某超高层建筑结构设计问题分析.pdf

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1、规划与设计建材与装饰2013年12月某超高层建筑结构设计问题分析洪磊（广东省建筑设计研究院广东广州510010）摘要：某超高层建筑主体高度236.6m，属于超B级高层建筑，采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构。本文根据该工程的特点，介绍在结构设计过程中遇到的问题，并对问题进行详细计算分析，提出了相应的解决办法，为同类工程提供参考。关键词：超高层结构；楼板应力分析；时程分析中图分类号：TU973文献标识码：B文章编号：1673-0038（2013）41-0016-021引言随着科技的进步和经济的发展，人们对于建筑物功能和建筑艺术的多样化的追求

2、越来越高。同时，随着城市化进程的加快，城市建设的不断发展，为了缓解城市人口日益增加与城市建设用地不断减少的矛盾，建筑结构的发展呈现出规模增加，高度加大，平面布置和立面体型日益多样化，并向多用途、多功能方向发展，出现了各种各样的超限高层建筑结构。超限高层结构设计超出了国家现行规范，需要对超限高层建筑遇到的问题进行详细的计算分析，才能保证结构抗震性能。2工程概况本工程塔楼度为236.6m，地上65层，地下4层。地上4层裙房（23.7m），裙房以上为住宅；地下4层停车场。工程结构设计使用年限为50年，喻度（0.15g）抗震设防，场地土特征周期为0.

3、60s，芋类场地土。裙房以上塔楼部分按丙类设防，裙房按乙类设防，设计地震分组为一组。裙房和地下一层的框架和剪力墙抗图1建筑剖面图震等级为特一级，地下一层以下框架和剪力墙抗震等级依次递1.71MPa；在设防地震作用下，50层楼板的最大拉应力为减，裙房以上框架和剪力墙抗震等级分别为一级和特一级。图16.65MPa，远大于楼板C30混凝土的抗拉强度1.71MPa，需双层双为建筑剖面图。向补充配筋。配筋估计值：As=6.65MPa伊1000mm伊120mm衣3结构设计问题与分析（400MPa伊2）=998mm2。3.1楼板应力分析3.2加强层的设置本

4、工程在塔楼顶部有多处缩进，其中在46~48层，50~52层避难层层高为4.8m，相对于标准层层高3.6m，其层刚度较中采用了斜柱转换，斜柱轴力在水平向的分力将对楼板产生拉弱。虽在结构布置适当增加梁高以增大其刚度，但计算结果表压力，混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，必须保证楼板在各种明，避难层仍为薄弱层，可能在火灾或大震情况下并不能达到人工况下的混凝土应力小于其抗拉强度，否者需配置足够的受拉员避难的作用。而采取增大避难层梁高的措施，层刚度增加不是钢筋防止楼板开裂。很明显，且并不符合“强柱弱梁”的抗震原则。因此，在3个避难使用中国建筑科学研究院研制

5、的PKPM软件的PMSAP软层外框柱间加设型钢混凝土斜撑，具体布置见图4，这样不仅经件对该超高层在多遇地震和设防地震下进行楼板应力验算，模济美观，而且加强了避难层刚度，避免薄弱层的出现。型中楼板采用具有真实面内和面外刚度的弹性板6模拟楼板。3.3塔楼顶部“鞭梢效应”以50层楼板为例，图2和图3分别为多遇与设防地震下该楼板在对结构进行进行完小震弹性设计之后，根据《高层建筑混的应力云图。由图3、4可知，在多遇地震作用下，50层楼板的最凝土结构技术规程》[1]4.3.4条规定，选取了符合该结构动力特性大拉应力为1.21MPa，小于楼板C30混凝土的

6、抗拉强度和场地土特征的5条天然波和2条人工波，对结构进行了弹性·16·2013年12月建材与装饰规划与设计图2多遇地震下50层楼板应力图5结构X向楼层剪力图6结构Y向楼层剪力图3设防地震下50层楼板应力应力较大位置采取加强措施。（2）避难层层高一般较高，为避免刚度比不足使该层成为薄弱层，在满足建筑功能与美观前提下，可以考虑设为加强层。（3）超高层建筑结构中，规范反应谱法作为一种抗震的静力设计法，并不能完全反映作为动力荷载的地震作用，时程分析方法作为规范法的补充设计方法是很有必要的。参考文献[1]中华人民共和国建设部《.高层建筑混凝土结构技术规

7、程》（JGJ3-2010）图4避难层增加斜支撑示意图[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.时程分析，分析结果与CQC组合的反应谱结果进行比较，图5、6[2]曲淑英，等.高层结构的鞭梢效应分析[J].工业建筑，2001，31（10）.显示了两种方法下结构X、Y向楼层剪力图。由图5、6可知，在62层以下，按振型分解反应谱法计算的各收稿日期：2013-12-6楼层地震剪力大于按弹性时程分析的各条地震波计算结果的平作者简介：洪磊（1986-），男，硕士，主要从事建筑结构设计工作。均值，但在顶部3层时程分析的计算结果平均值相当于反应谱值的1.08

8、倍。这是因为顶部几层层高较高，刚度相对于主体结构较弱，容易产生“鞭梢效应”[2]。同时，反应谱只是将结构前若干个贡献较大的振型进行组合，没有包括高阶振型，不能完全考