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超限高层结构设计优化要点汇总（干货！）随着经济的发展,我国的高层建筑越来越多,越来越高,各大城市的地标建筑也多以超高层建筑为主.然而,超限高层建筑的专项审查工作往往占据了设计阶段的大量时间,且其直接奠定了后期的结构造价.在此分享关于超限高层项目的优化要点.超限高层建筑工程是指超出国家规范、规定所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程,体型特别不规则的高层建筑工程,以及有关规范、规程规定应当进行抗震专项审查的高层建筑工程.具体判别标准详见《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》建质【2015】67号.需要注意的是,对于一些处于超限与否边界附近的建筑工程最好提前与审图机构,审查专家提前沟通好是否需要进行超限审查,以免造成时间上的延误.（1）结构体系结构体系的选取需经过严格比选.常见的各种结构体系优缺点如下表所示：结构体系优点缺点混凝土框架+核心筒造价经济、施工方便自重大、截面大、浪费空间型钢混凝土框架+核心筒结构抗震性能优良造价高钢管混凝土柱+核心筒延性延性好；柱截面较小造价高于型钢混凝土最终采用何种体系可综合考虑时间成本、施工成本、经济效益等方面.（2）风速剖面与风振分析《高规》4．2.7条规定：房屋高度大于200m或有下列情况之一时,宜进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载：I.平面形状或立面形状复杂；II.立面开洞或连体建筑III.周围地形和环境较复杂.超限高层建筑分为高度超限和不规则性超限,所以往往需要进行风洞试验.由于风具有明显的地域性,且其强度和方向具有显著的方向性,利用这些特点可以有效降低结构和幕墙的造价.对于高度超过300~400m的超高层建筑,风沿高度方向变化的特性对结构设计影响很大,因此针对具体工程确定适用的最优风速剖面,而不仅依赖于《荷载规范》提供的指数变化曲线,能够有效降低风力作用,取得显著的经济效益.（3）设计地震动参数依据《防震减灾法》：“地震安全性评价单位应当对地震安全性评价报告的质量负责”.一般来说,安评报告提供的结构设计地震动参数往往偏大,将导致结构成本明显增加.通常小震应全部采用安评参数或全部用规范参数,对二者的基底剪力加以比较,按不利情况采用.中、大震计算一般采用规范参数.从而在保证结构安全的同时节约结构造价.此外,采用规范参数时需注意在不同类别场地分界附近的设计特征周期内插,如下图所示.之前笔者参与的北京某超限高层办公项目,8度区Ⅲ类场地,设计地震分组第一组,小震规范谱特征周期Tg=0.45s.因工程场地等效剪切波速接近分界线值,经内插特征周期减小为0.42s,地震作用约降低8%.（4）长周期结构的剪重比在2010版超限审查要求中对剪重比的规定比较严格,在2015版进行了放松,其规定如下：“结构总地震剪力以及各层的地震剪力与其以上各层总重力荷载代表值的比值,应符合抗震规范的要求,Ⅲ、Ⅳ类场地时尚宜适当增加.当结构底部计算的总地震剪力偏小需调整时,其以上各层的剪力、位移也均应适当调整.基本周期大于6s的结构,计算的底部剪力系数比规定值低20%以内,基本周期3.5～5s的结构比规定值低15%以内,即可采用规范关于剪力系数最小值的规定进行设计.基本周期在5～6s 的结构可以插值采用.6度（0.05g）设防且基本周期大于5s的结构,当计算的底部剪力系数比规定值低但按底部剪力系数0.8%换算的层间位移满足规范要求时,即可采用规范关于剪力系数最小值的规定进行抗震承载力验算.”此时,通常来讲可以满足要求.如果还是不能达到最小地震剪力要求,可以通过修改反应谱曲线的方法来使结构达到一定的设计剪重比,或通过位移值来控制结构变形.（5）周期折减系数《高规》4.3.17条对周期折减系数做了具体规定,但对于超高层建筑,若拘泥于规范给定的数值范围很可能造成巨大的浪费.一定要根据工程实际情况,隔墙的布置数量、隔墙材料等综合取值.例如,还是前述笔者说的北京某超限办公项目,框架-核心筒结构,规范给定的数值是0.7~0.8,但考虑到该工程隔墙较少,将周期折减系数取为0.90~0.95,地震作用约降低15%！（6）设计材料的选取I.混凝土高强混凝土：目前国内规范的混凝土最高强度等级为Ｃ8０,实际可生产的最高等级为C150,因此在设计上对于超高层建筑优先考虑高强度混凝土,既能节省材料,又能节省空间.II.钢材高层建筑结构用钢板：与普通结构用钢相比,各项指标均能满足要求,同时具有良好的机械性能与焊接性.在实际工程中可根据构件的重要性和具体部位选取合适钢材,以求达到最优的经济效果.（7）施工模拟可通过调整施工顺序人为控制结构的内力生成,将高内力消除,改善结构合理性,降低用钢量.（8）性能目标的合理设置性能目标的设置能够使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡,并由业主选择性能目标；对结构的抗震性能睡着进行深入的分析,并通过专家的评估论证.但是在实际的操作过程中往往发现好多工程的性能目标设置过于严格,类似于“有钱就是任性”,但实际上并不合适,只是白白带来了浪费.上述的无论采取何种措施或方法,最好都要事先向审查专家进行沟通交流,以避免在最终的审查中出现通不过或二次审查的情况.。
超限建筑结构设计方法
超限建筑结构设计是指在建筑设计中，由于某些原因，如建筑功能、造型等需要，使得建筑结构的某个或某些参数超过了规范的限制。
这种设计方法通常需要更加精细和复杂的计算分析，以确保建筑的安全性和稳定性。
对于超限高层建筑结构抗震设计，主要有两种思路：一是按照我国规范进行小震作用下的结构强度设计和薄弱层验算，同时提高结构构件的抗震等级并采取严格的构造要求；二是通过性能设计方法证明结构达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标。
近年来，基于性能的抗震设计已经成为建筑结构抗震设计的一个重要发展方向，它使得抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡。
此外，设计单位在完成超限建筑结构设计后，应自行判断所设计的工程是否超限。
施工图审查单位应对工程是否超限进行审查判定。
当对具体工程超限界定有不同意见时，可以报请相关专家组织进行讨论裁定。
在实际应用中，超限建筑结构设计需要结合各种分析软件，如PKPM、SAUSG等，进行结构选型、经济性比对、抗震设计、专项分析和超限报告编制等模块的研究。
⾼层结构超限审查要点超限⾼层建筑⼯程抗震设防专项审查技术要点⼀、房屋⾼度(m)超过下列规定的⾼层建筑⼯程注：当平⾯和竖向均不规则(部分框⽀结构指框⽀层以上的楼层不规则)时，其⾼度应⽐表内数值降低⾄少10%；⼆、同时具有下列三项及以上不规则的⾼层建筑⼯程(不论⾼度是否⼤于表⼀)注:深凹进平⾯在凹⼝设置连梁，其两侧的变形不同时仍视为凹凸不规则，不按楼板不连续中的开洞对待；序号a、b不重复计算不规则项；局部的不规则，视其位置、数量等对整个结构影响的⼤⼩判断是否计⼊不规则的⼀项。
三、具有下列某⼀项不规则的⾼层建筑⼯程(不论⾼度是否⼤于表⼀)注：仅前后错层或左右错层属于表⼆中的⼀项不规则，多数楼层同时前后、左右错层属于本表的复杂连接；表四、其他⾼层建筑注：表中⼤型建筑⼯程的范围，参见《建筑⼯程抗震设防分类标准》GB 50223说明：1、当规范、规程修订后，最⼤适⽤⾼度等数据相应调整。
2、具体⼯程的界定遇到问题时，可从严考虑或向全国、⼯程所在地省级超限⾼层建筑⼯程抗震设防专项审查委员会咨询。
附录⼆：超限⾼层建筑⼯程抗震设防专项审查申报表项⽬1.基本情况(包括：建设单位，⼯程名称，建设地点，建筑⾯积，申报⽇期，勘察单位及资质，设计单位及资质，联系⼈和⽅式等)2.抗震设防标准(包括：设防烈度或设计地震动参数，抗震设防分类等)3.勘察报告基本数据(包括：场地类别，等效剪切波速和覆盖层厚度，液化判别，持⼒层名称和埋深，地基承载⼒和基础⽅案，不利地段评价等)4.基础设计概况(包括：主楼和裙房的基础类型，基础埋深，地下室底板和顶板的厚度，桩型和单桩承载⼒，承台的主要截⾯等)5.建筑结构布置和选型(包括：主楼⾼度和层数，出屋⾯⾼度和层数，裙房⾼度和层数，特⼤型屋盖的尺⼨；防震缝设置；建筑平⾯和竖向的规则性；结构类型是否属于复杂类型；特⼤型屋盖结构的形式；混凝⼟结构抗震等级等)6.结构分析主要结果(包括：计算软件；总剪⼒和周期调整系数，结构总重⼒和地震剪⼒系数，竖向地震取值；纵横扭⽅向的基本周期；最⼤层位移⾓和位置、扭转位移⽐；框架柱、墙体最⼤轴压⽐；构件最⼤剪压⽐和钢结构应⼒⽐；楼层刚度⽐；框架部分承担的地震作⽤；时程法的波形和数量，时程法与反应谱法结果⽐较，隔震⽀座的位移；⼤型空间结构屋盖稳定性等)7.超限设计的抗震构造(包括：结构构件的混凝⼟、钢筋、钢材的最⾼和最低材料强度；关键部位梁柱的最⼤和最⼩截⾯，关键墙体和筒体的最⼤和最⼩厚度；短柱和穿层柱的分布范围；错层、连体、转换梁、转换桁架和加强层的主要构造；关键钢结构构件的截⾯形式、基本的连接构造；型钢混凝⼟构件的含钢率和构造等)8.需要重点说明的问题(包括：性能设计⽬标简述；超限⼯程设计的主要加强措施，有待解决的问题，试验结果等)注：填表⼈根据⼯程项⽬的具体情况增减，⾃⾏制表，以下为⽰例。
超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点第一章总则第一条为进一步做好超限高层建筑工程抗震设防专项审查工作，确保审查质量，根据《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》(建设部令第111号)，制定本技术要点。
第二条本技术要点所指超限高层建筑工程包括：(一) 高度超限工程：指房屋高度超过规定，包括超过《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗震规范》)第6章钢筋混凝土结构和第8章钢结构最大适用高度，超过《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高层混凝土结构规程》)第7章中有较多短肢墙的剪力墙结构、第10章中错层结构和第11章混合结构最大适用高度的高层建筑工程。
(二) 规则性超限工程：指房屋高度不超过规定，但建筑结构布置属于《抗震规范》、《高层混凝土结构规程》规定的特别不规则的高层建筑工程。
(三)屋盖超限工程：指屋盖的跨度、长度或结构形式超出《抗震规范》第10章及《空间网格结构技术规程》、《索结构技术规程》等空间结构规程规定的大型公共建筑工程（不含骨架支承式膜结构和空气支承膜结构）。
超限高层建筑工程具体范围详见附件1。
第三条本技术要点第二条规定的超限高层建筑工程，属于下列情况的，建议委托全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会进行抗震设防专项审查：(一) 高度超过《高层混凝土结构规程》B级高度的混凝土结构，高度超过《高层混凝土结构规程》第11章最大适用高度的混合结构；(二) 高度超过规定的错层结构，塔体显著不同的连体结构，同时具有转换层、加强层、错层、连体四种类型中三种的复杂结构，高度超过《抗震规范》规定且转换层位置超过《高层混凝土结构规程》规定层数的混凝土结构，高度超过《抗震规范》规定且水平和竖向均特别不规则的建筑结构；(三) 超过《抗震规范》第8章适用范围的钢结构；(四)跨度或长度超过《抗震规范》第10章适用范围的大跨屋盖结构；(五) 其他各地认为审查难度较大的超限高层建筑工程。
第四条对主体结构总高度超过350m的超限高层建筑工程的抗震设防专项审查，应满足以下要求：(一)从严把握抗震设防的各项技术性指标；(二)全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会进行的抗震设防专项审查，应会同工程所在地省级超限高层建筑工程抗震设防专家委员会共同开展，或在当地超限高层建筑工程抗震设防专家委员会工作的基础上开展。
某超限高层住宅结构设计一、项目概况本项目位于城市中心繁华地段，总建筑面积约为_____平方米，地上_____层，地下_____层。
建筑高度为_____米，属于超限高层住宅。
该建筑主要功能为住宅，同时配备有商业、物业管理等附属设施。
二、结构选型1、结构体系综合考虑建筑的使用功能、高度、抗震设防要求等因素，本项目采用了钢筋混凝土剪力墙结构体系。
剪力墙作为主要的抗侧力构件，能够提供较大的侧向刚度，有效地抵抗水平地震作用和风荷载。
2、基础形式根据地质勘察报告，采用桩筏基础。
桩型选择为钻孔灌注桩，以确保基础具有足够的承载能力和稳定性。
三、计算分析1、地震作用分析按照现行的抗震设计规范，采用反应谱法进行地震作用分析。
考虑了多遇地震和罕遇地震两种工况，计算结构在地震作用下的内力和变形。
2、风荷载作用分析根据当地的气象资料，确定基本风压值。
采用风洞试验和数值模拟相结合的方法，分析结构在风荷载作用下的响应。
3、结构整体性能分析通过计算分析，评估结构的自振周期、振型、位移比、剪重比等整体性能指标，确保结构满足规范要求。
四、超限情况及应对措施1、高度超限本项目建筑高度超过了规范规定的限值。
为解决这一问题，采取了以下措施：提高剪力墙的抗震等级，增加剪力墙的配筋。
加强底部加强区的设计，增大墙厚和配筋率。
2、扭转不规则由于建筑平面布置的不规则性，导致结构存在扭转不规则的情况。
采取的措施包括：调整剪力墙的布置，使结构的质心和刚心尽量重合，减小扭转效应。
对周边构件进行加强，提高其抗扭能力。
3、楼板不连续在建筑的某些部位，楼板存在大开洞或局部缺失的情况，造成楼板不连续。
针对这一问题，采取了以下处理方法：对开洞周边的楼板进行加厚，并提高配筋率。
采用弹性楼板假定进行计算分析，准确考虑楼板变形对结构内力的影响。
五、构造加强措施1、剪力墙边缘构件按照规范要求，严格控制剪力墙边缘构件的配筋，确保其具有足够的延性和承载能力。
2、连梁设计合理设计连梁的截面尺寸和配筋，使其在地震作用下能够有效地耗能，同时保证连梁的承载能力。
结构设计中的几个参数比1.轴压比目的：控制构件保持一定延性。
保证柱（墙）的塑性变形能力和保证结构的抗倒塌能力。
要求：详见规范（抗规柱6.3.6、墙6.4.5和混规柱11.4.16、墙11.7.16&17），限制各等级的剪力墙和框架（支）柱轴压比；注意：剪力墙的轴压比对应的荷载为重力荷载代表值的设计值；框架（支）柱轴压比对应的荷载为含水平荷载的工况组合，多为地震工况组合。
调节方法：1）程序调整：SATWE程序不能实现。
2）人工调整：增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。
2.扭转周期比目的：周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。
一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性要求：规范规定（高规3.4.5）：结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1 之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85振型判别方法：振型方向因子来判断，因子以50%作为分界。
注意：全国超限建筑抗震设防中，对周期比比值不足不是一项超限，广东抗震审查技术要求中无该条规定。
调节方法：一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。
周期比不满足要求说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。
3.有效质量参与系数目的：保证考虑充足的地震作用。
要求：详见规范（抗规5.2.2条文及高规5.1.13）计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。
调节方法：增加计算参与的振型数量。
4.刚重比目的：确定在水平荷载下，结构二阶效应不致过大，而引起稳定问题。
要求：详见规范（高规5.4）重力二阶效应及结构稳定注意：此处重力为重力荷载设计值，取1.2恒+1.4活。
浅谈超限结构设计方法及其注意事项摘要：随着近些年来我国社会经济和科学技术不断地飞速发展，多种多样的复杂的建筑造型投入实际使用，建筑物也不断突破新的高度。
超限的高层结构数量增多，提高了土地资源的利用率，使人们拥有更多的生活和工作空间。
超限结构的设计方法对高层建筑的建设至关重要，本文通过解析亲身参与设计的超限项目，浅谈高层建筑中超限结构的设计方法，并提出相应的注意事项。
关键词：超限结构设计方法；高层建筑；注意事项1.引言我国社会经济和科学技术的进步，促使建筑行业走向蓬勃发展的局面。
高层建筑在社会生活中发挥着越来越多的作用，在全国各地区均有使用。
高层建筑的现代化，使设计者设计出了许多新颖个性的建筑结构，具有复杂特殊的平面、立面和体型外观。
根据我国目前建筑工程的要求，追求新异的高层建筑在结构方面已经不符合相关标准、规定与规范，属于超限结构，极大地影响了建筑结构的实际性能。
超限结构是指结构的高度，平面的规律性和垂直规律性等不符合标准的应用范围，根据现行标准的设计已经不能保证结构的安全性能。
当面对自然灾害时，不符合要求的超限高层建筑将可能造成巨大的人员和经济损失。
汶川地震、玉树地震等使我们深刻地认识到，建筑结构、抗震等设计方法对建筑的安全性无比重要，对超限高层建筑结构的仔细设计与深入分析十分必要。
2.工程实例介绍项目位于深圳坪山新区比亚迪路和新合路交汇处。
总用地面积16826.91㎡，建筑面积约104264.03㎡。
裙房4层为集中商业，A~C座为住宅，D座为办公，地下室两层。
其中A~C座为高层住宅，地上均为29层，裙房四层，转换层设在六层楼面，建筑总高度为98.6m。
该A~C三栋为超限高层建筑，须进行抗震设防可行性论证。
现仅以A栋为例。
3.超限高层建筑的判定我国以及部分地方主管部门对于使用钢筋混凝土为建筑材料的高层建筑，关于其最大高度、高宽比、体型规则等制定了具体的规定，发布了《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，同时还说明了达到超限的条件。
超限高层建筑工程结构抗震设计导则一、概述随着城市化进程的加快和人口密集度的增加，超限高层建筑的建设已成为现代城市的一道风景线。
因其高度和规模的特殊性，一旦发生地震灾害，给城市和居民带来的危害将是不可估量的。
对超限高层建筑工程的结构抗震设计显得尤为重要。
二、超限高层建筑的特点和挑战1. 高度：超限高层建筑一般指高度超过规范规定的高度限制的建筑，其高度往往超过100米，甚至更高。
这样大的高度差异对结构的抗震性能提出了更高的要求。
2. 结构：超限高层建筑常常采用较为复杂的结构形式，如钢结构、混凝土-钢混合结构等，这些结构的抗震性能需要特别的设计和分析。
三、抗震设计的基本原则1. 法规合规：抗震设计必须遵守国家现行的建筑抗震设计规范和相关法规，确保建筑的抗震性能达到规定的要求。
2. 等效抗震性能设计：对于超限高层建筑，可以采用等效抗震性能设计方法，根据建筑的特点和地震作用的特点，确定建筑的抗震设计参数。
3. 抗震设防等级：对于超限高层建筑，必须根据建筑的用途和地震危险性确定相应的抗震设防等级，确保建筑在设计地震作用下的安全性。
四、抗震设计的关键技术1. 构件设计：超限高层建筑的构件设计必须考虑结构的整体性和抗震性能，合理选择构件的材料、尺寸和连接方式，确保结构的整体性和稳定性。
2. 抗震控制：采用有效的抗震控制技术，如加筋剪力墙、剪力筋等，提高结构的抗震性能和整体稳定性。
3. 结构分析：采用先进的结构分析方法，对结构进行非线性动力分析、地震响应谱分析等，确保结构在设计地震作用下的安全性。
五、抗震设计的实际应用1. 工程案例：通过分析已建成的超限高层建筑工程案例，总结其中的抗震设计经验和教训，为今后的抗震设计提供参考。
2. 技术应用：采用先进的模拟软件、结构分析工具和抗震设计技术，对超限高层建筑进行抗震设计，确保结构在设计地震作用下的安全性。
六、结论超限高层建筑的抗震设计是一项复杂而又重要的工程，对设计人员提出了更高的要求。
