發(fā)布時(shí)間：2023-07-24 16:32:21
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層；超高層；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
引 言
復(fù)雜高層與超高層與普通的高層建筑有所不同，必須引起設(shè)計(jì)人員的注意。隨著超高建筑物的不斷增加，雖然逐漸地暴露出一些設(shè)計(jì)方面存在的不足，但這些問題為人們?cè)谌蘸蟮某呓ㄖㄔO(shè)方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。為此，本文首先對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑與普通高層的差異進(jìn)行比較，然后對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。
1 復(fù)雜高層與超高層建筑和普通高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的區(qū)別
復(fù)雜高層與超高層建筑和普通建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在明顯的差異，一般普通高層的高度基本都建立在200m以內(nèi)，而復(fù)雜高層與超高層建筑的高度基本都在200米以上乃至上千米。對(duì)于普通高層，人們大多采用的是混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但復(fù)雜高層與超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還可以選擇全鋼結(jié)構(gòu)或者混合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)由于復(fù)雜高層與超高層建筑對(duì)消防以及機(jī)電設(shè)備的要求要更高一些，因此要考慮到避難層與機(jī)電設(shè)備層的設(shè)計(jì)。為避免地震等自然災(zāi)害對(duì)建筑物的破壞，復(fù)雜高層與超高層建筑在平面形狀的選擇上較普通的高層建筑要少得多，并且要滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的抗震要求。另外復(fù)雜高層與超高層建筑需要考慮風(fēng)載荷作用下舒適度的問題，而普通高層建筑無(wú)需考慮。
2 復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的問題
2.1 抗震設(shè)防烈度
對(duì)于超過100m以上的建筑物，在不同強(qiáng)度的抗震設(shè)防烈度下，對(duì)于建筑物的高度要求也是不盡相同的。一般情況下，抗震設(shè)防烈度在8度的區(qū)域不適宜建設(shè)300m以上的建筑物，復(fù)雜高層與超高層建筑適合建設(shè)在抗震設(shè)防烈度在6度的地區(qū)。
2.2 結(jié)構(gòu)方案
對(duì)于一個(gè)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)師來(lái)說，在設(shè)計(jì)中首先就要考慮到建筑物的結(jié)構(gòu)方案問題，尤其對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑來(lái)說，如果結(jié)構(gòu)方案選擇不當(dāng)，將會(huì)引起整個(gè)方案的調(diào)整，因此，在設(shè)計(jì)單位進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要有結(jié)構(gòu)專業(yè)參與到設(shè)計(jì)當(dāng)中。
2.3 結(jié)構(gòu)類型
在復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)類型的選擇上，人們不但要充分考慮到擬建方案所在地的巖土工程地質(zhì)條件，同時(shí)要考慮到該區(qū)域的抗震度要求。另外，為了節(jié)約建筑成本，人們還需要充分考慮到在工程造價(jià)問題以及施工的合理性問題，同等條件下選擇造價(jià)較低的合理的結(jié)構(gòu)類型。
2.4 關(guān)注舒適度和施工過程
2.4.1 高層建筑水平振動(dòng)舒適度
復(fù)雜高層與超高層建筑因其結(jié)構(gòu)較柔，設(shè)計(jì)時(shí)，除保證結(jié)構(gòu)安全外，還需滿足室內(nèi)居住人群的舒適度要求，高層混凝土規(guī)程、高鋼規(guī)程均提出了明確的設(shè)計(jì)要求，需對(duì)高層建筑物在順風(fēng)向和橫風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度進(jìn)行控制。復(fù)雜高層建筑需講行舒適度分析，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)阻尼比宜取0.02，對(duì)混合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)阻尼比可根據(jù)情況取0.01～0.02舒適度驗(yàn)算時(shí)，可取10年重現(xiàn)期下風(fēng)壓值進(jìn)行。高層混凝土規(guī)程和高鋼規(guī)對(duì)舒適度驗(yàn)算的要求，公寓類建筑（如住宅、公寓）和公共建筑（如辦公、旅館）因功能不同，其水平振動(dòng)指標(biāo)限值也有所不同。當(dāng)水平振動(dòng)舒適度不滿足或?yàn)檫M(jìn)一步提高舒適度水平時(shí)，可采用增設(shè)TMD（可調(diào)質(zhì)量阻尼器），TLD（可調(diào)液體阻尼器）等方法實(shí)現(xiàn)。
2.4.2 大跨、懸挑柔性樓蓋豎向振動(dòng)舒適度控制
復(fù)雜高層建筑設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)大跨度樓板、空中連橋、大跨懸挑等復(fù)雜建筑特征，此類部位由干結(jié)構(gòu)豎向自振頻率較低，與行人激勵(lì)頻率相近，彼時(shí)需對(duì)樓蓋設(shè)計(jì)時(shí)的舒適度問題予以關(guān)注。高層混凝土規(guī)程要求樓蓋結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)頻率不宜小于3Hz，且對(duì)不同豎向自振頻率下的樓蓋豎向振動(dòng)舒適度峰值也提出了控制要求。因適用對(duì)象不同，住宅、辦公建筑、商場(chǎng)及走廊建筑的豎向振動(dòng)峰值加速度限值亦不相同。
2.4.3 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮施工建造過程的可實(shí)施性
設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位鋼筋及鋼材傳力的可靠性以及現(xiàn)場(chǎng)施工的可實(shí)施性。型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)中主筋與型鋼相交時(shí)常用四種處理方法：①鋼筋繞討型鋼；②型鋼表面焊接鋼筋連接套筒；③鋼板上開洞穿鋼筋；④鋼筋與型鋼表面加勁板相焊接。復(fù)雜高層建筑施工方法會(huì)采取一些特殊工藝，如某塔采用“內(nèi)理型混凝土施工、造型中部增設(shè)水平臨時(shí)支撐桁架”見圖1。
3 復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 風(fēng)載荷
在復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，由于建筑結(jié)構(gòu)的第一自振周期與其所在地面卓越周期相差很大，隨著建筑物高度的不斷增加，風(fēng)載荷的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地震對(duì)建筑物的影響，特別是對(duì)于一些比較柔的復(fù)雜高層與超高層建筑，風(fēng)載荷是它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的控制因素。因此，人們有必要對(duì)風(fēng)載荷進(jìn)行專業(yè)的研究。一般情況下，我國(guó)規(guī)定風(fēng)載荷的計(jì)算公式為Wk=βzμsμzW0，其中μz為風(fēng)壓高度的變化系數(shù)。其中A類地面：μz=0.794Z0.24；B類地面：μz=0.479Z0.52；C類地面：μz=0.284Z0.40。在《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》當(dāng)中，對(duì)200m以上的復(fù)雜高層與超高層建筑也進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)范，其中就包括在對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑確定非圓形截面橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載情況時(shí)，要求必須進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。它的主要目的在于通過試驗(yàn)對(duì)建筑外形的空氣動(dòng)力進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及主體結(jié)構(gòu)的風(fēng)載荷的標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)設(shè)計(jì)整體進(jìn)行優(yōu)化。
3.2 重力載荷
對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到重力載荷的傳力情況，實(shí)現(xiàn)合理的傳力途徑，因此在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于重力載荷的途徑要盡可能地直接明了，同時(shí)要充分考慮到因建筑外圈框架和核心筒之間軸壓比之間的差異而造成的變形差對(duì)水平構(gòu)件產(chǎn)生的影響。一般采用一些施工的處理方法連接框架與核心筒。
3.3 混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在復(fù)雜高層與超高層的建筑當(dāng)中，很多時(shí)候都會(huì)采用混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，混合結(jié)構(gòu)分為三種，而在實(shí)際中常用的是圓鋼管或者是矩形鋼管的混凝土框架與鋼筋混凝土核心筒的混合結(jié)構(gòu)，以及型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土核心筒（內(nèi)外框梁為鋼梁或型鋼混凝土梁）的混合結(jié)構(gòu)兩種。每種結(jié)構(gòu)類型在設(shè)計(jì)上對(duì)鋼材用量的需要也不盡相同。在設(shè)計(jì)中，要考慮到對(duì)型鋼、圓鋼管混凝土中柱鋼骨的含鋼量，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)程的要求進(jìn)行控制，同時(shí)，在鋼筋混凝土的核心筒要設(shè)置型鋼柱，這樣就可以確保型鋼混凝土、筒體延性相同，從而促使它們兩者之間的豎向變形減小。對(duì)于結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度無(wú)法滿足變形需要的混合結(jié)構(gòu)，人們采取相應(yīng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)。比如，設(shè)置水平伸臂桁架的加強(qiáng)層，或利用避難層或設(shè)備層在外框或外框筒周邊設(shè)置環(huán)狀桁架。
4 復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)
4.1 構(gòu)造設(shè)計(jì)要合理
在對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證構(gòu)造的設(shè)計(jì)謹(jǐn)慎并合理，重點(diǎn)要注意對(duì)一些薄弱的部位進(jìn)行加強(qiáng)，避免出現(xiàn)薄弱層，充分考慮到溫度應(yīng)力對(duì)建筑物的影響以及建筑物的抗震能力，注意構(gòu)件的延性以及鋼筋的錨固長(zhǎng)度，在對(duì)平面和立面進(jìn)行布置時(shí)要確保平整均勻。
4.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖要合適
計(jì)算簡(jiǎn)圖是對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)安全。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，人們必須從計(jì)算簡(jiǎn)圖抓起，慎重研究，合理選擇，對(duì)于存在于計(jì)算簡(jiǎn)圖中的誤差，要保證其值控制在技術(shù)規(guī)程允許的范圍內(nèi)。
4.3 結(jié)構(gòu)方案選擇要合理
建筑方案的合理性取決于結(jié)構(gòu)方案是否合理，因此，在選擇結(jié)構(gòu)方案時(shí)不但要充分考慮到經(jīng)濟(jì)因素，還要充分考慮方案的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)能夠充分結(jié)合設(shè)計(jì)要求、材料、施工以及自然因素等來(lái)確定結(jié)構(gòu)方案，確保結(jié)構(gòu)方案的合理性。
4.4 基礎(chǔ)方案選擇要合理
在進(jìn)行基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師要考慮到載荷的分布情況，工程所在的自然因素、地質(zhì)條件，施工方的施工條件，周圍建筑物對(duì)所設(shè)計(jì)建筑物造成的影響等各方面因素，以此來(lái)確保基礎(chǔ)方案的選擇既經(jīng)濟(jì)又合理，達(dá)到最優(yōu)效果。
5 結(jié)束語(yǔ)
復(fù)雜高層與超高層建筑是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果，隨著科技進(jìn)步，越來(lái)越多的復(fù)雜高層與超高層建筑將會(huì)逐漸亮相于城市之中，我們雖然在復(fù)雜高層與超高層建筑當(dāng)中取得了一定的成績(jī)，但仍需我們不斷研究與改進(jìn)，使復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加完美，發(fā)展更為迅速。
參考文獻(xiàn)
[1]陳曉丹.超高層建筑設(shè)計(jì)中需要注意的問題[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā).2011（01）：24～25.
關(guān)鍵詞 ：超高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)體系 整體傾斜
引言
一般情況下，高層的建筑概念設(shè)計(jì)有很多種，但對(duì)于加強(qiáng)高層建筑抗震能力的概念設(shè)計(jì)則運(yùn)用的比較廣泛。超高層建筑的設(shè)計(jì)以及施工通常都要耗費(fèi)更多的財(cái)力和物力，因此控制好超高層建筑的質(zhì)量和抗震效果至關(guān)重要。但如何設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的方法卻是不確定的，在這個(gè)過程中需要考慮建筑物的自身特征以及相關(guān)的外部因素。本文主要介紹的就是關(guān)于超高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的問題，并作出提升超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的相關(guān)建議。
一、 關(guān)于超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及相關(guān)要點(diǎn)
（一） 重力荷載迅速增大，控制建筑物的水平位移成為主要矛盾
由于超高層建筑相對(duì)于其他類型的建筑具有不同的特性，使得其建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也具有自身的一些特點(diǎn)。首先，超高層建筑在高度上具有其他建筑所不可比擬的特性。因此，隨著建筑物的高度不斷上升，其重力荷載也呈直線上升的趨勢(shì)，作用在豎向構(gòu)件柱以及墻上的軸壓力也隨之增加。在這樣的條件下對(duì)于基礎(chǔ)的承載力也就提出了更高的要求。與此同時(shí)，控制建筑物的水平位移也成為了主要矛盾，這種情況主要是由兩方面原因所造成的。一方面，超高層建筑的高度較高，使得風(fēng)作用效應(yīng)加大；而風(fēng)力的加大也就使得合力作用點(diǎn)的位置變高，從而使其對(duì)于建筑物產(chǎn)生的作用效應(yīng)也就變得更大。另一方面，超高層建筑的高度過高使得其自身的重心位置也相應(yīng)的被升高，建筑的結(jié)構(gòu)自重也相應(yīng)的加大，此時(shí)在地震作用下就將導(dǎo)致薄弱部位加速破壞。
（二） 豎向構(gòu)件產(chǎn)生的縮短變形差對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響增大
受力變形、干縮變形以及徐變變形都是豎向構(gòu)件總壓縮量的構(gòu)成部分。通常情況下，受力變形都會(huì)在瞬時(shí)間完成，并且變形量能夠根據(jù)胡克定律進(jìn)行大致的測(cè)量。而干縮變形所需要的時(shí)間則相對(duì)較長(zhǎng)，通過相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在一般條件下干縮變形量大致占總壓縮量的三分之一左右。而耗時(shí)最長(zhǎng)的就是徐變變形量，線性徐變能夠通過公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。而受到構(gòu)件的總壓縮量隨著高度的不斷上升而增大的影響，使得在超高層建筑中豎向構(gòu)件產(chǎn)生的縮短變形差對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響也逐漸變大。
（三） 傾覆力矩增大，整體穩(wěn)定性要求提高
超高層建筑由于在建設(shè)的過程中，高度不斷上升使得側(cè)向風(fēng)力引起的傾覆力矩也會(huì)不斷增加，隨之而來(lái)的是抗傾覆力的要求也隨之升高。許多具體的工程施工中都會(huì)采用增加基礎(chǔ)埋深以及加大基礎(chǔ)寬度或者是采取抗拔樁基等手段來(lái)達(dá)到保證整體穩(wěn)定性的需求，來(lái)強(qiáng)化整體的穩(wěn)定性。
（四） 防火防災(zāi)的重要性顯現(xiàn)，建筑物的重要性等級(jí)升高
與此同時(shí)，在進(jìn)行超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)著重考慮防火防災(zāi)的功效，凸顯出防火放防災(zāi)的重要作用。這是由于超高層建筑的一些建筑材料雖然具有耐熱的特性，但是耐火的功效卻不甚理想，一旦放生火災(zāi)的話極易造成重大的損失。并且由于高層建筑與地面之間的空間距離較大，高層中的人們很難找到有效的逃生途徑也容易造成大的人員傷亡。此外，在出現(xiàn)地震等坍塌性事故時(shí)，需要較長(zhǎng)的疏散時(shí)間，但超高層建筑大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)時(shí)間的疏散過程中極易發(fā)生其他的安全事故。與此同時(shí)，超高層建筑的投資一般都比較巨大，并且在所屬區(qū)域一般都應(yīng)是當(dāng)做代表性建筑來(lái)建造的。所以超高層建筑無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)上，還是在文化乃至政治上都具有較強(qiáng)的影響。為此，在進(jìn)行超高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必要強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性，強(qiáng)化建筑的整體性能質(zhì)量。
（五） 控制風(fēng)振加速度符合人體舒適度要求
一般情況下，風(fēng)力的作用效果都會(huì)隨著高度的升高而不斷加強(qiáng)，在超高層建筑中風(fēng)力的作用效果尤為明顯。但是風(fēng)振作用過于顯著會(huì)影響到人們的舒適度，不利于人們的工作和生活，因此如何處理好風(fēng)振及速度與人體舒適度之間的平衡成為了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要問題。為此，必須控制好頂層的最大加速度，使其滿足規(guī)定的限值。此外還要掌控好由風(fēng)振帶來(lái)的扭轉(zhuǎn)加速度，通常情況下不應(yīng)該超過標(biāo)定的限值。與此同時(shí)，鑒于超高層建筑的高度較大，使得垂直于圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面上的風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)也迅速增大，所以圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)。
二、 超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體方法
進(jìn)行超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要掌握好相關(guān)的要點(diǎn)，了解相關(guān)的結(jié)構(gòu)特征，還要在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上合理的利用設(shè)計(jì)方法。首先，根據(jù)超高層建筑的自身特點(diǎn)就要做到減輕自重，減少地震作用。在這方面通常可以采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，全鋼結(jié)構(gòu)以及輕質(zhì)隔斷等都能夠起到很明顯的減輕結(jié)構(gòu)自重，減小地震作用的效果。其次，就要降低風(fēng)作用的水平力。降低風(fēng)作用水平力的主要手段可以從減小迎風(fēng)面積、降低風(fēng)力形心以及選用體型系數(shù)較小的建筑平面形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中為了減小迎風(fēng)面積可以采用正方形的平面形式，如果計(jì)算對(duì)角線方向的迎風(fēng)面寬則可以采用圓形的平面形式。而降低風(fēng)力形心的方式主要可以通過采用下大上小的立面體型來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方式不僅可以有效的減小高風(fēng)壓在高處的迎風(fēng)面積，也可以通過降低風(fēng)作用的重心來(lái)使建筑物底部的傾覆總彎矩減小。與此同時(shí)，還應(yīng)做到減少振動(dòng)耗散輸入能量。在這方面主要可以采取阻尼裝置或者加大阻尼比的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。還要選擇耗能、減振的結(jié)構(gòu)體系，像利用偏心支撐的鋼結(jié)構(gòu)具有耗能的水平段，使用橡膠支座都能夠做到有效的減振。最后需要完成的就是加強(qiáng)抗震措施。為了強(qiáng)化超高層建筑的抗震能力，就要從多方面共同入手。首先就要為建筑配有明確合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖，科學(xué)的分析地震作用以及相關(guān)的受力情況。大多數(shù)情況下，圓形、正多邊形以及正方形等平面形狀能夠做到避免強(qiáng)弱軸的抗力不同和變性差異。但在具體的設(shè)計(jì)過程中也需要考慮到相應(yīng)的問題。例如，要注意到結(jié)構(gòu)平面形狀是否做到對(duì)稱，是否設(shè)置了多道抗震防線以及是否在滿足了強(qiáng)度等方面的需求后采用了延性更好的結(jié)構(gòu)材料等。此外，為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性還應(yīng)利用多個(gè)權(quán)威程序進(jìn)行核算對(duì)比，使計(jì)算出的結(jié)果更加具有科學(xué)性和說服力。并且在設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)盡量向智能化方向偏轉(zhuǎn)，增強(qiáng)對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可控性。
結(jié)束語(yǔ)
超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于建筑的整體效果和實(shí)際功能質(zhì)量具有重要的影響，但是適合的設(shè)計(jì)方法卻也不是單一的。在進(jìn)行設(shè)計(jì)方法以及方案的選擇上，可以根據(jù)建筑的實(shí)際特點(diǎn)和需要來(lái)進(jìn)行有針對(duì)性的選用。但終歸來(lái)說，應(yīng)當(dāng)通過科學(xué)的設(shè)計(jì)方法使超高層建筑具備安全、舒適以及適用等方面的特征，達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，滿足社會(huì)以及公眾的需要。
參考文獻(xiàn)：
[1]邱倉(cāng)虎，劉建平，張宇華，謝詩(shī)溶，杜文博. 對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的實(shí)踐與思考[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2012，07：22-26.
【關(guān)鍵詞】超高層建筑；SRC型鋼柱；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題；施工方法
1 超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題
1.1 采用SRC柱時(shí)，柱中型鋼下端的埋置部位問題
高層及超高層建筑地下室的層數(shù)依據(jù)基礎(chǔ)埋深、使用功能、地質(zhì)條件綜合確定，少則二至三層，多則四層及以上。如果地下室的豎向剛度和水平剛度能滿足《抗規(guī)》6.1.14條和《高規(guī)》5.3.7條的相關(guān)要求，那么，地下室的頂板可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，即是說計(jì)算時(shí)可以地下室的頂板為固定端對(duì)上部結(jié)構(gòu)(懸臂體)進(jìn)行抗震、抗風(fēng)等進(jìn)行整體計(jì)算?！犊挂?guī)》6.1.3條和《高規(guī)》4.8.5條規(guī)定，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層以下的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或更低等級(jí)。超高層建筑結(jié)構(gòu)的底層柱及抗震墻，因要考慮延性和降低軸壓比等技術(shù)因素，同時(shí)又要從使用上考慮盡可能減少豎向構(gòu)件截面，以爭(zhēng)取更大的使用率等非技術(shù)因素，往往采用SRC柱。如果為多層地下室，且嵌固端在首層，那么，在不考慮延性因素，軸壓比能滿足要求的前提下地下一層以下的柱是否可不設(shè)SRC柱。
筆者認(rèn)為，對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)SRC柱中的型鋼應(yīng)錨固到基礎(chǔ)中，錨固在地下一層以下的柱中存在不安全因素，原因是：對(duì)帶有地下室的高層建筑來(lái)說，目前計(jì)算時(shí)通用的做法是：考慮土體或大底盤對(duì)地下室的側(cè)向約束，將地下室剛度進(jìn)行放大。因此，將地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位計(jì)算，和實(shí)際結(jié)構(gòu)變形相比存在一定誤差。某些超高層項(xiàng)目，出于多種理由本應(yīng)將生根于基礎(chǔ)面或基礎(chǔ)中的SRC中的型鋼，移至地下一層以下柱中，此做法，有待商榷[3]。
1.2 地基規(guī)范允許的基礎(chǔ)整體傾斜對(duì)超高層建筑的整體穩(wěn)定性影響問題
《地基規(guī)范》3.0.4.2條規(guī)定：計(jì)算地基變形時(shí)，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值。同時(shí)，《地基規(guī)范》5.3.4條對(duì)建筑物的地基變形允許值規(guī)定如下：多層和兩層建筑的整體傾斜，當(dāng)高度高于100m時(shí)，建筑物的地基變形允許值為0.002，也就是1/500。超高層建筑的基礎(chǔ)一般為剛性基礎(chǔ)，如果忽略高層建筑地下室的埋深、地下室外墻因土壓力產(chǎn)生的摩擦力等要素對(duì)整體傾斜產(chǎn)生的約束作用。那么，上部結(jié)構(gòu)也將有1/500的傾斜。
目前，大家公認(rèn)重力二階效應(yīng)，一般由兩部分組成。一是構(gòu)件自身?yè)锨鸬母郊又亓π?yīng)，叫效應(yīng)；二是結(jié)構(gòu)在水平荷載或水平地震作用下產(chǎn)生側(cè)移變位后，重力荷載由于該側(cè)移而引起的附加效益，即效應(yīng)。對(duì)一般高層建筑結(jié)構(gòu)而言，效應(yīng)的影響相對(duì)較小，一般能夠忽略不計(jì)，由于結(jié)構(gòu)側(cè)移和重力荷載引起的效應(yīng)相對(duì)較為明顯，可使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移增加，位移較大時(shí)甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。故重力二階效應(yīng)實(shí)際上是效應(yīng)。也即現(xiàn)行《抗規(guī)》與《高規(guī)》涉及的效應(yīng)[4]。
高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)只要有水平側(cè)移，就會(huì)引起重力荷載作用下的側(cè)移二階效應(yīng)。其大小及結(jié)構(gòu)側(cè)移和重力荷載自身大小直接相關(guān)。高層和超高層建筑基礎(chǔ)的整體傾斜，從理論上講，會(huì)使高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平側(cè)移，也會(huì)引起效應(yīng)?，F(xiàn)行《高規(guī)》或《抗規(guī)》有關(guān)涉及效應(yīng)的規(guī)定中，似未明確考慮規(guī)范允許的基礎(chǔ)整體傾斜對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的累積效應(yīng)。作者認(rèn)為，對(duì)超高層建筑來(lái)說，一般高寬比比較大，效應(yīng)敏感。其結(jié)構(gòu)彈性計(jì)算與彈塑性變形計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)側(cè)移中應(yīng)考慮地基規(guī)范允許的基礎(chǔ)整體傾斜值的累積側(cè)移，同時(shí)考慮由此對(duì)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的影響。
2 超高層建筑SRC型鋼柱的施工方法
筆者所在工程主體結(jié)構(gòu)地上43層，地下2層，嵌固位置為地下2層底板, 主體結(jié)構(gòu)采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)柱采用SRC型鋼混凝土柱，鋼骨柱為十字型截面，截面型號(hào)十900×500×20×28。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，確定了如下的施工方法：
2.1 第一段鋼骨柱及上部鋼骨柱的吊裝
安裝前要對(duì)予埋件進(jìn)行復(fù)測(cè)，并在基礎(chǔ)上進(jìn)行放線。根據(jù)鋼骨柱的底標(biāo)高調(diào)整好螺桿上的螺帽。然后鋼骨柱直接安裝就位。當(dāng)由于螺桿長(zhǎng)度影響，螺帽無(wú)法調(diào)整時(shí)，可以在基礎(chǔ)上設(shè)置墊板進(jìn)行墊平，就是在鋼骨柱四角設(shè)置墊板，并由測(cè)量人員跟蹤抄平，使鋼骨柱直接安裝就位即可。每組墊板宜不多于4塊。墊板與基礎(chǔ)面和柱底面的接觸應(yīng)平整、緊密。鋼骨柱用汽車吊吊升到位后，首先將鋼骨柱底板穿入地腳螺栓，放置在調(diào)節(jié)好的螺帽上，并將柱的四面中心線與基礎(chǔ)放線中心線對(duì)齊吻合，四面兼顧，中心線對(duì)準(zhǔn)或已使偏差控制在規(guī)范許可的范圍以內(nèi)時(shí)，穿上壓板，將螺栓擰緊，并在鋼骨柱四周及時(shí)拉設(shè)纜風(fēng)繩確保其穩(wěn)固，此時(shí)即為完成鋼骨柱的就位工作。當(dāng)鋼骨柱吊裝并校正完畢后，及時(shí)利用纜風(fēng)繩進(jìn)行固定，保證鋼骨柱的穩(wěn)定，同時(shí)通知土建單位對(duì)地腳進(jìn)行扎筋、（二次）澆灌等施工，對(duì)鋼骨柱進(jìn)一步穩(wěn)固。
上部鋼骨柱的安裝與首段鋼骨柱的安裝不同點(diǎn)在于柱腳的連接固定方式上不同。上部鋼骨柱吊點(diǎn)設(shè)置在鋼骨柱的上部,利用四個(gè)臨時(shí)連接耳板作為吊點(diǎn)。吊裝前，下節(jié)鋼骨柱頂面和本節(jié)鋼骨柱底面的渣土和浮銹要清除干凈，保證上下節(jié)鋼骨柱對(duì)接面接觸頂緊。
2.2 鋼柱校正
鋼柱的校正主要有鋼柱錯(cuò)口校正、鋼柱軸線校正、垂直度校正及鋼柱標(biāo)高的調(diào)整。第一節(jié)柱柱腳的位移調(diào)整以基面中線與柱身中線對(duì)齊為標(biāo)準(zhǔn)，如有偏差，用千斤頂往反方向調(diào)整，千斤頂?shù)姆醋饔檬芰c(diǎn)可作用在勁性柱腳插筋的根部。第一節(jié)柱校正到位后用攬風(fēng)繩拉住柱頂耳板與底板固定或用角鋼與柱身焊接并支撐在混凝土地面上，且將柱底板與墊塊圍焊，以防柱鋼筋施工過程中對(duì)鋼柱的垂直度的影響[1]；
上部柱校正完后應(yīng)用馬板在柱接頭處將上段柱與下段柱相對(duì)固定，待鋼柱對(duì)接焊完后將馬板割掉；
鋼柱標(biāo)高的調(diào)整：對(duì)于標(biāo)高偏差超規(guī)范的鋼柱須對(duì)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于標(biāo)高偏差較大的須在加工廠進(jìn)行調(diào)整，偏差較小的可以在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，一般調(diào)整方法是在鋼柱接頭位置加墊鐵；
鋼柱軸線校正到正確位置后，進(jìn)行鋼柱垂直度復(fù)核，確保鋼柱垂直度在規(guī)范允許范圍內(nèi)；
鋼柱垂直度的校正采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀分別置于相互垂直的軸線控制線上（借用1m線），精確對(duì)中整平后，后視前方的同一軸線控制線，并固定照準(zhǔn)部，然后縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，照準(zhǔn)鋼柱頭上的標(biāo)尺并讀數(shù)，與設(shè)計(jì)控制值相比后，判斷校正方向并指揮吊裝人員對(duì)鋼柱進(jìn)行校正，直到兩個(gè)正交方向上均校正到正確位置。
2.3 鋼骨柱垂直度校正及焊接偏差預(yù)留值
用兩臺(tái)經(jīng)緯儀從柱的縱橫兩個(gè)軸向同時(shí)觀測(cè)，依靠千斤頂進(jìn)行調(diào)整。柱底部依靠攬風(fēng)繩葫蘆高速柱頂部，無(wú)誤后固定柱腳，并牢固栓緊攬風(fēng)繩。
由于鋼骨柱接頭焊接后會(huì)有一定收縮，因此鋼骨柱在垂直度校正時(shí)必須預(yù)留焊接收縮值，外側(cè)柱的垂直度誤差，以向外側(cè)傾斜3mm 控制預(yù)留焊接收縮量，高層的外側(cè)柱在安裝時(shí)外側(cè)無(wú)攬繩拉點(diǎn)，所以在安放柱時(shí)有意識(shí)的將柱向外側(cè)傾，內(nèi)側(cè)系上攬風(fēng)繩，既保證安全性又保證容易調(diào)整的狀態(tài)。
2.4 檢查驗(yàn)收
鋼骨柱吊裝校正好后，通知監(jiān)理單位驗(yàn)收構(gòu)件校正結(jié)果，驗(yàn)收合格后進(jìn)行下道焊接工序，焊接校正等工序施工完畢，在自檢合格的基礎(chǔ)上，通知監(jiān)理單位、土建單位以及第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，并做好相應(yīng)的資料和影像記錄[2]。
3 總結(jié)
應(yīng)該根據(jù)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐，充分考慮超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題，同時(shí)積極探析SRC型鋼柱的施工方法,進(jìn)而確保超高層建筑能夠順利發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]GB50009-2001 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范.
[2]劉大海.高層建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.
關(guān)鍵詞：基本原則；控制技術(shù)；抗震設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，超高層建筑越來(lái)越多，并且向著普遍化、更超高化、功能綜合化、管理智能化、環(huán)境生態(tài)化的方向發(fā)展，高層建筑的設(shè)計(jì)問題變得日益突出。設(shè)計(jì)人員不僅要掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法及各種先進(jìn)軟件，還要掌握高層建筑的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、體系選擇、抗震設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，如此才能使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。
1 超高層建筑結(jié)構(gòu)體系類型及減震、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
1.1超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系類型
超限高層建筑的類型主要有大底盤、大裙房、多塔樓建筑帶有外挑、懸挑層的建筑。超限高層建筑經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)體系有鋼筋混凝土框架―核心筒結(jié)構(gòu), 它的整體性、抗側(cè)剛度好；混凝土鋼框架結(jié)構(gòu), 具有自重輕、斷面小、承載力大的優(yōu)勢(shì)； 隨著技術(shù)的發(fā)展, 在高層住宅中也出現(xiàn)了新的結(jié)構(gòu)體系, 如現(xiàn)澆框架―短肢剪力墻、現(xiàn)澆框支― 短肢剪力墻。
1.2 超高層建筑減震、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
1.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。
（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱(墻)”的原則。
（2）對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。
（3）承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。
1.2.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線
（1）一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成。
（2）強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。
（3）適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長(zhǎng)階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。
（4）在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對(duì)薄弱，因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。
1.2.3 對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力
（1）構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備，構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。
（2）要使樓層(部位)的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時(shí)，會(huì)由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。
（3）要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。
（4）在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。
2 超高層建筑結(jié)構(gòu)的減震控制技術(shù)
目前, 我國(guó)和世界各國(guó)普遍采用的抗震體系和方法是傳統(tǒng)的抗震體系和方法, 即對(duì)基礎(chǔ)固結(jié)于地面的建筑結(jié)構(gòu)物適當(dāng)調(diào)整其結(jié)構(gòu)的剛度, 允許結(jié)構(gòu)構(gòu)件( 如梁、柱、墻、節(jié)點(diǎn)等) 在地震時(shí)進(jìn)入非彈性狀態(tài), 并具有較大的延性, 使結(jié)構(gòu)物"裂而不倒"。這種抗震設(shè)計(jì)原則, 在很多情況下是有效的, 但也還存一些問題和局限性。
因此在實(shí)施抗震設(shè)防時(shí),必須尋找一種既安全(在突發(fā)的超烈度地震中不破壞、不倒塌) ,又適用(適用于不同烈度、不同建筑結(jié)構(gòu)類型,既保護(hù)建筑結(jié)構(gòu), 又保護(hù)建筑物內(nèi)部的儀器設(shè)備) ,又經(jīng)濟(jì)(不增加建筑造價(jià))的新的抗震新體系, 這就是建筑結(jié)構(gòu)減震控制新體系。這樣, 隔震體系、消能減震體系、結(jié)構(gòu)被動(dòng)及主動(dòng)控制體系就應(yīng)運(yùn)而生了。而由于隔震、消能和各種減震控制體系具有傳統(tǒng)抗震體系所難以比擬的優(yōu)越性, 即明顯有效減震( 能使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)衰減至40%~10% 或更低)、安全、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)及適應(yīng)性廣等,它將作為一種嶄新的抗震體系和理論, 必將引起專家們的關(guān)注。
隔震和減震體系類型主要有:隔震、摩擦耗能體系、被動(dòng)控制體系、主動(dòng)控制體系和混合控制體系。
3 超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)
3.1建筑體型和結(jié)構(gòu)體系
超高層建筑平面和立面的選定, 和結(jié)構(gòu)的可行性、經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。由于高層建筑是以水平荷載為主要控制荷載, 所以在抗震設(shè)計(jì)中為達(dá)到“ 小震不壞, 大震不倒” 的設(shè)計(jì)原則, 應(yīng)力求平面布置簡(jiǎn)單、規(guī)則和對(duì)稱, 避免有應(yīng)力集中的凹角、收縮和樓、電梯間的偏置, 盡量減少扭轉(zhuǎn)的影響。在風(fēng)力作用下則要求建筑物外形選擇合理, 提高結(jié)構(gòu)的剛度。圓形、橢圓形、正多邊形, 都可以大大減少風(fēng)荷載影響。采用剛度較大的建筑, 可以減少風(fēng)振影響和避免建筑物較大的位移。同時(shí)為了使結(jié)構(gòu)具有良好的受力特性, 并滿足建筑上的使用要求, 還必須選擇一個(gè)合適的結(jié)構(gòu)體系。
3.2適宜的剛度
在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 恰如其分地確定建筑物的剛度是十分重要的。建筑物的剛度既不宜過大,結(jié)構(gòu)剛度越大, 自振周期就越短, 建筑物的截面及自重也越大, 地震時(shí)受到的地震力也越大。
但也不宜將建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過柔。過柔的建筑, 在風(fēng)力或地震力的作用下, 會(huì)產(chǎn)生過大的位移及變形, 因此影響建筑物的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和使用性。此外, 通過調(diào)整剛度可避免地震時(shí)建筑物的震動(dòng)與場(chǎng)地土的震動(dòng)特性相同而引起共振, 造成建筑物嚴(yán)重破壞或倒塌。
3.3結(jié)構(gòu)計(jì)算
3.3.1確定總的結(jié)構(gòu)計(jì)算層及劃分計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)層
在項(xiàng)目中由于地下室為車庫(kù)（含6級(jí)人防）,主樓的中心為筒體之外均為大統(tǒng)間, 所以把地下室作為一層計(jì)算。
3.3.2周期折減系數(shù)
在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中, 結(jié)構(gòu)的自振周期一般采用計(jì)算的方法確定, 由于在計(jì)算中只考慮了主要承重結(jié)構(gòu)（梁、柱和剪力墻）的剛度, 而剛度很大的砌體填充墻的剛度在計(jì)算中未反映, 僅考慮其荷載作用。因此計(jì)算所得的周期較實(shí)際周期長(zhǎng)。如果按此計(jì)算地震力偏小, 偏于不安全。所以必須對(duì)計(jì)算周期進(jìn)行調(diào)整折減。
3.3.3連梁剛度折減系數(shù)
剪力墻中的連梁跨度小, 截面高度大, 因此連梁的剛度也大。在地震力作用下其彎矩、剪力很大, 難以按彈性分析結(jié)果去設(shè)計(jì)?，F(xiàn)考慮到地震時(shí)允許連梁局部開裂, 可采用連梁剛度折減系數(shù)βy 。最低可取到0.55。
3.3.4連梁高度的取法
連梁的高度一般情況下為洞口頂至上層樓面,或下層洞口至上層洞口底。但有時(shí)當(dāng)上下兩層層高不同并且洞口離地、樓面距離不統(tǒng)一時(shí), 往往會(huì)出現(xiàn)連梁高度大于層高高度的現(xiàn)先。
3.3.5梁扭矩的折減系數(shù)
由于在結(jié)構(gòu)受力計(jì)算中, 沒能考慮樓板的作用。梁的計(jì)算扭矩遠(yuǎn)大于實(shí)際所承擔(dān)的扭矩, 特別是對(duì)于現(xiàn)澆樓板結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)對(duì)梁扭矩折減，折減取值范圍0.4-1.0。
3.3.6計(jì)算時(shí)構(gòu)件剛度及配筋超限的調(diào)整
為了使結(jié)構(gòu)受力合理可行, 需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。使其具有合適的剛度和內(nèi)力。當(dāng)剛度過大時(shí), 可采用減小構(gòu)件截面尺寸的方法或開洞的方法加以解決。結(jié)構(gòu)計(jì)算的孔洞開設(shè)位置, 可結(jié)合剪力墻的受力特性來(lái)進(jìn)行。一般單肢剪力墻長(zhǎng)度不宜大于8m。
3.4墻肢端部配筋的調(diào)整
在地震力作用下, 墻肢端部鋼筋是主要受力鋼筋, 由偏壓、偏拉計(jì)算決定。當(dāng)計(jì)算值較小, 按構(gòu)造配置。當(dāng)若干個(gè)墻肢交匯于一點(diǎn)時(shí), 局部配筋則會(huì)太多,而使設(shè)計(jì)困難, 為此必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及社會(huì)需求的多樣性，建筑的高度越來(lái)越高，體型變得更加復(fù)雜，并且建筑設(shè)計(jì)追求多功能、多變的使用空間及豐富的立面設(shè)計(jì)效果。因此，就常采用復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系，從而使超高層建筑抗震工作成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李洪愷.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之我見[J].科技與企業(yè)，2012，(13).
【關(guān)鍵詞】隔震建筑物；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；超高層
1、隔震建筑的形式
1.1基礎(chǔ)隔震
基礎(chǔ)隔震是建筑抗震新技術(shù)家族中的佼佼者，大量試驗(yàn)研究及多次強(qiáng)震實(shí)踐表明，基礎(chǔ)隔震以其極少的投資換取很大的安全系數(shù)?；A(chǔ)滑動(dòng)隔震效果受地面運(yùn)動(dòng)頻率特性的影響較小，幾乎不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。
所謂基礎(chǔ)隔震，就是在建筑物的基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間增設(shè)高度很矮，具有足夠可靠性的隔震層，控制地面運(yùn)動(dòng)向上部結(jié)構(gòu)傳遞，地震時(shí)其能量可反饋到地面或由隔震層吸收，以大大減小結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的地震反應(yīng)，確保建筑物的整體安全，其內(nèi)部設(shè)備不發(fā)生破壞或喪失使用功能，室內(nèi)人員不遭受傷害也不會(huì)有強(qiáng)烈震感。同時(shí)，還可防止結(jié)構(gòu)內(nèi)部的次生災(zāi)害。主震后無(wú)需避震疏散，即使發(fā)生罕遇大震隔震房屋也不會(huì)倒塌。
1.2基地隔震形式
1）夾層橡膠墊隔震裝置用于隔震裝置的橡膠墊塊，可用天然橡膠，也可用人工合成橡膠（氯丁膠）。為提高墊塊的垂直承載力和豎向剛度，橡膠墊塊一般由橡膠片與薄銅板疊合而成.
2）鉛芯橡膠支座這樣就使支座具有足夠的初始剛度，在風(fēng)荷來(lái)和制動(dòng)力等常見載荷作用下保持具有足夠的剛度，以滿足正常使用要求，但強(qiáng)地震發(fā)生時(shí)，裝置柔性滑動(dòng)，體系進(jìn)入消能狀態(tài)。
3）滾珠（或滾軸）隔震有自復(fù)位能力的；有加銅拉桿風(fēng)穩(wěn)定裝置；橫向油壓千斤頂位的。另外，還有加消能裝置的，消能裝置有軟消能桿剪，鉛擠壓消能器，油阻尼器，光阻尼器等。
1.3中間層隔震
在基礎(chǔ)以上的中間樓層設(shè)置隔震層，下部結(jié)構(gòu)同普通建筑物一樣直接與地基接觸，因此它不存在基礎(chǔ)隔震建筑的底部體積和墻體數(shù)量問題，但隔震層以下的樓層需要做抗震處理。在市區(qū)場(chǎng)地不太寬裕時(shí)，可把隔震層設(shè)計(jì)在地面以上，在空中變形有利于節(jié)約用地，同時(shí)也能有效減少地基的挖土量。
1.4懸掛隔震
懸掛隔震使將結(jié)構(gòu)的全部或大部分質(zhì)量懸掛起來(lái)，是地震動(dòng)傳遞不到主體質(zhì)量上，產(chǎn)生較小的慣性力，從而起到隔震作用。懸掛結(jié)構(gòu)在橋梁、火電廠鍋爐架等方面有大量應(yīng)用。著名的43層香港匯豐銀行新大樓采用的就是懸掛結(jié)構(gòu)。
2、耐震建筑與隔震建筑造價(jià)比較
由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，隔震建筑物與耐震建筑物造價(jià)比較，建筑物高度在25m以下，隔震建筑物造價(jià)約為耐震建筑物造價(jià)之105%～109%；建筑物高度在25m～31m，隔震建筑物造價(jià)約為耐震建筑物造價(jià)之102%～104%；建筑物高度在31m以上，隔震建筑物造價(jià)約為耐震建筑物造價(jià)之99%～103%。
另比較隔震建筑物結(jié)構(gòu)造價(jià)比較，辦公室隔震建筑物之結(jié)構(gòu)費(fèi)用約占建筑物費(fèi)用之18%，旅館建筑隔震建筑物之結(jié)構(gòu)費(fèi)用約占建筑物費(fèi)用之13%，醫(yī)院隔震建筑物之結(jié)構(gòu)費(fèi)用約占建筑物費(fèi)用之8%。顯示越重要之建筑物，采用隔震建筑物設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)費(fèi)用相對(duì)最經(jīng)濟(jì)。
3、超高層建筑結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)要求與步驟
針對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)，需要嚴(yán)格按照有關(guān)高層建筑規(guī)范條例的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合建筑物所在環(huán)境的實(shí)際情況，遵循隔震設(shè)計(jì)的一般要求，采取合理的設(shè)計(jì)步驟，確保超高層隔震建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化的效果。
3.1隔震設(shè)計(jì)要求
（1）設(shè)計(jì)方案：建筑結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)建筑抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件、建筑結(jié)構(gòu)方案和建筑使用要求，與建筑抗震的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性的對(duì)比分析后，確定其設(shè)計(jì)方案。（2）設(shè)防目標(biāo)：采用隔震設(shè)計(jì)的房屋建筑，其抗震設(shè)防目標(biāo)應(yīng)高于抗震建筑。在水平地震方面，隔震結(jié)構(gòu)具有比抗震結(jié)構(gòu)至少高0.5個(gè)設(shè)防烈度的抗震安全儲(chǔ)備。豎向抗震措施不應(yīng)降低。（3）隔震部件：設(shè)計(jì)文件上應(yīng)注明對(duì)隔震部件的性能要求；隔震部件的設(shè)計(jì)參數(shù)和耐久性應(yīng)由試驗(yàn)確定；并在安裝前對(duì)工程中所有各種類型和規(guī)格的部件原型進(jìn)行抽樣檢測(cè)，每種類型和每一規(guī)格的數(shù)量不應(yīng)少于3個(gè)，抽樣檢測(cè)的合格率應(yīng)為100%。
3.2隔震設(shè)計(jì)步驟
（1）結(jié)構(gòu)隔震控制目標(biāo)的確定。依據(jù)設(shè)防烈度或地震危險(xiǎn)性場(chǎng)地條件以及工程的重要性，確定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定上部結(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)布置，初步確定上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸及材料強(qiáng)度等級(jí)。由于設(shè)置了隔震層，上部結(jié)構(gòu)所受地震作用降低很多。因此，對(duì)柱子軸壓比的限制可適當(dāng)降低，柱子的截面也可適當(dāng)減少。這部分設(shè)計(jì)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(gè)數(shù)和隔震支座的尺寸、布置并進(jìn)行隔震支座設(shè)計(jì)。（4）結(jié)構(gòu)隔震體系動(dòng)力參數(shù)的確定。選擇隔震結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算分析模型，確定結(jié)構(gòu)的剛度、自振周期、阻尼比等動(dòng)力參數(shù)。（5）結(jié)構(gòu)隔震控制驗(yàn)算。計(jì)算結(jié)構(gòu)地震作用和結(jié)構(gòu)的加速度、速度、位移、隔震的水平位移、支座軸力等地震反應(yīng)，確認(rèn)是否滿足設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。
4、超高層隔震建筑物設(shè)計(jì)技術(shù)
超高層隔震建筑物設(shè)計(jì)技術(shù)主要有下列關(guān)鍵因素：
4.1長(zhǎng)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(zhǎng)建筑物基本振動(dòng)周期，但高層建筑物基本振動(dòng)周期往往超過3秒，隔震后即使將建筑物基本振動(dòng)周期拉長(zhǎng)至5秒以上，由反應(yīng)譜顯示，兩者加速度反應(yīng)相差有限。但是在增加阻尼比降低地震位移反應(yīng)，則有其貢獻(xiàn)。
4.2傾覆作用造成隔震組件受拉力
隔震組件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮拉力作用，因此拉力試驗(yàn)成為規(guī)范修訂之首要任務(wù)。
4.3風(fēng)力作用
隔震層設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮地震力作用，但是小地震或風(fēng)力作用，隔震組件是否發(fā)揮功能？仍有待深入探討。
5、隔震應(yīng)用的注意事項(xiàng)
5.1隔震實(shí)際上會(huì)使原有結(jié)構(gòu)的固有周期演唱，在下列情況下不宜采用隔震設(shè)計(jì)：
①基礎(chǔ)土層不穩(wěn)定；
②下部結(jié)構(gòu)變性大，原有結(jié)構(gòu)的固有周期比較長(zhǎng)；
③位于軟弱場(chǎng)地，延長(zhǎng)周期可能引起共振；
④制作中出現(xiàn)負(fù)反力；
5.2隔震裝置必須具有足夠的初始剛度，這樣能滿足正常使用要求。當(dāng)強(qiáng)震發(fā)生時(shí)，裝置柔性消震，體系進(jìn)入消能狀態(tài)。
5.3隔震裝置能使結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)面上柔性滑動(dòng)，在地震來(lái)時(shí)這樣必然會(huì)產(chǎn)生很大的位移。為減低結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)，隔震裝置應(yīng)提供較大的阻尼，具有較大的消能能力。
6、結(jié)語(yǔ)
我國(guó)也是世界上多地震的國(guó)家之一，百分之七十八的國(guó)土面積都需要進(jìn)行抗震設(shè)防，而隔震技術(shù)則是一種經(jīng)濟(jì)有效的防震減災(zāi)技術(shù)。雖然，它的體制還西藥進(jìn)一步健全，但由其原理名了、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必然會(huì)在日后得到長(zhǎng)足的發(fā)展，但就現(xiàn)有技術(shù)水平還未能達(dá)到可以安全面對(duì)最大等級(jí)的地震水平，所以，就目前情況而言，我們更要對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)負(fù)責(zé)，采取更為保守的作為。
參考文獻(xiàn)：
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[3]周錫元 中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震研究和實(shí)踐六十年建筑結(jié)構(gòu) 2009/09
【關(guān)鍵詞】框架―核心筒、鞭梢效應(yīng)，混凝土徐變，
1.工程概況
該超高層工程設(shè)有6層地下室，均用作機(jī)動(dòng)車庫(kù)及設(shè)備用房（地下6層為人防地下室），地下室底板面標(biāo)高為-22.60米。地面以上為59層，其中首層～6層為商務(wù)辦公及餐廳，13、29、45層為避難層，30層為設(shè)備層，其余各層均作辦公用途，地面以上至屋面高度為264.75米，加上屋面以上電梯機(jī)房及構(gòu)架高度為312米。最大高寬比為5.63，總建筑面積約154053O。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析
2.1結(jié)構(gòu)布置及抗震等級(jí)
本工程由于高寬比不大、核心筒尺寸較大，故考慮采用技術(shù)成熟的鋼筋混凝土框架―核心筒結(jié)構(gòu)體系。落地核心筒為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，結(jié)合建筑平面及立面造型，布置了6根1.3×3.4m的鋼筋砼大柱和8根直徑為φ1600～φ1800的鋼管混凝土柱，以稀疏框架的形式來(lái)滿足高檔辦公樓有大面積、開闊景觀視野及盡量增加實(shí)用建筑面積的功能要求，同時(shí)亦可滿足地下室車庫(kù)最大限度停放車輛的需要。結(jié)構(gòu)主體高度超過B類建筑高度限值，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別為乙類，核心筒剪力墻及周邊框架抗震等級(jí)為特一級(jí)。
2.2 結(jié)構(gòu)采取的分析驗(yàn)算方法和加強(qiáng)措施
針對(duì)本工程的特點(diǎn)，采取了下列分析驗(yàn)算方法和加強(qiáng)措施：
1）分別采用SATWE、PMSAP和MIDAS/Gen 3個(gè)不同的空間結(jié)構(gòu)分析程序?qū)Y(jié)構(gòu)在小震及風(fēng)作用進(jìn)行彈性計(jì)算，對(duì)3種程序計(jì)算的結(jié)果加以判斷后用于構(gòu)件設(shè)計(jì)。
2）按“屈服判別法”進(jìn)行中震不屈服驗(yàn)算（驗(yàn)算時(shí)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值），分別按小震（αmax=0.08），屈服判別地震作用1（αmax=0.16），屈服判別地震作用2（αmax=0.20），中震（αmax=0.23）進(jìn)行驗(yàn)算，以判別在此四種情況下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否屈服，何時(shí)屈服及屬何種屈服，從而檢查和掌握本工程中震水準(zhǔn)抗震性能，滿足“中震可修”的設(shè)計(jì)要求。
3）適量加強(qiáng)落地剪力墻的配筋，落地剪力墻的抗震等級(jí)按特一級(jí)設(shè)計(jì)，底部加強(qiáng)部位（-2～6層）剪力墻分布筋的最小配筋率為0.6%，7～30層剪力墻分布筋最小配筋率為0.5%，31層及以上層剪力墻分布筋最小配筋率為0.4%，保證剪力墻在罕遇地震作用下有良好的延性，確保剪力墻在罕遇地震作用下不出現(xiàn)剪切鉸。
4）驗(yàn)算罕遇地震作用下樓板薄弱位置的抗拉、抗剪強(qiáng)度并保證其滿足強(qiáng)度要求（驗(yàn)算時(shí)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值），以確保在罕遇地震作用下樓板仍能作為剛性隔板可靠傳遞水平剪力。
5）按10年一遇風(fēng)荷載取值計(jì)算順風(fēng)向橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度αmax，以不超過《高規(guī)》4.6.6表的限值，作為檢驗(yàn)是否滿足舒適度要求，同時(shí)，將在專門風(fēng)洞試驗(yàn)中提出舒適度評(píng)估要求。
6）采用MIDAS/Gen軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震下的Pushover分析，以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)能否滿足大震階段不倒塌的抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求，并尋找薄弱樓層與薄弱構(gòu)件，制定相應(yīng)的加強(qiáng)措施。
7）采用BEPTA和ABAQU6.5軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震下的動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。
8）采用MIDAS/Gen軟件，通過模擬實(shí)際施工中結(jié)構(gòu)逐層搭建和加載的方法，考慮混凝土和鋼管混凝土隨時(shí)間變化的徐變收縮特性，來(lái)分析混凝土徐變收縮變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。
2.3結(jié)構(gòu)分析結(jié)果
1）小震及風(fēng)作用：
用SATWE、PMSAP和MIDAS/Gen 3個(gè)不同的空間結(jié)構(gòu)分析程序?qū)Y(jié)構(gòu)在小震及風(fēng)作用進(jìn)行彈性計(jì)算結(jié)果表明，本工程各項(xiàng)整體指標(biāo)均能滿足相關(guān)規(guī)范的有關(guān)要求或未超出規(guī)范規(guī)定的最大限值；完全能達(dá)到“小震不壞”的第一階段的抗震性能目標(biāo)。
2）中震作用：
按“屈服判別法”進(jìn)行中震不屈服驗(yàn)算的結(jié)果表明，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)，核心筒連梁出現(xiàn)屈服（主要表現(xiàn)為面筋配筋率略>2.5%），僅出現(xiàn)輕微的損傷。故本工程能滿足中震重要構(gòu)件不屈服，所有構(gòu)件不發(fā)生剪切破壞的抗震性能目標(biāo)要求。
3）大震作用：
在大震作用下，分別進(jìn)行了靜力彈塑性分析（Pushover）和動(dòng)力彈塑性分析。兩種分析方法在性能點(diǎn)處的指標(biāo)見表1。由表1可見，大震作用下，結(jié)構(gòu)的抗震性能滿足防倒塌的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。
表1 靜力彈塑性、動(dòng)力彈塑性分析性能點(diǎn)處的相關(guān)指標(biāo)
4）頂部小塔樓鞭梢效應(yīng)：
本工程屋面以上的電梯機(jī)房及構(gòu)架高度將近50米高，該部分頂部14米的結(jié)構(gòu)布置如圖1.（a）所示，根據(jù)satwe程序計(jì)算，其配筋較小，各項(xiàng)指標(biāo)也滿足要求，但根據(jù)動(dòng)力彈塑性分析結(jié)果，該頂部小塔樓部分在大震作用下最大位移角達(dá)到1/58（Y向），超過規(guī)范限值，出現(xiàn)了強(qiáng)烈的鞭梢效應(yīng)，剪力墻出現(xiàn)嚴(yán)重受壓損傷。后小塔樓部分結(jié)構(gòu)布置調(diào)整為如圖1.（b）所示，才可以滿足要求。
圖1 頂部小塔樓結(jié)構(gòu)平圖
5）混凝土徐變收縮影響
本工程由于豎向構(gòu)件高度大，且外框鋼管柱比內(nèi)筒剪力墻應(yīng)力水平大，兩者由于彈性變形和混凝土徐變引起的沉降差達(dá)到一個(gè)量級(jí)，會(huì)對(duì)部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑正常使用造成不利影響。故本工程對(duì)混凝土通過MIDAS/Gen程序按實(shí)際逐層搭建、逐層加載的模型進(jìn)行分析。分析表明外框鋼管柱與內(nèi)筒剪力墻在34層處豎向壓縮變形差達(dá)222mm。對(duì)此情況采取措施有：a、從混凝土制作工藝上嚴(yán)格控制容易引起混凝土徐變的不利因素；b、在建筑施工期間結(jié)構(gòu)不同高度處的層高預(yù)留不同的后期縮短變形余量的方法；C、對(duì)受豎向壓縮變形差影響較大的框架梁端采用施工階段設(shè)施工鉸的措施。
圖2 設(shè)施工鉸時(shí)與不設(shè)施工鉸時(shí)25層框架梁彎矩
由圖2可知，設(shè)施工鉸模型的彎矩值為531kN.m，不設(shè)施工鉸模型的彎矩值為1479kN.m，前者只有后者的36%。據(jù)此可知，施工階段梁端設(shè)施工鉸的措施可以有效的降低附加彎矩。
3 小結(jié)
1）超高層建筑頂部小塔樓容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的鞭梢效應(yīng)，應(yīng)采取有效的分析方法，考慮該因素，從而對(duì)頂部小塔樓采取加強(qiáng)措施；2）超高層建筑由彈性變形和混凝土徐變引起的沉降差達(dá)到一個(gè)量級(jí)，應(yīng)采取有效措施，降低由此引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑正常使用造成不利影響。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵字超限高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法對(duì)策
中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
隨著建筑結(jié)構(gòu)的體系、體形日趨復(fù)雜化和多樣化，建筑的在重視實(shí)用性的時(shí)候，也越來(lái)越重視其精神功能。所以在目前的高層的建筑設(shè)計(jì)中，一些規(guī)則的設(shè)計(jì)往往比較難中標(biāo)，超限的工程也越來(lái)越高。超限的高層建筑主要是指超出目前的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范所規(guī)定的高度，其體形與傳統(tǒng)的相差較遠(yuǎn)的一些高層建筑工程。新修訂的建筑規(guī)范對(duì)超限的高層建筑提出了比較明確的要求。本論文將以某項(xiàng)超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行剖析。
一、某超限高層建筑的工程概概況
該超限高層建筑位于某開發(fā)新區(qū)，是一幢辦公大樓，具有現(xiàn)代建筑風(fēng)格的特征。圖人給出的是其的正立面圖以及透視，圖2給出的是各層的平面簡(jiǎn)圖以及南立面圖。
圖1正東立面圖及透視圖
圖2平面簡(jiǎn)及南立面圖
根據(jù)圖1和圖2，我們可以知道這幢大樓的結(jié)構(gòu)平面是一個(gè)帶有切口的橢圓，其主體結(jié)構(gòu)有地下室一層，地上的主樓有10層。主樓的平面呈現(xiàn)出半個(gè)小橢圓形，大約高為51米，從第8層起漸漸收進(jìn)；樓頂部具有一裝飾的小塔樓，這座小塔高約為60米。兩側(cè)有裙房四層，分布在南北兩側(cè)，大約高為20米，與主樓連成了一個(gè)整體。
如上圖2所示，地下室層是一個(gè)堅(jiān)固的大底盤；鋼骨的混凝土天橋既可以加強(qiáng)主樓，也可以作為南北兩側(cè)裙房的連續(xù)接板；第五層的中廳其玻璃天柵的兩側(cè)設(shè)有水平支撐的鋼桁架，南北兩側(cè)的裙房由空間鋼管的杄架進(jìn)行連接。裙房和主樓之間存在著一豎并向局部收隴，收隴的尺寸大于是相鄰的下一層水平尺寸的四分之一。
整個(gè)超限高層建筑采用的是現(xiàn)澆鋼筋土的框架作為剪力墻的結(jié)構(gòu)。局部采用的是鋼骨的混凝土以及鋼結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)，采用的是樁筏基礎(chǔ)，其樁型采用的是預(yù)制的混凝土方樁，樓蓋采用的是現(xiàn)澆梁板。該建筑物的安全等級(jí)是二級(jí)，預(yù)計(jì)可使用年限是50年，重要性為丙類，抗震的列度為七度。屬于A級(jí)高層建筑。
二、該超限高層建筑的特點(diǎn)以及難點(diǎn)
該工程的立面和平面比較獨(dú)特，其特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
（1）平面呈現(xiàn)出不規(guī)則的凹凸。正面入口處的凹進(jìn)尺寸與相應(yīng)的投影方向的總尺寸還要大30%，屬于平面規(guī)則性的超限。
（2）該建筑的樓板出現(xiàn)了局部不連續(xù)的情況。圖2所示的第二層到第四層，其洞口的寬度比該層的樓板寬度要大一半，這屬于平面規(guī)則性的超限。
（3）側(cè)向的剛度不規(guī)則：比如說南立面圖，結(jié)構(gòu)豎向收進(jìn)的水平比相鄰的下層還在大四分之一。當(dāng)然也可以看成是裙房與地下室形成的一個(gè)大底盤，上部收進(jìn)的是單塔建筑，這屬于豎向的規(guī)則性超限。
（4）局部抽空的柱子：南側(cè)的裙房第四層是大會(huì)議廳，抽取的柱子形成了局部的大空間。
（5）伸縮縫的間距超限：主樓長(zhǎng)為95米，超過了規(guī)范的伸縮縫的最大間距。
三、該超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及措施
1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于結(jié)構(gòu)布置比較復(fù)雜、體形也比較復(fù)雜的高層建筑，應(yīng)該至少選擇兩個(gè)不同的力學(xué)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并進(jìn)和整體計(jì)算。本論文中采用的是SATWE 和ETABS 軟件。SATWE是利用空間結(jié)構(gòu)的模型，樓板主要是采用符合實(shí)際情況的全彈性板進(jìn)行計(jì)算。ETABS主要是利用空間開，板主要是利用具有面外和面內(nèi)剛度的殼元模型進(jìn)行計(jì)算，剪力墻采用的是能做出準(zhǔn)確反應(yīng)翹曲和氛圍的空間膜元以及邊柱元的模型來(lái)進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸窘ㄖ捏w型并不規(guī)則，所以計(jì)入了在雙向水平的地震的作用下，對(duì)該建筑所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響。故采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法, SATWE 振型數(shù)取21, 有效質(zhì)量參與比大于90%，屋頂?shù)男∷瞧浔奚倚?yīng)也進(jìn)行了反映。ETABS 在進(jìn)行模態(tài)組合時(shí)亦采用CQC 法, 它考慮了扭轉(zhuǎn)與密集模態(tài)的耦合;而且它能夠考慮其動(dòng)力荷載的分布。
2、該超限高層建筑剪力墻的布置
在設(shè)計(jì)的過程中，較為關(guān)鍵的是剪力墻的長(zhǎng)度、數(shù)量、布置的位置以及厚度。因?yàn)樵摻ㄖ艿搅似矫娌贾玫木窒?，只能利于電梯井、樓梯間、隔墻以及設(shè)備井作為剪力墻。經(jīng)過多次的調(diào)整，最后像圖3所示，形成了五個(gè)筒體，因?yàn)樵鰪?qiáng)了結(jié)構(gòu)抗握的剛度；并使該結(jié)構(gòu)沿著兩個(gè)主軸的方向的側(cè)向比較相近；剪力墻的間距大絕跡35米，滿足了規(guī)范的要求。圖中沒有標(biāo)明樓板的百度，其為120，墻厚大約為300，局部墻以及底的厚度為350，筒體的內(nèi)墻厚度為250；地下室的頂板厚度大約為180，可以作為嵌固端。
由于南北的裙房與主樓的連續(xù)比較弱，平面也不規(guī)則，為了發(fā)送裙房和主樓的連接部位的受力善，在南北兩側(cè)的裙房之間增加了墻體。
3、抗震的設(shè)計(jì)和構(gòu)造的措施
針對(duì)以上所描述的工程特點(diǎn)，主要采用以下措施：
（1）提高了地下室到第四層結(jié)構(gòu)的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，標(biāo)為C35，并提高了該混凝土的配筋率，第五層及其以上采用了是C30.
（2）加強(qiáng)了大底盤：將地下室的頂板加厚到了180毫米，采用了雙向雙層配筋的方法，提高了配盤率；同時(shí)加厚地下室的外墻，沿著西側(cè)的主樓外圈軸線增設(shè)了地下室的內(nèi)墻，并加強(qiáng)了地下室的結(jié)構(gòu)的樓層剛度，使其大于或等于相鄰的上部的樓層剛度的兩倍。如圖4所示：
（3）加強(qiáng)洞口周連年構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)的構(gòu)件：將洞口周圍的樓板加厚到了150毫米，采用雙向雙層的配筋方式，在凹口的地方增設(shè)了厚拉板，厚度為300毫米。如圖2.3所示。采用的是鋼骨混凝土，同時(shí)盡最大可能將鋼骨延伸到主體的筒體上，然后加強(qiáng)錨固。這些部位起著非常重要的作用，他們將裙房和主樓連成一個(gè)整體，感情用事限制著其扭轉(zhuǎn)。
（4）加強(qiáng)了立面收進(jìn)層（第四層）樓蓋厚度，將其提高為150，也提高了其配筋率，同時(shí)加強(qiáng)其收進(jìn)部分的構(gòu)件。為了增加該建筑的延性不適當(dāng)?shù)靥岣吡伺浣睢?/p>
（5）由于南側(cè)的裙房第4層的大廳罐子取了三根中柱，所以在此處采用了型鋼混凝土梁來(lái)增加其跨度，加厚了該樓板，達(dá)到了150，同時(shí)采用鋼筋混凝土來(lái)組合樓面。
（6）圖2所示的第五層平面簡(jiǎn)圖中，中廳的玻璃天棚選擇了鉸椄鋼梁同時(shí)在其兩側(cè)增加了水平支撐，加強(qiáng)了第一層到第五層的豎向構(gòu)件，保證了結(jié)構(gòu)的整體配合工作。
（7）加強(qiáng)了南側(cè)和北側(cè)裙房之間的相互連接：在圖2中，第五層的平面簡(jiǎn)圖采用了空間鋼管桁架將南側(cè)與北側(cè)的裙房進(jìn)行了剛性連接，而且與中廳的天棚鋼桁架相連接，從而減小了裙房的扭轉(zhuǎn)和偏離的趨勢(shì)。
（8）不設(shè)伸縮縫和沉降縫。提高了每層樓板的構(gòu)造配筋，而且在收縮應(yīng)力以及溫度比較大的板區(qū)內(nèi)沒有配筋的表面布置了溫度收縮鋼筋。這樣就可以避免以后的設(shè)備設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)上的很多困難。
四、結(jié)束語(yǔ)
該超限高層建筑因?yàn)槠洫?dú)特的立面、平面的建筑設(shè)計(jì)而中標(biāo)了，但是也因?yàn)槠淦搅⒚娴牟灰?guī)則性也給該設(shè)計(jì)增加了很多困難。為了保證該超限高層建筑的功能以及造型這兩個(gè)方面的要求，對(duì)樓板的厚度、梁柱的截面、剪力墻的布置、局部的位置以及材料進(jìn)行了多次調(diào)整。最終確定了本論文所描述的結(jié)構(gòu)方案。通過本論文對(duì)超限高層建筑結(jié)構(gòu)方案的實(shí)現(xiàn)，為合理地設(shè)計(jì)不規(guī)則的平立面的超限高層建筑提供了一些新的思路。而且本設(shè)計(jì)已經(jīng)通過了抗震的審查。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：超限高層；可靠度；轉(zhuǎn)換梁
超限高層建筑工程是指超出國(guó)家和地方現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程所規(guī)定的適用高度和適用結(jié)構(gòu)類型的高層建筑工程，結(jié)構(gòu)布置特別不規(guī)則的高層建筑工程，以及有關(guān)的政府管理機(jī)構(gòu)文件中規(guī)定應(yīng)當(dāng)進(jìn)行抗震專項(xiàng)審查的高層建筑工程[1]。超限高層建筑工程的認(rèn)定主要從三大方面認(rèn)定：建筑物高度，建筑物規(guī)則性和建筑物跨度，其中建筑物規(guī)則性超限又分為平面規(guī)則性超限和豎向規(guī)則性超限。
結(jié)構(gòu)的可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率[2]?？煽慷鹊脑O(shè)計(jì)是人們對(duì)在工程實(shí)踐中影響工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及使用過程中可靠性，即安全性、適用性和耐久性的不確定性因素認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的。
1 工程概況
本工程位于廣州市珠江新城，建筑用地面積4201㎡，總建筑面積為59099㎡，其中地上建筑面積46360㎡，地下建筑面積12739㎡，地面以上39層，建筑物總高度為128米。地面以下3層，主要為停車庫(kù)及設(shè)備用房，其中地下3層及地下二層局部為核六級(jí)人防地下室。
本工程的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為50年。建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑結(jié)構(gòu)防火等級(jí)為一級(jí)；地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。
本工程抗震設(shè)防烈度為七度，Ⅱ類場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，特征周期0.35s，抗震設(shè)防分類為丙類。
2 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算分析
本工程地下室頂板采用梁板結(jié)構(gòu)，樓板厚度為180-200mm，地下室位置抗震墻厚度為600mm，樓、電梯間200mm。塔樓位置抗震墻，首層抗震墻厚度為600mm，樓、電梯間200mm，其余樓層剪力墻厚度為200～400mm。框支柱采用鋼筋混凝土柱，有1000×1000，800×1000，1000×1200。轉(zhuǎn)換梁采用混凝土梁800×2200。剪力墻及框支柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)從C60～C30，梁板混凝土等級(jí)為C30～C25。本工程采用剪力墻結(jié)構(gòu)，由于建筑使用功能的要求，局部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件上下不連續(xù)貫通，需要進(jìn)行豎向構(gòu)件轉(zhuǎn)換?？紤]工程實(shí)際情況，在不影響建筑功能使用的前提下，在二層樓面設(shè)置轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行豎向構(gòu)件轉(zhuǎn)換。
選用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的SATWE軟件，并考慮偶然偏心地震作用、雙向地震作用、扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)及施工模擬，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析。結(jié)構(gòu)自振周期分別為3.98s，3.46s，3.06s，第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期之比小于0.85。在50年一遇風(fēng)荷載作用下最大層間位移角為1/1240。按規(guī)范計(jì)算的反應(yīng)譜地震荷載下最大層間位移角為1/1070?？紤]±5%偶然偏心下最大扭轉(zhuǎn)位移比為1.33。因此本工程存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、局部剪力墻轉(zhuǎn)換3項(xiàng)不規(guī)則，屬B級(jí)高度的超限高層建筑。
3 轉(zhuǎn)換梁可靠度分析
結(jié)構(gòu)可靠是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力，安全性、適用性和耐久性總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。與這一概念相對(duì)應(yīng)，結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率稱為結(jié)構(gòu)可靠度。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。
根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB 50068-2001》結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度宜采用可靠指標(biāo)度量。在結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，破壞類型為脆性破壞時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的可靠指標(biāo)不宜小于3.7[3]。因此本工程中鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換梁的可靠指標(biāo)不宜小于3.7。
可靠度計(jì)算方法目前主要有一次二階矩法，JC法，蒙特卡洛法，響應(yīng)面法等。本文結(jié)合通用有限元軟件ANSYS，利用其可靠度模塊，采用實(shí)用的響應(yīng)面法計(jì)算轉(zhuǎn)換梁的可靠度[4]。其具體計(jì)算流程為：
（1）通過ANSYS中的APDL語(yǔ)言，創(chuàng)建宏文件，建立有限元分析模型，并劃分網(wǎng)格，求解。在建立有限元模型時(shí)，需選取合適的單元進(jìn)行分析。本文考慮轉(zhuǎn)換梁和上部墻體共同工作，梁柱選用Beam188單元，墻體選用SHELL63單元。
（2）進(jìn)入后處理/POST1模塊，提取轉(zhuǎn)換梁的拉力N及彎矩M，并定義結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)。受壓縱筋面積 取受拉縱筋面積 的0.3倍，小偏心受拉的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程為=0。大偏心受拉。
（3）定義隨機(jī)變量[5]。
（4）執(zhí)行循環(huán)，擬合響應(yīng)面函數(shù)。
（5）通過ANSYS響應(yīng)面計(jì)算，采用最小二乘法擬合出結(jié)構(gòu)的響應(yīng)面函數(shù)Z。
（6）執(zhí)行蒙特卡洛模擬，估算結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)。
通過計(jì)算分析，轉(zhuǎn)換梁的可靠指標(biāo)β為4.254，滿足工程要求。
4 結(jié)論
本文結(jié)合具體工程，利用通用有限元軟件ANSYS及響應(yīng)面法，分析了框支轉(zhuǎn)換梁的可靠度，通用有限元軟件分析結(jié)構(gòu)可靠度將在工程領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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