高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：第八章 超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超限高層建筑工程超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定（建設(shè)部令第111號(hào)）2002年9月1日本規(guī)定所稱超限高層建筑工程，是指超出國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程所規(guī)定的適用高度和適用結(jié)構(gòu)類型的高層建筑工程，體型特別不規(guī)則的高層建筑工程，以及有關(guān)規(guī)范、規(guī)程規(guī)定應(yīng)進(jìn)行抗震專項(xiàng)審查的高層建筑工程。超限高層建筑工程所在地的省、自治區(qū)、直轄市人民政府建設(shè)行政主管部門，負(fù)責(zé)組織省、自治區(qū)、直轄市超限高層建筑工程抗震設(shè)防專家委員會(huì)對(duì)超限高層建筑工程進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查。應(yīng)當(dāng)在初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行審查，并在施工圖審查時(shí)檢查抗震專項(xiàng)審查意見的落實(shí)情況。超限高層建筑工程出現(xiàn)的背景城市用地的緊張向高空和地下發(fā)展；公眾

2、審美觀的多樣化建筑的形態(tài)不斷變化和創(chuàng)新；市場(chǎng)需求的不斷變化住宅方面的需求多樣化促使設(shè)計(jì)者要不斷翻新；技術(shù)法規(guī)的滯后技術(shù)方面的滯后以及與行政法規(guī)相比的滯后，根源也是研究方面的滯后。高層建筑工程的地震破壞現(xiàn)象建筑結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則豎向不規(guī)則建筑的地震破壞豎向不規(guī)則建筑的地震破壞豎向不規(guī)則建筑的地震破壞豎向不規(guī)則建筑的地震破壞豎向不規(guī)則建筑的地震破壞-中間層毀壞豎向不規(guī)則建筑的地震破壞-中間層毀壞豎向不規(guī)則建筑的地震破壞-中間層毀壞連體結(jié)構(gòu)的地震破壞頂部塔樓倒塌立面收進(jìn)建筑的地震破壞立面收進(jìn)建筑的地震破壞立面收進(jìn)建筑的地震破壞一字型剪力墻的地震破壞一字型剪力墻的地震破壞一字型剪力墻的地震破壞短肢剪力墻的

3、破壞超限高層建筑工程超限高層建筑工程的抗震設(shè)防專項(xiàng)審查內(nèi)容包括：（一）建筑抗震設(shè)防依據(jù)；（二）場(chǎng)地勘察成果；（三）地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案；（四）建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)和性能目標(biāo)；（五）總體計(jì)算和關(guān)鍵部位計(jì)算的工程判斷；（六）薄弱部位的抗震措施；（七）可能存在的其他問題，包括政府投資項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)合理性。超限高層建筑工程超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)建質(zhì)2010109號(hào)（一）房屋高度超過規(guī)定，包括超過建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第6章現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和第8章鋼結(jié)構(gòu)適用的最大高度、超過高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第7章中有較多短肢墻的剪力墻結(jié)構(gòu)、第10章錯(cuò)層結(jié)構(gòu)和第11章混合結(jié)構(gòu)最大適用高度的高層建筑工程

4、；（二）房屋高度不超過規(guī)定；但建筑結(jié)構(gòu)布置屬于抗震規(guī)范、高層混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)程規(guī)定的特別不規(guī)則的高層建筑工程。（三）高度大于28m且屋蓋結(jié)構(gòu)超出網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定的常用形式的大型公共建筑工程（暫不含膜結(jié)構(gòu)）。建筑物高度超限的認(rèn)定 高度超限控制及概念設(shè)計(jì)要求 1 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋，超過時(shí)宜改用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。2 部分短肢剪力墻結(jié)構(gòu)房屋，超過時(shí)宜改用框架剪力墻結(jié)構(gòu)或剪力墻結(jié)構(gòu)。3 鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)房屋，接近上述超高上限時(shí)，宜在結(jié)構(gòu)的底部采用勁性混凝土柱、鋼管混凝土柱或者鋼管與混凝土雙重組合柱。大于超高上限時(shí)，宜改變結(jié)構(gòu)體系，例如改為筒中筒結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)或鋼與混凝

5、土混合結(jié)構(gòu)等。 4 鋼筋混凝土筒中筒結(jié)構(gòu)房屋，超過上述限值時(shí)宜改變結(jié)構(gòu)類型，采用強(qiáng)度和延性更好的結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)體系。特別不規(guī)則的高層建筑特別不規(guī)則的高層建筑特別不規(guī)則的高層建筑規(guī)則性超限程度控制和概念設(shè)計(jì)平面布置中的凹口深度超限、平面中樓板間連接較弱的情況、平面布置中局部突出超限，宜調(diào)整建筑和結(jié)構(gòu)平面布置。 立面收進(jìn)層等效剪切剛度與下層等效剪切剛度之比不宜小于50%，且連續(xù)兩次收進(jìn)后的等效剪切剛度不宜小于未收進(jìn)層的30%。當(dāng)連體部位的層數(shù)超過該建筑總層數(shù)的 20時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震極為不利，并會(huì)大大增加結(jié)構(gòu)的造價(jià)。連接體下的兩個(gè)塔樓的層剛度不宜相差太大（不宜相差30及以上）。立面開洞的洞口宜設(shè)置在中

6、部，洞口尺寸不宜大于整個(gè)建筑立面面積的30。多塔樓建筑的塔樓對(duì)底盤宜對(duì)稱布置，各塔樓結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與底盤結(jié)構(gòu)剛度中心的距離不宜大于該方向底盤邊長(zhǎng)的25%。 轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)型式，宜優(yōu)先采用梁式轉(zhuǎn)換，并避免主、次梁多次轉(zhuǎn)換。對(duì)于采用框支層的轉(zhuǎn)換層，其位置7度時(shí)不應(yīng)超過7層，8度時(shí)不應(yīng)超過5層。 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型、計(jì)算結(jié)果應(yīng)符合下列要求（一）通過結(jié)構(gòu)各部分受力分布的變化，以及最大層間位移的位置和分布特征，判斷結(jié)構(gòu)受力特征的不利情況。 （二）結(jié)構(gòu)各層的地震剪力與其以上各層總重力荷載代表值的比值，應(yīng)符合抗震規(guī)范的要求，、IV類場(chǎng)地條件時(shí)尚宜適當(dāng)增加。 （三）結(jié)構(gòu)時(shí)程分析所用的地震波應(yīng)符合規(guī)范要求，持續(xù)時(shí)間一般

7、不小于結(jié)構(gòu)基本周期的5倍；彈性時(shí)程分析的結(jié)果，一般取多條波的平均值，超高較多或體型復(fù)雜時(shí)宜取多條波的包絡(luò)。 （四）軟弱層地震剪力和不落地構(gòu)件傳給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力的調(diào)整系數(shù)取值，超高時(shí)宜大于規(guī)范的規(guī)定值；樓層剛度比值的控制值仍需符合規(guī)范的要求。結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型、計(jì)算結(jié)果應(yīng)符合下列要求（五）上部墻體開設(shè)邊門洞等的水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)具體情況加強(qiáng)；必要時(shí)，宜采用重力荷載下不考慮墻體共同工作的手算復(fù)核。 （六）必要時(shí)應(yīng)采用靜力彈塑性分析或動(dòng)力彈塑性分析方法確定薄弱部位。 （七）鋼結(jié)構(gòu)和鋼一混結(jié)構(gòu)中，鋼框架部分承擔(dān)的地震剪力應(yīng)依超限程度比規(guī)范的規(guī)定適當(dāng)增加。 （八）必要時(shí)應(yīng)有重力荷載下的結(jié)構(gòu)施工模

8、擬分析。 （九）當(dāng)計(jì)算結(jié)果有明顯疑問時(shí)，應(yīng)另行專項(xiàng)復(fù)核。多剛體彈性連接樓板計(jì)算模型多剛體彈性連接樓板計(jì)算模型抗震計(jì)算分析（1）結(jié)構(gòu)自振特性的計(jì)算結(jié)果，要判斷和評(píng)價(jià)扭轉(zhuǎn)振型的影響。周期比控制。（2）樓層或?qū)娱g位移比分布。位移比控制。（3）結(jié)構(gòu)最大層間位移及其沿高度的分布，分析有無變形突變層？層間位移角控制。（4）結(jié)構(gòu)總變形、地震作用力及剪力沿高度的分布，分析有無突變層？（5）各主軸方向地震剪力與總重力荷載代表值的比值。有效質(zhì)量系數(shù)的控制。（6）超限部位的內(nèi)力和變形分析。主要構(gòu)件的軸壓比控制大小。（7）高度和高寬比超限時(shí)的穩(wěn)定和抗傾覆驗(yàn)算、外圍構(gòu)件軸壓比控制及樁身抗拔驗(yàn)算。（8）結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度沿高度

9、的分布。剛度比控制。（9）對(duì)計(jì)算模型的特別說明和圖示，例如樓板彈性變形的考慮等。結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)措施應(yīng)符合下列要求（一）對(duì)抗震等級(jí)、內(nèi)力調(diào)整、軸壓比、剪壓比、鋼材的材質(zhì)選取等方面的加強(qiáng)，應(yīng)根據(jù)烈度、超限程度和構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中所處部位的不同，區(qū)別對(duì)待、綜合考慮。 （二）根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，采用增設(shè)芯柱、約束邊緣構(gòu)件、型鋼混凝土、鋼管混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)的減震耗能設(shè)計(jì)等提高延性的措施。 （三）抗震薄弱部位應(yīng)在承載力和細(xì)部構(gòu)造兩方面有相應(yīng)的綜合措施。巖土工程勘察成果應(yīng)符合下列要求（一）波速測(cè)試孔數(shù)量和布置應(yīng)符合規(guī)范要求；測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)量應(yīng)符合規(guī)定。 （二）液化判別孔和砂土、粉土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)據(jù)以及粘粒含量分

10、析的數(shù)量應(yīng)符合要求；水位的確定應(yīng)準(zhǔn)確、合理。 （三）場(chǎng)地類別劃分、液化判別和液化等級(jí)評(píng)定、不利和危險(xiǎn)地段判斷（含斷裂評(píng)價(jià)）應(yīng)準(zhǔn)確、可靠，脈動(dòng)測(cè)試結(jié)果僅作為參考。地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案應(yīng)符合下列要求（一）地基基礎(chǔ)類型合理，地基持力層選擇可靠。（二）主樓和裙房設(shè)置沉降縫的利弊分析正確。 （三）建筑物總沉降量和差異沉降量控制在允許的范圍內(nèi)。上海環(huán)球金融中心大廈主樓地下3層，地上101層，地面以上結(jié)構(gòu)高度492m；采用了三重結(jié)構(gòu)體系抵抗水平荷載，它們由巨型框架、鋼筋混凝土核心筒和伸臂鋼桁架組成；工程概況 巨型柱采用鋼骨混凝土，帶狀桁架及轉(zhuǎn)換桁架采用鋼桁架；巨型斜撐、伸臂桁架采用鋼管混凝土；核心筒在79層

11、以下為鋼筋混凝土剪力墻，79層以上的核芯筒采用鋼支撐和鋼支撐外包混凝土的混合結(jié)構(gòu)形式。核心筒豎向不連續(xù)，在57層-60層及78層-79層樓層處進(jìn)行了二次轉(zhuǎn)換，連接部分構(gòu)造復(fù)雜；伸臂桁架在核心筒內(nèi)不貫通；周邊巨型斜撐不封閉，巨型柱在42層以上分叉后，所形成的傾斜面上未設(shè)置斜撐，由于考慮到建筑立面效果和采光的要求，巨型斜撐采用的是單向斜撐。 結(jié)構(gòu)超限情況 核芯筒豎向布置不連續(xù)，不符合豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下連續(xù)貫通的要求。帶狀桁架、伸臂桁架和核芯筒內(nèi)的轉(zhuǎn)換桁架等結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層，使得結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度沿豎向分布不均勻。結(jié)構(gòu)高度、高寬比超限。針對(duì)超限的結(jié)構(gòu)措施 1 結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)適當(dāng)提高一級(jí)（已是特一級(jí)的不再提高）； 2 建議適當(dāng)調(diào)整6層以下各層水平剛度，增加結(jié)構(gòu)延性； 3 在伸臂桁架、帶狀桁架與巨型斜撐的交匯處，加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的連接； 4 適當(dāng)加強(qiáng)6層7層樓層外圍鋼柱的剛度。 廣州天王中心高度：180.5m，巨型框架核心筒結(jié)構(gòu)，地下室跨越地鐵隧道，立面剛度有突變?？拐鹩?jì)算分析，振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)。上海交銀金融大廈兩塔樓之間用三層鋼構(gòu)架弱連接；兩塔樓平面形狀為梯形，兩個(gè)塔樓均有很大偏心且立面有較大收進(jìn)。塔樓高寬比遠(yuǎn)大于6；高度: 240m，高度超高。