時(shí)間：2023-07-27 16:24:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：超高層結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TU972+.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
工程概況
本工程是集辦公、商業(yè)、住宅綜合體于一體的大型綜合性建筑群體。地上設(shè)6座高端寫字樓及一座超高層住宅，相互之間設(shè)多層裙房相連。本工程的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ～Ⅲ 類場地(安評(píng)報(bào)告取值)，特征周期0.42s(安評(píng)報(bào)告取值)，地面粗糙度為C類，風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)水平位移計(jì)算時(shí)基本風(fēng)壓為0.75kN/m2,承載力計(jì)算時(shí)取基本風(fēng)壓的1.1倍。采用鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)，選擇微風(fēng)化粗粒花崗巖為樁端持力層。
1、結(jié)構(gòu)布置
1.1結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。根據(jù)建筑物的總高度、抗震設(shè)防烈度、建筑的用途等情況，結(jié)構(gòu)采用框架－核心筒結(jié)構(gòu)體系。框架-核心筒體系分別由外框架與核心筒組成，共同構(gòu)成多道設(shè)防的結(jié)構(gòu)體系。
1.2結(jié)構(gòu)平面布置。2層由于辦公大堂的緣故有較大面積的樓板開洞和局部跨層柱現(xiàn)象（圖1）。該樓建筑功能考慮到框架梁與核心筒相連處支座負(fù)筋較大且建筑功能對(duì)凈高要求較大，本工程考慮采用梁端水平加腋的方法來提高梁的承載能力及滿足建筑凈高的要求。梁端水平加腋增加了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剛度/延性及耗能能力。水平加腋增大了梁與墻柱的交界面的面積，提高了梁的承載力，同時(shí)適當(dāng)加大腋寬可以是塑性鉸區(qū)由墻柱界面向與等截面梁相交的加腋處轉(zhuǎn)移，有利于提高節(jié)點(diǎn)抗震性能。梁端水平加腋范圍根據(jù)梁內(nèi)力變化曲線確定。典型樓層結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖2。
圖1 二層結(jié)構(gòu)平面布置圖圖2典型樓層結(jié)構(gòu)平面布置圖
1.3材料及構(gòu)件截面尺寸。混凝土強(qiáng)度等級(jí)：主要水平構(gòu)件采用C30砼，主要豎向構(gòu)件采用C40~C60砼。鋼材：本工程型鋼混凝土柱中型鋼、加勁肋、柱腳底板采用Q345鋼。
2、 超限情況及抗震性能設(shè)計(jì)
2.1 超限情況
本工程建筑物高175.1米，按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[1]JGJ3－2010第3.3.1條：框架－核心筒結(jié)構(gòu)7度B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑適用的最大高度為180m；7度A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑適用的最大高度為130m，因此本工程屬B級(jí)高度超限結(jié)構(gòu)。
整體參數(shù)分析得出扭轉(zhuǎn)位移比在1.2～1.5之間，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。
綜上，本工程存在1項(xiàng)不規(guī)則（扭轉(zhuǎn)不規(guī)則），屬B級(jí)高度的超限高層建筑。
2.2 抗震性能目標(biāo)設(shè)計(jì)[2]
綜合該樓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和超限內(nèi)容，結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)選定為C級(jí)。
3、計(jì)算分析
3.1多遇地震彈性分析。采用SATWE和MIDAS BUILDING 兩種三維空間結(jié)構(gòu)分析程序按振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行抗震計(jì)算分析，整體計(jì)算結(jié)果見表1。
表1整體計(jì)算分析主要計(jì)算結(jié)果
通過計(jì)算數(shù)據(jù)分析，兩種模型的位移和內(nèi)力計(jì)算結(jié)果比較接近，整體參數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。
3.2多遇地震彈性時(shí)程計(jì)算分析。本工程總共輸入地震波為七組。各時(shí)程曲線計(jì)算所得基底總剪力均大于振型分解反應(yīng)譜求得的基底總剪力的65%,七條時(shí)程曲線計(jì)算所得基底總剪力的平均值均大于振型分解反應(yīng)譜求得基底總剪力的80%。根據(jù)彈性時(shí)程分析的各曲線顯示，七條時(shí)程曲線計(jì)算所得各指標(biāo)值均小于振型分解反應(yīng)譜的相應(yīng)值，因此規(guī)范反應(yīng)譜的計(jì)算結(jié)果可以作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。
3.3設(shè)防地震作用下彈性及不屈服計(jì)算分析。中震簡要計(jì)算結(jié)果見表2。鑒于篇幅有限，各構(gòu)件的中震彈性及中震不屈服驗(yàn)算本文從略。中震計(jì)算分析可以看出，墻、柱在中震作用下未出現(xiàn)屈服，部分樓層的個(gè)別連梁、框架梁的配筋需求比多遇地震作用下的需求要高，僅小部分連梁和框架梁出現(xiàn)屈服情況。基底總剪力水平也說明結(jié)構(gòu)在中震下具有足夠的剛度和承載能力。
表2中震計(jì)算簡要結(jié)果
3.4罕遇地震動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)7度（0.1g）罕遇地震彈塑性分析時(shí)，采用符合規(guī)范要求的一條人工波和兩條天然波，共三條地震記錄，采用MIDAS BUILDING 的結(jié)構(gòu)大師進(jìn)行罕遇地震作用下的動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。
3.4.1結(jié)構(gòu)整體反應(yīng)指標(biāo)。從層間位移角曲線看出X、Y向最大層間位移角為1/190和1/161，均小于層間彈塑性位移角規(guī)范限值的要求；大震作用下的最大基底剪力與小震基底剪力的比值均在4～5之間。說明結(jié)構(gòu)在大震后還保持足夠的剛度，滿足規(guī)范“大震不倒”的抗震設(shè)防基本要求。
3.4.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷狀態(tài)性能分析
作為抗側(cè)力第二道防線的框架柱，絕大部分處于彈性狀態(tài)，頂部出現(xiàn)少量的彎曲開裂，底部裙房范圍出現(xiàn)一部分彎曲開裂，數(shù)量總共為2.5%～2.8%，且不存在彎曲屈服和剪切破壞。
剪力墻在罕遇地震作用下，核心筒墻肢大部分處于彈性狀態(tài)，進(jìn)入屈服狀態(tài)的主要為核心筒內(nèi)小墻肢。各墻肢能滿足抗剪截面要求，可以保證整片墻體不出現(xiàn)剪切破壞。 同時(shí)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)底部損傷較嚴(yán)重，擬在底部加強(qiáng)區(qū)電梯井道位置增設(shè)剪力墻，增加對(duì)核心筒外墻的約束。根據(jù)罕遇地震作用下剪力墻鋼筋豎向應(yīng)力分布圖（略）剪力墻混凝土豎向壓應(yīng)力處于彈性，剪力墻最大豎向壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，可確保混凝土不被壓碎。剪力墻最大豎向壓應(yīng)力小于鋼筋抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，局部墻肢存在拉力，但拉應(yīng)力小于鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，可確保鋼筋不被拉壞。對(duì)于少量剪切屈服的墻肢經(jīng)抗剪截面復(fù)核受剪截面控制參數(shù)K均不小于1，主要樓層剪力墻的受剪截面均滿足要求。
大部分樓層連梁及框架梁梁端進(jìn)入屈服狀態(tài)。連梁普遍先于框架梁進(jìn)入屈服狀態(tài)，說明結(jié)構(gòu)具有良好的耗能體系
4、抗震性能設(shè)計(jì)的構(gòu)造及加強(qiáng)措施
本工程中框架柱和剪力墻核心筒是主要的抗側(cè)力構(gòu)件，所以應(yīng)該提高關(guān)鍵部位墻肢的延性，使抗側(cè)剛度和結(jié)構(gòu)延性更好地匹配，達(dá)到有效地協(xié)同抗震。
4.1剪力墻墻肢軸壓比控制按“高規(guī)”要求不大于0.5，同時(shí)底部加強(qiáng)區(qū)核心筒外筒結(jié)構(gòu)大震分析情況，端部增設(shè)型鋼混凝土暗柱。
4.2框架柱軸壓比按“型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范”要求不大于0.70。
4.3底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)，墻身水平和豎向分布筋配筋底部加強(qiáng)部位最小配筋率0.45％；約束邊緣構(gòu)件豎筋最小配筋率為1.2％，體積配箍率不小于1.8％，由于首層層高較大，為薄弱環(huán)節(jié)，故針對(duì)首層墻身水平和豎向分布筋最小配筋率0.60%。
4.4約束邊緣構(gòu)件上三層設(shè)為過渡層。
5、結(jié)論
本文介紹了深圳某超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要過程，圍繞既定的性能目標(biāo)進(jìn)行針對(duì)性的分析計(jì)算。計(jì)算分析表明，各項(xiàng)指標(biāo)均能實(shí)現(xiàn)既定的抗震性能目標(biāo)。通過對(duì)薄弱構(gòu)件和薄弱部位的加強(qiáng)，確保了結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
參 考 文 獻(xiàn):
關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震
超高層建筑不僅可以為用戶提供舒適的工作和生活環(huán)境，還可以很好地緩解大中城市由于人口增長帶來的用地緊張的局面；同時(shí)，超高層建筑可以憑借其高度高、外形美觀的特點(diǎn)而成為該地區(qū)的標(biāo)志性建筑。現(xiàn)根據(jù)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)踐，就超高層建筑的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)方案選擇的主導(dǎo)因素以及混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容與同行探討。
1超高層建筑的特點(diǎn)
（1）超高層建筑由于消防的要求，須設(shè)置避難層，以保證發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員能夠安全地疏散。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顧，設(shè)備層與避難層并做一層。而對(duì)于更高的有較多使用功能要求的超高層建筑，除每15層設(shè)一個(gè)避難層兼設(shè)備層以外，還需要設(shè)有專門的機(jī)電設(shè)備層。為提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，可以將設(shè)備層或是避難層設(shè)置為結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。
（2）超高層建筑的平面形狀多為方形或近似方形，其長寬比多小于2。否則，在地震作用時(shí)由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大，易受到損壞。
（3）超高層建筑在基巖埋深較淺時(shí)，可選擇天然地基作為基礎(chǔ)持力層，采用筏基或者箱基，若基礎(chǔ)持力層較深時(shí)，可采用樁基。較少采用復(fù)合地基。
（4）房屋高度超過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)荷載作用下舒適度要求，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度的控制應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。
（5）超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般都需要進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查，必要時(shí)還須在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行專門的模型震動(dòng)試驗(yàn)，才能確保工程得到合理地設(shè)計(jì)和建造。
2超高層建筑結(jié)構(gòu)方案確定的主導(dǎo)因素
2.1建筑方案應(yīng)受到結(jié)構(gòu)方案的制約
超高層建筑方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)有結(jié)構(gòu)專業(yè)在方案階段的密切配合，保證結(jié)構(gòu)方案實(shí)施的可行性。另外，在與建筑方案設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)配合過程中，結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)應(yīng)力求做到有所創(chuàng)新，能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2.2結(jié)構(gòu)類型的選擇應(yīng)綜合考慮
（1）應(yīng)考慮擬建場地的巖土工程地質(zhì)條件
一個(gè)擬建在基巖埋藏極淺場地上的超高層建筑，具有采用天然地基的條件。一般這樣的場地其場地類別為Ⅰ類或Ⅱ類，在該地區(qū)抗震設(shè)防烈度較低的情形下，其所采用的結(jié)構(gòu)體系可優(yōu)先采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。而對(duì)于在第四紀(jì)土層上的抗震設(shè)防烈度為7度或8度區(qū)的超高層建筑，為降低地震作用，結(jié)構(gòu)選型應(yīng)考慮采用結(jié)構(gòu)自重較輕的混合結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。
（2）應(yīng)考慮抗震性能目標(biāo)
一般抗震設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)要求豎向構(gòu)件承載能力較高，達(dá)到中震不屈服；剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)達(dá)到抗剪中震彈性。顯然，在抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，尤其是8度區(qū)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就很難滿足這一條件。所以，為減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震作用下產(chǎn)生的內(nèi)力，應(yīng)優(yōu)先考慮選用混合結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，這樣可以基本由型鋼承擔(dān)地震作用下產(chǎn)生的構(gòu)件剪力和拉力。若是采用全鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，豎向構(gòu)件則會(huì)因截面計(jì)算配筋量太大，導(dǎo)致鋼筋無法放置；單純?cè)龃髽?gòu)件截面則會(huì)使結(jié)構(gòu)自重加大，同時(shí)地震作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力也會(huì)相應(yīng)增加，截面配筋率仍得不到很好控制。
（3）應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性
通常從工程造價(jià)上比較，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最低，其次是混合結(jié)構(gòu)，最高則是全鋼結(jié)構(gòu)。所以，超高層結(jié)構(gòu)方案的選用應(yīng)著重考慮工程造價(jià)的合理控制。另外，超高層建筑中的豎向承重構(gòu)件由于截面積大而會(huì)使建筑有效的使用面積減小。采用型鋼混凝土柱或鋼管混凝土柱作為主要承重構(gòu)件可較大提高主體結(jié)構(gòu)的承載能力，而且使整個(gè)結(jié)構(gòu)有較好的延性，柱截面比單純采用鋼筋混凝土柱減小近50%，增大了建筑有效使用面積。即使采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案，為減小柱截面，也可在一定標(biāo)高框架柱內(nèi)設(shè)置型鋼，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
外框架采用型鋼混凝土柱或圓鋼管混凝土柱，混凝土核心筒構(gòu)件內(nèi)設(shè)型鋼；類似于這種混合結(jié)構(gòu)，正普遍運(yùn)用于超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此種結(jié)構(gòu)相對(duì)全鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重要小，尤其具有較大的結(jié)構(gòu)剛度和延性，在高烈度地震作用下易于滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)具有良好的消防防火性能，其綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。
（4）應(yīng)考慮施工的合理性
眾所周知，房屋高度愈高，施工難度愈大，施工周期也愈長。一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑出地面以上的樓層施工進(jìn)度約每月4層；混合結(jié)構(gòu)（型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒，內(nèi)外框梁為鋼梁）約每月5層～6層；全鋼結(jié)構(gòu)約每月7層。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)不同的房屋高度和業(yè)主對(duì)工程施工進(jìn)度的要求，綜合考慮選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。
另外，由于超高層建筑施工周期長，從文明施工和盡量減少對(duì)城市環(huán)境不良影響的角度考慮，應(yīng)盡量減少現(xiàn)場混凝土的澆搗量，使部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件能放在工廠加工制作，運(yùn)到現(xiàn)場即可安裝就位。同時(shí)在樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮盡量減少模板作業(yè)，采用帶鋼承板的組合樓蓋，這對(duì)于保證工程施工質(zhì)量和加快施工進(jìn)度是極其有效的措施。
3.超高建筑結(jié)構(gòu)類型中的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1型鋼混凝土和圓鋼管混凝土柱鋼骨含鋼率的控制
一般設(shè)計(jì)中，混合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼骨含鋼率中都是由構(gòu)造控制，目前國內(nèi)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)規(guī)程的規(guī)定各不相同，但有一個(gè)共同點(diǎn)是框柱中鋼骨的含鋼率不宜小于4%，這是型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土柱區(qū)別的一個(gè)指標(biāo)。在混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)者可根據(jù)計(jì)算結(jié)果來設(shè)計(jì)柱縱筋和箍筋，并設(shè)置大于4%的含鋼率的型鋼截面即可。
3.2鋼筋混凝土核心筒的型鋼柱的設(shè)置
在地震作用或風(fēng)荷載作用下，鋼筋混凝土核心筒一般要承受85%以上的水平剪力；同時(shí)筒體外墻還要承受近樓層面積一半的豎向荷載。所以，在筒體外墻內(nèi)設(shè)置型鋼柱既可保證筒體與型鋼混凝土外框柱有相同的延性，還可以減小兩者之間豎向變形差異。同時(shí)，筒體墻內(nèi)設(shè)置型鋼柱，可使剪力墻開裂后承載力下降幅度不大。尤其在抗震設(shè)防的高烈度區(qū)，剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)的抗震性能目標(biāo)要按中震彈性或中震不屈服設(shè)計(jì)，其地震作用下剪力、彎矩很大，更需在墻體內(nèi)設(shè)置型鋼柱。否則，內(nèi)筒邊緣構(gòu)件配筋面積太大，增加了設(shè)計(jì)和施工的難度。通過設(shè)置型鋼柱，可取代邊緣構(gòu)件內(nèi)的縱筋。
3.3關(guān)于結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度問題
超高層建筑混合結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土核心筒體是整個(gè)結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)構(gòu)件，所以筒體的墻厚尤其是外側(cè)墻厚，主要是由抗側(cè)剛度要求決定。因此，外框柱截面的設(shè)計(jì)除滿足承載力和軸壓比要求外，其剛度在整體結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)中應(yīng)予以充分考慮。
在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于框架-核心筒或筒中筒結(jié)構(gòu)（鋼筋混凝土或混合結(jié)構(gòu)）的結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度有時(shí)不能滿足變形要求，需要利用避難層或設(shè)備層在外框或外框筒周邊設(shè)置環(huán)狀桁架或同時(shí)設(shè)置水平伸臂桁架。采用這種桁架式的加強(qiáng)層可使外框架或外框筒與核心筒緊密連接成一體，增大結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，滿足結(jié)構(gòu)的變形（層間位移）要求。對(duì)于外框柱與筒體的剪力墻間設(shè)置的水平伸臂桁架，應(yīng)使設(shè)置水平伸臂桁架處筒體的墻定位與外框柱相對(duì)應(yīng)，水平伸臂桁架平面應(yīng)與內(nèi)筒體墻剛心和重心重合，方能形成較好的結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)剛度。
4結(jié)語
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于建筑的表現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)建筑優(yōu)美的外觀和良好的內(nèi)部空間。因此在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要建筑表現(xiàn)和結(jié)構(gòu)方案的完美統(tǒng)一，這就必須依靠建筑師與結(jié)構(gòu)工程師在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中相互密切配合，綜合考慮結(jié)構(gòu)總體系與結(jié)構(gòu)分體系之間的傳力路線關(guān)系，并充分考慮結(jié)構(gòu)材料選用、施工的可行性和經(jīng)濟(jì)性，避免施工圖設(shè)計(jì)中產(chǎn)生不合理的結(jié)構(gòu)受力體系。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層；超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1前言
由于復(fù)雜高層與超高層建筑建設(shè)難度相對(duì)較大，為保證人們居住的安全性，相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該以提高建筑結(jié)構(gòu)安全性為主要目標(biāo)，找出更有利于高層建筑建設(shè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施，從而在促進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，保證復(fù)雜高層與超高層建筑建設(shè)能夠具有合理性、抗震性，提高人們居住的舒適度與安全性。
2高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面：一是由于高層建筑相對(duì)較高，建筑水平荷載對(duì)建筑整體會(huì)產(chǎn)生一定的豎向軸應(yīng)力，并在水平上受到自然災(zāi)害、風(fēng)力等因素影響。因此在設(shè)計(jì)高層建筑整體結(jié)構(gòu)時(shí)，除需要考慮到建筑豎向荷載外，也應(yīng)該深入考慮到建筑水平荷載。二是由于高層建筑頂部壓力相對(duì)較大，建筑在后期使用過程中，會(huì)出現(xiàn)軸向變形的問題，從而影響建筑梁彎距。因此為了保證高層建筑整體安全性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)建筑梁彎矩的重視，避免發(fā)生高層建筑軸向變形問題[1]。三是對(duì)高層建筑整體抗震性的要求。高層建筑在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該重視其結(jié)構(gòu)延性，保證高層建筑能夠更好的抵抗地震災(zāi)害，從而保證居住人們的生命安全。
3復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1提高對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案直接決定了建筑結(jié)構(gòu)后期應(yīng)用的安全性。基于此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)人員就應(yīng)該提高對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視，從而能夠結(jié)合建筑工程周圍實(shí)際情況，優(yōu)化已經(jīng)研制出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。首先，復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視概念設(shè)計(jì)，在前期設(shè)計(jì)階段需要堅(jiān)持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)則性、整體均衡性等原則，保證建筑結(jié)構(gòu)各個(gè)部分都能夠發(fā)揮出更有力的支持作用；其次，在完善復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)與工程施工人員的溝通，從而在外觀效果、施工效果的角度上實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，避免建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)后期轉(zhuǎn)換的問題[2]。最后，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮了重要的作用，因此相關(guān)人員還應(yīng)該積極采取有效的計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更科學(xué)的優(yōu)化。
3.2深入分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)不僅是復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該遵循的指標(biāo)，也是保證復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的重要因素。因此在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，相關(guān)人員就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)以下幾點(diǎn)內(nèi)容的重視，從而提高復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。一是地震荷載指標(biāo)：在研究人員的深入分析下，發(fā)現(xiàn)超高層建筑結(jié)構(gòu)自震周期在6秒至9秒之間，因此在地震荷載指標(biāo)的影響下，建議復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中直線傾斜下降時(shí)間控制在十秒左右。同時(shí)在分析該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)時(shí)，也要全面結(jié)合建筑周圍的實(shí)際情況，從而保證評(píng)估結(jié)果能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)合理性的要求；二是風(fēng)荷載指標(biāo)：由于復(fù)雜高層與超高層建筑主要會(huì)受到地震以及風(fēng)力的影響，因此相關(guān)人員還應(yīng)該遵照當(dāng)前所提出的風(fēng)荷載指標(biāo)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面評(píng)估，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑變形的控制，提高建筑居住的安全性。
3.3根據(jù)相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震性
由于建筑結(jié)構(gòu)直接影響著人們的生命安全，因此在建筑行業(yè)快速發(fā)展的背景下，國家制定了科學(xué)、合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。針對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑提出的設(shè)計(jì)規(guī)范，有以下兩種：《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《高層建筑抗震規(guī)程》。要想保證復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，能夠更好的滿足建筑抗震性要求，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)復(fù)雜高層與超高層建筑時(shí)，就要嚴(yán)格按照相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。同時(shí)也要全面考慮到當(dāng)前建筑項(xiàng)目所處的外部環(huán)境、需求的抗震類別以及施工條件，以保證復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震能力為建設(shè)目標(biāo)。在按照相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)后，利用相關(guān)分析方法對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性的深入分析。
3.4重視后期居住的舒適性，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性
在復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除需要重視上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)外，還需要考慮到后期人們居住的舒適性。一方面，這是當(dāng)今社會(huì)人們生活水平提高后對(duì)建筑結(jié)構(gòu)提出的要求，另一方面，也是復(fù)雜高層與超高層建筑必須達(dá)到的建設(shè)目標(biāo)。由于復(fù)雜高層與超高層建筑豎向荷載相對(duì)較大，因此在前期施工以及后期居住中，都會(huì)出現(xiàn)一定的壓縮變形問題[3]。基于此，為了保證后期人們能夠居住的更加舒適，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工過程中，就應(yīng)該積極采取預(yù)變形技術(shù)，并通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行詳細(xì)的模擬演練，從而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠更加科學(xué)合理，更好的滿足人們居住要求。
4總結(jié)
綜上所述，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)復(fù)雜高層與超高層建筑時(shí)，要深入分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)、相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范以及居住的舒適程度，從而保證設(shè)計(jì)人員能夠設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更加合理、抗震性能更高、科學(xué)性更高的復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)方案，保證復(fù)雜高層與超高層建筑使用壽命與安全性，為人們居住、工作提供更安全的環(huán)境。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：超高層；復(fù)雜高層；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)
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)算簡圖。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，計(jì)算簡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)算簡圖的全面性與直觀性特征，對(duì)結(jié)構(gòu)簡圖的繪制誤差進(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)。抗震設(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。抗震設(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。抗震設(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
在超高層及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，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)
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關(guān)鍵詞：高層建筑；隔震技術(shù)；耐震建筑物
中圖分類號(hào)： TU208.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 地震這一自然災(zāi)害的破壞性極強(qiáng)，而我國的地理位置又處于環(huán)太平洋地震帶附近，所以國內(nèi)的建筑物必定要具有很強(qiáng)的防震性。以往我國建筑商主要在建筑物的強(qiáng)度和韌性方面下功夫來增強(qiáng)建筑物的耐震性。在吸取世界其他常受地震災(zāi)害的國家的震后教訓(xùn)后，我國也吸收了世界建筑業(yè)的新型耐震技術(shù)——隔震技術(shù)和消能技術(shù)。這兩種技術(shù)現(xiàn)在在建筑防震領(lǐng)域發(fā)揮了很大的作用。尤其是我國在2008年的四川汶川大地震后，這兩種防震技術(shù)更是被廣泛的運(yùn)用。
1.1 耐震建筑物
通常我們?cè)谠O(shè)計(jì)建筑物之前要充分考慮建筑物的耐震性能。要保證建筑物的主體可以承受中小程度的地震強(qiáng)度，允許建筑物在承受地震時(shí)發(fā)生塑性變形，而韌性需求不得超過容許韌性容量，并且充分假設(shè)最大地震強(qiáng)度時(shí)建筑物的最大韌性以將地震的破壞能力降到最低。
1.1.1 中小度地震：這里提到的中小度地震是指地震的重現(xiàn)期為30年，并且在50年之內(nèi)的地震強(qiáng)度不可能大于此地震強(qiáng)度的可能性僅在百分之二十左右的地震。由于此類地震的發(fā)生頻率較高，所以要求房屋在筑造的過程中必須有相應(yīng)的防震措施，以保證房屋在地震時(shí)其韌性可以達(dá)到地震搖晃所帶來的力量。一旦房屋在地震中受到破壞，想要對(duì)之進(jìn)行震后修復(fù)就比較困難，這不僅會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失還會(huì)對(duì)人民的安全生活帶來極大的威脅，就高韌性容量的建筑物而言其耐震設(shè)計(jì)會(huì)受其影響。
1.1.2 設(shè)計(jì)地震：是指地震的重現(xiàn)期為475年，而在五十年內(nèi)地震強(qiáng)度超過它的可能性僅為百分之十左右。建筑物在受到此類地震強(qiáng)度的影響下只允許產(chǎn)生輕微破壞以保證不會(huì)帶來人民的生命和財(cái)產(chǎn)威脅。而那些建筑意義非同一般的建筑物，回歸期更長。若要保持房屋在此類地震強(qiáng)度影響下能夠保持房屋構(gòu)造的基本結(jié)構(gòu)不受影響，可以采取一些措施以增加房屋的韌性，如在筑造房屋時(shí)，在某些指定位置加入塑鉸，這是一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的方法，加入的塑鉸可以再地震過程中大大緩解地震時(shí)帶來的破壞力量。只有將房屋的韌性嚴(yán)格控制在房屋允許的韌性范圍內(nèi)才能保證房屋在遭遇地震時(shí)不會(huì)受到極其嚴(yán)重的破壞。
1.2 隔震建筑物
在基面增加了隔震層的建筑物成為隔震建筑物。它的工作特征是利用很多隔震零件加長建筑物的周期來減小發(fā)生地震時(shí)的破壞力度。伴隨著周期的加長，房屋的位移數(shù)也會(huì)增長，因此再配合消能組件，提高系統(tǒng)的阻尼比，進(jìn)而降低位移量。施工中最為流行的隔震組件是lrb，這個(gè)組件中添加了鉛心，其作用是消能，依靠靠橡膠層受水平剪力作用時(shí)具有低勁度來拉長周期。Lrb的使用期限很長，而且性能持久，它的工作能力強(qiáng)，尤其是在消能方面可以進(jìn)行多次工作。
隔震層的上層結(jié)構(gòu)硬于隔震層是各鎮(zhèn)建筑物的另一個(gè)特征。所以，由于軟硬程度的區(qū)別，當(dāng)建筑物遭遇地震的破壞時(shí)，上層建筑會(huì)因其質(zhì)地硬而變位量小于質(zhì)地軟的隔震層。故我們有時(shí)把上部結(jié)構(gòu)視為剛體。
1.3 消能建筑物
所謂效能建筑物就是利用對(duì)建筑物添加阻尼器來進(jìn)行消能的建筑物。消能組件概分為位移型、速度型與其它型式。位移型消能組件顯現(xiàn)剛塑性、雙線性或三線性遲滯行為，且其反應(yīng)需與速度及激振頻率無關(guān)。速度型消能組件因不同的阻尼比、勁度及材料可分為：包含固態(tài)與液態(tài)之黏彈性組件及液態(tài)黏滯性組件。第三類則含括所有不屬于位移型與速度型的消能組件。
2 世界各國隔震建筑物發(fā)展現(xiàn)況
目前，隨著人們對(duì)地震的了解愈加深刻，各國人民普遍認(rèn)識(shí)到隔震技術(shù)是一種有效的防震減災(zāi)的技術(shù)。各式各樣的隔震建筑物被建造，而且隔震建筑物的結(jié)構(gòu)格式日趨多樣化，這些帶有新技術(shù)的隔震建筑物在歷經(jīng)多級(jí)大地震后凸顯了它們的隔震減災(zāi)性能，得到了人們的認(rèn)定。
3 耐震建筑與隔震建筑造價(jià)比較
日本實(shí)驗(yàn)者做了大量的數(shù)據(jù)采集工作，結(jié)果表明：在高度為25米以下的建筑物造價(jià)比較中，隔震建筑物約為耐震建筑物的105%-109%；在高度為25米至31米的建筑物造價(jià)比較中，隔震建筑物約為耐震建筑物的102%-104%；但是，在高度為31米以上的建筑物時(shí)，隔震建筑物的造價(jià)就相對(duì)而言比較低了，是耐震建筑物的99%-103%左右。此外，我們還對(duì)結(jié)構(gòu)造價(jià)進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)顯示，在所有的防震建筑物中，由于辦公室約為總建筑費(fèi)用的百分之十八；旅館約占總建筑費(fèi)用的百分之十三；醫(yī)院則僅占總費(fèi)用的百分之八。總結(jié)而言，建筑意義愈大愈應(yīng)使用隔震建筑技術(shù)。
4 隔震建筑新趨勢(shì)
高層與超高層隔震建筑物，目前日本最高隔震建筑物為位于大阪城之西梅田超高層計(jì)劃，地下1層，地上50層，屋突2層，基礎(chǔ)隔震，樓高177.4m，高寬比5.8：1，隔震型式有滑動(dòng)支承，積層橡膠墊，及u型鋼板消能器+fluid damper。
5 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)主要需要考慮以下因素：
5.1 長周期建筑物之隔震效果
隔震技術(shù)最明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是可以延長建筑物基本振動(dòng)周期。但一般情況下的振動(dòng)周期大于三秒， 即使延長至五秒甚至超過五秒，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)。
5.2 傾覆作用造成隔震組件受拉力
隔震組件必須具有很強(qiáng)的耐拉性。
5.3 風(fēng)力作用
在地震級(jí)別小或者風(fēng)的作用下，建筑物的隔震組件能否繼續(xù)保持其原有性能還需要日后繼續(xù)研究。
結(jié)語
我國也是世界上多地震的國家之一，百分之七十八的國土面積都需要進(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)簡單、造價(jià)低等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必然會(huì)在日后得到長足的發(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)
關(guān)鍵詞：超高層建筑；建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 超高層建筑
1.1 高層建筑，超過一定高度和層數(shù)的多層建筑。世界各國對(duì)高層建筑的高度和層數(shù)界限的規(guī)定并不一致。在中國，舊規(guī)范規(guī)定：1）8層以上的建筑都被稱為高層建筑，而目前，接近20 層的稱為中高層，30 層左右接近100m 稱為高層建筑，而 50 層左右 200m 以上稱為超高層。
2）在新《高規(guī)》即《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）里規(guī)定：10 層及 10 層以上或高度超過 28m 的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)稱為高層建筑結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑高度超過100m時(shí)，稱為超高層建筑。3）1972年國際高層建筑會(huì)議將高層建筑分為4 類：第 1 類為 9～16 層（最高 50m），第2 類為 17～25 層（最高 75m），第 3 類為 26～40 層（最高 100m），第 4類為40 層以上（高于 100m）。4）中國的房屋 6 層及 6 層以上就需要設(shè)置電梯，對(duì)10 層以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火規(guī)范，因此中國的《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB 50352-2005）、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50045-95）將10 層及 10 層以上的住宅建筑和高度超過24m的公共建筑和綜合性建筑劃稱為高層建筑。由于超高層建筑安全性差，所以較少見。
1.2 超高層建筑由于其體型巨大，功能復(fù)雜，容納人員眾多，投資十分龐大。通常由于它特殊的地位，成為一個(gè)地區(qū)的地標(biāo)式建筑。近年，對(duì)這類建筑物稱之為科技的集中體現(xiàn)，綜合國力的象征，城市的標(biāo)志等等，都是恰當(dāng)?shù)摹Ｆ浔旧泶_實(shí)是體現(xiàn)了多方面的物質(zhì)成就。
1.3 它要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力。金茂大廈的每平方米造價(jià)大體上要 20000 元人民幣，每天的正常運(yùn)行費(fèi)用約需上百萬元人民幣。
所以，超高層建筑的建設(shè)和維護(hù)要耗費(fèi)大量財(cái)富。
2 建筑結(jié)構(gòu)
2.1 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。
2.2 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，一般采用以上混凝土鋼框架結(jié)構(gòu)，具有自重輕、斷面小、承載力大的優(yōu)勢(shì)外密柱結(jié)構(gòu)。
2.3 高層和超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（代號(hào)RC）外，還采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（代號(hào) SRC），鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（代號(hào)CFS）和全鋼結(jié)構(gòu)（代號(hào) S 或 SS）。
2.4 建筑物底面對(duì)建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的。
2.5 而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，所以，在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，就必須對(duì)主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。
2.6 選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡結(jié)構(gòu)計(jì)算式在計(jì)算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計(jì)算簡圖選用不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。
計(jì)算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)，但與計(jì)算簡圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。
2.7基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。
2.8 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)一些缺少地質(zhì)報(bào)告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場查看和參考臨近建筑資料。通常情況下，同一結(jié)構(gòu)單元不宜用兩種不同的類型。
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 基于混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的上述特點(diǎn)，在確定施工方案時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面的問題：1）轉(zhuǎn)換板的自重、施工荷載以及所承受的上部結(jié)構(gòu)荷載往往非常大，所以應(yīng)選擇合理、可行的模板支撐方案，并根據(jù)轉(zhuǎn)換板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行模板支撐體系的設(shè)計(jì)。2）下部樓蓋難以直接承受施工荷載，必須采取措施解決荷載的安全傳遞問題。3）對(duì)于大體積混凝土轉(zhuǎn)換板，施工時(shí)應(yīng)考慮采取減小混凝土溫度差值、溫度變化以及混凝土收縮徐變的措施，防止新澆混凝土產(chǎn)生溫度裂縫和收縮裂縫。4）轉(zhuǎn)換板承受的荷載很大，其配筋較多，而且鋼筋骨架的高度較高，施工時(shí)應(yīng)采取措施保證鋼筋骨架的穩(wěn)定。應(yīng)及時(shí)做好轉(zhuǎn)換板施工期間板的變形、混凝土施工溫度的監(jiān)測，及時(shí)掌握各種對(duì)施工質(zhì)量不利的情況，并及時(shí)采取措施進(jìn)行預(yù)防和糾正。
3.2 隨著高層建筑的迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)理論和建筑技術(shù)也不斷得到提高，高層建筑結(jié)構(gòu)形式也開始趨于多樣化發(fā)展，其表現(xiàn)形式也是多種多樣，但是也隨之出現(xiàn)了很多在高層建筑設(shè)計(jì)方面的問題。在作為城市風(fēng)景線的同時(shí)，高層建筑還面臨著如何搞好高層建筑設(shè)計(jì)的問題，如何多方面實(shí)現(xiàn)高層建筑設(shè)計(jì)的完善是目前高層建筑設(shè)計(jì)所追求的主要理念。
3.3 在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)過程中，高層建筑設(shè)計(jì)中的塔樓部分雖然在設(shè)計(jì)上沒有很大的變化余地，但是在高層建筑的底層部分可以通過一些巧妙的處理來實(shí)現(xiàn)對(duì)空間形式上的豐富，在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中一般都是采用底層架空和入口縮進(jìn)的處理方法。
4 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)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)算簡圖要合適
計(jì)算簡圖是對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到超高層建筑的結(jié)構(gòu)安全。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，我們必須從計(jì)算簡圖抓起，慎重研究，合理選擇，對(duì)于存在于計(jì)算簡圖中的誤差，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
近些年來，我國的高層建筑建設(shè)發(fā)展迅速。但從設(shè)計(jì)質(zhì)量方面來看，并不理想。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師不能僅僅重視結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性而忽略結(jié)構(gòu)方案的具體實(shí)際情況，應(yīng)作出合理的結(jié)構(gòu)方案選擇。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析掌握的知識(shí)處理實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中遇到了各種問題。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】抗震性能要求；層間位移角；扭轉(zhuǎn)位移比；抗側(cè)剛度比；樓層層間受剪承載力
1 工程概況
本項(xiàng)目位于廣州市珠江新城,占地12335平方米。基地成一狹長L形，總建筑面積158155m2，地下四層，地面以上由三棟超高層辦公塔樓組成,本文介紹的是1#樓，地上共36層，總高156.8米。
2 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)與選型:
設(shè)計(jì)時(shí)采用安評(píng)報(bào)告提供的數(shù)據(jù)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度=0.10g，塔樓屬B級(jí)高度高層建筑，高寬比為7.13；結(jié)構(gòu)類型為框架-筒體（X向置中，Y向偏置）剪力墻結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的框架為一級(jí)，剪力墻為一級(jí)，地下室：塔樓相關(guān)范圍內(nèi)的，地下一層抗震等級(jí)同上部塔樓；地下二層～地下四層豎向構(gòu)件的抗震等級(jí)降低一級(jí)，框架梁的抗震等級(jí)為三級(jí)。首層夾層以及頂部三層為僅有框架梁，無樓板的架空層；標(biāo)準(zhǔn)層板厚一般為h=110mm，剪力墻筒體及開洞位置的樓板厚度取140mm。主要框架梁尺寸為500x800～700x800，主要柱截面尺寸為1200x2600～900x1400，剪力墻厚600～300mm。 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)圖
3 抗震性能要求
針對(duì)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)定本結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)如下表，利用這些指標(biāo)能更合理的判斷整體結(jié)構(gòu)在中震、大震作用下的性能表現(xiàn)，給超限設(shè)計(jì)提供可靠的判斷依據(jù)。在考慮豎向荷載、風(fēng)和小震的作用時(shí)，采用SATWE程序按規(guī)范方法進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，則可保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于彈性階段；對(duì)中震作用，采用SATWE程序進(jìn)行中震不屈服計(jì)算，選用中震的地震反應(yīng)譜曲線，計(jì)算中荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮地震作用的內(nèi)力調(diào)整，當(dāng)構(gòu)件的地震作用組合效應(yīng)不大于構(gòu)件的抗震承載力，即可判斷構(gòu)件為中震不屈服；對(duì)于大震作用，則采用PKPM對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈塑性分析(Pushover)。按彈塑性程序計(jì)算所反映的塑性發(fā)展程度來對(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)。連梁設(shè)計(jì)時(shí)通過調(diào)整配筋，達(dá)到強(qiáng)剪弱彎的性能目標(biāo)，允許彎曲屈服，但不能發(fā)生剪切等脆性破壞。
4 結(jié)構(gòu)分析
本工程屬于復(fù)雜超高層建筑，分別采用CSI系列的ETABS9.2.0及PKPM系列的SATWE兩個(gè)不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件,考慮在豎向荷載、X、Y方向的風(fēng)荷載及地震作用下的內(nèi)力與位移；計(jì)算時(shí)考慮了重力二階效應(yīng)影響進(jìn)行整體內(nèi)力和位移計(jì)算，并考慮樓板的彈性變形（位移計(jì)算時(shí)為剛性板），同時(shí)根據(jù)地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告提供的地震波采用SATWE軟件進(jìn)行多遇地震下的彈性時(shí)程分析，并采用PUSH&EPDA彈塑性靜力分析軟件對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下進(jìn)行靜力彈塑性分析（PUSHOVER分析）。重要構(gòu)件按中震不屈服復(fù)核；同時(shí)也進(jìn)行了風(fēng)荷載作用下的舒適度計(jì)算。
計(jì)算方法及參數(shù)：
a) 由于本項(xiàng)目地下室除塔樓范圍的首層外大部分均采用無梁樓蓋，首層不宜作為嵌固層。因此計(jì)算模型的嵌固層設(shè)置在地下四層，但考慮回填土對(duì)地下室的約束剛度。
b) 采用多遇地震下的彈性時(shí)程分析方法進(jìn)行補(bǔ)充分析，選取由《廣州市天河區(qū)獵德路獵德村地塊工程場地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》中的1條人工波并選取2條天然波，用SATWE程序進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析，計(jì)算時(shí)結(jié)構(gòu)阻尼比0.05，場地地面最大加速度36.8cm/s2。
c) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)：考慮平扭耦聯(lián)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和偶然偏心效應(yīng)，周期折減系數(shù)0.85，振型質(zhì)量參與系數(shù)大于90%；連梁剛度折減系數(shù)取0.8，中梁剛度增大系數(shù)1.8，梁扭折減系數(shù)0.4，框架梁端彎矩調(diào)整系數(shù)取0.85；考慮地震作用最大時(shí)的角度的地震作用方向。
結(jié)論：兩個(gè)程序的計(jì)算結(jié)果較接近，沒有出現(xiàn)原則性沖突或矛盾的結(jié)果。在地震作用下，結(jié)構(gòu)的樓層層間最大位移角滿足要求；部分樓層剪重比不滿足“高規(guī)”第3.3.13條要求，需乘以地震剪力放大系數(shù)，滿足規(guī)范要求；第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期的比值少于0.85；側(cè)向剛度比除第8計(jì)算層外均滿足“高規(guī)”要求
計(jì)算還選用三組加速度時(shí)程曲線進(jìn)行了多遇地震作用下的彈性動(dòng)力時(shí)程分析，結(jié)果均小于考慮扭轉(zhuǎn)藕連的振型分解反應(yīng)譜法，層間位移角的結(jié)果與振型分解反應(yīng)譜法接近，滿足《高規(guī)》3.3.5第一條的規(guī)定。但人工波計(jì)算的局部樓層剪力比振型分解法稍大，對(duì)這些樓層設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)；
本工程高寬比超限，通過計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度反映出該建筑具有良好的使用條件，滿足舒適度要求。頂點(diǎn)最大加速度遠(yuǎn)小于“高規(guī)”中4.6.6條的限值（0.25m/s2）；
對(duì)底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻、框架柱按中震不屈服進(jìn)行分析，個(gè)別框架梁截面需要調(diào)整；剪力墻截面滿足抗剪要求，但部分墻肢縱筋配筋量明顯增大；框架柱配筋除個(gè)別外與小震時(shí)相當(dāng)。因此通過調(diào)整個(gè)別框架梁，剪力墻截面，增加配筋，可以使本工程的結(jié)構(gòu)體系在遭遇設(shè)防地震烈度水平的地震襲擊時(shí)，能達(dá)到規(guī)范的設(shè)計(jì)要求；
按照規(guī)范要求“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，本工程采用PUSH&EPSA程序接口SATWE進(jìn)行罕遇地震作用下進(jìn)行靜力彈塑性推覆分析。在罕遇地震作用下，各層彈塑性位移角最大值均小于1/100，符合“高規(guī)”第4.6.5條要求；在性能點(diǎn)處，連梁普遍出現(xiàn)塑性鉸，部分框架梁梁端出現(xiàn)塑性鉸，剪力墻未出現(xiàn)剪力鉸，即剪力墻抗剪能力足夠，不會(huì)發(fā)生剪切破壞。因此建筑物可實(shí)現(xiàn)“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。
5 針對(duì)超限采取的措施及結(jié)論
【關(guān)鍵詞】高層建筑；超高層建筑；結(jié)構(gòu)分析；
在國外高層建筑物要比我國的高層建筑早很多，已經(jīng)有一百多年的歷史，最早建成高層建筑物的國家是美國。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口的不斷增加，二戰(zhàn)以后，世界對(duì)高層以及超高層建筑物的結(jié)構(gòu)體系研究已經(jīng)逐漸發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平逐漸提高，這使得高層與超高層建筑迅猛發(fā)展起來，并成為一個(gè)國家或者是城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展標(biāo)志，越來越多的超高層建筑出現(xiàn)在人們的生活中，并且層數(shù)也越來越高，在某種程度上來講，建筑物的層數(shù)比拼已經(jīng)成了國家與國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平比拼。起初在高層與超高層建筑中，使用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但是事實(shí)證明鋼筋混凝土的自重較大，體積也比較大，使得高層與超高層的功能受到限制。但是隨著對(duì)高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)避免了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，提高了高層與超高層建筑的使用功能，這是高層與超高層建筑中的一次跨越。目前，在我國的發(fā)達(dá)城市中超高層建筑越來越多，很多超高層建筑已經(jīng)列入世界超高層建筑中的前茅，這是我國經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展的體現(xiàn)。
一、高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
首先，重視建筑物結(jié)構(gòu)的水平荷載，防止地震力以及風(fēng)載對(duì)建筑物造成影響。高層建筑與超高層建筑的自重以及樓面的荷載所引起的彎矩及軸力僅僅與建筑物總高度的一次方成正比。而建筑物的水平荷載所產(chǎn)生的力矩與軸力相對(duì)較大，與建筑物高度的二次方成正比另外，對(duì)于一定高度的建筑來講豎直方向的荷載時(shí)一個(gè)固定值，而水平方向的荷載，由于受到地震以及風(fēng)荷載的作用，會(huì)隨著建筑物的結(jié)構(gòu)特征的不同而發(fā)生較大的變化，可見水平方向的荷載作用力在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性。
其次，重視建筑結(jié)構(gòu)的軸向變形。在高層以及超高層建筑中，柱體會(huì)因?yàn)檩^大的豎向荷載而產(chǎn)生較大的軸向變形，此變形會(huì)嚴(yán)重影響到連續(xù)梁的彎矩大小，使得連續(xù)梁的中間支撐位置的負(fù)彎矩值變小，正彎矩值變大，兩端的支撐位置處的負(fù)彎矩值也隨之變大建筑中預(yù)制的構(gòu)件長度要根據(jù)軸向的變形值進(jìn)行調(diào)整與制作，因此建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的軸向變形時(shí)，下料的長度會(huì)受到嚴(yán)重的影響另外，建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生軸向變形時(shí)還會(huì)對(duì)建筑構(gòu)件的剪力以及側(cè)移值的大小造成影響，使其產(chǎn)生影響到建筑物整體安全的結(jié)果。
第三，失穩(wěn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要控制目標(biāo)。與多層建筑相比，高層與超高層建筑對(duì)側(cè)移的大小控制是尤為重要的，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處。建筑物的高度越大，水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)側(cè)移值會(huì)越來越大，對(duì)此進(jìn)行控制是尤為重要的，要將側(cè)移值控制在規(guī)定的安全范圍內(nèi)。
最后，重視對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能化設(shè)計(jì)。使高層及超高層建筑和多層建筑的結(jié)構(gòu)提高關(guān)鍵部位的抗震能力、變形能力，因此當(dāng)發(fā)生地震或者是風(fēng)荷載作用時(shí)發(fā)生變形的情況會(huì)更多、更嚴(yán)重。要想提高高層及超高層建筑的變形能力，使其在塑性變形后能力不減，避免在地震中發(fā)生房屋倒塌的現(xiàn)象，必須在對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，注意對(duì)結(jié)構(gòu)延性的設(shè)計(jì)，采取相應(yīng)的措施來提高結(jié)構(gòu)的延性，最終達(dá)到提高建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的目的。
二、高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑技術(shù)趨于成熟，數(shù)量也越來越多，為了便于建筑規(guī)范的執(zhí)行，將建筑物分為級(jí)與級(jí)的高層建筑。通常情況下，級(jí)建筑物只要按照現(xiàn)行的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，但是對(duì)級(jí)建筑物在結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)時(shí)，要求要更嚴(yán)格，下面對(duì)常用的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行闡述。
首先，有框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)高度局限較大，在高烈度地區(qū)做到規(guī)范限值時(shí)，構(gòu)件的截面過大，影響使用且不經(jīng)濟(jì)，也不滿足國家規(guī)范多道設(shè)防的理念，所以出現(xiàn)框架―剪力墻體系。框架剪力墻體系實(shí)現(xiàn)了多道設(shè)防的理念，在建筑物的高度上比框架有所提高，大大的提高了建筑的承載力、剛度和延性，也能滿足使用的需求，只需在建筑物的適當(dāng)位置設(shè)置一定比例的剪力墻，從而達(dá)到使結(jié)構(gòu)在豎向和水平的布置具有合理的承載力和剛度，更合理的滿足規(guī)范的要求。使用靈活，一般用于對(duì)空間使用有要求的建筑，如辦公、車庫等公共建筑，在此結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)體系所扮演的角色各不相同的但又不可分開，剪力墻起到承受水平方向剪力的作用，框架起到承受垂直方向的荷載作用。框架剪力墻體系所呈現(xiàn)的位移形式為彎剪型。在水平方向承受的作用力，剪力墻與框架通過剛度較強(qiáng)的樓板和連續(xù)梁組成到一起，形成相互合作的結(jié)構(gòu)體系。剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)很多，是結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向高度增大，水平方向的位移減小，框架所承受水平方向的剪力明顯減小，且豎向方向的內(nèi)力分布也變得均勻。因此，框架剪力墻體系的建筑物的框架體系低于建筑物的能建高度。其次，剪力墻體系。高層及超高層建筑物的受力結(jié)構(gòu)是由剪力墻結(jié)構(gòu)替代的，且全部由此替代為剪力墻體系。在此體系中，單片的剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中承受了所有水平方面的作用力以及垂直方向的荷載作用力。由于剪力墻體系的結(jié)構(gòu)為剛性，因此位移時(shí)出現(xiàn)的曲線形式為彎曲型。剪力墻體系的優(yōu)點(diǎn)很多，具有較高的強(qiáng)度與剛度，延性良好，力的傳遞均勻，具有一定的整體性，此體系的建筑物坍塌現(xiàn)象少，被廣泛應(yīng)用在高層及超高層建筑中，能建高度較大，大于框架剪力墻體系以及剪力墻體系。第三，全剪力墻結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)所承受的橫向荷載與豎向荷載都是剪力墻，沒有框架柱結(jié)構(gòu)。此建筑結(jié)構(gòu)適用于高層建筑中，并且選用此建筑結(jié)構(gòu)建筑的樓層可以比框架剪力墻結(jié)構(gòu)高。此結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于成本造價(jià)高，內(nèi)部的空間不可以進(jìn)行任意的分割。在實(shí)際的工程建筑中，設(shè)計(jì)者首先要對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮，若此結(jié)構(gòu)無法滿足建筑的要求，則選擇全剪力墻結(jié)構(gòu)。
第四，避難層的設(shè)置。對(duì)于高層建筑以及超高層建筑來講，避難層的設(shè)置是非常必要的，因?yàn)橐坏└邔咏ㄖ约俺邔咏ㄖl(fā)生火災(zāi)時(shí)可以進(jìn)行避難，因?yàn)楸茈y層的空間大，通風(fēng)好。通常情況下，當(dāng)建筑物的高度達(dá)到一百米后，便要在建筑物內(nèi)進(jìn)行避難層的設(shè)置，以便于消防安全。避難層的設(shè)置位是有規(guī)定的，第一層與避難層的設(shè)置層數(shù)不能超過十五層面積的設(shè)計(jì)要滿足人員的避難要求要在避難層處設(shè)置消防電梯口避難層要配備全套的消防設(shè)備等。
三、制作與安裝
對(duì)測量工具以及鋼尺的量具進(jìn)行統(tǒng)一。對(duì)高層建筑以及超高層建筑進(jìn)行施工時(shí)，所涉及到的環(huán)節(jié)較多，如土建、機(jī)械設(shè)備的安裝、鋼結(jié)構(gòu)等，對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行施工時(shí)，所應(yīng)用到的測量工具以及鋼尺要進(jìn)行統(tǒng)一，要按照國家的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行量具的選擇，使得各類測量按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，提高建筑物的整體質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：超高層建筑；設(shè)計(jì)；構(gòu)想
中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
根據(jù)我國法律規(guī)定：建筑高度超過100m時(shí)，不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。超高層建筑的建造之所以發(fā)展速度快，是因?yàn)楦邔咏ㄖ茉谟行娣e的土地上，得以發(fā)揮最大的使用效益。盡管建造超高層建筑需要的費(fèi)用較高，但在我國的城市建設(shè)中，隨著城市化日益快速發(fā)展的需要，為土地使用率的提高，必然會(huì)使超高層建筑快速發(fā)展。
1 超高層建筑的不同之處
超高層建筑與一般高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異
1.1 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，而一般高層建筑的房屋高度則是在100m以下。
1.2 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。對(duì)于這些安放有設(shè)備設(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，可用來設(shè)置結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。
1.3 超高層建筑的結(jié)構(gòu)類型選擇上相對(duì)要廣，除了鋼筋混凝土結(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)。
1.4 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。
1.5 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，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。
1.6 房屋高度超過150m的超高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的使用條件，既要滿足舒適度，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度的控制也要滿足相關(guān)規(guī)定要求，但是高層建筑設(shè)計(jì)不需要考慮上述問題。
1.7 只有經(jīng)過國內(nèi)專家的評(píng)估和論證，必要時(shí)還須進(jìn)行振動(dòng)模型試驗(yàn)，才能確保工程的安全。而一般高層建筑的房屋高度多在規(guī)范容許高度范圍并已有大量的科研成果和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，除非是特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，是不需要進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查的。
2 超高層建筑結(jié)構(gòu)方案
2.1 抗震設(shè)防烈度是超高層結(jié)構(gòu)體系選用首要考慮因素 《抗規(guī)》中規(guī)定，對(duì)于房屋高度超過100m的高層建筑，不同的抗震設(shè)防烈度，房屋高度也是不相同的。顯然，抗震設(shè)防烈度6度最有利于建造超高層建筑。因?yàn)榈卣鹱饔锰螅獫M足三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防性能目標(biāo)，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸大，用材指標(biāo)很高，并導(dǎo)致工程造價(jià)也相當(dāng)高。
2.1.1 超高層建筑方案應(yīng)受到結(jié)構(gòu)方案的制約，建筑專業(yè)是民用建筑設(shè)計(jì)中的龍頭專業(yè)，一個(gè)具有較強(qiáng)建筑方案能力和有經(jīng)驗(yàn)的建筑師在建筑方案時(shí)應(yīng)考慮到建筑結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)方案具有可實(shí)施性。 而對(duì)于超高層建筑方案更應(yīng)首先就要考慮結(jié)構(gòu)方案的可行性，保證居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
2.1.2 超高層建筑結(jié)構(gòu)體系中結(jié)構(gòu)類型的選擇，應(yīng)該根據(jù)擬建場地的巖土工程地質(zhì)條件和抗震性能目標(biāo)的確定及經(jīng)濟(jì)的合理性綜合考慮。擬建場地的巖土工程地質(zhì)條件，是合理選擇超高層建筑的結(jié)構(gòu)類型時(shí)要考慮的因素之一。
2.2 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，所確定的抗震性能目標(biāo)是超高層建筑結(jié)構(gòu)選型應(yīng)考慮的另一因素。一般而言，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)普遍存在結(jié)構(gòu)超限。一般抗震設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)要求豎向構(gòu)件承載力達(dá)到中震不屈服或剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)達(dá)到抗剪中震彈性，受彎及框架柱 達(dá)到中震不屈服。
2.2.1 采用合理的結(jié)構(gòu)類型，應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性。通常從工程造價(jià)上比較，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最低，其次是混合結(jié)構(gòu)，最高則是全鋼結(jié)構(gòu)。一般混合結(jié)構(gòu)的采用應(yīng)考慮有利于降低工程造價(jià)。另外，超高層建筑結(jié)構(gòu)中的豎向承重構(gòu)件由于截面積大而會(huì)使建筑有效的使用面積減小。
2.2.2 超高層建筑結(jié)構(gòu)類型的選用，施工的合理性應(yīng)是考慮的又一因素 超高層建筑的房屋高度多在150m以上。房屋高度愈高，施工難度愈大，施工周期也愈長。一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑出地面以上的樓層施工進(jìn)度慢，施工難度很大。所以，不同結(jié)構(gòu)類型，施工進(jìn)度各不相同。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)不同的房屋高度和業(yè)主對(duì)工程施工進(jìn)度的要求，綜合考慮以選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。
2.3 超高建筑結(jié)構(gòu)類型中的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
采用型鋼混凝土梁，粱的縱筋要穿越柱的腹板或焊接在設(shè)置于型鋼柱翼緣的鋼牛腿上，而型鋼柱的箍筋除穿越柱腹板外還要穿越型鋼梁的腹板。它與全鋼結(jié)構(gòu)相比，即使加上鋼筋用量后總用鋼量也要低，相應(yīng)總的工程費(fèi)用也低。同 時(shí)，由于混合結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)構(gòu)件是鋼筋混凝土核心筒，其抗側(cè)剛度大于鋼支撐，這就是混合結(jié)構(gòu)目前廣泛用于超高層建筑結(jié)構(gòu)的主要原因。
2.4 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)置嵌巖錨桿來滿足穩(wěn)定要求。
2.4.1 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)。
2.4.2 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 超高層建筑的技術(shù)及措施
3.1 連廊弱連接支座留足連廊兩端活動(dòng)空間確保不出現(xiàn)下墜，采用抗拉鉸接萬向支座，并用側(cè)面限位器固定，確保水平荷載直接傳遞到塔樓主結(jié)構(gòu)。支承連廊的框架柱抗震等級(jí)提高為一級(jí)，以確保安全性。
3.2 連廊及頂部塔樓結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)措施。連廊采用空間鋼結(jié)構(gòu)桁架，鋼筋混凝土樓板的形式，并進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。頂部蓮花座高度較高且外形復(fù)雜，采用將芯筒適度上升，外復(fù)鋼結(jié)構(gòu)形成蓮花座外形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能極大地減輕自重保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而有效克服鞭梢效應(yīng)，且施工方便。
3.3 平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則抗震加強(qiáng)措施。主要采取調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件的布置，使質(zhì)心與剛心盡量重合，并加大結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度，以減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)各樓層的位移比限制在規(guī)定范圍之內(nèi)。
結(jié)語
超高層建筑雙塔結(jié)構(gòu)是一種非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，如何科學(xué)合理地設(shè)計(jì)超高層建筑結(jié)構(gòu)已成為一個(gè)急需解決的問題。超高層建筑應(yīng)采用合理的計(jì)算模型，通過多種分析進(jìn)行比較，證明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可行的，因此設(shè)計(jì)者要足夠重視抗震設(shè)計(jì)。
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，2007.
關(guān)鍵詞：超高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；抗震性能；優(yōu)化設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TU3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-6363（2015）10-0078-02
作者簡介：張俏，講師，工程師，一級(jí)注冊(cè)建造師，鋼結(jié)構(gòu)教研室主任，研究方向：結(jié)構(gòu)計(jì)算與優(yōu)化
超高層建筑是目前城市中的主要建筑形式，為了保障超高層建筑的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，在對(duì)超高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，多數(shù)采用是鋼結(jié)構(gòu)。這種超高層建筑對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求相對(duì)較為嚴(yán)格，尤其是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)更為嚴(yán)格，為了能夠使得超高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)完整性得到有效的保障，就需要采用合理的方式，來對(duì)超高層鋼結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。下面本文就主要針對(duì)超高層鋼結(jié)構(gòu)抗震分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的分析。
1超高層鋼結(jié)構(gòu)抗震性能分析
針對(duì)不同的超高層建筑，采用的鋼結(jié)構(gòu)形式也會(huì)有所不同，而不同的鋼結(jié)構(gòu)形式也會(huì)具有不同的抗震性能。通常而言，采用混凝土修建的超高層建筑，具有較高的受壓能力，然而，這種建筑的抗拉性能卻較差，采用混凝土結(jié)構(gòu)修建的超高層建筑，受壓能力與抗拉能力之間的差距會(huì)在10倍左右。在地震發(fā)生后，尤其是大的地震發(fā)生時(shí)，會(huì)使得超高層建筑在巨大的沖擊作用下，混凝土結(jié)構(gòu)完整性很容易就被破壞，而且混凝土也會(huì)出現(xiàn)裂縫，而鋼結(jié)構(gòu)就不會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，可以有效的保障超高層建筑的穩(wěn)定性。相較于超高層混凝土結(jié)構(gòu)，超高層鋼結(jié)構(gòu)的延展性能更加的優(yōu)良，而且可以承受巨大的地震波的影響和沖擊。就性能來說，鋼材的抗壓性能、抗剪性能以及抗拉性能都較為突出，能夠?qū)⒌卣鹚斐傻臎_擊力盡可能的減小，從而使得超高層建筑保持穩(wěn)定。就這一方面來說，鋼結(jié)構(gòu)就是一種較為理想的超高層建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)的彈性以及塑性都較為突出，利用鋼結(jié)構(gòu)具有的較強(qiáng)塑性以及彈性來對(duì)地震波進(jìn)行消減以及吸收，就可以使得超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能得以提升。與其他的超高層建筑結(jié)構(gòu)形式相比，鋼結(jié)構(gòu)本身的重量較輕，而且能夠有效的起到減震的效應(yīng)。根據(jù)上述的研究可以充分的了解到，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能較為突出，在工業(yè)化高速發(fā)展的過程中，鋼結(jié)構(gòu)的環(huán)保性能也逐漸提升，其在設(shè)計(jì)的過程中，不會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境造成破壞和污染，在一定程度上可以有效的實(shí)現(xiàn)超高層建筑的綠化設(shè)計(jì)。由于鋼結(jié)構(gòu)具有如此多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，所以其在超高層建筑抗震設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
2工程概況
某超高層工業(yè)廠房，在設(shè)計(jì)之初，其抗震等級(jí)被設(shè)計(jì)為7級(jí)，而且地震加速度也被設(shè)計(jì)為0.16g，在進(jìn)行地震設(shè)計(jì)的過程中，總共分為三個(gè)等級(jí)，這一工業(yè)廠房所占用的場地，主要為Ⅱ類場地，在該工業(yè)廠房的周邊區(qū)域，設(shè)置了抗震帶，抗震類別為乙類。這一工業(yè)廠房總共有40層，地上37層，地下3層，廠房的總高度為125m，建筑總體面積為112543㎡。為保障該工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和安全性，該廠房采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且在不同的樓層中，采用的鋼結(jié)構(gòu)類型也不同。該工業(yè)廠房中，1-13層主要采用的是鋼支撐結(jié)構(gòu)，而在14-37層，則采用的是鋼框架-鋼支撐結(jié)構(gòu)。在兩種鋼結(jié)構(gòu)交接的部分，主要應(yīng)用插入式柱腳對(duì)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)行支撐，起到荷載有效連接和傳遞的作用。但是該超高層工業(yè)廠房所建設(shè)的區(qū)域，很容易發(fā)生大型的地震，而廠房的地震設(shè)計(jì)無法滿足抗震要求，還需要進(jìn)一步的進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能夠有效的保障超高層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
3超高層鋼結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)
一般來說，針對(duì)超高層鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，這樣就可以使得梁柱的穩(wěn)定性得到有效的保障，也可以使得超高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能得到進(jìn)一步的提升。
1）局部削弱措施。很多的超高層鋼結(jié)構(gòu)中，會(huì)采用梁柱焊栓節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這樣的節(jié)點(diǎn)形式通常被稱為狗骨頭節(jié)點(diǎn)，這樣的節(jié)點(diǎn)一般都是在梁上下進(jìn)行設(shè)置，并且會(huì)使得節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)出一種圓弧的形狀，從而就會(huì)使得鋼結(jié)構(gòu)邊緣位置出現(xiàn)削弱的情況，這就使得鋼結(jié)構(gòu)自身的承載能力下降，也使得鋼結(jié)構(gòu)的韌性大打折扣，從而無法具備較高的抗震性能。因此，應(yīng)該對(duì)局部削弱采取有效的措施進(jìn)行解決，并且采用腹板開孔型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這樣的節(jié)點(diǎn)形式在一定程度上可以使得鋼結(jié)構(gòu)的塑性得到有效的提升，也可以使得與節(jié)點(diǎn)距離相對(duì)較遠(yuǎn)的梁截面塑性也可以得到提升。在地震發(fā)生的時(shí)候，就會(huì)使得鋼結(jié)構(gòu)梁翼緣位置的鋼板不容易出現(xiàn)變形的情況，而且能夠有效的滿足抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，即使在梁鋼板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部削弱的情況下，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的承重能力以及抗震能力也不會(huì)出現(xiàn)下降的問題。所以，針對(duì)超高層鋼結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，合理的應(yīng)用腹板開孔型節(jié)點(diǎn)，可以有效的使得鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能得到提升，彌補(bǔ)局部出現(xiàn)的削弱情況。
2）加強(qiáng)措施。利用焊接的方式來對(duì)相關(guān)的輔助板塊進(jìn)行連接固定，并且合理利用螺栓將輔助板塊合理的設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)的主體部位，之所以這樣做，是為了能夠更好的提升鋼結(jié)構(gòu)的整體承受能力，使得梁翼緣的削弱問題可以得到有效的解決，輔助板與主體結(jié)構(gòu)之間連接的節(jié)點(diǎn)形式需要采用腋梁節(jié)點(diǎn)或者是加蓋板節(jié)點(diǎn)，這樣的節(jié)點(diǎn)形式才能夠使得超高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。其中，加蓋板節(jié)點(diǎn)的設(shè)定，不需要進(jìn)行梁的剛度以及強(qiáng)度的改變，只需要在梁的翼緣位置處進(jìn)行加蓋板設(shè)定，并針對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)所能夠承擔(dān)的荷載能力進(jìn)行提升，保障梁柱節(jié)點(diǎn)能夠滿足相應(yīng)塑性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，保證節(jié)點(diǎn)能夠具有一定的延展性，這樣就不會(huì)使得鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)榈卣鸬挠绊懚霈F(xiàn)損壞的情況。按照相應(yīng)的規(guī)定，超高層鋼結(jié)構(gòu)梁翼緣在進(jìn)行加蓋板焊接的過程中，需要對(duì)蓋板的厚度進(jìn)行控制，盡可能的將蓋板的厚度控制在8mm的范圍內(nèi)，同時(shí)，在對(duì)梁頂端的位置進(jìn)行焊接處理的時(shí)候，則需要先打開相應(yīng)的焊接缺口，然后進(jìn)行加蓋板的焊接，所選擇的家蓋板長度需要控制在150mm以上，但不適宜超過180mm。而梁腋節(jié)點(diǎn)抗震性能突出，具有良好的塑性能力，塑性旋轉(zhuǎn)角度由原來不足0.018rad可增至0.03rad以上，最大可達(dá)0.05rad。但是這種節(jié)點(diǎn)不能緩解梁翼緣中部的應(yīng)力集中現(xiàn)象，而且梁腋的存在使得建筑設(shè)計(jì)也增加了困難。
4結(jié)語
總而言之，超高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選擇的時(shí)候，應(yīng)該選擇鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用，可以使得超高層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性得到有效的保證，同時(shí)也可以使得超高層建筑具備良好的抗震性能，避免地震對(duì)超高層建筑造成破壞。而超高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能想要發(fā)揮出來，就需要采取有效的方法來對(duì)超高層鋼結(jié)構(gòu)抗震進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而滿足現(xiàn)今超高層鋼結(jié)構(gòu)抗震的標(biāo)準(zhǔn)要求，從而保障超高層建筑的長遠(yuǎn)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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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, 我國和世界各國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（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。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)。現(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進(jìn)行。一般單肢剪力墻長度不宜大于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
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：超高層建筑;防火節(jié)能設(shè)計(jì);循環(huán)利用;防火材料
隨著城市的發(fā)展、人口的急劇增長和城市用地之間的矛盾越發(fā)突出，這對(duì)城市的進(jìn)一步發(fā)展提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，而另一方面，土木建筑技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與施工工藝、建筑材料的不斷進(jìn)步與更新，使得人類的建筑有了巨大發(fā)展。二者的碰撞之下，超超高層建筑逐漸大規(guī)模的出現(xiàn)在現(xiàn)代城市之中，在北京、上海、紐約、東京等城市的CBD區(qū)域，幾乎都是高樓林立。
憑借對(duì)土地的高效利用和更大的空間比，超高層建筑近年來得到了飛速的發(fā)展，但與之相伴隨的，卻是超超高層建筑問題的集中體現(xiàn)與爆發(fā)。超高層建筑一般超過60層，其極高的防火性能要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了普通建筑，這使得超高層建筑一旦發(fā)生險(xiǎn)情，往往會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，而巨大的能源消耗也使得超高層建筑的運(yùn)行不堪重負(fù)。上海11.15大火災(zāi)震驚了世人，而日本、上海、紐約等正在策劃的新“摩天大樓”也都因?yàn)槟茉垂┙o等問題一再延緩，綜上來看，超高層建筑的防火節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)受到了學(xué)界的廣泛關(guān)注，關(guān)于這兩個(gè)問題，我們可以分別予以討論。
1 節(jié)能設(shè)計(jì)
由于能源的短缺和環(huán)境污染的嚴(yán)重，超高層建筑普遍在施工和使用等環(huán)節(jié)都十分重視節(jié)能和環(huán)保。一般來說，超高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)包含了能源利用設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這兩個(gè)方面，能源設(shè)計(jì)主要從能源獲取途徑的開發(fā)和加強(qiáng)能源循環(huán)利用這兩個(gè)方面考慮；而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則主要從建筑的布局、新型材料的利用以及窗墻比等方面分析。
一方面盡量使用環(huán)保的材料，少產(chǎn)生建筑垃圾，廣泛使用新型的保溫隔熱材料，如新型門窗材料的使用可以大大提高超高層建筑的保溫隔熱效果，目前大力推廣的平開多腔室塑料門窗型材，采用三腔、四腔甚至五腔的設(shè)計(jì)，可以便于在腔室填充聚氨醋發(fā)泡材料，更可以利用反應(yīng)型熱融膠與中空玻璃或低輻射玻璃（Low-E）配合使用，大大提升中空玻璃的保溫隔熱性能的發(fā)揮。根據(jù)業(yè)界的分析和預(yù)測，下一代平開多腔室塑料門窗型材可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能60%，降噪50分貝以上，這些新材料的研發(fā)和使用都是超高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。
另一方面，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵶匀荒茉吹拇罅﹂_發(fā)，也是超高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，“安裝太陽能、地?zé)崮艿茸匀荒茉崔D(zhuǎn)換設(shè)備，可以加強(qiáng)對(duì)自然能源的利用；同時(shí)，建筑自身還需要建立完善的能源循環(huán)系統(tǒng)，例如，洗澡、洗手、洗臉、洗菜等輕度污染的水可以通過建筑自身的凈化系統(tǒng)進(jìn)行簡單進(jìn)化，再作為沖廁所的水源［1］”，而夏日則可利用豐富的熱能為建筑進(jìn)行簡單供熱，總之實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保以及能源的最大程度利用是超高層建筑的重要特征。
2 防火設(shè)計(jì)
超高層建筑的防火設(shè)計(jì)采用了與普通建筑完全不同的理念和思路，其核心思想是“小火能滅，大火可控、特大火結(jié)構(gòu)不被破壞”，而這主要通過建筑物結(jié)構(gòu)上和材料上的創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)。例如，新型超高建筑通常采用“空洞結(jié)構(gòu)”，在建筑物中分段設(shè)置一定數(shù)量的大型空洞。以規(guī)劃中的新東京塔為例，新東京塔每隔150米便用鋼混結(jié)構(gòu)作柱，形成大面積的空中花園，這些花園都儲(chǔ)備有大量水源，既可以美化環(huán)境，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)可以及時(shí)有效地自動(dòng)滅火，這樣充分地解決了高出水壓不夠的問題。最重要的是，這些空中花園可以加強(qiáng)空氣的對(duì)流，從而大大降低超高層建筑的晃動(dòng)感。
除了結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，防火材料的選用也是超高層建筑防火設(shè)計(jì)的重要方面，目前正在研發(fā)中的新型SCC自密實(shí)混凝土，其耐火極限較普通混凝土提高3―4倍，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，處于中心焰區(qū)的混凝土可以在12h內(nèi)保持基本性能不便，對(duì)其內(nèi)的鋼筋起到保護(hù)作用，從而使得鋼筋混凝土的主體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。而目前的新型防火涂料，采用脂氨酸混合物，可以對(duì)型鋼等鋼材起到良好的防火作用，使鋼結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，杜絕了9•11事件中世貿(mào)大樓因?yàn)殇摬暮弯摻钍軣崛蹟鄰亩鸾ㄖw坍塌的悲劇再出出現(xiàn)。
在逃生方面，超高層建筑廣泛采用了防火閘門阻止火災(zāi)的蔓延，同時(shí)每隔一定樓層設(shè)置避險(xiǎn)艙，目前美國、日本等國研發(fā)的高層建組合火災(zāi)避險(xiǎn)艙可以經(jīng)受烈焰3小時(shí)的灼燒，為被困人員的獲救贏得寶貴的時(shí)間。
超高層建筑的節(jié)能和防火設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的體系，只要我們積極總結(jié)傳統(tǒng)建筑的精華，同時(shí)從結(jié)構(gòu)和材料等方面同時(shí)入手，相信超高層建筑的節(jié)能性和防火性可以取得質(zhì)的飛躍。
參考文獻(xiàn)
