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超高层建筑结构设计要点及关键应用技术发表时间：2019-09-16T17:26:13.277Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：殷斯嘉[导读] 摘要：随着科技的发展，超高层建筑已不断成为一个地区的标志和一个时代的缩影。
南京理工大学土木工程系江苏南京摘要：随着科技的发展，超高层建筑已不断成为一个地区的标志和一个时代的缩影。
本文详细说明了国内外不同规定下超高层建筑的限高及结构形式分类。
并梳理出超高层建筑结构设计的要点。
本文最后，根据超高层结构设计要点与难点，选取了在超高层结构设计中较为成熟的三项关键技术进行简单剖析。
关键词：超高层建筑结构弹塑性动力时程分析复杂节点有限元 BIM前言：中国自上个世纪八十年代开始进行超高层建筑设计，迄今已有近四十年。
短短的四十年间，中国紧跟国际结构设计潮流，已基本掌握当今超高层结构设计关键技术，并已建成的超高层建筑数量位居世界前列。
一、国内外超高层建筑定义：对于超高层建筑的高度限定，国内外并没有统一的规定。
根据中国《民用建筑设计通则》GB503520-2005规定：建筑高度超过100m 时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。
在Wikipedia上，则以“skyscraper”（摩天大楼）这一概念来对应超高层建筑，即四十层以上，高度超过150m的建筑。
根据世界超高层建筑学会的新标准，超高层建筑的限定高度增加至300m。
根据我国国情，现阶段建议把高度超过200m或50层以上的高楼，称之为超高层建筑。
二、超高层建筑结构形式选取：Fazlur R.Khan 是超高层建筑领域的一代宗师，提出并完善了筒体，桁架筒体，束筒的概念。
根据汗在1969年提出的理论，超高层建筑的结构体系可分为：（巨型）框架-核心筒结构，（巨型）框筒-核心筒结构，筒中筒结构，成束筒结构，巨型支撑及混合结构。
根据安全经济，方便施工，绿色环保的设计原则，近年来结构工程师提出新的分类方法：按照内部抗侧力结构和外部抗侧力结构分类。
资深工程总必须知道的：超高层10大技术难点及解在40层(大约150米)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。
超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高。
难点1——结构系统由于超高层建筑结构的特殊性，建筑部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。
进入90年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用。
如金茂大厦、地大厦都是钢-混凝土混合结构。
此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。
高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。
预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。
钢材的强度等级也不断提高。
高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。
建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。
超高层建筑10大技术难点及应对措施，含施工、结构、机电、消防等根据理论及经验分析，一般在40层(大约150米)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。
超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高结构系统难点1由于超高层建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
90年代以来，除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。
进入90年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用。
如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构。
此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。
高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。
预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。
钢材的强度等级也不断提高。
高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。
建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。
混合结构设计与施工浅析发布时间：2022-09-12T09:46:06.231Z 来源：《建筑设计管理》2022年9期作者：宁博[导读] 随着人们对于建筑物的视觉感受和使用要求越来越高宁博沈阳铝镁设计研究院有限公司辽宁沈阳 110001摘要：随着人们对于建筑物的视觉感受和使用要求越来越高,常规的单纯的混凝土结构、钢结构已无法满足人们的需求。
将两种变形特性完全不同的结构体系连接而成混合结构由此产生。
在受力性能上既有一定的联系,又有本质的区别。
以外部为钢框架、内部为混凝土核心筒组成的混合结构为例,这样的结构形式广泛应用于各种高层，超高层建筑中。
无论是工业建筑还是民用建筑，传统的结构形式都有各自的优势和劣势，在进行建筑设计时，将两者结合起来，既可以提升建筑的艺术性，又可以满足安全和使用要求。
文章着重分析了混合结构设计中的一些关键问题，以便更好地适应于结构的设计特征。
关键词：混合结构；钢管混凝土；型钢混凝土引言传统的结构形式基本上为钢框架结构、混凝土框架结构、框架剪力墙结构、砌体结构等。
经过多年的研究和实践，其在使用性能和安全分析方面，已经完全可以满足大多数常规建筑物的要求。
但是随着时代的不断进步，人们对建筑品质的要求也越来越高。
因此，工程师们将不同的结构形式相结合，或将不同材质的构件有机地结合起来，并吸取两者的长处，实现设计要求。
1混合结构概述1.1 钢-混凝土混合结构钢-混凝土混合结构是指钢构件、钢与混凝土组合构件和钢筋混凝土构件相结合而成的结构类型。
这一结构类型能够有效发挥钢构件、钢与混凝土组合构件和混凝土构件的各自特长。
混合结构的优点混合结构与钢结构相比具有以下优点：结构的整体抗侧刚度显著增大、用钢量小、造价较低、防火性能较好。
目前结构体系大部分都是框架-核心筒结构。
高宽比超限时，可使用伸臂桁架以利用外框柱的轴向刚度，提高框架-核心筒的整体抗倾覆能力。
外框柱通常采用型钢混凝土柱（SRC）和圆钢钢管混凝土柱（CFT）以及矩形钢管混凝土柱（CFRT）。
超高层住宅混合结构设计的关键技术要点1 前言超高层建筑方案设计应比普通住宅更要重视其平面、立面和竖向剖面的规则性，优先选择规则的形体、抗侧力构件平面布置规则对称、侧向刚度沿竖向均匀变化、避免侧向刚度和承载力突变，确保结构具有较好的抗震性能。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同及拟建场地的抗震设防烈度，依据安全、可靠、经济、合理的设计原则，选择相应的结构体系。
超高层结构可采用的结构体系主要有：剪力墙结构、部分框支—剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框架—核心筒结构、筒中筒结构、束筒结构、悬挂结构、巨型框架-核心筒结构、巨型框架-巨型斜撑-核心筒结构等。
从目前深圳超高层住宅项目统计情况可以看出，超高层住宅高度一般低于200m，主要以剪力墙结构体系为主，部分工程采用了部分框支—剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构和框架—筒体结构体系。
混合结构如钢框架-钢筋混凝土核心筒体系、型钢（钢管）混凝土框架-钢筋混凝土核心筒体系等常用于办公类超高层建筑，对其在超高层住宅中的适用性值得研究，本文就采用混合结构的超高层住宅的结构设计中的关键性问题进行总结。
2 竖向受力体系对高层建筑结构体系的选择对结构构件起控制作用，混合结构的竖向受力体系和水平抗侧力体系的选择尤为重要，它不仅关乎整个结构的性能、结构的使用功能更关系到整个建筑造价的高低。
超高层混合结构主要有以下几种：钢框架-支撑体系、钢框架-钢筋混凝土核心筒体系、型钢（钢管）混凝土框架-钢筋混凝土核心筒体系。
钢框架-支撑体系是在钢框架结构的某一跨或几跨间沿结构平面的横向或纵向设置支撑框架的结构体系（如图1所示），支撑斜杆和周边框架梁和框架柱构成结构的第二道抗侧力体系，承担水平荷载作用，框架柱为承担重力荷载的竖向受力体系和承担水平荷载的第一道抗侧力体系。
支撑的类型有两种，分别为中心支撑和偏心支撑，详见图2和图3。
该体系的优点主要有：结构的侧向刚度大，由支撑来抵抗水平荷载，能有效减少结构的水平侧移；支撑多为轴心受压构件，能减少用钢量。
超高层建筑十大技术难点及应对根据理论及经验分析，一般在40层(大约150m)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。
超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高。
难点一：结构系统超高层建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。
对结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以及经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
20世纪90年代以来，除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。
与此同时，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构也逐渐采用，如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构。
此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也得到广泛应用。
高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。
预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用，钢材的强度等级也不断提高。
高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。
建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。
超高层建筑10大技术难点及应对措施超高层建筑的设计必须考虑到特殊的尺度和高度，这会带来许多挑战。
在40层左右，建筑师必须调整设计观念，采用适宜的建筑技术来应对这些挑战。
超高层建筑类似于竖立起来的街道，需要解决许多问题，如安全、内部交通、环境和能源消耗等。
随着建筑高度的增加，这些问题变得更加复杂，对结构、建筑、机电、暖通和电梯等专业的要求也越来越高。
在超高层建筑的结构设计中，需要考虑到梁柱的影响、规避及利用。
为了满足建筑的使用功能和抗震设防烈度，可以选择不同的结构体系，如框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系和束筒结构体系。
除了这些传统的结构体系，还可以采用多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构和错层结构等。
在90年代以后，钢结构、钢-混凝土混合结构、型钢混凝土结构和钢管混凝土结构等也逐渐得到广泛应用。
预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中也广泛应用。
在高层建筑中，除了采用钢筋混凝土结构外，还可以采用型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和全钢结构。
对于建筑高度为100米、柱网为8.4米、抗震设防烈度为6度的超高层建筑，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理。
这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，可以承担大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，同时满足玻璃幕墙的外装饰要求。
楼板和屋盖具有很大的平面刚度，可以起到变形协调作用，同时也是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件。
钢承混凝土楼板和屋盖的设计存在问题。
通常采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土，但在计算时往往没有考虑到与钢梁的共同作用。
这样做不仅不安全，还增加了钢梁的用钢量。
采用MST组合梁，可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右，而且不需要对钢梁进行稳定验算。
超高层建筑的核心筒设计是一个难点。
它需要考虑多方要求，如采光、节能、易于维护、减少公摊、不同业态核心筒上下统一等。
