超高层建筑结构设计精选(九篇)

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第1篇：超高层建筑结构设计范文

关键词：复杂高层；超高层建筑；结构设计要点

1前言

由于复杂高层与超高层建筑建设难度相对较大，为保证人们居住的安全性，相关建筑结构设计人员就应该以提高建筑结构安全性为主要目标，找出更有利于高层建筑建设的结构设计措施，从而在促进建筑行业发展的同时，保证复杂高层与超高层建筑建设能够具有合理性、抗震性，提高人们居住的舒适度与安全性。

2高层建筑整体结构设计特点

高层建筑整体结构设计特点主要体现在以下几方面：一是由于高层建筑相对较高，建筑水平荷载对建筑整体会产生一定的竖向轴应力，并在水平上受到自然灾害、风力等因素影响。因此在设计高层建筑整体结构时，除需要考虑到建筑竖向荷载外，也应该深入考虑到建筑水平荷载。二是由于高层建筑顶部压力相对较大，建筑在后期使用过程中，会出现轴向变形的问题，从而影响建筑梁弯距。因此为了保证高层建筑整体安全性，在结构设计时就应该加强对建筑梁弯矩的重视，避免发生高层建筑轴向变形问题[1]。三是对高层建筑整体抗震性的要求。高层建筑在设计过程中应该重视其结构延性，保证高层建筑能够更好的抵抗地震灾害，从而保证居住人们的生命安全。

3复杂高层与超高层建筑结构设计要点

3.1提高对建筑结构设计的重视，优化结构设计方案

复杂高层与超高层建筑结构设计方案直接决定了建筑结构后期应用的安全性。基于此，在进行结构设计时，相关人员就应该提高对建筑结构设计的重视，从而能够结合建筑工程周围实际情况，优化已经研制出的结构设计方案。首先，复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该重视概念设计，在前期设计阶段需要坚持结构设计规则性、整体均衡性等原则，保证建筑结构各个部分都能够发挥出更有力的支持作用；其次，在完善复杂高层与超高层建筑结构设计时，结构设计人员应该加强与工程施工人员的沟通，从而在外观效果、施工效果的角度上实现对建筑结构设计方案的优化，避免建筑结构出现后期转换的问题[2]。最后，由于计算机技术在结构设计过程中发挥了重要的作用，因此相关人员还应该积极采取有效的计算机软件，实现对结构设计方案更科学的优化。

3.2深入分析建筑结构设计指标，提高结构设计的合理性

建筑结构设计指标不仅是复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该遵循的指标，也是保证复杂高层与超高层建筑结构设计合理性的重要因素。因此在设计建筑结构时，相关人员就应该加强对以下几点内容的重视，从而提高复杂高层与超高层建筑结构设计的合理性。一是地震荷载指标：在研究人员的深入分析下，发现超高层建筑结构自震周期在6秒至9秒之间，因此在地震荷载指标的影响下，建议复杂高层与超高层建筑结构设计中直线倾斜下降时间控制在十秒左右。同时在分析该项技术指标时，也要全面结合建筑周围的实际情况，从而保证评估结果能够满足建筑结构合理性的要求；二是风荷载指标：由于复杂高层与超高层建筑主要会受到地震以及风力的影响，因此相关人员还应该遵照当前所提出的风荷载指标对建筑结构设计进行全面评估，从而实现对建筑变形的控制，提高建筑居住的安全性。

3.3根据相关建筑结构设计规范，保证结构设计的抗震性

由于建筑结构直接影响着人们的生命安全，因此在建筑行业快速发展的背景下，国家制定了科学、合理的建筑结构设计规范。针对复杂高层与超高层建筑提出的设计规范，有以下两种：《高层建筑混凝土结构技术规程》和《高层建筑抗震规程》。要想保证复杂高层与超高层建筑结构设计更加合理，能够更好的满足建筑抗震性要求，相关人员在设计复杂高层与超高层建筑时，就要严格按照相关建筑结构设计规范进行设计工作。同时也要全面考虑到当前建筑项目所处的外部环境、需求的抗震类别以及施工条件，以保证复杂高层与超高层建筑结构设计抗震能力为建设目标。在按照相关规范设计后，利用相关分析方法对复杂高层与超高层建筑进行结构抗震性的深入分析。

3.4重视后期居住的舒适性，保证建筑结构设计的科学性

在复杂高层与超高层建筑结构设计中，除需要重视上述设计要点外，还需要考虑到后期人们居住的舒适性。一方面，这是当今社会人们生活水平提高后对建筑结构提出的要求，另一方面，也是复杂高层与超高层建筑必须达到的建设目标。由于复杂高层与超高层建筑竖向荷载相对较大，因此在前期施工以及后期居住中，都会出现一定的压缩变形问题[3]。基于此，为了保证后期人们能够居住的更加舒适，在进行建筑结构设计及施工过程中，就应该积极采取预变形技术，并通过计算机软件进行详细的模拟演练，从而保证建筑结构设计能够更加科学合理，更好的满足人们居住要求。

4总结

综上所述，相关结构设计人员在设计复杂高层与超高层建筑时，要深入分析建筑结构设计指标、相关建筑结构设计规范以及居住的舒适程度，从而保证设计人员能够设计出结构更加合理、抗震性能更高、科学性更高的复杂高层与超高层建筑结构方案，保证复杂高层与超高层建筑使用寿命与安全性，为人们居住、工作提供更安全的环境。

参考文献：

[1]刘国荣.试论超高层建筑结构的抗震性设计[J].中国新技术新产品,2015(11):118.

[2]关伟,于连友,贾国熠.关于超高层建筑的相关结构设计讨论[J].门窗,2013(2):215～216.

第2篇：超高层建筑结构设计范文

关键词:钢管混凝土组合柱剪力墙平面外连梁

Abstract: this paper introduces tall building structural design, structural type selection and overrun measures, concrete filled steel tube column and combination of the reinforced concrete beams node approach, the shear wall outside the girder ends of plane embedded solid function and treatment methods, such as calculation and analysis of coupling beam design method.

Keywords: steel tube concrete composite column shear wall outside the plane of coupling beam

中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

该工程由一栋30层写字楼（含两个避难层）、一栋2层商业附楼和3层地下室组成，总建筑面积90149m2，屋面结构高度132.80m，停机坪结构高度143.20m。

2 结构设计总体构思

2.1 结构选型

本工程采用钢筋混凝土框架-核心筒结构，虽然其结构承载能力和抗变形能力比筒中筒结构差，但避免了结构竖向抗侧力构件的转换，满足了建筑立面效果和使用要求。为解决建筑首层层高10.0m、结构高度超限及减小柱截面等问题，下部若干层采用钢管混凝土组合柱，楼盖采用现浇普通钢筋混凝土梁板体系。

承载力和水平位移计算时，基本风压均按重现期为100年的0.90kN/m2取值。由于结构侧向位移不满足限值要求，在第30层利用建筑避难层，设置了钢筋混凝土桁架的结构加强层，结构加强层是一把双刃剑，虽然可提高结构抗侧移刚度，也使得结构竖向刚度突变，所以结构加强层及相邻层按《高规》要求进行了加强处理。

2.2 超限措施

本工程结构平面形状规则、刚度和承载力分布均匀，竖向体型也规则和均匀、结构抗侧力构件上下连续贯通（见图示1），除结构高度超过适用限值外，其它指标通过调整后均达到未超限。

由于结构高度超限、而且首层层高10.0m，超限应对措施把首层及下部若干层的结构抗侧力构件作为加强的重点：1~15层框架柱采用钢管混凝土组合柱（钢管混凝土叠合柱结构技术规程CECS188：2005）、1~2层核心筒剪力墙四角附加型钢暗柱、首层抗震等级提高一级。钢管混凝土柱有着卓越的承载能力和变形能力，但其防腐和防火材料不仅造价较高还有时效性，需考虑今后的维修保养，钢管混凝土叠合柱及钢管混凝土组合柱可弥补这方面的缺陷。核心筒剪力墙四角附加型钢暗柱，以解决由于首层层高较大，使得剪力墙端部应力集中的问题，并提高剪力墙的承载能力和抗变形能力。

3 钢管混凝土组合柱的梁柱节点

在工程中往往仅在框架柱中采用钢管混凝土，而框架梁则采用普通钢筋混凝土，钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点成为工程中难点之一。目前常用的连接节点有：钢牛腿法、双梁法、环梁法、钢管开大洞后补强法及纯钢筋混凝土节点法等，本工程采用在钢管上开穿钢筋小孔的连接节点，为连接节点的设计提供多一种选择。

3.1 钢管开小孔的连接节点构造（见图示2）

钢管上开穿钢筋小孔的连接节点做法要点如下：

（1）钢管开小孔：小孔直径D=钢筋直径+10mm，小孔水平间距=3×D，小孔垂直间距=2×D。

（2）钢管水平加强环：梁顶面和梁底面各设置一道，环板宽度：钢管混凝土柱时，取0.10倍钢管直径、钢管混凝土叠合柱时，取65～100mm；环板厚度=0.5t且≥16mm（t为钢管壁厚）。

（3）钢管竖向短加劲肋：紧贴水平加强环，肋宽=环板宽-15mm，肋厚=环厚，长度为200mm，布置在梁开孔部位的两侧和中间。

（4）梁钢筋尽量采用直径较大的HRB400级钢筋，以减少钢管开孔数量。在钢管混凝土叠合柱时，部分梁钢筋可以在钢筋混凝土柱区域穿过。

3.2 钢管开小孔连接节点的优点

（1）钢管开小孔后对钢管截面削弱不大，梁钢筋穿过小孔后剩余的缝隙很小，钢管对管芯混凝土的约束力基本没减少，不影响钢管混凝土柱的承载能力和变形能力。

（2）梁钢筋直接穿过钢管后，梁可以可靠的传递内力，梁长范围内的刚度保持不变，结构受力分析与实际相同。（钢牛腿法和钢管开大洞后补强法，在梁端范围内有相当长度的型钢，使得梁刚度急剧变化）。

（3）在设置水平加强环和竖向短加劲肋补强后，钢管在节点区是连续的，节点的刚性不受影响，满足“强节点弱构件”的要求。

（4）现场施工较方便，即使圆弧形梁钢筋也可顺利穿过。

（5）节点补强所用材料比钢牛腿法和钢管开大洞法减少很多，造价较低。

为进行钢管开小孔后分析研究，1996年中国钢结构协会钢-混凝土组合结构协会做了1：5模型的四组共九个试件模型试验，并通过多个工程实践证实该方法的可靠性和可行性。

4 剪力墙平面外对梁端嵌固作用的分析

对于框架-核心筒结构，部分框架梁要支撑在剪力墙平面外方向，剪力墙平面外对梁端嵌固作用究竟如何，其研究文献较少，设计标准和规范也没有涉及。影响剪力墙平面外对梁端嵌固作用的主要因素：墙平面外对梁端嵌固作用的有效长度、墙线刚度与梁线刚度之比和墙在该层的轴压力等等。目前常用的计算分析软件虽然具有墙元平面外刚度分析功能，但未考虑墙平面外对梁端嵌固作用的有效长度，当遇到墙肢很长或筒体墙肢空间刚度很大情况时，计算分析软件会高估了墙平面外对梁端的嵌固作用，使得梁端负弯矩计算值要大于实际值，本工程应对措施如下：

（1）采用梁端增加水平腋方法，用以直接增加墙平面外对梁端嵌固作用有效长度。

（2）采用增加墙边框梁方法（见图示3），用以增加墙平面外对梁端嵌固的局部刚度。墙边框梁截面宽度应不小于0.4倍梁纵筋锚固长度，墙边框梁截面高度应大于楼面梁截面高度，为保证梁端剪力通过墙边框梁均匀传递到墙上，墙边框梁宽出墙厚处用斜角过渡。

图3 墙边框梁的设置

（3）为保证梁正截面设计更加符合实际受力情况，梁端计算弯矩可以采用“调幅再调幅”方法，即分析计算时设定梁端负弯矩调幅系数后，配筋时再局部手算调幅。“调幅再调幅”时，应考虑构件的刚度、内力重分布的充分性、裂缝的开展及变形满足使用要求。

5 核心筒外墙的连梁设计

核心筒外墙的连梁纵筋计算超筋是非常普遍的情况，《高规》对连梁超筋有专门的处理措施，而且研究文献也不少，但计算模型的选取也是重要因素之一。

《高规》规定，跨高比小于5时按连梁考虑，即连梁属于深弯梁和深梁的范畴，其正截面承载力计算时，已不能按杆系考虑，也就是已不符合平截面假定，但许多分析软件仍然把连梁按杆系计算，其计算偏差当然是很大了。

按“强墙弱梁”和“强剪弱弯”原则进行连梁设计时，虽然《高规》对连梁设计有具体要求，但这个“弱”要到什么程度，还是取决于设计者的理解和经验。

本工程核心筒外墙的连梁按《高规》要求进行设计，除连梁均配置了交叉暗撑外，对非底部加强部位剪力墙的边缘构件也进行了加强处理，以满足“多道抗震防线”和“强墙弱梁”的要求。

6 结束语

（1）钢管混凝土叠合柱及钢管混凝土组合柱有卓越的承载能力和变形能力，还可弥补钢管混凝土柱的防腐和防火材料造价较高及时效性方面的缺陷。

（2）钢管按一定的构造要求开穿钢筋小孔，对钢管截面损伤不大，梁钢筋直接穿过钢管，使得梁内力可以可靠的传递。适当设置水平加强环和竖向短加劲肋，钢管混凝土柱的承载能力和变形能力不会降低，节点刚性得以保证。模型试验已经证实该方法的可靠性，工程实践已经证实该方法的可行性。大大节约梁柱节点所用钢材，施工方便。

（3）影响剪力墙平面外对梁端嵌固作用的主要因素：墙平面外对梁端嵌固作用有效长度、墙线刚度与梁线刚度之比和墙在该层的轴压力等等。为加强墙平面外对梁端嵌固作用，可采取梁端水平加腋方法、增加墙边框梁方法，梁端弯矩可采用“调幅再调幅”方法。

（4）连梁属于深弯梁和深梁的范畴，正截面承载力计算时，不能按杆系模型计算。

参考文献

[1] 蔡绍怀：《钢管混凝土结构的计算与应用》．中国建筑工业出版社1989．

第3篇：超高层建筑结构设计范文

关键词：超高层建筑；建筑结构；结构设计

1 超高层建筑

1.1 高层建筑，超过一定高度和层数的多层建筑。世界各国对高层建筑的高度和层数界限的规定并不一致。在中国，旧规范规定：1）8层以上的建筑都被称为高层建筑，而目前，接近20 层的称为中高层，30 层左右接近100m 称为高层建筑，而 50 层左右 200m 以上称为超高层。

2）在新《高规》即《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）里规定：10 层及 10 层以上或高度超过 28m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。3）1972年国际高层建筑会议将高层建筑分为4 类：第 1 类为 9～16 层（最高 50m），第2 类为 17～25 层（最高 75m），第 3 类为 26～40 层（最高 100m），第 4类为40 层以上（高于 100m）。4）中国的房屋 6 层及 6 层以上就需要设置电梯，对10 层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此中国的《民用建筑设计通则》（GB 50352-2005）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045-95）将10 层及 10 层以上的住宅建筑和高度超过24m的公共建筑和综合性建筑划称为高层建筑。由于超高层建筑安全性差，所以较少见。

1.2 超高层建筑由于其体型巨大，功能复杂，容纳人员众多，投资十分庞大。通常由于它特殊的地位，成为一个地区的地标式建筑。近年，对这类建筑物称之为科技的集中体现，综合国力的象征，城市的标志等等，都是恰当的。其本身确实是体现了多方面的物质成就。

1.3 它要耗费大量的人力、物力、财力。金茂大厦的每平方米造价大体上要 20000 元人民币，每天的正常运行费用约需上百万元人民币。

所以，超高层建筑的建设和维护要耗费大量财富。

2 建筑结构

2.1 超限高层建筑的类型主要有大底盘、大裙房、多塔楼建筑带有外挑、悬挑层的建筑。

2.2 超限高层建筑经常采用的结构体系有钢筋混凝土框架-核心筒结构，它的整体性、抗侧刚度好，一般采用以上混凝土钢框架结构，具有自重轻、断面小、承载力大的优势外密柱结构。

2.3 高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号 SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号 S 或 SS）。

2.4 建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的。

2.5 而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

2.6 选用适当的计算简结构计算式在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。

计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。

2.7基础设计应根据工程地质条件，上部结构类型与载荷分布，相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。

2.8 基础设计应有详尽的地质勘察报告，对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。通常情况下，同一结构单元不宜用两种不同的类型。

3 结构设计

3.1 基于混凝土转换结构的上述特点，在确定施工方案时应重点考虑以下几个方面的问题：1）转换板的自重、施工荷载以及所承受的上部结构荷载往往非常大，所以应选择合理、可行的模板支撑方案，并根据转换板的结构特点进行模板支撑体系的设计。2）下部楼盖难以直接承受施工荷载，必须采取措施解决荷载的安全传递问题。3）对于大体积混凝土转换板，施工时应考虑采取减小混凝土温度差值、温度变化以及混凝土收缩徐变的措施，防止新浇混凝土产生温度裂缝和收缩裂缝。4）转换板承受的荷载很大，其配筋较多，而且钢筋骨架的高度较高，施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定。应及时做好转换板施工期间板的变形、混凝土施工温度的监测，及时掌握各种对施工质量不利的情况，并及时采取措施进行预防和纠正。

3.2 随着高层建筑的迅速发展，结构理论和建筑技术也不断得到提高，高层建筑结构形式也开始趋于多样化发展，其表现形式也是多种多样，但是也随之出现了很多在高层建筑设计方面的问题。在作为城市风景线的同时，高层建筑还面临着如何搞好高层建筑设计的问题，如何多方面实现高层建筑设计的完善是目前高层建筑设计所追求的主要理念。

3.3 在实际的建筑设计过程中，高层建筑设计中的塔楼部分虽然在设计上没有很大的变化余地，但是在高层建筑的底层部分可以通过一些巧妙的处理来实现对空间形式上的丰富，在实际的建筑设计中一般都是采用底层架空和入口缩进的处理方法。

4 超高层建筑结构设计的关键点

4.1 构造设计要合理

在对超高层建筑物进行设计时，必须保证构造的设计谨慎并合理，重点要注意对一些薄弱的部位进行加强，避免出现薄弱层，充分考虑到温度应力对建筑物的影响以及建筑物的抗震能力，注意构件的延性以及钢筋的锚固长度，在对平面和立面进行布置时要确保平整均匀。

4.2 计算简图要合适

计算简图是对建筑物结构进行计算的基础，它直接关系到超高层建筑的结构安全。为了保证结构的安全性，我们必须从计算简图抓起，慎重研究，合理选择，对于存在于计算简图中的误差，要保证其值控制在技术规程允许的范围内。

4.3 结构方案选择要合理

建筑方案的合理性取决于结构方案是否合理，因此，在选择结构方案时不但要充分考虑到经济因素，还要充分考虑方案的结构形式和结构体系，同时能够充分结合设计要求、材料、施工以及自然因素等来确定结构方案，确保结构方案的合理性。

4.4 基础方案选择要合理

在进行基础方案的设计中，设计师要考虑到载荷的分布情况，工程所在的自然因素、地质条件，施工方的施工条件，周围建筑物对所设计建筑物造成的影响等各方面因素，以此来确保基础方案的选择既经济又合理，达到最优效果。

5 结束语

近些年来，我国的高层建筑建设发展迅速。但从设计质量方面来看，并不理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况，应作出合理的结构方案选择。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。

参考文献

第4篇：超高层建筑结构设计范文

【关键字】：超限高层建筑；结构分析；计算；设计

引言

由于社会发展的需要，当前建筑结构的体型日趋复杂化和多样化。人们在注重建筑的实用功能的同时也越来越注重其美观和精神功能。因此，超高层建筑结构超限的项目越来越多，其设计的难度也越来越大。超高层建筑结构超限是指超出了国家现行规范及规程所规定的适用高度和适用结构类型以及体型特别不规则的建筑工程，从而根据有关规范规程应进行抗震专项审查的高层建筑。综合而言，分析研究这类建筑的结构设计具有很实际的意义。

工程概况

整个建筑由一栋36层高的超高层办公大楼(主楼)和十三层办公楼(附楼)组成，设四层地下室，主楼和附楼的地下室部分连成一个整体，形成大底盘地下室。总建筑面积约10万m2。工程主体建筑主要屋面标高160m，女儿墙顶标高177m。平面为正方形，边长43.9m。地下4层，地上(建筑)36层，地下一层层高5.6m，地下二～四层层高5.0m，首层层高4.7m，1A～4层层高4.5m，其他层层高4.2m，第13、30层为避难层,层高5.5 m。1～5层为大堂空间，中庭局部高有26.9m、13.5m、9.2m，6～36层为办公，地上建筑面积约6万m2，地下建筑面积约2万m2，主要用于停车，部分为设备用房。主附楼在地面以上通过抗震缝分开，形成独立结构单元，其中主楼属超限高层建筑，需进行超限抗震设防审查。

设计使用年限为50年，建筑安全等级为二级，结构重要性系数取γ0=1.0。抗震设防类别为乙类，烈度为七度，设计地震分组为第一组，基本加速度值为0.10g。项目基础设计等级为甲级。计算风荷载50年重现期的基本风压为ω0=0.75 KN/m2(位移控制基本风压 )，100年重现期的基本风压ω0=0.90 KN/m2(承载力计算基本风压)，风荷载体型系数取1.4。

超限类型及抗震性能目标

3.1超限类型

(1) 主楼从室外地面到主要屋面高度160m，核心筒高度177m，结构计算高度177m，属于B级高度钢筋混凝土高层高度范围(高度超限)。

(2) 由于建筑功能要求，主楼南侧六根框架柱跨越五个层高，其余框架柱跨越三个层高，分别达到26.9m和13.5m其间无梁板联系。二~五层楼板开洞面积＞30%，属于平面不规则。

(3) X向扭转位移比大于1.2,小于1.4，属于扭转不规则。

3.2抗震性能目标

本工程高度超限高层建筑，采用基于性能的抗震设计方法，设定本结构体系各部分的抗震性能目标，详见表1：

计算结果与分析

4.1 结构整体分析与计算结果

根据《建筑抗震设防分类标准》及《高层建筑混凝土结构技术规程》，主楼拟采用型钢混凝土组合柱框架---混凝土核心筒结构体系，结构计算高度177m(从室外地面算起)，结构平面尺寸43.9m×43.9m，结构为地上39层、地下4层，第13、30层为避难层，其他均为办公用途。从地面算起，建筑物的高宽比为160/43.9=3.65＜6；核心筒平面尺寸是21.3m×20.4m,则核心筒的高宽比为160/20.4=7.84＜12。主楼楼面有较大开洞，尤其主楼二~六层（中庭处）洞口贯通和筒外无楼板，属于平面不规则中的楼板局部不连续，且二层层高较高，产生刚度突变，属于竖向不规则中的侧向刚度不规则。

根据建筑功能要求，考虑建造成本因素，本工程采用现浇钢筋混凝土梁板结构体系，钢筋混凝土核心筒为主要抗侧力结构体系，外框柱为型钢混凝土柱，核心筒角部剪力墙中加型钢。由于建筑物的高宽比和核心筒的高宽比都远小于规范限值。因此,本工程不设置加强层。

按照《高层建筑混凝土结构技术规程》要求，对于体型不规则、结构设计复杂的高层建筑，在进行整体计算分析时应至少采用两个不同力学模型的结构分析软件。因此，设计采用SATWE和ETABS软件对现阶段的建筑结构进行计算、分析和对比：

(1)第一种是国内应用比较广泛的《高层建筑结构空间有限元分析与结构设计》SATWE（2008版），该程序采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等构件，用在壳单元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙，对于楼板，采用楼板平面内无限刚度来计算结构的侧向刚度，采用弹性楼板来计算结构的极限承载力。

(2)第二种是国际上应用较为广泛的《集成化建筑结构分析于设计软件系统》ETABS（V9），该程程序提供了丰富的有限元结构分析的单元库供结构工程师选用三维框架单元、三维壳单元、弹簧单元、连接单元等，可以方便地对结构进行静力分析、动力分析、线性和非线性分析。

结构整体计算结果详见表2：

对比计算结果表明：（1）Etabs计算结果与Satwe计算结果基本吻合，说明结构体系、结构布置和构件尺寸基本合理；（2）安评地震作用比规范地震作用产生的基底剪力大，设计时按安评地震作用考虑；（3）地震作用下，剪重比不满足规范要求，需要按规范值调整。

4.2 周期与振型

4.2.1周期

表3为采用刚性楼板假定计算得到的结构前6个周期。对比结果表明，两者基本一致，误差在5%以内，满足工程精度要求。

振型号

4.2.2振型

从主要振型图中可以看出，由于平面均匀对称，结构高宽比比较大的特点，使得低阶振型以平动为主，第3振型以扭转为主。第3振型见图1，图2：

图1SATWE第3振型图 图2ETABS第3振型图

4.3其他计算结果分析

(1) 根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2002），结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移的比值，不宜大于1.2，不应大于1.4。本工程SATWE和ETABS的计算结果表明，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移的比值均小于1.4。

(2) 根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2002），楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%和其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，经验算，本工程该项指标符合规范要求。

(3) 根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2002B），级高度高层建筑楼层抗侧力结构的受剪承载力不应小于上一层受剪承载力的的75%，本工程各层的受剪承载力均大于其上一层的75%，满足规范要求。

(4) 根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2002），本工程最大楼层位移与层高的比值的限值为1/650，本工程计算结果满足规范要求。

(5) 根据《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2002），特一级抗震等级剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值下墙肢轴压比不宜超过0.5。经验算，本工程剪力墙满足此要求。

5. 小结

依据相关规范、规程的要求进行了两个不同力学模型的程序计算的对比，其中周期、振型、位移、剪重比、受剪承载力、剪力墙等主要参数均满足相关规范要求。

参考文献

[1] 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)第一版.中国建筑工业出版社.2002年.

[2] 广东省实施高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)补充规定第一版．中国建筑工业出版社.2005年.

[3] 超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点(建质[2003]46号).中华人民共和国建设部.2003年.

[4] 复杂高层建筑结构设计第一版.中国建筑工业出版社.2005年.

[5] 陈建斌,罗志远等.某超限高层建筑结构整体设计分析[J].建筑结构.2005,3.

[6] 李国胜.简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第三版).中国建筑工业出版社.2011,09.

第5篇：超高层建筑结构设计范文

关键词:超限高层结构;抗震设计;改进方法

1超限高层结构中基于性能的抗震设计思路

超限高层结构基于性能的抗震设计思路，是本着确保人们的生命和财产安全为目标的。在我国的抗震规范设计思路上，要求结构要具有对抗小震的强度验算及对抗大震的薄弱层控制的技术和方法，做到小震不坏，中震可修，大震不倒。因此，遵照这个原则，基于性能的抗震设计方法有了大量的研究和实践成果。基于性能的超限高层结构设计，主要包括的内容有结构的设计原则、结构的布置、结构的质量把握、维修维护等内容。具体落实包括从设计到可行性研究、施工质量管理等各个环节［1］。基于性能的结构抗震性能水平指的是对结构的破坏程度进行预期的评估，根据评估出来的构件可能遭到的破坏以及内部设施能够用于地震设防的作用等进行全面的考虑，将被破坏的状态、经济影响因素等加以预估，以保证人们的人身和财产安全得到最大程度的保护。关于结构抗震性能的规定从2011年就开始进入实施阶段，内容囊括了结构抗震性能的设计，其中包含了四个等级的结构抗震目标的划分以及五个结构抗震性能水准设定。新规定克服了旧有规范在抗震设计思想中的种种不足，引进了新结构体系、设计方法以及材料的应用，使得超限高层建筑的构件的承载力和变形等要求有了更加合理的参照标准和规范［2］。如对于超限高层结构的抗震性能水准的规定包括:在地震作用下，结构应保持基本完好，人员不会受到伤害;结构的个别构件如果发生损伤，可以经过修复后继续使用;结构中的薄弱环节和部位能够保持完好，如果个别部位发生微裂缝等问题，则通过修复可以恢复使用;在强震作用下，构件发生中等程度以上的损坏后，结构可能会发生严重的损伤，但是不能对人造成伤害，不允许局部和整体发生倒塌。

2工程案例

重庆市某超高层建筑(见图1)，占地面积11346m2。分为地下5层和地上48层，采用框架剪力墙结构。该建筑所处地段频临江边，地理位置优越，沿江部分采用斜向45°的剪力墙作为转换层的正交布置。标准层和转换层的平面布置严格按照高层建筑混凝土结构的技术要求施工。该设计理念使结构的布置不规范，转换层的结构包含了主次梁的转换，整个工程属于较为复杂的超限高层的建筑，具有竖向凹凸不规则、楼板局部不均匀、竖向不连续等超限问题［3］。根据该工程的特点，应业主要求，在施工中针对不同水平的地震作用进行了预估计，对地震作用下的性能指标进行了设计。在地震作用下的结构构件弹性的设计，按照行业规则，首先对荷载组合中最不利的部分进行了设计，主要设计的内容包括了承载力的要求、构件的系数调整、内力的增大等。见表1。除了楼板等结构构件的承载力之外，根据建筑中抗震性能的类型进行了相关荷载组合的设计，考虑的因素主要包括构件内力的增大、系数的调整等。对于罕见强震的结构构件中的竖向、转换构件以及首层以及转换层的薄弱部分、地基承载力的荷载等的设计［4］。见表2。1)地震作用下的设计参数分析。该工程在抗震防烈度上被设计为6级，按照地震的加速度值进行了分组，场地类别为II级。在对地震波的分析中，采用了阻尼比的分析方法。见表3。对于地震作用下的结构设计，该工程采用了中科院的结构抗震设计软件进行了计算，计算的内容包括地震周期、作用、折减系数、刚度影响等。经过计算，结合实际，只要结构设计符合地震作用下的抗震规范要求，能够使得剪力的平均值小于震型分解反应中的结构内力要求，就可以保证建筑结构对抗地震的破坏。2)建筑结构在遇到罕遇地震的结构分析。根据建筑结构的弹塑性静力分析，建筑结构的非线性可以按照弹塑性动力时程的原理进行计算。例如本工程中的自由度高柔体系为5S，那么弹塑性静力推覆可能需要的周围不能大于2S，因此，根据有关结构弹塑性动力分析的规定，结构构件中的内力和变形、位移等，需要采用弹塑性动力分析的方法对震波进行研究。将地震波最终计算得到的结构的平均值作为设计的依据，按照弹塑性实程的方法，对结构的抗震性能进行设计。工程中结构平面的45°斜向正交布置的结构方法，使得弹塑性时程分析要对结构地震相应地进行地震波的分析、补充验算。得到的结论是，当结构在45°的地震作用下，结构的响应度应保持在0°和90°为最佳设计思路［5］。因此，根据计算的分析，工程选用了两种度数作为主要分析的方法，将最大层间的位移角和转换层的层间位移角的抗震性能以及目标进行了设计，针对罕遇地震作用的剪力和倾覆弯矩的设计能够对抗大型的地震，使得结构进入了弹塑性极端。3)工程的主要构件的抗震性能的分析。楼板的抗震性能通过地震增大系数法，对于地震作用下的楼板应力进行了分析。首先是得出在弹性大地震作用下的转换层楼板的应力计算图，得到转换层在地震作用下不屈服的性能指标，然后根据标准层薄弱部分的截面法的分析结果，得到楼板的合成剪力、转换层对框、支柱、加强区的剪力墙等部位的内力分析结果。见表4。

3结语

关于超限高层建筑的抗震设计思路，随着科学技术水平的不断提高，已经实现了以实际震害为背景的抗震设计，而且随着国际研究领域的重视程度的提高，在充分把握结构、变形、受力等特征的基础上，不断注重结构整体抗震性能的设计目标的整体分析和优化［6］。当今的结构设计已经在结构弹性分析和弹塑性分析的基础上，能够整体确立结构的基本特征，布置结构平立面，验算出结构构件在地震反应下的性能目标，给予设计准确的计算结构的指导，同时经过振动台的实验给予论证，高层建筑结构设计的思路还将不断得到扩展。

参考文献:

［1］朱海强．对建筑装饰装修工程施工管理问题的全面探究［J］．中国房地产业，2013，29(3):285．

［2］孟宁．浅议如何提高建筑装饰装修的施工管理水平［J］．山东工业技术，2015，34(7):112．

［3］欧立坚．浅析建筑装饰装修工程中的施工管理［J］．技术与市场，2012，33(10):123－124．

［4］孙逊．刍议超限高层建筑结构设计中要注意的问题［J］．中华民居，2014，7(6):37－38

［5］庄磊．海南路10号地块超限高层建筑结构设计［J］．结构工程师，2013，29(5):17－22．

第6篇：超高层建筑结构设计范文

关键词：超限；高层建筑；剪力墙结构；抗震设计；性能设计

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

本工程位于昆明市，规划用地25万㎡，总建筑面积为127万㎡。该工程住宅部分为剪力墙结构，均为高层及超高层建筑，其中有18栋达到B级高度。设计使用年限50年，抗震设防类别丙类，设防烈度8度，基本地震加速度0.20g，设计地震分组第二组，抗震等级一级。结构的安全等级二级，地基基础设计等级甲级，建筑桩基设计等级甲级。场地类别Ⅲ类，基本风压为0.35KN/㎡（100年重现期）。本文以16#主楼（39层，建筑高度120m）为例进行分析，户型如下图所示：

2 基础设计及沉降控制

根据地质报告，基础为桩筏基础，筏板厚度2m，每边扩出主楼范围1.5~3m；采用边长450预应力混凝土空心方桩，桩受力为摩擦桩，桩长约35m，以粉土层为持力层，单桩承载力特征值为2600~3000KN。该楼地下三层，基础底板埋深均达17m以上，最大附加应力约为240Kpa，沉降可控制在100mm以内，沉降差满足要求。

3 嵌固位置

主楼嵌固位置为地下室顶板。地下一层以下设置施工后浇带及沉降后浇带。住宅楼地下室与地下车库及商业在地下室连为一体，地下一层顶板以上（包括商业部分）设置伸缩缝，形成单塔结构，避免了大底盘多塔结构。各楼嵌固层与上层剪切刚度比采用的是要求较高的剪切刚度算法，刚度比≈2。

4 超限情况

根据《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》(建设部令第111号)，对高层住宅的各项指标进行检查，超限结果为：高度超过100m但不大于130m，为B类高层。平面规则性：不规则结构，位移比大于1.2但不大于1.4部分楼平面凹凸尺寸大于相应边长30%。竖向规则性：各楼平面上下无变化，仅楼底部层高有变化，通过改变墙厚及混凝土标号，刚度变化满足规范要求，无薄弱层。其他情况：无错层、无转换、无多塔、无连体，无扭转不规则。

5 计算及结果

本工程采用SATWE及PMSAP进行对比，两者计算的结果接近，结果如下：周期及阵型均是1、2周期平动，3周期扭转；扭转周期与平动周期的比值小于0.85，满足规范要求。位移满足1/1000的要求，位移比满足不大于1.4。阵型数不小于15，有效质量不小于90%。楼层最小剪重比大于 3.20%。刚度无突变，无薄弱层。整体稳定满足要求可以不考虑重力二阶效应。剪力墙的轴压比不超过限值0.5。

通过两个不同模型的计算软件比较，确定力学模型计算的可靠性；SATWE和PMSAP两个程序的计算结果基本一致，只是由于程序在某些方面处理方法在概念上不尽相同，计算结果在数值上存在一定差异，但均在工程上可接受的范围内。对比分析表如下：

6 时程分析

采用SATWE程序进行了弹性时程分析，时程分析采用三类场地天然波（简称TH3TG055，TH4TG055）及三类场地人工波（简称RH1TG055），峰值加速度取0.7m/s2，采用包络设计。

弹性时程分析表明：时程分析的最大楼层剪力曲线和CQC的最大楼层剪力曲线基本符合，说明CQC计算基本符合计算要求。时程的最大楼层剪力仅少数顶部楼层略大于反应谱结果，其余均小于反应谱结果，超出不多，拟在施工图时候考虑放大该部分楼层的地震剪力；3条时程曲线计算的结构响应位移与振型分解反应谱结果比较接近，位移响应曲线基本光滑无突变，说明竖向刚度变化平缓；3条时程曲线计算的结构响应层间位移与振型分解反应谱结果比较接近，均略小于CQC结果；时程计算楼层剪力分布曲线光滑无突变，底部剪力均大于振型分解反应谱法下的65%，3条时程曲线计算得到的底部剪力平均值大于振型分解反应谱法下的80%，满足规范相应要求。

通过对比时程分析的最大楼层剪力曲线和CQC最大楼层剪力曲线的计算结果，说明CQC计算基本符合计算要求。具体对比见下面的表格及图形。

7 性能设计

本结构为超限高层建筑，考虑采取性能设计。结合经济条件及抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构类型和不规则性，确定以下性能设计。

1）采用合理的结构形式，避免复杂高层结构，使结构尽可能合理。本结构选用剪力墙结构，有较好的抗震性能。避免采用复杂的高层结构体系，无错层、无加强层；底部与多层商业设缝，嵌固于地下室顶板，形成单塔结构，避免大底盘多塔结构。

2）选定地震动水准。本设计使用年限50年的结构，选用规范给定的的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用。

3）抗震性能目标设计：抗震性能设计执行规范的三水准设防目标，对结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算。选定性能设计指标。对关键部位底部加强区剪力墙的抗震承载力、变形能力进行适当提高。控制结构整体周期比及竖向刚度不出现薄弱层，使结构在设防地震和罕遇地震下的受力性能较为合理。做法如下：

ⅰ 控制底部加强区的剪力墙轴压比在0.3左右：在小震下结构为弹性受力，在中震作用下，底部加强区为结构塑性铰产生的部位，为使塑性铰有足够的转动能力，就要保证底部加强区剪力墙具有一定的延性，其有效的措施之一就是控制其轴压比。本工程底部加强区剪力墙的轴压比基本控制在0.30左右，因轴压比较小，中震下有较强的塑性变形能力，不易发生脆性破坏。

ⅱ 控制结构的周期比在0.7以内：规范要求B级高层周期比应控制在0.85以内，为了减少结构在罕遇大震下的扭转效应，本结构周期比控制在0.7以内。 结构不致于出现过大的扭转效应，结构受力也比较合理。

ⅲ 控制不出现薄弱层：薄弱层会引起结构受力突变，本结构上部为标准层，布置较为合理，底部商业层高通过调整墙厚避免了薄弱层。

ⅳ 提高底部加强区剪力墙的配筋率：底部加强区的剪力墙为主要的塑性铰发生区。经计算在多遇地震下底部加强区剪力墙配筋基本为构造配筋，满足规范要求的最小配筋率0.25%。考虑在施工图设计中适当提高底部加强区的剪力墙配筋，控制最小配筋率提高到0.3%，提高剪力墙的承载力及塑性变形能力。

第7篇：超高层建筑结构设计范文

关键词：结构超限结构选型弹塑性静力分析

1引言

本工程位于番禺南村南大干线以南，西侧毗邻汉溪大道，包括3栋43层超高层住宅及2层地下室。地下一层为住宅配套用房、设备用房和车库；地下2层为车库，局部战时作为人防工程使用。地上一层为架空层，局部为商业用房，二层及以上均为住宅。

2 结构选型与结构布置

本工程地震和风荷载等水平力由结构的抗侧力体系承担。由于建筑效果的需要，建筑在x向设有较多的门、窗，结构不可设置过多的x 向剪力墙，为保证x向的整体抗侧能力，三栋塔楼x方向连在一起共同抵抗侧向力。从体型上来说，Y向的抗侧刚度是较弱的，需要设置较多的y向剪力墙，以保证y向的抗侧刚度。在另一方面，由于此结构的平面x、y方向尺寸相差较大（L/B=3），为保证结构足够的抗扭刚度，尽量在周边设置较强的剪力墙。经综合分析，结构采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构。

本工程各栋楼盖均采用整体性良好的现浇混凝土梁板式结构。首层作为上部结构嵌固端，楼板厚度不小于180mm。标准层局部位置为保证建筑厅、房不露梁的效果，局部设置大板。核心筒开洞较多，为保证楼层平面内刚度，核心筒范围内板厚度不小于150mm。（标准层结构平面图详图1）

图1标准层结构平面布置图

3 结构超限类型和程度

参照《建筑抗震设计规范》[1]、《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]及广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》补充规定[3]有关规定，结构超限情况详表2.1。

表2.1 结构超限类型

结构高度超限 超A级高度建筑的最大适用高度

（138.30米>120米）

是否为复杂高层 否（全部落地剪力墙钢筋混凝土结构）

扭转不规则 Ⅱ类

狭长、凹凸不规则 否

楼板局部不连续 否

侧向刚度不规则 否

竖向抗侧力构件不连续 否

楼层承载力突变 否

整体超限情况 共2项指标超限：1、超A级高度建筑的最大适用高度； 2、Ⅱ类扭转不规则。

4结构分析

4.1 风荷载作用下的结构分析

风荷载作用下的结构计算，计算模型按刚性楼板假定，连梁的刚度折减系数为0.85。广州市基本风压：重现期为50年时，W0=0.50kN/m2；重现期为100年时， W0=0.60kN/m2；地面粗糙度类别为C类；风载体型系数：1.4。

风荷载作用下的结构位移计算分别采用空间程序SATWE和ETABS进行计算。计算结构详表3.1和表3.2

表3.1各栋风荷载作用下的层间位移角及最大位移（重现期为50年）

SATWE ETABS

最大层间位移角

（层号） X向：1/2060 (20F) X向：1/2354 (19F)

Y向：1/1367 (29F) Y向：1/1567 (27F)

顶点位移(mm) X向：52.51 X向：45.4

Y向：73.78 Y向：66.1

两个分析软件的结果基本吻合，X、Y向的最大层间位移角均满足规范1/1000的要求。

表3.2各栋风荷载作用下的总剪力及基底倾覆弯矩（重现期为100年）

SATWE ETABS

总剪力

（kN） X向：Vx= 8063 X向：Vx=7277

Y向：Vy= 15799 Y向：Vy=15840

基底倾覆弯矩

（kN.m） X向：Mx= 676601 X向：Mx=617520

Y向：My= 1322068 Y向：My=1299600

从以上楼层内力表可见，两个分析程序所得的结果基本一致，均在合理范围内。

通过计算可知，Y向的受风面积大且高宽比较大，Y向风荷载下的结构刚度问题较为突出。因此，增强Y向刚度对抵御风荷载的作用是必要的，控制风荷载作用下的位移及位移角是结构设计的主要控制因素。

4.2 常遇地震作用下的结构分析

本工程属丙类建筑，场地地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，建筑场地类别为Ⅱ类，地震分组为第一组。常遇地震作用下结构的弹性整体计算分别采用空间程序SATWE和ETABS进行计算。

本工程以首层作为嵌固端，对塔楼单独进行结构计算。整体计算的主要结果如表3.3所示

表3.3 常遇地震作用下整体计算结果

软件 SATWE ETABS

单位面积重度（T/） 1.5 1.5

第一、二平动周期（s）

及方向 4.0163(X) 3.902 (X)

3.3100(Y) 3.176 (Y)

第一扭转周期（s） 2.9865 2.932

第一扭转周期/第一平动周期 0.74 0.75

地震下基底剪力(kN) X向：13185 X向：12750

Y向：14607 Y向：14310

剪重比 X向：1.46% X向：1.4%

Y向：1.60% Y向：1.6%

地震下基底倾覆弯矩（kN*m） X向：1090221 X向：1063000

Y向：1122782 Y向：1105000

有效质量系数 X向：97.88% X向：99%

Y向：95.97% Y向：99%

最大位移（mm） X向：105.23 X向：99.3

Y向：79.74 Y向：86.9

地震作用下最大层间位移角（层号） X向：1/1047 (23 F) X向：1/1069 (23 F)

Y向：1/1197 (31 F) Y向：1/1063 (30 F)

考虑偶然偏心最大扭转位移比（层号）（对应层间位移角） X向：1.05 (37F, 1/1231) X向：1.03 (37F, 1/1335)

Y向：1.33 (43F,1/1091) Y向：1.22(1F,1/7855)

地震作用下，本层层间位移角与上层层间位移角的1.3倍或上3层层间位移角平均值的1.2倍比值中的最大值 X向：0.88 (36F) X向：0.80 (F38)

Y向：0.85 (35F) Y向：0.76 (F37)

地震力作用下，本层侧向刚度与上层侧向刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 X向：1.26 (1F) X向：1.39 (1F)

Y向：1.47 (1F) Y向：1.57 (1F)

刚重比EJd/GH2 X向：2.68 X向：3.43

Y向：3.96 Y向：4.82

根据上述整体计算结果，SATWE、ETABS计算结果基本吻合。由SATWE的计算结果可知，此工程在考虑偶然偏心影响的地震作用下的最大扭转位移比为1.33，根据《省高规》[3]附件表4-2.2，结构属于扭转Ⅱ类不规则平面，但也属于规范的合理范围。其他的计算结果也均符合规范规定的要求。

4.3 罕遇地震作用下的结构分析（弹塑性静力分析）

针对此工程的超限情况，为更全面的把握结构的抗震性能，对结构进行静力弹塑性推覆分析计算分析。

静力弹塑性推覆分析采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层结构弹塑性静力、动力分析软件PUSH&EPDA。计算假定采用刚性楼板假定，材料强度采用标准值，弹塑性分析中的配筋数据基本来自SATWE软件的小震计算结果（基本上可作为施工图的依据，底部加强区剪力墙配筋适当加大）及规范要求，即弹塑性模型的配筋参数与实际配筋已较接近，其分析结构是接近真实的。加载顺序与水平荷载竖向分布模式，分两步进行加载，第一步为施加重力荷载代表值，并在后续施加水平荷载过程中保持恒定。第二步为逐步施加竖向分布模式为倒三角形的水平荷载。（结构的能力曲线需求曲线及抗倒塌验算图详图2、图3）

图2 结构的X向能力曲线、需求曲线及抗倒塌验算图

图3 结构的Y向能力曲线、需求曲线及抗倒塌验算图

通过对结构X向及Y向的弹塑性静力推覆分析，该工程X向的需求层间位移角为1/161，与需求点向对应的总加载步号为37。该工程Y向的需求层间位移角为1/243，与需求点向对应的总加载步号为37。

通过分析可知，在整个推覆过程中可以看出，在性能点处，整个结构首先是框架梁端产生塑性铰，且进入塑性阶段的时间也比较早，分布也比较广泛；剪力墙连梁大部分开裂，并且部分已经屈服，说明在大震作用下剪力墙连梁刚度明显退化；在底部加强区，尤其是首层及二层，在大震作用下剪力墙出现较多水平和斜向裂缝，而其它层则只有较轻微的局部裂缝，说明在整体结构中底部几层比较薄弱，在设计中应予以加强。尤其是裂缝开展比较多的墙体，宜适当提高该墙段边缘构件的配筋率和竖向分布筋的配筋率，以提高其抗拉和抗压承载力。

通过以上分析，结构在罕遇地震作用下，关键部位构件仍可处于不屈服状态，性能点处的最大层间位移角均小于规范规定的1/120的弹塑性层间位移角限值，满足规范的抗震设防目标。

5针对超限情况采取的主要措施

针对本工程的超限情况，结构设计中采用了一些有针对性的计算手段及构造措施。

常遇地震作用下：采用空间程序SATWE和ETABS进行比较计算；考虑偶然偏心地震作用，双向地震作用，扭转耦连；对底部加强区剪力墙、连梁等关键部位采用两个计算程序的计算结果包络值进行设计。

偶遇地震作用下：采用SATWE对结构承载力进行复核，根据抗震设防目标，对关键构件的抗震性能按弹性和不屈服计算。

罕遇地震作用下：采用PUSH对结构进行静力弹塑性推覆分析,估计结构的整体和局部弹塑性变形，对关键部位构件进行指导设计。

按规范要求，选用两组场地上的地震波和一组《地震安全性评估报告》所提供的场地人工波，对结构进行弹性时程分析，并将结果与反应谱分析结果相比较，对反应谱结果未能反映的情况加以专门处理。

考虑到此结构刚重比小于2.7，整体计算时进行P-效应验算。

针对结构扭转不规则（属于Ⅱ类）。加强墙肢的水平筋，提高构件抗剪能力，同时将扭转超限楼层的连梁提高配箍率和增加抗扭筋的设置，以提高结果的抗扭刚度和构件延性。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011―2010) [M].中国建筑工业出版社,2010

[2] 中华人民共和国行业标准.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3―2010)[M].北京:中国建筑工业出版社,2010

第8篇：超高层建筑结构设计范文

关键词：框架一核心筒；超限高层；设计

现代城市用地的紧张加快了高层建筑的应用与推广。在现代城市改建、扩建过程中，高层建筑已经成为我国城市建筑设计中首选技术方式。在高层建筑的设计过程中，框架一核心筒结构是较为常用的结构形式。通过框架一核心筒结构的应用提高高层建筑的设计高度，实现高层建筑结构稳定性、安全性、抗震性等性能目标。为了更好的发挥框架一核心筒结构优势、促进我国城市用地使用率的提高，笔者从自身的设计经验出发，以相关文献的收集、整理与分析为重点，分析和论述了框架一核心筒结构在高层建筑的应用要点等问题。

一、框架一核心筒结构技术特点分析

框架一核心筒结构是利用楼梯建筑内的电梯井道、通风井、公共卫生间等构建中央核心筒，同时采用框架形成框架核心简结构。这一结构形式有利于结构的受力、以此提高了楼体结构的抗震性。框架一核心筒结构是目前国际超高层建筑中采用的主流结构形式，而且该结构还能够提高楼体内部的空间、提高空间利用率。框架一核心筒结构的应用利用了核心筒的抗侧向刚度以提高楼体的抗震性能。框架结构更多的承担竖向荷载与少部分水平荷载。框架一核心筒的结构优势在现代超限高层设计中有着重要的应用，这一结构能够利用自身优势在楼层增加的过程中减少框架水平荷载的承担比重，实现建筑使用面积的增加，提高城市土地利用率、提高建筑工程建设投资效益。框架一核心筒结构的优势使得其在现代超限高层建筑中有着极为重要的应用，是目前超高层建筑设计的主流结构形式。

二、框架一核心筒结构在超限高层设计中的应用

1针对现代超限高层设计抗震性能的框架一核心筒结构设计

超限高层框架一核心筒结构中的核心筒结构承担着水平测力抵抗的功能，框架结构承担着竖向荷载与少量水平荷载。在进行超限高层设计过程中，需要考虑核心筒结构与框架结构的不同功能。通过注重铰接节点使核心筒与框架结构间的抗侧力刚度比得到合理分配。避免受力分配不均影响整地抗侧向刚度，提高楼体的抗震性能。在这一设计过程中需要特别注意核心筒刚度与框架结构刚度分配的比例，避免核心筒刚度过度增强导致强震情况下混凝土墙体的开裂。通过科学分配刚度以及相关的计算提高超限高层设计的抗震性能。

在国际上框架一核心筒结构应用中，有一部分国家认为这一结构不适于地震区的高层建筑应用。在对相关资料的收集与整理中可以看出，地震中倒塌建筑多是过度强化核心筒强度，造成框架结构与核心筒结构间刚度分配不合理而造成框架结构裂缝，进而导致框架结构稳定性与抗震能力的降低，导致倒塌事件的发生。而日本本土这一结构应用中，采取了严格的审批制度。其也是针对框架一核心筒结构强震抵抗能力而出台的政策。在我国强震地带的超限高层设计中应谨慎使用这一结构。针对建筑物所在地的地质结构进行框架一核心筒结构的应用，保障建筑物的使用安全。

在我国的抗震设计中，多数地区强制提高抗震等级。这就造成了建筑工程投资建设中经济性不高的问题。而框架一核心筒结构的应用能够从自身结构特点出发，提高工程建设的投资经济性。在实际的应用中，框架结构多采用钢架柱密柱方案，以钢筋混凝土核心筒及钢框架密柱筒中筒结构提高建筑物的抗侧向刚度、有效减少混凝土墙地压应力。通过科学的设计以及多种方式的运用实现超限高层建筑的抗震性能强化，保障建筑物的结构稳定性与抗震性。同时利用框架一核心筒结构优势提高工程建设投资经济性，促进我国建筑行业的健康发展。

2超限高层设计中风荷载与结构设计的分析

超限高层建筑的设计中还要针对建筑物的风荷载水平作用进行分析、计算与论证。利用框架一核心筒混凝土剪力墙结构使结构整体能够在风荷载作用下有效控制建筑物在风荷载下的受力，减少层间位移。针对超限高层风荷载需求进行框架一核心筒结构应力计算，以此保障超限高层建筑物的稳定性。针对超限高层在风荷载作用下的侧向变形、振动等分析风压、风压高度变化系数、风荷载题型系数与风振系数。针对框架一核心筒的结构进行计算，以此实现超限高层抗侧向变形能力的提高。在这一计算过程中还要考虑抗侧向形变与抗震性能需求间的平衡，科学分配框架与核心筒的刚度、应力，以此实现科学的超限高层设计。

三、以框架一核心筒结构设计要点为指导进行超限高层设计

在现代超限高层框架一核心筒结构设计中，设计人员应针对核心简设计、框架设计、框架梁支撑设计、楼盖设计、框架剪力墙等设计工作规范、要求进行相应的设计工作。在核心筒设计中首先确保核心筒应贯通全高。而且，对于超限高层应确保筒体宽度大于全高的1/12。同时注重剪力墙结构的应用。在设计过程中需要针对核心筒设计要求对相关设计要点、连梁等进行计算与设计，确保超限高层的结构稳定性。在框架结构设计中需要注重控制结构的周期与位移，利用墙加大量等方式增强结构抗侧刚度。针对超限高层结构需求进行框架结构设计。另外，超限高层框架一核心筒设计中还应对框架梁支撑条件进行确定。沿梁轴线方向有墙时刚接。核心筒外墙厚度大于0.4Lae（且内侧楼板不开洞，刚接。梁支撑处有柱，刚接。不满足以上条件的梁，铰接。通过设计工作的针对性确保超限高层结构等稳定性、确保超限高层框架一核心筒结构的安全性。

除注重上述规范、要点与设计过程中遵循的基本原则外，超限高层设计过程中还要针对框架一核心筒结构在超限高层应用中楼盖设计要求进行设计。在楼盖设计中应注重核心筒外缘楼板不能开洞口、核心筒内部楼板，厚度≥120mm，双层双向配筋。楼面梁不宜支承在核心筒的连梁上。通过针对框架一核心筒结构特点以及超限高层需求进行超限高层框架一核心筒结构的设计与应用，促进我国城市土地利用率的提高。另外，为了保障超限高层结构的抗震性能，结构设计过程中还需要针对抗震等级要求进行框架剪力墙结构设计与计算，保障超限高层结构的抗震性能。

第9篇：超高层建筑结构设计范文

一、超限高层建筑结构类型

1、框架一剪力墙结构

其不仅有框架结构的布置灵活和延性好，也具有剪力墙结构的大刚度和高承载力的特点。框架结构的侧向位移为剪切型，其层间的相对位移下大而上小，而剪力墙结构的侧向位移则为弯曲型，它的层间相对位移则为下小而上大。并通过楼层梁板将两者连在一起，从而使得框架和剪力墙协同受力，一同进行工作。所以，在结构的底部框架的侧移变小，那么在结构上部剪力墙的侧移就变小，其侧移的曲线包含了2种结构的特点，是弯剪型。

2、框架-核心筒体结构

核心筒是通过利用电梯井和楼梯间以及管道井等的墙体，来围成一个封闭的实腹筒体，且框架部分是以核心筒作为中心来向外进行布置，其外框架的柱间距可达到9- 10m，因此，其有空间大而灵活，立面可选性较强以及采光好等优点，是商务建筑和高层公共建筑的理想选择。其封闭的实腹筒体整体性，让其具有非常优异的抗弯与抗扭刚度，可建造的高度达40-50层。且当设有伸臂时，其外框架的抗倾覆矩就会得到增大，从而使其结构的抗侧刚度得以增大，从而减少结构的侧移，这样其建造的高度则可达60-100层。

二、超限高层建筑结构设计要点

1、重点突出水平荷载

超限高层建筑结构设计中，最为重要的内容就是结构荷载设计，而荷载设计又包含两方面内容，分别为水平与竖向荷载。因为超限高层建筑高度基本上都可以确定，因此竖向荷载通常都是确定数值，设计者只要进行简单的计算即可，但是水平荷载则不同，结构特性发生变化，数值就会发生变化，因此水平荷载计算更为复杂，设计人员需要多加留意。

2、重点关注轴向变形问题

超限高层建筑因此高度要高于一般的高层建筑这，因此竖向荷载自然也高于普通高层建筑，柱轴向变形能力也更大，如果不加以考虑，可能连续梁弯矩会发生非常明显的变化，负弯矩值就会相应的降低，相对的跨中正弯矩也变大。不仅如此，预制构件下料长度也会随之发生变化，不能依照原本设计来进行计算。若轴向变形突然出现，设计人员并未加以注意，构件剪力依然依照原有的情况进行计算，很有可能会引起安全问题。

3、对子侧移进行重点控制

超限高层建筑与多层建筑有很大的不同，高度越高，结构在水平与竖向荷载的共同作用下，发生侧移的可能性非常高。如果侧移非常大已经超出建筑结构承载能力，超限高层建筑就会因此发生安全问题。因此侧移数值控制异常重要。

4、结构延性是重点设计内容

超限高层建筑垂直高度非常高，因此其对结构的柔性有着更高的要求。所以要求设计者要对超限高层建筑结构进行设计时，必须满足延性要求，如若出现地震，结构会保持着塑性变形状态，以此防止坍塌事故的出现。正是因为如此，结构延性成为重点设计内容。

三、超限高层建筑结构设计中需要注意的问题

1、地基设计需要注意的问题

多层建筑地基设计非常简单，经验丰富的设计者只要按照基础设计资料进行设计即可，出现问题的可能性并不大。但超限高层建筑却不能如此随便，因为高度非常高，地基承载力要求非常高。因此在进行地基设计之前，施工单位必须预先进行地质勘探，设计人员依据勘探数据报告来设计，以此保证地基承载能力达到超限高层建筑要求。总之，实际设计期间，设计者必须以勘探结构为依据，考虑众多因素，完成基础结构设计工作。

2、抗震设计中需要注意的问题

超限高层建筑抗震设计应该是结构设计重点考虑的问题之一。为了提升超限高层建筑的抗震性，设计人员尽量不要应用框架体系，可以选择应用框架-剪力墙结构，也可以选择应用筒体结构体系。设计者在进行设计时，一定要对实际情况加以了解，根据超限高层建筑的刚度和抗震需求来进行结构体系设计，这样不容易出现设计返工的问题。

3、现浇钢筋混凝土楼板设计需要注意的问题

①从钢筋混凝土的现浇楼板的各种受力体系分析，不管是按哪种设计中对其受力状态的考虑，都是局限于楼板平面上应力的变化以及板平面受剪的变形。即使对板端的嵌固端节点所产生的弯矩进行考虑，也仅仅是对板平面的弯曲或者屈曲所产生的应力进行了考虑。而在对楼板的受力体系进行分析时，对于现浇结构的构件间的在三维空间之中怎样进行内力分配和协调变形，则根本没有进行考虑。

②在进行楼板钢筋的配置设计时，部分的设计者只是按照单向板来进行计算，只是以分离式的负弯矩钢筋来作为支座处的支撑，这种设计方法所计算出来的受力情况和实际的受力情况存在着较大的出入，所以导致混凝土楼面的抗拉能力分布不均，很容易导致局部裂缝的产生，同时由于对于构造配盘及放射筋等重视度不够，所以一些薄弱环节没有加强筋的配置，为质量安全埋下了隐患。

4、连续梁设计需要注意的问题

连续梁按单梁进行设计，此情况大多出现在阳台边梁的设计之中。为了更便于分析结构受力情况，设计者把应为连续梁的梁按照简支梁来设计，使得梁在支座上部的负筋配置过少。从而引起了梁在支座附近上部的受拉区出现竖向上的裂缝，从而导致梁上部拦板处出现竖向的裂缝。若此边梁的长度较长，那么出现的问题将会变得更加严重。