试论超限高层建筑结构设计

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1、试论超限高层建筑结构设计　　摘要:本文结合某超限高层的建筑案例，阐述了超限高层的结构设计要点，通过结构设计方案的优化对比与结构计算，使建筑达到预期的抗震目标，采用合理的构造措施，保证了建筑工程的质量安全。关键词:超限高层，加强层，性能目标，超限措施中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：1工程概况某工程总建筑面积为138668m2，地上由A塔和B塔两个塔楼及5层裙房组成，地下3层。A塔楼为100m高层;B塔楼为一超高层建筑，其地上包括避难层在内共53层，建筑物主体高度为206.4m，建筑面积约为80000m2。A塔6层以上为办公写字间;B塔6层以

2、上也为办公写字间，53层为会所及观光层。B塔楼分别在第11，27，41层设置三个避难层。A塔与B塔平面呈扇形布局，面向星海湾，使其办公写字间获取最大的景观视野。本工程地下室及裙房总长度为148m，地下室不分缝，地上在B塔与裙房交界处分开，使B塔独立成为一个主体。本文将主要介绍有关B塔部分的结构设计。本工程抗震设防烈度为77度，结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类;基本风压取百年一遇的0.75kN/m2，地面粗糙度类别为B类。主体基础采用筏板基础，基础持力层为中风化石英岩(fa

3、=1500kPa);裙房采用独立柱基构造底板。由于地下水位较高，纯地下室和裙房部分设置了抗浮锚杆。2结构体系2．1结构形式的确定本项目结构形式为混合结构。结构的嵌固端定在±0.000处，地上部分采用钢管混凝土柱、钢梁和混凝土核心筒;地下部分采用型钢混凝土柱、型钢混凝土梁和混凝土梁。±0.000处板厚取为200mm。由于建筑功能的需要轴和瑏瑥轴相交处的柱需要在地上一层转换,瑐瑠轴和?轴相交处的柱在地上二层需要转换，转换形式采用梁式转换。2．2结构方案的优化建筑物高宽比X，Y向分别是6．7，3．7;核心筒在X，Y向的高宽比分别是14．4，5．7。核心筒

4、在X向偏小，结构在X方向的刚度明显偏弱。如果仅靠自身的刚度难以满足规范的要求，为此决定增设加强层。加强层的设置采用“有限刚度”的理念，通过伸臂桁架、外环带、框架柱和核心筒的刚度比调整，在满足结构整体刚度的前提下，经过计算比较，决定在27层和417层设置两道加强层，该两层同时也是避难层。加强层由原来的两榀伸臂桁架改为四榀后，支撑的截面减小，各项设计指标效果有了明显的改善。2．3抗侧力体系本工程为芯筒混合结构。在筒体角部、墙体相交处及楼面钢梁与筒体相交处加设型钢柱，加强了核心筒的延性。分别在27层，41层两处设置伸臂桁架以达到减少结构侧移的目的，截面为□

5、550×400×30，并贯通核心筒，局部核心筒由于墙高较小，难以做桁架，就采用了钢板剪力墙组合结构;外环带支撑截面为□400×350×20。由于加强层的存在，加强层的上、下层刚度与该加强层刚度差别较大，为此在设计时对加强层的上、下相邻层在核心筒部分位置设置了钢板剪力墙和钢筋暗撑。为了增加核心筒的抗剪能力及延性，在底部加强区部位增加了钢筋暗撑3结构计算与分析3．1地震动参数的选取根据安评报告，场地地表50年超越概率为63%，10%，2%的水平峰值加速度分别为45.6cm/s2，133.5cm/s2和257.1cm/s2，场地地震基本烈度为7度，基本地震

6、加速度值为0.1g。设计地震分组为第一组。水平地震影响系数最大值为0.109，大于0.08(多遇地震作用下)。水平地震影响系数最大值为0.50(罕遇地震作用下)设计特征周期为0.35s(规范)，结构阻尼比为0.04(多遇地震和中震作用)，0.05(罕遇地震作用)7。本工程的设计地震动参数，小震计算经比较，按“安评”计算的结果大于按规范计算的结果，所以本工程计算小震时采用“安评”提供的地震动参数，中震和大震仍按规范采用。3．2弹性动力时程分析弹性动力时程分析，选用SATWE程序自带的Ⅱ类场土TG040和TH4TG040两条天然地震波和地震局提供的一条场

7、地人工地震波，考虑周期折减0.95，考虑双向地震作用。3．3结构顶点最大加速度根据《高规》4．6．6条规定，按10年一遇的风荷载(0.4kN/m2)取值计算顺风向与横风向结构顶点最大加速度αmax。经计算，横风向αmax=0.132m/s2，顺风向αmax=0.049m/s2，二者均满足规范的要求。3．4抗震性能目标的确定本工程的抗震性能目标确定为性能目标C，在中震下主体结构框架、核心筒剪力墙及转换钢梁和伸臂桁架构件保持弹性状态，部分连梁可以进入塑性状态;在罕遇地震下允许部分墙体出现局部塑性，但不得损坏。3．5计算结果本工程在X方向和Y方向均进行了弹

8、塑性静力分析计算，计算中考虑了P—Δ效应，荷载采用倒三角形。经计算，X方向罕遇地震下基底剪力为66783.4