下载文档原格式
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。
广州某高层住宅超限高层结构设计随着城市人口的不断增长和土地资源的日益紧张，高层住宅成为解决居住问题的重要选择。
然而，当建筑高度超过一定限度时，结构设计就面临着诸多难题和挑战。
首先，让我们来看看该项目的基本情况。
这是一座位于广州市中心的高层住宅，总高度超过了规范规定的限值，属于超限高层结构。
建筑主体采用了框架剪力墙结构体系，以确保结构的稳定性和抗震性能。
在结构设计过程中，抗震设计是至关重要的一环。
广州地处地震多发区，因此必须充分考虑地震作用对建筑结构的影响。
通过对场地地震安全性的评估，确定了合理的地震动参数。
同时，采用了多种抗震分析方法，如反应谱分析、时程分析等，对结构在地震作用下的响应进行了详细的计算和评估。
为了提高结构的抗震性能，采取了一系列的措施。
剪力墙的布置经过了精心优化，不仅保证了结构的整体刚度，还有效地控制了结构的扭转效应。
框架柱和梁的截面尺寸和配筋也经过了严格的计算和设计，以满足承载能力和变形要求。
除了抗震设计，风荷载也是不可忽视的因素。
广州地区常年受到季风的影响，风荷载较大。
通过风洞试验和数值模拟，确定了建筑表面的风压力分布，并据此进行了结构的抗风设计。
在设计中，加强了建筑的外围结构，提高了其抗风能力，确保在大风天气下结构的安全和稳定。
在基础设计方面，由于建筑高度较高，上部结构传递给基础的荷载较大。
经过对地质条件的详细勘察和分析，选用了合适的基础形式，如桩基础或筏板基础，以保证基础能够承受上部结构的荷载，并有效地控制基础的沉降。
在材料的选择上，使用了高强度的钢材和高性能的混凝土，以提高结构的强度和耐久性。
同时，对钢材和混凝土的质量进行了严格的控制和检测，确保材料的性能符合设计要求。
在结构计算和分析中，采用了先进的计算机软件和技术。
这些软件能够准确地模拟结构在各种荷载作用下的力学行为，为设计提供可靠的依据。
然而，软件计算结果并不是唯一的依据，还需要结合工程经验和规范要求进行综合判断和分析。
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。
浅谈超高层建筑结构的超限设计摘要：由于社会发展的需要，建筑物高度日渐增高，体型日渐复杂，结构设计的难度也越来越大。
本文通过一个工程实例，介绍一下超高层建筑结构超限设计的处理方法及思路，以供其他设计参考。
关键词：超高层建筑；结构设计；超限设计；一、前言随着城市化进程的加快，土地资源日益紧张，为了充分利用有限的土地资源，建筑物的层数及高度只能不断增加，越来越多的超高层建筑拔地而起，并且建筑为了兼顾美观及使用，往往体型也伴随着较多的不规则性。
对于超高层建筑结构设计，需针对超限情况采取对应的补充计算分析，并采取一定的加强措施，来保证建筑物的安全性。
二、工程实例1.工程概况本工程为超高层住宅小区，总建筑面积30.2万㎡，地上22.4万㎡，地下7.8万㎡。
由9栋塔楼组成，设2层地下室，塔楼高度为148.75m~158.95m，地下室高度为10.48m。
本文主要介绍其中1栋塔楼结构超限情况及处理方法。
本工程基本地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。
50年重现期的基本风压为Wo=0.5kN/㎡，承载力计算时按基本风压的1.1倍采用，地面粗糙度类别为C类。
塔楼主体采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系，隔墙采用蒸压加气混凝土砌块，塔楼外墙采用铝模砼墙。
墙混凝土强度等级为 C60～C30，梁板为C30；钢筋采用HRB400；嵌固端为基础面。
各楼层构件主要截面分别如下：地下室底板采用平板结构，塔楼底板1500mm，塔楼外底板厚度500mm；地下室顶板，塔楼范围外采用无梁楼盖体系，板厚400mm，塔楼范围内梁板结构，板厚160mm；塔楼标准层楼板厚度为 100～150mm。
剪力墙厚 450mm ~200mm；框架梁截面200mm×400mm～250mm×1595mm，次梁为200mm×300mm～200mm×605mm。
基础采用直径1.1m直径钻（冲）孔灌注桩，有效桩长约30~35m，单桩竖向承载力特征值12000kN，桩身混凝土强度C45，持力层为<4-4>微风化花岗岩层。
超限高层建筑结构设计重难点分析城市对建筑结构设计的要求逐渐提升，不仅要求实用与美观共存，更要满足城市人口不断增加对居住环境的要求。
因此，为满足居民与经济发展对建筑的要求，产生了超限高层建筑结构设计，不仅可以节约土地空间，更成为城市的靓丽风景线，满足城市化发展的需求。
标签：超限高层;建筑结构设计;重难点为满足城市化发展对建筑结构设计的需求，本文针对新时期超限高层建筑结构设计中的重难点进行主要分析，以促进城市超限高层建筑效率，满足城市人口的迫切需求，从而提高城市化发展进程。
1 超限高层建筑结构体系概述在高层建筑中，抗侧力结构体系的选择与组成成为高层建筑结构设计的首要考虑及决策重点。
当抗侧力体系决定后，水平构件体系的大格局便已确定，当然楼盖布置的细节也可再进一步进行推敲，因其其也有可能会反过来对抗侧力体系产生影响。
目前应用于高层建筑的主要结构体系主要有以下几种：1.1框架结构。
其基本组成构件为梁与柱，框架结构的优点是建筑平面布置较为灵活，结构受力简洁而清晰，施工也较为方便;且在抗震设计中，其延性较好，耗能能力也较强，因此，具有很好的抗震性能。
通常使用的柱网间为5-9m，而当采用预应力和钢骨混凝土的结构时，柱距大于等于15。
如果建筑物较高时，应该考虑建筑结构设计的主控因素（风荷载和地震作用），其缺点是抗侧刚度较弱，所以需要设计较大截面的梁、柱才能满足变形要求，这样会影响建筑的使用空间;另一个考虑对象是非结构构件的填充墙，其变形性能比框架差很远，且框架结构变形较大时，容易损坏。
1.2剪力墙结构。
其最大特点就是抗侧刚度大和承载力高。
一般而言，布置合理的剪力墙结构，会有较强的抗震和抗风能力。
在众多大地震中，剪力墙结构出现破坏的较少，表现出了其良好的抗震性能。
而其缺点则是自重大和刚性大以及延性差，并且对水平荷载也只能“硬碰硬”，所以剪力墙结构的周期较短，地震惯性力也较大。
剪力墙的间距一般较小，为3-8m，因此，其平面布置不够灵活，建筑空间受限制。
超限高层抗震设审查要点超限高层抗震设（简称超抗设）是指建筑物中超出设计超震设的层，它的使用对于增强建筑抗震能力，保障人员生命安全至关重要。
超抗设审查是建设工程中的一个关键环节，下面将从超抗设的地基处理、结构设计、施工管理三个方面，对超抗设审查的要点进行详细阐述。
超抗设审查的要点之一是地基处理。
地基是建筑物的承载体，地基的稳定性对建筑物的抗震能力有着重要的影响。
在超抗设审查中，需要对超抗设所在地基的稳定性进行评估。
评估地基稳定性的主要内容包括地基的承载能力、地基的沉降性、地基的稳定性等方面。
此外，还需要对超抗设周围的地质环境进行评估，如地下水位、地震活动等。
超抗设审查的要点之二是结构设计。
超抗设的结构设计是建筑物抗震能力的保障，因此，在超抗设审查中需要对超抗设的结构设计进行审核。
结构设计审查的主要内容包括结构的荷载承载能力、结构的抗震性能、结构的刚度和变形能力等。
需要确保超抗设的结构设计符合相关的建筑抗震设计规范和标准，并能满足超抗设所在地区的抗震需求。
超抗设审查的要点之三是施工管理。
施工管理是超抗设建设过程中的重要环节，合理的施工管理能够有效地确保超抗设的质量和安全。
在超抗设审查中，需要对施工组织设计、施工方案、施工工艺等进行审核。
此外，还需要对超抗设的施工过程进行监督和检验，确保施工质量符合相关标准和规范，避免施工质量问题对超抗设的抗震能力产生负面影响。
综上所述，超抗设审查是确保超抗设在地基处理、结构设计和施工管理等方面符合相关标准和规范，能够提供良好的抗震能力的重要环节。
只有通过严格的审查和监督，才能确保超抗设的质量和安全，最终保障建筑物中的人员生命安全。
因此，在超抗设审查中，需要注重对地基处理、结构设计和施工管理等要点的把握，确保超抗设的质量和安全。
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。
超限高层建筑结构设计实例分析摘要：本文结合某超限高层建筑结构设计实例，对其基础和地下室结构设计、上部结构设计、结构超限情况和采取的主要措施进行了分析。
关键词：超限高层建筑不规则建筑结构设计1 工程概况该工程地上6层建筑面积为21332m2，地下1层建筑面积为7843m2。
采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构。
结构平面底部长约150m收至顶层50m，宽约50m，结构主体高度约32.25m，高宽比较小。
该建筑体形较长，且平面较不规则，建筑上部存在长悬臂和大跨度结构，最大悬臂长度为12.7m，最大跨度为33.6m，若要通过设置抗震缝将建筑分割成规则的区块，布置上较为困难。
故本建筑主要通过加强抗侧力构件的刚度，加强平面联系，减小结构的绝对和相对变形量，来保证结构具有较好的抗震性能。
2 基础和地下室结构设计本工程±0.000相当于绝对标高90.300m，室外地面相对标高约－0.5m。
地下水设防水位相对标高为－2.5m。
设一层地下室，部分地下室上方没有上部结构，上部结构层数及荷载不均匀，存在一定差异，地基基础设计考虑了地基承载力、控制差异沉降和地下水浮力等因素。
地下室主体结构与下地下室的车道结构上设缝断开，通过变形缝连接。
根据本工程的特点，主体结构采用桩－筏板基础，桩基采用高强预应力管桩。
为减小环境影响，采用静压法沉桩。
部分框架柱下存在抗压和抗浮两种工况，其中，部分抗浮为不利工况，按抗浮要求布置抗拔桩。
桩采用500高强预应力管桩，主要桩型有效桩长14m，桩端进入第⑥层细砂层，单桩抗压承载力特征值为1400kN，单桩抗拔承载力特征值400kN。
突出在整体结构外的下地下室的车道采用天然基础。
地下室桩基承台厚度主要为1400mm，除承台外的底板厚度为550mm，地下室顶板厚度为250mm(地下室按人防要求设计)。
该建筑地下室的轮廓与地上下部楼层的轮廓基本相同，地下室利用地下室建筑隔墙和外墙位置，较地上楼层增加布置较多的剪力墙肢，地下一层的侧向刚度超过了底层的2倍，满足以地下室顶板作为结构底部嵌固端的条件，故上部结构采用地下室顶板作为结构底部嵌固端，柱、墙及顶板梁进行加强处理，地下一层柱配筋取对应上一层柱侧配筋的1.1倍，局部室内外高差处通过加高梁截面、加强地下室顶板配筋来保证水平力的有效传递。
附件超限高层建筑工程范围下列高层建筑工程属于超限高层建筑工程：一、房屋高度超过规定，包括：1.现浇钢筋混凝土结构的房屋高度超过以下范围（m）：2.钢结构的房屋高度超过以下范围（m）：4.有较多短肢墙的剪力墙结构：7度抗震设计时大于100m， 8度抗震设计时大于60m。
5.错层结构：7度和8度抗震设计时，剪力墙结构和框架-剪力墙结构错层高层建筑的房屋高度分别大于80m和60m。
二、房屋高度不超过规定，但建筑结构布置属于特别不规则的高层建筑工程，包括：1.同时具有两项以上（不含两项）平面、竖向不规则以及某项不规则程度超过规定很多的高层建筑。
平面、竖向不规则类型分述如下：(1)扭转不规则：楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2 倍。
(2)凹凸不规则：结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%。
在扣除凹入后，楼板在任一方向的最小净宽度小于5m。
(3)楼板局部不连续，楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。
例如：有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%；或开洞面积大于该层楼面面积的30%；或在扣除开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽度小于2m；或较大的楼层错层。
(4)侧向刚度不规则：该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%。
抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度与房屋高度之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸小于下部楼层水平尺寸的0.75倍；当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸小于上部楼层水平尺寸的0.9倍，且水平外挑尺寸大于4m。
(5)竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递。
结构竖向抗侧力构件未上下连续贯通。
(6)楼层承载力突变：抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。
广州市某超限高层住宅结构设计摘要：本文介绍广州市一超限高层住宅的结构选型、静力分析以及对结构分析的结果进行归纳和比较，同时对结构在大震作用下进行静力弹塑性推覆分析，根据推覆分析结果对关键构件采取加强措施，保证结构安全。
关键字：超限高层静力弹塑性分析 pushover一、工程概况本工程位于广州市海珠区，总用地面积为9629平方米，地面基本平整，设计为高档住宅小区，该栋为61层的超高层住宅（a1栋）、地下3层，地上61层，建筑总高度199.70米，十四层、三十一层、四十七层为避难层，建筑物高宽比为5.7 。
二、结构选型本工程根据标准层为高档住宅，采用全剪力墙结构，剪力墙作双向布置。
局部剪力墙在地下室转换，这样既满足地下车库、首层架空的需要，同时满足上部住宅房间内墙柱不突出墙面的要求。
基础选型:根据工程地质勘察报告及本工程三层地下室的结构特点，基础采用基岩上的天然地基，持力层为中风化泥岩，土层承载力特征值fak≥2200kpa。
抗浮问题:本工程地下三层底板面标高为-12.5m，局部地下室局部柱仅靠自重及覆土重无法平衡丰水期地下水浮力，采用抗拔锚杆满足抗浮要求及减少底板跨度。
竖向构件尺寸:剪力墙（核心筒除外）从地下室至首层厚度为500～600mm，二层以上厚度为600～200mm。
核心筒从地下室至八层厚度为 800mm。
九层以上厚度为600～300mm。
地下室外壁：500～300mm。
楼盖结构体系:地下室底板采用平板式布置，板厚h=1000mm；地下一、二层楼盖结构采用平板式布置，h=400mm；地下室顶板（首层）结构采用梁板式布置，板厚h=200mm；二～六十一层楼盖结构采用梁板体系，板厚h=100mm～240 mm；天面层楼盖结构采用梁板体系，板厚h=120mm~240mm。
三、超限类型及采取措施超限类型：本工程高度超过《高层建筑混凝土结构技术规程>（jgj3-2002）》表4.2.2-2中关于全部落地剪力墙结构体系b级高度的要求，也超过《广东省实施（jgj3-2002）补充规定》附件的表1中关于全部落地剪力墙结构最大适用高度的要求。
文章编号:100926825(2007)0820068202某超限高层的结构设计收稿日期6223作者简介陈桂宝(2),男,工程师,一级注册结构师,北京中铁工建筑工程设计院,北京 53陈桂宝摘 要:对超限高层的设计过程及超限情况进行了分析,并针对不同方面的超限程度分别提出了切实可靠的解决方法,通过对结构方案调整过程中不同结构方案对应计算结果的比较,充分体现出概念设计的重要性。
关键词:超限高层,重力二阶效应,时程分析,概念设计中图分类号:TU318文献标识码:A1 工程概况该高层为交通银行兰州分行营业办公楼,位于兰州市城关区南关什字东南侧,北临庆阳路,地下2层,地上15层,地下1层为车库,地下2层为金库,战时为一般人员掩蔽所,抗力等级为六级,地上为办公楼。
房屋建筑总高度为90.650m ,总建筑面积为11996m 2。
该工程按建筑设防分类为A 级丙类建筑,抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度为0.2g ,设计地震分组为第二组,建筑场地类别为Ⅱ类,场地的卓越周期为0.4s ,水平地震影响系数的最大值为0.16。
结构设计使用年限为50年,建筑物安全等级为二级,地面粗糙度为C 类。
因为该高层建筑高度较高且宽度较薄,属对风荷载比较敏感的建筑,所以基本风压按100年重现期的风压值采用W 0=0.35kN/m 2。
地基基础设计等级为乙级,地下室防水等级为二级。
2 规则性分析该建筑物平面呈鱼体形,二层(标高19m)以上,内收为弧形。
地下2层,基础埋深为-8.80m 。
地上15层平面长度为(直线)69.908m ,宽度为(直线)21.815m ,结构总高度为(室内外高差1.050m)90.650m 。
对弧形平面,验算结构高宽比时平面宽度如何取值,高规无明确的规定,各设计单位的取法也不尽相同,经与本院总工研究及咨询专家最后统一意见为:取弧形平面宽度加房屋弧弦长一半计算,即B =10.45+5.35=16.80m ,高宽比70.6/16.8=4.2>4。
浅述超限高层建筑结构设计要点1 工程概况本住宅项目位于郑州市西太康路南侧、铭功路东侧。
地面以上54层，高度为162米；地面以下设有三层地下室，作为停车、设备机房和人防车库用途。
平面长X宽（m）为71.6X21.6，高宽比为7.5，长宽比3.3。
2 结构布置2.1结构体系本住宅结构高度及高宽比均较大，故选取钢筋混凝土剪力墙结构作为其结构体系。
结构布置时，充分利用墙肢翼墙的翼缘效应，通过加大翼墙厚度提供较大的抗侧刚度；由于建筑功能限制，建筑平面X方形可布置建筑剪力墙的数量较Y 方向少，设计上通过增加X方向边框框架柱及加宽框架梁，加强X向结构刚度以满足要求。
标准层结构布置如图2所示。
2.2楼盖体系全部采用现浇钢筋混凝土楼板，其中核心筒范围内板厚为150mm，核心筒范围外板厚按实际跨度选取，一般房间板厚100～120mm，屋面层板厚不少于150mm。
部分楼盖联系薄弱部位，楼板进行局部加厚，并双层双向配筋予以加强。
3结构超限类型和程度根据《建筑抗震设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》和《超限高层建筑工程抗震设防审查细则》有关规定，结构超限情况为：a）高度超B级高度；b）平面凹凸不规则；c）首层架空层核心筒有夹层。
应进行超限高层建筑抗震设防专项审查。
4结构抗震性能目标针对本工程的超限项目，对结构进行了抗震性能设计。
根据上述计算结果，结合规范要求及结构抗震概念设计理论，可以看出结构扭转周期比、层间位移角、扭转位移比、侧向刚度、受剪承载力等均满足规范要求，说明构件截面取值合理，结构体系选择恰当。
且SATWE与Midasbuilding 的计算结果相近，这说明计算结果合理、有效，计算模型符合结构的实际工作状况。
5.2弹性时程分析根据《抗规》第5.1.2条表5.1.2-1规定，对结构进行了多遇地震下的弹性时程分析。
时程分析结果满足平均底部剪力不小于振型分解反应谱法结果的80%，每条地震波底部剪力不小于反应谱法结果的65%的条件，所选地震波满足规范要求；在结构部分楼层规范反应谱计算得出的楼层剪力和楼层弯矩小于弹性时程分析的结果。
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做好全国及各省、自治区、直辖市超限高层建筑工程抗震设防专家委员会的专项审查工作，根据《行政许可法》和《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。
第二条下列工程属于超限高层建筑工程：(一) 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) 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) 房屋高度大于24米且屋盖结构超出《网架结构设计与施工规程》和《网壳结构技术规程》规定的常用形式的大型公共建筑工程(暂不含轻型的膜结构)。
超限高层建筑工程的主要范围参见附录一。
第三条在本技术要点第二条规定的超限高层建筑工程中，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，塔体显著不同或跨度大于24m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) 各地认为审查难度较大的其他超限高层建筑工程。
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审查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审查专家委员会工作的基础上开展；(三) 审查后及时将审查信息录入全国重要超限高层建筑数据库，审查信息包括超限高层建筑工程抗震设防专项审查申报表项目(附录二)和超限高层建筑工程抗震设防专项审查情况表（附录三）。
第五条建设单位申报抗震设防专项审查的申报材料应符合第二章的要求。
专家组提出的专项审查意见应符合第六章的要求。
对于本技术要点第二条(三)款规定的建筑工程的抗震设防专项审查，除参照第三、四章的相关内容外，应按第五章执行。
第二章申报材料的基本内容第六条建设单位申报抗震设防专项审查时，应提供以下资料：(一) 超限高层建筑工程抗震设防专项审查申报表(申报表项目见附录二, 至少5份)；(二) 建筑结构工程超限设计的可行性论证报告(至少5份)；(三) 建设项目的岩土工程勘察报告；(四) 结构工程初步设计计算书(主要结果，至少5份)；(五) 初步设计文件(建筑和结构工程部分，至少5份)；(六) 当参考使用国外有关抗震设计标准、工程实例和震害资料及计算机程序时，应提供理由和相应的说明；(七) 进行模型抗震性能试验研究的结构工程，应提交抗震试验研究报告。
第七条申报抗震设防专项审查时提供的资料，应符合下列具体要求：(一) 高层建筑工程超限设计可行性论证报告应说明其超限的类型(如高度、转换层形式和位置、多塔、连体、错层、加强层、竖向不规则、平面不规则、超限大跨空间结构等)和程度，并提出有效控制安全的技术措施，包括抗震技术措施的适用性、可靠性，整体结构及其薄弱部位的加强措施和预期的性能目标。
(二) 岩土工程勘察报告应包括岩土特性参数、地基承载力、场地类别、液化评价、剪切波速测试成果及地基方案。
当设计有要求时，应按规范规定提供结构工程时程分析所需的资料。
处于抗震不利地段时，应有相应的边坡稳定评价、断裂影响和地形影响等抗震性能评价内容。
(三) 结构设计计算书应包括：软件名称和版本，力学模型，电算的原始参数(是否考虑扭转耦连、周期折减系数、地震作用修正系数、内力调整系数、输入地震时程记录的时间、台站名称和峰值加速度等)，结构自振特性(周期，扭转周期比，对多塔、连体类含必要的振型)、位移、扭转位移比、结构总重力和地震剪力系数、楼层刚度比、墙体(或筒体)和框架承担的地震作用分配等整体计算结果，主要构件的轴压比、剪压比和应力比控制等。
对计算结果应进行分析。
采用时程分析时，其结果应与振型分解反应谱法计算结果进行总剪力和层剪力沿高度分布等的比较。
对多个软件的计算结果应加以比较，按规范的要求确认其合理、有效性。
(四) 初步设计文件的深度应符合《建筑工程设计文件编制深度的规定》的要求，设计说明要有建筑抗震设防分类、设防烈度、设计基本地震加速度、设计地震分组、结构的抗震等级等内容。
(五) 抗震试验数据和研究成果，要有明确的适用范围和结论。
第三章专项审查的控制条件第八条抗震设防专项审查的重点是结构抗震安全性和预期的性能目标。
为此，超限工程的抗震设计应符合下列最低要求：(一) 严格执行规范、规程的强制性条文，并注意系统掌握、全面理解其准确内涵和相关条文。
(二) 不应同时具有转换层、加强层、错层、连体和多塔等五种类型中的四种及以上的复杂类型。
(三) 房屋高度在《高层混凝土结构规程》B级高度范围内且比较规则的高层建筑应按《高层混凝土结构规程》执行。
其余超限工程，应根据不规则项的多少、程度和薄弱部位，明确提出为达到安全而比现行规范、规程的规定更严格的针对性强的抗震措施或预期性能目标。
其中，房屋高度超过《高层混凝土结构规程》的B级高度以及房屋高度、平面和竖向规则性等三方面均不满足规定时，应提供达到预期性能目标的充分依据，如试验研究成果、所采用的抗震新技术和新措施、以及不同结构体系的对比分析等的详细论证。
(四)在现有技术和经济条件下，当结构安全与建筑形体等方面出现矛盾时，应以安全为重；建筑方案（包括局部方案）设计应服从结构安全的需要。
第九条对超高很多或结构体系特别复杂、结构类型特殊的工程，当没有可借鉴的设计依据时，应选择整体结构模型、结构构件、部件或节点模型进行必要的抗震性能试验研究。
第四章专项审查的内容第十条专项审查的内容主要包括：(一) 建筑抗震设防依据；(二) 场地勘察成果；(三) 地基和基础的设计方案；(四) 建筑结构的抗震概念设计和性能目标；(五) 总体计算和关键部位计算的工程判断；(六) 薄弱部位的抗震措施；(七) 可能存在的其他问题。
对于特殊体型或风洞试验结果与荷载规范规定相差较大的风荷载取值以及特殊超限高层建筑工程(规模大、高宽比大等)的隔震、减震技术，宜由相关专业的专家在抗震设防专项审查前进行专门论证。
第十一条关于建筑结构抗震概念设计：(一) 各种类型的结构应有其合适的使用高度、单位面积自重和墙体厚度。
结构的总体刚度应适当(含两个主轴方向的刚度协调符合规范的要求)，变形特征应合理；楼层最大层间位移和扭转位移比符合规范、规程的要求。
(二) 应明确多道防线的要求。
框架与墙体、筒体共同抗侧力的各类结构中，框架部分地震剪力的调整应依据其超限程度比规范的规定适当增加。
主要抗侧力构件中沿全高不开洞的单肢墙，应针对其延性不足采取相应措施。
(三) 超高时应从严掌握建筑结构规则性的要求，明确竖向不规则和水平向不规则的程度，应注意楼板局部开大洞导致较多数量的长短柱共用和细腰形平面可能造成的不利影响，避免过大的地震扭转效应。
对不规则建筑的抗震设计要求，可依据抗震设防烈度和高度的不同有所区别。
主楼与裙房间设置防震缝时，缝宽应适当加大或采取其他措施。
(四) 应避免软弱层和薄弱层出现在同一楼层。
(五)转换层应严格控制上下刚度比；墙体通过次梁转换和柱顶墙体开洞，应有针对性的加强措施。
水平加强层的设置数量、位置、结构形式，应认真分析比较；伸臂的构件内力计算宜采用弹性膜楼板假定，上下弦杆应贯通核心筒的墙体，墙体在伸臂斜腹杆的节点处应采取措施避免应力集中导致破坏。
(六) 多塔、连体、错层等复杂体型的结构，应尽量减少不规则的类型和不规则的程度；应注意分析局部区域或沿某个地震作用方向上可能存在的问题，分别采取相应加强措施。
(七) 当几部分结构的连接薄弱时，应考虑连接部位各构件的实际构造和连接的可靠程度，必要时可取结构整体模型和分开模型计算的不利情况，或要求某部分结构在设防烈度下保持弹性工作状态。
(八) 注意加强楼板的整体性，避免楼板的削弱部位在大震下受剪破坏；当楼板在板面或板厚内开洞较大时，宜进行截面受剪承载力验算。
(九)出屋面结构和装饰构架自身较高或体型相对复杂时，应参与整体结构分析，材料不同时还需适当考虑阻尼比不同的影响，应特别加强其与主体结构的连接部位。
(十)高宽比较大时，应注意复核地震下地基基础的承载力和稳定。
第十二条关于结构抗震性能目标：(一) 根据结构超限情况、震后损失、修复难易程度和大震不倒等确定抗震性能目标。
即在预期水准(如中震、大震或某些重现期的地震)的地震作用下结构、部位或结构构件的承载力、变形、损坏程度及延性的要求。
(二) 选择预期水准的地震作用设计参数时，中震和大震可仍按规范的设计参数采用。
(三)结构提高抗震承载力目标举例：水平转换构件在大震下受弯、受剪极限承载力复核。
竖向构件和关键部位构件在中震下偏压、偏拉、受剪屈服承载力复核，同时受剪截面满足大震下的截面控制条件。
竖向构件和关键部位构件中震下偏压、偏拉、受剪承载力设计值复核。
(四) 确定所需的延性构造等级。
中震时出现小偏心受拉的混凝土构件应采用《高层混凝土结构规程》中规定的特一级构造，拉应力超过混凝土抗拉强度标准值时宜设置型钢。
(五) 按抗震性能目标论证抗震措施(如内力增大系数、配筋率、配箍率和含钢率)的合理可行性。
第十三条关于结构计算分析模型和计算结果：(一) 正确判断计算结果的合理性和可靠性，注意计算假定与实际受力的差异(包括刚性板、弹性膜、分块刚性板的区别)，通过结构各部分受力分布的变化，以及最大层间位移的位置和分布特征，判断结构受力特征的不利情况。
(二) 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（如10%左右）。
当结构底部的总地震剪力偏小需调整时，其以上各层的剪力也均应适当调整。
(三) 结构时程分析的嵌固端应与反应谱分析一致，所用的水平、竖向地震时程曲线应符合规范要求，持续时间一般不小于结构基本周期的5倍(即结构屋面对应于基本周期的位移反应不少于5次往复)；弹性时程分析的结果也应符合规范的要求，即采用三组时程时宜取包络值，采用七组时程时可取平均值。
