超高层建筑结构设计.pdf

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1、超高层建筑结构设计陶礼斌南京金宸建筑设计有限公司2014年10月12目录一、我国超高层建筑发展概况二、超高层结构体系三、超高层结构抗震设计四、超高层结构抗风设计五、超高层建筑经济性分析六、二个超高层结构分析七、结束语3一、我国超高层建筑发展概况4随着技术进步、经济发展和人口密度的增加，超高层建筑不断突破新的高度,一些超高层建筑已成为城市的地标建筑。我国2012年已建成的250m以上的超高层建筑共94幢，250~300m的占59%，500m高的仅有一幢。2012年已建成的国内典型超高层建筑有上海环球金融

2、中心（492m）和台北101大厦（509m）。2013年至2018年计划建成超高层项目达到164幢，300~400m以上超高层建筑占43%，500m以上超高层也相应增多，部分塔楼高度已突破600m，计划建成的国内典型超高层建筑有上海中心大厦（632m）、深圳平安金融中心（648m）。2012年之前的超高层建筑主要分布在经济发达的珠三角（39%）和长三角（34%）地区；2013~2018年计划建成的超高层建筑分布地区明显增加，环渤海地区成为新的超高层建筑集中地区，二线城市超高层建筑数量增加。56二、超高

3、层结构体系789（1）结构体系超高层建筑主要采用框架-核心筒、筒中筒、巨型框架-核心筒、巨型框筒-核心筒-巨型支撑4种结构体系。250~400m高度建筑多采用框架-核心筒及筒中筒结构，400m以上高度建筑常采用巨型框架-核心筒及巨型框筒-核心筒-巨型支撑结构。框架-核心筒、筒中筒结构类型占超高层建筑的主导地位。框架-核心筒结构是目前高层及超高层结构中应用最广泛的结构形式之一。核心筒的刚度和承载力较大，成为抗侧力的主体，框架承受的水平剪力较小。设置水平伸臂构件的加强层后，框架-核心筒结构的建造高度与筒中

4、筒结构的建造高度接近。框筒作为外筒，将楼（电）梯间、管道竖井等服务设施集中在建筑平面的中心做成内筒，就成为筒中筒结10构。筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆形或矩形等，内筒宜居中。选用圆形和正多边形等平面，能减小外框筒的“剪力滞后”现象，使结构更好地发挥空间作用。筒中筒结构是双重抗侧力体系，在水平力作用下，内外筒协同工作，其侧移曲线呈弯剪型。外筒的平面尺寸大，有利于抵抗水平力产生的倾覆力矩和扭矩；内筒采用钢筋混凝土墙具有比较大的抵抗水平剪力的能力。巨型框架-核心筒、巨型框筒-核心筒-巨型支

5、撑两种结构体系在第六章详细介绍。超高层结构体系选型需要综合考虑结构经济性、施工的可行性及周期、建筑功能与景观的影响，因此，结构体系选型需要在超高层项目方案阶段尽早介入。11（2）高宽比高层结构的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制，它主要影响结构设计的经济性。核心筒的宽度可为高度的1／12～1／15，如有另外的角筒或剪力墙时，内筒平面尺寸可适当减小。高度和高宽比是超高层结构设计的主要控制因素，是决定结构刚度的重要指标。400m以上超高层的高宽比一般为7~9。高宽比>9，超高层结

6、构风荷载下加速度较大，舒适度要重点考虑。121314三、超高层结构抗震设计15（1）抗震设计450m以下的超高层建筑：当位于抗震设防烈度7度（0.1g）、基本风压0.6kN/m2时，结构弹性指标受风荷载控制；当位于抗震设防烈度8度（0.2g）、基本风压0.40kN/m2时，结构弹性指标受地震作用控制。结构高度达到450m时，不含伸臂桁架的弱框筒和筒中筒体系，结构刚重比成为主要控制参数，宜设置伸臂桁架以提高结构刚重比；结构高度超过450m时，弱框筒和筒中筒结构体系采用外框梁截面较高，用钢量较大，经济性较

7、差；随着结构高度增加，巨型框架结构体系表现出良好的受力性能和经济性。从结构经济性角度出发，350m高度选择框筒-核心筒体系较优；450m高度选择巨型框架-核心筒体系较优。《高规》要求高度超过300m的结构，应有两个单位独16立的结构弹塑性计算分析，进行校核。（2）减轻塔楼重量随着塔楼高度的增加，塔楼墙、柱自重所占的比例增加，这一方面是由于塔楼抗侧刚度需要，另一方面是由于楼面恒载增加，导致承担的竖向荷载较大。楼面恒载所占的比例在20%~25之间,减轻楼面恒载可降低柱、墙承载的竖向荷载，减小塔楼的地震作用

8、。减轻塔楼重量的方法：采用高强混凝土和高强钢材；采用混合结构体系；选择压型钢板组合楼盖体系；使用轻质隔墙。（3）长周期地震作用许多超高层建筑的自振周期都在5.5s以上。超高层建筑结构长周期响应对倾覆力矩起绝对的控制作用；高阶振型响应对基底剪力的影响较显著，不可忽略。上海中心第一周期为9s。17四、超高层结构抗风设计18风荷载是大部分超高层建筑的控制荷载,一般8度设防以下地区，风荷载通常成为控制因素。超高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状,对抗风有利的平