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第35卷第3期2021年6月Vol・35No・3Jun.2021粉煤灰综合利用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析Seismic Performance Design and Stress Analysis of Over-limit High-rise Buildings彭茹(新疆建设职业技术学院，新疆乌鲁木齐832000)摘要：深圳市罗湖区兆鑫汇金广场项目大屋面高度147.9m，地下5层，地上44层，为部分框支剪力墙结构，属于B级高度超限的超高层建筑。
根据不规则项目特点并结合结构超限判定，确定各构件的抗震性能目标，通过分析建筑在不同地震工况下的弹性分析和弹塑性分析，验证结构性能设计的可靠性。
计算模型采用YJK、ETABS、PKPM-SAUSAGE程序进行分析，根据分析结果，采取了一系列加强措施。
结果表明：结构能够满足竖向荷载和风荷载作用下的有关指标，抗震性能能够达到设定的性能目标。
文中所采用的设计及加强措施为类似工程提供重要的参考和借鉴价值。
关键词：超限高层建筑；剪力墙结构；时程分析；抗震性能分析；抗震加强措施中图分类号：TU318文献标志码：A文章编号：1005-8249(2021)03-0008-06D0I：10.19860/ki.issn1005-8249.2021.03.002PENG Ru(Xinjiang Construction Vocational and Technical College，Urumqi832000，China)Abstract:The height of the roof of the Zhaoxin lluijin Plaza project in Luohu District，Shenzhen City is147.9m，with5stories underground and44stories above ground，which is a partial frame-supported shear wall structure，belongs to the super high-rise building with B-class height exceeding the limit.According to the characteristics of the irregular profect and combined with the structural over-limit determination，the seismic-performance targets of each component were determined，and verified the reliability of structural performance design by analyzing the elastic and elastic-plastic analysis of buildings under frequent earthquake，seismic fortification earthquake and rare earthquake.The calculation model is analyzed by YJK，ETABS and PKPM-SALSAGE programs.According to the analysis results，a series of strengthening measures were taken.The results show that the structure can meet the relevant indexes under vertical load and wind load，and the seismic performance can reach the set performance target.The design and measures adopted in this paper provide important reference value for similar projects.Keywords:over-limit high-rise building；shear wall structure；time history analysis；seismic performance analysis；seismic strengthening measures0引言超限高层建筑因为大幅度提升土地利用率而逐作者简介：彭茹（1985-），女，硕士，讲师，研究方向为土木工程。
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。
超限高层建筑大悬挑楼层结构设计分析[摘要]伴随高层建筑业持续迅猛化地发展，超限高层建筑逐渐增多，由于此类型建筑结构相对特殊，对其大悬挑的楼层总体结构层面尤其较高设计要求，为更好地开展此方面设计工作，本文主要结合具体的工程案例，探讨超限高层建筑当中大悬挑的楼层总体结构设计实践，仅供参考。
[关键词]高层建筑；超限；楼层；结大悬挑；构设计；前言：针对超限高层建筑项目工程而言，大悬挑的楼层结构复杂性突出，若想高标准完成此方面设计工作，结合工程实例，积极总结分析超限高层建筑当中大悬挑的楼层总体结构设计实践，现实意义显著。
1、工况在某超限高层建筑项目工程，内含塔楼为三座，分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，各塔楼均设办公和研发区域；设地下4层车库，针对地下1层与其以上楼层均防震缝，且将地块划分成四个不同的结构单元，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ塔楼和广场。
Ⅰ塔楼结构高度约244.6m、为57层；8层楼面到11层的楼面，其东南部为大悬挑楼层。
故结合此项目工程，对超限高层建筑当中大悬挑的楼层总体结构设计开展总结分析。
2、设计实践2.1在结构体系及其布设层面Ⅰ塔楼为钢混框架和核心筒结构体系，标准层整个平面尺寸36.8m*48.9m，高度约244.6m，且高宽比是6.6；针对核心筒部分，其外围尺寸是16.7m*29.7m，且高宽比是15.6；针对外框柱部分24层与其以下各楼层设SRC柱，＞24层为钢混柱。
针对塔楼楼盖部位，实行钢混梁板。
Ⅰ塔楼的东部位置8~11层楼的楼面向外部悬挑约24m，悬挑部分呈钢桁架结构；针对此塔楼南部位置8~11层层楼的楼面向外部悬挑约8m，其悬挑部分呈钢结构的空腹桁架。
针对东部悬挑位置，其受力构件选定三榀平行桁架。
第一个榀桁架TR1主要沿着南部外框予以布设，而另两榀桁架（TR2~TR3）则沿核心筒的外部墙体布设，该三榀桁架呈12.6m高度，且跨高比是1.9[1]。
选定H型焊接钢材为桁架杆件。
楼面部分，则实行钢梁和压型钢板这种组合楼盖。
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。
高层建筑结构超限设计分析发布时间：2021-03-03T07:47:06.124Z 来源：《新型城镇化》2020年21期作者：曹俊镐向俊志陈晨胡晓梅[导读] 文章从实际案例进行分析，阐述某超限高层建筑结构设计实例，针对建筑结构的上部分设计、结构超限情况等进行了具体的分析。
超限高层建筑结构设计过程中，结构选型、计算、抗震设计等都是设计人员在设计过程中需要深入思考的。
曹俊镐向俊志陈晨胡晓梅中建四局第六建设有限公司安徽合肥 230000摘要：文章从实际案例进行分析，阐述某超限高层建筑结构设计实例，针对建筑结构的上部分设计、结构超限情况等进行了具体的分析。
超限高层建筑结构设计过程中，结构选型、计算、抗震设计等都是设计人员在设计过程中需要深入思考的。
关键词：超限高层建筑；不规则建筑；设计；结构建筑行业的快速发展让建筑结构衍生出了很复杂的形式，诸如复杂化、多样化等特征，人们在研究的过程中发现，高度发展的物质文明让人们对建筑结构产生了诸多理解，同时对建筑外观设计也有了更深层次的解读。
这就导致高层建筑结构超限设计已经成为热潮。
高层建筑结构设计已经超出了技术标准、规定高度，与传统设计有本质的区别。
1.高层建筑与普通高层之间的差异在楼层高度对比上，高层建筑非常明显的层数增加、高度增加，竖向荷载力续期也不断增加，墙体、梁柱结构面积也在不断增加。
其次由于高度的增加，超限结构的水平荷载断增加，风荷载在楼层高度之间穿梭，根据楼层高度的增加而增加，重力荷载力代表值、各层作用点高度、构建横截面刚度等，也会在地震作用下增加，结构受力的主要因素是水平荷载力。
其三，随着楼层建筑层数的增加，楼层堆叠效应也会越来越明显，在这个过程中，还会由于压缩变形等导致结构附近产生形变、弯矩等，这是超限结构设计当中不可忽视的重点。
最后，由于楼层数量的增加，需要调整系数也相应增加，构件内里变形、位移值、位移比等控制难度也会增加，这就要求提高抗震等级 [1]。
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分析
摘要超限高层建筑指高度超过现行的规范标准的建筑物，同时包括一些形状不规则、必须进行抗震等级检测的建筑类型。
随着我国城市中超限高层建筑数量的增多，设计师应当重视对于超限高层建筑结构的设计，在设计中遵守相应的标准，同时注意设计要点。
本文将介绍超限高层建筑的结构体系、设计要点、注意事项等，同时援引上海某超限高层建筑进行实例分析，以供同行参考。
关键词超限高层建筑；结构体系；设计要点；实例分析
引言
建筑层数超过十层的就算做高层建筑，其中超限高层建筑包括在内。
事实上超限高层建筑的高度和层数并没有统一的规定，而是根据建筑结构类型来确定。
只要建筑物算作超限高层，就表明对建筑物的结构形式和施工质量提出更高的要求[1]。
结构设计方面一定要选择合适的体系选型，确保结构设计的可行性、科学性和安全性。
1 超限高层建筑结构体系分析
1.1 框架结构
采用框架结构的超限高层建筑具有平面布置灵活轻便、受力体系简单、施工过程快捷等多方面的优势。
采用框架结构的建筑物两柱之间的距离控制在7m左右，如果使用预应力混凝土结构则需要控制两柱距离为15m以上。
结构设计要满足抗震要求和风荷载，此外还需要注意非结构构件填充墙，在框架结构产生较大变形时很容易导致损坏。
1.2 剪力墙结构
剪力墙结构承载力良好，在抗震强度和风荷载两方面具有相对优势。
但是其缺点是自重较大、同时延展性不足，不能很好解决水平荷载问题。
同时剪力墙结构的相邻墙体间距需控制在5m左右，大大减小了建筑的使用空间。
1.3 框架-剪力墙结构、框架-核心筒体系结构
框架-剪力墙结构综合了上述两种结构的优势，既具有比较好的延展性，可以灵活进行设计和布置；同时还继承了剪力墙具有的高抗侧刚度。
该结构利用了楼层梁板进行框架和剪力墙的相互连接，能够同时受力，所以结构整体的侧移幅度不大。
框架-核心筒体系结构和框架-剪力墙结构比较类似，受力特征二者也几乎相同。
核心筒主要是利用电梯井、楼梯间、运输管道的那个构成一个混凝土的筒柱。
其中的框架部分主要是以核心筒为中心，逐渐向外部延伸。
这种结构使用空间更多，构造灵活，适用于商务建筑如写字楼等。
同时因筒体封闭使其具有很强的抗弯、抗扭刚度，超限高层建筑采用这种结构抗风、抗震性能稳定。
2 超限高层建筑结构设计关键点
2.1 水平荷载
在对具体建筑进行结构设计的同时要注意计算其水平荷载和垂直荷载。
竖构件注意水平荷载形成的轴力和建筑高度的两次方成正比。
同时建筑高度确定之后，竖荷载就保持不变，但是水平荷载会随着结构变化而产生变化，施工人员必须注意。
2.2 结构延性
上文提及，超限高层的垂直高度很大，在结构上和其他诸多建筑相比具有更好的柔性。
这要求建筑整体的变形能力要很好，不能具备过强的刚度。
比如在发生地震时，建筑物开始剧烈摇晃，进入塑性变形阶段，科学合理的设计能够使得超限高层建筑不倾覆，最大程度保障建筑内人员的安全。
3 超限高层建筑结构设计注意事项
3.1 地基和基础部分
很多超限高层的建设只根据设计图纸或基础资料就盲目动工，忽视了实地考察的重要性，缺少了实际、科学的报告，这样无法确保地基和建筑基础的质量。
所以在进行建筑结构设计之前应当预先实地考察，结合实地的地质情况，综合考虑各方面因素后在开展结构设计。
3.2 现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝
一方面，无论采用哪种结构形式，对于现浇钢筋混凝土楼板的受力分析都不够完备，通常局限于楼板平面上的应力变化，缺少了对于板端嵌固端节点等部位的考虑；另一方面，在实际的楼板钢筋配置过程中，工作人员实际经验不足，导致受力分析和实际情况有较大出入，造成混凝土楼板的抗拉能力不足，所以会产生裂缝问题。
3.3 转换结构设计
很多超限高层建筑选择梁式转换，上部框架正好处于转换梁的上部，因为截面很小，所以梁柱发生微小位移都会对整体转换结构造成很大影响，所以施工时要注意对转换梁挠度的控制。
此外还需要增强转换框架的抗震承载力，据有关抗震专家分析，转换梁截面设置劲性钢骨能够有效增强抗震能力到特一级，如图1所示：
4 实例工程分析
本文将要分析的案例为上海市世博园区某超限高层的建筑结构。
首先分析建筑主体结构的选型方案，之后介绍一些针对该超限建筑的一些不规则面的设计和计算分析，让整栋建筑的设计方案科学、合理、可行。
4.1 项目概况
本建筑选址世博园区，主要功能为写字办公楼，主楼合计29层，裙楼4层，结构高度合计150m，地上建筑面积合计8万m2。
该建筑物的抗震等级按照7级标准设计建设，基本风压为0.55kN/m2。
结合建设地点的地质条件，采用钻孔灌注桩进行建设[2]。
4.2 结构选型
本工程选用框架-核心筒结构体系，因为本工程对应的是100到200m级别的超限建筑，结合建筑中常用的集中交通核模式，同时充分考虑整体结构的抗侧刚度和建设单位的成本控制要求，最终选定结构选型。
其中核心筒作为抗侧力的首要工具，承担起了建筑中绝大部分的水平荷载；框架部分同时具有一定的抗侧力作用，不过主要用于承担超限建筑中的竖向荷载。
经过电脑模拟软件设计和分析显示，采用框架-核心筒结构的本建筑在满足使用和成本控制的前提下，具有良好的结构稳定性。
本工程中典型楼层平面图如图2所示：
4.3 部分超限控制措施浅析
本建筑经判定属于超限建筑，在设计中采用多种软件进行结构指标的控制，超限计算控制措施主要有以下五大方面构成：
计算模型说明：地震作用按照两个主轴方向输入，同时需要考虑到5%的偶然偏心地震的可能性，同时测算在该类型地震发生时的扭转影响，分析采用振型分解反应谱法和弹性时程法进行。
小震弹性反应谱分析：在地震规模较小时结构处于弹性状态，部件承载力都处于设计范围内。
主计算程序为盈建科YJK1.8，用于結构的主要指标控制和构件的配筋计算；同时采用副计算程序MIDAS Building对主程序的计算结构进行审核和复查工作。
小震弹性时程分析：为了让超限建筑保持良好的抗震能力，本工程采用弹性时程分析进行地震模拟计算。
根据场地类型选用不同相应的地震波，对结构进行地震下的弹性时程分析。
设计时地震作用取7条时程曲线的计算平均值和振型分解反应谱法计算结构的最大值。
性能设计相关计算：依据相应的性能目标，本工程进行了中震弹性、大震不
屈服等弹性计算，确保建筑中的有关构建能够满足设计要求。
弹塑性静力分析：本工程同时进行了罕见大地震作用下的薄弱层塑性变形测量，采用动力弹塑性时程分析法演算塔楼在遭遇罕见地震情况下的结构受力变形情况。
5 结束语
总而言之，目前随着我国城市用地地日趋紧张，越来越多的开发商把楼设计得更高，以缓解用地不足的问题。
这导致很多超限建筑的产生，作为建筑结构设计人员，一定要注意对于超限建筑的结构设计，认真比较本文提到的四种结构选型，重视在结构设计中的关键点和注意事项，争取让超限建筑的结构设计完善，间接保障整体建筑的质量和安全性。
参考文献
[1] 李智楠.超限高层建筑结构设计分析[J].城市建筑，2015（12）：87-89.
[2] 张晓丽.上海某超限高层建筑结构设计分析[J].建筑结构，2017（6）：47-51.
贾文沛（1983-），男，工程师，硕士研究生，工作方向：建筑结构设计。
