超高层建筑结构设计注意事项

目 录

一、超高层建筑与一般高层建筑结构设计的差异 ....................................................................... 2 二、结构设计特点 ........................................................................................................................... 3

2.1 重力荷载迅速增大 ........................................................................................................... 3 2.2 控制建筑物的水平位移成为主要矛盾 ........................................................................... 4

2.2.1 风作用效应加大 ................................................................................................... 4 2.2.2 地震作用效应加大 ............................................................................................... 4 2.3 P△效应成为不可忽视的问题 ....................................................................................... 4 2.4 竖向构件产生的缩短变形差对结构内力的影响增大 ................................................... 5 2.5 倾覆力矩增大。整体稳定性要求提高 ........................................................................... 5 2.6 防火、防灾的重要性凸现 ............................................................................................... 5 2.7 建筑物的重要性等级提高 ............................................................................................... 6 2.8 控制风振加速度符合人体舒适度要求 ........................................................................... 6 2.9 围护结构必须进行抗风设计 ........................................................................................... 6 三、结构设计方法 ........................................................................................................................... 6

3.1 减轻自重减小地震作用 ................................................................................................... 7 3.2 降低风作用水平力 ........................................................................................................... 7

3.2.1减小迎风面积 ........................................................................................................ 7 3.2.2 降低风力形心 ....................................................................................................... 7 3.2.3 选用体型系数较小的建筑平面形状 ................................................................... 7 3.3 减少振动。耗散输入能量 ............................................................................................... 7 3．4加强抗震措施 .................................................................................................................. 7

3.4.1 选用规则结构使建筑物具有明确的计算简图 ................................................... 8 3.4.2 采用多个权威程序(如SATWE、TAT、SAP2000等)进行计算比较 ................... 8 3.4.3 进行小模型风洞试验，获取有关风载作用参数 ............................................... 9 3.4.4 采用智能化设计，提高结构的可控性 ............................................................... 9 3.4.5 提高节点连接的可靠度 ....................................................................................... 9 3.5超高建筑结构类型中的混合结构设计 ............................................................................ 9

3.5.1 混合结构的结构类型 ........................................................................................... 9 3.5.2 型钢混凝土和圆钢管混凝土柱钢骨含钢率的控制 ......................................... 10

四、高层建筑结构方案选择的主要考虑因素 ............................................................................. 11

4.1 抗震设防烈度是超高层结构体系选用首要考虑因素之一 ......................................... 11 4.2 超高层建筑方案，应受到结构方案的制约 ................................................................. 11 4.3 超高层建筑结构体系中结构类型的选择 ..................................................................... 12

4.3.1 拟建场地的岩土工程地质条件的影响 ............................................................. 12 4.3.2 抗震性能目标的影响 ......................................................................................... 12 4.3.3 采用合理的结构类型，应考虑经济上的合理性 ............................................. 13 4.3.4 施工的合理性的影响 ......................................................................................... 14

五、关于结构的抗侧刚度问题 ..................................................................................................... 15 六 超高层建筑结构的基础设计 ................................................................................................... 16

6.1 天然地基基础 ................................................................................................................. 17 6.2 桩基础设计 ..................................................................................................................... 18

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超高层建筑结构设计注意事项

一、超高层建筑与一般高层建筑结构设计的差异

1、从房屋高度上，超高层建筑的房屋高度在100m以上直至有几百米甚至上千米的设想，而一般高层建筑的房屋高度则是在100m以下。

2、超高层建筑由于消防的要求，须设置避难层，以保证遇到火灾时人员疏散的安全。由于机电设备使用的要求，还需要设置设备层。一般超高层建筑是两者兼而使用，而对于更高的多功能使用的超高层建筑，它不只每15层设一个避难层兼设备层即可，还需要设有机电设备层。对于这些安放有设备的楼层设计除考虑实际的荷载之外，更需考虑设备的振动对相邻楼层使用的影响。同时，这些楼层的结构设计，为提高结构的整体刚度，可用来设置结构加强层。这与一般高层建筑设计是不相同的。

3、超高层建筑的结构类型选择上相对要广，除钢筋混凝土结构外，还有全钢结构和混合结构。而一般高层建筑结构除了特殊条件需要者外，多为钢筋混凝土结构。

4、超高层建筑的平面形状多为方形或近似，对于矩形平面其长宽比也是在2以内，尤其抗震设防的高烈度地区更应采用规则对称平面。否则，在地震作用时由于扭转效应大，易受到损坏。而一般高层建筑平面形状选择余地要大。

5、超高层建筑的基础形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面为

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框架．核心筒或筒中筒，基本没有一般高层建筑中所采用的梁板筏基。同时，由于基底压力大要求地基承载力很高，除了基岩埋藏较浅可选择天然地基外，一般均采用桩基。另外，超高层建筑基本不采用复合地基，而一般高层建筑则有采用。

6、房屋高度超过150m的超高层建筑结构应具有良好的使用条件，满足风荷作用下舒适度要求，结构顶点最大加速度的控制满足相关规定要求，而高层建筑设计不需要考虑。

7、超高层建筑结构设计一般都需要进行抗震设防专项审查。《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑抗震设计规范》中的B级高度房屋就规定需要进行抗震设防专项审查，还有超过《高规》中第ll章混合结构设计规定的房屋高度也需要进行抗震设防专项审查。即算是采用全钢结构，超过《抗规》)第8章规定的房屋 高度时，同样需要进行抗设防专项审查。这是因为超过现有规范规定房屋高度，还没有这样的工程经验，只有经过国内专家的评估和论证，必要时还须进行振动模型试验，才能确保工程的安全。而一般高层建筑的房屋高度多在规范容许高度范围并已有大量的科研成果和实际工程经验，除非是特别不规则结构，是不需要进行抗震设防专项审查的。

二、结构设计特点

2.1 重力荷载迅速增大

随着建筑物高度的不断增加重力荷载呈直线上升，作用在竖向构件柱、墙上的轴压力增加，对基础承载力的要求也更加提高。

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2.2 控制建筑物的水平位移成为主要矛盾 2.2.1 风作用效应加大

风是引起结构水平位移的主要因素，决定风载标准值(WK??Z?S?ZWO)大小的各参数随着建筑物高度的增加发生如下变化：?s只与建筑物的平面形状有关，基本不变；?Z变化不大(总趋势随高度增加会减小，但变化幅度不大)；WO取值较普通结构增大许多(超高层建筑属于特别重要的结构，对风作用相当敏感，应按n=100年，甚至n=200年的重现期采用)；?Z在梯度风高度范围内呈上升趋势(以地面粗糙程度C类为例，建筑物高度从100m增加到400m，抛增大约1．84倍，因此，作用在建筑物上的风载沿高度方向呈倒三角形状或抛物线状。建筑物越高，风合力就越大，合力作用点位置就越高，对建筑物产生的作用效应(如建筑物底部总剪力、总弯矩、楼层层间位移角、顶层最大水平位移值等)也越大。

2.2.2 地震作用效应加大

多遇地震下对建筑物进行弹性分析计算时，建筑物高度的增加使结构自重增加、重心位置提高，地震作用产生的水平剪 力和竖向力增大、作用位置提高，整个结构内力增加；在罕遇地震作用下将导致薄弱部位的加速破坏。 2.3 P△效应成为不可忽视的问题

超高层建筑高宽比较大，侧向刚度相对较弱，水平位移量大，重力与水平位移所产生的附加弯矩常常大于初始弯矩的10%，必

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