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時(shí)間：2023-08-17 15:54:41
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Abstract: to a tall building for, and to adapt the building structure system, structure and arrangement of the conceptual design is not absolute but reasonable structure design should be the only. Based on many years of work experience, and structure design of a high-rising structure is analyzed, in order to offer reference for the same.
Keywords: tall building; Structure design
中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
超高層的結(jié)構(gòu)體系選擇與低層、多層的建筑相比，超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得十分重要。不同的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇可以對(duì)建筑的樓層數(shù)目、平面布置、施工技術(shù)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。超高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1 水平力是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素。有研究證明，樓房的自重與樓面的載荷在豎向放人構(gòu)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(duì)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(shè)計(jì)中，水平力是設(shè)計(jì)主要因素。
2 軸向變形是不可忽視的。當(dāng)樓層十分高時(shí)，由于樓房的自重而產(chǎn)生的軸向壓應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致樓房的中柱產(chǎn)生出較大軸向變形，會(huì)直接導(dǎo)致連續(xù)梁的中間支座處負(fù)彎矩值直接減小，從而導(dǎo)致跨中正彎矩值與端支座的負(fù)彎矩值增大。
3 側(cè)移做為控制指標(biāo)。超高層的建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移隨著高度增加會(huì)迅速的增大(側(cè)移量和樓層之間高度四次方是正比關(guān)系)，所以結(jié)構(gòu)側(cè)移是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。
4 抗震設(shè)計(jì)的要求更高。超高層的建筑抗震設(shè)計(jì)必須要做到“三水準(zhǔn)”要求，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。
二、工程概況
某大廈由一棟30層寫字樓、一棟2層商業(yè)附樓和4層地下室組成，總建筑面積90149m2，屋面結(jié)構(gòu)高度18280m、停機(jī)坪結(jié)構(gòu)高度19320m。
三、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 結(jié)構(gòu)選型
本工程采用鋼筋混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu)，雖然其結(jié)構(gòu)承載能力和抗變形能力比筒中筒結(jié)構(gòu)差，但避免了結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的轉(zhuǎn)換，滿足了建筑立面效果和使用要求。為解決建筑首層層高120m、結(jié)構(gòu)高度超限及減小柱截面等問(wèn)題，下部若干層采用鋼管混凝土組合柱，樓蓋采用現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土梁板體系。
承載力和水平位移計(jì)算時(shí)，基本風(fēng)壓均按重現(xiàn)期為100年的0．90kN／m3取值，(廣東省實(shí)施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JG13―2002補(bǔ)充規(guī)定DBJ/Tl5―46―2005尚未頒布)。由于結(jié)構(gòu)側(cè)向位移不滿足限值要求，在第3O層利用建筑避難層，設(shè)置了鋼筋混凝土桁架的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層是一把雙刃劍，雖然可提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度，也使得結(jié)構(gòu)豎向剛度突變，所以結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層及相鄰層按《高規(guī)》要求進(jìn)行了加強(qiáng)處理。
2 超限措施
本工程結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則、剛度和承載力分布均勻，豎向體型也規(guī)則和均勻、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)貫通(如圖1)，除結(jié)構(gòu)高度超過(guò)適用限值外，其它指標(biāo)通過(guò)調(diào)整后均達(dá)到未超限。
圖1 結(jié)構(gòu)布置平面圖
由于結(jié)構(gòu)高度超限、而且首層層高12.0m，超限應(yīng)對(duì)措施把首層及下部若干層的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件作為加強(qiáng)的重點(diǎn)：l～15層框架柱采用鋼管混凝土組合柱、1～2層核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱、首層抗震等級(jí)提高一級(jí)。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(jià)較高還有時(shí)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(bǔ)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(yīng)力集中的問(wèn)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(diǎn)
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(diǎn)成為工程中難點(diǎn)之一。目前常用的連接節(jié)點(diǎn)有：鋼牛腿法、雙梁法、環(huán)梁法、鋼管開(kāi)大洞后補(bǔ)強(qiáng)法及純鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)法等，本工程采用在鋼管上開(kāi)穿鋼筋小孔的連接節(jié)點(diǎn)，為連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供多一種選擇。
1 鋼管開(kāi)小孔的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造(如圖2)。鋼管上開(kāi)穿鋼筋小孔的連
接節(jié)點(diǎn)做法要點(diǎn)如下：
圖2鋼筋穿鋼管立面圖
① 鋼管開(kāi)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(qiáng)環(huán)：梁頂面和梁底面各設(shè)置一道，環(huán)板寬度：鋼管混凝土柱時(shí)，取0.10倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時(shí)，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(qiáng)環(huán)，肋寬=環(huán)板寬一15mm，肋厚=環(huán)厚，長(zhǎng)度為200mm，布置在梁開(kāi)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(jí)鋼筋，以減少鋼管開(kāi)孔數(shù)量。在鋼管混凝土疊合柱時(shí)，部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過(guò)。
2 鋼管開(kāi)小孔連接節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)
①鋼管開(kāi)小孔后對(duì)鋼管截面削弱不大，梁鋼筋穿過(guò)小孔后剩余的縫隙很小，鋼管對(duì)管芯混凝土的約束力基本沒(méi)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(guò)鋼管后，梁可以可靠的傳遞內(nèi)力，梁長(zhǎng)范圍內(nèi)的剛度保持不變，結(jié)構(gòu)受力分析與實(shí)際相同。(鋼牛腿法和鋼管開(kāi)大洞后補(bǔ)強(qiáng)法，在梁端范圍內(nèi)有相當(dāng)長(zhǎng)度的型鋼，使得梁剛度急劇變化)；③在設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)和豎向短加勁肋補(bǔ)強(qiáng)后，鋼管在節(jié)點(diǎn)區(qū)是連續(xù)的，節(jié)點(diǎn)的剛性不受影響，滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求；④ 現(xiàn)場(chǎng)施工較方便，即使圓弧形梁鋼筋也可順利穿過(guò)；⑤節(jié)點(diǎn)補(bǔ)強(qiáng)所用材料比鋼牛腿法和鋼管開(kāi)大洞法減少很多，造價(jià)較低。
五、剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的分析
對(duì)于框架一核心筒結(jié)構(gòu)，部分框架粱要支撐在剪力墻平面外方向，剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用究竟如何，其研究文獻(xiàn)較少，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也沒(méi)有涉及。影響剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的主要因素：墻平面外對(duì)粱端嵌固作用的有效長(zhǎng)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(jì)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(duì)梁端嵌固作用的有效長(zhǎng)度，當(dāng)遇到墻肢很長(zhǎng)或筒體墻肢空間剛度很大情況時(shí)，計(jì)算分析軟件會(huì)高估了墻平面外對(duì)梁端的嵌固作用，使得梁端負(fù)彎矩計(jì)算值要大于實(shí)際值，本工程應(yīng)對(duì)措施如下：
1 采用梁端增加水平腋方法，用以直接增加墻平面外對(duì)梁端嵌固作用有效長(zhǎng)度；
2 采用增加墻邊框梁方法(如圖3)，用以增加墻平面外對(duì)梁端嵌固的局部剛度。墻邊框梁截面寬度應(yīng)不小于0．4倍梁縱筋錨固長(zhǎng)度，墻邊框梁截面高度應(yīng)大于樓面梁截面高度，為保證梁端剪力通過(guò)墻邊框梁均勻傳遞到墻上，墻邊框梁寬出墻厚處用斜角過(guò)渡；
3 為保證梁正截面設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際受力情況，梁端計(jì)算彎矩可以采用“調(diào)幅再調(diào)幅”方法，即分析計(jì)算時(shí)設(shè)定梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)后，配筋時(shí)再局部手算調(diào)幅?！罢{(diào)幅再調(diào)幅”時(shí)，應(yīng)考慮構(gòu)件的剛度、內(nèi)力重分布的充分性、裂縫的開(kāi)展及變形滿足使用要求。
圖3墻邊框梁的設(shè)置
六、核心筒外墻的連梁設(shè)計(jì)
核心筒外墻的連粱縱筋計(jì)算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對(duì)連粱超筋有專門的處理措施，而且研究文獻(xiàn)也少，但計(jì)算模型的選取也是重要因素之就一。
《高規(guī)》規(guī)定，跨高比小于5時(shí)按連梁考慮，即連梁屬于深彎粱和深粱的范疇，其正截面承載力計(jì)算時(shí)，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截面假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計(jì)算，其計(jì)算偏差當(dāng)然是很大了。
按“強(qiáng)墻弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時(shí)，雖然《高規(guī)》對(duì)連梁設(shè)計(jì)有具體要求，但這個(gè)“弱”要到什么程度，還是取決于設(shè)計(jì)者的理解和經(jīng)驗(yàn)。
本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，除連梁均配置了交叉暗撐外，對(duì)非底部加強(qiáng)部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進(jìn)行了加強(qiáng)處理，以滿足“多道抗震防線’和“強(qiáng)墻弱梁”的要求。
1 超高層建筑與一般高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異
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(shè)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(shè)置避難層，以保證遇到火災(zāi)時(shí)人員疏散的安全。由于機(jī)電設(shè)備使用的要求，還需要設(shè)置設(shè)備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用，而對(duì)于更高的多功能使用的超高層建筑，它不只每15層設(shè)一個(gè)避難層兼設(shè)備層即可，還需要設(shè)有機(jī)電設(shè)備層。對(duì)于這些安放有設(shè)備的樓層設(shè)計(jì)除考慮實(shí)際的荷載之外，更需考慮設(shè)備的振動(dòng)對(duì)相鄰樓層使用的影響。同時(shí),這些樓層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，可用來(lái)設(shè)置結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。這與一般高層建筑設(shè)計(jì)是不相同的。
3)超高層建筑的結(jié)構(gòu)類型選擇上相對(duì)要廣，除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外，還有全鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。而一般高層建筑結(jié)構(gòu)除了特殊條件需要者外，多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
4）超高層建筑的平面形狀多為方形或近似，對(duì)于矩形平面其長(zhǎng)寬比也是在2以內(nèi)，尤其抗震設(shè)防的高烈度地區(qū)更應(yīng)采用規(guī)則對(duì)稱平面。否則，在地震作用時(shí)由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)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(chǔ)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(méi)有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時(shí)，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(fù)合地基，而一般高層建筑則有采用。
6）房屋高度超過(guò)150m的超高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的使用條件，滿足風(fēng)荷作用下舒適度要求，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度的控制滿足相關(guān)規(guī)定要求，而高層建筑設(shè)計(jì)不需要考慮。
2 超高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
超高層建筑一般多設(shè)二層或更多層的地下室，其基礎(chǔ)的埋置深度均能滿足穩(wěn)定要求。而對(duì)于基巖埋藏較淺無(wú)法建造多層地下室不能滿足埋置深度要求的，則可設(shè)置嵌巖錨桿來(lái)滿足穩(wěn)定要求。其基礎(chǔ)形式應(yīng)據(jù)場(chǎng)地的巖土工程地質(zhì)條件，在滿足地基承載力的同時(shí)也滿足沉降變形設(shè)計(jì)的要求。一般當(dāng)基底砌置在第四紀(jì)沖、洪積的黏性土層或海相沉積的土層時(shí)，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(dāng)基底砌置在第四紀(jì)厚度較大且密實(shí)的砂、卵石層時(shí)，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(duì)于基底砌置在中風(fēng)化或微風(fēng)化的基巖上的情況，則無(wú)論房屋高度多大，均為天然地基方案。
1）天然地基基礎(chǔ)。上述兩種情況下的天然地基方案，其基礎(chǔ)形式是各不相同的。對(duì)于基底砌置在砂、卵石層的基礎(chǔ)，多是采用等厚板筏形基礎(chǔ)。但也有工程采用箱形基礎(chǔ)，主要利用作為消防水池，如155m高的北京國(guó)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(chǔ)。等厚板筏基的板厚應(yīng)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(shè)計(jì)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(duì)于基底砌置在中風(fēng)化或微風(fēng)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(dú)立基礎(chǔ)，內(nèi)筒可采用條形基礎(chǔ)或等厚板筏形基礎(chǔ)。如某地區(qū)工程基底的中風(fēng)化泥巖和中風(fēng)化砂巖的承載力特征值分別為2650kPa和10380kPa，就可按上述的基礎(chǔ)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，由于中風(fēng)化或微風(fēng)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(gòu)造設(shè)置或按巖石裂隙水的水浮力計(jì)算考慮。在基巖上的獨(dú)立柱基礎(chǔ)，一般為使施工開(kāi)挖不破壞基巖的整體性，多采用人工挖孔樁的開(kāi)挖方式施工。
2)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。超高層建筑的樁基礎(chǔ)，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(chǎng)地采用大直徑人工挖孔擴(kuò)底灌注樁。樁端持力層的選擇應(yīng)考慮層厚較大和密實(shí)的砂、卵石層或中風(fēng)化、微風(fēng)化基巖，以減少樁端沉降變形。關(guān)于樁的布置總原則應(yīng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(duì)要低，則往往整個(gè)基底承臺(tái)下需要滿布樁方能滿足設(shè)計(jì)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(tái)板的厚度是各不相同的：布樁于柱下或墻下的承臺(tái)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(tái)厚度，按構(gòu)造或水浮力產(chǎn)生的底板內(nèi)力計(jì)算要求確定；而對(duì)于滿布樁的承臺(tái)厚度應(yīng)如同天然地基基礎(chǔ)中的等厚板筏基一樣，承臺(tái)板應(yīng)具有較大的剛度以使基底承臺(tái)樁均勻受力，因此承臺(tái)板的厚度一般不是由沖切確定。這種滿布樁的等厚板承臺(tái)的內(nèi)力計(jì)算，可根據(jù)樁的單樁豎向承載力的實(shí)際平均反力并按剛性方案的倒樓蓋計(jì)算，這樣是符合實(shí)際工程受力狀態(tài)的。
中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
我國(guó)復(fù)雜高層及超高層建筑不斷崛起，建筑企業(yè)為了提高自身企業(yè)在建筑市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有了更高的要求。復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中包含了諸多設(shè)計(jì)方面及影響因素，在設(shè)計(jì)施工前要根據(jù)高層建筑規(guī)范要求及實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)分析，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的科學(xué)性合理性，從而提高復(fù)雜高層及超高層建筑的安全性能，促使建筑企業(yè)走向一個(gè)新的里程碑。
復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)分析
復(fù)雜高層及超高層建筑相對(duì)于普通建筑而言，具有一定的特殊性，復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)較為繁雜，且具有一定的高度，若出現(xiàn)緊急情況或者是地震自然災(zāi)害等不易救援，在這種情況下在復(fù)雜高層及超高層建筑中進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)就顯得尤為必要。評(píng)價(jià)一個(gè)復(fù)雜高層建筑或者是超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是否合格，可以從以下兩方面進(jìn)行分析：
1.抗震設(shè)計(jì)時(shí)要保證其為彈性狀態(tài)
復(fù)雜高層建筑及超高層建筑倘若出現(xiàn)地震自然災(zāi)害由于其海拔過(guò)高必然會(huì)影響到周圍的建筑物，給城市帶來(lái)一定高的災(zāi)害，對(duì)其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)是防患于未然的一種措施，在抗震設(shè)計(jì)中保持其為彈性狀態(tài)，能夠降低地震對(duì)建筑物的損壞率。
抗震倒塌設(shè)計(jì)
在復(fù)雜高層建筑及超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要對(duì)建筑所能承受的地震振動(dòng)侵害的大小，對(duì)其最大地震振動(dòng)進(jìn)行計(jì)算分析，能夠在一定程度上降低地震災(zāi)害的侵害程度。其次，對(duì)于地震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的延性構(gòu)件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，其非彈性變形的能力不得超過(guò)其本身的變形能力，而對(duì)于非延性構(gòu)件，其承受地震自然災(zāi)害的抗壓力應(yīng)該大于其本身建筑所能承受的壓力，不論是復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都要對(duì)其構(gòu)件進(jìn)行合理的控制，保持抵抗地震自然災(zāi)害的彈性。
復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
復(fù)雜高層及超高層建筑在建筑施工中相比普通建筑而言，具有一定的難度，其工程量較大，樓層較高，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要遵循一定的施工要求，準(zhǔn)確把握施工要點(diǎn)，這樣才能提高施工質(zhì)量，保證復(fù)雜高層建筑及超高層建筑的安全性及穩(wěn)定性，以下筆者根據(jù)諸多建筑企業(yè)進(jìn)行復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中所總結(jié)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
重視建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，著眼整體
復(fù)雜高層及超高層建筑其施工程序較為繁雜，在對(duì)其進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，需要全面把握其結(jié)構(gòu)概念，重視復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，要做好復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，首先，應(yīng)該從建筑的規(guī)則性及均勻性著手，在實(shí)際施工中要重視建筑施工中的對(duì)稱性，保證建筑整體的美觀；其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要多個(gè)施工人員的配合，所以在建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中要注重傳力途徑的建設(shè)，要保證施工中有一條清晰直接的通道實(shí)現(xiàn)傳力，在傳力途徑建設(shè)中主要從結(jié)構(gòu)豎向傳力及抗側(cè)立傳力兩方面出發(fā)；再者，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中，要把握好復(fù)雜高層及超高層建筑的整體性，它在一定意義上直接體現(xiàn)了建筑企業(yè)的施工水平，另外我國(guó)提倡節(jié)能減排，建筑企業(yè)要想適應(yīng)這一形勢(shì)，在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中就要融入節(jié)能減排的理念，在建筑物內(nèi)部安裝節(jié)能設(shè)備。
合理選擇抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系
抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，良好的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠提高復(fù)雜高層及超高層建筑的安全性能，為用戶提供良好的居住或辦公環(huán)境，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中一定要合理選擇抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。選擇合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)需要了解建筑的實(shí)際高度進(jìn)行科學(xué)的分析選擇，另外在整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要盡量使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系中的各構(gòu)件緊密連接在一起，保證其內(nèi)部構(gòu)件的整體性。結(jié)合建筑實(shí)際狀況對(duì)每種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析，了解其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所發(fā)揮的作用，根據(jù)復(fù)雜高層及超高層建筑的不同特點(diǎn)及當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境從而選擇正確的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
注重抗震設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的把握
抗震設(shè)計(jì)是復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重中之重，它直接關(guān)系著建筑整體的安全性及穩(wěn)定性，是確保建筑安全的重要環(huán)節(jié)，因此在復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一定要嚴(yán)格把控抗震設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，提高抗震設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的合理性與科學(xué)性。在抗震設(shè)計(jì)中對(duì)抗震材料的選擇是十分重要的，它在一定程度上直接影響了抗震設(shè)計(jì)的抗震性能，選擇抗震材料要根據(jù)復(fù)雜高層或者是超高層建筑的特點(diǎn)進(jìn)行購(gòu)買，針對(duì)不同的高度選擇抗震性能等級(jí)不同的材料。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)施工前，要擬定行之有效的設(shè)計(jì)方案，確定建筑結(jié)構(gòu)的變形彈性，在抗震施工中對(duì)其變形彈性的把控需要符合地震預(yù)期要求，另外還需要合理控制地震作用下的層間位移，進(jìn)行層位位移在一定程度上能夠降低地震給建筑帶來(lái)的侵害。
全面了解所要設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)才能準(zhǔn)確把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，在抗震設(shè)計(jì)中要科學(xué)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的變形及結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行科學(xué)的研究分析，精確兩者之間的連帶關(guān)系，從而更好的進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高復(fù)雜高層及超高層建筑的安全性能，延長(zhǎng)復(fù)雜高層及超高層建筑的使用壽命。倘若該建筑處于地震災(zāi)害的常發(fā)地區(qū)，應(yīng)該進(jìn)行多方面抗震設(shè)計(jì)，提高其抗震延性，增強(qiáng)復(fù)雜高層及超高層建筑的抗壓力，減少因地震災(zāi)害而出現(xiàn)建筑倒塌事件的發(fā)生。
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量及方法從一定意義上來(lái)講直接決定了其抗震能力及效果，在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員一定要按照高層抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，而后再結(jié)合超高層及復(fù)雜高層建筑所在的具置，周邊環(huán)境進(jìn)行分析，從而制定出符合建筑結(jié)構(gòu)施工要求的抗震設(shè)計(jì)方案，以便后期施工人員抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的順利進(jìn)行。抗震設(shè)計(jì)對(duì)復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的意義，良好的抗震性能能夠降低降低地震自然災(zāi)害對(duì)建筑的侵害，確保建筑的安全，從而保證住戶的人身安全。
總結(jié)
復(fù)雜高層及超高層建筑與普通建筑相比，施工難度大，注意事項(xiàng)較多，所以要做好復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要結(jié)合復(fù)雜高層建筑或者超高層建筑所在的地理位置及特點(diǎn)進(jìn)行全方位的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，從而保證設(shè)計(jì)人員順利進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工建設(shè)，提高復(fù)雜高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，從而確保整個(gè)建筑的安全質(zhì)量，為住戶或者辦公者提供良好的建筑環(huán)境。
參考文獻(xiàn)：
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結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)工作，其能效發(fā)揮與不確定因素的控制效果是相互關(guān)聯(lián)的，尤其是復(fù)雜高層的層高特點(diǎn)，會(huì)直接造成設(shè)計(jì)難度的進(jìn)一步增加，因此這就需要從建筑需求入手，開(kāi)展有針對(duì)性的設(shè)計(jì)工作，并將相應(yīng)影響因素納入重點(diǎn)考量范疇中，一旦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)缺少對(duì)結(jié)構(gòu)布置的合理性規(guī)劃，不僅后續(xù)建筑施工流程難以正常推進(jìn)，建筑質(zhì)量更會(huì)受到直接影響，而建筑結(jié)構(gòu)缺少穩(wěn)定性，也會(huì)導(dǎo)致其使用壽命不斷縮短，因此，這就需要不斷強(qiáng)化對(duì)復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，充分掌握其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
一、復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.強(qiáng)化對(duì)概念設(shè)計(jì)的重視
在當(dāng)今社會(huì)，設(shè)計(jì)可以說(shuō)是建筑施工的靈魂，尤其是復(fù)雜高層及超高層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化性也就顯得至關(guān)重要。目前，我國(guó)的設(shè)計(jì)師也將工作重心放在了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的研究及總結(jié)，也逐漸形成了一定的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，其中最為主要的就是強(qiáng)化概念設(shè)計(jì)。首先，復(fù)雜高層及超高層由于層高較高，這就對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提出了更要的要求，在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)以此為關(guān)鍵點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不斷加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)受力的均勻性設(shè)計(jì)，使其更加符合應(yīng)用的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。
其次，設(shè)計(jì)內(nèi)容中應(yīng)該涵蓋著對(duì)應(yīng)力高效傳遞的優(yōu)化研究項(xiàng)目，使其能夠在應(yīng)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)力的快速分解及傳遞；第三，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)確保其標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容能夠直接體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)整體上，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的完善性規(guī)劃整理；第四，當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中都倡導(dǎo)應(yīng)用綠色能源，減少浪費(fèi)及污染問(wèn)題，而這一理念也應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得以灌輸，只有這樣才能有效提升復(fù)雜高層及超高層建筑的環(huán)保性能；第五，在推進(jìn)設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)當(dāng)在結(jié)合工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，將建筑材料與結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使二者能夠更加具有協(xié)調(diào)性，從而從根本上提高材料利用率，使其能夠在后續(xù)應(yīng)用中承受高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)荷載力?？傮w來(lái)說(shuō)，為了將以上幾點(diǎn)落實(shí)到設(shè)計(jì)主w中，需要建筑以及結(jié)構(gòu)工程師的密切配合，在互相交流經(jīng)驗(yàn)及工程項(xiàng)目研討過(guò)程中，不斷對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使其更加具有參考價(jià)值。
2. 科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系
為了在復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能夠充分體現(xiàn)出安全性問(wèn)題，我國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)師總結(jié)出，提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的科學(xué)性是基礎(chǔ)。選擇該體系的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注重以下幾點(diǎn)：結(jié)構(gòu)體系的合理選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的建筑高度來(lái)確定，我國(guó)相關(guān)工作人員在近年來(lái)的工作中總結(jié)出了不同結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系與不同高度建筑之間的關(guān)系。
例如，在建筑高度小于等于100m 的時(shí)候，該體系最佳組合為框架、框架剪力墻及剪力墻；當(dāng)建筑物的高度在100～200m之間的時(shí)候，最佳體系為剪力墻和框架核心筒；當(dāng)建筑物高度在200～300m之間時(shí)，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(shí)，該結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的最佳構(gòu)成應(yīng)該為筒中筒伸臂、巨型框架、桁架、斜撐及組合體；在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)注重以上提及的相關(guān)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件能夠保持高度的連接，最好能夠形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。
3. 高度重視建筑抗震設(shè)計(jì)
復(fù)雜高層與超高層建筑當(dāng)中，其抗震設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在建筑功能充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上進(jìn)行確立，同時(shí)該環(huán)節(jié)也是確保建筑擁有較高安全性的重要部分?？拐鸱桨冈诟邔咏ㄖ?dāng)中，最重要的一點(diǎn)就是科學(xué)選擇建筑材料；實(shí)現(xiàn)有效減少地震過(guò)程中的能量增加。在這項(xiàng)工作當(dāng)中，驗(yàn)收承載力是使用建筑構(gòu)件最主要的方式，并且應(yīng)當(dāng)有效控制地震情況下建筑結(jié)構(gòu)的層間位移限值；在實(shí)際高層建筑的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)抗震手段的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)在位移的基礎(chǔ)上建立，并定量分析相關(guān)設(shè)計(jì)方案，促使地震發(fā)生時(shí)結(jié)構(gòu)的變形彈性能夠?qū)ㄖa(chǎn)生一定程度的保護(hù)作用；精確分析地震發(fā)生時(shí)建筑構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生的變形及位移在建筑結(jié)構(gòu)中的體現(xiàn)具有重要意義，這樣一來(lái)，能夠?qū)?gòu)建變形值進(jìn)行有效的確立；針對(duì)性設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在建筑構(gòu)件的生產(chǎn)要求及建筑界面的應(yīng)變分別當(dāng)中，同時(shí)應(yīng)當(dāng)注重場(chǎng)地的堅(jiān)固性，這也是有效降低地震發(fā)生時(shí)能量輸入的重要方式。
4. 堅(jiān)持高程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)理念
復(fù)雜高程和超高層建筑是一項(xiàng)較大的項(xiàng)目，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，會(huì)面臨很多成本輸出問(wèn)題。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)型設(shè)計(jì)理念。對(duì)于結(jié)果設(shè)計(jì)方案，應(yīng)該堅(jiān)持優(yōu)化處理，避免在建設(shè)過(guò)程中由于結(jié)構(gòu)冗長(zhǎng)而造成成本浪費(fèi)的問(wèn)題。
二、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中確保計(jì)算和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性
1. 合理選擇分析軟件、合理計(jì)算結(jié)果
現(xiàn)階段，復(fù)雜高程與超高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的種類很多，側(cè)重點(diǎn)也有所不同，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)該明確不同的軟件的作用，然后根據(jù)實(shí)際需要合理選擇合適的計(jì)算軟件。與此同時(shí)，還應(yīng)該對(duì)具體的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，從力學(xué)理念和工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面進(jìn)行合理判斷，確保計(jì)算結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性。
2. 重視荷載與作用方面的考慮
對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于高層建筑很容易受到風(fēng)載荷的影響，因此在高層建筑，尤其是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重點(diǎn)考慮風(fēng)載荷的影響。例如，在某大樓設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅需要考慮相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，而且還進(jìn)行了相關(guān)風(fēng)洞試驗(yàn)，從而提高建筑物的抗風(fēng)載能力。在具體的試驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了一個(gè)以 1：500 為比例的模型在半徑為 600m 的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證建筑在不同風(fēng)況下的受力情況。
現(xiàn)階段，對(duì)于地震災(zāi)害的預(yù)測(cè)，在技術(shù)方面還有一定的限制，很難準(zhǔn)確預(yù)定地震災(zāi)害。有些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于地震的研究十分深入，但是依然無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)估地震發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)。因此，在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)抗地震力的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，還應(yīng)該重點(diǎn)考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應(yīng)。
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們生活質(zhì)量不斷上升，我國(guó)城市建設(shè)過(guò)程中復(fù)雜高層與超高層建筑增加，在對(duì)這類建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)方案及類型等因素。經(jīng)過(guò)我國(guó)建筑行業(yè)近年來(lái)積累的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系及抗震設(shè)計(jì)等內(nèi)容。新時(shí)期，我國(guó)建筑行業(yè)相關(guān)工作人員只有在實(shí)踐中不斷加強(qiáng)對(duì)這些方面的重視，才能夠促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)不斷進(jìn)步。
0、引言
隨著城市化進(jìn)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(shí)，也在一定程度上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)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(gòu)直接關(guān)系到高層建筑的整體性能及使用功能，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)之予以重視。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須通過(guò)多種技術(shù)手段，從多個(gè)途徑突出混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工的整體效果。
1、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制因素
建筑載荷的選取是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要工作，對(duì)于大多數(shù)高層建筑而言，可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)載荷規(guī)范中的相關(guān)要求予以確定。其次則需要對(duì)其他的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素進(jìn)行分析，確定對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施。
1.1 風(fēng)載荷
對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，由于其高層容易受到風(fēng)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(fēng)載荷。例如，臺(tái)北的101大樓設(shè)計(jì)過(guò)程中，不但參考了當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，而且還委托加拿大相關(guān)設(shè)計(jì)公司進(jìn)行了相關(guān)的風(fēng)洞試驗(yàn)，以提高該建筑的抗風(fēng)載能力。在試驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了一個(gè)以1：500為比例的模型在半徑為600m的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證建筑在不同風(fēng)況下的受力情況。
1.2 地震力
對(duì)于地震力的預(yù)測(cè)，當(dāng)前的技術(shù)條件存在一定的限制，難以對(duì)之進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)算。即使對(duì)地震有深入研究的日本，以無(wú)法準(zhǔn)確的預(yù)算地震的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)。所以，高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中尤其要注意抗地震力的設(shè)計(jì)。同時(shí)，還需要考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應(yīng)。
1.3 地基基礎(chǔ)
對(duì)于復(fù)雜高層建筑與超高層建筑，地基基礎(chǔ)發(fā)揮了十分重要的作用。在實(shí)際的施工過(guò)程中藥根據(jù)不同的地基形態(tài)采取穩(wěn)定性強(qiáng)的地基結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于深厚的軟地基，高層建筑地基必須選擇使用樁筏基礎(chǔ)或者樁箱基礎(chǔ)。同時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況采取對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)措施：使用深度不大的年輕巖基，通過(guò)將現(xiàn)澆混凝土樁基深入巖層中的方式為建筑提供基礎(chǔ)支撐；對(duì)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(jiàn)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(chǔ)支撐；對(duì)于地下基層條件較好的地層，可以采用筏形基礎(chǔ)即可。在地基設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)不同的地質(zhì)情況選擇對(duì)應(yīng)的組合式基礎(chǔ)方案，最終確定一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(shè)的，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須以此條件為基礎(chǔ)，這是一個(gè)不能忽視的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮到建筑的藝術(shù)性、使用功能需要以及經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)方面的要求。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)還必須保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠在既有施工技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)，而且保證當(dāng)前的建筑材料必須達(dá)到設(shè)計(jì)使用需求，這是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的一個(gè)重要因素。
3、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guò)剛性連接的方式組合而成的剛性體系，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的抗推剛度受梁、柱截面與數(shù)量的直接影響，通過(guò)減小柱距能夠有效的提高整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的剛度。
（2） 減小粱距
通過(guò)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(gòu)體系的總力矩。
3.2 充分發(fā)揮梁柱的組合效果
通過(guò)簡(jiǎn)單的減小柱距、梁距，雖然能夠在一定程度上達(dá)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(shí)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(fēng)載荷能力。
3.3 采用彎一剪雙重結(jié)構(gòu)體系
彎一剪雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，就是指通過(guò)采用彎曲型與剪切型兩種不同變形性質(zhì)的構(gòu)件形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體系。兩種不同類型的構(gòu)建通過(guò)在各個(gè)不同樓板中聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行協(xié)同工作，明顯減小了整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)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(dú)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(duì)較小，而下部的層間側(cè)移則較大。而單獨(dú)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(lái)，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(gòu)的抗載荷能力了。
（2） 框一撐體系
合理設(shè)計(jì)的框架一支撐體系同樣可以收到與框一墻體系相當(dāng)?shù)男Ч醋罱K達(dá)到減小結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)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(gòu)建原理與上述兩種結(jié)構(gòu)體系類似，但是其起到的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)效果更好。
3.4 合理設(shè)置剛臂
對(duì)于建筑平面是方形布置的高樓，當(dāng)采用芯筒一框架體系時(shí)，因?yàn)榇蟛糠值膫?cè)向力是由芯筒來(lái)承擔(dān)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(shí)，由于芯筒的平面尺寸還受到建筑的豎向服務(wù)性設(shè)施面積影響，直接造成了芯筒的高度與寬度比值較大的問(wèn)題。為了達(dá)到減小建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移的目的，可以在高層建筑中每相隔十來(lái)層布置一個(gè)設(shè)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(gòu)的外柱也可以參與到結(jié)構(gòu)的整體抗彎體系中，有效的一直了芯筒各個(gè)水平截面，尤其是頂部截面的傾斜，有效減少了建筑各個(gè)島層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。
結(jié)語(yǔ)
復(fù)雜高層與超高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是影響綜合性極強(qiáng)的工作，尤其是在滿足建筑使用功能需求的同時(shí)，還要滿足高層建筑的建設(shè)環(huán)境需要，通過(guò)全盤考慮的方式采取嚴(yán)格的設(shè)計(jì)措施和設(shè)計(jì)途徑，基于建筑混凝土整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多項(xiàng)要求，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。除此之外，還必須重視施工過(guò)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(chǎng)的運(yùn)輸條件以及養(yǎng)護(hù)作業(yè)技術(shù)水平等，確保施工條件能夠有效的支撐起建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，使得建筑結(jié)構(gòu)體系達(dá)到對(duì)應(yīng)的要求。
前 言
目前，隨著我國(guó)社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，超高層建筑越來(lái)越受到人們的關(guān)注，并且超高層建筑在我國(guó)城市建設(shè)中的地位也不斷備受重視。由于超高層建筑是一個(gè)復(fù)雜和系統(tǒng)化的過(guò)工程，超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要具有一定的安全性，還應(yīng)該保證超高層設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。因此，建筑施工單位應(yīng)該注重超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵性問(wèn)題，從而提高超高層建筑施工的質(zhì)量。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要保證超高層建筑能夠承受水平方向的荷載，還應(yīng)該保證超高層建筑能夠承受垂直方向的荷載。在實(shí)際進(jìn)行超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，外界因素產(chǎn)生的水平方向的荷載是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該主要考慮的因素。隨著我國(guó)城市超高層建筑的不斷增加，因此，超高層建筑的結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響超高層建筑的舒適性。但是，超高層建筑的結(jié)構(gòu)不僅能夠影響住房的舒適性，還能影響超高層建筑的質(zhì)量。因此，在進(jìn)行超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先首先應(yīng)該將超高層建筑的承載控制在一定的范圍內(nèi)，所以，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心就是對(duì)其抗壓力的設(shè)計(jì)。
2 超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇
2.1 超高層結(jié)構(gòu)體系分類
由于超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的不同，可以將超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括混凝土的設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)與鋼組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。目前，我國(guó)的超高層建筑大多都是采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)主要包括框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和伸臂結(jié)構(gòu)及懸掛結(jié)構(gòu)等。
2.2 超高層建筑體系選用原則
在進(jìn)行超高層建筑體系的選用時(shí)，應(yīng)該按照合理、經(jīng)濟(jì)和安全等原則選擇最為合適的超高層建筑體系。當(dāng)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(huán)境等為依據(jù)。同時(shí)，超高層建筑的結(jié)構(gòu)還應(yīng)該具有較好的承受壓力的能力。
2.3 超高層的結(jié)構(gòu)材料分析
目前，鋼筋混凝土料是超高層建筑建設(shè)過(guò)程中使用最廣的材料，當(dāng)然，鋼筋混凝土材料的選用應(yīng)該以超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求為依據(jù)，從而較好地發(fā)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(jié)構(gòu)剛度大、耐火性較好、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，因而鋼筋混凝土材料被廣泛使用于建筑領(lǐng)域。但是，應(yīng)該注意鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)厚度問(wèn)題，從而更加合理地選擇鋼筋混凝土的材質(zhì)。
2.4 超高層結(jié)構(gòu)體系選擇
超高層建筑物結(jié)構(gòu)體系的選擇一般包括以下幾個(gè)方面：①框架結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)是指橫向和縱向的利用梁、柱等組成的結(jié)構(gòu)，并且能承受水平和垂直方向荷載的建筑結(jié)構(gòu)體系。由于單一的框架結(jié)構(gòu)平面布置比較靈活，使得框架結(jié)構(gòu)體系具有空間大的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛使用于超高層建筑中。②剪力墻結(jié)構(gòu)體系。剪力墻結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。由于建筑物的剪力墻大多都是以鋼筋混凝土的材質(zhì)，因而剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)于提高超高層建筑的抗震性能十分有利。③框架-剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣?剪力墻是指選取了框架結(jié)構(gòu)和剪力墻兩者的優(yōu)點(diǎn)，使得超高層建筑的結(jié)構(gòu)不僅能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)布局靈活的優(yōu)點(diǎn)，還能使超高層建筑結(jié)構(gòu)具有較好的抗測(cè)力能力。當(dāng)然，由于剪力墻太少，就會(huì)增大建筑物側(cè)墻的壓力而使得其出現(xiàn)變形等問(wèn)題；而剪力墻增多，就會(huì)影響高層建筑的經(jīng)濟(jì)性，還會(huì)影響超高層建筑的使用性能。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題分析及對(duì)策
3.1 扭轉(zhuǎn)問(wèn)題
超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心是剛度的中心、幾何形心和結(jié)構(gòu)重心，然而，超高層建筑物結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題主要就是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有將超高層建筑物剛度的中心、幾何形心和結(jié)構(gòu)重心進(jìn)行重合，使得超高層建筑在水平壓力下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。為了更好地解決超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選用合理的平面布局圖，從而保證超高層建筑物的三個(gè)核心能夠重合。
3.2 受力性能的問(wèn)題
對(duì)于超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，建筑師在最初進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般很少考慮超高層建筑的具體結(jié)構(gòu)特征，而過(guò)多考慮的是超高層建筑物的空間結(jié)構(gòu)，從而使得超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的受力性能存在一定的問(wèn)題。因此，在進(jìn)行超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該明確所選擇結(jié)構(gòu)體系中向下作用力和地基承載力之間的關(guān)系。同時(shí)，在進(jìn)行超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案選擇階段時(shí)，還需要對(duì)超高層建筑的主要承重部位的布局和數(shù)量進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
3.3 超高的問(wèn)題
明確，超高層建筑都存在超高承重的問(wèn)題，由于我國(guó)對(duì)超高層建筑的抗震能力具有相關(guān)的要求，使得我國(guó)超高層建筑物的結(jié)構(gòu)高度也具有嚴(yán)格的規(guī)定。因此，在進(jìn)行超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)人員會(huì)由于結(jié)構(gòu)類型的更換而忽略超高層建筑物存在的超過(guò)問(wèn)題，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)施工圖不能通過(guò)審核。因此，需要對(duì)超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和審核，以解決超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的超高問(wèn)題。
3.4 嵌固端的設(shè)置問(wèn)題
現(xiàn)在，我國(guó)很多超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都會(huì)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(shè)置在地下室頂板的位置。對(duì)于嵌固端的設(shè)置問(wèn)題，高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師一般會(huì)忽略這類問(wèn)題帶來(lái)的后期影響。從而使得在進(jìn)行超高層建筑物的施工過(guò)程中，會(huì)由于嵌固端的設(shè)置問(wèn)題而經(jīng)常進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改，進(jìn)而給超高層建筑物埋下了安全隱患。
4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)最為重要的設(shè)計(jì)，同時(shí)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)超高層建筑物結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)具有非常重大的影響。因此，超高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該保證超高層建筑的埋置深度必須滿足基地變形和穩(wěn)定的相關(guān)要求，從而減少超高層建筑物出現(xiàn)傾斜等問(wèn)題。對(duì)于樁基的采用，其埋置的深度也應(yīng)該按照相關(guān)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，使得超高層建筑一般都適合設(shè)置地下室結(jié)構(gòu)。由于人工挖孔樁具有承載能力大和施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，目前在貴州市的超高層建筑施工中被廣泛采用。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前，應(yīng)該提前在超高泥巖承載力不高層建筑物的附近設(shè)置地下連續(xù)墻作為擋土支護(hù)，同時(shí)，針對(duì)超高層建筑施工場(chǎng)地的問(wèn)題，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)超高層建筑的樓層中心范圍應(yīng)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(chǔ)內(nèi)，至于一些外墻等結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用人工挖孔樁。超高層建筑物的基礎(chǔ)平面圖如圖1所示。
5 總 結(jié)
總而言之，超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)全面和系統(tǒng)化的工作，它對(duì)超高層建筑物的建設(shè)具有非常重大的意義。隨著我國(guó)超高層建筑的不斷發(fā)展，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高，因而需要高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師不斷提高自己的專業(yè)水平，總結(jié)實(shí)際設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，以解決超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性問(wèn)題，從而促進(jìn)我國(guó)超高層建筑行業(yè)的良好發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
引言
超高層建筑的建造，其所以如此之快，除了有的城市為了有一個(gè)高大的形象建筑之外，主要還是超高層建筑能在有效面積的土地上，得以發(fā)揮最大的使用效益。也盡管建造超高層需要的費(fèi)用比一般高層建筑高出很多，但在我國(guó)的城市建設(shè)中，隨著日益快速發(fā)展的需要，為土地使用率的提高，必然會(huì)使超高層建筑以更快的速度發(fā)展。
一、超高層建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
1、超高層建筑由于消防的要求，須設(shè)置避難層，以保證遇到火災(zāi)時(shí)人員疏散的安全。由于機(jī)電設(shè)備使用的要求，還需要設(shè)置設(shè)備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用，而對(duì)于更高的多功能使用的超高層建筑，它不只每15層設(shè)一個(gè)避難層兼設(shè)備層即可，還需要設(shè)有機(jī)電設(shè)備層。對(duì)于這些安放有設(shè)備的樓層設(shè)計(jì)除考慮實(shí)際的荷載之外，更需考慮設(shè)備的振動(dòng)對(duì)相鄰樓層使用的影響。
2、超高層建筑的平面形狀多為方形或近似，對(duì)于矩形平面其長(zhǎng)寬比也是在2以內(nèi)，尤其抗震設(shè)防的高烈度地區(qū)更應(yīng)采用規(guī)則對(duì)稱平面。否則，在地震作用時(shí)由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大，易受到損壞。
3、超高層建筑的基礎(chǔ)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(méi)有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時(shí)，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。
4、房屋高度超過(guò)150m的超高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的使用條件，滿足風(fēng)荷作用下舒適度要求，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度的控制滿足相關(guān)規(guī)定要求。
二、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1、平面設(shè)計(jì)
從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意味著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。
在滿足地下室車庫(kù)層和底層架空或者底層商鋪的前提下，遵循對(duì)稱、均勻、周邊、拐角的原則，在結(jié)構(gòu)周邊、拐角和核心筒等部位對(duì)落地剪力墻進(jìn)行較合理布置，主體結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為三級(jí)(低于140m)和二級(jí)(高于140m)。對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱部位如樓電梯周圍，內(nèi)庭院周圍均設(shè)置了120mm厚樓板，采用雙層雙向拉通鋼筋予以加強(qiáng);對(duì)少量肢長(zhǎng)受到限制的短肢剪力墻(墻肢長(zhǎng)度∶墻厚
2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
超高層建筑一般多設(shè)二層或更多層的地下室，其基礎(chǔ)的埋置深度均能滿足穩(wěn)定要求。而對(duì)于基巖埋藏較淺無(wú)法建造多層地下室不能滿足埋置深度要求的，則可設(shè)置嵌巖錨桿來(lái)滿足穩(wěn)定要求。
（1）天然地基基礎(chǔ)。對(duì)于基底砌置在砂、卵石層的建筑，多是采用等厚板筏形基礎(chǔ)。但也有工程采用箱形基礎(chǔ)。
（2）樁基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。超高層建筑的樁基礎(chǔ)，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(chǎng)地采用大直徑人工挖孔擴(kuò)底灌注樁。樁端持力層的選擇應(yīng)考慮層厚較大和密實(shí)的砂、卵石層或中風(fēng)化、微風(fēng)化基巖，以減少樁端沉降變形。
3、核心筒外墻的連梁設(shè)計(jì)
核心筒外墻的連梁縱筋計(jì)算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對(duì)連梁超筋有專門的處理措施，而且研究文獻(xiàn)也不少，但計(jì)算模型的選取也是重要因素之一?！陡咭?guī)》規(guī)定，跨高比小于5時(shí)按連梁考慮，即連梁屬于深彎梁和深梁的范疇，其正截面承載力計(jì)算時(shí)，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計(jì)算，其計(jì)算偏差當(dāng)然是很大了。按“強(qiáng)墻弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時(shí)，雖然《高規(guī)》對(duì)連梁設(shè)計(jì)有具體要求，但這個(gè)“弱”要到什么程度，還是取決于設(shè)計(jì)者的理解和經(jīng)驗(yàn)。本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，除連梁均配置了交叉暗撐外，對(duì)非底部加強(qiáng)部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進(jìn)行了加強(qiáng)處理，以滿足“多道抗震防線”和“強(qiáng)墻弱梁”的要求。
4、轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)
高層建筑應(yīng)保證大空間的需求的房間具有足夠的剛度，從而防止轉(zhuǎn)換層沿豎向的剛度變化過(guò)大，應(yīng)建立嚴(yán)格的轉(zhuǎn)換層上部和下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比例。高層建筑的轉(zhuǎn)換層抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不小于上一層結(jié)構(gòu)側(cè)向高度的百分之七十，并且根據(jù)高層建筑的指數(shù)設(shè)計(jì)的規(guī)范要求?？刂妻D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的下部與上部的等效側(cè)向剛度比宜接近于1。同時(shí)還應(yīng)保證一定比例剪刀墻的落地，加大落地厚度，從而提高剪刀墻混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，減小洞口的尺寸，從而盡量使縱橫墻形成筒體。整體結(jié)構(gòu)的分析過(guò)程，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換層的薄弱部位的樓板平面的變形對(duì)建筑結(jié)構(gòu)受力的印象程度。并通過(guò)剪刀墻的布置方式的調(diào)整，從而使相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與剛性相接近，避免了扭轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)平面布置的規(guī)范。合理地加強(qiáng)框支剪力墻轉(zhuǎn)換層以下豎向構(gòu)件的配筋率，按相關(guān)規(guī)定確保整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)抗傾覆；同時(shí)，使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板來(lái)達(dá)到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性的目的。保證核心筒內(nèi)部樓板厚為150mm，并且是雙層雙向的配筋以及相關(guān)圍護(hù)材料為新型輕質(zhì)材料，從而有利于減小地震反應(yīng)，減輕建筑自身重量。
5、電梯設(shè)計(jì)
超高層建筑內(nèi)主要豎向交通由多部高速電梯承擔(dān)著人的豎向動(dòng)線運(yùn)動(dòng)。由于甲級(jí)辦公樓行業(yè)規(guī)定，電梯等候時(shí)間和電梯的運(yùn)輸能力(5分鐘內(nèi)運(yùn)送人員占總?cè)藬?shù)的比例：HC5)是另一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)其產(chǎn)生直接影響的是電梯的速度、數(shù)量和載客人數(shù)。另外，電梯的數(shù)量和大小又直接影響著建筑面積的大小。
此外，超高層內(nèi)按照《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，還需布置消防電梯，電梯數(shù)量按照標(biāo)準(zhǔn)層單層面積決定。除了客運(yùn)、消防關(guān)系著電梯的設(shè)計(jì)外，整棟建筑中的所有貨運(yùn)流線，也需通過(guò)建筑的豎向交通解決。因此，超高層建筑肩負(fù)著整棟建筑的客運(yùn)流線、貨運(yùn)流線、消防疏散三個(gè)重要的方面。
三、新技術(shù)的推廣和應(yīng)用
為執(zhí)行國(guó)家建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積極推廣建設(shè)部推廣的建筑十大新技術(shù)，根據(jù)本工程的實(shí)際情況，在保證工程總造價(jià)不超出投資限額的情況下積極推廣使用建筑新技術(shù)和新材料。
1、使用高強(qiáng)度鋼筋。采用高強(qiáng)度鋼筋，充分利用鋼筋的抗拉性能，減少鋼筋用量，減小構(gòu)件配筋率，節(jié)約工程造價(jià)，總體經(jīng)濟(jì)效益明顯。
2、豎向鋼筋接駁采用埋弧對(duì)焊或機(jī)械連接，可保證鋼筋的連接接頭的質(zhì)量。
3、采用高強(qiáng)和高性能混凝土。下部樓層柱及剪力墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)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、砌體采用新型輕質(zhì)墻砌體材料，減輕結(jié)構(gòu)自重，減少地震作用，降低基礎(chǔ)造價(jià)。
結(jié)語(yǔ)
超高層建筑自身特點(diǎn)大大增加了超高層建筑的不穩(wěn)定因素，因此，不能將超高層建筑視為普通建筑的拉伸和重疊，以免影響到建筑的使用效果。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，要根據(jù)超高層建筑的特點(diǎn)開(kāi)展相應(yīng)施工環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，減少安全隱患，確保超高層建筑整體質(zhì)量，確保我國(guó)建筑行業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
【1】秦榮.高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2012.
1工程概況
“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(xiàng)目定位為蘇州新城中央?yún)^(qū)商務(wù)中心。該項(xiàng)目建成后將使工業(yè)園中心區(qū)得到國(guó)際化提升，成為蘇州國(guó)際都市化的標(biāo)志性建筑之一。
“歐華中心”項(xiàng)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(jiàn)圖1）
圖1 總平面圖
1.1建筑設(shè)計(jì)
“歐華中心”地面三十六層，地下三層。
地下一～二層除北側(cè)設(shè)置少量商業(yè)用房外，主要為設(shè)備及機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車庫(kù)。地下三層為機(jī)動(dòng)車庫(kù)。
地面裙房一～四層為商業(yè)用房；商務(wù)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(wù)主樓平面為長(zhǎng)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(shè)計(jì)
建筑造型現(xiàn)代、簡(jiǎn)潔。
主樓在進(jìn)深方向上分解為三部分，通過(guò)實(shí)、虛、實(shí)的組合使樓體形體感增強(qiáng)，同時(shí)建筑元素以豎向線條為母題，使樓體感覺(jué)更為挺拔。裙房延續(xù)了主樓的豎向線條，與主樓在建筑語(yǔ)匯上統(tǒng)一。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(shè)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(shè)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(chǔ)埋置深度大于建筑高度的1/18，結(jié)構(gòu)體系為鋼管混凝土混合框架——鋼骨混凝土核心筒結(jié)構(gòu)?？紤]到核心筒中電梯井周圍設(shè)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(gòu)的幾個(gè)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(zhǎng)處設(shè)置后澆帶分開(kāi)，使得結(jié)構(gòu)平面簡(jiǎn)單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻；豎向體型均勻，屬A級(jí)高度鋼筋混凝土超高層結(jié)構(gòu)。
2.2地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(shè)置施工后澆帶，可有效減少結(jié)構(gòu)的不均勻沉降和平面尺寸過(guò)大而產(chǎn)生的溫度裂縫，又避免了設(shè)置沉降（溫度）縫后建筑構(gòu)造復(fù)雜使用面積減少等不足。在地下室部分構(gòu)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(yīng)力及結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。地下室抗?jié)B強(qiáng)度等級(jí)P8，防水等級(jí)為二級(jí)。
2.3地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
核心筒下擬采用樁筏基礎(chǔ)，其余采用柱下、剪力墻下樁基獨(dú)立承臺(tái)，電梯井下局部厚筏承臺(tái)的結(jié)構(gòu)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(shí)也能較好地控制變形。各承臺(tái)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(guò)局部承載和地下水浮力計(jì)算確定。
2.4結(jié)構(gòu)分析
結(jié)構(gòu)分析程序：整體計(jì)算采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院 PKPM系列軟件（2008年5月版），對(duì)于超高層建筑結(jié)構(gòu)同時(shí)用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PMSAP進(jìn)行復(fù)核，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用同濟(jì)大學(xué)MTS建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
2.5主要結(jié)構(gòu)材料
填充墻砌體采用新型輕質(zhì)墻體材料，其強(qiáng)度不低于Mu3.0，砌筑砂漿不低于M5.0，混凝土強(qiáng)度等級(jí)豎向構(gòu)件C55～C30，樓板C40～C30，鋼筋采用HPB235（Ⅰ級(jí)）與HRB400（Ⅲ級(jí)），鋼材采用Q345B、C與Q235B。
3關(guān)鍵技術(shù)與側(cè)重點(diǎn)分析
3.1關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題與特殊技術(shù)
3.1.1對(duì)超高層建筑，對(duì)比分析計(jì)算、全面衡量，采用了新型的結(jié)構(gòu)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(gòu)；
3.1.2三層地下室，共12.8m，基礎(chǔ)埋置深度大于總建筑高度的1/18，基底深度大，加強(qiáng)抗浮計(jì)算與措施，溫度和沉降后澆帶的設(shè)置。
3.1.3地下室抗浮措施主要為抗浮計(jì)算合理確定底板厚度和設(shè)置抗拔樁。
3.1.4施工特殊要求以及其它需要說(shuō)明的問(wèn)題。
a）三層地下室基坑支護(hù)，合理的施工組織設(shè)計(jì)，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(yīng)注意滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求；
b）超高層混合結(jié)構(gòu)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(shè)置施工堆載和控制施工荷載。
3.2側(cè)重點(diǎn)分析
該項(xiàng)目有三個(gè)側(cè)重點(diǎn)：
3.2.1本工程建筑體量較大，建筑抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類（乙類），據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施(即按抗震設(shè)防烈度為7度的要求加強(qiáng)其抗震措施)，根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算。
3.2.2筒體尺寸較小，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)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(gè)加強(qiáng)層，可以使結(jié)構(gòu)周期大大減小，但是增加加強(qiáng)層之后，加強(qiáng)層下面一層同加強(qiáng)層的側(cè)向剛度比值略小于0.4，形成一個(gè)薄弱層，豎向布置超限，需要做超限分析，最終考慮取消加強(qiáng)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(zhǎng)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(duì)樁基的有利影響；裙房抗拔短樁布置在基礎(chǔ)梁下，作為基礎(chǔ)梁計(jì)算模型的有利集中力，并控制基礎(chǔ)梁的撓度，同時(shí)減小基礎(chǔ)梁配筋量。
4新技術(shù)的推廣和應(yīng)用
為執(zhí)行國(guó)家建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積極推廣建設(shè)部推廣的建筑十大新技術(shù)，根據(jù)本工程的實(shí)際情況，在保證工程總造價(jià)不超出投資限額的情況下積極推廣使用建筑新技術(shù)和新材料，本工程采用以下新技術(shù)新材料：
4.1使用高強(qiáng)度鋼筋。樓層梁采用HRB400鋼和HRB335鋼。采用高強(qiáng)度鋼筋，充分利用鋼筋的抗拉性能，減少鋼筋用量，減小構(gòu)件配筋率，節(jié)約工程造價(jià)，總體經(jīng)濟(jì)效益明顯。
4.2豎向鋼筋接駁采用埋弧對(duì)焊或機(jī)械連接，可保證鋼筋的連接接頭的質(zhì)量。
4.3采用高強(qiáng)和高性能混凝土。下部樓層柱及剪力墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(gòu)自重，減少地震作用，降低基礎(chǔ)造價(jià)。
5結(jié)束語(yǔ)
總而言之，對(duì)于超高層建筑物來(lái)說(shuō)，合理安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是最基本的要求。為保證復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性及經(jīng)濟(jì)性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重以下幾個(gè)方面：首先重視概念設(shè)計(jì)，確定合理的結(jié)構(gòu)方案，采取有針對(duì)性的技術(shù)措施；第二，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)分析計(jì)算準(zhǔn)確性和設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理性；第三，重視中震和大震下的結(jié)構(gòu)安全性能；第四，關(guān)注舒適度及施工過(guò)程的影響及可實(shí)施性。
參考文獻(xiàn)：
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《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010
《鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50017-2003
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001(2008年版）
《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98
《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 159:2004
《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》YB 9082-2006
《高層建筑鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》CECS 230：2008
1超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求
（1）科學(xué)分析構(gòu)造。在設(shè)計(jì)超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑的整體構(gòu)造進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，嚴(yán)格遵循實(shí)用性與穩(wěn)定性的原則，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)加以高度重視，加固設(shè)計(jì)部分應(yīng)力符合集中的部位。同時(shí)設(shè)計(jì)人員需要綜合分析外界的環(huán)境因素，如風(fēng)向風(fēng)力、溫度變化等，以免建筑物出現(xiàn)形變和側(cè)移等問(wèn)題，確保構(gòu)造的穩(wěn)定性[1]。此外，設(shè)計(jì)人員需要準(zhǔn)確把握建筑材料的性能，尤其是材料的形變能力和延展性，以便因材料質(zhì)量問(wèn)題而影響建筑構(gòu)造的使用性能。（2）優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案。結(jié)構(gòu)方案的選擇是超高層及復(fù)雜高層建筑建設(shè)的前提與基礎(chǔ)，因此設(shè)計(jì)人員需要以工程實(shí)際情況為依據(jù)，科學(xué)確定結(jié)構(gòu)方案，在確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)好建筑成本投入及結(jié)構(gòu)優(yōu)化之間的關(guān)系。同時(shí)構(gòu)建系統(tǒng)科學(xué)的評(píng)價(jià)方案，在評(píng)價(jià)體系中納入相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如自然因素、施工工藝、工程材料和設(shè)計(jì)要求等，然后分析和對(duì)比超高層及復(fù)雜高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，優(yōu)選出最佳方案，保證工程的有序?qū)嵤?。?）完善計(jì)算簡(jiǎn)圖。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，計(jì)算簡(jiǎn)圖的目的就是為方案的選擇提供數(shù)據(jù)支撐，達(dá)到結(jié)構(gòu)精細(xì)化分析的目的。由于計(jì)算簡(jiǎn)圖的完善與否直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，因此在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)體現(xiàn)出計(jì)算簡(jiǎn)圖的全面性與直觀性特征，對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的繪制誤差進(jìn)行科學(xué)控制，以便獲得關(guān)鍵性的內(nèi)容，真實(shí)準(zhǔn)確反映出工程的結(jié)構(gòu)信息，便于工程的順利開(kāi)展。
2超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)具體表現(xiàn)為以下幾方面：（1）注重概念設(shè)計(jì)。在超高層及復(fù)雜高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要高度注重概念設(shè)計(jì)，適當(dāng)提高結(jié)構(gòu)的均勻性、完整性、規(guī)則性，保證結(jié)構(gòu)抗側(cè)力與豎向的傳力路徑相對(duì)直接與清晰；同時(shí)在設(shè)計(jì)中適當(dāng)融合節(jié)能和環(huán)保的理念，構(gòu)建切實(shí)可行的耗能機(jī)制，關(guān)注材料與結(jié)構(gòu)的利用率，保證結(jié)構(gòu)受力的完整性。（2）加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)?？拐鹪O(shè)計(jì)保證超高層及復(fù)雜高層建筑安全性的前提與基礎(chǔ)，要想做好抗震設(shè)計(jì)應(yīng)做好如下幾點(diǎn)：①關(guān)注抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和質(zhì)量。由于地震作用方向的隨機(jī)性強(qiáng)，對(duì)地震荷載進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算后，需要從構(gòu)件與結(jié)構(gòu)等方面出發(fā)，科學(xué)選用抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，使剛心與形心相重合，提高結(jié)構(gòu)安全性能[2]。②認(rèn)真考慮抗震設(shè)防烈度?？拐鹪O(shè)防烈度是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，在烈度設(shè)計(jì)中應(yīng)以建筑物最大承受強(qiáng)度大小為主，以此增強(qiáng)建筑物的安全性與經(jīng)濟(jì)性，有效減少建設(shè)誤差，保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。③科學(xué)選擇建材?？拐鹪O(shè)計(jì)材料應(yīng)具備材質(zhì)均勻、高強(qiáng)輕質(zhì)等特點(diǎn)，并且構(gòu)件連接應(yīng)有良好的延性、連續(xù)性、整體性，這樣才能有效消耗地震的能力，降低地震反應(yīng)，減少因地震造成的損失。④加強(qiáng)構(gòu)件強(qiáng)度。為了增強(qiáng)超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的抗變形能力和抗震性能，可以選擇強(qiáng)度較大的結(jié)構(gòu)，如鋼結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等。（3）合理選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。要想保證建筑的安全性，必須要對(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系進(jìn)行科學(xué)選擇，但是在選擇過(guò)程中需要注意幾點(diǎn)：①在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該高度重視相關(guān)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的聯(lián)系，使其形成統(tǒng)一和完整的整體。②如果建筑結(jié)構(gòu)中涉及諸多抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，則需要對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真分析，科學(xué)評(píng)判其貢獻(xiàn)程度，對(duì)其效用進(jìn)行詳細(xì)考察[3]。③從建筑物實(shí)際高度出發(fā)，對(duì)所學(xué)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行確定，如建筑物高度不超過(guò)100m，框架剪力墻、框架、剪力墻為最佳體系構(gòu)成；高度保持在100~200m的范圍內(nèi)，剪力墻和框架核心筒為最佳體系構(gòu)成；蓋度在200~300m的范圍內(nèi)，框架核心筒和和框架核心筒伸臂為最佳體系構(gòu)成；高度低于600m時(shí)，銜架、斜撐、組合體、筒中筒伸臂、巨型框架為最佳體系構(gòu)成。
3結(jié)束語(yǔ)
在超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)其設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確掌握，從施工過(guò)程、抗震設(shè)防烈度和結(jié)構(gòu)方案等方面處罰，做到科學(xué)分析構(gòu)造、優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案、完善計(jì)算簡(jiǎn)圖，并加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)，注重概念設(shè)計(jì)，合理選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。這樣才能提高材料的利用率，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，增強(qiáng)建筑的整體質(zhì)量和使用性能，達(dá)到良好的設(shè)計(jì)效果。
參考文獻(xiàn)
[1]吳榮德，李國(guó)方.復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析[J].住宅與房地產(chǎn)，2015，28：40.
一、高層建筑超限設(shè)計(jì)分析的主體因素
（一）基于性能的抗震設(shè)計(jì)能否滿足抗震性能目標(biāo)
小震作用一般采用規(guī)范規(guī)定的振型分解反應(yīng)譜法或者彈性動(dòng)力時(shí)程法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，中震一般采用彈性計(jì)算并采用結(jié)構(gòu)構(gòu)件的屈服判斷分析法進(jìn)行判斷控制，大震采用靜力彈塑性的Pushover推覆分析及動(dòng)力彈塑性分析分別進(jìn)行計(jì)算，以判斷結(jié)構(gòu)是否達(dá)到“小震不壞、中震可修、大震不倒”各階段相應(yīng)的抗震目標(biāo)。
（二）考慮可能的風(fēng)載作用控制并驗(yàn)算風(fēng)作用下舒適度
雖然風(fēng)荷載作用并不屬于抗震超限審查的必須項(xiàng)目，但基于高層超限結(jié)構(gòu)工程的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，由于高度較大的超高層周期較大，往往由風(fēng)而不是地震起控制作用，故根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)周期的特點(diǎn)建議對(duì)超限設(shè)計(jì)分析時(shí)，加入風(fēng)載的分析內(nèi)容。具體分析指標(biāo)時(shí)要分析其它一些受相鄰超高層建筑物風(fēng)擾影響的超高層建筑的風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果，如根據(jù)超限結(jié)構(gòu)工程可能會(huì)發(fā)生橫風(fēng)作用大于順風(fēng)而起控制的情況，應(yīng)結(jié)合工程超限結(jié)構(gòu)及體型特點(diǎn)，預(yù)估即使由橫向風(fēng)作用控制，比對(duì)應(yīng)方向順風(fēng)作用的增大值會(huì)不會(huì)超出，在超限計(jì)算中，應(yīng)對(duì)兩個(gè)方向的風(fēng)壓值分別乘以1.3的放大系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的位移和強(qiáng)度計(jì)算，以此來(lái)考慮可能起控制的橫向風(fēng)作用和最佳舒適度。
（三）根據(jù)高層超限結(jié)構(gòu)構(gòu)件和剛度需求分析溫差效應(yīng)
由于高層豎向構(gòu)件筒體、柱截面和剛度較大，不可避免要對(duì)現(xiàn)澆混凝土樓蓋梁板沿水平方向的溫差變形產(chǎn)生較大的約束，從而各自產(chǎn)生相應(yīng)的約束內(nèi)力，稱為水平溫差效應(yīng)。實(shí)際設(shè)計(jì)中主要考慮由樓屋蓋中面在施工和使用時(shí)與混凝土終凝時(shí)溫度的差值對(duì)結(jié)構(gòu)所引起的附加內(nèi)力。
（四）針對(duì)超限分析要考慮混凝土徐變收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響
徐變收縮是混凝土固有的特性，鋼結(jié)構(gòu)則不存在徐變收縮問(wèn)題，混凝土隨著作用在其上的壓應(yīng)力時(shí)間持續(xù)，將持續(xù)發(fā)生變形－徐變變形。一般來(lái)看。超限高層建筑由于豎向構(gòu)件高度大，其徐變變形累計(jì)大，并通常伴隨著收縮變形同時(shí)發(fā)生，這樣兩種變形的疊加，將使整個(gè)超高層建筑豎向構(gòu)件后期非荷載直接引起的塑性變形達(dá)到一個(gè)量級(jí)，會(huì)接近甚至超過(guò)荷載直接引起的彈性變形而不容忽視，可能會(huì)對(duì)部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成較大的不利影響，因此實(shí)踐工程設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)混凝土徐變收縮的影響進(jìn)行量化分析，評(píng)估其不利影響的程度，以判斷是否需采取相應(yīng)對(duì)策，以為建筑結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件提供可靠的質(zhì)量保證。
二、高層結(jié)構(gòu)超限設(shè)計(jì)中主體問(wèn)題的解決措施
采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法，對(duì)結(jié)構(gòu)是否達(dá)到小、中、大三個(gè)階段的抗震性能目標(biāo)進(jìn)行量化分析判斷，在考慮豎向荷載、風(fēng)和小震的作用時(shí)，采用規(guī)范方法進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，構(gòu)件基本不超筋，則可基本保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于彈性階段，實(shí)現(xiàn)小震作用時(shí)結(jié)構(gòu)“處于彈性，結(jié)構(gòu)完好、無(wú)損傷”的第一階段抗震性能水準(zhǔn)。
對(duì)中震作用，采用彈性計(jì)算，選用中震的地震反應(yīng)譜曲線，計(jì)算中荷載及材料的分項(xiàng)系數(shù)、抗震承載力調(diào)整系數(shù)均取1.0，不考慮地震作用的內(nèi)力放大調(diào)整，并取材料的強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)這時(shí)構(gòu)件的地震作用組合效應(yīng)不大于按強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的抗震承載力，則可判斷構(gòu)件為中震不屈服。
豎向構(gòu)件及與外框柱及內(nèi)筒剪力墻面內(nèi)相交的主要框架梁均不出現(xiàn)屈服，梁均不出現(xiàn)受剪屈服，在小震及屈服判別地震作用1時(shí)，所有梁不出現(xiàn)受彎屈服；在判別地震作用2及中震時(shí)，核心筒連梁僅出現(xiàn)程度較輕的屈服（主要表現(xiàn)為面筋配筋率略>2.5%），可判斷為輕微的損傷；另，右側(cè)的邊框架梁在中震下也出現(xiàn)輕微屈服，經(jīng)將梁寬度適當(dāng)加大后，即可滿足該梁中震不屈服。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，將按小震和中震兩者的較大值對(duì)構(gòu)件進(jìn)行配筋，這樣則能實(shí)現(xiàn)中震作用下結(jié)構(gòu)“重要構(gòu)件不屈服，其它構(gòu)件部分允許受彎屈服，可修復(fù)使用”的第二階段抗震性能水準(zhǔn)。
對(duì)大震作用，則可以采用相應(yīng)軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈塑性分析（Pushover）及用接口程序BEPTA進(jìn)行模型的前處理和準(zhǔn)備工作后通過(guò)分析軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析。按彈塑性程序計(jì)算所反映的塑性發(fā)展程度來(lái)對(duì)構(gòu)件以至整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的性能評(píng)價(jià)。
針對(duì)高層超限建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)工程進(jìn)行超限設(shè)計(jì)時(shí)，除超限審查本身所要求的抗震方面的內(nèi)容外，還應(yīng)對(duì)風(fēng)載作用、溫差效應(yīng)、混凝土徐變收縮的影響、解決鋼管柱與混凝土內(nèi)筒間豎向壓縮變形差對(duì)框架梁產(chǎn)生過(guò)大附加內(nèi)力的對(duì)應(yīng)措施等進(jìn)行分析，雖然這些因素并非抗震超限審查的必須內(nèi)容，但確都屬于高層超限結(jié)構(gòu)能否真正實(shí)施所必須分析和解決的問(wèn)題。
三、總結(jié)
當(dāng)進(jìn)行采用軟件在施工模擬進(jìn)行分析中，應(yīng)綜合考慮在施工階段由主體結(jié)構(gòu)去承受后加的恒載、活載、風(fēng)載及地震等作用，計(jì)算中同時(shí)考慮混凝土與鋼管混凝土徐變收縮的等影響的諸多因素，才能確保滿足高層超限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城鎮(zhèn)人口日益增加，致使城市住房建設(shè)用地較為緊張，超高層住宅建筑的建設(shè)也日益增加。目前，超高層住宅建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的變化愈加明顯，許多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案逐漸被超高層住宅建筑工程所采用。同時(shí)住宅建筑結(jié)構(gòu)類型與使用功能越來(lái)越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化，對(duì)住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的要求也不斷提高。在超高層建筑建設(shè)過(guò)程中，部分建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)并不是十分合理，加上工程設(shè)計(jì)人員容易出現(xiàn)一些概念性的錯(cuò)誤，給建筑的質(zhì)量安全和使用帶來(lái)了一定的安全隱患。因此，如何提高超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，就成為了工程設(shè)計(jì)人員面臨的一項(xiàng)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(gòu)體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，120m＜高度＜150m，屬于B級(jí)高度建筑，樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋砼梁板體系。
建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類)，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年。所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)地類別為Ⅲ類，場(chǎng)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(gòu)阻尼比0.05。建筑類別調(diào)整后用于抗震驗(yàn)算的烈度為7度，用于確定抗震等級(jí)的烈度為7度，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)。
2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
本工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，主樓基礎(chǔ)采用沖鉆孔灌注樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(fēng)化凝灰?guī)r(11)層，樁身全斷面進(jìn)入持力層≥1100mm，樁長(zhǎng)約50m。樁基全面施工前應(yīng)進(jìn)行試打樁及靜載試驗(yàn)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(tái)按抗沖切、剪切計(jì)算厚度為2700mm，承臺(tái)面標(biāo)高為－5.200，基礎(chǔ)埋置深度為7.7m(從室外地面起算)。
3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 超限情況的認(rèn)定
參照建設(shè)部建質(zhì)［2006］220號(hào)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》附錄一“超限高層建筑工程主要范圍的參照簡(jiǎn)表”，結(jié)合本工程實(shí)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(shè)防烈度為7度，剪力墻結(jié)構(gòu)，總高度138.05m＞［120m］，超限。
(2)同時(shí)具有附表二所列三項(xiàng)及三項(xiàng)以上不規(guī)則的高層建筑(因篇幅所限，本文不再詳細(xì)列出)。
第一項(xiàng)．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(xiàng)。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(xiàng)不規(guī)則的高層建筑工程。根據(jù)SATWE計(jì)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(gòu)計(jì)算分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本工程為剪力墻結(jié)構(gòu)，120m＜高度＜150m，屬于B級(jí)高度建筑，按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3－2002)(以下簡(jiǎn)稱高規(guī))5.1.13條規(guī)定:
(1)應(yīng)采用至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力位移計(jì)算。
(2)應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行整體補(bǔ)充計(jì)算。
根據(jù)《高規(guī)》要求，本工程采用的時(shí)程分析計(jì)算程序?yàn)镻KPM系列的SATWE軟件，并采用PMSAP軟件進(jìn)行對(duì)比分析。
本工程屬于純剪結(jié)構(gòu)，作為抗側(cè)力構(gòu)件的剪力墻，選用正確的結(jié)構(gòu)分析程序尤為重要。SATWE對(duì)剪力墻采用墻元模型來(lái)分析其受力狀態(tài)，這種模型的計(jì)算精度比薄壁柱單元高，所以我省大多數(shù)工程的結(jié)構(gòu)計(jì)算都選用SATWE程序。實(shí)際上就有限元理論目前的發(fā)展水平來(lái)看，用殼元來(lái)模擬剪力墻的受力狀態(tài)是比較切合實(shí)際的，因?yàn)闅ぴ图袅σ粯樱扔衅矫鎯?nèi)剛度，又有平面外剛度。實(shí)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?jiǎng)澐值碾y度，SATWE借鑒了SAP84的墻元概念，在四節(jié)點(diǎn)等參平面殼元的基礎(chǔ)上，采用靜力凝聚原理構(gòu)造了一種通用墻元，減少了部分剪力墻因墻元細(xì)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(duì)樓板采用平面板元或殼元來(lái)模擬其真實(shí)的受力狀態(tài)和剛度，對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析比較精確，但是這樣處理會(huì)增加許多計(jì)算工作。在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)分析中，多采用“樓板平面內(nèi)無(wú)限剛”假定，以達(dá)到減少自由度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)分析的目的，這對(duì)于某些工程可能導(dǎo)致較大的計(jì)算誤差。SATWE對(duì)于樓板采用了以下幾種假定:(1)樓板平面內(nèi)無(wú)限剛；(2)樓板分塊平面內(nèi)無(wú)限剛；(3)樓板分塊平面內(nèi)無(wú)限剛，并帶有彈性連接板；(4)樓板為彈性連接板。對(duì)彈性樓板實(shí)際上是以PMCAD前處理數(shù)據(jù)中的一個(gè)房間的樓板作為一個(gè)超單元，內(nèi)部自由度被凝聚了，計(jì)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(yīng)采用兩個(gè)不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力位移計(jì)算，由于PMSAP對(duì)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(gòu)的真實(shí)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(duì)SATWE程序的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、校核，是比較可信的。
SATWE和PMSAP兩個(gè)程序均采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，彈性時(shí)程分析法計(jì)算結(jié)果作為振型分解反應(yīng)譜法的補(bǔ)充。
程分析主要結(jié)果匯總?cè)缦?
表1 結(jié)構(gòu)模態(tài)信息
表2 地震荷載(反應(yīng)譜法)和風(fēng)荷載下計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)
多遇地震時(shí)彈性時(shí)程分析所取的地面運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)程的最大值為35cm/s2。針對(duì)報(bào)告中提供的實(shí)際強(qiáng)震記錄和人工模擬的加速度時(shí)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(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%，且三條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值亦大于振型分解反應(yīng)譜法(以下簡(jiǎn)稱CQC)計(jì)算結(jié)果的80%。由此可見(jiàn)本工程選擇的地震波是滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求的。
SATWE和PMSAP時(shí)程分析的樓層剪力曲線如(圖1、圖2)所示。
圖1 SATWE時(shí)程分析樓層剪力圖
圖2 PMSAP時(shí)程分析樓層剪力圖
比較上圖振型分解反應(yīng)譜法(CQC)計(jì)算的樓層剪力曲線圖，在大部分樓層基本能包絡(luò)時(shí)程分析曲線，僅電算34層以上CQC法計(jì)算樓層剪力略小于時(shí)程分析的結(jié)果。由此可見(jiàn)振型分解反應(yīng)譜法用于本工程的抗震分析是安全可靠的。設(shè)計(jì)中仍以振型分解反應(yīng)譜法計(jì)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(huì)專家的認(rèn)可。
比較PMSAP和SATWE計(jì)算出的基底剪力非常接近，其余參數(shù)如周期、結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量、地震荷載和風(fēng)荷載下計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)位移、地震下的剪重比等都比較接近，說(shuō)明用這兩個(gè)程序做計(jì)算分析是可以互相校核的。
3 抗震性能設(shè)計(jì)
本工程綜合考慮設(shè)防烈度，場(chǎng)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(guò)A級(jí)而未超過(guò)B級(jí)，故將本工程預(yù)期抗震性能目標(biāo)定位在“D”級(jí)，即為小震下滿足性能水準(zhǔn)1的要求，中震滿足性能水準(zhǔn)4的要求，大震下滿足性能水準(zhǔn)5的要求。
普通的高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基于小振彈性設(shè)計(jì)，對(duì)于本超高層結(jié)構(gòu)作為主要承重構(gòu)件的剪力墻，尤其是底部加強(qiáng)區(qū)需要提高其抗震承載能力。根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的要求，剪力墻也需要有更高的抗震安全儲(chǔ)備，所以本工程剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)采用中震設(shè)計(jì)。具體措施如下:
(1)根據(jù)安評(píng)報(bào)告中震設(shè)計(jì)的地震影響系數(shù)最大值采用0.23，不考慮與抗震等級(jí)有關(guān)的內(nèi)力增大系數(shù)(即剪力墻抗震等級(jí)定為四級(jí))，不計(jì)入風(fēng)荷載的組合效應(yīng)。
(2)抗剪驗(yàn)算按中震彈性設(shè)計(jì)，考慮重力荷載與地震作用組合的分項(xiàng)系數(shù)，材料強(qiáng)度取設(shè)計(jì)值，考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。計(jì)算結(jié)果作為剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)水平筋的配筋依據(jù)。
(3)抗彎驗(yàn)算按中震不屈服設(shè)計(jì)，不考慮重力荷載與地震作用組合的分項(xiàng)系數(shù)，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。計(jì)算結(jié)果作為剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)約束邊緣構(gòu)件豎向鋼筋的配筋依據(jù)。
本工程通過(guò)對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)進(jìn)行中震設(shè)計(jì)，即抗彎承載力按中震不屈服復(fù)核，抗剪承載力按中震彈性復(fù)核，結(jié)構(gòu)能滿足性能水準(zhǔn)1、4的要求，預(yù)估結(jié)構(gòu)在大震作用下能滿足性能水準(zhǔn)5的要求。各性能水準(zhǔn)目標(biāo)具體描述如下:
性能水準(zhǔn)1:結(jié)構(gòu)在遭受多遇地震后完好，無(wú)損傷，一般不需修理即可繼續(xù)使用，人們不會(huì)因結(jié)構(gòu)損傷造成傷害，可安全出入和使用。
性能水準(zhǔn)4:遭受設(shè)防烈度地震后結(jié)構(gòu)的重要部位構(gòu)件輕微損壞，出現(xiàn)輕微裂縫，其他部位普通構(gòu)件及耗能構(gòu)件發(fā)生中等損害。
性能水準(zhǔn)5:結(jié)構(gòu)在預(yù)估的罕遇地震下發(fā)生比較嚴(yán)重的損壞，耗能構(gòu)件及部分普通構(gòu)件損壞比較嚴(yán)重，關(guān)鍵構(gòu)件中等損壞，有明顯裂縫，結(jié)構(gòu)需要排險(xiǎn)大修。
4 結(jié)論
通過(guò)工程實(shí)例分析超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：①PMSAP和SATWE計(jì)算結(jié)果的比較表明了SATWE計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基本可靠的；②采用合理的方法對(duì)部分樓層剪力進(jìn)行了調(diào)整，能夠有效確保工程抗震分析安全、可靠；③對(duì)剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)采用中震設(shè)計(jì)，能夠滿足住宅建筑的抗震需要。
