浅谈超高层建筑结构的特点及其设计要点

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1、浅谈超高层建筑结构的特点及其设计要点广州市住宅建筑设计院有限公司广东广州510623随着我国经济的迅速发展和科学技术的进步，超高层建筑在全国各地特别是沿海地区如雨后春笋般涌现。超高层建筑更因其土地利用率高、可提升城市形象等优势越来越受到市场的欢迎。与此同时，超高层建筑的大量出现也给结构设计提出了新的挑战。木文结合结构设计的基木知识,粗浅地分析了高层、超高层建筑结构的特点及设计要点。关键词：高层建筑结构；超高层建筑结构；结构体系；设计要点0引言高层建筑是近代经济发展和科技进步的产物。快速城市化，用地紧张及商业竞争的激烈化，促使了高层建筑、超高层建筑的出现和发展。但是，高层建筑显现了其较普通建筑更

2、为强大的使用功能外，也对其结构提出了更高的要求。所以，在下文中笔者将从超高层建筑的结构特点的角度，谈谈设计中要坚持的一些原则，以及在结构设计中常遇到的问题及设计要点。一、超高层建筑结构设计的主要控制因素1.风荷载：是空气流动对工程结构所产生的压力。地面以上的建筑无一例外将受到风荷载的作用。随着建筑高度的增加，建筑受到风荷载作用的影响愈加明显。在低地震烈度的地区，风荷载作用往往成为水平力的主要控制因素。目前大多采用风洞试验来研究风荷载对建筑的影响。2.地震作用：在地震区，地震作用必须考虑。对于超高层建筑来说，抗震更是重中之重。在科学技术发展迅猛的今天，地震仍然难以预测。在工程实践中，大多采用振动

3、台试验模拟地震作用，以便研究建筑物在地震作用下的状态。此外，隔振和消能减震等技术的应用，也给抗震提供了新的方向。3.地基基础：随着建筑高度的不断增加，竖向荷载和水平荷载产生的作用于基础上的荷载极大。例如，金茂大厦，总荷载超过了30万吨，混凝土巨型柱荷载为1万多吨。这样的荷载显然对于地基基础的要求很高。可见，超高层建筑的基础设计也是结构设计中的一个重要的内容。1.业主的要求：业主往往对建筑在艺术、功能、经济上有很高的要求。如何既能实现建筑的美学要求、满足建筑的功能、符合业主的经济0标，是结构设计师在设计过程中必须考虑的问题。二、超高层建筑结构体系的特点分析为满足上述的控制因素，首当其冲的就是结构

4、体系的选择。好的体系既能满足受力要求，也能达到经济合理的要求。下面结合一些实际例子，对超高层建筑结构体系的特点进行分析。超高层建筑结构体系的体系主要有框架结构、剪力墙、框架-剪力墙体系。随着建筑高度的增加，这些传统的结构体系已经难以满足需求。目前超高层建筑结构体系最常采用的是支撑-简体结构(核心简+外围支撑结构)。随着对超高层结构的研宄的不断深入，支撑-简体结构已变化出很多不同的组合。1.从支撑结构区分基本上每个超高层建筑都有一个核心简，建筑功能或是设备使用都需要它，结构也需要利用核心筒，可见从各个工种来说核心筒是非常有用的，因此多数的超高层建筑都有核心简在中间。在周边就配上支撑结构，支撑结构

5、以桐架、巨型框架和外框简居多。框架-核心简结构最为简单，也最常采用。近年来，巨型框架结构得到了结构师的青睐，上海中心(632m),深圳平安中心(648m),天津高银117大厦(597m)都采用了巨型框架的结构。采用外简的结构形式也正在逐渐增多。例如广州西塔，外简釆用的是斜交网格。外简抗力是非常强的，无论是抗扭、抗震，以至于抗震能力比它的内筒还强，而且它抗扭的能力非常好。2.从是否设置水平支撑体系区分上文提到的桐架-核心简，巨型框架-核心简，外简-核心筒的结构形式,结构的刚度是逐渐递增的，然而随着结构高度不断的增加，高宽比越来越大，这样的基本结构还不能满足规范对于刚度的要求，这吋，往往需要在这个

6、基础上增加一个补强的措施，就是增加水平的伸臂桁架和腰桁架（称为加强层）。伸臂桁架和腰桁架可以分别设置，也可以同吋设置，可以设置单个的，也可以是多个的，根据结构刚度适度选择。需要注意的是，伸臂桁架和腰桁架将会造成结构的刚度突变，应遵循能不能就不设，能少设就少设的原则。1.从材料利用上区分高层建筑结构发展到了今天，传统的钢筋混凝土结构己不能满足发展的需求了，钢材的利用，使得结构的自重减轻，强度增加，被大量运用于（超）高层建筑结构中。传统的钢筋混凝土核心简承担了85%的水平地震力，很快因为开裂、压碎而导致刚度及延性退化，不利于能量的消耗。由此发展起了一种新型的抗侧力体系一钢板剪力墙。钢板剪力墙具冇重

7、量轻，延性好，制作安装吋间短等优点。核心筒除了承担水平力外，还承担了相当大的重力荷载，轴压比的限值使得核心简往往过于笨重，由此发展出钢管混凝土剪力墙，钢管的加入，能使剪力墙的轴压比大大降低，而II由于钢管的约束作用，剪力墙的抗压弯能力，延性等得到了较大的提高，有着广阔的砬用前景。除了核心筒应用了新的材料外，外框采用钢框架则是更加普遍的做法。近年，外框的形式已经不局限于传统的框架了，如斜交网络，编制