引論：我們?yōu)槟砹?3篇超高層建筑結(jié)構設計范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

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前言

隨著我國經(jīng)濟的進步，高層建筑已經(jīng)無法滿足社會發(fā)展的需求，超高層建筑就逐漸出現(xiàn)在人們的視線中，并且大范圍的擴展，在我國的各個城市的角落，都能看到超高層的建筑。超高層建筑之所以發(fā)展的如此的迅速，有兩個方面的原因，一是由于城市的發(fā)展的需要，需要超高層建筑作為城市的形象，另一個最主要的原因，還是由于土地資源的緊張，從而不斷的研究建筑物的高度緩解土地短缺的壓力。因此，本文重點介紹了有關超高層建筑結(jié)構設計的相關的問題。下面就對超高層結(jié)構設計進行具體的分析。

1 超高層建筑與高層建筑結(jié)構設計中的區(qū)別分析

首先，在建筑物高度的設計上，一般超高層建筑的高度超過100m到幾百米之間，而高層建筑的高度一般在100m之內(nèi)。超高層建筑物的結(jié)構類型比高層建筑物的結(jié)構類型要多。超高層建筑物的平面形狀一般為方形，而高層建筑物的平面形狀的選擇比較多。超高層建筑物的基礎形式一般為等厚板筏基和箱基，而沒有高層建筑物所用的梁板筏基。超高層建筑物一般不采用復合地基，而高層建筑基本上采用的是復合地基。在對超高層建筑物進行設計的時候如果建筑物超過200m需要滿足在風荷作用下的舒適度的相關要求，而對高層建筑物的設計一般不考慮上述的因素。

2 超高層建筑結(jié)構設計中主要考慮的因素分析

在進行超高層結(jié)構設計中對于結(jié)構類型的選擇需要充分的考慮當?shù)氐刭|(zhì)條件及其對抗震目標的設定等。對于地質(zhì)的條件，在擬建筑基地需要具備能夠采用天然地基的條件，并且具有抗震設防烈度較低的特點。因此，在建筑結(jié)構上，可以優(yōu)先的考慮鋼筋混凝土的結(jié)構。如果在地震高發(fā)區(qū)應該優(yōu)先考慮鋼結(jié)構及其混合結(jié)構。對于抗震方面的考慮主要是要確定抗震性能的目標。要求超高層建筑物的豎向構件承載力需要達到在中震的時候能夠不被破壞，在這樣情況下，鋼筋混凝土結(jié)構很難達到抗震的目標，因此，需要鋼結(jié)構或者混合結(jié)構；另外對于結(jié)構類型的選擇上，需要充分的考慮經(jīng)濟條件。在一般的工程建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構類型造價比較低，全鋼的結(jié)構類型是最貴的，因此，應根據(jù)超高層建筑物的經(jīng)濟上的條件進行合理的選擇?，F(xiàn)在超高層建筑結(jié)構多采用鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土核心筒這種混合型的結(jié)構。因其這種混合結(jié)構與全鋼結(jié)構造價要便宜，與鋼筋混凝土結(jié)構剛度要好，因此，被廣泛的應用與超高層建筑結(jié)構設計中。

3 超高層建筑結(jié)構中的基礎設計

在超高層建筑物，一般有多層地下室，超高層建筑物基礎埋置的深度需要滿足穩(wěn)定性的要求。而對于一些地區(qū)的基巖埋藏較淺的特點，無法建構多層的地下室，需要設置嵌巖錨桿進而滿足穩(wěn)定性的要求。超高層建筑物的地基基礎的形式需要根據(jù)建筑場地工程地質(zhì)的條件，在滿足其穩(wěn)定性的要求的情況下，還需要滿足其沉降和變形設計的要求。當超高層建筑物的基底砌置在黏性土層或者海沉積的土層的時候，而這種土層的地基承載力不能夠滿足變形設計的時候，需要應用合理的用樁基方案。當超高層建筑物在40層以上的時候，而基底砌置在厚度較大的卵石層的時候，這種基底的承載力特征值以及壓縮模量都比較高，因此，需要考慮天然地基的方案。如果基底砌置在中風化以及微風化基巖上的時候，都需要采用天然地基的方法。

3.1 天然地基基礎

在卵石層或者微風化基巖上的地基都需要天然地基的方法。但是其基礎的形式是不同的，當基底是卵石層的時候，一般采用等厚板筏形的基礎。等厚板筏基在板厚的要求上，應該具有非常大的剛度，從而使基底的壓力能夠均勻的分布，從而減小外框以及內(nèi)筒的沉降變形，在設計時，等厚板筏基的板厚取外框以及內(nèi)筒之間的跨度應該保持在四分之一左右。超高層建筑物的結(jié)構設計中對于基底砌置在微風化的基巖上，這種基巖承載力的特征值是比較高。因此，外框柱應該采用立基礎，內(nèi)筒應該采用條形基礎或者等厚板筏形的基礎。并且，由于微風化基巖的剛度非常的大，在荷載作用下沉降以及變形比較微小，因此，在地下室的底板厚應該按照構造的設置以及按照巖石裂隙水有關的水浮力進行計算。在基巖上獨立柱的基礎，通常情況下，為了使施工不破壞基巖達到整體性的效果，一般采用人工挖孔樁的方式進行開挖。

3.2 樁基礎設計

對于超高層建筑物樁基礎的設計，主要考慮樁基底承受的壓力比較大，從而要求單樁豎向能夠承載很高的壓力。因此，我們在對超高層建筑物的樁基礎設計的時候一般采用大直徑鉆孔灌注樁以及采用大直徑人工挖孔擴底灌注樁。對于選擇樁端持力層上，最主要的是應該充分的考慮層厚較大以及密實的卵石層或者微風化基巖，從而減少樁端的沉降和變形。在對超高層建筑物樁基礎設計的主要的原則是，應該集中布于柱下及墻下。如果在進行樁基礎設計的時候采用的是端承樁或者摩擦端承樁，因為單樁豎向的承載力特征值比較高，因此，需要的樁數(shù)比較少，可以布于柱下以及墻下。如果對樁基礎的設計采用的是端承摩擦樁或者摩擦樁，因為單樁豎向承載力的特征值比較低，因此需要整個基底都采用滿布樁才能夠滿足其穩(wěn)定性和不變形的要求。對于上述所探討了不同的布樁形式，樁承臺板的厚度上是不同的，滿布樁于柱下以及墻下承臺厚度需要沖切進行確定。并且超高層建筑物的地下室底板的厚度可以小于外框和以及筒承臺的厚度。對于滿布樁承臺的厚度需要和天然地基基礎的等厚板筏基的要求一樣，承臺板應該具有很大的剛度，從而以便基底承臺樁能夠承受相當大的壓力。由此可見，一般承臺板的厚度并不是由沖切所決定的。有關滿布樁等厚板承臺內(nèi)力方面的計算，可以根據(jù)單樁豎向的承載力及其平均反力進行計算，這樣計算出來的結(jié)果比較符合工程受力的實際情況。另外，對于鉆孔灌注成孔的方法，在以往，一般采用的反循環(huán)鉆機進行施工，但是現(xiàn)在對于樁長一般采用的是旋挖鉆機，其施工的速度比較快，尤其是樁端沉渣厚度很小，進而能夠確保鉆孔樁的施工質(zhì)量。這種鉆機在實際的工程實施中，凡是有條件的都應該優(yōu)先采用這種鉆機。

4 結(jié)束語

本文對超高層建筑結(jié)構設計進行了相關方面的研究與探討，通過了解超高層建筑與高層建筑在實際的設計中的區(qū)別，從而能夠更加的清楚在超高層建筑結(jié)構設計中應該針對于高程建筑設計的不同點。通過分析在超高層建筑結(jié)構設計中的需要考慮的因素，進一步了解了超高層建筑結(jié)構設計中應該把握哪些重點的問題。并且具體的分析了超高層建筑結(jié)構設計中的基礎設計，全面了解其基礎設計中的設計要點。通過本文的分析，能夠為日后的超高層建筑結(jié)構設計提供一些理論性的參考價值，進一步促進超高層建筑結(jié)構設計能夠更加的科學和合理。

參考文獻

[1]陳天虹，林英舜，王鵬罛，超高層建筑中結(jié)構概念設計的幾個問題[J]，建筑技術，2006（05）

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1)從房屋高度上，超高層建筑的房屋高度在100m以上直至有幾百米甚至上千米的設想，而一般高層建筑的房屋高度則是在100m以下。

2)超高層建筑由于消防的要求，須設置避難層，以保證遇到火災時人員疏散的安全。由于機電設備使用的要求，還需要設置設備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用，而對于更高的多功能使用的超高層建筑，它不只每15層設一個避難層兼設備層即可，還需要設有機電設備層。對于這些安放有設備的樓層設計除考慮實際的荷載之外，更需考慮設備的振動對相鄰樓層使用的影響。同時,這些樓層的結(jié)構設計,為提高結(jié)構的整體剛度，可用來設置結(jié)構加強層。這與一般高層建筑設計是不相同的。

3)超高層建筑的結(jié)構類型選擇上相對要廣，除鋼筋混凝土結(jié)構外，還有全鋼結(jié)構和混合結(jié)構。而一般高層建筑結(jié)構除了特殊條件需要者外，多為鋼筋混凝土結(jié)構。

4）超高層建筑的平面形狀多為方形或近似，對于矩形平面其長寬比也是在2以內(nèi)，尤其抗震設防的高烈度地區(qū)更應采用規(guī)則對稱平面。否則，在地震作用時由于扭轉(zhuǎn)效應大，易受到損壞。而一般高層建筑平面形狀選擇余地要大。

5）超高層建筑的基礎形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面為框架-核心筒或筒中筒，基本沒有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時，由于基底壓力大要求地基承載力很高，除了基巖埋藏較淺可選擇天然地基外，一般均采用樁基。另外，超高層建筑基本不采用復合地基，而一般高層建筑則有采用。

6）房屋高度超過150m的超高層建筑結(jié)構應具有良好的使用條件，滿足風荷作用下舒適度要求，結(jié)構頂點最大加速度的控制滿足相關規(guī)定要求，而高層建筑設計不需要考慮。

2 超高層建筑結(jié)構的基礎設計

超高層建筑一般多設二層或更多層的地下室，其基礎的埋置深度均能滿足穩(wěn)定要求。而對于基巖埋藏較淺無法建造多層地下室不能滿足埋置深度要求的，則可設置嵌巖錨桿來滿足穩(wěn)定要求。其基礎形式應據(jù)場地的巖土工程地質(zhì)條件，在滿足地基承載力的同時也滿足沉降變形設計的要求。一般當基底砌置在第四紀沖、洪積的黏性土層或海相沉積的土層時，其地基承載力不能滿足且地基剛度也不能滿足變形要求，因此，需采用樁基方案。而房屋高度在150m左右且房屋樓層約40層左右的超高層建筑，當基底砌置在第四紀厚度較大且密實的砂、卵石層時，一般承載力特征值和壓縮模量都很高，則可考慮采用天然地基方案。對于基底砌置在中風化或微風化的基巖上的情況，則無論房屋高度多大，均為天然地基方案。

1）天然地基基礎。上述兩種情況下的天然地基方案，其基礎形式是各不相同的。對于基底砌置在砂、卵石層的基礎，多是采用等厚板筏形基礎。但也有工程采用箱形基礎，主要利用作為消防水池，如155m高的北京國貿(mào)中心一期寫字樓工程。由于該工程有3層地下室只是最下1層是箱基，而其他1層、2層不是，故總稱為箱筏聯(lián)合基礎。等厚板筏基的板厚應具有較大的剛度，以使基底壓力均勻分布以及減小外框（筒）和內(nèi)筒的沉降變形差異，通常設計的等厚板筏基的板厚取外框和內(nèi)筒之間跨度的1／4左右。而對于基底砌置在中風化或微風化的基巖上，由于基巖承載力特征值很高，則外框柱可采用獨立基礎，內(nèi)筒可采用條形基礎或等厚板筏形基礎。如某地區(qū)工程基底的中風化泥巖和中風化砂巖的承載力特征值分別為2650kPa和10380kPa，就可按上述的基礎形式進行設計。同時，由于中風化或微風化基巖剛度很大，荷載作用下沉降變形甚微，所以地下室底板厚可按構造設置或按巖石裂隙水的水浮力計算考慮。在基巖上的獨立柱基礎，一般為使施工開挖不破壞基巖的整體性，多采用人工挖孔樁的開挖方式施工。

2)樁基礎設計。超高層建筑的樁基礎，由于基底壓力大，要求的單樁豎向承載力較高，因此，均采用大直徑鉆孔灌注樁或有條件的工程場地采用大直徑人工挖孔擴底灌注樁。樁端持力層的選擇應考慮層厚較大和密實的砂、卵石層或中風化、微風化基巖，以減少樁端沉降變形。關于樁的布置總原則應集中布于柱下和墻下，但不同的樁型布樁的結(jié)果是各不相同的。如果設計采用的是端承樁或是摩擦端承樁，由于單樁豎向承載力特征值很高，所需樁數(shù)要少，則可布于柱下和墻下；如果設計采用的是端承摩擦樁或摩擦樁，由于單樁豎向承載力特征值相對要低，則往往整個基底承臺下需要滿布樁方能滿足設計承載力和變形控制的要求。上述兩種不同的布樁方式，其樁承臺板的厚度是各不相同的：布樁于柱下或墻下的承臺厚度一般由沖切確定，且地下室的底板厚度可小于外框和內(nèi)筒承臺厚度，按構造或水浮力產(chǎn)生的底板內(nèi)力計算要求確定；而對于滿布樁的承臺厚度應如同天然地基基礎中的等厚板筏基一樣，承臺板應具有較大的剛度以使基底承臺樁均勻受力，因此承臺板的厚度一般不是由沖切確定。這種滿布樁的等厚板承臺的內(nèi)力計算，可根據(jù)樁的單樁豎向承載力的實際平均反力并按剛性方案的倒樓蓋計算，這樣是符合實際工程受力狀態(tài)的。

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復雜高層建筑；超高層建筑；結(jié)構設計；結(jié)構類型

隨著我國市場經(jīng)濟發(fā)展進程的不斷加快，復雜高層與超高層建筑工程的項目建設需求越來越大。然而，其建設設計過程的復雜程度也在不斷加深，尤其是結(jié)構設計。做好結(jié)構設計工作是保障建筑物使用安全性和經(jīng)濟性的關鍵。對于復雜高層建筑或者是超高層建筑，要根據(jù)它們所承受的不同強度來開展抗震設防烈度的設計工作。

1建筑結(jié)構設計方案的選擇

1.1結(jié)構方案和結(jié)構類型的選擇在設計復雜高層與超高層建筑結(jié)構的過程中，結(jié)構方案選擇的合理性是決定其建設質(zhì)量的關鍵。對于復雜高層與超高層建筑結(jié)構方案的選擇，如果沒有根據(jù)實際工程情況進行，就很容易導致建設后期中的調(diào)整。這就在一定程度上增加了復雜高層與超高層建筑結(jié)構的設計難度，從而為建筑設計單位帶來較大的修改工作量和經(jīng)濟損失。因而，復雜高層與超高層建筑的設計單位在結(jié)構方案的選擇過程中，應充分結(jié)合相關的建筑結(jié)構專業(yè)知識，并將其應用到設計當中。對于結(jié)構類型的選擇，設計人員不僅要將工程建設地的巖土工程地質(zhì)條件考慮在內(nèi)，還要將抗震設防烈度的要求考慮在內(nèi)。這樣才能降低工程建設企業(yè)復雜高層與超高層建筑工程的造價。由此可以看出，在選擇結(jié)構設計類型時，需要認真考慮工程的造價和施工的合理性。

1.2結(jié)構方案和結(jié)構類型的選擇要點結(jié)構方案和結(jié)構類型的選擇應注重復雜高層與超高層建筑的概念設計。由大量的設計實踐經(jīng)驗得出，在復雜高層與超高層建筑的結(jié)構設計過程中，要盡可能地提升建筑結(jié)構的均勻性和規(guī)則性，保證建筑工程結(jié)構的傳力途徑直接而清晰，尤其是結(jié)構豎向和抗側(cè)力的傳力途徑。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展和科學技術的不斷進步，如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的建設目標已經(jīng)成為研究人員重點關注的問題。

2建筑結(jié)構設計要點

2.1抗震設防烈度復雜高層與超高層建筑抗震設防烈度的設計是保證建筑物使用安全的重要設計內(nèi)容。對于復雜高層與超高層建筑的結(jié)構設計要求，設計人員要根據(jù)其承受的不同強度來開展抗震設防烈度的設計工作。然而，由于建筑物高度是不同的，這就意味著在進行結(jié)構設計時，要依據(jù)實際工程情況進行有針對性的設計。一般情況下，復雜高層與超高層建筑高度均超過300m，那么在結(jié)構設計時，就不適合將其設計在抗震設防烈度為“八”的區(qū)域，而更適合設計在抗震設防烈度為“六”的區(qū)域。由此可以看出，在設計復雜高層與超高層建筑結(jié)構時，要綜合考慮抗震設防烈度的具體情況。這樣做，不僅可以有效減少建設誤差，還可以保障居民的生命財產(chǎn)安全。此外，提高復雜高層與超高層建筑結(jié)構設計中的抗震技術水平，能夠在一定程度上增強建筑物的經(jīng)濟性和安全性。因此，設計人員應從細節(jié)出發(fā)，秉承“以人為本”的設計理念。只有這樣，才能有效保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

2.2結(jié)構舒適度確保復雜高層與超高層建筑水平振動舒適度是樹立“以人為本”重要結(jié)構設計理念的基礎。從結(jié)構設計的一般方法來說，復雜高層與超高層建筑的結(jié)構是相對柔軟的。因而，在進行結(jié)構設計的過程中，不僅要保證結(jié)構設計的安全性，更要滿足建筑物使用人群對舒適度的要求。這就意味著要對高層建筑的高鋼規(guī)程和混凝土規(guī)程作出明確的設計要求。這一過程是使高層建筑物的結(jié)構設計達到順風向和橫風向頂點的最大加速度的重要設計內(nèi)容。結(jié)構舒適度分析是復雜高層與超高層建筑結(jié)構設計的重要組成部分。具體內(nèi)容包括以下兩方面：①對混凝土結(jié)構的建筑來說，其設計的阻尼比最好取0.05；②對于鋼結(jié)構以及混合結(jié)構的建筑來說，其設計的阻尼比要根據(jù)工程項目的實際情況控制在0.01～0.02之間。此外，從復雜高層與超高層建筑的建設用途來看，公共建筑的水平振動指標限值與公寓類建筑的指標限制存在較大的差異，因此，設計人員要根據(jù)建筑使用功能的不同進行差異性設計，比如可以通過優(yōu)化TMD技術或TLD技術來實現(xiàn)。這樣一來，就可以在復雜高層與超高層建筑水平振動舒適度不合格的情況下，進一步提升建筑物的舒適度水平。

2.3施工過程可行性是對復雜高層與超高層建筑結(jié)構進行設計時必須要考慮的問題，否則，即使設計得再合理、先進技術應用得再多，也無法滿足實際建設要求。因此，設計人員在設計的過程中，要充分考慮鋼材的傳力效果以及復雜節(jié)點部位鋼筋的可靠性、施工建設的可操作性。這也是設計人員在對復雜高層與超高層建筑進行結(jié)構設計的過程中必將會涉及到的問題。要想解決型鋼與其混凝土梁柱節(jié)點處主筋相交的問題，可采用以下四種設計方法對其進行有針對性的設計：①將鋼筋與其表面的加勁板進行焊接處理；②將鋼筋繞過型鋼；③通過在鋼板上開洞的方式來穿鋼筋；④在型鋼與其混凝土梁柱節(jié)點表面焊接鋼筋、連接套筒。由于復雜高層與超高層建筑的建設要求越來越高，因此，可以采取一些特殊的施工工藝，這也是保證建筑結(jié)構穩(wěn)定的有效措施。

3結(jié)束語

總而言之，復雜高層與超高層建筑的結(jié)構設計要點是將結(jié)構方案和結(jié)構類型、抗震設防烈度、結(jié)構舒適度以及施工的具體過程考慮在內(nèi)，同時，還要將提高建筑構件的材料利用效率和結(jié)構設計的可行性作為設計重點。這是因為上述內(nèi)容是提升復雜高層與超高層建筑質(zhì)量的重要保障。由此可以看出，復雜高層與超高層建筑結(jié)構設計所有過程的實現(xiàn)都離不開設計人員對工程建設項目的全面了解。

參考文獻

［1］劉軍進，肖從真，王翠坤，等.復雜高層與超高層建筑結(jié)構設計要點［J］.建筑結(jié)構，2011（11）：34-40.

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一．引言

目前我國復雜高層建筑與超高層建筑的蓬勃發(fā)展,從一定程度上反映了我國的建筑事業(yè)在向前發(fā)展。復雜高層建筑與超高層建筑能夠發(fā)展的如此迅速，也是經(jīng)濟發(fā)展和建筑事業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果。原因一方面是有些城市希望擁有一棟棟的高大的形象建筑，除此之外，還應該是因為高層和超高層建筑可以在有效面積的土地上發(fā)揮出最大的使用效益。建造高層建筑以及超高層建筑需要的費用要比一般建筑高很多。盡管如此，依然不會阻擋我們高層建筑的前進步伐，因為我國的建設發(fā)展需要它們。它們可以讓土地使用率提高，因此高層建筑發(fā)展速度快就成為必然的現(xiàn)象。

二． 超高層建筑結(jié)構設計方法

（一）設計方略

1.超高層建筑設置避難層是消防的必然要求和選擇，這樣可以保證遇到火災時人員得到及時的疏散。與此同時設置設備層也是對于機電設備使用的要求。一般超高層建筑要求是說可以兩者兼而使用，但是對于更高的多功能使用的超高層建筑，要求不一樣了。必須每15層設一個避難層兼設備層。當然了，還需要設有機電設備層。這就是說不但要考慮實際的荷載情況之外，還需要對設備的振動對相鄰樓層使用的影響進行合理科學的考察。樓層的結(jié)構設計很重要,我們可以通過設置結(jié)構加強層，以此來提高結(jié)構的整體剛度。

2.超高層建筑的結(jié)構類型選擇上要廣泛選擇，也就是說除了鋼筋混凝土結(jié)構外，全鋼結(jié)構和混合結(jié)構也是包括在內(nèi)的重要結(jié)構內(nèi)容。

3.超高層建筑的平面形狀多為方形或近似方形，對于矩形平面其長寬比也要在要求之內(nèi)，抗震設防的高烈度地區(qū)更要注意，應該采用規(guī)則對稱平面。要不然的話會出現(xiàn)地震時候的扭轉(zhuǎn)效應，效應太大，會直接影響建筑結(jié)構。

4.超高層建筑的基礎形式包括等厚板筏基和箱基，一般不存在高層建筑中的梁板筏基。我們都知道，基底壓力很大，這就要求建筑有很高的地基承載力，一般情況下基巖埋藏較淺。也就是說可以選擇可選擇天然地基，其他的一般均采用樁基。

5.房屋高度超過150m的超高層建筑結(jié)構要有良好的使用條件，這為了滿足風荷作用下舒適度要求，結(jié)構頂點最大加速度的控制滿足相關規(guī)定要求。

（二）注意事項

1.提高結(jié)構的抗震性能

抗震設防烈度與結(jié)構體系的選用密切相關的。要滿足三個水準的設防性能目標，原因是地震作用太大，導致結(jié)構構件截面尺寸大，用材指標要求變高了。這就會導致工程造價也增加。對于超高層建筑房屋住宅必須要經(jīng)抗震設防專限審查批準后方可進入正式設計。

2.根據(jù)建場地的巖土工程地質(zhì)條件和抗震性能目標的確定進而來選擇出合適的超高層建筑結(jié)構體系。同時還要考慮經(jīng)濟的合理性，總之綜合考慮是關鍵。

3.建筑與結(jié)構的關系協(xié)調(diào)好。才能選擇出合理的結(jié)構布置設計工作。

4.風作用水平力的降低 。

4.1迎風面積正方形平面形式要減小，最小的就是橫向迎風面；我們在計算對角線方向的迎風面寬時候，圓形平面是最小的一面；風力降低最直接的方式就是在立面上適當位置開洞瀉風。

4.2風力形心降低很關鍵。下大上小的立面體型要學會采用，也就是說要學會減小高風壓迎風面積，特別指的是在高處的。這樣可以使得重心降低，降低風的作用，可以做到減小建筑物底部的傾覆總彎矩。不僅如此還可以增大抵抗矩。這說的就是下大上小的立面體型對建筑底部的影響，可以讓其穩(wěn)定性得到提高，如巴黎的埃菲爾鐵塔。

4.3 建筑平面形狀可以選用體型系數(shù)較小的。圓形平面正多邊形平面正方形平面，這屬于體型系數(shù)從小到大可選擇下列平面順序。外形是采用流線光滑，避免建筑形式變得凹凸多變，體型系數(shù)可以減小整體和局部風壓。

4.4 震動減小，輸入能量耗散是重要的。采用阻尼裝置是可行的，還可以加大阻尼比，降低震動影響，如臺北國際金融中心大廈。

4.5剪重比?，F(xiàn)在超高層建筑設計中對于剪重比的要求越來越嚴格，在實踐重要的超高層建筑，剪重比的要求甚至還要更高。一方面，對6度區(qū)的最小剪重比要求是新增加的，然而嚴格的一刀切剪重比要求，也會存在一些問題。

4.6剪力墻的穩(wěn)定性，新的高規(guī)征求意見稿對于墻體最小厚度要滿足穩(wěn)定性的要求強調(diào)了，但是規(guī)定的分析方法不夠細致，墻體的水平無支長度是首先要考慮的問題，但是它并沒有考慮到這里，也沒有考慮到一邊有翼墻，另一邊沒有的情況；只考慮了層高的樓層約束，是相對于沿著層高方向來的。還沒有更好的考慮核心筒內(nèi)部墻肢，可能幾十層都沒有樓板約束的情況，特別是當兩邊都是電梯井時。對于體穩(wěn)定的簡化計算公式無法涵蓋這些情況的特殊性。

5.結(jié)構材料選用

超高層建筑結(jié)構材料的首選是要求：更輕、更強、更具有延性的材料?？梢宰鳛榻Y(jié)構構件的主要材料包括鋼筋混凝土、型鋼混凝土、鋼管混凝土和純鋼材；而玻璃幕墻、鋁合金幕墻鋼塑復合板材等是用于外墻維護的；輕質(zhì)隔斷是屬于內(nèi)部隔墻用的；樓層面常選用壓型鋼板加混凝土面層，并在的鋼承重構件表面加涂防火涂料。 其實，現(xiàn)如今超高層建筑的不斷向前發(fā)展，這就說明我國的復雜高層已經(jīng)超高層建筑設計技術有了很大提高，可以說已經(jīng)走在了世界前沿水平。 三 如何做好高層建筑結(jié)構設計

合理選擇構方案

一個合理的設計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構方案，一個切實可行的結(jié)構形式和結(jié)構體系是關鍵。受力明確，傳力簡捷是結(jié)構體系要做到的。不同結(jié)構體系在同一結(jié)構單元不可以混用，地震區(qū)應做到平面和豎向規(guī)則的注意。總之，各種情況都要進行綜合分析，充分協(xié)調(diào)很重要，在只有這樣才能選擇好結(jié)構方案，必要時應進行多方案比較，擇優(yōu)選用。

四．結(jié)束語

我國國民經(jīng)濟的在不斷的向前發(fā)展，我國的高層建筑以及超高層建筑的發(fā)展也是時代的要求和必然選擇。復雜高層建筑與超高層建筑的發(fā)展已經(jīng)取得了顯著的成果，建筑工程設計者們在為這樣的成果高興的同時，還應該不斷的努力提高技術水平，減少同發(fā)達國家的差距，爭創(chuàng)更優(yōu)秀的成果。為共同提高超高建筑結(jié)構的設計水平而奮斗。

高層建筑物結(jié)構設計的合理性非常之重要，在實際的設計的過程中，工程師們應該要重視概念設計，并且能夠制定出一套合理可行的結(jié)構方案，安全性與經(jīng)濟性并存。采取技術措施要有針對性，應保證結(jié)構分析計算準確性和設計指標的合理性，讓中震和大震下的結(jié)構安全性能得到重視。總而言之結(jié)構設計是個全面的系統(tǒng)性工作。需要扎實的理論知識，靈活創(chuàng)新的思維。在工作態(tài)度上要做到嚴肅認真負責的。千里之行始于足下，建筑工程設計人員在設計的過程中應該從一個個基本的構件做起，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的意義，只有這樣我們的建筑事業(yè)才會更美好 ！

參考文獻：

[1]范紹芝.侯家健.連體高層建筑結(jié)構研究綜述.建筑結(jié)構.2009年8月

篇5

隨著城市化進程的加快，高層和超高層建筑數(shù)量不斷增加，在滿足城市發(fā)展需要的同時，也在一定程度上對建筑結(jié)構的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求。由于建筑結(jié)構直接關系到高層建筑的整體性能及使用功能，因此在設計過程中必須對之予以重視。在實際的設計過程中必須通過多種技術手段，從多個途徑突出混凝土建筑結(jié)構施工的整體效果。

1、復雜高層與超高層建筑結(jié)構設計的主要控制因素

建筑載荷的選取是建筑結(jié)構設計的首要工作，對于大多數(shù)高層建筑而言，可以根據(jù)建筑結(jié)構設計載荷規(guī)范中的相關要求予以確定。其次則需要對其他的建筑結(jié)構設計影響因素進行分析，確定對應的結(jié)構設計措施。

1.1 風載荷

對于復雜高層與超高層建筑結(jié)構的設計，由于其高層容易受到風載荷的影響，尤其是一些超高層建筑，其主要控制的因素就是風載荷。例如，臺北的101大樓設計過程中，不但參考了當?shù)氐南嚓P設計規(guī)范，而且還委托加拿大相關設計公司進行了相關的風洞試驗，以提高該建筑的抗風載能力。在試驗過程中，設計了一個以1：500為比例的模型在半徑為600m的風場環(huán)境中進行試驗，驗證建筑在不同風況下的受力情況。

1.2 地震力

對于地震力的預測，當前的技術條件存在一定的限制，難以對之進行準確預算。即使對地震有深入研究的日本，以無法準確的預算地震的發(fā)生時間、地點。所以，高層建筑設計過程中尤其要注意抗地震力的設計。同時，還需要考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應。

1.3 地基基礎

對于復雜高層建筑與超高層建筑，地基基礎發(fā)揮了十分重要的作用。在實際的施工過程中藥根據(jù)不同的地基形態(tài)采取穩(wěn)定性強的地基結(jié)構。例如，對于深厚的軟地基，高層建筑地基必須選擇使用樁筏基礎或者樁箱基礎。同時，可以根據(jù)實際的地質(zhì)情況采取對應的基礎措施：使用深度不大的年輕巖基，通過將現(xiàn)澆混凝土樁基深入巖層中的方式為建筑提供基礎支撐；對于深度較大的巖層，例如在地面100m以下，可以利用巖層上層常見的層狀沖積土，使用框格式的地下連續(xù)墻為建筑提供基礎支撐；對于地下基層條件較好的地層，可以采用筏形基礎即可。在地基設計過程中，應該根據(jù)不同的地質(zhì)情況選擇對應的組合式基礎方案，最終確定一個技術經(jīng)濟性最高的方案。

1.4 建筑功能使用需求

所有的建筑都是以滿足其使用功能需要而建設的，因此建筑結(jié)構設計必須以此條件為基礎，這是一個不能忽視的問題。在設計過程中，需要考慮到建筑的藝術性、使用功能需要以及經(jīng)濟性等多個方面的要求。同時，在設計時還必須保證所設計的結(jié)構能夠在既有施工技術條件下實現(xiàn)，而且保證當前的建筑材料必須達到設計使用需求，這是建筑結(jié)構設計需要控制的一個重要因素。

3、復雜高層與超高層建筑結(jié)構設計策略

3.1 合理減小框架中的柱距與梁距

（1） 減小柱距

建筑框架是將梁、柱通過剛性連接的方式組合而成的剛性體系，整個結(jié)構體系的抗推剛度受梁、柱截面與數(shù)量的直接影響，通過減小柱距能夠有效的提高整個結(jié)構體系的剛度。

（2） 減小粱距

通過增加框架中梁的數(shù)量，不但可以減小框架在載荷作用下的總變形，而且還可以增加柱子在軸力作用下形成的力偶，使得其能夠更好的抵抗結(jié)構體系的總力矩。

3.2 充分發(fā)揮梁柱的組合效果

通過簡單的減小柱距、梁距，雖然能夠在一定程度上達到提高框架體系抗推剛度的目的，但是不能從根本上改善框架的整體效能。這時結(jié)合增加梁、柱數(shù)量的方式，不但能有效增加框架的整體抗推剛度，而且還能夠提高框架的抗風載荷能力。

3.3 采用彎一剪雙重結(jié)構體系

彎一剪雙重抗側(cè)力結(jié)構體系，就是指通過采用彎曲型與剪切型兩種不同變形性質(zhì)的構件形成一個完整的結(jié)構體系。兩種不同類型的構建通過在各個不同樓板中聯(lián)系起來進行協(xié)同工作，明顯減小了整個建筑結(jié)構的頂點位移與下部各樓層的層間位移。

（1） 框一墻體系

在水平力的作用下，單獨的框架整體變形是典型的剪切變形，其上部層間側(cè)移相對較小，而下部的層間側(cè)移則較大。而單獨的剪力墻則是彎曲型變形，其層間側(cè)移為上部大、下部小。在采用框一剪雙重體系之后，可以將各樓層樓板聯(lián)系起來，使得框架與剪力墻能夠協(xié)同承受載荷，從而確保了框架與剪力墻變形的一致性，提高了結(jié)構的抗載荷能力了。

（2） 框一撐體系

合理設計的框架一支撐體系同樣可以收到與框一墻體系相當?shù)男Ч醋罱K達到減小結(jié)構頂點側(cè)移與最大層間位移的目的。

（3） 筒中筒體系

筒中筒體系的構建原理與上述兩種結(jié)構體系類似，但是其起到的結(jié)構增強效果更好。

3.4 合理設置剛臂

對于建筑平面是方形布置的高樓，當采用芯筒一框架體系時，因為大部分的側(cè)向力是由芯筒來承擔的，這使得整棟建筑的側(cè)移曲線基本上是由芯筒的變形直接控制的。在水平載荷的作用下，芯筒以彎曲變形為主。同時，由于芯筒的平面尺寸還受到建筑的豎向服務性設施面積影響，直接造成了芯筒的高度與寬度比值較大的問題。為了達到減小建筑結(jié)構側(cè)移的目的，可以在高層建筑中每相隔十來層布置一個設備層，在其中添加桁架，形成剛臂。這樣將能夠使得芯筒與的框架柱連接為一體，使得結(jié)構的外柱也可以參與到結(jié)構的整體抗彎體系中，有效的一直了芯筒各個水平截面，尤其是頂部截面的傾斜，有效減少了建筑各個島層建筑結(jié)構的側(cè)向位移。

結(jié)語

復雜高層與超高層建筑設計過程中，結(jié)構設計是影響綜合性極強的工作，尤其是在滿足建筑使用功能需求的同時，還要滿足高層建筑的建設環(huán)境需要，通過全盤考慮的方式采取嚴格的設計措施和設計途徑，基于建筑混凝土整體結(jié)構設計的多項要求，提高建筑結(jié)構的整體穩(wěn)定性。除此之外，還必須重視施工過程中的材料選擇控制，例如鋼筋的合理配置等。另外，還必須考慮施工現(xiàn)場的運輸條件以及養(yǎng)護作業(yè)技術水平等，確保施工條件能夠有效的支撐起建筑的結(jié)構設計體系，使得建筑結(jié)構體系達到對應的要求。

篇6

在超高層建筑設計上面，需要兼顧高層建筑的水平位移與高層在垂直方向造成的垂直荷載力。在具體的超高層設計過程中，由于外力造成的水平荷載是高層建筑最需要考慮的因素，在對超高層進行建筑結(jié)構設計的時候，必須要首先對超高層的承載范圍確定清楚，控制在一定的數(shù)值范圍之內(nèi)，也就是說，在超高層的設計中，其設計核心就是對建筑結(jié)構的抗壓設計計算。

2超高層建筑結(jié)構體系的選擇

2．1超高層結(jié)構體系分類

一般分為鋼筋混凝土設計、鋼與混凝土組合設計。由于超高層建筑結(jié)構體系的不同，可以將超高層建筑結(jié)構的設計分為混凝土的設計、鋼結(jié)構與鋼組合結(jié)構的設計等。就目前來說，我國的超高層建筑結(jié)構基本上都是采用的鋼筋混凝土結(jié)構。

2．2超高層建筑體系選用原則

在對超高層建筑結(jié)構進行選取的時候，必須要按照經(jīng)濟性、合理性、安全性的原則來進行選擇作為高層建筑結(jié)構的體系。不過，超高層的設計還要依據(jù)建筑物的使用要求與高層的施工環(huán)境來確定其體系的選用。與此同時，超高層建筑結(jié)構在選取時還要具有較高的承受壓力的能力。

2．3超高層的結(jié)構材料分析

當前，鋼筋混凝土結(jié)構在超高層中的應用非常廣泛，對于材料的選擇必須要按照超高層設計的依據(jù)進行。原則是要求盡力發(fā)揮鋼筋混凝土的材料性能。鋼混結(jié)構由于具有耐久性能、防火能力以及結(jié)構剛度大等優(yōu)點被廣泛采用。不過，在設計過程中必須要考慮混凝土構件的截面尺寸問題，以保證空間結(jié)構的最優(yōu)化設計。就目前來看，鋼—混凝土混合結(jié)構的應用在高層建筑中的使用率將會進一步提升。但需要進一步開展混合結(jié)構體系的抗風、抗震性能研究，研究工作主要有兩個方面的內(nèi)容:一方面是混合、組合結(jié)構的抗震性能研究，如阻尼系數(shù)的確定、整體結(jié)構穩(wěn)定性能等;其次，針對組合構件以及組合構件之間銜接及構造關系要進行相關研究。由于混合結(jié)構體系比較復雜，大多包含巨型柱和斜撐等大型構建，各種組合柱、梁、樓板等體型復雜，因此需要結(jié)合工程實際應用，對各種新型組合構件進行更加深入細致的研究，才能真正的將復雜化的混合結(jié)構運用到實際工程中去。

2．4超高層結(jié)構體系選擇

針對超高層建筑框架結(jié)構體系的選擇主要分為:1)框架結(jié)構體系。所謂的框架結(jié)構就是說在結(jié)構的橫向與縱向都利用混凝土梁柱組成一個整體的框架結(jié)構，而且可以同時承受水平與豎向的荷載。單純的單一框架結(jié)構布置非常靈活，因此空間結(jié)構非常的大，是目前使用最為廣泛的高層建筑。2)剪力墻結(jié)構體系。所謂的剪力墻結(jié)構體系就是縱橫向的剪力墻來承受建筑結(jié)構的水平與豎向荷載的建筑結(jié)構體系。采用剪力墻結(jié)構對于建筑物的整體抗震能力具有很大的提高。3)框架—剪力墻結(jié)構?？蚣堋袅褪侵讣嬗锌蚣芙Y(jié)構與剪力墻結(jié)構的優(yōu)點，這樣就使框架剪力墻結(jié)構不僅僅能夠變得空間靈活，還能有很強的抗側(cè)移能力?？蚣堋袅Σ贾脭?shù)量不如剪力墻結(jié)構多，數(shù)量決定了其抗側(cè)力的能力較低。不過剪力墻的數(shù)量超過一定值后就會影響經(jīng)濟性。

3高層建筑結(jié)構設計的問題分析及對策

3．1扭轉(zhuǎn)問題

在超高層建筑結(jié)構中，其設計的中心點就是剛度、幾何形心點和結(jié)構的重心點，不過，當對超高層結(jié)構進行設計時，很難將超高層的幾何形心、剛度與結(jié)構的重心點進行整合，因此，就會使得超高層在設計時出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況。為了解決這個扭轉(zhuǎn)的問題，作為結(jié)構設計者對于超高層的建筑結(jié)構設計要選取最合理的平面結(jié)構布置圖，力求三個中心點能夠重合。

3．2受力性能的問題

在超高層建筑方案的選取中，在初步選擇建筑方案時，建筑師很少會對高層建筑的具體結(jié)構特征來進行考慮，而是將重點放在了建筑物的空間結(jié)構上，這樣就容易使得超高層建筑在設計上出現(xiàn)一些不合理的受力。所以說，在對超高層進行設計時，必須要明確選擇結(jié)構體系，在方案選取上，要對主要的承重部位的布置與數(shù)量進行整體優(yōu)化設計。

3．3超高的問題

目前，超高層建筑結(jié)構有明顯的超高、超重現(xiàn)象存在。在我國，出于建筑結(jié)構的抗震需要，對于超高層建筑的層高有很明確的規(guī)定。所以說，在對超高層進行建筑設計時，建筑設計師會輕易忽略這一問題，從而導致審圖不通過，這就需要在設計完成后，對設計方案進行重新的設計與審圖，杜絕在超高層建筑結(jié)構設計中出現(xiàn)超高的現(xiàn)象。

3．4嵌固端的設置問題

在當前的超高層建筑設計中，一般來說都會有地下室，這樣就使得超高層的嵌固端位于地下室的頂板處。在針對嵌固端的設置問題上，很多情況下設計師常常會忽略這類問題導致的后期效應，就使得在后期經(jīng)常會出現(xiàn)針對嵌固端問題的修正，如果修正不及時，就會對嵌固端的安全性造成不良的影響，為安全留下了隱患。

3．5防連續(xù)倒塌設計

目前，我國關于高層建筑結(jié)構連續(xù)倒塌的試驗分析與理論研究還不多?，F(xiàn)行規(guī)范所確定的基本目標就是防止建筑物發(fā)生地震時倒塌，確保人的生命不受損失。汶川地震中，按現(xiàn)行抗震規(guī)范設計和建造的高層建筑，雖然在地震中沒有連續(xù)倒塌、保障了人們的生命安全，但是其填充墻等受力構建破壞對建筑物內(nèi)部的設備、物品的損壞間接造成了財產(chǎn)損失。對于高層建筑的非受力構建倒塌問題需要引起人們的關注，作為建筑結(jié)構設計師要引起重視，對于非地震造成的倒塌，例如飛機撞擊、爆炸、火災等不可抗拒的災難，如何在設計時予以考慮等等，都是下一步研究的重點。

4基礎設計

基礎設計確實是超高層的一個設計難點與重點，與此同時也是關系到整個超高層建筑結(jié)構的安全性的重要一環(huán)。所以說，在進行超高層設計時，必須要保證超高層建筑的埋置深度，地基的變形系數(shù)與穩(wěn)固要求必須要符合相關規(guī)定要求。在采用樁筏時，對于其埋置深度必須要按照相關的規(guī)定進行。與此同時，對于超高層的施工現(xiàn)場場地問題，要注意與相鄰建筑物的相互關系，保證基坑開挖后對于相鄰建筑物的影響不會造成不良后果，實時監(jiān)測其變化過程。

篇7

1972年8月在美國賓夕法尼亞洲的伯利恒市召開的國際高層建筑會議上，專門討論并提出高層建筑的分類和定義。

第一類高層建筑：9-16層（高度到50米）；

第二類高層建筑：17-25層（高度到75米）；

第三類高層建筑：26-40層（最高到100米）；

超高層建筑：40層以上（高度100米以上）。

在我國，民用建筑按地上層數(shù)或高度分類劃分應符合下列規(guī)定：

1 住宅建筑按層數(shù)分類：一層至三層為低層住宅，四層至六層為多層住宅，七層至九層為中高層住宅，十層及十層以上為高層住宅；

2 除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者為單層和多層建筑，大于24m者為高層建筑（不包括建筑高度大于24m的單層公共建筑）；

3 建筑高度大于等于1OOm的民用建筑為超高層建筑。

二、超高層建筑的結(jié)構設計特點

超高層的結(jié)構體系選擇與低層、多層的建筑相比，超高層建筑的結(jié)構設計顯得十分重要。不同的建筑結(jié)構體系選擇可以對建筑的樓層數(shù)目、平面布置、施工技術要求、各種管道的布置及投資多少等產(chǎn)生最為直接的影響。

（一）超高層的建筑結(jié)構設計的特點

1.水平力的主要因素

樓房的自重與樓面的載荷在豎向放人構件中所產(chǎn)生的彎矩與軸力大小僅僅是與樓房的高度一次方形成正比，但是水平載荷對與建筑所產(chǎn)生的傾覆力矩以及軸力的大小則是與樓房的高度二次方形成正比。因此在超高層的建筑設計中，水平力是設計主要因素，風荷載大部分情況成了水平力主導作用。

2.軸向變形的因素

由于樓房的自重而產(chǎn)生的軸向壓應力會導致樓房的中柱產(chǎn)生出較大軸向變形，會直接導致連續(xù)梁的中間支座處負彎矩值直接減小，從而導致跨中正彎矩值與端支座的負彎矩值增大。

3.側(cè)移做為控制指標

超高層的建筑結(jié)構側(cè)移隨著高度增加會迅速的增大（側(cè)移量和樓層之間高度四次方是正比關系），所以控制結(jié)構側(cè)移是超高層建筑結(jié)構設計的關鍵指標。

4.抗震設計的要求更高

超高層的建筑屬于重點設防，抗震措施須按相應的規(guī)范要求加強。

（二）造型設計

建筑造型現(xiàn)代、簡潔。主樓在進深方向上分解為三部分，通過實、虛、實的組合使樓體形體感增強，同時建筑元素以豎向線條為母題，使樓體感覺更為挺拔。裙房延續(xù)主樓的豎向線條，與主樓在建筑語匯上統(tǒng)一。

三、總體結(jié)構設計

（一）結(jié)構選型

在實際工程中多采用鋼筋混凝土框架一核心筒結(jié)構，雖然其結(jié)構承載能力和抗變形能力比筒中筒結(jié)構差，但避免了結(jié)構豎向抗側(cè)力構件的轉(zhuǎn)換。由于很多情況結(jié)構側(cè)向位移難滿足限值要求，可利用建筑避難層，設置鋼筋混凝土桁架的結(jié)構加強層。結(jié)構加強層是一把雙刃劍，雖然可提高結(jié)構抗側(cè)移剛度，也使得結(jié)構豎向剛度突變，所以結(jié)構加強層及相鄰層按《高規(guī)》要求進行了加強處理。

（二）超限措施

在工程結(jié)構平面形狀宜規(guī)則、剛度和承載力分布宜均勻，豎向體型也宜規(guī)則和均勻、結(jié)構抗側(cè)力構件宜上下連續(xù)貫通。

由于結(jié)構高度超限、而且首層層高較高，超限應對措施把首層及下部若干層的結(jié)構抗側(cè)力構件作為加強的重點：下部多層框架柱采用鋼管混凝土組合柱，底部幾層根據(jù)要求核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱，首層抗震等級提高一級。鋼管混凝土柱有著卓越的承載能力和變形能力，但其防腐和防火材料不僅造價較高還有時效性，需考慮今后的維修保養(yǎng)，鋼管混凝土疊合柱及鋼管混凝土組合柱可彌補這方面的缺陷。核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱，以解決由于首層層高較大，使得剪力墻端部應力集中的問題，并提高剪力墻的承載能力和抗變形能力。

四、鋼管混凝土組合柱的梁柱節(jié)點

在工程中往往僅在框架柱中采用鋼管混凝土，而框架梁則采用普通鋼筋混凝土，鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點成為工程中難點之一。目前常用的連接節(jié)點有：鋼牛腿法、雙梁法、環(huán)梁法、鋼管開大洞后補強法及純鋼筋混凝土節(jié)點法等?，F(xiàn)介紹在鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點，為連接節(jié)點的設計提供多一種選擇。

（一）鋼管開小孔的連接節(jié)點構造。鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點做法要點如下：

1.鋼管開小孔：小孔直徑D=鋼筋直徑+10mm，小孔水平間距：3×D，小孔垂直間距=2×D；

2.鋼管水平加強環(huán)：梁頂面和梁底面各設置一道，環(huán)板寬度：鋼管混凝土柱時，取0.10倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時，取65～100mm；環(huán)板厚度=0.5t且≥16mm（t為鋼管壁厚）；

3.鋼管豎向短加勁肋：緊貼水平加強環(huán)，肋寬=環(huán)板寬一15mm，肋厚=環(huán)厚，長度為200mm，布置在梁開孔部位的兩側(cè)和中間；

4.梁鋼筋盡量采用直徑較大的HRB400級鋼筋，以減少鋼管開孔數(shù)量。在鋼管混凝土疊合柱時，部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過。

（二）鋼管開小孔連接節(jié)點的優(yōu)點

1.鋼管開小孔后對鋼管截面削弱不大，梁鋼筋穿過小孔后剩余的縫隙很小，鋼管對管芯混凝土的約束力基本沒減少，不影響鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力。

2.梁鋼筋直接穿過鋼管后，梁可以可靠的傳遞內(nèi)力，梁長范圍內(nèi)的剛度保持不變，結(jié)構受力分析與實際相同。

3.在設置水平加強環(huán)和豎向短加勁肋補強后，鋼管在節(jié)點區(qū)是連續(xù)的，節(jié)點的剛性不受影響，滿足“強節(jié)點弱構件”的要求。

4.現(xiàn)場施工較方便，即使圓弧形梁鋼筋也可順利穿過；

5.節(jié)點補強所用材料比鋼牛腿法和鋼管開大洞法減少很多，造價較低。

五、剪力墻平面外對梁端嵌固作用分析

框架一核心筒結(jié)構，部分框架粱要支撐在剪力墻平面外方向。影響剪力墻平面外對梁端嵌固作用的主要因素：墻平面外對粱端嵌固作用的有效長度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。目前常用的計算分析軟件雖然具有墻元平面外剛度分析功能，但未考慮墻平面外對梁端嵌固作用的有效長度，當遇到墻肢很長或筒體墻肢空間剛度很大情況時，計算分析軟件會高估了墻平面外對梁端的嵌固作用，使得梁端負彎矩計算值要大于實際值。

六、核心筒外墻的連梁設計

核心筒外墻的連粱縱筋計算超筋是非常普遍的情況?！陡咭?guī)》規(guī)定，跨高比小于5時按連梁考慮，連梁屬于深彎粱和深粱的范疇，其正截面承載力計算時，已不符合平截面假定，不能按桿系考慮?！陡咭?guī)》對連梁設計的具體要求是“強墻弱梁”和“強剪弱彎”，但實際施工中還要取決于設計者的理解和經(jīng)驗。工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進行設計，除連梁均配置了交叉暗撐外，對非底部加強部位剪力墻的邊緣構件也進行了加強處理，以滿足“多道抗震防線’和“強墻弱梁”的要求。

七、結(jié)束語

超高層建筑物合理的結(jié)構設計至關重要。在達到高層建筑結(jié)構的安全性及經(jīng)濟性。重視概念設計，確定合理的結(jié)構方案，采取有針對性的技術措施，應保證結(jié)構分析計算準確性和設計指標的合理性，重視中震和大震下的結(jié)構安全性能。

參考文獻：

《建筑結(jié)構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001

《建筑抗震設防分類標準》GB50223-2008

《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》JGJ3-2010

《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010

《高層民用建筑鋼結(jié)構結(jié)構技術規(guī)程》JGJ99-98

篇8

“歐華中心”位于蘇州工業(yè)園中央?yún)^(qū)星都街與蘇華路交叉口東南角地塊，地處金雞湖與中央公園東西向景觀主軸南側(cè)。南臨相門塘，西依星都街，北接城市地鐵主干道蘇華路。項目定位為蘇州新城中央?yún)^(qū)商務中心。該項目建成后將使工業(yè)園中心區(qū)得到國際化提升，成為蘇州國際都市化的標志性建筑之一。

“歐華中心”項目用地面積8491.65m2，總建筑面積約95600㎡，其中地下三層建筑面積19100㎡，地上建筑面積76500㎡。

地上建筑由1棟超高層建筑和4層裙樓組成。（見圖1）

圖1 總平面圖

1.1建筑設計

“歐華中心”地面三十六層，地下三層。

地下一～二層除北側(cè)設置少量商業(yè)用房外，主要為設備及機動車、非機動車庫。地下三層為機動車庫。

地面裙房一～四層為商業(yè)用房；商務主樓六～二十層為辦公用房；二十二～三十六層為酒店及公寓式酒店。五、二十一層為避難層。

商務主樓平面為長方形。核心于中部，電梯根據(jù)樓層的不同分區(qū)收分。核心體中部在酒店區(qū)域形成通高中庭，提供住店客人明亮及新奇的內(nèi)部環(huán)境。

1.2造型設計

建筑造型現(xiàn)代、簡潔。

主樓在進深方向上分解為三部分，通過實、虛、實的組合使樓體形體感增強，同時建筑元素以豎向線條為母題，使樓體感覺更為挺拔。裙房延續(xù)了主樓的豎向線條，與主樓在建筑語匯上統(tǒng)一。

2結(jié)構設計

2.1上部結(jié)構設計

主樓為綜合樓，第1層商業(yè)為商業(yè)部分層高5.7m，第2～4層為商業(yè)部分層高為5m，第5層避難（設備）層層高4.8m，第6～20層為辦公區(qū)層高為3.9m，第21層避難（設備）層層高4.8m，第22～35層為酒店部分層高為3.3m，第36層層高4.5m，頂層高度4.5m?；A埋置深度大于建筑高度的1/18，結(jié)構體系為鋼管混凝土混合框架——鋼骨混凝土核心筒結(jié)構?？紤]到核心筒中電梯井周圍設置剪力墻，核心筒寬度約10米，約為總高度的1/15，滿足規(guī)范要求，裙房以上高寬比約為3.5，結(jié)構的幾個重要控制值均在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，平面不規(guī)則及超長處設置后澆帶分開，使得結(jié)構平面簡單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻；豎向體型均勻，屬A級高度鋼筋混凝土超高層結(jié)構。

2.2地下室結(jié)構設計

地下室體量大，平面剛度又相差懸殊，結(jié)合建筑的功能在主樓與裙房間設置施工后澆帶，可有效減少結(jié)構的不均勻沉降和平面尺寸過大而產(chǎn)生的溫度裂縫，又避免了設置沉降（溫度）縫后建筑構造復雜使用面積減少等不足。在地下室部分構件混凝土中摻加混凝土微膨脹劑，減少混凝土的收縮和徐變，以減少溫度應力及結(jié)構裂縫的產(chǎn)生。地下室抗?jié)B強度等級P8，防水等級為二級。

2.3地基基礎設計

核心筒下擬采用樁筏基礎，其余采用柱下、剪力墻下樁基獨立承臺，電梯井下局部厚筏承臺的結(jié)構體系。使上部荷載與樁基形成自平衡體系，在滿足豎向承載力的同時也能較好地控制變形。各承臺之間用連系梁連接，地下室底板采用剛性防水板，在地下停車位較大的空間處增加梁，減小板的撓度。所有連梁的剛度和板的厚度通過局部承載和地下水浮力計算確定。

2.4結(jié)構分析

結(jié)構分析程序：整體計算采用中國建筑科學研究院 PKPM系列軟件（2008年5月版），對于超高層建筑結(jié)構同時用中國建筑科學研究院PMSAP進行復核，鋼結(jié)構節(jié)點設計采用同濟大學MTS建筑鋼結(jié)構設計系統(tǒng)。

2.5主要結(jié)構材料

填充墻砌體采用新型輕質(zhì)墻體材料，其強度不低于Mu3.0，砌筑砂漿不低于M5.0，混凝土強度等級豎向構件C55～C30，樓板C40～C30，鋼筋采用HPB235（Ⅰ級）與HRB400（Ⅲ級），鋼材采用Q345B、C與Q235B。

3關鍵技術與側(cè)重點分析

3.1關鍵技術問題與特殊技術

3.1.1對超高層建筑，對比分析計算、全面衡量，采用了新型的結(jié)構形式：鋼管混凝土混合框架——鋼骨混凝土核心筒的混合結(jié)構；

3.1.2三層地下室，共12.8m，基礎埋置深度大于總建筑高度的1/18，基底深度大，加強抗浮計算與措施，溫度和沉降后澆帶的設置。

3.1.3地下室抗浮措施主要為抗浮計算合理確定底板厚度和設置抗拔樁。

3.1.4施工特殊要求以及其它需要說明的問題。

a）三層地下室基坑支護，合理的施工組織設計，基坑地下水排水，地下室跨雨季施工措施，地下室施工后澆帶，防水處理等等方面應注意滿足規(guī)范及設計要求；

b）超高層混合結(jié)構的施工，施工難度大，工種及穿插配合較多，核心筒與鋼框架變形差的控制；

c）合理設置施工堆載和控制施工荷載。

3.2側(cè)重點分析

該項目有三個側(cè)重點：

3.2.1本工程建筑體量較大，建筑抗震設防類別為重點設防類（乙類），據(jù)《建筑工程抗震設防分類標準》，應按高于本地區(qū)抗震設防烈度一度的要求加強其抗震措施(即按抗震設防烈度為7度的要求加強其抗震措施)，根據(jù)規(guī)范要求，應采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算。

3.2.2筒體尺寸較小，整個建筑結(jié)構剛度較小，周期較大，從建筑功能上考慮，可以在21層避難層做一個加強層，可以使結(jié)構周期大大減小，但是增加加強層之后，加強層下面一層同加強層的側(cè)向剛度比值略小于0.4，形成一個薄弱層，豎向布置超限，需要做超限分析，最終考慮取消加強層。

3.2.3樁位布置

主樓面積較小，筒體下及主樓其他柱下樁取不同長度，均采取后注漿，減小筒體下筏板面積，減小筏板配筋；有三層地下室，考慮水浮力對樁基的有利影響；裙房抗拔短樁布置在基礎梁下，作為基礎梁計算模型的有利集中力，并控制基礎梁的撓度，同時減小基礎梁配筋量。

4新技術的推廣和應用

為執(zhí)行國家建筑技術經(jīng)濟政策，積極推廣建設部推廣的建筑十大新技術，根據(jù)本工程的實際情況，在保證工程總造價不超出投資限額的情況下積極推廣使用建筑新技術和新材料，本工程采用以下新技術新材料：

4.1使用高強度鋼筋。樓層梁采用HRB400鋼和HRB335鋼。采用高強度鋼筋，充分利用鋼筋的抗拉性能，減少鋼筋用量，減小構件配筋率，節(jié)約工程造價，總體經(jīng)濟效益明顯。

4.2豎向鋼筋接駁采用埋弧對焊或機械連接，可保證鋼筋的連接接頭的質(zhì)量。

4.3采用高強和高性能混凝土。下部樓層柱及剪力墻混凝土強度等級采用C55；地下室底板、外側(cè)墻及后澆帶采用微膨脹抗?jié)B混凝土，以增加混凝土的抗裂性能，取得較好的防水效果。

4.4砌體采用新型輕質(zhì)墻砌體材料，減輕結(jié)構自重，減少地震作用，降低基礎造價。

5結(jié)束語

總而言之，對于超高層建筑物來說，合理安全的結(jié)構設計是最基本的要求。為保證復雜高層建筑結(jié)構的安全性及經(jīng)濟性，在結(jié)構設計時應注重以下幾個方面：首先重視概念設計，確定合理的結(jié)構方案，采取有針對性的技術措施；第二，應保證結(jié)構分析計算準確性和設計指標的合理性；第三，重視中震和大震下的結(jié)構安全性能；第四，關注舒適度及施工過程的影響及可實施性。

參考文獻：

《建筑結(jié)構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068－2001

《建筑抗震設防分類標準》GB50223-2008

《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002

《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》JGJ3-2010

《鋼結(jié)構技術規(guī)范》GB50017-2003

《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》GB50010-2002

《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001(2008年版）

《高層民用建筑鋼結(jié)構結(jié)構技術規(guī)程》JGJ99-98

《矩形鋼管混凝土結(jié)構技術規(guī)程》CECS 159:2004

《鋼骨混凝土結(jié)構技術規(guī)程》YB 9082-2006

《高層建筑鋼—混凝土混合結(jié)構設計規(guī)程》CECS 230：2008

篇9

1.抗震設防烈度。對于超過一百米以上并且承受不同強度的抗震設防烈度的建筑物，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防烈度為八度的區(qū)域，因此，復雜性高層以及超高層建筑更加適合建設在六度抗震設防烈度的地區(qū)。綜合考慮以上因素，在建設復雜高層以及超高層建筑時，就應該將該地區(qū)的抗震設防烈度考慮在內(nèi)，以免造成技術錯誤，防止人民的生命財產(chǎn)產(chǎn)生不該有的損失。作為一名設計師，就應該十分重視抗震技術，提高高層建筑的質(zhì)量，包括建筑的安全性以及經(jīng)濟性，從建筑的細部處理出發(fā)，堅持以人為本的原則，才能切實有效地保障人民群眾的財產(chǎn)安全。

2.結(jié)構方案與結(jié)構類型。想要成為一名優(yōu)秀的建筑設計師，首先一定要考慮到在設計中的建筑物結(jié)構方案的問題，特別是復雜性高層以及超高層建筑，結(jié)構方案的不合理選擇，很容易導致整個方案的調(diào)整，產(chǎn)生許多不必要的麻煩，給設計單位帶來損失。因此，設計單位就應該在進行建筑方案設計的同時，具備結(jié)構專業(yè)知識，并將其參與到設計當中。與此同時，在高層結(jié)構類型的選擇上，設計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，工程造價問題和施工合理性問題也應該充分考慮在內(nèi)，同等條件下，當然青睞造價較低的方案。

3.關注舒適度和施工過程。(1)高層建筑水平振動舒適度。通常來說，復雜性高層以及超高層建筑的結(jié)構比較柔軟，因此，在設計的時候，除了要保證結(jié)構安全之外，更多的是需要滿足居住人群對于建筑舒適度的要求；當然對于高鋼規(guī)程以及高層混凝土規(guī)程同樣提出明確的設計要求，這就需要設計師及時控制，特別是在高層建筑物已經(jīng)達到順風向與橫風向頂點的最大加速度。進行舒適度分析是復雜高層建筑進行分析的主要任務，對于混凝土的結(jié)構，阻尼比最好取0.02，對于鋼結(jié)構以及混合結(jié)構，其阻尼比可以根據(jù)實際情況在0.01~0.02之間取。公共建筑與公寓類建筑相比，水平振動指標限值也有很大的區(qū)別，其主要原因就是功能的不同。增設TMD或者TLD可以在水平振動舒適度不合格的情況下，進一步提高舒適度水平。(2)在設計的同時應考慮建造過程的可實施性。及時注意鋼材傳力以及復雜節(jié)點部位鋼筋的可靠性、施工的可實施性，這是設計人員在結(jié)構設計的同時必須要做到的。通常來說，有四種處理的方法來解決型鋼與其混凝土梁柱節(jié)點中主筋相交的問題：①鋼筋與表面的加勁板焊接；②鋼筋繞過型鋼；③鋼板上開洞穿鋼筋；④其表面的焊接鋼筋和連接套筒。復雜的高層建筑則會在施工方法上采取另外一些特殊的工藝。

三、設計要點分析

1.注重概念設計。通過大量的實踐經(jīng)驗，我們可以總結(jié)出，在復雜超高建筑的結(jié)構設計上，應該要重視建筑的結(jié)構概念設計，尤其應該重視以下環(huán)節(jié)：（1）應該盡可能地提升建筑結(jié)構的規(guī)則性以及均勻性；（2）確保結(jié)構的傳力途徑清晰而又直接，特別是抗側(cè)力以及結(jié)構豎向的傳力途徑；（3）在設計上，將結(jié)構的完整性保持在一個較高的水平上；（4）節(jié)能減排的意識要滲透進設計，能夠建立一個比較合理的耗能機制；（5）重點提高建筑構件材料利用效率與結(jié)構，保證結(jié)構的受力完整性。在這里，所有過程的實現(xiàn)，都是離不開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)構相統(tǒng)一。

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

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一、高層與超高層建筑結(jié)構設計的特點

首先，重視建筑物結(jié)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(jié)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(jié)構設計中的重要性。

其次，重視建筑結(jié)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(diào)整與制作，因此建筑結(jié)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(jié)構發(fā)生軸向變形時還會對建筑構件的剪力以及側(cè)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(jié)果。

第三，失穩(wěn)是結(jié)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(cè)移的大小控制是尤為重要的，是建筑結(jié)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(jié)構側(cè)移值會越來越大，對此進行控制是尤為重要的，要將側(cè)移值控制在規(guī)定的安全范圍內(nèi)。

最后，重視對建筑結(jié)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(jié)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(jié)構進行設計時，注意對結(jié)構延性的設計，采取相應的措施來提高結(jié)構的延性，最終達到提高建筑結(jié)構質(zhì)量的目的。

二、高層及超高層建筑的結(jié)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A級與B級的高層建筑。通常情況下，A級建筑物只要按照現(xiàn)行的規(guī)定進行設計即可，但是對B級建筑物在結(jié)構體系的設計時，要求要更嚴格，下面對常用的結(jié)構體系進行闡述。

首先，有框架結(jié)構，框架結(jié)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?？蚣芗袅w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(jié)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(jié)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(jié)構體系。剪力墻在建筑結(jié)構中的設計優(yōu)點很多，是結(jié)構整體的側(cè)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(nèi)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(jié)構是由剪力墻結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)構。此結(jié)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(jié)構。此建筑結(jié)構適用于高層建筑中，并且選用此建筑結(jié)構建筑的樓層可以比框架剪力墻結(jié)構高。此結(jié)構的缺點在于成本造價高，內(nèi)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(jié)構進行考慮，若此結(jié)構無法滿足建筑的要求，則選擇全剪力墻結(jié)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(nèi)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。

最后，筒體結(jié)構。筒體結(jié)構采用的筒體為抗側(cè)力構件，此建筑體系所包含的形式較多，如單筒體型式、筒中筒型式、筒體框架型式等。筒體體系包含了實、空腹體兩種類型，屬于空間式的受力構件。實腹筒屬于三維豎向的結(jié)構單體，由曲面或者是平面墻圍成。空腹筒則是由密排柱與開孔形式的鋼筋混凝土外墻構成或者是由密排柱與窗裙梁構成。筒體體系的剛度與強度都比較大，各個結(jié)構構件受力均勻且合理，抗震能力與抗風能力比較強，此體系通常用在超高層建筑中或者是跨度大、強度高的建筑中。

三、制作與安裝

首先，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(jié)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(zhì)量。

其次，對軸線、地腳螺栓以及標高進行定位。對鋼柱的軸線進行定位時，要根據(jù)施工的場地面積進行選擇，對建筑物的內(nèi)、外部進行軸線的控制。對工程高度為一百米的建筑要設置兩個控制樁，便于激光儀以及經(jīng)緯儀的位置設置，位置的選擇要堅持以可視與通視為原則。

對鋼柱的長度以及大小進行設計時，要能夠滿足運輸與搬運，通常每節(jié)的層數(shù)設計在二層或者是三層，對每一節(jié)鋼柱進行安裝時，要堅決避免使用下一節(jié)鋼柱的地位軸線，必須使用由地面引入高空的軸線，這樣可以確保安裝的準確性，避免累計誤差的產(chǎn)生。

第三，鋼柱的制作與安裝。高層建筑及超高層建筑物的豎向結(jié)構的主要構件為鋼柱，對其進行加工時，要嚴格按照國家的規(guī)范標準進行，嚴格控制其制作與安裝的質(zhì)量。

最后，框架梁的安裝與制作。高層建筑或者是超高層建筑的框架梁鋼型式通常采用H型的，對鋼結(jié)構與框架梁之間的連接使用剛性連接的形式，鋼柱是貫通的，因此要在框架梁的兩端進行加勁肋的橫向設置。

為確?？蚣芰号c鋼柱安裝的質(zhì)量，使其節(jié)點處的延性良好，提高連接的可靠性，使得建筑物的高度精準，在對建筑進行施工時，應該對框架梁的所在位置進行懸臂梁的設置，對懸臂梁與鋼柱進行連接時，焊接的剖口處要采用熔透焊縫，對腹板處采用的焊接形式為貼角焊縫?？蚣芰号c鋼柱進行連接時，采用的焊接方式為襯板式的全熔透焊縫，對腹板使用強度較高的螺栓進行連接。

對腹板進行連接時，螺栓孔的位置選擇是非常重要的，要確保其精準度。進行制孔時，工藝分為模板制孔與多軸數(shù)控鉆孔兩種，模板制孔的精準性較低，后者的制孔精準度較高，因此在施工條件允許的情況下選擇后者進行制孔。采用模板進行制孔時，要確保模板的精度，這樣才可以使得螺栓的組裝滿足施工的安裝孔精度要求。若鉆孔的位置出現(xiàn)偏差，必須使用鉸刀進行孔的擴孔，堅決避免使用氣割進行擴孔處理，否則將會造成嚴重的工程質(zhì)量事故。

四、樓蓋的設計

對于高層建筑以及超高層建筑來講，對樓蓋的平面剛度要求是非常嚴格的，是確保鋼柱與其它豎向構件保持協(xié)調(diào)變形的基礎。通常對樓板以及樓蓋進行選擇時，采用現(xiàn)澆混凝土形式或者是壓型鋼板，厚度要在一百五十毫米以上。目前，在使用鋼承混凝土形式進行樓板與樓蓋的設置時，忽略了其形式與梁柱的作用，因為其計算原理不清晰，計算繁瑣，從而按照平面形式進行設計，從而使得計算出的值無法滿足建筑安全的需求，因此采取此形式時，必須對其進行細致的計算。

結(jié)束語

綜上所述，高層以及超高層建筑的結(jié)構設計尤為重要，直接關系著建筑物的質(zhì)量與使用功能，在進行結(jié)構設計時，要重視各個環(huán)節(jié)的設計，控制其質(zhì)量，使得結(jié)構設計滿足建筑的整體要求。

參考文獻

[1]吳華君.論樓面裂縫產(chǎn)生原因及防治措施[J].建筑技術開發(fā)，2012（5）.

篇11

隨著我國社會經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，城鎮(zhèn)人口日益增加，致使城市住房建設用地較為緊張，超高層住宅建筑的建設也日益增加。目前，超高層住宅建筑內(nèi)部結(jié)構設計方面的變化愈加明顯，許多新興的結(jié)構設計方案逐漸被超高層住宅建筑工程所采用。同時住宅建筑結(jié)構類型與使用功能越來越復雜，結(jié)構體系日趨多樣化，對住宅建筑結(jié)構設計工作的要求也不斷提高。在超高層建筑建設過程中，部分建筑的結(jié)構設計環(huán)節(jié)并不是十分合理，加上工程設計人員容易出現(xiàn)一些概念性的錯誤，給建筑的質(zhì)量安全和使用帶來了一定的安全隱患。因此，如何提高超高層住宅建筑結(jié)構設計水平，就成為了工程設計人員面臨的一項難題。

1 工程概況

某高層住宅建筑面積為29000.4m2，地下1層，地上43層，大屋面高度138.02m。本工程結(jié)構體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構，120m＜高度＜150m，屬于B級高度建筑，樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋砼梁板體系。

建筑抗震設防類別為標準設防類(丙類)，結(jié)構安全等級為二級，設計使用年限為50年。所在地區(qū)的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類，場地特征周期為0.55s，地震影響系數(shù)最大值采用0.08，上部結(jié)構阻尼比0.05。建筑類別調(diào)整后用于抗震驗算的烈度為7度，用于確定抗震等級的烈度為7度，剪力墻抗震等級為一級。

2 基礎設計

本工程的基礎設計等級為甲級，主樓基礎采用沖鉆孔灌注樁，樁身混凝土強度等級為C35，樁直徑為1100mm，單樁豎向承載力特征值為8000kN；樁端持力層中風化凝灰?guī)r(11)層，樁身全斷面進入持力層≥1100mm，樁長約50m。樁基全面施工前應進行試打樁及靜載試驗工作，以確定樁基施工的控制條件和樁豎向抗壓承載力特征值。

承臺按抗沖切、剪切計算厚度為2700mm，承臺面標高為－5.200，基礎埋置深度為7.7m(從室外地面起算)。

3 上部結(jié)構設計

3.1 超限情況的認定

參照建設部建質(zhì)［2006］220號《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》附錄一“超限高層建筑工程主要范圍的參照簡表”，結(jié)合本工程實際逐條判別，將存在超限的情況匯總?cè)缦隆?/p>

(1)附表一，房屋高度方面

設防烈度為7度，剪力墻結(jié)構，總高度138.05m＞［120m］，超限。

(2)同時具有附表二所列三項及三項以上不規(guī)則的高層建筑(因篇幅所限，本文不再詳細列出)。

第一項．扭轉(zhuǎn)不規(guī)則:考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比＞1.2但＜1.3，雖然本條超限，但僅此一項。所以本工程不屬于附表二所列的超限高層。

(3)具有附表三某一項不規(guī)則的高層建筑工程。根據(jù)SATWE計算結(jié)果分析、判別，本工程亦不屬于表三所列的超限高層。

綜上所述，本工程只屬于高度超限的超高層建筑。

3.2 上部結(jié)構計算分析及結(jié)構設計

本工程為剪力墻結(jié)構，120m＜高度＜150m，屬于B級高度建筑，按《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》(JGJ3－2002)(以下簡稱高規(guī))5.1.13條規(guī)定:

(1)應采用至少兩個不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體內(nèi)力位移計算。

(2)應采用彈性時程分析法進行整體補充計算。

根據(jù)《高規(guī)》要求，本工程采用的時程分析計算程序為PKPM系列的SATWE軟件，并采用PMSAP軟件進行對比分析。

本工程屬于純剪結(jié)構，作為抗側(cè)力構件的剪力墻，選用正確的結(jié)構分析程序尤為重要。SATWE對剪力墻采用墻元模型來分析其受力狀態(tài)，這種模型的計算精度比薄壁柱單元高，所以我省大多數(shù)工程的結(jié)構計算都選用SATWE程序。實際上就有限元理論目前的發(fā)展水平來看，用殼元來模擬剪力墻的受力狀態(tài)是比較切合實際的，因為殼元和剪力墻一樣，既有平面內(nèi)剛度，又有平面外剛度。實際工程中的剪力墻幾何尺寸、洞口大小及其空間位置等都有較大的隨意性。為了降低剪力墻的幾何描述和殼元單元劃分的難度，SATWE借鑒了SAP84的墻元概念，在四節(jié)點等參平面殼元的基礎上，采用靜力凝聚原理構造了一種通用墻元，減少了部分剪力墻因墻元細分而增加的內(nèi)部自由度和數(shù)據(jù)處理量，雖然提高了分析效率，卻影響了剪力墻的分析精度。此外，從理論上講，如果對樓板采用平面板元或殼元來模擬其真實的受力狀態(tài)和剛度，對結(jié)構整體計算分析比較精確，但是這樣處理會增加許多計算工作。在實際工程結(jié)構分析中，多采用“樓板平面內(nèi)無限剛”假定，以達到減少自由度，簡化結(jié)構分析的目的，這對于某些工程可能導致較大的計算誤差。SATWE對于樓板采用了以下幾種假定:(1)樓板平面內(nèi)無限剛；(2)樓板分塊平面內(nèi)無限剛；(3)樓板分塊平面內(nèi)無限剛，并帶有彈性連接板；(4)樓板為彈性連接板。對彈性樓板實際上是以PMCAD前處理數(shù)據(jù)中的一個房間的樓板作為一個超單元，內(nèi)部自由度被凝聚了，計算結(jié)果具有一定的近似性，某種程度上影響了分析精度。根據(jù)高規(guī)要求，本工程應采用兩個不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體內(nèi)力位移計算，由于PMSAP對剪力墻和樓板都采用了比較精確的有限元分析，單元模型更接近結(jié)構的真實受力狀態(tài)，雖然數(shù)據(jù)處理量大大增加，但其分析精度卻比SATWE高。用PMSAP軟件對SATWE程序的計算結(jié)果進行分析、校核，是比較可信的。

SATWE和PMSAP兩個程序均采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算，彈性時程分析法計算結(jié)果作為振型分解反應譜法的補充。

程分析主要結(jié)果匯總?cè)缦?

表1 結(jié)構模態(tài)信息

表2 地震荷載(反應譜法)和風荷載下計算得到的結(jié)構最大響應

多遇地震時彈性時程分析所取的地面運動加速度時程的最大值為35cm/s2。針對報告中提供的實際強震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，根據(jù)08版抗震規(guī)范要求，本工程選擇了兩條天然波和一條人工波。這三條波的時程曲線計算所得結(jié)構底部剪力均大于振型分解反應譜法計算結(jié)果的65%，且三條時程曲線計算所得結(jié)構底部剪力的平均值亦大于振型分解反應譜法(以下簡稱CQC)計算結(jié)果的80%。由此可見本工程選擇的地震波是滿足規(guī)范及設計要求的。

SATWE和PMSAP時程分析的樓層剪力曲線如(圖1、圖2)所示。

圖1 SATWE時程分析樓層剪力圖

圖2 PMSAP時程分析樓層剪力圖

比較上圖振型分解反應譜法(CQC)計算的樓層剪力曲線圖，在大部分樓層基本能包絡時程分析曲線，僅電算34層以上CQC法計算樓層剪力略小于時程分析的結(jié)果。由此可見振型分解反應譜法用于本工程的抗震分析是安全可靠的。設計中仍以振型分解反應譜法計算結(jié)果為主，并將34層以上部分指定為薄弱層，該部分樓層地震剪力予以放大。這一方案也得到了本工程超限高層審查與會專家的認可。

比較PMSAP和SATWE計算出的基底剪力非常接近，其余參數(shù)如周期、結(jié)構的總質(zhì)量、地震荷載和風荷載下計算得到的結(jié)構最大響應位移、地震下的剪重比等都比較接近，說明用這兩個程序做計算分析是可以互相校核的。

3 抗震性能設計

本工程綜合考慮設防烈度，場地條件，房屋高度，不規(guī)則的部位和程度等因素，本工程只屬于高度超限的超高層建筑，且高度只超過A級而未超過B級，故將本工程預期抗震性能目標定位在“D”級，即為小震下滿足性能水準1的要求，中震滿足性能水準4的要求，大震下滿足性能水準5的要求。

普通的高層結(jié)構抗震設計基于小振彈性設計，對于本超高層結(jié)構作為主要承重構件的剪力墻，尤其是底部加強區(qū)需要提高其抗震承載能力。根據(jù)抗震概念設計“強柱弱梁、強剪弱彎”的要求，剪力墻也需要有更高的抗震安全儲備，所以本工程剪力墻底部加強區(qū)采用中震設計。具體措施如下:

(1)根據(jù)安評報告中震設計的地震影響系數(shù)最大值采用0.23，不考慮與抗震等級有關的內(nèi)力增大系數(shù)(即剪力墻抗震等級定為四級)，不計入風荷載的組合效應。

(2)抗剪驗算按中震彈性設計，考慮重力荷載與地震作用組合的分項系數(shù)，材料強度取設計值，考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。計算結(jié)果作為剪力墻底部加強區(qū)水平筋的配筋依據(jù)。

(3)抗彎驗算按中震不屈服設計，不考慮重力荷載與地震作用組合的分項系數(shù)，材料強度取標準值，不考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。計算結(jié)果作為剪力墻底部加強區(qū)約束邊緣構件豎向鋼筋的配筋依據(jù)。

本工程通過對關鍵構件剪力墻底部加強區(qū)進行中震設計，即抗彎承載力按中震不屈服復核，抗剪承載力按中震彈性復核，結(jié)構能滿足性能水準1、4的要求，預估結(jié)構在大震作用下能滿足性能水準5的要求。各性能水準目標具體描述如下:

性能水準1:結(jié)構在遭受多遇地震后完好，無損傷，一般不需修理即可繼續(xù)使用，人們不會因結(jié)構損傷造成傷害，可安全出入和使用。

性能水準4:遭受設防烈度地震后結(jié)構的重要部位構件輕微損壞，出現(xiàn)輕微裂縫，其他部位普通構件及耗能構件發(fā)生中等損害。

性能水準5:結(jié)構在預估的罕遇地震下發(fā)生比較嚴重的損壞，耗能構件及部分普通構件損壞比較嚴重，關鍵構件中等損壞，有明顯裂縫，結(jié)構需要排險大修。

4 結(jié)論

通過工程實例分析超高層住宅建筑結(jié)構設計工作，可以得出以下幾點結(jié)論：①PMSAP和SATWE計算結(jié)果的比較表明了SATWE計算結(jié)果進行結(jié)構設計是基本可靠的；②采用合理的方法對部分樓層剪力進行了調(diào)整，能夠有效確保工程抗震分析安全、可靠；③對剪力墻底部加強區(qū)采用中震設計，能夠滿足住宅建筑的抗震需要。

篇12

引言：基礎是整個建筑工程的重要部分，其重要性在結(jié)構、占比、造價、工時上有著全面的體現(xiàn)，是建筑設計、建設和施工單位高度重視的關鍵部位和環(huán)節(jié)。超高層建筑基礎設計工作中只有通過全面了解情況、優(yōu)化基礎選型、全面科學計算等工作才能夠確保超高層建筑基礎的安全性和功能，同時確保超高層建筑基礎工程造價的可控和降低。在超高層建筑基礎實際的設計工作中要對基礎選型影響因素進行控制，堅持基礎選型的原則，通過對超高層建筑框架結(jié)構、箱(筏)和樁箱(筏)種類基礎的有效設計和全面控制，實現(xiàn)超高層建筑基礎設計的目標，促進超高層建筑基礎功能的完善，真正完成超高層建筑基礎設計的系統(tǒng)性、全面性的目標。

一、超高層建筑結(jié)構設計原則

（1）選擇適合的基礎方案

應該根據(jù)工程的上部載荷分布和結(jié)構類型，地質(zhì)條件，施工條件以及相鄰的建筑物影響等各種因素進行綜合性分析，選擇既合理又經(jīng)濟的方案，必要時要進行地基變形演算，在進行設計時要最大限度地發(fā)揮地基的潛力。在進行基礎設計時，應該參考臨近建筑資料和進行現(xiàn)場查看，要有詳細的地質(zhì)勘查報告，一般情況下，在一個結(jié)構單元內(nèi)部適合用兩種不同的類型。

（2）對計算結(jié)構進行正確分析

高層建筑結(jié)構設計普遍運用計算機技術，但是，往往不同的軟件會得出不同的計算結(jié)果。所以，對于程序的適用條件、范圍等設計師應該進行全面的了解。因為軟件本身有缺陷、人工輸入有誤或者程序與結(jié)構的實際情況不相符合，在計算機輔助設計時，都會造成錯誤的計算結(jié)果，所以，在拿到電算結(jié)構時要求結(jié)構工程師要慎重校對，認真進行分析，做出合理的判斷。

（3）選用適當?shù)挠嬎愫唸D

.為了保證結(jié)構的安全，在選擇計算簡圖時要選擇適當?shù)挠嬎愫唸D。如果計算簡圖選用不當，則會造成結(jié)構安全隱患，要有相應的構造措施來保證計算簡圖。為了減少計算簡圖的誤差，實際結(jié)構的節(jié)點應該保證在設計所允許的范圍之內(nèi)，因為其不能是純粹的剛結(jié)點。

（4）采取相應的構造措施

強剪弱彎、強柱弱梁、強壓若拉、. 強節(jié)點弱構件、.注意構件的延性性能原則是在結(jié)構設計中要始終牢記的。要注意鋼筋的錨固長度，特別是鋼筋執(zhí)行段錨固的長度。要加強薄弱部位，考慮溫度應力的影響。

（5）合理選擇結(jié)構方案

要選擇一個切實可行的結(jié)構體系與結(jié)構形式，一個經(jīng)濟合理的結(jié)構方案是一個合理設計的保證。結(jié)構體系應該傳力簡捷，受力明確。地震區(qū)應力求平面和豎向規(guī)則，同一結(jié)構單元不宜混用不同結(jié)構體系?？傊?，必須綜合分析工程的材料、施工條件、設計要求、地理環(huán)境等，并且要與水、電、建筑等專業(yè)進行充分的協(xié)商，以此為基礎確定結(jié)構方案，為結(jié)構選型，最好進行多方案比較后選用較為優(yōu)秀的.

二、超高層建筑基礎選型工作的要點

2.1超高層建筑基礎選型的影響因素

2.1.1超高層建筑上部結(jié)構對基礎選型的影響

上部結(jié)構對超高層建筑基礎類型、深度、浮力等參數(shù)存在著直接的影響，由于上部結(jié)構種類的不同，會引起超高層建筑基礎荷載大小和分布的不同，要在設計超高層建筑基礎予以注意。同時，不同類型的超高層建筑上部結(jié)構會因自身的類型不同而產(chǎn)生不同的沉降幅度和變形幅度，因此，帶來超高層建筑基礎形式上的不同。地下室的種類和形狀也會對基礎選型有一定影響，要在設計超高層建筑基礎時做以重點考量。

2.1.2地質(zhì)條件對超高層建筑基礎選型的影響

地質(zhì)條件中兩項情況對超高層建筑基礎選型影響最為顯著，一是，地基持力層情況，持力層是承受超高層建筑基礎負荷的土層，要根據(jù)持力層承載能力大小和壓縮模量變化幅度選擇超高層建筑基礎類型；二是，穿越土層基本狀況，應該根據(jù)土層中地下水影響和樁基穿越能力的大小選擇超高層建筑基礎的類型。

2.1.3周圍環(huán)境因素對超高層建筑基礎選型的影響

一是，超高層建筑施工的振動和噪聲要對基礎帶來各種影響，因此需要對此加以控制和預防，以便超高層建筑基礎能夠持久、穩(wěn)定和安全。二是，超高層建筑施工中的空間因素也會給基礎類型帶來一定的影響，要選擇既利于施工有利于穩(wěn)定的超高層建筑基礎類型。三是，超高層建筑施工中擠土效應，超高層建筑基礎樁基的入土和擠土會產(chǎn)生擠土效益，這會對周邊建筑和地下管網(wǎng)造成影響，應該從最小影響原則出發(fā)，優(yōu)先選擇擠土效應最小的樁基方式進行超高層建筑基礎施工。

2.1.4超高層建筑基礎樁種類的影響

不同種類的基礎樁有著不同的尺寸，應該從持力層性質(zhì)、安全性要求、超高層建筑負荷等主要方面確定基礎樁的類型和規(guī)格，使其滿足超高層建筑總體施工建設的需要。

2.1.5超高層建筑基礎施工的工期

工期是設計超高層建筑基礎類型的重要參考參數(shù)，要在確保超高層建筑基礎施工速度、施工質(zhì)量和施工效益的基礎上形成最為科學的施工

工期，實現(xiàn)超高層建筑總體價值的全面兼顧。

2.2超高層建筑基礎選型的基本原則

超高層建筑基礎選型應該堅持的原則有：一是，多樣式原則，超高層建筑基礎設計單位應該全面掌握各種超高層建筑基礎類型，并有針對性地選擇社會和綜合價值較高的超高層建筑基礎類型。二是，經(jīng)濟性原則，超高層建筑基礎設計要追求最佳的經(jīng)濟效益，因此，設計超高層建筑基礎時要考慮到成本控制、施工進度的重要因素，全面提高超高層建筑基礎設計和施工的經(jīng)濟性。三是，總體優(yōu)化原則，超高層建筑基礎設計單位要對各種設計綜合起來，將各種設計的優(yōu)勢集中起來，形成優(yōu)化的超高層建筑基礎設計，以實現(xiàn)超高層建筑建設的基本目標。

三、超高層建筑基礎設計的方法

當前超高層建筑基礎設計采用上部結(jié)構與地基、基礎共同作用的分析方法,這種方法中地基、基礎、上部結(jié)構之間同時滿足接觸點的靜力平衡以及接觸點的變形協(xié)調(diào)兩個條件,即將上部結(jié)構、基礎和地基三者看成是一個彼此協(xié)調(diào)的整體。這種從整體上進行相互作用的分析方法難度較大,計算量龐大,對計算機的性能及存儲量要求較高,只在較復雜或大型基礎設計時,按目前可行的方法考慮地基-基礎-上部結(jié)構的相互作用。共同作用分析方法的進步之處僅在于它考慮了上部結(jié)構的剛度，這一優(yōu)勢是傳統(tǒng)設計方式所不具備的。

四、做好超高層建筑基礎設計的要點

1框架結(jié)構基礎設計的要點

在超高層框架結(jié)構基礎設計時,基礎宜柔不宜剛;若地基土為高壓縮性,則基礎宜剛;當采用樁基時,可考慮采用變剛度布樁的方式(如改變基礎中部樁徑或樁長、加密中部布樁),以調(diào)整地基或樁基的豎向支承剛度,使差異沉降減到最小,從而減小基礎或承臺的內(nèi)力。

2箱(筏)基礎設計的要點

對超高層建筑箱(筏)基礎設計時,考慮上部結(jié)構參與工作有利于降低箱基的整體彎曲應力。建議采用共同工作整體分析進行計算,這樣算得的整體彎曲箱基底板鋼筋應力才比較符合實際;另外,共同作用使得上部結(jié)構下面幾層邊柱(墻)出現(xiàn)較大內(nèi)力,采用常規(guī)設計方法時應提高邊柱(邊墻)的內(nèi)力。

3樁箱(筏)基礎設計的要點

超高層建筑樁箱(筏)基礎上部荷載滿布，可采用變剛度布樁的方式,調(diào)整樁基的豎向支承剛度,從而調(diào)整樁頂反力分布;若考慮利用樁間土分擔上部荷載,充分發(fā)揮箱(筏)底樁間土的承載力,可適當增加基礎中部樁的間距;另外,若上部結(jié)構為剪力墻,則樁宜沿剪力墻軸線布置,這樣與

滿堂布樁相比可以大大減小底板的厚度。

參考文獻

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[2]王榮彥,徐玲俊,張亞敏.鄭州東區(qū)超高層建筑基礎選型探討[J].巖土工程界,2005(12)

篇13

傳統(tǒng)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(xiàn)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(jié)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(jié)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(jié)構設計中,對于隔震的技術方式選用還需要結(jié)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(jié)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(chuàng)新,目前隔震技術除了能夠在建筑工程建造設計中發(fā)揮重大作用,還能夠?qū)σ呀?jīng)建設完工的高層建筑進行隔震結(jié)構改造,以提高現(xiàn)有高層建筑的抗震性能。一般來講,隔震結(jié)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(jié)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(jié)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(cè)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(jié)構的阻尼比,而實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)象的發(fā)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(jié)構設計中, 為建筑基礎與上部結(jié)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(jié)構中受到的地震影響,保證建筑物的穩(wěn)定和安全,保護建筑物內(nèi)部的人群和設備不受傷害,也有效制止了因整體結(jié)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?qū)捑b。在設置隔震層周邊的擋土墻時,由于在其上部會產(chǎn)生墻外狹道等現(xiàn)象,因此在設計中要充分考慮到這一部分結(jié)構在地震作用中是否會發(fā)生位移而引起其他不良問題的出現(xiàn)。

3.3 基礎隔震結(jié)構體系動力分析

在高烈度區(qū)地震波影響下, 高層隔震結(jié)構體系的上部結(jié)構彎曲變形已開始占了較大部分,在高烈度地區(qū)應用橡膠隔震結(jié)構,結(jié)構中的隔震支座可能會出現(xiàn)一定的拉應力或者非線性變形,但是結(jié)構整體是安全的。對于高層隔震結(jié)構體系,上部結(jié)構的傾覆彎矩較大,水平地震作用會引起隔震層的轉(zhuǎn)動,結(jié)構的垂直荷載也較大,隔震層可能產(chǎn)生明顯的豎向變形。對于這種情況, 隔震結(jié)構的地震反應不僅要按多質(zhì)點平動體系進行分析,并且要考慮結(jié)構的擺動。因此應采用多質(zhì)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(zhì)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(qū)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(jié)構可以分為三部分,即隔震層以下的建筑結(jié)構包括建筑基礎、隔震層、隔震層以上的建筑結(jié)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(jié)構或大部分結(jié)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(jié)構上的目的,從而實現(xiàn)有效抗震。但這種隔震技術結(jié)構中,懸桿所要承受的荷載較大,必須用高強鋼來實現(xiàn),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(jié)構的隔震設計

針對超高層建筑結(jié)構的隔震設計,需要嚴格按照有關高層建筑規(guī)范條例的相關內(nèi)容,結(jié)合建筑物所在環(huán)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(jié)構設計達到最優(yōu)化的效果。

6.1 隔震設計要求

(1)設計方案:建筑結(jié)構的隔震設計,應根據(jù)建筑抗震設防類別、抗震設防烈度、場地條件、建筑結(jié)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(jīng)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(jié)構具有比抗震結(jié)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(shù)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(guī)格的部件原型進行抽樣檢測,每種類型和每一規(guī)格的數(shù)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(jié)構隔震控制目標的確定。依據(jù)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(jié)構設計。確定上部結(jié)構方案與結(jié)構布置,初步確定上部結(jié)構構件尺寸及材料強度等級。由于設置了隔震層,上部結(jié)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(nèi)容與非隔震建筑相同。(3)隔震裝置的選用。根據(jù)隔震裝置的承載力、剛度、變形等性能要求和規(guī)定,確定隔震支座的類型、個數(shù)和隔震支座的尺寸、布置并進行隔震支座設計。(4)結(jié)構隔震體系動力參數(shù)的確定。選擇隔震結(jié)構動力計算分析模型,確定結(jié)構的剛度、自振周期、阻尼比等動力參數(shù)。(5)結(jié)構隔震控制驗算。計算結(jié)構地震作用和結(jié)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(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。

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(guī)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(fā)揮功能？仍有待深入探討。

8. 結(jié)束語

隔震建筑結(jié)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(fā)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。