時(shí)間：2023-08-25 16:34:14
序論：在您撰寫超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
[關(guān)鍵詞]超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
[中圖分類號(hào)]F407.9 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1672-5158（2013）06-0252-01
前言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，高層建筑已經(jīng)無(wú)法滿足社會(huì)發(fā)展的需求，超高層建筑就逐漸出現(xiàn)在人們的視線中，并且大范圍的擴(kuò)展，在我國(guó)的各個(gè)城市的角落，都能看到超高層的建筑。超高層建筑之所以發(fā)展的如此的迅速，有兩個(gè)方面的原因，一是由于城市的發(fā)展的需要，需要超高層建筑作為城市的形象，另一個(gè)最主要的原因，還是由于土地資源的緊張，從而不斷的研究建筑物的高度緩解土地短缺的壓力。因此，本文重點(diǎn)介紹了有關(guān)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)的問題。下面就對(duì)超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的分析。
1 超高層建筑與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的區(qū)別分析
首先，在建筑物高度的設(shè)計(jì)上，一般超高層建筑的高度超過100m到幾百米之間，而高層建筑的高度一般在100m之內(nèi)。超高層建筑物的結(jié)構(gòu)類型比高層建筑物的結(jié)構(gòu)類型要多。超高層建筑物的平面形狀一般為方形，而高層建筑物的平面形狀的選擇比較多。超高層建筑物的基礎(chǔ)形式一般為等厚板筏基和箱基，而沒有高層建筑物所用的梁板筏基。超高層建筑物一般不采用復(fù)合地基，而高層建筑基本上采用的是復(fù)合地基。在對(duì)超高層建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候如果建筑物超過200m需要滿足在風(fēng)荷作用下的舒適度的相關(guān)要求，而對(duì)高層建筑物的設(shè)計(jì)一般不考慮上述的因素。
2 超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要考慮的因素分析
在進(jìn)行超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于結(jié)構(gòu)類型的選擇需要充分的考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件及其對(duì)抗震目標(biāo)的設(shè)定等。對(duì)于地質(zhì)的條件，在擬建筑基地需要具備能夠采用天然地基的條件，并且具有抗震設(shè)防烈度較低的特點(diǎn)。因此，在建筑結(jié)構(gòu)上，可以優(yōu)先的考慮鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)。如果在地震高發(fā)區(qū)應(yīng)該優(yōu)先考慮鋼結(jié)構(gòu)及其混合結(jié)構(gòu)。對(duì)于抗震方面的考慮主要是要確定抗震性能的目標(biāo)。要求超高層建筑物的豎向構(gòu)件承載力需要達(dá)到在中震的時(shí)候能夠不被破壞，在這樣情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)很難達(dá)到抗震的目標(biāo)，因此，需要鋼結(jié)構(gòu)或者混合結(jié)構(gòu)；另外對(duì)于結(jié)構(gòu)類型的選擇上，需要充分的考慮經(jīng)濟(jì)條件。在一般的工程建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類型造價(jià)比較低，全鋼的結(jié)構(gòu)類型是最貴的，因此，應(yīng)根據(jù)超高層建筑物的經(jīng)濟(jì)上的條件進(jìn)行合理的選擇?，F(xiàn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)多采用鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土核心筒這種混合型的結(jié)構(gòu)。因其這種混合結(jié)構(gòu)與全鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)要便宜，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度要好，因此，被廣泛的應(yīng)用與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。
3 超高層建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
在超高層建筑物，一般有多層地下室，超高層建筑物基礎(chǔ)埋置的深度需要滿足穩(wěn)定性的要求。而對(duì)于一些地區(qū)的基巖埋藏較淺的特點(diǎn)，無(wú)法建構(gòu)多層的地下室，需要設(shè)置嵌巖錨桿進(jìn)而滿足穩(wěn)定性的要求。超高層建筑物的地基基礎(chǔ)的形式需要根據(jù)建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)的條件，在滿足其穩(wěn)定性的要求的情況下，還需要滿足其沉降和變形設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)超高層建筑物的基底砌置在黏性土層或者海沉積的土層的時(shí)候，而這種土層的地基承載力不能夠滿足變形設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要應(yīng)用合理的用樁基方案。當(dāng)超高層建筑物在40層以上的時(shí)候，而基底砌置在厚度較大的卵石層的時(shí)候，這種基底的承載力特征值以及壓縮模量都比較高，因此，需要考慮天然地基的方案。如果基底砌置在中風(fēng)化以及微風(fēng)化基巖上的時(shí)候，都需要采用天然地基的方法。
3.1 天然地基基礎(chǔ)
在卵石層或者微風(fēng)化基巖上的地基都需要天然地基的方法。但是其基礎(chǔ)的形式是不同的，當(dāng)基底是卵石層的時(shí)候，一般采用等厚板筏形的基礎(chǔ)。等厚板筏基在板厚的要求上，應(yīng)該具有非常大的剛度，從而使基底的壓力能夠均勻的分布，從而減小外框以及內(nèi)筒的沉降變形，在設(shè)計(jì)時(shí)，等厚板筏基的板厚取外框以及內(nèi)筒之間的跨度應(yīng)該保持在四分之一左右。超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于基底砌置在微風(fēng)化的基巖上，這種基巖承載力的特征值是比較高。因此，外框柱應(yīng)該采用立基礎(chǔ)，內(nèi)筒應(yīng)該采用條形基礎(chǔ)或者等厚板筏形的基礎(chǔ)。并且，由于微風(fēng)化基巖的剛度非常的大，在荷載作用下沉降以及變形比較微小，因此，在地下室的底板厚應(yīng)該按照構(gòu)造的設(shè)置以及按照巖石裂隙水有關(guān)的水浮力進(jìn)行計(jì)算。在基巖上獨(dú)立柱的基礎(chǔ)，通常情況下，為了使施工不破壞基巖達(dá)到整體性的效果，一般采用人工挖孔樁的方式進(jìn)行開挖。
3.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
對(duì)于超高層建筑物樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，主要考慮樁基底承受的壓力比較大，從而要求單樁豎向能夠承載很高的壓力。因此，我們?cè)趯?duì)超高層建筑物的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候一般采用大直徑鉆孔灌注樁以及采用大直徑人工挖孔擴(kuò)底灌注樁。對(duì)于選擇樁端持力層上，最主要的是應(yīng)該充分的考慮層厚較大以及密實(shí)的卵石層或者微風(fēng)化基巖，從而減少樁端的沉降和變形。在對(duì)超高層建筑物樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要的原則是，應(yīng)該集中布于柱下及墻下。如果在進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候采用的是端承樁或者摩擦端承樁，因?yàn)閱螛敦Q向的承載力特征值比較高，因此，需要的樁數(shù)比較少，可以布于柱下以及墻下。如果對(duì)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)采用的是端承摩擦樁或者摩擦樁，因?yàn)閱螛敦Q向承載力的特征值比較低，因此需要整個(gè)基底都采用滿布樁才能夠滿足其穩(wěn)定性和不變形的要求。對(duì)于上述所探討了不同的布樁形式，樁承臺(tái)板的厚度上是不同的，滿布樁于柱下以及墻下承臺(tái)厚度需要沖切進(jìn)行確定。并且超高層建筑物的地下室底板的厚度可以小于外框和以及筒承臺(tái)的厚度。對(duì)于滿布樁承臺(tái)的厚度需要和天然地基基礎(chǔ)的等厚板筏基的要求一樣，承臺(tái)板應(yīng)該具有很大的剛度，從而以便基底承臺(tái)樁能夠承受相當(dāng)大的壓力。由此可見，一般承臺(tái)板的厚度并不是由沖切所決定的。有關(guān)滿布樁等厚板承臺(tái)內(nèi)力方面的計(jì)算，可以根據(jù)單樁豎向的承載力及其平均反力進(jìn)行計(jì)算，這樣計(jì)算出來(lái)的結(jié)果比較符合工程受力的實(shí)際情況。另外，對(duì)于鉆孔灌注成孔的方法，在以往，一般采用的反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行施工，但是現(xiàn)在對(duì)于樁長(zhǎng)一般采用的是旋挖鉆機(jī)，其施工的速度比較快，尤其是樁端沉渣厚度很小，進(jìn)而能夠確保鉆孔樁的施工質(zhì)量。這種鉆機(jī)在實(shí)際的工程實(shí)施中，凡是有條件的都應(yīng)該優(yōu)先采用這種鉆機(jī)。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)方面的研究與探討，通過了解超高層建筑與高層建筑在實(shí)際的設(shè)計(jì)中的區(qū)別，從而能夠更加的清楚在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該針對(duì)于高程建筑設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)。通過分析在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的需要考慮的因素，進(jìn)一步了解了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該把握哪些重點(diǎn)的問題。并且具體的分析了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，全面了解其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。通過本文的分析，能夠?yàn)槿蘸蟮某邔咏ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一些理論性的參考價(jià)值，進(jìn)一步促進(jìn)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠更加的科學(xué)和合理。
參考文獻(xiàn)
[1]陳天虹，林英舜，王鵬罛，超高層建筑中結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題[J]，建筑技術(shù)，2006（05）
[2]陳天虹，林英舜，徐琎，高層建筑結(jié)構(gòu)樓板設(shè)計(jì)方法探討[J]，浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（01）
1.1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，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)。
1.2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。
1.3結(jié)構(gòu)類型
在超高層建筑結(jié)構(gòu)類型的選擇上，我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，我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超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1風(fēng)載荷
在超高層建筑的結(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，我們有必要對(duì)風(fēng)載荷進(jìn)行專業(yè)地研究。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)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。
2.3混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在超高層的建筑當(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3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)，我們采取相應(yīng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)。比如，設(shè)置水平仲臂析架的加強(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)狀析架。
3超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)
3.1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(zhǎng)度，在對(duì)平面和立面進(jìn)行布置時(shí)要確保平整均勻。
3.2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(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)。
3.3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。
3.4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?；A(chǔ)方案的選擇既經(jīng)濟(jì)又合理，達(dá)到最優(yōu)效果。
4結(jié)語(yǔ)
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(zhǎng)帶來(lái)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?，F(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(zhǎng)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(chǎng)地的巖土工程地質(zhì)條件
一個(gè)擬建在基巖埋藏極淺場(chǎng)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(chǎng)地其場(chǎng)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(wú)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(zhǎng)。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(zhǎng)，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(chǎng)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(chǎng)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(guó)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(lái)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(yǔ)
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：超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract: to a tall building for, and to adapt the building structure system, structure and arrangement of the conceptual design is not absolute but reasonable structure design should be the only. Based on many years of work experience, and structure design of a high-rising structure is analyzed, in order to offer reference for the same.
Keywords: tall building; Structure design
中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
超高層的結(jié)構(gòu)體系選擇與低層、多層的建筑相比，超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得十分重要。不同的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇可以對(duì)建筑的樓層數(shù)目、平面布置、施工技術(shù)要求、各種管道的布置及投資多少等產(chǎn)生最為直接的影響。超高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1 水平力是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素。有研究證明，樓房的自重與樓面的載荷在豎向放人構(gòu)件中所產(chǎn)生的彎矩與軸力大小僅僅是與樓房的高度一次方形成正比，但是水平載荷對(duì)與建筑所產(chǎn)生的傾覆力矩以及軸力的大小則是與樓房的高度二次方形成正比。因此在超高層的建筑設(shè)計(jì)中，水平力是設(shè)計(jì)主要因素。
2 軸向變形是不可忽視的。當(dāng)樓層十分高時(shí)，由于樓房的自重而產(chǎn)生的軸向壓應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致樓房的中柱產(chǎn)生出較大軸向變形，會(huì)直接導(dǎo)致連續(xù)梁的中間支座處負(fù)彎矩值直接減小，從而導(dǎo)致跨中正彎矩值與端支座的負(fù)彎矩值增大。
3 側(cè)移做為控制指標(biāo)。超高層的建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移隨著高度增加會(huì)迅速的增大(側(cè)移量和樓層之間高度四次方是正比關(guān)系)，所以結(jié)構(gòu)側(cè)移是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。
4 抗震設(shè)計(jì)的要求更高。超高層的建筑抗震設(shè)計(jì)必須要做到“三水準(zhǔn)”要求，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。
二、工程概況
某大廈由一棟30層寫字樓、一棟2層商業(yè)附樓和4層地下室組成，總建筑面積90149m2，屋面結(jié)構(gòu)高度18280m、停機(jī)坪結(jié)構(gòu)高度19320m。
三、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 結(jié)構(gòu)選型
本工程采用鋼筋混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu)，雖然其結(jié)構(gòu)承載能力和抗變形能力比筒中筒結(jié)構(gòu)差，但避免了結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的轉(zhuǎn)換，滿足了建筑立面效果和使用要求。為解決建筑首層層高120m、結(jié)構(gòu)高度超限及減小柱截面等問題，下部若干層采用鋼管混凝土組合柱，樓蓋采用現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土梁板體系。
承載力和水平位移計(jì)算時(shí)，基本風(fēng)壓均按重現(xiàn)期為100年的0．90kN／m3取值，(廣東省實(shí)施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JG13―2002補(bǔ)充規(guī)定DBJ/Tl5―46―2005尚未頒布)。由于結(jié)構(gòu)側(cè)向位移不滿足限值要求，在第3O層利用建筑避難層，設(shè)置了鋼筋混凝土桁架的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層是一把雙刃劍，雖然可提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度，也使得結(jié)構(gòu)豎向剛度突變，所以結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層及相鄰層按《高規(guī)》要求進(jìn)行了加強(qiáng)處理。
2 超限措施
本工程結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則、剛度和承載力分布均勻，豎向體型也規(guī)則和均勻、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)貫通(如圖1)，除結(jié)構(gòu)高度超過適用限值外，其它指標(biāo)通過調(diào)整后均達(dá)到未超限。
圖1 結(jié)構(gòu)布置平面圖
由于結(jié)構(gòu)高度超限、而且首層層高12.0m，超限應(yīng)對(duì)措施把首層及下部若干層的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件作為加強(qiáng)的重點(diǎn)：l～15層框架柱采用鋼管混凝土組合柱、1～2層核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱、首層抗震等級(jí)提高一級(jí)。鋼管混凝土柱有著卓越的承載能力和變形能力，但其防腐和防火材料不僅造價(jià)較高還有時(shí)效性，需考慮今后的維修保養(yǎng)，鋼管混凝土疊合柱及鋼管混凝土組合柱可彌補(bǔ)這方面的缺陷。核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱，以解決由于首層層高較大，使得剪力墻端部應(yīng)力集中的問題，并提高剪力墻的承載能力和抗變形能力。
四、鋼管混凝土組合柱的梁柱節(jié)點(diǎn)
在工程中往往僅在框架柱中采用鋼管混凝土，而框架梁則采用普通鋼筋混凝土，鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點(diǎn)成為工程中難點(diǎn)之一。目前常用的連接節(jié)點(diǎn)有：鋼牛腿法、雙梁法、環(huán)梁法、鋼管開大洞后補(bǔ)強(qiáng)法及純鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)法等，本工程采用在鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點(diǎn)，為連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供多一種選擇。
1 鋼管開小孔的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造(如圖2)。鋼管上開穿鋼筋小孔的連
接節(jié)點(diǎn)做法要點(diǎn)如下：
圖2鋼筋穿鋼管立面圖
① 鋼管開小孔：小孔直徑D=鋼筋直徑+10mm，小孔水平間距：3×D，小孔垂直間距=2×D；
②鋼管水平加強(qiáng)環(huán)：梁頂面和梁底面各設(shè)置一道，環(huán)板寬度：鋼管混凝土柱時(shí)，取0.10倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時(shí)，取65~100mm；環(huán)板厚度=0.5t且≥16mm(t為鋼管壁厚)；
③鋼管豎向短加勁肋：緊貼水平加強(qiáng)環(huán)，肋寬=環(huán)板寬一15mm，肋厚=環(huán)厚，長(zhǎng)度為200mm，布置在梁開孔部位的兩側(cè)和中間；
④梁鋼筋盡量采用直徑較大的HRB400級(jí)鋼筋，以減少鋼管開孔數(shù)量。在鋼管混凝土疊合柱時(shí)，部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過。
2 鋼管開小孔連接節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)
①鋼管開小孔后對(duì)鋼管截面削弱不大，梁鋼筋穿過小孔后剩余的縫隙很小，鋼管對(duì)管芯混凝土的約束力基本沒減少，不影響鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力；②梁鋼筋直接穿過鋼管后，梁可以可靠的傳遞內(nèi)力，梁長(zhǎng)范圍內(nèi)的剛度保持不變，結(jié)構(gòu)受力分析與實(shí)際相同。(鋼牛腿法和鋼管開大洞后補(bǔ)強(qiáng)法，在梁端范圍內(nèi)有相當(dāng)長(zhǎng)度的型鋼，使得梁剛度急劇變化)；③在設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)和豎向短加勁肋補(bǔ)強(qiáng)后，鋼管在節(jié)點(diǎn)區(qū)是連續(xù)的，節(jié)點(diǎn)的剛性不受影響，滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求；④ 現(xiàn)場(chǎng)施工較方便，即使圓弧形梁鋼筋也可順利穿過；⑤節(jié)點(diǎn)補(bǔ)強(qiáng)所用材料比鋼牛腿法和鋼管開大洞法減少很多，造價(jià)較低。
五、剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的分析
對(duì)于框架一核心筒結(jié)構(gòu)，部分框架粱要支撐在剪力墻平面外方向，剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用究竟如何，其研究文獻(xiàn)較少，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也沒有涉及。影響剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的主要因素：墻平面外對(duì)粱端嵌固作用的有效長(zhǎng)度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。目前常用的計(jì)算分析軟件雖然具有墻元平面外剛度分析功能，但未考慮墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的有效長(zhǎng)度，當(dāng)遇到墻肢很長(zhǎng)或筒體墻肢空間剛度很大情況時(shí)，計(jì)算分析軟件會(huì)高估了墻平面外對(duì)梁端的嵌固作用，使得梁端負(fù)彎矩計(jì)算值要大于實(shí)際值，本工程應(yīng)對(duì)措施如下：
1 采用梁端增加水平腋方法，用以直接增加墻平面外對(duì)梁端嵌固作用有效長(zhǎng)度；
2 采用增加墻邊框梁方法(如圖3)，用以增加墻平面外對(duì)梁端嵌固的局部剛度。墻邊框梁截面寬度應(yīng)不小于0．4倍梁縱筋錨固長(zhǎng)度，墻邊框梁截面高度應(yīng)大于樓面梁截面高度，為保證梁端剪力通過墻邊框梁均勻傳遞到墻上，墻邊框梁寬出墻厚處用斜角過渡；
3 為保證梁正截面設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際受力情況，梁端計(jì)算彎矩可以采用“調(diào)幅再調(diào)幅”方法，即分析計(jì)算時(shí)設(shè)定梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)后，配筋時(shí)再局部手算調(diào)幅?！罢{(diào)幅再調(diào)幅”時(shí)，應(yīng)考慮構(gòu)件的剛度、內(nèi)力重分布的充分性、裂縫的開展及變形滿足使用要求。
圖3墻邊框梁的設(shè)置
六、核心筒外墻的連梁設(shè)計(jì)
核心筒外墻的連粱縱筋計(jì)算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對(duì)連粱超筋有專門的處理措施，而且研究文獻(xiàn)也少，但計(jì)算模型的選取也是重要因素之就一。
《高規(guī)》規(guī)定，跨高比小于5時(shí)按連梁考慮，即連梁屬于深彎粱和深粱的范疇，其正截面承載力計(jì)算時(shí)，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截面假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計(jì)算，其計(jì)算偏差當(dāng)然是很大了。
按“強(qiáng)墻弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時(shí)，雖然《高規(guī)》對(duì)連梁設(shè)計(jì)有具體要求，但這個(gè)“弱”要到什么程度，還是取決于設(shè)計(jì)者的理解和經(jīng)驗(yàn)。
本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，除連梁均配置了交叉暗撐外，對(duì)非底部加強(qiáng)部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進(jìn)行了加強(qiáng)處理，以滿足“多道抗震防線’和“強(qiáng)墻弱梁”的要求。
七、結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
1 超高層建筑與一般高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異
1)從房屋高度上，超高層建筑的房屋高度在100m以上直至有幾百米甚至上千米的設(shè)想，而一般高層建筑的房屋高度則是在100m以下。
2)超高層建筑由于消防的要求，須設(shè)置避難層，以保證遇到火災(zāi)時(shí)人員疏散的安全。由于機(jī)電設(shè)備使用的要求，還需要設(shè)置設(shè)備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用，而對(duì)于更高的多功能使用的超高層建筑，它不只每15層設(shè)一個(gè)避難層兼設(shè)備層即可，還需要設(shè)有機(jī)電設(shè)備層。對(duì)于這些安放有設(shè)備的樓層設(shè)計(jì)除考慮實(shí)際的荷載之外，更需考慮設(shè)備的振動(dòng)對(duì)相鄰樓層使用的影響。同時(shí),這些樓層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，可用來(lái)設(shè)置結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。這與一般高層建筑設(shè)計(jì)是不相同的。
3)超高層建筑的結(jié)構(gòu)類型選擇上相對(duì)要廣，除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外，還有全鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。而一般高層建筑結(jié)構(gòu)除了特殊條件需要者外，多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
4）超高層建筑的平面形狀多為方形或近似，對(duì)于矩形平面其長(zhǎng)寬比也是在2以內(nèi)，尤其抗震設(shè)防的高烈度地區(qū)更應(yīng)采用規(guī)則對(duì)稱平面。否則，在地震作用時(shí)由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大，易受到損壞。而一般高層建筑平面形狀選擇余地要大。
5）超高層建筑的基礎(chǔ)形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面為框架-核心筒或筒中筒，基本沒有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時(shí)，由于基底壓力大要求地基承載力很高，除了基巖埋藏較淺可選擇天然地基外，一般均采用樁基。另外，超高層建筑基本不采用復(fù)合地基，而一般高層建筑則有采用。
6）房屋高度超過150m的超高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的使用條件，滿足風(fēng)荷作用下舒適度要求，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度的控制滿足相關(guān)規(guī)定要求，而高層建筑設(shè)計(jì)不需要考慮。
2 超高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
超高層建筑一般多設(shè)二層或更多層的地下室，其基礎(chǔ)的埋置深度均能滿足穩(wěn)定要求。而對(duì)于基巖埋藏較淺無(wú)法建造多層地下室不能滿足埋置深度要求的，則可設(shè)置嵌巖錨桿來(lái)滿足穩(wěn)定要求。其基礎(chǔ)形式應(yīng)據(jù)場(chǎng)地的巖土工程地質(zhì)條件，在滿足地基承載力的同時(shí)也滿足沉降變形設(shè)計(jì)的要求。一般當(dāng)基底砌置在第四紀(jì)沖、洪積的黏性土層或海相沉積的土層時(shí)，其地基承載力不能滿足且地基剛度也不能滿足變形要求，因此，需采用樁基方案。而房屋高度在150m左右且房屋樓層約40層左右的超高層建筑，當(dāng)基底砌置在第四紀(jì)厚度較大且密實(shí)的砂、卵石層時(shí)，一般承載力特征值和壓縮模量都很高，則可考慮采用天然地基方案。對(duì)于基底砌置在中風(fēng)化或微風(fēng)化的基巖上的情況，則無(wú)論房屋高度多大，均為天然地基方案。
1）天然地基基礎(chǔ)。上述兩種情況下的天然地基方案，其基礎(chǔ)形式是各不相同的。對(duì)于基底砌置在砂、卵石層的基礎(chǔ)，多是采用等厚板筏形基礎(chǔ)。但也有工程采用箱形基礎(chǔ)，主要利用作為消防水池，如155m高的北京國(guó)貿(mào)中心一期寫字樓工程。由于該工程有3層地下室只是最下1層是箱基，而其他1層、2層不是，故總稱為箱筏聯(lián)合基礎(chǔ)。等厚板筏基的板厚應(yīng)具有較大的剛度，以使基底壓力均勻分布以及減小外框（筒）和內(nèi)筒的沉降變形差異，通常設(shè)計(jì)的等厚板筏基的板厚取外框和內(nèi)筒之間跨度的1／4左右。而對(duì)于基底砌置在中風(fēng)化或微風(fēng)化的基巖上，由于基巖承載力特征值很高，則外框柱可采用獨(dú)立基礎(chǔ)，內(nèi)筒可采用條形基礎(chǔ)或等厚板筏形基礎(chǔ)。如某地區(qū)工程基底的中風(fēng)化泥巖和中風(fēng)化砂巖的承載力特征值分別為2650kPa和10380kPa，就可按上述的基礎(chǔ)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，由于中風(fēng)化或微風(fēng)化基巖剛度很大，荷載作用下沉降變形甚微，所以地下室底板厚可按構(gòu)造設(shè)置或按巖石裂隙水的水浮力計(jì)算考慮。在基巖上的獨(dú)立柱基礎(chǔ)，一般為使施工開挖不破壞基巖的整體性，多采用人工挖孔樁的開挖方式施工。
2)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。超高層建筑的樁基礎(chǔ)，由于基底壓力大，要求的單樁豎向承載力較高，因此，均采用大直徑鉆孔灌注樁或有條件的工程場(chǎng)地采用大直徑人工挖孔擴(kuò)底灌注樁。樁端持力層的選擇應(yīng)考慮層厚較大和密實(shí)的砂、卵石層或中風(fēng)化、微風(fēng)化基巖，以減少樁端沉降變形。關(guān)于樁的布置總原則應(yīng)集中布于柱下和墻下，但不同的樁型布樁的結(jié)果是各不相同的。如果設(shè)計(jì)采用的是端承樁或是摩擦端承樁，由于單樁豎向承載力特征值很高，所需樁數(shù)要少，則可布于柱下和墻下；如果設(shè)計(jì)采用的是端承摩擦樁或摩擦樁，由于單樁豎向承載力特征值相對(duì)要低，則往往整個(gè)基底承臺(tái)下需要滿布樁方能滿足設(shè)計(jì)承載力和變形控制的要求。上述兩種不同的布樁方式，其樁承臺(tái)板的厚度是各不相同的：布樁于柱下或墻下的承臺(tái)厚度一般由沖切確定，且地下室的底板厚度可小于外框和內(nèi)筒承臺(tái)厚度，按構(gòu)造或水浮力產(chǎn)生的底板內(nèi)力計(jì)算要求確定；而對(duì)于滿布樁的承臺(tái)厚度應(yīng)如同天然地基基礎(chǔ)中的等厚板筏基一樣，承臺(tái)板應(yīng)具有較大的剛度以使基底承臺(tái)樁均勻受力，因此承臺(tái)板的厚度一般不是由沖切確定。這種滿布樁的等厚板承臺(tái)的內(nèi)力計(jì)算，可根據(jù)樁的單樁豎向承載力的實(shí)際平均反力并按剛性方案的倒樓蓋計(jì)算，這樣是符合實(shí)際工程受力狀態(tài)的。
我國(guó)在20世紀(jì)80年代后期，為了提高鉆孔灌注樁的豎向受壓承載力，經(jīng)過科學(xué)試驗(yàn)開始在工程上應(yīng)用后注漿鉆孔灌注樁并取得了很好的成果。這種后注漿鉆孔灌注樁不僅單樁豎向承載力得到大幅度的提高，而且樁端沉降變形減小，在樁基工程中已被廣泛采用?，F(xiàn)有樁基設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)后注漿鉆孔灌注樁單樁相對(duì)普通鉆孔灌注樁的單樁豎向承載力提高系數(shù)已有明確規(guī)定，總體來(lái)說與各地巖土工程地質(zhì)條件有關(guān)。像某地區(qū)樁端持力層為卵石、園礫層，樁側(cè)為黏性土層和砂卵石層，其提高值接近普通鉆孔灌注樁的兩倍，但必須是由具有后注漿技術(shù)資質(zhì)的專業(yè)公司施工。從工程造價(jià)上講，采用后注漿鉆孔灌注樁總的工程費(fèi)用可降低25％左右。因此，該樁型是超高層建筑樁基設(shè)計(jì)中采用的合理樁型。另外，關(guān)于鉆孔灌注的成孔方法，以往均采用反循環(huán)鉆機(jī)施工，而現(xiàn)在對(duì)于一定的樁長(zhǎng)采用旋挖鉆機(jī)，施工速度快，特別是樁端沉渣厚度很小甚至幾乎沒有，從而有效的保證了鉆孔樁的施工質(zhì)量。這種鉆機(jī)是在工程實(shí)施中凡有條件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用的鉆機(jī)。某項(xiàng)目的1期、2期工程超高層寫字樓和公寓樓全部采用后注漿鉆孔灌注樁并采用旋挖鉆機(jī)成孔，后注漿技術(shù)為中國(guó)建筑科學(xué)院地基基礎(chǔ)研究所專利技術(shù)并由他們實(shí)施完成。該工程的主裙樓間雖荷載差異很大，設(shè)計(jì)中考慮到采用后注漿鉆孔灌注樁均不設(shè)置沉降后澆帶，建成投入使用后，地基差異沉降實(shí)測(cè)值均在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)并與地基所地基的沉降計(jì)算分析結(jié)果基本吻合。
【關(guān)鍵詞】超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1. 工程概況
太古匯為太古匯廣州發(fā)展有限公司在廣州市天河路與天河?xùn)|路交匯處的西北角建造的大型綜合式項(xiàng)目。本項(xiàng)目的凈用地面積為43980平方米，總建筑面積約為457584 平方米。項(xiàng)目包括三座塔樓：一號(hào)塔樓為一座主體39層高的辦公樓，二號(hào)塔樓為一座主體29層高的辦公樓，酒店A為一座主體28層高的酒店；一座約58米高的文化中心(包括劇院、圖書館、展覽廳等)，及用作商場(chǎng)、電影院、宴會(huì)廳、停車場(chǎng)的裙樓及四層地庫(kù)。地庫(kù)深度為21米，開挖深度約為23米。
辦公樓1為太古匯項(xiàng)目最高的一棟塔樓，其中主體結(jié)構(gòu)高度182.6米，并在頂部設(shè)29.4米鋼結(jié)構(gòu)屋頂，建筑總高度212米。主體結(jié)構(gòu)采用混凝土框架－核心筒結(jié)構(gòu)體系。辦公樓1平面大致成正方形；東南及西北角做切角設(shè)計(jì)，切角尺寸每層變化，營(yíng)造出弧形建筑立面；同時(shí)為配合弧形外立面，辦公樓1東南及西北角4根柱子設(shè)計(jì)為斜柱，最大斜率約6°。辦公樓1標(biāo)準(zhǔn)層層高4.2米；一層大堂部分貫通二層，層高達(dá)14米；四層層高8.4米，中段設(shè)兩個(gè)設(shè)備層/避難層，層高達(dá)8.1m。
1）辦公樓1標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖
2）辦公樓1剖面圖
2. 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定
1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定
辦公樓結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年；根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2004），辦公樓1為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）建筑。
2）高層建筑類別確定
根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)4.2.1條要求，鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和寬高比應(yīng)分為A級(jí)和B級(jí)。B級(jí)高度高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比可較A級(jí)適當(dāng)放寬，其結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)、有關(guān)的計(jì)算和構(gòu)造措施應(yīng)相應(yīng)加嚴(yán)，并應(yīng)符合相關(guān)條文規(guī)定。
辦公樓1為框架－核心筒結(jié)構(gòu)，7度設(shè)防。根據(jù)“高規(guī)”表4.2.1-1，A級(jí)高度，7度抗震框架－核心筒結(jié)構(gòu)的最大適用高度為130米；根據(jù)“高規(guī)”表4.2.1-2，相同條件B級(jí)高度的最大高度為180米；辦公樓1主體結(jié)構(gòu)高度182.6米，屬于超B級(jí)高度超限高層。同時(shí)，由于辦公樓1采用型鋼混凝土柱設(shè)計(jì)，根據(jù)《廣東省實(shí)施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)補(bǔ)充規(guī)定》（DBJ/T15-46-2005）表10.1.2規(guī)定，型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)的最大適用高度為190米，本工程并未超限，所以，辦公樓1仍按B級(jí)高度高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3）抗震等級(jí)確定
根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)表4.8.3規(guī)定，B級(jí)高度，7度設(shè)防的框架－核心筒結(jié)構(gòu)的框架及核心筒抗震等級(jí)均為一級(jí)。
3. 設(shè)計(jì)荷載
1）樓面設(shè)計(jì)荷載
樓面設(shè)計(jì)荷載基本上按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值，然而有部份位置按太古匯廣州發(fā)展有限公司要求增加活荷載。本項(xiàng)目的附加恒載及活載取值見下表。
2）風(fēng)荷載
a)規(guī)范取值
根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2006）規(guī)定，廣州市地區(qū)50年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓為0.50KN/m2 ; 100年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓為0.60KN/m2。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)第3.2.2條要求，對(duì)于對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，基本風(fēng)壓按100年重現(xiàn)期風(fēng)壓值考慮。根據(jù)“高規(guī)”附錄規(guī)定，辦公樓1屬于對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，基本風(fēng)壓需按100年重現(xiàn)期風(fēng)壓值考慮。同時(shí)，根據(jù)《廣東省實(shí)施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)補(bǔ)充規(guī)定》（DBJ/T15-46-2005）第2.2.2條，計(jì)算高層結(jié)構(gòu)水平位移時(shí)，按照50年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值計(jì)算。
結(jié)合上述規(guī)范，辦公樓1計(jì)算位移時(shí)，按50年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值計(jì)算；進(jìn)行截面及配筋設(shè)計(jì)時(shí)，按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值計(jì)算。
b)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)
本項(xiàng)目聘請(qǐng)加拿大的RWDI風(fēng)洞測(cè)試顧問進(jìn)行風(fēng)洞測(cè)試，以驗(yàn)證風(fēng)荷載及塔樓結(jié)構(gòu)是否符合舒適度之要求。有關(guān)風(fēng)荷載方面，風(fēng)洞試驗(yàn)得出結(jié)構(gòu)風(fēng)壓小于規(guī)范要求，故此采用規(guī)范風(fēng)壓作結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)。有關(guān)行人舒適度方面，風(fēng)洞模型于太古匯項(xiàng)目周邊及范圍之內(nèi)共設(shè)有76個(gè)測(cè)試點(diǎn)用以分析行人舒適度。結(jié)果顯示，于受風(fēng)情況下，太古匯及周邊的行人舒適度滿意(超過80%時(shí)間，不論坐下或站立，都會(huì)感到舒適)；行人不會(huì)因烈風(fēng)受到安全威脅(不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)于88km/hr風(fēng)速的烈風(fēng))。
3）地震荷載
a)規(guī)范取值
計(jì)算地震影響時(shí)，辦公樓1采用考慮扭轉(zhuǎn)耦連的振型分解反應(yīng)譜法，主要采用設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
抗震設(shè)防烈度 7度
地震影響系數(shù)最大值 多遇地震 αmax=0.08*
罕遇地震 αmax=0.50
抗震設(shè)防類別 丙類
安全等級(jí) 二級(jí)
地震的分組 第一組
場(chǎng)地類別 II
設(shè)計(jì)基本地震加速度值 0.10g
特征周期 0.35s
同時(shí)根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)5.1.13條要求，本工程采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算。
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?；诖?，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(guó)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]?；诖?，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。
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