分面積進行辦公樓建設。為了優(yōu)化這一工程建設，并有效利用優(yōu)越的地理位置，建筑師對多個方案進行了比較，并經(jīng)過討論分析，最終確定住宅采用“蝶形”的平面布置。

結構選型與結構布置

本工程一共36層，其中地上31層，地下5層，主要為單棟建筑。整個建筑分為4個部分，每個部分都有不同的功能，具體情況見表1。

表1 工程建筑樓層功能表

根據(jù)相關規(guī)定與要求，在建筑的第四層，即會所兼轉換層，需要有較大的柱網(wǎng)，其結構形式主要采用框架剪力墻，除此之外，在住宅區(qū)同樣采用剪力墻結構；從第四層向上，所有樓層除了樓梯、電梯間的墻體落地外，其余位置的墻體都不落地，這樣一來，其內力的傳遞需要通過轉換構建來實現(xiàn)。而由于厚板轉換傳力路線較為模糊，受力情況的復雜程度較高，在這種情況下轉換層附近的構件應力較為集中。因此，需要采用主次梁轉換。具體情況見圖1、圖2。

圖1：裙房豎向構件布置圖 圖2：轉換層結構平面布置圖

對于梁式轉換層來說，它與其它結構相比具有受力明確、施工相對簡便的特點。除此之外，在轉換梁受力較小的部位，還可以根據(jù)需要開設洞口，只要開設的洞口合理有效，就能對建筑功能以及設備管線布置的要求進行有效的滿足。所以，在本工程的設計當中，采用了梁式轉換層的設計方式，轉換層的層高設計為5.8m，其轉換主梁的最大截面為1400mm×2500mm，典型轉換主梁截面為900mm×2500mm,典型轉換次梁截面為600mm×2200mm和800mm×2200mm。

結構分析

根據(jù)建筑類型對本工程進行分類，他主要屬于丙類建筑，抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.1g，其地面粗糙度為C類，建筑體形系數(shù)Ls=1.4.采用中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部開發(fā)的SATWE(空間桿)墻板元模型)和TAT(空間桿--薄壁桿系模型)程序進行結構計算,并采用PMSAP分析樓板應力，根據(jù)相應的分析結果，其自振周期以及剪重比的結果見表2、表3.

表2：采用SATWE計算的結構自振周期

一般情況下，高層建筑的下部樓層的側向剛度較之于上部樓層的側向剛度較大，如若不是，剛度較小的下部樓層就會發(fā)生較大程度上的變形而形成一個薄弱層。為了對這一情況進行有效的避免，相關文件規(guī)定求樓層側向剛度不宜小于上部相鄰樓層的70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的80%。而在本工程之中，轉換層的上一層剪力墻的厚度大約在200mm到350mm之間，混凝土強度的等級達到了C45，轉換層及以下結構的剪力墻厚度加大為550~700mm。在新《高規(guī)》出來之后，更加注重對于概念的有效設計。但是，它仍然存在著一些不足之處以及一些問題，突出表現(xiàn)在量化指標安排不合理，為了對其進行進一步的完善，相關部門對文件中的一些條例與細節(jié)進行了進一步的細化，并有針對性的提出了側向剛度規(guī)則性由層間位移角比值控制。

帶轉換層的高層建筑結構設計關鍵問題

①對大空間層的高度進行一定程度的保證，避免出現(xiàn)沿豎向剛度變化過于懸殊的情況，同時，對轉換層上下結構側向剛度比進行嚴格的控制。在進行抗震的設計過程當中，需要對轉換層結構側向的剛度進行保證，要求其值大于上一層結構側向剛度的70%。除此之外，還需要對一定比例的剪力墻落地進行保證，只有對剪力墻的厚度進行一定程度的增加，并對落地剪力墻混凝土強度等級進行有效的提高，才能使設計更為完善。

②對轉換層樓板平面內的整體性與剛度進行有效的加強，在施工的過程當中，主要采用現(xiàn)澆混凝土樓板，，一般情況下，樓板的厚度為200mm較為適宜。與此同時，還應該對轉換層下一層樓板平面內的剛度進行進一步的加強，同樣的要對其厚度進行嚴格控制，一般在150mm。從結構布置的角度來看，最好保證對稱性，并對薄弱部位樓板的厚度以及配筋進行有效的加強。

③按《工程場地地震安全性評價報告》提供的人工合成地震波加速度和選擇兩條典型的地震波加速度記錄,對結構彈性時程進行一定程度上的分析。在分析的過程當中，采用兩個不同力學模型結構空間分析程序進行一定程度的計算。這兩種模型分別是空間桿--薄壁桿系模型以及空間桿--墻板元模型，在計算的過程當中，需要對雙向地震作用下的扭轉影響進行充分的考慮。

④對風荷載和地震作用下結構層間位移角進行有效的控制。在地震的作用之下，要想對建筑物的安全性與穩(wěn)定性進行有效的保證，必須根據(jù)相關規(guī)定與規(guī)范對地震基底剪力與重力荷載代表值的比值進行一定程度上的限制。除此之外，還需要對結構底部加強區(qū)剪力墻及其他部分剪力墻、框支柱及非框支柱軸壓比，進行一定程度上的控制。

結束語

本文主要針對帶梁式轉換層的超限高層建筑結構設計進行研究與分析。首先對工程概況、結構選型以及結構布置進行了一定程度上的介紹，然后基于此展開結構分析，并根據(jù)分析結果，闡述了帶轉換層的高層建筑結構設計關鍵問題。希望我們的研究能夠給讀者提供參考并帶來幫助。

參考文獻:

[1]中華人民共和國行業(yè)標準.JGJ3-2002高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[2]廣州市超限高層建筑工程抗震設防審查專家委員會.超限高層建筑工程抗震設防審查細則(送審稿)[Z].廣州市超限高層建筑工程抗震設防審查專家委員會,2004.

篇10

關鍵詞：超高層建筑；經(jīng)濟性；影響因素；措施

在近幾十年來，中國建筑行業(yè)取得了飛速的發(fā)展，在超高層建筑建設方面也展現(xiàn)了卓越的實力。福州市作為福建省的省會城市，在近幾十年來也建設了不少超高層建筑，例如：福州市世貿儷園（178米）、福建省電力調度指揮中心（166米）、福建省廣播電視中心（149米）等，都屬于超高層建筑。超高層建筑在建設過程中不僅要保證建筑結構的整體安全性能，還應該采取適當措施提高超高層建筑的經(jīng)濟性。本文對超高層建筑結構經(jīng)濟性進行探討，旨在為福建省超高層建設提供指導，從而節(jié)約建設成本，增大建設經(jīng)濟效益。

1超高層建筑結構的特點

超高層建筑指的是總層數(shù)在40層以上或建筑高度在100米以上的建筑物。超高層建筑的建筑高度相比一般建筑要高很多，因此也造成了超高層建筑在設計、施工過程中與一般建筑有很大的區(qū)別。超高層建筑的特點體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）超高層建筑豎向荷載大。建筑結構的豎向荷載主要有自重荷載和樓面荷載。建筑結構的自重主要由建筑材料和建筑體積決定。對于超高層建筑，建筑材料用量大，因此建筑的自重荷載很大。同時超高層建筑層數(shù)多，容納的人流量和物品也更多，因此樓面荷載也比一般建筑大得多。豎向荷載大導致超高層建筑在設計時對于基礎的要求很高。

（二）抗側移能力弱。超高層建筑由于高度大，受到的風荷載作用大，對建筑底部會產(chǎn)生很大的彎矩。同時超高層能力抗震能力弱，在設計時不僅需要考慮豎向地震作用還需要考慮橫向地震作用。在進行設計時不僅需要控制建筑頂部的最大側向位移，還需要對不同樓層之間的最大層間位移進行控制。

（三）超高層建筑需要高空作業(yè)。在超高層建筑施工過程中，需要高空作業(yè)，要建立完備的安全生產(chǎn)系統(tǒng)，還需要用到大型的起吊和升降器械，因此施工難度、施工風險和施工成本都比一般建筑施工要大。

2超高層建筑經(jīng)濟性影響因素

超高層建筑由于工程量大，建筑設計和施工過程復雜，因此影響經(jīng)濟性的因素很多，本文從設計階段和施工階段兩方面進行分析。

2.1設計階段

超高層建筑結構由于建筑高度大，受力復雜，因此必須經(jīng)過詳細的設計后才可以展開建設工作。超高層建筑設計階段分為：建筑設計、結構設計、給排水設計等。

（一）對于建筑設計，主要是對建筑的外觀、平面布置等進行設計。建筑設計直接影響到建筑整體的受力，對緊接著的結構設計會產(chǎn)生影響。當建筑設計不合理時，會導致結構受力增大，內力傳遞不合理等，為了滿足設計要求則必須通過增大構件截面尺寸、鋼筋用量等措施是構件滿足承載力要求，這樣會使建設成本增大，對建筑經(jīng)濟性不利。

（二）結構設計：建筑結構設計是保證超高層建筑滿足承載力要求和正常使用要求的關鍵。結構設計時應該考慮經(jīng)濟性，進行合理的結構選型，不同的結構體系下的建設方案所消耗的成本也不同。在進行結構設計時，如果選擇結構類型不合理，會導致部分構件沒有完全發(fā)揮承載力作用，造成資源浪費，增大成本。

（三）給排水設計：超高層建筑在進行給排水設計時的關鍵是如何滿足上部樓層用戶的水壓問題。給排水管網(wǎng)設計不合理，會導致管網(wǎng)系統(tǒng)材料和資源的浪費，對于節(jié)約建設成本不利。其實在設計過程中還涉及到超高層建筑的消防設計、人員流通設計等，任何設計的不合理都會導致建設成本增加，對建筑結構經(jīng)濟性不利。

2.2施工階段

在施工階段的經(jīng)濟性影響因素主要是施工效率的問題。在超高層建筑施工過程中，應該根據(jù)實際情況，考慮施工質量、施工進度和施工成本等綜合評價制定合適的施工方案。在施工中施工方案不合理，會導致施工過程中材料、器械的浪費；還會由于施工進度安排不合理造成工作人員窩工等現(xiàn)象。這些都對超高層建筑經(jīng)濟性有不利影響。

3超高層建筑經(jīng)濟性措施

在超高層建筑結構進行設計施工時，必須要采取相應的措施，節(jié)約成本，提高超高層建筑結構經(jīng)濟性?？梢詮囊韵聨讉€方面著手：

3.1建筑外觀和平面布置合理

建筑外觀在進行設計時即要考慮到美觀，也應該考慮到建筑外觀對成本所帶來的影響，可以按照以下幾個原則進行設計：

（一）建筑外觀在橫向應該保持對稱。這是考慮到風荷載的影響，當結構設計不對稱時會產(chǎn)生扭矩，對結構承載力要求提高。在縱向應該保持剛度均勻，不要發(fā)生突變。當豎向剛度發(fā)生突變時，會產(chǎn)生較大的層間位移，需要設置加強層和轉換層，這樣會增大建設成本。在對建筑屋面進行設計時，應該結合風載體型系數(shù)，進行選型，選擇視覺效果美觀，風荷載影響小的設計方案。

（二）平面布置時，應該將給排水、建筑消防、人員流通等因素結合在一起，集中進行設計，避免某一項設計對另外的設計工作帶來不便，增加設計成本和建設成本。還應該對空間合理利用，充分發(fā)揮超高層結構的價值，從而提高經(jīng)濟效益。

3.2適當?shù)慕Y構選型

結構選型應該適當，超高層建筑結構有框架核心筒結構、核心筒結構和框架剪力墻結構等。不同的結構類型適用的情況和優(yōu)缺點各不相同，在結構選型時應該根據(jù)功能需要并考慮經(jīng)濟性進行選擇。

3.3科學的結構設計

結構設計和建筑設計相關，在進行結構設計時遇到問題可以與建筑設計單位進行溝通交流。結構設計應該滿足以下要求：首先應該進行合理的荷載統(tǒng)計，在設計時充分發(fā)揮構件的性能，按照規(guī)范要去進行構件截面尺寸、配筋的設計。對于基礎設計時，選擇合適的基礎類型，充分發(fā)揮樁和地下持力層的作用，避免設計富余。

4總結

超高層建筑的經(jīng)濟性應該予以重視。在實際建設過程中，進行合理的外觀設計和平面布置；選擇恰當?shù)慕Y構類型；在設計過程中充分發(fā)揮材料和構件的承載能力；施工時采取適當?shù)氖┕し桨高M行施工等措施，對于提升超高層建筑結構經(jīng)濟性具有顯著作用。

作者:李麗萍 單位:福建永昌建筑工程有限責任公司

參考文獻:

[1]劉冒佚.探討超高層建筑結構的經(jīng)濟性[J],科技與創(chuàng)新.2016,4:87～88.