论超高层建筑结构设计

论超高层建筑结构设计

发表时间：2018-12-29T10:19:18.057Z 来源：《防护工程》2018年第29期作者：韦荔

[导读] 近年来，随着我国建筑行业的迅猛发展，使得超高层的建筑兴起，从而对超高层建筑结构设计要求日益提升。

江苏华江建设集团有限公司江苏省南京市 210000

摘要：近年来，随着我国建筑行业的迅猛发展，使得超高层的建筑兴起，从而对超高层建筑结构设计要求日益提升。因此，需全面掌握相关理论知识，并将其应用于实际设计之中，落实于细节之处，尽可能防止出现安全隐患。对于设计人员而言，必须全面分析与总结设计缺陷，在第一时间对其进行调整与改善。基于此，本文主要对超高层建筑结构设计要点进行了简要的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。

关键词：超高层建筑；结构设计；要点

引言

随着我国城市用地的紧张，超高层建筑已经越来越常见。在超高层建筑的过程中，其结构设计的科学性对建筑的质量有着较为直接的影响。因此，在对超高层建筑结构进行设计的过程中，一些关键性问题应当要引起设计师的注意。本文将简单分析超高层建筑结构设计的关键性问题。

1超高层建筑结构设计的特点

由于超高层建筑的高度要比传统的建筑高出很多，因此，在对其设计的过程中首先要考虑到其承载能力，抗震能力及其稳定性，不仅要保证建筑能够承受水平方向的荷载，同时也要保证建筑能够承受竖直方向上的荷载。因此，在设计的过程中，结构设计师需要根据超高层建筑的实际高度合理选择适当的抗侧力结构体系、重视荷载的传递路径，并计算地震的荷载，以避免建筑出现扭转、扭曲甚至是坍塌等问题。

2超高层建筑结构设计要点

2.1工程概况

某建筑由高层住宅及多栋多层商业和住宅配套组成。项目占地面积为187458m2，地上总建筑面积为798540m2，地下总建筑面积为117712m2。本文所讨论的为其中的16号楼超高层住宅，地上55层，地下2层，平面尺寸为56.0m×18.2m，结构高度为165.6m，建筑高度为166.6m，地下2层层高为3.75m，地下1层层高为3.50m，1层层高为3.60m，标准层层高为3.00m。地下室主要功能为停车库及设备用房，其中地下2层为人防区，地下室通过连通口与周边地库相连。

根据《超限超高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质［2010］109号)，本工程属于超限高层建筑工程，需进行抗震专项审查。

2.2剪力墙布置

2.2.1加强结构边缘，减弱结构中部

应该在剪力墙的主体结构边缘以及外围进行剪力墙的设置，与阳台以及窗口的高连梁相连接，从而达到增加剪力墙刚度的作用。在超高层建筑的设计中，剪力墙结构的使用要在合理范围之内，尽量不要超过一定的数量，这样不仅能够提高超高层建筑主体结构的刚度，更有利于对整体结构位移以及周期的调整，能够在一定程度上增加超高层建筑外墙的防水性能。

2.2.2减少复杂形状及转折的设计

设计人员在布置剪力墙时，首先应该根据施工图纸的设计内容，同时要充分考虑墙体的转折对边缘部位的影响因素，并将其作为参考依据。剪力墙的设计应该在墙体内部设置最少的暗柱数量，且暗柱的体积也要尽可能的小，尽可能的避免出现大暗柱的情况。因此，在剪力墙布置中，设计人员要经过周密的计算，并且结合实际的施工情况，尽可能的避免电梯井中出现墙垛或者横墙，这样就能够有效的避免边缘钢筋的过度使用。

2.2.3根据高度变化剪力墙结构

在超高层建筑的剪力墙设置时，如果建筑底部设置的剪力墙过多，那么在上部结构减少剪力墙数量时，会因剪力墙的分布不均匀而导致建筑整体刚度增加，从而使建筑的抗震能力降低。因此，设计人员在设计剪力墙结构数量时，要充分考虑到建筑整体的高度，以及建筑底部剪力墙的设置数量，并且对剪力墙的厚度进行合理的测算，保证剪力墙的厚度能够随着建筑的高度进行均匀的变化，保证整栋建筑的刚度变化均匀，尽可能避免出现刚度过大或者突变，提升建筑整体的抗震能力，满足人们对高层住宅的需求。

2.2.4注重重力荷载的传递路径

在结构设计的过程中，还应当要注重重力荷载的传递路径，明确超高层建筑重力荷载的传递路径对楼板的布置、结构体系的选择以及建筑施工方案都有着直接的影响。第一，楼板的布置方案设计需要根据建筑情况、内部装饰情况、设备分布等进行综合考虑，并根据考察结果来选择最佳的布置。第二，考虑到建筑的施工周期以及施工成本等因素，超高层建筑重力荷载的传递可以选择楼板+钢架梁两者结合的方式。第三，超高层建筑中常见的转换层有梁式、桁架式、空腹桁架式、斜柱转换式以及转换承重墙等。若是遇到建筑结构中出现了多种类型的荷载转换路径，那么需要设计师利用软件进行模拟，保证其合理性和真实性。

2.2.5抗震设计

（1）地震荷载的计算。第一，超高层建筑的施工周期长，因此，在计算地震荷载的过程中需要将原来的曲线按照相同的斜率进行适当延伸，直到达到与施工周期的交界处位置，并以此为基础进行计算。第二，为了保证超高层建筑的抗震性能，在地震荷载计算的过程中可以适当提高其阻尼系数以及建筑场地的特征周期。第三，在超高层建筑抗震荷载计算完成后，需要按照国家的抗震标准来进行检验，以此来保证计算结果的合理性和标准性。(2)结构以±0.000m为上部结构的嵌固端，底部加强区范围剪力墙抗震等级特一级，底部加强区以上部分一级。(3)轴压比控制在0.5以内，保证剪力墙的延性，提高整个结构的变形能力。(4)设防烈度地震作用下，在截面拉应力超过混凝土抗拉强度标准值的墙肢内设置型钢，使得混凝土部分所受拉应力在2.85MPa以内;对截面出现拉应力的墙肢均加强其边缘构件配筋。(5)设防

烈度地震作用下，基础底面与地基之间不出现零应力区，桩基满足承载力设计要求，不出现上拔力。(6)结构外围剪力墙约束边缘构件延伸至轴压比为0.25的楼层，结构中部剪力墙约束边缘构件延伸至轴压比为0.35的楼层。(7)中震时受拉的剪力墙抗震等级按特一级设计，拉应力大于混凝土强度标准值时加设型钢。综合考虑计算结果，剪力墙底部加强部位及过渡部位的局部端墙肢暗柱配置型钢，加强墙肢的延性，以满足结构中震设计的性能要求。(8)剪力墙结构，连梁作为结构的第一道防线，在正常使用情况下，应能满足正常的使用要求。在中震或大震作用下，应允许部分连梁出现塑性铰甚至破坏。结合电算结果和受力体系宏观分析，对结构连梁的重要性进行判断。对重要部位的连梁配置钢板，以加强其抗剪性能，实现“强剪弱弯”。为确保连梁具有良好的耗能能力，应尽可能弱化连梁，使其起到“保险丝”的作用，故连梁按小震设计。

结束语

总而言之，随着超高层建筑数量的逐渐增多，其安全性也受到了越来越多的重视。超高层建筑结构设计的合理性与其质量有着直接的关系，以此，设计师应当要在明确超高层建筑特点以及可能会使用到的结构体系类型的基础上，对设计中的关键环节进行分析，选择合适的抗侧力结构体系，避免超多问题的出现，同时也要加强重力荷载以及地震荷载的计算，保证结构的稳定性，提高结构的抗震性能，进而提高超高层建筑的整体质量。

参考文献

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