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高度和高宽比超限的高层建筑抗震设计高层建筑是现代城市的标志性建筑之一，因其在城市空间中的地位、视觉效果、居住、商业和办公等功能上的重要性，受到人们广泛关注。
然而，如何把高层建筑的抗震安全水平提高到最高点，减少人员伤亡和财产损失，是一个长期困扰高层建筑设计者的难题。
在国家的大力支持下，自1970年代以来，我国的高层建筑抗震安全水平逐步提高，许多新技术和新材料得以应用于抗震设计中。
但是，一些高度和高宽比超限的高层建筑依然存在抗震安全问题，本文将从理论和实践两个方面，对这种情况下的抗震设计进行分析和探讨。
一、理论分析高层建筑的抗震设计需要先从理论方面进行深入的研究和探讨。
以下是理论分析的几个关键点。
1. 高度和高宽比的概念根据《建筑结构设计规范》中的定义，高度是指从地面或起点到建筑顶部的距离。
建筑物的高度越高，其地震力越大，对于抗震设计来说，高度是一个非常重要的控制参数。
高宽比是指建筑物的高度与基底的最大横截面宽度之比。
高宽比的大小直接决定了建筑物的抗震性能。
2. 抗震设计的基本思路一般来说，高层建筑的抗震设计基本思路是：以控制建筑物结构的变形为主，通过设计合理的结构布局、选用适当的结构形式和材料等综合措施，确保在地震作用下建筑物各构件处于可控状态，减少损失。
在此基础上，根据建筑物的高度和高宽比，结合地震波的性质和频谱规律，控制建筑物结构响应的峰值加速度、位移和能量等参数，从而保证建筑物的抗震安全性。
3. 针对高度和高宽比超限的抗震设计高度和高宽比超限的高层建筑，在抗震设计中需要通过设置控制节点、加强节点构造细节、加强构件截面及抗震加固等手段来提高其抗震安全性。
在选取配置荷载时，应根据建筑物的高度和高宽比，选用与标准规范适应的高层建筑的黑土或白云石谷场地、按照不同地震烈度要求确定基本加速度，同时根据变形控制理论要求，按适当的变形限值确定等效静力荷载。
二、实践探讨高度和高宽比超限的高层建筑的抗震设计还需要从实践中积累经验，不断总结，才能得到不断提高。
高宽比超限高层建筑设计在当今城市发展的进程中，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
而在这些高层建筑中，高宽比超限的建筑设计成为了一个备受关注且具有挑战性的领域。
高宽比超限意味着建筑的高度与宽度之比超出了常规的范围。
这种情况给建筑设计带来了诸多难题，需要设计师在结构、风工程、抗震性能等多个方面进行精心的考量和创新的设计。
首先，从结构稳定性的角度来看，高宽比超限的建筑在竖向荷载作用下，其底层柱和墙所承受的轴力大幅增加。
这就要求在设计时采用更高强度的材料，或者优化结构体系，例如采用筒体结构、框架核心筒结构等，以增强建筑抵抗竖向变形的能力。
在风工程方面，高宽比超限的建筑对风的敏感性显著提高。
风荷载可能成为控制结构设计的主要因素之一。
强风作用下，建筑表面的风压分布复杂多变，容易产生漩涡脱落、横风向风振等现象，从而影响建筑的舒适度甚至安全性。
为了应对这一问题，设计师需要借助风洞试验等手段，精确模拟建筑在不同风环境下的受力情况，并据此优化建筑的外形，减少风阻。
比如，采用流线型的建筑轮廓或者在建筑顶部设置扰流装置，都可以有效地降低风对建筑的不利影响。
抗震性能也是高宽比超限高层建筑设计中不可忽视的重要环节。
地震作用下，这类建筑的倾覆力矩增大，容易导致结构的薄弱部位出现破坏。
因此，在设计中需要合理地布置抗震防线，增加结构的延性。
通过设置耗能构件，如屈曲约束支撑、金属阻尼器等，可以在地震发生时吸收能量，减轻主体结构的损伤。
此外，建筑的功能性和使用舒适性同样需要得到保障。
由于高宽比超限，建筑内部的交通流线设计、电梯配置等都需要进行特殊的考虑。
为了提高人员疏散的效率，需要设置足够数量和合理布局的疏散楼梯和通道。
同时，在建筑的设备系统设计上，也需要满足更高的要求，如加强给排水系统的承压能力、优化空调通风系统以保证室内环境的质量等。
在建筑外观设计上，高宽比超限的高层建筑往往具有独特的视觉效果。
但设计师不能仅仅追求外观的独特性，而忽略了结构的合理性和经济性。
高度和高宽比超限的建筑抗震设计要点随着社会的不断发展和进步，高层建筑的数量也在不断增加。
尤其是在地震频繁的地区，高层建筑抗震设计就变得尤为重要。
而在高层建筑抗震设计中，高度和高宽比的超限则成为了一个重要问题。
在这篇文档中，将介绍与高度和高宽比超限的建筑抗震设计相关的要点。
一、高度超限建筑的抗震设计要点1. 加强结构的稳定性在高层建筑抗震设计中，由于高层建筑的重心高度较高，因此地震所造成的倾覆风险相对较大。
因此，在高度超限建筑的抗震设计中，需要特别加强其结构的稳定性，保证建筑能够稳定安全地承受地震力。
2. 采用隔震措施采用隔震措施是一种常见的高层建筑抗震设计方法。
隔震措施可以将建筑与地基之间加装隔震装置，从而隔离地震力对建筑的影响。
这种方法不但可以使建筑的抗震能力得到提升，还可以减小建筑对地面的震动影响。
3. 采用防震设备在高层建筑抗震设计中，还可以采用防震设备。
这些设备可以通过吸收震动的方式，减小建筑在地震作用下的应力集中程度，从而保证建筑不受到严重的损害。
二、高宽比超限建筑的抗震设计要点1. 底部增加刚性节点高宽比超限建筑的底部结构的刚性程度通常较差，因此最容易发生损坏。
为了提升建筑的抗震能力，在高宽比超限建筑的底部需要增加刚性节点，从而提升建筑结构的刚度和稳定性。
2. 采用横向抗震支撑结构高宽比超限建筑的抗震设计中，通常需要采用横向抗震支撑结构。
这种结构可以将建筑物中的荷载集中到少数的支撑柱上，从而减少了建筑内部的震动影响，保证建筑的抗震能力。
3. 合理选择结构形式在抗震设计中，结构的选择至关重要。
对于高宽比超限建筑，应根据其具体情况合理选择结构形式。
比如可以选择框架结构、剪力墙结构、桥架结构等，来保证建筑的抗震性能。
总之，高度和高宽比超限的建筑抗震设计要点非常重要。
在具体实践中，应根据建筑的具体情况，采用多种方法来提升建筑的抗震能力，从而保证人们的生命和财产安全。
高宽比超限应如何处理有人问：“高规对七度区,高宽比要求不大于6,我们现在项目高宽比大致在8,高宽比大于要求有何不利,现在已经施工图阶段,再调整高宽比,影响比较大”高宽比是指房屋高度与宽度的最大比值,影响结构刚度、整体稳定性、承载能力和经济性,是建筑结构的宏观控制性指标之一.在了解高宽比之前,我们先回顾下规范关于高宽比的规定.《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》：3.3.2钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过表3.3.2的规定.3.3.2条文说明：高层建筑的高宽比,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；在结构设计满足本规程规定的承载力、稳定、抗倾覆、变形和舒适度等基本要求后,仅从结构安全角度讲高宽比限值不是必须满足的,主要影响结构设计的经济性.因此,本次修订不再区分A级高度和B级高度高层建筑的最大高宽比限值,而统一为表3.3.2,大体上保持了02规程的规定.从目前大多数高层建筑看,这一限值是各方面都可以接受的,也是比较经济合理的.高宽比超过这一限制的是极个别的,例如上海金茂大厦(88层,420m)为7.6,深圳地王大厦(81层,320m)为8.8.在复杂体型的高层建筑中,如何计算高宽比是比较难以确定的问题.一般情况下,可按所考虑方向的最小宽度计算高宽比,但对突出建筑物平面很小的局部结构(如楼梯间、电梯间等),一般不应包含在计算宽度内；对于不宜采用最小宽度计算高宽比的情况,应由设计人员根据实际情况确定合理的计算方法；对带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上塔楼结构考虑.《建筑抗震设计规范GB50011-2010》：7.1.4多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值,宜符合表7.1.4的要求.《高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-2015》：3.2.3高层民用建筑钢结构的高宽比不宜大于表3.2.3的规定.表3.2.3高层民用建筑钢结构适用的最大高宽比烈度6、789最大高宽比 6.5 6.0 5.5注：1计算高宽比的高度从室外地面算起；2当塔形建筑底部有大底盘时,计算高宽比的高度从大底盘顶部算起.从上面规范我们可以看出：1、一般情况下,在同一设防烈度下,结构体系相同时,当建筑的高宽比越大,则其经济性就越差.当高宽比过大时,还将影响到结构的抗倾覆能力、稳定性和安全性.当高宽比不是过大时,高宽比的限值仅仅属于经济性指标,非安全性指标.而且,《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》（建设部令第111号）和《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）文件,高宽比已不作为超限高层建筑的判定指标.2、对带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上塔楼结构考虑.（1）对“裙房相对于塔楼面积较大”的把握,实际工程中可要求塔楼周边不小于3跨20m的范围.（2）对“刚度较大”,规范未给出量化标准,一般情况下,当下层与上层的侧向刚度比Ki/Ki+1≥1.5时,可确定为“刚度较大”,提出“刚度较大”的根本目的是要确保底盘结构对结构整体稳定的贡献.实际工程中,当下层与上层的侧向刚度比不满足上述要求时,也可适当考虑底盘对结构整体稳定的有利影响.（3）实际工程中“裙房相对于塔楼面积较大”可作为参考指标,而“刚度较大”为主要判别指标a（4）对于复杂体型的高层建筑其高宽比的确定比较困难,应根据工程具体情况合理确定.3、对突出建筑物平面很小的局部结构(如楼梯间、电梯间等),一般不应包含在计算宽度内.4、房屋高度只算至房屋主要屋面的高度,不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度.5、最小宽度,应以结构竖向构件（框架柱、剪力墙等）的外边缘包络线为计算基准,不应计入悬挑构件（如阳台、凸窗等）的宽度.▲房屋高度和最小宽度示意朱总设计建议:1、高宽比超限属于结构设计的一般不规则项.对高宽比超限的结构应特别注意加强对结构稳定性的验箅：1）对非抗震设计的建筑,应注意风荷载的影响,必要时可按1.1倍风压值（风压值按50年一遇）计算.2）抗震设计的建筑,除按上述1）验算风荷载对结构稳定的影响外,还应注意地震作用下结构的稳定问题,必要时可验算结构在设防烈度地震作用下的稳定问题,特别重要的建筑,应能实现大震时抗倾覆不屈服（与倾覆有关的结构构件如：外简剪力墙、基础、基桩等）.3）对高宽比较大的高层建筑,宜采用整体性、稳定性较好的基础形式,如双向条形基础、筏板基础及桩筏基础等,还应特别注意地基的稳定性问题,必要时应加强验算.2、高层住宅建筑中,为追求较好的朝向及较好的通风效果,提高房屋的建筑品质,实现住宅经济效益的最大化,经常出现高宽比较大的情况.当高宽比超过表3. 3.2中数值时,结构在平面宽度较小方向的侧向刚度较小,所需的抗侧力构件（如剪力墙、支撑等）较多,结构两向的动力特性相差较大,结构设计的经济性也差,结构设计时应予以充分注意,必要时应提前与投资方沟通.。
高宽比超限高层建筑设计
摘要：为了最大限度的获取土地的经济效益，建筑开始进军第三维空间，并且愈演愈烈，高宽比超限的高层建筑在现在社会是越来越常见，本文结合笔者的实践经验对某高宽比超限的高层建筑进行计算和分析，并对该建筑进行了合理的设计，从而为以后同类建筑的设计人员提供参考。
关键字：高宽比超限;计算分析;抗震加强措施
1 工程概况
某栋高层建筑层数为28，其中局部层数为31，另带负2层得地下室，此建筑除地上第一层高为3.6米外，一层以上的各层高度均为3.9米。
本建筑主体高83.4米，计算宽度为12.1米，其结构为现浇混凝土剪力墙，其平面为矩形，如图1所示，为标准层平面图。
建筑外墙厚度为300毫米，建筑地上1、2、3层内墙的厚度是250毫米，其上各层内墙厚度均为200毫米，在建筑的中央部分，由电梯井道、楼梯、通风井、电缆井、公共卫生间、部分设备间围护形成中央核心筒的厚度均为250毫米，建筑抗震设防烈度应为8级，基本地震加速度为0.20倍的重力加速度，地震分组为第二组，特征周期0.4s，Ⅱ类场地。
2 地质概况
本工程所在地自上而下的岩体组成依次为杂填土、黄土状粉土、粉细砂、卵石层，其中卵石层位于地下7.0—8.5米，并且其分布中密，地基能够承载500千帕的作用力，在部分侧限条件下，其应力增量与相应的应变增量的比值即面向模量为50兆帕。
此处地下水管位置较深，在进行设计时，可不考虑其影响。
3结构设计
本工程建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为8，丙类(0.20g,第二组)；此建筑设计使用年限为50。
3.1 上部结构选型
本工程上部结构是全现浇混凝土剪力墙结构，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3 - 2002 规定，该建筑结构属于A级高度钢筋混凝土高层结构。
剪力墙抗震等级为一级。
嵌固端选取±0.000楼板处；本工程中建筑的高宽比为
83.4/12.0=6.89。
3.2 基础和持力层选型
根据建筑所在地的地理位置和地质条件可知，本工程建筑适宜采用平板式筏形基础，即在本建筑地表上，将场地平整后用压路机将地表土碾压密实，然后在持力层上，浇筑钢筋混凝土平板，本建筑的持力层为卵石层，筏板厚度为1. 50米，基础深度为9.60米，与建筑高的比值约等于1/8.69，满足有关规范中大于1/15的要求。
地基基础设计等级为甲级。
3.3 主要材料
地下两层和地上接近地面的三层采用C40等级的混凝土，3层以上15层以下的结构均采用C35等级的混凝土，15层及其以上的结构采用C30等级的混凝土；建筑内外墙都使用非承重粘土空心砌块,M5混合砂浆砌筑；建筑中使用的钢筋规格为HPB235和HRB335两种。
4 上部结构分析计算
本工程建筑的高宽比为6.89，由《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》可知，本工程需要采用两种模型进行计算，然后分析两种计算的计算结果并选取与实际情况相符度高的结果进行设计。
本工程中使用的是SATWE和PMSAP两种计算程序对上部结构进行相关的计算，且两种计算结果总体较为接近。
计算时主要使用的参数有中梁刚度增大系数2. 0, 连梁刚度折减系数0. 50,周期折减系数1.0。
4.1 周期计算
选15种振动模态进行有关计算，两种计算模型中X向和Y向的有效质量之和与总质量的比值都大于0.9，下表为该阵型的周期：
《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5 条规定，结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9。
由上表结果可以看出两种计算结果中，以扭转为主的第一自振周期与以平动为主的第一自振周期之比分别为0.56和0.564，结果比较接近，且均不大于0.9。
4.2 最小楼层地震剪力系数
用SATWE计算出来的最小楼层剪力系数：X方向为3.28%，Y方向为3.66%。
用PMSAP计算出来的最小楼层剪力系数：X方向为4.02%，Y方向为4.01%。
4.3地震作用下最大弹性层间位移角(不考虑偶然偏心影响)
用SATWE计算出来的地震作用下最大弹性层间位移角：X方向为1/1179,Y 方向为1/1129；用PMSAP计算得出的最大弹性层间位移角：X方向为1/1123，Y向为1/1502。
4.4 电算结果分析
由电算结果可知，本工程建筑的各层侧向刚度均比其上一层的侧向刚度大70%，且竖向抗侧力构件连续,侧向刚度下大上小,均匀变化,竖向属规则结构。
5 特殊部位处理及施工要求
①本工程基础筏板较厚，为防止因不均匀沉降引起主楼跟裙楼之间断裂变形，在在筏板、地下一层及地上一、二层设置沉降后浇带。
后浇带筏板、梁和剪力墙内部钢筋为整根，而后浇带楼板内的钢筋中间是断开的，后浇带使用的钢筋混凝土应该比设计强度高出一级。
②建筑中若连梁的跨度与其截面高度之比小于2，则应该增设斜向交叉构造钢筋。
③本工程建筑三层之上的叠合楼梯没有跟楼板连接，为了保证其稳定性，楼梯梯段板中的钢筋一端应该锚进墙内，需要注意的是此墙需要适当增厚，增大配筋率。
④±0. 000米标高楼板、6.900米标高楼板及屋面板采用双层双向配筋设计,且配筋率应大于25%。
⑤为适应温度变化，在屋面栏板设置的伸缩接缝，伸缩缝的间距为12米。
⑥本工程基础较深，在开挖时应尽量减小其对外界的各种不良影响。
⑦在施工过程中应按有关规定设置沉降观测点并进行跟踪观测。
6 房屋高宽比超限措施
本工程建筑的高宽比为6.89，而根据有关规范的要求，本建筑数A级高度，其高宽比应小于5，所以此建筑的高宽比明显超限，对此应采取的措施有：
①对建筑竖向构件的轴心压力设计值与其轴心抗压力设计值的比值进行严格的控制。
框架柱的轴压比不能超过0.15，剪力墙的轴压比不能超过0.44。
②增加建筑的基础深度。
本工程的有效基础埋深为9.6米，约是建筑高度的1/8.69。
③由电算计算得出，本工程建筑在X方向上的刚度比为8.01，Y方向上的刚度比为7.38。
建筑结构刚重比大于2.7，根据有关规范要求可知，此结构相当稳定，并且对于重力二阶效应的影响可不予考虑。
④为控制结构的侧向刚度，按弹性方法计算的弹性楼层层间最大位移与层高之比不能大于1/1129。
⑤弹性时程分析补充计算。
由于本工程建筑的高宽比超限，所以需采用弹性时程分析进行补充计算。
根据工程实际情况，弹性时程分析选择了两条实测波TH1TG040和TH4TG040以及一条人工模拟波RH4TG040，计算中地震加速度最大值按70cm/s2计算。
由计算结果可知,用所选的三条波的时程曲线计算出的结构底部剪力都比用振型分解反应谱法计算出的底部剪力的65%要大,且其平均值大于用振型分解反应谱法计算结果的80%。
三条波时程曲线计算结果的平均值所得的最大楼层位移、最大层间位移角、最大楼层反应力、最大楼层剪力、最大楼层弯矩等基本不大于CQC法的计算结果,此结果证明了用振型分解反应谱法进行结构设计是合理的。
⑥按照有关规范要求，对本工程中建筑在水平地震作用力下的基底应力进行计算，计算结果显示在X、Y向的基底都没有出现零应力区，基础整体承重，达到有关规范的规定。
参考文献:
[1]全国民用建筑工程设计技术措施,中国建筑标准设计研究院编制.
[2]朱炳寅. 建筑结构设计规范应用图解手册.
[3]王亚勇,戴国莹. 建筑抗震设计规范疑问解答.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
