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超限高层与大跨度结构 设计要点中国建筑设计研究院 范重 2012年5月内容提要一、超限高层与大跨度结构设计相关规定 二、超限高层建筑结构设计要点 三、超限高层建筑结构设计实例 四、超限大跨度结构设计实例一、超限高层与大跨度结构 设计相关规定《中华人民共和国防震减灾法》《中华人民共和国防震减灾法》由中华人民共和国第十 一届全国人民代表大会常务委员会第六次会议于2008年12 月27日修订通过，修订后的《中华人民共和国防震减灾法 》公布，自2009年5月1日起施行。
《中华人民共和国防震减灾法》内容第一章 总 则 第二章 防震减灾规划 第三章 地震监测预报 第四章 地震灾害预防 第五章 地震应急救援 第六章 地震灾后过渡性安置和恢复重建 第七章 监督管理 第八章 法律责任 第九章 附 则 （共九十三条）第四章 地震灾害预防《中华人民共和国防震减灾法》第三十四条 国务院地震工作主管部门负责制定全国地震烈度区划图或 者地震动参数区划图。
国务院地震工作主管部门和省、自治区、直辖市人民政府负责管理 地震工作的部门或者机构，负责审定建设工程的地震安全性评价报告， 确定抗震设防要求。
第三十五条 新建、扩建、改建建设工程，应当达到抗震设防要求。
重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程，应当按照国务 院有关规定进行地震安全性评价，并按照经审定的地震安全性评价报告 所确定的抗震设防要求进行抗震设防。
建设工程的地震安全性评价单位 应当按照国家有关标准进行地震安全性评价，并对地震安全性评价报告 的质量负责。
前款规定以外的建设工程，应当按照地震烈度区划图或者地震动参 数区划图所确定的抗震设防要求进行抗震设防；对学校、医院等人员密 集场所的建设工程，应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设 计和施工，采取有效措施，增强抗震设防能力。
第四章 地震灾害预防《中华人民共和国防震减灾法》第三十八条¾ 建设单位对建设工程的抗震设计、施工的全过程负责。
某高度超限工程的结构设计本工程位于山东省日照市，底部裙房为商业，上部塔楼为住宅。
上部塔楼，根据建筑平面布局的特点，选取了部分框支钢筋混凝土剪力墙的结构形式；裙房部分因功能需要，不能将所有的剪力墙均落至基础顶，采用框支转换。
本工程主体施工至地上三层楼面后，因为建筑方案变化，重新调整结构设计。
建筑方案的对比如下：第一版方案：地下一层，底部5层为商业，上部住宅28层，屋面高度111.5m，在地上五层顶板位置转换。
第二版方案：地下一层，底部4层为商业，上部住宅27层，屋面高度102.2m，在地上四层顶板位置转换。
对比两版方案，可以得出结论，第二版方案建筑总高度降低（接近A级高度），高位转换位置由五层顶改为四层顶，楼层数减少两层，但较多剪力墙落在转换次梁上（所占比例约为18.2%）。
经审图专家认可后，第二版方案仍按第一版方案的抗震设防性能目标设计。
二、设计条件本工程设计使用年限为50年；抗震设防分类：上部住宅为丙类、底部商业裙房为乙类；建筑结构安全等级为二级。
抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，地震设计分组为第三组，场地土类别为Ⅱ类，特征周期值为0.45s。
本地区50年重现期基本风压为0.40kPa，用于位移控制；承载力设计时按50年重现期基本风压的1.1倍采用；10年重现期基本风压为0.30kPa，用于舒适度控制。
建筑物地面粗糙度类别为C类，体型系数综合考虑取1.4。
本工程结构超限情况如下：（1）高度超限：B级高度（102.2m> 100m）；（2）不规则类型：扭转规则、楼板连续、侧向刚度规则、楼层承载力无突变，竖向抗侧力构件不连续（框支转换）；有一项不规则类型。
综上：高度B级，有1项不规则类型，需要进行超限审查。
三、抗震设防要求根据高规规定，确定本工程各部分的抗震等级如下：剪力墙：底部加强部位由一级提高至特一级，非底部加强部位为一级（两层过渡）、二级。
框支框架：特一级。
针对本楼的超限项目，采取了结构抗震性能化设计的措施。
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。
