浅述结构概念设计在超高层建筑中应用

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1、浅述结构概念设计在超高层建筑中应用：下文笔者结合工作实践，从几方面论述超高层建筑结构概念设计时需要注意的一些问题。　　关键词：；结构设计；;设计方法;结构体系　　Abstract:beloseveralaspects,tallbuildingstructuraldesignconcepttopayattentiontotheissue.　　Keyethod;Structuresystem　　　　　　：S611：A：　　对一个超高层建筑来说，与建筑相适应的结构体系、结构布置等概念设计不是绝对的，但合理的结构设计应该是惟一的

2、。我们所要做的工作就是把一些互相制约的因素统一协调，以满足建筑物的安全性、适用性和耐久性的要求。　　1结构设计特点　　1.1重力荷载迅速增大　　随着建筑物高度的不断增加重力荷载呈直线上升，作用在竖向构件柱、墙上的轴压力增加，对基础承载力的要求也更加提高。　　1.2控制建筑物的水平位移成为主要矛盾　　1.3效应成为不可忽视的问题　　超高层建筑高宽比较大，侧向刚度相对较弱，水平位移量大（图2），重力与水平位移所产生的附加弯矩常常大于初始弯矩的10％，必须考虑重力二阶效应。　　　　图1风荷载高度变化示意图2水平位移沿高度变化示

3、意　　1.4竖向构件产生的缩短变形差对结构内力的影响增大　　竖向构件的总压缩量主要由受力变形、干缩变形和徐变变形三部分组成，对于全钢结构仅需考虑受力变形产生的缩短影响，对于钢混结构、钢组合结构、混凝土结构必须考虑干缩缩短和徐变缩短的影响。一般受力变形瞬时完成，其变形量可用胡克定律作近似计算；干缩变形完成的时间较长，据资料统计约为总压缩量的30％；徐变变形完成的时间更长，线性徐变可由公式简单计算；构件的总压缩量随着构件的高度H平均压应力的增加而加大。　　超高层建筑的竖向构件不但H和较大，而且构件之间的压应力差也较大，因此设

4、计中除了通过控制轴压比使竖向构件之间的压应力较接近外，对钢筋混凝土结构采取逐步将各层柱顶找平后再进行下一道工序的施工办法来减小变形差；对钢结构采取预留柱、墙压缩量的方法来减小变形差；总体结构分析时采取模拟施工方法，减小变形差对内力计算的影响。　　1.5倾覆力矩增大，整体稳定性要求提高　　建筑物高度的增加使得侧向力引起的倾覆力矩增大，抗倾覆要求提高。实际工程中常常采取增加基础埋深、加大基础宽度或采用抗拔桩基等措施来满足整体稳定性要求。　　1.6防火、防灾的重要性凸现　　超高层建筑多采用钢混结构和钢结构，而钢材耐热不耐火的特

5、性更易加重某些次生灾害的发生，例如美国世贸中心的倒塌。一般紧急情况下高楼所需要的疏散时间较长，从顶层飞机救援的行动也常会受到各方面因素的制约，使得实施比较困难，因此防火、防灾的设计更为重要，目前关于防灾方面的具体要求我国还没有相应的规程可循。　　1.7建筑物的重要性等级提高　　超高层建筑常作为当地的标志性建筑，资金投入大，在政治、经济、文化中所起的作用重大，破坏影响较大、波及范围较广，不论其建筑类别均属于重要建筑，因此结构设计的可靠度要提高，一般情况下重要性系数取1.1，特殊情况下也可取1.2。　　2结构设计方法　　2.

6、1减轻自重，减小地震作用　　采用高强轻质材料（如全钢结构、幕墙围护、轻质隔断等），减轻结构自重，减小地震作用。　　2.2降低风作用水平力　　2.2.1减小迎风面积　　正方形平面形式，横向迎风面最小；如计算对角线方向的迎风面宽，则圆形平面最小；在立面上适当位置开洞泄风（如上海环球金融中心大厦，风力降低更直接。　　2.2.2降低风力形心　　采用下大上小的立面体型，既减小高风压在高处的迎风面积，又降低风作用重心，使建筑物底部的倾覆总弯矩减小。同时下大上小的立面体型对建筑底部来说增大了抵抗矩，提高了稳定性，如巴黎的埃菲尔铁塔。　

7、　2.2.3选用体型系数较小的建筑平面形状　　体型系数从小到大可选用下列平面顺序：圆形平面!正多边形平面!正方形平面，采用流线光滑的外形，避免凹凸多变的建筑形式，减小整体和局部风压的体型系数。　　2.3减少振动，耗散输入能量　　采用阻尼装置或加大阻尼比，减少振动影响，如台北国际金融中心大厦%$