某超高层结构方案设计

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1、某超高层结构方案设计广东新长安建筑设计院有限公司515043摘要：木文主要通过计算对比分析对某超高层方案做了比较详细的介绍。首先通过对结构形式的比较，确定釆用不加伸臂桁架的框架-核心筒体系，其次通过对构件类型的比较，确定采用型钢混凝土柱加钢梁混凝土楼盖体系；最后通过对钢梁与核心筒连接方式的比较，确定釆用刚接方式。关键词：超高层建筑；结构方案；设计1工程概括某超高层建筑塔楼地上共54层，结构总高度243.4m,地下三层地下室。地上1〜4层为酒店大堂和办公大堂，1层层高6m,其余三层层高均为5.7m；6〜32层为办公，其中

2、6〜18层层高为4.2m,20〜32层层高4.5m;34〜53层为五星级酒店，其中34〜37层为酒店功能性用房，层高4.6m,其余均为3.8m;5层、19层、33层、54层为设备转换和避难层，层高均为7m。塔楼标准层结构布置图见图1。图1结构平面布置图2结构设计条件木工程抗震设防烈度6度，设计基木地震加速度0.05g,设计地震分组第二组；建筑场地类別III类；场地特征周期为0.64;多遇地震水平地震影响系数最大值0.04；罕遇地震水平地震影响系数最大值0.28。建筑抗震设防类别为乙类，结构构件抗震等级均匀一级。木阶段设

3、计反应谱来用规范反应谱曲线。考虑隔墙对结构刚度的影响，周期折减系数取0.9。计算基木风压按50年一遇取0.45KN/m2,地面粗糙度C类，承载力设计时按基木风压的1.1倍采用。3结构体系及布置3.1结构形式本工程结构高度243.4m,超过《高规》B级高度要求，结构主体平面尺、j*45x45m,高宽比5.4<7,满足《高规》高宽比要求，核心简平面尺、23x23m,高宽比10.6<12,满足《高规》核心简高宽比要求，结构外框16根框架柱，柱跨9m,外框与核心筒间跨距11m，平面无凸凹。总体上本工程平面布置规则，

4、简体刚度较好，较容易满足整体位移要求。结构竖向构件无转换，各层质量无明显突变，立面无较大收缩，但局部的设备转换层和避难层冇层高突变，所以竖向布置基本规则，但在层高突变层需要采取措施满足规范要求。图2伸臂桁架布置图目前国内200m以上超高层建筑较多采用框架-核心筒加伸臂桁架加强层的结构形式。对于抗风控制的结构而言，加强层可以提供很大的刚度，是一种有效的抗风体系。但对于抗震而言，加强层会造成很人的刚度和承载力的突变,容易形成薄弱层。本工程处于6度区，初步判断结构应该为风荷载控制，基于此种条件对于结构是否需要加伸臂桁架做了进

5、一步比较。方案一，结合设备层位置在38层处布置八道伸臂桁架构成结构加强层。加起层布置如图2;方案二，不布置加强层，框架梁采用钢梁。两方案结果对比如表一：结论：方案二，不加伸臂桁架的结构刚度已满足规范要求，所以本工程并未体现出伸臂的作用。结构选用框架-核心筒的结构形式。3.2构件类型结合建筑要求，外桐架选用型钢混凝土柱。由于在混凝土中增加了型钢钢骨架，使得其承载能力高于同样尺寸的钢筋混凝上柱。冋吋型钢混凝土柱与裙房、地下室的混凝土结构连接较为方便，防火性能较好，施工质量容易保证。因此对于超高层建筑，型钢混凝土柱既可以减小

6、桐架柱截面，增加建筑使用面积,提高结构的经济效益，又可避免钢框架柱耐火性差，与混凝土构件连接质量不易保证等的劣势。楼盖体系，核心简区域采用钢筋混凝土梁板，非核心筒区域楼盖体系可以采用钢筋混凝上梁板或钢梁加钢筋混凝上楼板。钢筋混凝土梁耐久性和耐火性较好，但其自重大，施工复杂，施工周期长，工序较多。钢梁塑性韧性好，结构延性好，重量轻，制作简单，施工周期短，并且污染小，绿色环保，但其耐火性差，造价高，耐腐蚀性差。对此两种楼盖体系的构件截面和经济性做了进一步的比较，如表二、表三：结论：钢梁加钢筋混凝土楼板方案自重轻，竖向构件截

7、面小，结构材料比钢筋混凝土梁板方案仅高1508万元，但其人工费、基础费用低，施工速度快，两者总造价差异不大，使用面积却增加810m2,按2.5万元一平米计算，对应的价值达到2025万元。综上采用钢梁加钢筋混凝土楼板方案。3.3水平构件连接方式框架-混凝土核心筒体系在水平荷载作用下，混凝土内筒是主要抗侧力结构，经楼板变形协调后，外框架承担少量的水平剪力，混凝土内筒即承担大部分倾覆力矩，又承担大部分水平剪力。由于混凝土内简的变形曲线是弯曲型的，而框架呈剪切型，因此经楼板变形协调后，框架在顶部水平剪力将大于下部。这类结构体系

8、在地震力的持续作用下，混凝上内简进入弹塑性阶段后，墙体产生裂缝，侧向刚度急剧下降，致使框架要承担比弹性阶段大的多的倾覆力矩和水平剪力。由于钢梁与混凝土核心简的连接方式不同，在剪力墙底部出现塑性铰之后结构体系是完全不同的。外框架的钢梁与混凝土核心筒连接有两种方式：铰接、刚接。采用铰接连接吋，施工比较简便，只需在混凝土核心筒外侧设置预