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超高层建筑结构设计范文1
1. 工程概况
太古汇为太古汇广州发展有限公司在广州市天河路与天河东路交汇处的西北角建造的大型综合式项目。本项目的净用地面积为43980平方米，总建筑面积约为457584 平方米。项目包括三座塔楼：一号塔楼为一座主体39层高的办公楼，二号塔楼为一座主体29层高的办公楼，酒店A为一座主体28层高的酒店；一座约58米高的文化中心(包括剧院、图书馆、展览厅等)，及用作商场、电影院、宴会厅、停车场的裙楼及四层地库。地库深度为21米，开挖深度约为23米。
办公楼1为太古汇项目最高的一栋塔楼，其中主体结构高度182.6米，并在顶部设29.4米钢结构屋顶，建筑总高度212米。主体结构采用混凝土框架－核心筒结构体系。办公楼1平面大致成正方形；东南及西北角做切角设计，切角尺寸每层变化，营造出弧形建筑立面；同时为配合弧形外立面，办公楼1东南及西北角4根柱子设计为斜柱，最大斜率约6°。办公楼1标准层层高4.2米；一层大堂部分贯通二层，层高达14米；四层层高8.4米，中段设两个设备层/避难层，层高达8.1m。
1）办公楼1标准层结构平面图
2）办公楼1剖面图
2. 设计标准确定
1）结构设计标准确定
办公楼结构安全等级为二级；结构设计使用年限为50年；根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2004），办公楼1为标准设防类（丙类）建筑。
2）高层建筑类别确定
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)4.2.1条要求，钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和宽高比应分为A级和B级。B级高度高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严，并应符合相关条文规定。
办公楼1为框架－核心筒结构，7度设防。根据“高规”表4.2.1-1，A级高度，7度抗震框架－核心筒结构的最大适用高度为130米；根据“高规”表4.2.1-2，相同条件B级高度的最大高度为180米；办公楼1主体结构高度182.6米，属于超B级高度超限高层。同时，由于办公楼1采用型钢混凝土柱设计，根据《广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定》（DBJ/T15-46-2005）表10.1.2规定，型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构的最大适用高度为190米，本工程并未超限，所以，办公楼1仍按B级高度高层建筑进行设计。
3）抗震等级确定
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)表4.8.3规定，B级高度，7度设防的框架－核心筒结构的框架及核心筒抗震等级均为一级。
3. 设计荷载
1）楼面设计荷载
楼面设计荷载基本上按照建筑结构荷载规范取值，然而有部份位置按太古汇广州发展有限公司要求增加活荷载。本项目的附加恒载及活载取值见下表。
2）风荷载
a)规范取值
根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006）规定，广州市地区50年重现期基本风压为0.50KN/m2 ; 100年重现期基本风压为0.60KN/m2。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)第3.2.2条要求，对于对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压按100年重现期风压值考虑。根据“高规”附录规定，办公楼1属于对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压需按100年重现期风压值考虑。同时，根据《广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定》（DBJ/T15-46-2005）第2.2.2条，计算高层结构水平位移时，按照50年重现期的风压值计算。
结合上述规范，办公楼1计算位移时，按50年重现期的风压值计算；进行截面及配筋设计时，按100年重现期的风压值计算。
b)风洞实验
本项目聘请加拿大的RWDI风洞测试顾问进行风洞测试，以验证风荷载及塔楼结构是否符合舒适度之要求。有关风荷载方面，风洞试验得出结构风压小于规范要求，故此采用规范风压作结构分析及设计。有关行人舒适度方面，风洞模型于太古汇项目周边及范围之内共设有76个测试点用以分析行人舒适度。结果显示，于受风情况下，太古汇及周边的行人舒适度满意(超过80%时间，不论坐下或站立，都会感到舒适)；行人不会因烈风受到安全威胁(不会出现强于88km/hr风速的烈风)。
3）地震荷载
a)规范取值
计算地震影响时，办公楼1采用考虑扭转耦连的振型分解反应谱法，主要采用设计参数如下：
抗震设防烈度 7度
地震影响系数最大值 多遇地震 αmax=0.08*
罕遇地震 αmax=0.50
抗震设防类别 丙类
安全等级 二级
地震的分组 第一组
场地类别 II
设计基本地震加速度值 0.10g
特征周期 0.35s
同时根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)5.1.13条要求，本工程采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。
超高层建筑结构设计范文2
关键词：复杂高层；超高层建筑；结构设计
随着我国经济和建筑技术的快速发展，复杂高层建筑和超高层建筑的数量越来越多，并且它们的复杂性呈现出一种不断增加的趋势，这些都给施工人员带来了新的要求和挑战[1]。所以要想保证复杂高层和超高层建筑的质量和安全，一定要抓好施工阶段，尤其是要控制好建筑结构的设计要点。
一、复杂高层与超高层建筑和普通高层建筑在结构设计上的不同
复杂高层建筑和普通高层建筑之间在结构设计方面存在明显的差异性，从建筑的高度上来看普通高层建筑通常来讲都是在200m高度以内的，而复杂高层建筑和超高层建筑基本都是超过200m甚至有的达到了上千米的高度。从建筑的材料设计上来看，普通高层施工人员一般就是应用混凝土的结构设计来进行施工建筑，但是在进行复杂高层或者是超高层建筑的时候，还可以选用全钢结构以及混合结构来进行结构的设计，充分保证超高层建筑的安全性。复杂高层建筑对机电设备以及消防设备的要求标准同样要比普通高层建筑高出很多，因为复杂高层建筑需要考虑到对机电层以及避难层的设计。同时在防震的设计方面，复杂高层在进行平面设计的时候所能够选用的形状要少的多，要能够使设计的结构满足我国的抗震要求。另外复杂高层建筑还需要考虑风载荷作用对人们居住舒适度的影响，而普通的高层建筑通常来讲不用考虑这些。
二、结构设计要点分析
（一）重视建筑结构概念的设计环节
很多的实践已经向我们表明，在对复杂高层建筑以及超高层建筑进行设计的时候，要想保证建筑的质量就一定要重视对其结构概念的设计环节[2]。具体需要注意的内容如下：
第一、要重视对建筑结构规则性以及平衡性的设计。
第二、要能够保证所进行的建筑结构设计具有直接的传递力的途径，特别是对结构的横向以及竖向的传力。
第三、一定要确保所进行的设计工作能够确保建筑整体的质量能够维持在较高水平。
第四、在进行设计的时候，还要充分考虑节能环保这一理念，要对耗能机制进行优化设计，减少建筑体系的耗能。
第五、还要充分考虑建筑材料的利用率，最大化的实现对建筑材料的利用，节省建筑的施工成本。
要想能够保证这一要点环节的实现，是离不开建筑工程师和施工人员之间的交流工作的，要让施工人员充分了解建筑工程师的设计意图，使得建筑工程师的设计思想能够切实得以实现和应用。
（二）根据实际情况选择结构抗侧力体系
大量的理论和实践表明，选择科学合理的结构抗侧力体系能够在很大程度上提高复杂高层建筑以及超高层建筑的稳定性和安全性，它也是建筑结构设计中的重点所在。在进行选择上具体需要考虑一下几个方面：
第一、进行结构体系的选择时，一定要首先考虑建筑的高度。当高层建筑物的高度第一100m的时候，可以选择框架结构、剪力墙以及框架―剪力墙相结合的结构体系；当建筑物的高度处在100m～200m的时候，所选用的结构抗侧力体系主要为剪力墙、框架―核心筒；当在200m～300m之间的时候所采用的结构体系为框架―核心筒、框架―核心筒―伸臂；300m～400m，为框架―核心筒―伸臂、筒中筒；高于400m的建筑，算是比较高的建筑它在结构体系的选择上能够选用的结构体系也会相应的减少，现阶段我国的主要结构体系为筒中筒―伸臂、大型框架/矩形斜撑/大型桁架的组合体等。
第二、在进行建筑结构的设计工作时，一定要充分做到各结构体系之间的相互联合和统一。
第三、在对建筑结构采用多种抗侧力结构体系的时候，要预先进行试验和分析，当确保所选用的结构体系能够达到建筑要求时方能进行实际应用。
（三）要注意做好防震设计
第一、在进行超高层以及复杂高层建筑的施工操作的时候，要想保证能够起到一定的抗震作用，对于建筑材料的选择是至关重要的。
第二、要切实做好建筑的设计工作，确保地震发生时，能量的输入能够得到有效的控制。具体所需要做到的方面有：首先，当建筑物施工完成时，对建筑物的构建进行承载力验收工作的时候，要对建筑结构在地震情况下的各楼层的位移和变形的限制进行良好的控制；其次，在对超高层和复杂高层建筑进行设计的时候，要充分考虑到地震所发生的可能性，采用积极和基于抗震的设计方法进行建筑结构的设计工作，并且对所进行的设计要进行定量的分析，确保所作的抗震设计能够满足要求；然后要对建筑物在地震情况下，所发生的变形和位移这两者之间的关系进行精确的计算，预先设计好构件的变形值；其四，结合建筑物的高度和大小对建筑物的构造进行有针对性的设计；最后，高层建筑施工的场地一定要选用坚固的土地，确保地基的稳定性，这在一定程度上也能够减少地震的危害性。
第三、利用先进的施工技术最大化提升建筑的延性。对于高层建筑来讲，它自身的承载能力基本上是一定的，但是它的延性确实有很大的不同，同时已经有大量的实践和理论表明，建筑物具有良好的延性能够将地震所带来的能量进行有效的转移，减少建筑结构的变形程度。所以要想做好防震工作，从提升建筑结构的延性入手也不失为一个好的办法。
第四、做好施工前的设计工作。设计工作的质量高低对于抗震效果有着明显的影响作用，所以在进行超高层以及复杂高层建筑施工的时候一定要做好建筑结构的抗震设计工作，并且要根据建筑所处的地理位置和建筑高度选用适合的结构体系[3]。一般来讲目前最为流行的结构体系主要有三种：框架―筒、筒中筒以及框架―支撑结构体。
（四）控制结构的自重，提供科学合理的重力荷载传递路径
第一、对于高层建筑的重力荷载传递途经已经要进行明确的设计，使得传递途径尽可能的直接和明确。
第二、对楼板的选用方面，一定要综合建筑的具体高度、设备、承重能力等方面的要求，并且还要综合考虑经济、环保等因素，综合考虑之后确定最优的选择。
第三、在进行施工建设的时候，可以采用钢筋+组合楼板相结合的形式，来缩短施工工期和达到减低楼板自重的目的；并且针对组合梁，可以在具体铺设的时候采用上面铺设小钢梁下面铺设大钢梁的方法，减少施工成本；在进行混凝土平板施工操作的时候，可以通过在混凝土中填充柱状、球形或者其他形状的轻质材质降低结构的重量。
第四、超高层建筑的外圈所铸造的框架柱以及核心筒会存在一定的差异压缩，要充分考虑这种变形差对水平建筑构件所产生的内力影响。如果有必要可以将框架和核心筒之间相互连接的水平构件进行连接，一端采用铰连接方法，另一端采用桁架斜腹杆延迟的连接方法，保证建筑工程的施工质量。
结语：
综上所述，复杂高层和超高层建筑是社会发展的必然结果，随着社会经济以及建筑施工技术的提高，越来越高的施工技术将会在复杂高层和超高层建筑的施工中有所体现。所以在对复杂高层以及超高层建筑进行施工的时候，对于施工工艺的选取是非常重要的，同时为了切实保证施工质量一定要对建筑结构的设计工作做好严格把控，控制好建筑结构设计的要点，争取从根本上保证高层建筑的施工质量。
参考文献：
[1]刘军进，肖从真等. 复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J]. 建筑结构，2011，11：34-40.
超高层建筑结构设计范文3
【关键词】建筑高层；框架―核心筒；混凝土
1 工程概况
某工程位于广东省内，其设有6层地下室，均用作机动车库及设备用房（地下6层为人防地下室），地下室底板面标高为-22.60米。地面以上为59层，其中首层～6层为商务办公及餐厅，13、29、45层为避难层，30层为设备层，其余各层均作办公用途，地面以上至屋面高度为264.75米，加上屋面以上电梯机房及构架高度为312米。最大高宽比为5.63，总建筑面积约154053O。
2 结构设计及分析
2.1结构布置及抗震等级
本工程由于高宽比不大、核心筒尺寸较大，故考虑采用技术成熟的钢筋混凝土框架―核心筒结构体系。落地核心筒为主要的抗侧力构件，结合建筑平面及立面造型，布置了6根1.3×3.4m的钢筋砼大柱和8根直径为φ1600～φ1800的钢管
图1 典型结构平面图
混凝土柱，以稀疏框架的形式来满足高档办公楼有大面积、开阔景观视野及尽量增加实用建筑面积的功能要求，同时亦可满足地下室车库最大限度停放车辆的需要。其典型结构布置平面图见图1。结构主体高度超过B类建筑高度限值，建筑结构抗震设防类别为乙类，核心筒剪力墙及周边框架抗震等级为特一级。
2.2 结构采取的分析验算方法和加强措施
针对本工程的特点，采取了下列分析验算方法和加强措施：
1、分别采用SATWE、PMSAP和MIDAS/Gen 3个不同的空间结构分析程序对结构在小震及风作用进行弹性计算，对3种程序计算的结果加以判断后用于构件设计。
2、按“屈服判别法”进行中震不屈服验算（验算时荷载分项系数取1.0，材料强度取标准值），分别按小震（αmax=0.08），屈服判别地震作用1（αmax=0.16），屈服判别地震作用2（αmax=0.20），中震（αmax=0.23）进行验算，以判别在此四种情况下，结构构件是否屈服，何时屈服及属何种屈服，从而检查和掌握本工程中震水准抗震性能，满足“中震可修”的设计要求。
3、适量加强落地剪力墙的配筋，落地剪力墙的抗震等级按特一级设计，底部加强部位（-2～6层）剪力墙分布筋的最小配筋率为0.6%，7～30层剪力墙分布筋最小配筋率为0.5%，31层及以上层剪力墙分布筋最小配筋率为0.4%，保证剪力墙在罕遇地震作用下有良好的延性，确保剪力墙在罕遇地震作用下不出现剪切铰。
4、验算罕遇地震作用下楼板薄弱位置的抗拉、抗剪强度并保证其满足强度要求（验算时荷载分项系数取1.0，材料强度取标准值），以确保在罕遇地震作用下楼板仍能作为刚性隔板可靠传递水平剪力。
5、按10年一遇风荷载取值计算顺风向横风向结构顶点最大加速度αmax，以不超过《高规》4.6.6表的限值，作为检验是否满足舒适度要求，同时，将在专门风洞试验中提出舒适度评估要求。
6、采用MIDAS/Gen软件对结构进行大震下的Pushover分析，以验证结构能否满足大震阶段不倒塌的抗震设防水准要求，并寻找薄弱楼层与薄弱构件，制定相应的加强措施。
7、采用BEPTA和ABAQU6.5软件对结构进行大震下的动力弹塑性时程分析。
8、采用MIDAS/Gen软件，通过模拟实际施工中结构逐层搭建和加载的方法，考虑混凝土和钢管混凝土随时间变化的徐变收缩特性，来分析混凝土徐变收缩变形对结构的影响。
2.3结构分析结果
（1）小震及风作用：
用SATWE、PMSAP和MIDAS/Gen 3个不同的空间结构分析程序对结构在小震及风作用进行弹性计算结果表明，本工程各项整体指标均能满足相关规范的有关要求或未超出规范规定的最大限值；完全能达到“小震不坏”的第一阶段的抗震性能目标。
（2）中震作用：
按“屈服判别法”进行中震不屈服验算的结果表明，在小震及屈服判别地震作用1时，所有梁不出现受弯屈服；在判别地震作用2及中震时，核心筒连梁出现屈服（主要表现为面筋配筋率略>2.5%），仅出现轻微的损伤。故本工程能满足中震重要构件不屈服，所有构件不发生剪切破坏的抗震性能目标要求。
（3）大震作用：
在大震作用下，分别进行了静力弹塑性分析（Pushover）和动力弹塑性分析。两种分析方法在性能点处的指标见表一和表二。由表一和表二可见，大震作用下，结构的抗震性能满足防倒塌的抗震设计目标。
表一静力弹塑性分析性能点处的相关指标
表二动力弹塑性分析性能点处的相关指标
（4）顶部小塔楼鞭梢效应：
本工程屋面以上的电梯机房及构架高度将近50米高，该部分顶部14米的结构布置如图2.（a）所示，根据satwe程序计算，其配筋较小，各项指标也满足要求，但根据动力弹塑性分析结果，该顶部小塔楼部分在大震作用下最大位移角达到1/58（Y向），超过规范限值，出现了强烈的鞭梢效应，剪力墙出现严重受压损伤。后小塔楼部分结构布置调整为如图2.（b）所示，才可以满足要求。
（5）混凝土徐变收缩影响
本工程由于竖向构件高度大，且外框钢管柱比内筒剪力墙应力水平大，两者由于弹性变形和混凝土徐变引起的沉降差达到一个量级，会对部分结构构件和建筑正常使用造成不利影响。故本工程对混凝土通过MIDAS/Gen程序按实际逐层搭建、逐层加载的模型进行分析。分析表明外框钢管柱与内筒剪力墙在34层处竖向压缩变形差达222mm。对此情况采取了以下措施：
a、从混凝土制作工艺上严格控制容易引起混凝土徐变的不利因素。
b、在建筑施工期间结构不同高度处的层高预留不同的后期缩短变形余量的方法。
c、对受竖向压缩变形差影响较大的框架梁端采用施工阶段设施工铰的措施。
3 结语
超高层建筑结构设计范文4
关键词：超高层建筑 结构概念设计 结构体系
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
随着经济的高速发展，人们对建筑功能的要求多样化，超高层建筑相继拔地而起。由于超高层建筑结构复杂多样，设计计算结果与实际相差较大，分析计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标，所以必须重视概念设计。
一、结构设计特点
1. 重力荷载迅速增大
随着建筑物高度的增加，重力荷载呈直线上升，作用在竖向构件柱、墙上的轴压力增加，对基础承载力的要求也将提高。
2. 建筑物的水平位移
①风作用效应加大
风是引起结构水平位移的主要因素，作用在建筑物上的风荷载沿高度方向呈倒三角形状。建筑物越高，风合力就越大，合力作用点就越高，对建筑物产生的作用效应也越大。
② 地震作用效应加大
建筑物高度的增加使结构自重增加、重心提高，地震作用产生的水平剪力和竖向力增大，作用位置提高，整个结构内力增加，地震时将加速薄弱部位的破坏。
3 .P效应
超高层建筑高宽比大，侧高刚度较弱，水平位移大，重力与水平位移所产生的附加弯矩常大于初始弯矩的10％，必须考虑重力二阶P效应。
4. 竖向构件产生的缩短变形差对结构内力的影响增大
竖向构件的总压缩量主要由受力变形、干缩变形和徐变变形三部分组成。构件的总压缩量随着构件的高度H、平均亚应力的增加而加大。
5. 倾覆力矩增大，整体稳定性要求提高
建筑物高度的增加使侧向力引起的倾覆力矩增大，抗倾覆要求提高。工程中常采取增加基础埋深，加大基础宽度等措施来满足整体稳定性要求。
6. 防火、防灾的重要性
超高层建筑多采用钢混结构和钢结构，钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。因此防火、防灾设计尤为重要。
7. 围护结构的抗风设计
建筑物高度的增加使得垂直于围护结构表面上的风载标准值也迅速增大，因此必须对围护结构进行抗风设计。如采用玻璃幕墙围护，其风载更大，须采用结构玻璃满足强度要求，铝合金龙骨满足变形要求。
8. 超高层建筑的节能问题
从超高层建筑的建筑节能优化设计技术看，建筑的高度变化导致相关参数的变异，进而很大影响建筑能耗的变化。高度超过100米的高空风速会提高到3米/秒，若高达400～500米时风速可达到5米/秒以上，温度随高度的变化也会有明显的降低，通常会有每百米高度的温度下降0.6～1.0℃，仅这个变化足可以相当于把建筑物移动了一个2级气候区。建筑节能设计标准所能约束的节能技术还不能够完全适用于超高层建筑，在现行建筑节能设计标准中设计到遮阳、通风等技术的规定，对超高层建筑无法适用，标准规定的建筑能耗的权衡判断方法也是基于建筑物全楼整体建模的一种评价方法，而受目前能耗模拟工具的计算能力所限，超高层建筑中的计算对象规模远远超出了软件的计算能力。
9. 建筑物的重要性等级提高
超高层建筑作为当地的标志性建筑，在政治、经济、文化中所起的作用大，破坏影响较大，波及范围较广，因此结构设计的可靠度要提高。一般情况重要性系数取1.1。
二、结构设计方法
1 减轻自重，减小地震作用
采用高强轻质材料，全钢结构、幕墙围护、轻质隔断等，减轻结构自重，减小地震作用。
2 降低风荷载作用力
① 减小迎风面积
正方形平面形式横向迎风面最小，如果计算对角线方向的迎风面宽，则圆形平面最小。在立面上适当位置开阔泄风，风力能很好有效地降低。
② 采用上窄下宽的立面体型，既减小高风压在高处的迎风面积，又降低风作用重心，使建筑物底部的倾覆总弯矩减小，同时上窄下宽的立面体型对建筑物底部来说增大了抵抗矩，提高了稳定性。
③ 选用体型系数较小的建筑平面形状
体型系数从大到小依次正方形－正多边形－圆形，采用流线尖滑的外形，避免凹凸多变的建筑形状，减小整体和局部风压的体型系数。
④ 采用剪力墙结构系统
采用剪力墙结构体系以增加建筑物的侧向刚度，是控制建筑物水平位移的有效方法。
3加强抗震措施
① 选用规则结构使建筑物具有明确的计算简图，合理的地震作用传递途径。采用圆形、正多边形、正方形等平面形状，可以使整体结构具有多向同行，避免强弱轴的抗力不同和变形差异。功能复杂的建筑常常是各种结构体系的综合，具体设计应注意以下几个问题：
a 结构平面形状尽可能对称，由于地震作用的方向具有随机性。风作用虽然有主导方向，但最大值也具有随机性。因此选用具有对称性、多向同性布置的抗侧力结构体系，有利于形心和刚心的重合。
b 竖向构件尽可能连续，避免抗侧力构件的间断，从而形成薄弱层、薄弱部位，对抗震不利。
c 应设计成具有高延性的耗能结构，设置多道抗震防线。
d 增加超静定次数，增加重要构件的传力线路，提高结构的抗震能力。
e 在满足强度、刚度要求的前提下，选择具有较好延性的结构材料，增加总体变形能力，增加结构耗能。
f 建立整体屈服机制，避免失稳破坏，并做到强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件设计，对容易失稳的结构做到强支撑，对受弯构件做到强压弱拉。
g 注意调整结构布置、防震缝的设置、转换层、转换层和水平加强的处理、薄弱层和薄弱部位的加强。
② 进行小模型风洞试验，获取有关风荷载作用参数；通过振动台试验，获取有关地震作用参数。
③ 采用智能化设计，提高结构的可控性。应用传感器、质量驱动装置、可调刚度体系等和计算机共同组成主动控制体系，提供可变侧向刚度，控制结构的地震反应等。
④ 提高节点连接的可靠度，刚结构节点的焊接处理，钢混结构中型钢、钢板与混凝土的连接等。
4 减小震动，耗散输入能量
采用阻尼装置加大阻尼比，减少振动影响。选用耗能、减振的结构体系，如采用偏心支撑的钢结构具有耗能的水平段，采用橡胶支座可以减振等。
5 结构底部的嵌固部位的确定
在进行超高层建筑结构设计计算分析之前，必须首先确定结构嵌固端所在的位置。确定嵌固部位可通过刚度和承载力调整迫使塑性铰在预期部位出现，嵌固端的选取可能因建筑物的各种不同情况而定：
① 不设地下室但基础埋深较大。
② 有地下室但地下室层数有多有少，而且基础形式不同，产生不同的技术问题。
三、结构材料选用
超高层建筑结构材料要求更轻、更强、更具有延性。钢筋混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土和纯钢混凝土都可作为结构构件的主要材料；而外墙围护多采用玻璃幕墙、铝合金幕墙、钢塑复合材料等；内部隔墙多为轻质隔断；在普及C50、C60级混凝土的工程应用，扩大C70、C80级的工程试点的同时，开发配制C100级高强混凝土。
四、结构体系选用
更具整体性，更具各道抗震抗线，更具延性的结构体系是超高层建筑结构体系的首选，按照建筑适用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般常见有以下几种结构体系：
1 框架－剪力墙结构体系
2 巨型框架结构体系
3 框－筒结构体系
4 筒中筒结构体系
5 束筒结构体系
6 内筒外巨型框架加外斜撑结构体系
7 内筒外框并带多个加强层的结构体系
8 钢结构
超高层建筑结构设计范文5
关键词：结构设计；超限；计算
Abstract: Based on an engineering example, introduces overrun in the engineering design, analysis the main structure design, structure calculation, puts forward some countermeasures to solve the transfinite complex high-rise structure, and take reasonable measures, provide a reference for similar projects.
Key words: structural design; overrun; calculation
中图分类号:TB482.2文献标识码：A文章编号
前言：由于社会发展的需要，当前建筑结构的体型日趋复杂化和多样化。人们在注重建筑的实用功能的同时也越来越注重其美观和精神功能。因此，超高层建筑结构超限的项目越来越多，其设计的难度也越来越大。超高层建筑结构超限是指超出了国家现行规范及规程所规定的适用高度和适用结构类型以及体型特别不规则的建筑工程，从而根据有关规范规程应进行抗震专项审查的高层建筑。综合而言，分析研究这类建筑的结构设计具有很实际的意义。
一 工程概况及超限情况 该工程总面积17.5万㎡，由8栋塔楼组成，设2层地下室。本文主要介绍两栋塔楼结构超限设计情况。 本工程地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，建筑场地为Ⅱ类。主体采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，部分采用钢-混凝土组合结构。墙柱混凝土强度等级为C60～C25，梁板为C35～C30。除外墙采用190mm厚混凝土空心砌块作围护墙外，其余内隔墙均采用蒸压加气混凝土砌块。本工程基本风压按100年重现期风压W0=0.6kNm2，地面粗糙类别为C类，体型系数为1.4。 各楼层构件主要截面分别如下：地下1至2层底板厚度分别为150、500mm，顶板厚180mm；楼板厚度为3层150mm；标准层120～150mm；屋面层150mm。从下至上，柱截面由1200mm×600mm缩小至1000mm×500mm，剪力墙厚400～300mm；框架梁截面300mm×650mm～400mm×900mm，次梁为200mm×400mm～200mm×700mm。结构高度为150m。按《高规》[3]4.2.2条规定，全落地剪力墙结构高度限值7度A级为120m，B级为150m，因此本工程结构高度超限是设计中需要解决的主要问题，且高宽比均超出B级高度建筑的高宽比限值为7.0m。而两栋分别为7.10m、7.12m、 也已超出规范限值。此外，一栋还存在Ⅰ类平面扭转不规则的超限情况。二 主体结构设计
针对上述工程情况的特殊性，我们在结构的设计方面采取了以下措施
1.结构选型与布置
在每两栋之间设置防震缝，缝宽350mm，±0.000mm以上分开。
本工程结构布置采用剪力墙结构体系，主要抗侧力构件为剪力墙，除围绕电梯间设置核心筒外，各栋在均通过设置剪力墙和连梁的围合结构形成多个闭合或半闭合筒体，以增强整体结构的抗侧刚度。
由于各栋房间均集中在平面的下方，而核心筒偏于平面的上方，因此布置剪力墙时适当减小了平面上方的剪力墙长度，使各栋塔楼刚度中心与质量中心均基本重合，同时避免了上下剪力墙压缩比相差过大而造成的结构前倾现象。
各栋3层以下由于使用功能要求，层高大于其上的标准层。为减少楼层刚度突变，设计中对各栋底部非住宅楼层的剪力墙都作了加厚处理，墙厚由300mm增大至400～700mm。
所有重要部位的柱及剪力墙端柱内加设型钢或者芯柱，以增强结构延性及由于柱截面限制引起的强度和刚度的不足。 2.结构型式：根据该工程的建筑使用功能，建筑平面布局，以及立面造型的要求，采用现浇钢筋混凝土框架――剪力墙结构体系。
3.基础形式：该工程采用冲孔灌注桩，以微风化砂岩为桩端持力层，实际有效桩长12～25m，电梯间部位设多桩承台，其余为单柱单桩。因为本工程设有两层地下室，为了减少桩深度及降低工程造价，施工时是按先做基坑支护，进行大面积开挖至地下室底板标高负9.60m处，然后再进行冲孔桩施工。
三 结构计算
1.弹性计算结果及时程分析
根据本工程结构弹性分析计算结果，结构周期及位移符合规要求，剪重比适中，构件截面取值合理，结构体系选择恰当。 根据《抗规》[2]5.1.2 条表5.1.2- 1 的规定, 采用SATWE和ETABS程序对各栋进行了常遇地震下的弹性时程分析。按地震选波三要素(频谱特性、有效峰值和持续时间),选取Ⅱ类场地上的2组实际强震记录Taft波和Sanfer波，以及1组人工模拟的场地波G630进行弹性时程分析。经过弹性时程分析，我们得到以下结论：⑴ 除上部部分楼层外，各栋时程反应剪力平均值均小于反应谱结果，反应谱分析层剪力在弹性阶段对结构起控制作用。顶部部分楼层剪力超出反应谱范围的主要原因是分析中采用了反应较强烈的Taft地震波，由于该部分楼层墙柱均为构造配筋控制，故抗剪承载力有足够富余。⑵ 各栋层位移曲线均光滑无突变，反应结构侧向刚度较为均匀。各栋层位移曲线均为典型的弯曲型，曲线斜率变化最大位置接近底部，说明最大有害层间位移角位于底部楼层，应予以构造加强。
2. Midas静力弹塑性( Pushover)分析 本工程为每一栋塔楼均建立了三维弹塑性分析模型，计算范围为各栋塔楼投影区域直至地下室,忽略裙楼的影响，为简化模型和节省计算时间，模型中采用了刚性楼板假定。 在罕遇地震作用下，结构整体和大部分构件的最大弹塑性变形均远小于相应的可接受最大弹塑性变形限值，抗震性能满足防倒塌的抗震设计目标。通过对底层墙柱的构造加强，在罕遇地震作用下，该结构整体和各个结构构件仍具有明显的强度和变形能力安全储备。表明该结构的抗震性能优于规范GB50011-2001规定的防倒塌的最低要求。 由罕遇地震作用下仍只有底层局部竖向构件接近出现塑性铰的情况可类推得到，在中震作用下(50年超越概率10%)，结构的竖向构件均未达到或远离完全屈服状态。因此，仅出现局部结构性破坏但其破坏程度可得到有效控制，可认为达到了“中震可修”的抗震设计目标。 3.其他计算结果分析
根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2010），结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移的比值，不宜大于1.2，不应大于1.4。本工程SATWE和ETABS的计算结果表明，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移的比值均小于1.4。
根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2010），楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%和其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，经验算，本工程该项指标符合规范要求。
根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2010B），级高度高层建筑楼层抗侧力结构的受剪承载力不应小于上一层受剪承载力的的75%，本工程各层的受剪承载力均大于其上一层的75%，满足规范要求。
根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2010），本工程最大楼层位移与层高的比值的限值为1/650，本工程计算结果满足规范要求。
根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2010），特一级抗震等级剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值下墙肢轴压比不宜超过0.5。经验算，本工程剪力墙满足此要求。四 结构上构造措施
1.严格执行现行国家相关规范，对剪力墙底部加强部位的抗震等级提高一级作构造加强措施，对约束边缘构件的纵向钢筋和箍筋予以特别提高，对剪力墙的水平钢筋及竖向分布钢筋的配筋率作适当提高。
2.对框支柱采用高强型钢筋混凝土，对框支梁提高纵配筋率及提高配箍率，以提高抗震性能。
3..对建筑物外周边，塔楼外周边和裙层大面积开洞的周边作适当加高梁截面，加强梁筋构造。
4.严格控制压轴比，提高结构延性和提高结构整体抗震性能。
5.严格按照计算结果，对结构薄弱层进行加强，构造上抗震等级予以提高一级。
6.对大开洞周边的楼板加厚处理，加厚至150mm，配置底面通长钢筋网，对裙楼天面层，即塔楼的嵌固端，其楼板加厚至180mm，对框支梁周边和塔楼相连楼板亦同样加厚至1800mm。
五 结论 本工程结构周期及位移符合规范要求，剪重比适中，构件截面取值合理，结构体系选择恰当，满足在常遇及罕遇地震下的抗震要求。设计过程中依据相关规范、规程的要求实施一系列措施，很好地解决了超限问题，确保建筑物结构安全可靠，对解决高层建筑结构的超限问题具有很好的参考意义。
参考文献：
[1] 广东省实施高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)补充规定第一版。中国建筑工业出版社。2005年。
[2] 超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点2010版
超高层建筑结构设计范文6
【关键词】隔震建筑物；结构设计；超高层
地震对于人类社会的发展而言危害极大，同时也是一个危害面积广的自然灾害。自新世纪以来，因为地震引发的国民经济损失不可估量，人员伤亡更是数以万计。远的不说，就08年至今，无论是汶川地震、玉树地震还是雅安地震，都给我们留下刻骨铭心的伤害，也给中华民族带来了重大灾难。但是就这些地震所造成的损失进行分析，大多数的损失都是因为建筑物倒塌而引发的，因此也提起了人们对建筑物抗震设计观念，使得人们越来越多的关注建筑物的抗震设计。隔震建筑物结构便是基于这种时代背景下产生的，是当前建筑业内人士研究的焦点之一。
一、隔震建筑物概述
地震是人类社会上最为突出的自然灾害之一，也是影响最大、破坏性极强的自在灾害。我国地处环太平洋地震带和亚欧地震带之间，受到太平洋板块和印度洋板块的挤压，使得地震问题十分严重。自上个世纪至今，我国就6级以上的地震共发生了近千次，遍布国内各个省市之间，给社会经济发展和人民生活造成了严重的威胁。因此，在这里我们有必要对建筑物抗震问题进行分析，提出有关工作要点。
1、建筑物抗震分析
由于我国地理位置的原因，使得我国每年都会发生许许多多的地震问题，其中发生6级以上地震的机会也较大。因此，在工程施工建设中，做好建筑物的抗震、防震、耐震工作就显得至关重要，是一个深受业内人士研究和探讨的话题之一。在传统的建筑结构之中，一般都是采用耐震、抗震设计来对建筑结构进行优化和规范，从而强化建筑物整体性、提高建筑结构功能，避免因为抗震和隔震设计问题而引起社会经济损失。自从08年以后，我国有关工作单位和企业逐渐将工作重点置放在抗震和隔震设计当中，并将两种体系作为主要的研究重点。
2、耐震建筑物分析
耐震建筑物是基于建筑物耐震设计的基础上形成的一个建筑新结构，它是建筑物耐震设计的基本原则，是通过建筑物结构主体在中小度地震发生之后的弹性限度、弹性模量基础上采用的一种塑性变形模式，它在工作中主要是强调建筑物的整体性、稳定性以及柔韧性。自从汶川地震发生之后，建筑业内认识对于建筑物的抗震、隔震设计要求越来越严格，逐渐提出了以隔震、消能为主的设计新策略和新方法，并将其深入的应用到实际工程项目当中。这两种耐震设计技术在当前许多发达国家被广泛的有那个用，而在我国受到基本国情和技术的影响仍然存在着一定的缺陷。为此我们在工作中有必要进行更深层次的探讨和研究。
3、隔震建筑物
隔震建筑物在目前的建筑工程设计中，主要是通过在建筑物表面和基层设置一个隔震曾，该隔震层是通过侧向筋很低的隔震组建构成的，从而使得整个建筑结构整体周期大幅度的延长和增加，从而使得在地震发生之后，它可以及时的降低地震结构的作用力，使得地震力度逐渐缩小。然而在设计的过程中，因为周期增加之后，建筑结构造成的位移也相对来说增加了，因此在设计的过程中还需要我们设置一定的消能组件，从而使得整个体系都能够形成一套综合性、系统化的工作模式和管理措施，从而降低位移量，确保建筑结构的整体性和完整性。就目前的建筑工程设计而言，隔震建筑物在设计中还存在着另外一个特殊性，那就是因为隔震层相对于其他建筑结构而言有着一定的位移和柔软性，因此当地震发生水平作用力的时候，隔震层的相对变化和变为影响也较大，而上部结构的整体变化相对来说较小，因此，在设计的过程中有时候是一个很简单的设计模式和设计流程。
二、超高层隔震建筑物设计要点
1.世界各国隔震建筑物发展现况
各国推展隔震建筑物数量不一，不过有一共通点，即大地震来临，往往成为催生者。如美国北岭地震，日本阪神地震，中国汶川地震、玉树地震、雅安地震等，虽然地震造成工程产官学界痛定思痛之痛楚，但经由其它建筑物损坏情形，终于肯定隔震建筑物在地震中的优越性。
2.耐震建筑与隔震建筑造价比较
由统计数据显示，隔震建筑物与耐震建筑物造价比较，建筑物高度在25m以下，隔震建筑物造价约为耐震建筑物造价之105%～109%；建筑物高度在25m～31m，隔震建筑物造价约为耐震建筑物造价之102%～104%；建筑物高度在31m以上，隔震建筑物造价约为耐震建筑物造价之99%～103%。
另比较隔震建筑物结构造价比较，办公室隔震建筑物之结构费用约占建筑物费用之18%，旅馆建筑隔震建筑物之结构费用约占建筑物费用之13%，医院隔震建筑物之结构费用约占建筑物费用之8%。显示越重要之建筑物，采用隔震建筑物设计，结构费用相对最经济。
3.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。
4.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有下列关键因素：
4.1 长周期建筑物之隔震效果
隔震建筑物之最优越抗震效果即在延长建筑物基本振动周期，但高层建筑物基本振动周期往往超过3秒，隔震后即使将建筑物基本振动周期拉长至5秒以上，由反应谱显示，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。
4.2 倾覆作用造成隔震组件受拉力
隔震组件设计时必须考虑拉力作用，因此拉力试验成为规范修订之首要任务。
4.3 风力作用
隔震层设计时必须考虑地震力作用，但是小地震或风力作用，隔震组件是否发挥功能？仍有待深入探讨。
5.隔震应用的注意事项：
1）隔震实际上会使原有结构的固有周期演唱，在下列情况下不宜采用隔震设计：
①基础土层不稳定；
②下部结构变性大，原有结构的固有周期比较长；
③位于软弱场地，延长周期可能引起共振；
④制作中出现负反力；
2）隔震装置必须具有足够的初始刚度，这样能满足正常使用要求。当强震发生时，装置柔性消震，体系进入消能状态。
3）隔震装置能使结构在基础面上柔性滑动，在地震来时这样必然会产生很大的位移。为减低结构的位移反应，隔震装置应提供较大的阻尼，具有较大的消能能力。
三、结论
目前，国内有关超高层隔震建筑物设计与施工之相关研究仍相当欠缺，已完成之研究报告仍有待产、官、学之意见补充，使研究成果得以展现，鉴于隔震建筑日趋普及，隔震建筑设计审查、隔震消能材料认证与验证机制、以及评定机构之指定工作，已刻不容缓，如何有效结合产、官、学三方，尽早订定完善之超高层隔震建筑设计审查机制、隔震消能材料试验标准、以及装设前中后之检测，实为当务之急。
参考文献：
