對超高層建筑結構設計技術要點的探討

1、<p>　　對超高層建筑結構設計技術要點的探討</p><p>　　【摘要】：由于現今的土地資源日益緊張，怎樣更好的、最大限度的增大土地利用率、減少土地浪費成為我國建筑業(yè)首要考慮的問題。本文就超高層建筑結構設計特點和設計要點做簡單的探討。 </p><p>　　【關鍵詞】：超高層；結構設計；特點；要點 </p><p>　　中圖分類號：TU318文獻標識碼

2、： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　超高層建筑的建造，其所以如此之快，除了有的城市為了有一個高大的形象建筑之外，主要還是超高層建筑能在有效面積的土地上，得以發(fā)揮最大的使用效益。也盡管建造超高層需要的費用比一般高層建筑高出很多，但在我國的城市建設中，隨著日益快速發(fā)展的需要，為土地使用率的提高，必然會使超高層建筑以更快的速

3、度發(fā)展。 </p><p>　　一、超高層建筑設計的特點 </p><p>　　1、超高層建筑由于消防的要求，須設置避難層，以保證遇到火災時人員疏散的安全。由于機電設備使用的要求，還需要設置設備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用，而對于更高的多功能使用的超高層建筑，它不只每15層設一個避難層兼設備層即可，還需要設有機電設備層。對于這些安放有設備的樓層設計除考慮實際的荷載之外，更需考慮設備的振

4、動對相鄰樓層使用的影響。 </p><p>　　2、超高層建筑的平面形狀多為方形或近似，對于矩形平面其長寬比也是在2以內，尤其抗震設防的高烈度地區(qū)更應采用規(guī)則對稱平面。否則，在地震作用時由于扭轉效應大，易受到損壞。 </p><p>　　3、超高層建筑的基礎形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面為框架-核心筒或筒中筒，基本沒有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時，由于基底壓力大要求地基承載力很

5、高，除了基巖埋藏較淺可選擇天然地基外，一般均采用樁基。 </p><p>　　4、房屋高度超過150m的超高層建筑結構應具有良好的使用條件，滿足風荷作用下舒適度要求，結構頂點最大加速度的控制滿足相關規(guī)定要求。 </p><p>　　二、超高層建筑結構設計要點 </p><p><b>　　1、平面設計 </b></p><p

6、>　　從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意味著不增加基礎造價和處理措施，可以多建層數，這在軟弱土層有突出的經濟效益。地震效應與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結構上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構件產生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。 </p><p>　　在滿足地下室車庫層和底層架空或

7、者底層商鋪的前提下，遵循對稱、均勻、周邊、拐角的原則，在結構周邊、拐角和核心筒等部位對落地剪力墻進行較合理布置，主體結構抗震等級為三級(低于140m)和二級(高于140m)。對結構薄弱部位如樓電梯周圍，內庭院周圍均設置了120mm厚樓板，采用雙層雙向拉通鋼筋予以加強;對少量肢長受到限制的短肢剪力墻(墻肢長度∶墻厚<8∶1)按照高規(guī)要求予以加強，如滿足最小配箍率和最小配筋率等。 </p><p><b&

8、gt;　　2、基礎設計 </b></p><p>　　超高層建筑一般多設二層或更多層的地下室，其基礎的埋置深度均能滿足穩(wěn)定要求。而對于基巖埋藏較淺無法建造多層地下室不能滿足埋置深度要求的，則可設置嵌巖錨桿來滿足穩(wěn)定要求。 </p><p>　?。?）天然地基基礎。對于基底砌置在砂、卵石層的建筑，多是采用等厚板筏形基礎。但也有工程采用箱形基礎。 </p><p

9、>　?。?）樁基基礎的設計。超高層建筑的樁基礎，由于基底壓力大，要求的單樁豎向承載力較高，因此，均采用大直徑鉆孔灌注樁或有條件的工程場地采用大直徑人工挖孔擴底灌注樁。樁端持力層的選擇應考慮層厚較大和密實的砂、卵石層或中風化、微風化基巖，以減少樁端沉降變形。 </p><p>　　3、核心筒外墻的連梁設計 </p><p>　　核心筒外墻的連梁縱筋計算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對連

10、梁超筋有專門的處理措施，而且研究文獻也不少，但計算模型的選取也是重要因素之一?！陡咭?guī)》規(guī)定，跨高比小于5時按連梁考慮，即連梁屬于深彎梁和深梁的范疇，其正截面承載力計算時，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計算，其計算偏差當然是很大了。按“強墻弱梁”和“強剪弱彎”原則進行連梁設計時，雖然《高規(guī)》對連梁設計有具體要求，但這個“弱”要到什么程度，還是取決于設計者的理解和經驗。本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)

11、》要求進行設計，除連梁均配置了交叉暗撐外，對非底部加強部位剪力墻的邊緣構件也進行了加強處理，以滿足“多道抗震防線”和“強墻弱梁”的要求。 </p><p><b>　　4、轉換層設計 </b></p><p>　　高層建筑應保證大空間的需求的房間具有足夠的剛度，從而防止轉換層沿豎向的剛度變化過大，應建立嚴格的轉換層上部和下部結構的側向剛度比例。高層建筑的轉換層抗震的結

12、構設計中，轉換層結構的側向剛度不小于上一層結構側向高度的百分之七十，并且根據高層建筑的指數設計的規(guī)范要求?？刂妻D換層結構的下部與上部的等效側向剛度比宜接近于1。同時還應保證一定比例剪刀墻的落地，加大落地厚度，從而提高剪刀墻混凝土的強度等級，減小洞口的尺寸，從而盡量使縱橫墻形成筒體。整體結構的分析過程，應對轉換層的薄弱部位的樓板平面的變形對建筑結構受力的印象程度。并通過剪刀墻的布置方式的調整，從而使相應的結構與剛性相接近，避免了扭轉，實現

13、平面布置的規(guī)范。合理地加強框支剪力墻轉換層以下豎向構件的配筋率，按相關規(guī)定確保整體穩(wěn)定和結構抗傾覆；同時，使用現澆鋼筋混凝土樓板來達到增強結構整體性的目的。保證核心筒內部樓板厚為150mm，并且是雙層雙向的配筋以及相關圍護材料為新型輕質材料，從而有利于減小地震反應，減輕建筑自身重量。 </p><p><b>　　5、電梯設計 </b></p><p>　　超高層建筑

14、內主要豎向交通由多部高速電梯承擔著人的豎向動線運動。由于甲級辦公樓行業(yè)規(guī)定，電梯等候時間和電梯的運輸能力(5分鐘內運送人員占總人數的比例：HC5)是另一個重要指標，對其產生直接影響的是電梯的速度、數量和載客人數。另外，電梯的數量和大小又直接影響著建筑面積的大小。 </p><p>　　此外，超高層內按照《高層民用建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定，還需布置消防電梯，電梯數量按照標準層單層面積決定。除了客運、消防關系著電梯的設

15、計外，整棟建筑中的所有貨運流線，也需通過建筑的豎向交通解決。因此，超高層建筑肩負著整棟建筑的客運流線、貨運流線、消防疏散三個重要的方面。 </p><p>　　三、新技術的推廣和應用 </p><p>　　為執(zhí)行國家建筑技術經濟政策，積極推廣建設部推廣的建筑十大新技術，根據本工程的實際情況，在保證工程總造價不超出投資限額的情況下積極推廣使用建筑新技術和新材料。 </p>&l

16、t;p>　　1、使用高強度鋼筋。采用高強度鋼筋，充分利用鋼筋的抗拉性能，減少鋼筋用量，減小構件配筋率，節(jié)約工程造價，總體經濟效益明顯。 </p><p>　　2、豎向鋼筋接駁采用埋弧對焊或機械連接，可保證鋼筋的連接接頭的質量。 </p><p>　　3、采用高強和高性能混凝土。下部樓層柱及剪力墻混凝土強度等級采用C55；地下室底板、外側墻及后澆帶采用微膨脹抗?jié)B混凝土，以增加混凝土的抗

17、裂性能，取得較好的防水效果。 </p><p>　　4、砌體采用新型輕質墻砌體材料，減輕結構自重，減少地震作用，降低基礎造價。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　超高層建筑自身特點大大增加了超高層建筑的不穩(wěn)定因素，因此，不能將超高層建筑視為普通建筑的拉伸和重疊，以免影響到建筑的使用效果。在實際設計過程當中，要根據

18、超高層建筑的特點開展相應施工環(huán)節(jié)的加強，減少安全隱患，確保超高層建筑整體質量，確保我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　【1】秦榮.高層與超高層建筑結構[M].北京：科學出版社，2012. </p><p>　　【2】范躍虹，黃宗襄，林振聲.超高層和大型公共建筑設計、施工與研究[M].上