超高層結構設計范文

導語：如何才能寫好一篇超高層結構設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關鍵詞]：超高層住宅；剪力墻；基于性能的抗震分析

中圖分類號：TU241文獻標識碼： A

1 工程概況

某超高層住宅項目處于大連市東港區，場地北側為大連萬達公館，南側與維灣廣場隔長江路相望，東臨遼寧省檢驗檢疫局。本工程總建筑面積22.96萬m2，地上建筑面積18.14萬m2，地下建筑面積4.82萬m2。共兩層地下室，其中地下二層為車庫及設備用房，地下一、二層局部為核6、常6級甲類防空地下室，地上建筑包括兩棟獨棟商業及三棟超高層住宅。超高層住宅首層局部挑空為大堂部分， 2～50層為住宅部分，標準層層高3.3米，建筑總高度為167.10m；塔樓分別在15、27、39層設3個避難層。

2 結構體系

2.1上部結構

本工程地上部分主體結構為50層，室外地面至主屋面高度為167.95m。

主體結構采用鋼筋混凝土剪力墻結構。剪力墻墻厚根據計算確定，一般墻肢厚度詳見表1。標準層平面結構布置圖見圖1。

主要墻體厚度 表1

圖1標準層平面結構布置圖

2.2地基基礎設計

根據場地地質勘察報告分析，本工程采用樁筏基礎，樁端持力層座落于中風化板巖層，樁型采用機械成孔樁，飽和單軸抗壓強度標準值，樁徑1.4m，單樁承載力特征值為14000kN，筏板厚度2.4米，基礎埋深12.3m。單獨地下室部分及獨棟商業部分基礎坐落于強風化板巖層上，地基承載力特征值fak=400 kPa。裙樓地下室部分采用獨立柱基礎防水底板，防水板厚0.5m。在塔樓與地下室之間設置施工后澆帶以減小二者之間的差異沉降。由于抗浮水位較高，經復核，單獨地下室部分結構自重無法滿足整體抗浮要求，故在上述區域采用抗浮錨桿以抵抗較大的水浮力。

3上部結構超限情況及性能目標

3.1超限情況

1．高度超限

高度超限，主體高度167.95m，超過《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）規定的B級鋼筋混凝土剪力墻結構適用的最大高度150米的要求，屬于超B級高度超限高層。

2．平面不規則

建筑二層樓面局部開大洞，樓板不連續，導致該層平面不規則。

3．扭轉不規則

塔樓在地震作用下和風荷載作用下，最大彈性層間位移角與平均層間位移角的比值存在大于1.2但小于1.5的情況，為扭轉不規則。

3.2性能目標

參照《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）及《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）有關結構抗震性能設計的參考方法，本工程具體性能目標設定見表2。

抗震性能設計目標 表2

4 結構設計與計算

4.1 設計參數

本工程結構安全等級為二級；基礎設計等級為甲級；抗震設防類別為丙類；抗震設防烈度為7度[1]；設計基本地震加速度值為0.1g；設計地震分組為第二組；水平地震影響系數最大值為0.105（多遇地震作用下）（安評報告提供）；Ⅱ 類場地（場地特征周期為0.35 s）；結構阻尼比： 0.05。剪力墻抗震等級為一級。基本風壓為0.65kN/m2（50年重現期），地面粗糙度類別為A類。

4.2 多遇地震下振型分解反應譜法計算分析

本工程采用中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部編制的SATWE（2011年1月版）和韓國MIDAS IT Inc.公司編制的MIDAS Building（2011版）兩種不同的空間有限元分析與設計軟件進行了結構整體計算分析。分析按照二層地下室并附帶相關聯部分結構進行結構嵌固條件分析計算。驗算通過后按無地下室模型進行結構整體計算分析。多遇地震作用和風荷載按兩個主軸方向作用，同時考慮5%偶然偏心地震作用下的扭轉影響及雙向地震作用之最不利作用。

工程計算的整體建筑空間模型見圖2，剖面示意見圖3。

圖2整體空間模型圖3剖面圖

從整體計算結果（表3）可以看出，各軟件計算的結構總質量、剪重比比較接近，滿足現行規范的要求。結果說明各程序在計算結構動力特性方面較為精準，程序之間具有可比性。計算主要結果見表4、5。

整體結構總質量、基底剪力比較表 表3

頂點最大位移與層間位移角表5

4.3彈性動力時程分析

彈性動力時程分析采用SATWE進行計算，選用的地震波為場地地震安全性評價報告提供的50年超越概率為63%的一條人工波α63-2和分析軟件內存的兩條適合本工程場地土的兩條地震波XH-1和XH-2，單個波的總地震剪力不小于振型分解反應譜方法計算結果的65%，三條波計算所得的結構基底剪力平均值平均值不小于振型分解反應譜方法計算結果80%，滿足規范要求。對于頂部樓層的剪力大于反應譜計算的部分，結構設計時將取用三條時程波的包絡值，在反應譜基礎上將內力放大調整，進行構件補充計算。

4.4中震彈性和中震不屈服分析

在進行多遇地震彈性計算的基礎上，本工程進行了中震彈性驗算，計算目標是底部加強區剪力墻受剪保持彈性狀態，部分連梁可以進入塑性階段，并通過調整梁剛度折減，適當增加剪力墻安全度。此外進行了中震不屈服結構驗算，計算目標是剪力墻偏拉偏壓保持不屈服狀態，驗算墻肢是否出現全截面受拉，部分連梁可以進入塑性階段。上述計算均采用特征周期0.35，水平地震影響系數0.23。

4.5 靜力彈塑性分析

本工程采用PUSH&EPDA對主體結構進行了X向和Y向推覆計算,荷載加載形式為CQC。其性能點的基底剪力、頂點位移為、阻尼比、最大層間位移角見表6。罕遇地震作用下的薄弱層彈塑性變形驗算滿足規范1/120要求。X、Y向推覆能力譜與需求譜曲線見圖4-5。

結構性能點相關參數 表6

圖4X向推覆能力譜與需求譜曲線 圖5Y向推覆能力譜與需求譜曲線

4.6結構舒適度驗算

按照10年重現期的風荷載計算結構頂點橫風向及順風向的結構頂點加速度，本工程的計算結果為：順風向0.060 m/s2，橫風向0.147 m/s2，滿足規范0.15m/s2的限值。

4.7超限加強措施

控制墻肢軸壓比不大于0.50，南北窗間墻處按分離框架柱進行補充計算分析，并按兩模型包絡值進行配筋設計。剪力墻底部加強區取為一層～六層，過渡層取為七層～八層，采用一級抗震等級；對大堂處局部穿層肢墻采取特一級抗震構造措施，并在一、二層增設鋼骨加強。在底部中震受拉（拉應力標準值大于ftk）處墻肢增設型鋼，以型鋼抵抗全部拉力，且型鋼配置高于受拉區域二層，并采取特一級抗震構造措施。需構造加強的節點（轉角墻、橫墻、南北窗間墻，內墻支撐多梁的端節點）的約束邊緣構件上延至軸壓比0.30處（25層）。在樓板局部不連續處加大兩側板厚，并配置上、下雙向通長鋼筋，同時周邊剪力墻設暗梁，以增大水平剛度。罕遇地震作用時，底部加強區內的部分墻肢進入塑性狀態，施工圖設計時增加設置型鋼或加大配筋等加強措施，以提高墻肢延性及抗倒塌能力。

5結論

通過兩個不同軟件對整體結構的計算分析，互為驗證后，結構的剛度與變形特性滿足規范規定的限制要求，按設定的性能目標及相應措施，通過對超高層復雜結構進行彈性、彈塑性分析，實現預期的性能目標，采用比規范要求更高的抗震措施對重要的構件做適當的加強。

參 考 文 獻

[1] GB50011-2010 建筑抗震設計規范 [S] 北京：中國建筑工業出版社, 2010。

[2] 孫建超，徐培福，肖從真，等。鋼板-混凝土組合剪力墻受檢試驗研究[J]. 建筑結構，2008，38(6):1-6.

[3] JGJ3-2010 高層建筑混凝土結構技術規程[S]北京：中國建筑工業出版社, 2010

[4] 徐培福. 復雜高層建筑結構設計[M]. 北京：中國建筑工業出版社, 2005。

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【關鍵詞】扭轉不規則；結構分析；彈性時程分析

1 前言

本工程地下室及裙房采用框架結構,柱網尺寸8•1×8•1~8•7m,樓蓋采用井字梁體系,一般柱截面為600×600 mm,框架柱混凝土強度等級為C50~C40,框架梁截面350×600及500×850 mm。

地下一層板為計算嵌固端,板厚取180 mm,地下一層頂板作為綠化與消防車道層,板厚取150 mm,其余板120mm。塔樓采用剪力墻結構,根據剪力墻重力荷載代表值的分布情況,以一級剪力墻軸壓比限值0•5為依據,剪力墻厚從500~200 mm,混凝土強度等級從C60~C30?；A形式為筏基,主樓范圍筏基厚度為2•2 m,裙樓筏板厚度為1m,并設置抗浮錨桿以解決抗浮問題。該工程的抗震設防類別為丙類,剪力墻、連梁、框架柱、框架梁抗震等級均為一級,地基基礎設計等級為甲級。

2 結構布置

由于房屋高度屬B級,且等效高寬比接近9•0,長寬比接近3•0結構在地震作用下的扭轉不易控制,結構布置時在房屋周邊護墻位置盡量布置剪力墻體并利用衛生間的窗臺設置高連梁,在房屋中部減少剪力墻的布置量(如樓電梯間附近),以提高主體結構的抗扭剛度,控制結構的周期比與位移比,結構平面布置見圖2。為了不影響建筑房間內部使用功能及美觀效果,部分連接房屋下部較厚剪力墻之間梁的寬度未做成與剪力墻同寬,高連梁樓板以上為200mm,下部同剪力墻寬。

主體結構弧形陽臺采用懸挑梁方式,邊梁統一取500 mm高,個別懸挑跨度較大的梁采用變截面方式,懸挑梁寬度大于內部墻厚時梁寬不延伸至墻內,多余的懸挑梁上部鋼筋采取構造措施在板內或墻內錨固。剪力墻底部加強區高度取到七層樓板頂面。樓板采用現澆鋼筋混凝土板,懸挑陽臺板100 mm,廚房、衛生間板100 mm,大屋面板120 mm,其余板根據跨度及受力大小取100~160 mm。

3 結構分析

3.1 結構的彈性整體計算分析

本工程采用中國建筑科學研究院編制的SATWE程序進行彈性整體計算,并采用PMSAP程序進行校核。結構計算考慮偶然偏心和施工模擬,考慮了雙向地震作用。計算時于地下一層樓面加側限并向下計算至地下三層。

場地特征周期取Tg=0•40 s,多遇地震影響系數最大值取αmax=0•083,其它地震參數均按規范取值?；撅L壓取成都地區100年重現期的風壓值0•35 kN/m2,地面粗糙度按B類考慮。SATWE和PMSAP整體計算主要結果見表1•通過對這兩種不同力學模型計算程序的計算結果分析對比,其主要計算指標接近,無明顯差異。

3.1.1 主樓的第一扭轉周期與第一平動周期之比均小于0•85,滿足《高規》4•3•5的要求。各棟樓的有效質量參與系數均大于90%,表明所取的振型數足夠。

3.1.2 風荷載作用下層間位移角均

3.1.3 在考慮偶然偏心的地震荷載作用下,最大扭轉位移比分別為1•29,屬于扭轉不規則平面,但均小于1•4,滿足“高規”4•3•5條“B級高度建筑不應該大于該樓層平均值的1•4倍”的要求。

3.1.4 薄弱層的說明:經計算,第1~2層由于住宅大堂的原因,樓板有削弱,局部有連層剪力墻,因此這一層的層剛度比較小,因此在施工圖設計中指定第1~2層為薄弱層進行分析設計。

3.1.5 剪力墻的最大軸壓比均小于0•5,滿足《高規》軸壓比限值。

3.2 多遇地震下彈性時程分析

本工程采用中國建筑科學研究院編制的彈性動力時程分析程序進行多遇地震下彈性時程分析,選用了《場地地震安評報告》提供的擬建場地二組場地人工地震波和一組Ⅱ類場地上的地震波加速度時程曲線,計算結果表明:每條時程曲線計算所得結構底部剪力不小于振型分解反應譜法的65%,多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不小于振型分解反應譜法的80%,滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)[1]第3•3•5條的要求。施工圖可采用兩者較大層剪力進行構件截面設計。

4 超限情況

該工程已通過超限高層抗震設防專項審查,并按審查意見進行了相關施工圖設計。主要超限項目如下:

4.1 B級高度的超高層建筑：

4.2 扭轉位移比大于1.2且小于1.4;

4.3 樓板不連續:僅在1~2層大廳處去掉了部樓板,不滿足樓板連續的要求。

5 加強措施

加強底部加強區特別是地面以上1~2層的結構設計,底部加強區墻體最小配筋率提高到0.3%,地上1~2層的約束邊緣構件配筋率由規范限值的1.2%提高到1.3%,嚴格控制加強區剪力墻的軸壓比不超過0.5。

6 結語

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關鍵詞:建筑結構 ；超高層 ；結構設計 ；抗震

中圖分類號：TU3文獻標識碼： A

傳統的建筑防震技術主要是以加強建筑物的剛性和韌性之間的配合度來實現的,而近年來,我國開始引進國外的先進技術,采用了隔震的防震新技術,并結合我國的實際建筑施工水平進行了改良。目前以我國的建筑隔震結構設計技術水平來講,主要的隔震技術方式是基礎隔震,除此之外,還有中間隔震和懸掛隔震等技術方式。在實際的超高層建筑工程結構設計中,對于隔震的技術方式選用還需要結合具體建筑工程的要求來確定。

1. 隔震技術的應用

自我國引進隔震建筑物結構設計技術以來, 就在高層建筑工程中得到了廣泛應用,并且隨著技術人員的不斷改進與創新,目前隔震技術除了能夠在建筑工程建造設計中發揮重大作用,還能夠對已經建設完工的高層建筑進行隔震結構改造,以提高現有高層建筑的抗震性能。一般來講,隔震結構層可以設計在高層建筑的不同位置, 如防火層或設備層的結構部位,或者基礎層和中間層也可以,甚至在高層建筑的頂層也能起到良好的抗震加固效果。

2. 隔震建筑物

隔震建筑物是指在建筑物結構中的某個層面采用了隔震層的加固技術, 這種隔震層裝置是各種側向勁度較小的隔震組件相互作用而形成的。其目的是為了加長整個隔震建筑物的周期,以消減外力作用在建筑物上的影響。其作用原理是因為在加長了建筑物的周期以后,會增大建筑物的位移,再加上各種消能組件的作用,就可以大幅度增高結構的阻尼比,而實現減少建筑位移量的目的。

3. 基礎隔震技術

基礎隔震技術是目前我國高層建筑抗震技術中應用最廣泛, 也是效果最好的抗震加固技術,并且基礎隔震的技術成本較低,但在隔震功能上卻發揮巨大的效應,因地震而引起的地面運動頻率對于基礎隔震效果的影響非常小,共振現象的發生頻率非常小,可以忽略不計。

3.1 基礎隔震的概念

通常所指的基礎隔震是指在建筑物的結構設計中, 為建筑基礎與上部結構之間加設一層高度不大但有足夠可靠的隔震設置,用以吸收由地面運動所帶來的作用力,從而減少建筑上部結構中受到的地震影響,保證建筑物的穩定和安全,保護建筑物內部的人群和設備不受傷害,也有效制止了因整體結構破壞而引起的次生災害。

3.2 基礎隔震設計中需要注意的問題

由于基礎隔震層要充分吸收建筑周邊的所有地面運動作用力, 因此,在設計中,最好要將隔震層的面積范圍稍大于建筑基礎的范圍,因此,在建筑施工中,要保證施工場地足夠寬綽。在設置隔震層周邊的擋土墻時,由于在其上部會產生墻外狹道等現象,因此在設計中要充分考慮到這一部分結構在地震作用中是否會發生位移而引起其他不良問題的出現。

3.3 基礎隔震結構體系動力分析

在高烈度區地震波影響下, 高層隔震結構體系的上部結構彎曲變形已開始占了較大部分,在高烈度地區應用橡膠隔震結構,結構中的隔震支座可能會出現一定的拉應力或者非線性變形,但是結構整體是安全的。對于高層隔震結構體系,上部結構的傾覆彎矩較大,水平地震作用會引起隔震層的轉動,結構的垂直荷載也較大,隔震層可能產生明顯的豎向變形。對于這種情況, 隔震結構的地震反應不僅要按多質點平動體系進行分析,并且要考慮結構的擺動。因此應采用多質點平動加擺動計算模型,如圖1 所示。

圖1 基礎隔震體系多質點平動加擺動動力分析模型

4. 中間層隔震技術

在實際的建筑工程中, 尤其是在城市中心的地區進行高層或超高層建筑施工時,往往會受到地面施工空間的限制,這時候也可以采用中間層隔震技術。這種隔震建筑物的結構可以分為三部分,即隔震層以下的建筑結構包括建筑基礎、隔震層、隔震層以上的建筑結構。

5. 懸掛隔震技術

懸掛隔震技術是利用一定的裝置將建筑物整體結構或大部分結構懸掛起來,以達到在地震時,地面運動作用不到建筑主體結構上的目的,從而實現有效抗震。但這種隔震技術結構中,懸桿所要承受的荷載較大,必須用高強鋼來實現,但高強鋼的柔性較差,容易在較大的垂直作用力下斷裂。

6. 超高層建筑結構的隔震設計

針對超高層建筑結構的隔震設計,需要嚴格按照有關高層建筑規范條例的相關內容,結合建筑物所在環境的實際情況,遵循隔震設計的一般要求,采取合理的設計步驟,確保超高層隔震建筑物的結構設計達到最優化的效果。

6.1 隔震設計要求

(1)設計方案:建筑結構的隔震設計,應根據建筑抗震設防類別、抗震設防烈度、場地條件、建筑結構方案和建筑使用要求,與建筑抗震的設計方案進行技術、經濟可行性的對比分析后,確定其設計方案。(2)設防目標:采用隔震設計的房屋建筑,其抗震設防目標應高于抗震建筑。在水平地震方面,隔震結構具有比抗震結構至少高0.5 個設防烈度的抗震安全儲備。豎向抗震措施不應降低。(3)隔震部件:設計文件上應注明對隔震部件的性能要求;隔震部件的設計參數和耐久性應由試驗確定;并在安裝前對工程中所有各種類型和規格的部件原型進行抽樣檢測,每種類型和每一規格的數量不應少于3 個,抽樣檢測的合格率應為100%;設置隔震部件的部位,除按計算確定外,應采取便于檢查和替換的措施。

6.2 隔震設計步驟

(1)結構隔震控制目標的確定。依據設防烈度或地震危險性場地條件以及工程的重要性,確定設防標準。(2)結構設計。確定上部結構方案與結構布置,初步確定上部結構構件尺寸及材料強度等級。由于設置了隔震層,上部結構所受地震作用降低很多。因此,對柱子軸壓比的限制可適當降低,柱子的截面也可適當減少。這部分設計內容與非隔震建筑相同。(3)隔震裝置的選用。根據隔震裝置的承載力、剛度、變形等性能要求和規定,確定隔震支座的類型、個數和隔震支座的尺寸、布置并進行隔震支座設計。(4)結構隔震體系動力參數的確定。選擇隔震結構動力計算分析模型,確定結構的剛度、自振周期、阻尼比等動力參數。(5)結構隔震控制驗算。計算結構地震作用和結構的加速度、速度、位移、隔震的水平位移、支座軸力等地震反應,確認是否滿足設防標準。

7.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：

7.1長周期建筑物之隔震效果

隔震建筑物之最優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。

7.2 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范修訂之首要任務。

7.3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，隔震組件是否發揮功能？仍有待深入探討。

8. 結束語

隔震建筑結構設計是目前抗震效果較為理想的技術方法,但其設計技術仍有很大的發展空間,還需要技術人員不斷提高技術水平,完善技術方法，使我國的高層建筑抗震性能得到更進一步的加強。

參考文獻：

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關鍵詞：復雜高層；超高建筑結構；設計要點

結構設計并不是一項簡單的設計工作，其能效發揮與不確定因素的控制效果是相互關聯的，尤其是復雜高層的層高特點，會直接造成設計難度的進一步增加，因此這就需要從建筑需求入手，開展有針對性的設計工作，并將相應影響因素納入重點考量范疇中，一旦結構設計環節缺少對結構布置的合理性規劃，不僅后續建筑施工流程難以正常推進，建筑質量更會受到直接影響，而建筑結構缺少穩定性，也會導致其使用壽命不斷縮短，因此，這就需要不斷強化對復雜高層及超高層建筑結構設計的研究，充分掌握其設計要點。

一、復雜高層及超高層建筑結構設計要點

1.強化對概念設計的重視

在當今社會，設計可以說是建筑施工的靈魂，尤其是復雜高層及超高層建筑，結構設計的優化性也就顯得至關重要。目前，我國的設計師也將工作重心放在了高層結構設計上，在實際設計環節根據對設計項目的研究及總結，也逐漸形成了一定的規范化標準，其中最為主要的就是強化概念設計。首先，復雜高層及超高層由于層高較高，這就對結構的穩定性提出了更要的要求，在實際設計環節應當以此為關鍵點，在結構設計中不斷加強對結構受力的均勻性設計，使其更加符合應用的規范化標準。

其次，設計內容中應該涵蓋著對應力高效傳遞的優化研究項目，使其能夠在應用過程中實現力的快速分解及傳遞；第三，在結構設計環節，應當確保其標準內容能夠直接體現在結構整體上，實現對結構的完善性規劃整理；第四，當今社會的各個領域中都倡導應用綠色能源，減少浪費及污染問題，而這一理念也應當在結構設計中得以灌輸，只有這樣才能有效提升復雜高層及超高層建筑的環保性能；第五，在推進設計工作時應當在結合工程實際情況的基礎上，將建筑材料與結構進行有機結合，使二者能夠更加具有協調性，從而從根本上提高材料利用率，使其能夠在后續應用中承受高強度的結構荷載力?？傮w來說，為了將以上幾點落實到設計主w中，需要建筑以及結構工程師的密切配合，在互相交流經驗及工程項目研討過程中，不斷對設計圖紙進行優化調整，使其更加具有參考價值。

2. 科學選擇結構抗側力體系

為了在復雜高層與超高層建筑結構設計中，能夠充分體現出安全性問題，我國相關設計師總結出，提高結構抗側力體系的科學性是基礎。選擇該體系的過程中，應當注重以下幾點：結構體系的合理選擇應當根據具體的建筑高度來確定，我國相關工作人員在近年來的工作中總結出了不同結構抗側力體系與不同高度建筑之間的關系。

例如，在建筑高度小于等于100m 的時候，該體系最佳組合為框架、框架剪力墻及剪力墻；當建筑物的高度在100～200m之間的時候，最佳體系為剪力墻和框架核心筒；當建筑物高度在200～300m之間時，該體系最佳組成為框架核心筒、框架核心筒伸臂；如果該建筑高度小于600m時，該結構抗側力體系的最佳構成應該為筒中筒伸臂、巨型框架、桁架、斜撐及組合體；在進行設計的過程中，應注重以上提及的相關結構抗側力構件能夠保持高度的連接，最好能夠形成一個統一的整體。

3. 高度重視建筑抗震設計

復雜高層與超高層建筑當中，其抗震設計應當在建筑功能充分發揮的基礎上進行確立，同時該環節也是確保建筑擁有較高安全性的重要部分。抗震方案在高層建筑當中，最重要的一點就是科學選擇建筑材料；實現有效減少地震過程中的能量增加。在這項工作當中，驗收承載力是使用建筑構件最主要的方式，并且應當有效控制地震情況下建筑結構的層間位移限值；在實際高層建筑的過程中，結構抗震手段的應用應當在位移的基礎上建立，并定量分析相關設計方案，促使地震發生時結構的變形彈性能夠對建筑產生一定程度的保護作用；精確分析地震發生時建筑構件會產生的變形及位移在建筑結構中的體現具有重要意義，這樣一來，能夠對構建變形值進行有效的確立；針對性設計應當體現在建筑構件的生產要求及建筑界面的應變分別當中，同時應當注重場地的堅固性，這也是有效降低地震發生時能量輸入的重要方式。

4. 堅持高程建筑結構設計經濟理念

復雜高程和超高層建筑是一項較大的項目，在結構設計和施工過程中，會面臨很多成本輸出問題。因此，在建筑結構設計過程中，應該堅持經濟型設計理念。對于結果設計方案，應該堅持優化處理，避免在建設過程中由于結構冗長而造成成本浪費的問題。

二、復雜高層與超高層建筑結構設計中確保計算和設計的準確性

1. 合理選擇分析軟件、合理計算結果

現階段，復雜高程與超高層建筑結構計算軟件的種類很多，側重點也有所不同，在結構設計過程中，設計人員首先應該明確不同的軟件的作用，然后根據實際需要合理選擇合適的計算軟件。與此同時，還應該對具體的設計計算結果進行科學分析，從力學理念和工程設計經驗方面進行合理判斷，確保計算結果的合理性和準確性。

2. 重視荷載與作用方面的考慮

對于復雜高層與超高層建筑的結構設計，由于高層建筑很容易受到風載荷的影響，因此在高層建筑，尤其是超高層建筑結構設計中，應該重點考慮風載荷的影響。例如，在某大樓設計過程中，不僅需要考慮相關設計規范，而且還進行了相關風洞試驗，從而提高建筑物的抗風載能力。在具體的試驗過程中，設計了一個以 1：500 為比例的模型在半徑為 600m 的風場環境中進行試驗，驗證建筑在不同風況下的受力情況。

現階段，對于地震災害的預測，在技術方面還有一定的限制，很難準確預定地震災害。有些發達國家對于地震的研究十分深入，但是依然無法準確預估地震發生的時間和地點。因此，在高層建筑設計過程中，應該加強抗地震力的設計。與此同時，還應該重點考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應。

綜上所述，隨著科學技術水平的不斷提高，人們生活質量不斷上升，我國城市建設過程中復雜高層與超高層建筑增加，在對這類建筑進行設計的過程中，應當充分考慮到抗震設防烈度、結構方案及類型等因素。經過我國建筑行業近年來積累的經驗，總結出復雜高層與超高層建筑結構設計要點包括概念設計、結構抗側力體系及抗震設計等內容。新時期，我國建筑行業相關工作人員只有在實踐中不斷加強對這些方面的重視，才能夠促進我國建筑業不斷進步。

參考文獻：

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關鍵詞：高層建筑；隔震技術；耐震建筑物

中圖分類號：　TU208.3 文獻標識碼：A

1　地震這一自然災害的破壞性極強，而我國的地理位置又處于環太平洋地震帶附近，所以國內的建筑物必定要具有很強的防震性。以往我國建筑商主要在建筑物的強度和韌性方面下功夫來增強建筑物的耐震性。在吸取世界其他常受地震災害的國家的震后教訓后，我國也吸收了世界建筑業的新型耐震技術——隔震技術和消能技術。這兩種技術現在在建筑防震領域發揮了很大的作用。尤其是我國在2008年的四川汶川大地震后，這兩種防震技術更是被廣泛的運用。

1.1　耐震建筑物

通常我們在設計建筑物之前要充分考慮建筑物的耐震性能。要保證建筑物的主體可以承受中小程度的地震強度，允許建筑物在承受地震時發生塑性變形，而韌性需求不得超過容許韌性容量，并且充分假設最大地震強度時建筑物的最大韌性以將地震的破壞能力降到最低。

1.1.1　中小度地震：這里提到的中小度地震是指地震的重現期為30年，并且在50年之內的地震強度不可能大于此地震強度的可能性僅在百分之二十左右的地震。由于此類地震的發生頻率較高，所以要求房屋在筑造的過程中必須有相應的防震措施，以保證房屋在地震時其韌性可以達到地震搖晃所帶來的力量。一旦房屋在地震中受到破壞，想要對之進行震后修復就比較困難，這不僅會帶來很大的經濟損失還會對人民的安全生活帶來極大的威脅，就高韌性容量的建筑物而言其耐震設計會受其影響。

1.1.2　設計地震：是指地震的重現期為475年，而在五十年內地震強度超過它的可能性僅為百分之十左右。建筑物在受到此類地震強度的影響下只允許產生輕微破壞以保證不會帶來人民的生命和財產威脅。而那些建筑意義非同一般的建筑物，回歸期更長。若要保持房屋在此類地震強度影響下能夠保持房屋構造的基本結構不受影響，可以采取一些措施以增加房屋的韌性，如在筑造房屋時，在某些指定位置加入塑鉸，這是一個既經濟又實用的方法，加入的塑鉸可以再地震過程中大大緩解地震時帶來的破壞力量。只有將房屋的韌性嚴格控制在房屋允許的韌性范圍內才能保證房屋在遭遇地震時不會受到極其嚴重的破壞。

1.2　隔震建筑物

在基面增加了隔震層的建筑物成為隔震建筑物。它的工作特征是利用很多隔震零件加長建筑物的周期來減小發生地震時的破壞力度。伴隨著周期的加長，房屋的位移數也會增長，因此再配合消能組件，提高系統的阻尼比，進而降低位移量。施工中最為流行的隔震組件是lrb，這個組件中添加了鉛心，其作用是消能，依靠靠橡膠層受水平剪力作用時具有低勁度來拉長周期。Lrb的使用期限很長，而且性能持久，它的工作能力強，尤其是在消能方面可以進行多次工作。

隔震層的上層結構硬于隔震層是各鎮建筑物的另一個特征。所以，由于軟硬程度的區別，當建筑物遭遇地震的破壞時，上層建筑會因其質地硬而變位量小于質地軟的隔震層。故我們有時把上部結構視為剛體。

1.3　消能建筑物

所謂效能建筑物就是利用對建筑物添加阻尼器來進行消能的建筑物。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剛塑性、雙線性或三線性遲滯行為，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：包含固態與液態之黏彈性組件及液態黏滯性組件。第三類則含括所有不屬于位移型與速度型的消能組件。

2　世界各國隔震建筑物發展現況

目前，隨著人們對地震的了解愈加深刻，各國人民普遍認識到隔震技術是一種有效的防震減災的技術。各式各樣的隔震建筑物被建造，而且隔震建筑物的結構格式日趨多樣化，這些帶有新技術的隔震建筑物在歷經多級大地震后凸顯了它們的隔震減災性能，得到了人們的認定。

3　耐震建筑與隔震建筑造價比較

日本實驗者做了大量的數據采集工作，結果表明：在高度為25米以下的建筑物造價比較中，隔震建筑物約為耐震建筑物的105%-109%；在高度為25米至31米的建筑物造價比較中，隔震建筑物約為耐震建筑物的102%-104%；但是，在高度為31米以上的建筑物時，隔震建筑物的造價就相對而言比較低了，是耐震建筑物的99%-103%左右。此外，我們還對結構造價進行比較，數據顯示，在所有的防震建筑物中，由于辦公室約為總建筑費用的百分之十八；旅館約占總建筑費用的百分之十三；醫院則僅占總費用的百分之八。總結而言，建筑意義愈大愈應使用隔震建筑技術。

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，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需要考慮以下因素：

5.1　長周期建筑物之隔震效果

隔震技術最明顯的技術優勢是可以延長建筑物基本振動周期。但一般情況下的振動周期大于三秒，　即使延長至五秒甚至超過五秒，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

隔震組件必須具有很強的耐拉性。

5.3　風力作用

在地震級別小或者風的作用下，建筑物的隔震組件能否繼續保持其原有性能還需要日后繼續研究。

結語

我國也是世界上多地震的國家之一，百分之七十八的國土面積都需要進行抗震設防，而隔震技術則是一種經濟有效的防震減災技術。雖然，它的體制還西藥進一步健全，但由其原理名了、結構簡單、造價低等技術優勢，必然會在日后得到長足的發展，但就現有技術水平還未能達到可以安全面對最大等級的地震水平，所以，就目前情況而言，我們更要對人們的生命財產負責，采取更為保守的作為。

參考文獻

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關鍵詞：超高層建筑；結構設計；關鍵性問題

前 言

目前，隨著我國社會和科學技術的不斷發展，超高層建筑越來越受到人們的關注，并且超高層建筑在我國城市建設中的地位也不斷備受重視。由于超高層建筑是一個復雜和系統化的過工程，超高層建筑的結構設計不僅要具有一定的安全性，還應該保證超高層設計的結構設計的科學性和合理性。因此，建筑施工單位應該注重超高層建筑結構設計中的一些關鍵性問題，從而提高超高層建筑施工的質量。

1 高層建筑結構的特點

超高層建筑結構的設計不僅要保證超高層建筑能夠承受水平方向的荷載，還應該保證超高層建筑能夠承受垂直方向的荷載。在實際進行超高層建筑結構設計時，外界因素產生的水平方向的荷載是超高層建筑結構設計應該主要考慮的因素。隨著我國城市超高層建筑的不斷增加，因此，超高層建筑的結構會直接影響超高層建筑的舒適性。但是，超高層建筑的結構不僅能夠影響住房的舒適性，還能影響超高層建筑的質量。因此，在進行超高層建筑的結構設計時，首先首先應該將超高層建筑的承載控制在一定的范圍內，所以，超高層建筑結構設計的核心就是對其抗壓力的設計。

2 超高層建筑結構體系的選擇

2.1 超高層結構體系分類

由于超高層建筑結構體系的不同，可以將超高層建筑結構的設計主要包括混凝土的設計、鋼結構與鋼組合結構的設計和鋼筋混凝土結構的設計等。目前，我國的超高層建筑大多都是采用的是鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土的結構主要包括框架結構、剪力墻結構和伸臂結構及懸掛結構等。

2.2 超高層建筑體系選用原則

在進行超高層建筑體系的選用時，應該按照合理、經濟和安全等原則選擇最為合適的超高層建筑體系。當然，超高層建筑體系的選擇還需要以建筑物的要求、建筑物的高度和建筑施工的環境等為依據。同時，超高層建筑的結構還應該具有較好的承受壓力的能力。

2.3 超高層的結構材料分析

目前，鋼筋混凝土料是超高層建筑建設過程中使用最廣的材料，當然，鋼筋混凝土材料的選用應該以超高層建筑結構的設計要求為依據，從而較好地發揮鋼筋混凝土材料的性能。由于鋼筋混凝土材料具有耐久性和結構剛度大、耐火性較好、維護費用低等優點，因而鋼筋混凝土材料被廣泛使用于建筑領域。但是，應該注意鋼筋混凝土的結構厚度問題，從而更加合理地選擇鋼筋混凝土的材質。

2.4 超高層結構體系選擇

超高層建筑物結構體系的選擇一般包括以下幾個方面：①框架結構體系?？蚣芙Y構是指橫向和縱向的利用梁、柱等組成的結構，并且能承受水平和垂直方向荷載的建筑結構體系。由于單一的框架結構平面布置比較靈活，使得框架結構體系具有空間大的優點，因而被廣泛使用于超高層建筑中。②剪力墻結構體系。剪力墻結構是指利用高層建筑物的橫向和縱向墻壁承載水平和垂直方向荷載的結構。由于建筑物的剪力墻大多都是以鋼筋混凝土的材質，因而剪力墻結構對于提高超高層建筑的抗震性能十分有利。③框架-剪力墻結構?？蚣?剪力墻是指選取了框架結構和剪力墻兩者的優點，使得超高層建筑的結構不僅能夠滿足建筑結構布局靈活的優點，還能使超高層建筑結構具有較好的抗測力能力。當然，由于剪力墻太少，就會增大建筑物側墻的壓力而使得其出現變形等問題；而剪力墻增多，就會影響高層建筑的經濟性，還會影響超高層建筑的使用性能。

3 高層建筑結構設計的問題分析及對策

3.1 扭轉問題

超高層建筑結構設計的核心是剛度的中心、幾何形心和結構重心，然而，超高層建筑物結構的扭轉問題主要就是在進行結構設計時，沒有將超高層建筑物剛度的中心、幾何形心和結構重心進行重合，使得超高層建筑在水平壓力下出現扭轉的現象。為了更好地解決超高層建筑物結構設計中出現的扭轉問題，結構設計人員在進行超高層建筑物的結構設計時，應該選用合理的平面布局圖，從而保證超高層建筑物的三個核心能夠重合。

3.2 受力性能的問題

對于超高層建筑物的結構設計方案，建筑師在最初進行結構設計時，一般很少考慮超高層建筑的具體結構特征，而過多考慮的是超高層建筑物的空間結構，從而使得超高層建筑物結構設計的受力性能存在一定的問題。因此，在進行超高層建筑物的結構設計時，應該明確所選擇結構體系中向下作用力和地基承載力之間的關系。同時，在進行超高層建筑物結構設計方案選擇階段時，還需要對超高層建筑的主要承重部位的布局和數量進行總體設計。

3.3 超高的問題

明確，超高層建筑都存在超高承重的問題，由于我國對超高層建筑的抗震能力具有相關的要求，使得我國超高層建筑物的結構高度也具有嚴格的規定。因此，在進行超高層建筑物的結構設計的過程中，建筑設計人員會由于結構類型的更換而忽略超高層建筑物存在的超過問題，從而導致結構施工圖不能通過審核。因此，需要對超高層建筑物的結構設計方案重新進行設計和審核，以解決超高層建筑物結構設計中的超高問題。

3.4 嵌固端的設置問題

現在，我國很多超高層建筑物結構設計都會配置兩層以上地下室，使得超高層建筑物的嵌固端一般都設置在地下室頂板的位置。對于嵌固端的設置問題，高層建筑物結構設計師一般會忽略這類問題帶來的后期影響。從而使得在進行超高層建筑物的施工過程中，會由于嵌固端的設置問題而經常進行設計方案的修改，進而給超高層建筑物埋下了安全隱患。

4 基礎設計

基礎設計是超高層建筑物結構設計的一個最為重要的設計，同時基礎設計對超高層建筑物結構整體設計具有非常重大的影響。因此，超高層建筑結構基礎設計時，應該保證超高層建筑的埋置深度必須滿足基地變形和穩定的相關要求，從而減少超高層建筑物出現傾斜等問題。對于樁基的采用，其埋置的深度也應該按照相關的設計要求進行，使得超高層建筑一般都適合設置地下室結構。由于人工挖孔樁具有承載能力大和施工工藝簡單等優點，目前在貴州市的超高層建筑施工中被廣泛采用。在基礎設計前，應該提前在超高泥巖承載力不高層建筑物的附近設置地下連續墻作為擋土支護，同時，針對超高層建筑施工場地的問題，基礎設計時超高層建筑的樓層中心范圍應該采用深埋的方法，使得超高層建筑物的中筒和相鄰的墻體直伸到基礎內，至于一些外墻等結構應該采用人工挖孔樁。超高層建筑物的基礎平面圖如圖1所示。

5 總 結

總而言之，超高層建筑的結構設計是一個全面和系統化的工作，它對超高層建筑物的建設具有非常重大的意義。隨著我國超高層建筑的不斷發展，超高層建筑結構設計的要求也越來越高，因而需要高層建筑結構設計師不斷提高自己的專業水平，總結實際設計的經驗，以解決超高層建筑物結構設計中的關鍵性問題，從而促進我國超高層建筑行業的良好發展。

參考文獻

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[2]卓瑜，林新陽.淺談超高層建筑結構設計的若干問題[J].廣東土木與建筑，2012（3）：31～32.

[3]王民偉，劉士充.淺談超高層建筑結構體系[J].百科論壇，2012（13）：385.

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【關鍵詞】超高層；建筑；混凝土

1 工程概況

某廣場地處繁華地帶，是集商業、辦公、酒店式公寓等多項功能的建筑復合體，地下5層、地上42層（以及出屋面水箱間、構架等），主樓地上1層至6層為商業、餐飲；7層至14層、16層至23層用于辦公；15層、25層為避難層；24層為空中會所；26層至42層為項級酒店式公寓，房屋高度160m。地下5層主要用于機械式停車及設備機房，高度20.2m。屋面上有鋼構架圍護造型。裙房地上6層（局部7層），裙房屋頂標高為40.700m。本工程采用框架-核心筒結構，在地面以上主樓、裙房之間設置縫寬200mm 的抗震縫。

2 地基與基礎設計

擬建的工程場地地形平坦，為人工開挖的基坑。場區地貌形態類型單一，巖石種類單一，巖脈發育，巖體強度較高；場區賦存地下水，主要為基巖裂隙水，根據水質分析結果判定，在強透水層和干濕交替的條件下，按最不利因素考慮，擬建場區地下水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土中的鋼筋具有弱腐蝕性，對鋼結構具有弱腐蝕性。

3 結構設計

3.1 設計的基本參數

結構分析基本參數為基本風壓：0.7 kn/m （主樓，100年一遇考慮）、0.6kn/m （裙房，50年一遇考慮），地面粗糙度：b類，特征周期：0.4s，地震荷載：6度（0.05） ；場地類別：ii類；地震分組：二組；抗震等級：框架2級（裙房及主樓地下2層～ 地下5層為3級），簡體2級（主樓地下2層～地下5層為3級），主樓加強層及上下各1層框架、核心筒取1級；結構阻尼比：取0.04。

3.2 計算分析及特點

本工程主要采用“高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件-satwe”進行結構整體分析。計算表明為風荷載起控制作用，結構位移控制指標按222m取用即為1/584。本工程主樓標準層建筑寬27.5m、內筒寬9.5m、長31.5m，外柱至內筒最遠距離12.8m、最近8.8m。采用型鋼混凝土框架，鋼筋混凝土簡體結構，即：主塔采用混凝土簡體（考慮構造及延性在角部等內置h型鋼骨，不參與計算），十字形鋼管混凝土芯柱，型鋼混凝土梁（辦公部分次梁采用混凝土梁）。工程高寬比h=6.6

3.3 設計中應注意的事項

1）由于下部以商業、辦公為主，上部以公寓為主，綜合考慮周期折減系數取0.8，以±0.00m作為嵌固端（經樓層剪切剛度比較現有建筑條件可以滿足此結論）。

2）核心筒（26層以下）短向兩端（⑩軸、⑩ 軸）壁厚800、其余壁厚500mm（除部分小隔墻200mm厚），長向（④軸、⑥軸）壁厚800mm，柱采用鋼管混凝土芯柱1500mm， 內置十字形型鋼（兩方向高均700mm，壁厚30mm），混凝土均為c60；核心筒（26層及以上）短向兩端壁厚600mm、其余壁厚400mm（除部分小隔墻200mm厚外），長向壁厚800mm，柱采用鋼管混凝土芯柱фl300mm，內置型鋼（兩方向高均為600mm，壁厚25mm），混凝土均為c50；鋼骨梁采用450mm×750mm 及400mm×750mm， 內置型鋼h450×250× 16×25及h450×200× 16×20，鋼構采用q345b；外框架鋼骨梁與鋼管混凝土芯柱剛接，連接外框柱與核心筒墻肢的鋼骨梁兩端剛接（為此對墻內未設有鋼柱處采用內置槽鋼與型鋼梁內鋼梁連接，并考慮塑性鉸外移），次梁均為鉸接；伸臂桁架豎桿及斜腹桿采用鋼骨混凝土截面，內置600×400×35的鋼骨（計算時便于計算按純鋼構，混凝土起耐久作用）。

3）核心筒外樓面采用鋼筋混凝土樓板，協調鋼框架與核心筒在水平荷載作用下的變形。

4）主樓地下室長約114m、寬約73.6m，±0.00樓層考慮單向梁（間隔3m）方案、b2-b4考慮了無梁樓蓋方案，b5則考慮人防荷載。

5）由于風荷載起控制作用，連梁剛度折減系數取0.8。

主要計算結果如下： t1=5.5s、t2=4.7s、t3=3.5s；風荷載作用下的樓層層間位移角接近限值，同時考慮到抗震規范指出的多遇地震標準值產生的樓層內最大的彈性層間位移計算時，對彎曲變形為主的高層建筑可以扣除結構整體彎曲變形，故計算結有一定的剛度余量保證。伸臂桁架斜腹桿的強屈比自下而上約為：0.7、0.5、0.4，豎桿的強屈比白下而上約為：0.39、0.36、0.2。

3.4 型鋼混凝土框架的應用

本工程主要節點設計需考慮型鋼梁和混凝土墻內置鋼骨連接時鋼筋的布置， 為此與鋼構加工單位溝通，采用十字柱和鋼骨梁節點，加快施工進度。此外， 由于采用型鋼混凝土框架而非鋼框架，施工時不能使得混凝土簡體施工和框架施工進度差別較大。

由于采用的混凝土等級較高，設計提出建議采用含堿量

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【關鍵字】：超限高層建筑；結構分析；計算；設計

引言

由于社會發展的需要，當前建筑結構的體型日趨復雜化和多樣化。人們在注重建筑的實用功能的同時也越來越注重其美觀和精神功能。因此，超高層建筑結構超限的項目越來越多，其設計的難度也越來越大。超高層建筑結構超限是指超出了國家現行規范及規程所規定的適用高度和適用結構類型以及體型特別不規則的建筑工程，從而根據有關規范規程應進行抗震專項審查的高層建筑。綜合而言，分析研究這類建筑的結構設計具有很實際的意義。

工程概況

整個建筑由一棟36層高的超高層辦公大樓(主樓)和十三層辦公樓(附樓)組成，設四層地下室，主樓和附樓的地下室部分連成一個整體，形成大底盤地下室?？偨ㄖ娣e約10萬m2。工程主體建筑主要屋面標高160m，女兒墻頂標高177m。平面為正方形，邊長43.9m。地下4層，地上(建筑)36層，地下一層層高5.6m，地下二～四層層高5.0m，首層層高4.7m，1A～4層層高4.5m，其他層層高4.2m，第13、30層為避難層,層高5.5 m。1～5層為大堂空間，中庭局部高有26.9m、13.5m、9.2m，6～36層為辦公，地上建筑面積約6萬m2，地下建筑面積約2萬m2，主要用于停車，部分為設備用房。主附樓在地面以上通過抗震縫分開，形成獨立結構單元，其中主樓屬超限高層建筑，需進行超限抗震設防審查。

設計使用年限為50年，建筑安全等級為二級，結構重要性系數取γ0=1.0?？拐鹪O防類別為乙類，烈度為七度，設計地震分組為第一組，基本加速度值為0.10g。項目基礎設計等級為甲級。計算風荷載50年重現期的基本風壓為ω0=0.75 KN/m2(位移控制基本風壓 )，100年重現期的基本風壓ω0=0.90 KN/m2(承載力計算基本風壓)，風荷載體型系數取1.4。

超限類型及抗震性能目標

3.1超限類型

(1) 主樓從室外地面到主要屋面高度160m，核心筒高度177m，結構計算高度177m，屬于B級高度鋼筋混凝土高層高度范圍(高度超限)。

(2) 由于建筑功能要求，主樓南側六根框架柱跨越五個層高，其余框架柱跨越三個層高，分別達到26.9m和13.5m其間無梁板聯系。二~五層樓板開洞面積＞30%，屬于平面不規則。

(3) X向扭轉位移比大于1.2,小于1.4，屬于扭轉不規則。

3.2抗震性能目標

本工程高度超限高層建筑，采用基于性能的抗震設計方法，設定本結構體系各部分的抗震性能目標，詳見表1：

計算結果與分析

4.1 結構整體分析與計算結果

根據《建筑抗震設防分類標準》及《高層建筑混凝土結構技術規程》，主樓擬采用型鋼混凝土組合柱框架---混凝土核心筒結構體系，結構計算高度177m(從室外地面算起)，結構平面尺寸43.9m×43.9m，結構為地上39層、地下4層，第13、30層為避難層，其他均為辦公用途。從地面算起，建筑物的高寬比為160/43.9=3.65＜6；核心筒平面尺寸是21.3m×20.4m,則核心筒的高寬比為160/20.4=7.84＜12。主樓樓面有較大開洞，尤其主樓二~六層（中庭處）洞口貫通和筒外無樓板，屬于平面不規則中的樓板局部不連續，且二層層高較高，產生剛度突變，屬于豎向不規則中的側向剛度不規則。

根據建筑功能要求，考慮建造成本因素，本工程采用現澆鋼筋混凝土梁板結構體系，鋼筋混凝土核心筒為主要抗側力結構體系，外框柱為型鋼混凝土柱，核心筒角部剪力墻中加型鋼。由于建筑物的高寬比和核心筒的高寬比都遠小于規范限值。因此,本工程不設置加強層。

按照《高層建筑混凝土結構技術規程》要求，對于體型不規則、結構設計復雜的高層建筑，在進行整體計算分析時應至少采用兩個不同力學模型的結構分析軟件。因此，設計采用SATWE和ETABS軟件對現階段的建筑結構進行計算、分析和對比：

(1)第一種是國內應用比較廣泛的《高層建筑結構空間有限元分析與結構設計》SATWE（2008版），該程序采用空間桿單元模擬梁、柱及支撐等構件，用在殼單元基礎上凝聚而成的墻元模擬剪力墻，對于樓板，采用樓板平面內無限剛度來計算結構的側向剛度，采用彈性樓板來計算結構的極限承載力。

(2)第二種是國際上應用較為廣泛的《集成化建筑結構分析于設計軟件系統》ETABS（V9），該程程序提供了豐富的有限元結構分析的單元庫供結構工程師選用三維框架單元、三維殼單元、彈簧單元、連接單元等，可以方便地對結構進行靜力分析、動力分析、線性和非線性分析。

結構整體計算結果詳見表2：

對比計算結果表明：（1）Etabs計算結果與Satwe計算結果基本吻合，說明結構體系、結構布置和構件尺寸基本合理；（2）安評地震作用比規范地震作用產生的基底剪力大，設計時按安評地震作用考慮；（3）地震作用下，剪重比不滿足規范要求，需要按規范值調整。

4.2 周期與振型

4.2.1周期

表3為采用剛性樓板假定計算得到的結構前6個周期。對比結果表明，兩者基本一致，誤差在5%以內，滿足工程精度要求。

振型號

4.2.2振型

從主要振型圖中可以看出，由于平面均勻對稱，結構高寬比比較大的特點，使得低階振型以平動為主，第3振型以扭轉為主。第3振型見圖1，圖2：

圖1SATWE第3振型圖 圖2ETABS第3振型圖

4.3其他計算結果分析

(1) 根據《高層建筑混凝土技術規程》（JGJ3-2002），結構平面布置應減少扭轉的影響。在考慮偶然偏心的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移的比值，不宜大于1.2，不應大于1.4。本工程SATWE和ETABS的計算結果表明，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移的比值均小于1.4。

(2) 根據《高層建筑混凝土技術規程》（JGJ3-2002），樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70%和其上相鄰三層側向剛度平均值的80%，經驗算，本工程該項指標符合規范要求。

(3) 根據《高層建筑混凝土技術規程》（JGJ3-2002B），級高度高層建筑樓層抗側力結構的受剪承載力不應小于上一層受剪承載力的的75%，本工程各層的受剪承載力均大于其上一層的75%，滿足規范要求。

(4) 根據《高層建筑混凝土技術規程》（JGJ3-2002），本工程最大樓層位移與層高的比值的限值為1/650，本工程計算結果滿足規范要求。

(5) 根據《高層建筑混凝土技術規程》（JGJ3-2002），特一級抗震等級剪力墻底部加強部位，其重力荷載代表值下墻肢軸壓比不宜超過0.5。經驗算，本工程剪力墻滿足此要求。

5. 小結

依據相關規范、規程的要求進行了兩個不同力學模型的程序計算的對比，其中周期、振型、位移、剪重比、受剪承載力、剪力墻等主要參數均滿足相關規范要求。

參考文獻

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[2] 廣東省實施高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ3-2002)補充規定第一版．中國建筑工業出版社.2005年.

[3] 超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點(建質[2003]46號).中華人民共和國建設部.2003年.

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[5] 陳建斌,羅志遠等.某超限高層建筑結構整體設計分析[J].建筑結構.2005,3.

[6] 李國勝.簡明高層鋼筋混凝土結構設計手冊(第三版).中國建筑工業出版社.2011,09.

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（1.淄博市建筑設計研究院山東淄博255037；2.上海砼森建筑規劃設計有限公司山東分公司山東淄博255000）

【摘要】淄博高新區醫藥產業創新園為B級高度的超高層建筑，立面存在兩次豎向收進。針對結構特點，對其進行了針對性加強措施，并采取方式對結構抗震性能進行多方位的計算分析。實現了建筑造型與結構布置的和諧統一。

關鍵詞 超高層；豎向偏心收進；加強措施；彈塑性結構分析

1. 概述

（1）淄博高新區醫藥產業創新園A座綜合樓籌建于2014年，位于淄博高新區世紀路與魯泰大道交叉口東北角。本案總建筑面積66981.48平方米。地下兩層，地上35層，結構總高度142.1m，屬于B級高度高層建筑，采用框架-核心筒結構。

（2）本工程在68.1m及107.1m以上兩段內筒偏置，如圖1所示。

（3）第一次收進位于16層頂，收進尺寸占相應樓層水平尺寸的24.2%，第二次收進位于30層頂，占相應樓層水平尺寸的31.9%。17層處收進后B1/B=75.8%>75%。30層處收進后B2/B1=68%<75%， 30層處收進屬于豎向突變。

2. 結構設計分析

2.1結構概念設計。

（1）本工程底部1~16層南側帶一跨附屬框架。17~30層平面布置合理，剛心與質心基本重合。30層頂位置存在收進，收進尺寸占相應樓層水平尺寸的31.9%。屬于高層規范3.5.5條及10.6.5條規定的豎向不規則結構，根據規范要求，此收進處上下兩層框架柱抗震等級提高至特一級，收進部位以下兩層周邊框架柱箍筋全高加密。

（2）為減小由此產生的結構偏心，在1~16層南端軸線處，布置少量X向剪力墻。經計算，增設X向剪力墻后，結構剛心與質心最大偏心率不超過10%。30~35層，對結構北側剪力墻進行了削弱，墻體厚度減薄并減小其長度。

（3）兩處收進位置，根據高層規范3.5.5條及10.6.5條要求，上下兩層框架柱抗震等級提高一級，收進部位以下兩層周邊框架柱箍筋全高加密。

各層平面布置詳見圖2。

2.2結構計算分析。

2.2.1本工程使用中國建筑科學研究院PK.PMCAD工程部編制的結構分析程序《多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWE(2010版)》以及MIDAS BUILDING 2010進行多遇地震作用下以及風荷載作用下的結構分析；采用SATWE2010進行多遇地震作用下的結構的彈性時程分析。各計算參數的計算結果均符合規范要求，且比較接近。

（1）樓層層間位移角如圖3所示：

（2）由圖3可見，各樓層層間位移基本均勻，無明顯突變，滿足規范限值要求。

2.2.2靜力彈塑性分析（push-over）。

（1）為與“中震可修”，“大震不倒”的抗震設防目標相對應，本工程采用push-over對建筑結構進行了第二階段抗震設計，即設防烈度地震與罕遇地震作用下的結構彈塑性變形驗算（見圖4）。

（2）由圖4可見，在大震作用下，各樓層層間位移基本均勻，無明顯突變，且滿足規范要求。

3. 結語

本工程為B級高度的超高層建筑，立面存在兩次豎向收進。針對此特點，設計人員采用合理結構布置以減小結構偏心；并采用多遇地震下結構反應譜分析、靜力彈塑性分析等方式，對結構進行地震作用下受力計算分析。對于結構關鍵部位，嚴格按照規范進行加強，取得了良好的效果，確保結構經濟、安全。

參考文獻

［1］李國勝 《多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理及算例》 中國建筑工業出版社.

［2］徐建 《建筑結構設計常見及疑難問題解析》 中國建筑工業出版社.

［3］《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ 3-2010) 中國建筑工業出版社.

［4］《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2011）中國建筑工業出版社.

［5］《建筑抗震設計規范》(GB 50011-2010) 中國建筑工業出版社.

篇10

關鍵詞：超限高層；抗震性能目標；彈性時程分析

Abstract： The design features of a super tall building， from the structure， seismic transfinite judge， seismic performance objectives， the elastic analysis， limit measures are discussed. The key points of the design of high-rise residence are introduced. Through comparing the calculation results， prove that the structure design is safe and feasible， which to offer a reference for similar engineering.

Keywords： Ultra high-rise structure，Seismic performance objectives， Elastic time history analysis

1 工程概況

本住宅項目位于鄭州市西太康路南側、銘功路東側。地面以上54層，高度為162米；地面以下設有三層地下室，作為停車、設備機房和人防車庫用途。平面長X寬（m） 為71.6X21.6，高寬比為7.5，長寬比3.3。2 結構布置

2.1結構體系

本住宅結構高度及高寬比均較大，故選取鋼筋混凝土剪力墻結構作為其結構體系。結構布置時，充分利用墻肢翼墻的翼緣效應，通過加大翼墻厚度提供較大的抗側剛度；由于建筑功能限制，建筑平面X方形可布置建筑剪力墻的數量較Y方向少，設計上通過增加X方向邊框框架柱及加寬框架梁，加強X向結構剛度以滿足要求。標準層結構布置如圖2所示。

2.2樓蓋體系

全部采用現澆鋼筋混凝土樓板，其中核心筒范圍內板厚為150mm，核心筒范圍外板厚按實際跨度選取，一般房間板厚100～120mm，屋面層板厚不少于150mm。部分樓蓋聯系薄弱部位，樓板進行局部加厚，并雙層雙向配筋予以加強。

3結構超限類型和程度

根據《建筑抗震設計規范》、《高層建筑混凝土結構技術規程》和《超限高層建筑工程抗震設防審查細則》有關規定，結構超限情況為：a）高度超B級高度；b）平面凹凸不規則；c）首層架空層核心筒有夾層。應進行超限高層建筑抗震設防專項審查。

4結構抗震性能目標

針對本工程的超限項目，對結構進行了抗震性能設計。

根據上述計算結果，結合規范要求及結構抗震概念設計理論，可以看出結構扭轉周期比、層間位移角、扭轉位移比、側向剛度、受剪承載力等均滿足規范要求，說明構件截面取值合理，結構體系選擇恰當。且SATWE與Midasbuilding的計算結果相近，這說明計算結果合理、有效，計算模型符合結構的實際工作狀況。

5.2彈性時程分析

根據《抗規》第5.1.2條表5.1.2-1規定，對結構進行了多遇地震下的彈性時程分析。時程分析結果滿足平均底部剪力不小于振型分解反應譜法結果的80%，每條地震波底部剪力不小于反應譜法結果的65%的條件，所選地震波滿足規范要求；在結構部分樓層規范反應譜計算得出的樓層剪力和樓層彎矩小于彈性時程分析的結果。在結構設計時，應對結構地震力適當放大。

6設防烈度地震和罕遇地震下的抗震性能驗算

采用SATWE軟件進行結構的中震不屈服和中震彈性驗算。計算表明，在設防烈度地震作用下剪力墻配筋有所增大，當剪力墻底部加強區縱向分布筋配筋率提高到2.0%，底部加強區剪力墻配筋基本為構造配筋，可以滿足抗彎不屈服要求；其余剪力墻和框架柱均可滿足抗剪彈性、抗彎不屈服要求；連梁、框架梁可以滿足抗剪不屈服要求。結構滿足在設防烈度地震作用下的抗震性能水準3的要求。

采用SATWE軟件進行結構的大震抗剪不屈服驗算。由于SATWE采用的是等效彈性的方法進行大震不屈服驗算，該方法計算的剪力墻底部內力過大。對底部加強區抗彎不屈服驗算改用ABAQUS軟件通過彈塑性時程計算加以深入分析。計算結果表明，結構滿足在罕遇地震作用下的抗震性能水準3的要求。

7針對超限采取的主要措施

結構高度超出B級高層建筑適用高度，并存在平面凹凸不規則、局部夾層等不規則類型，針對上述超限情況及設計中的關鍵技術問題，在設計中采取了如下主要措施：

（1）剪力墻是主要抗側力構件，須采取措施提高核心筒墻體的延性。具體措施有：（a）增加首層高度較大的剪力墻厚度到600mm，加強其平面外穩定性；（b）底部加強區剪力墻抗震等級提高到特一級；（c）底部加強區剪力墻按大震抗剪不屈服、抗彎不屈服的性能目標進行設計；（d）提高底部加強區墻身水平及豎向分布筋最小配筋率；（e）提高底部加強區剪力墻約束邊緣構件豎筋最小配筋率及墻身配箍特征值；并在其端部暗柱內設型鋼。

（2）針對平面應力集中位置，對樓板進行加強，板厚不小于150mm，雙層雙向通長配筋率不小于0.5%。

（3）針對首層架空層夾層，適當提高樓板對豎向構件的約束，板厚不小于150mm，并雙層雙向配筋率通長配筋率不小于0.5%。

通過以上加強措施，經過計算復核，本工程結構抗震性能目標達到C級要求。

8結論

綜上所述，在設計中采用概念設計方法，首先對整體結構體系及布置進行仔細考慮并優化，使之具有良好的結構性能?？拐鹪O計中采用性能化設計方法，除保證結構在小震下完全處于彈性階段外，還補充了主要構件在中震、大震下作用下的性能要求，再采取多種計算程序進行了彈性、彈塑性的計算。計算結果表明，多項指標均表現良好，基本滿足規范要求。同時又通過概念設計及各階段的計算程序分析結果，對關鍵和重要構件作了適當加強。

本工程除能夠滿足豎向荷載和風荷載作用下的有關指標外，結構抗震性能目標達到C級水平，因此結構可行并且是安全的。

參考文獻