发布时间：2023-07-24 16:32:21
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的超高层建筑结构设计样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：复杂高层；超高层；建筑结构设计
引 言
复杂高层与超高层与普通的高层建筑有所不同，必须引起设计人员的注意。随着超高建筑物的不断增加，虽然逐渐地暴露出一些设计方面存在的不足，但这些问题为人们在日后的超高建筑建设方面积累了一定的经验。为此，本文首先对复杂高层与超高层建筑与普通高层的差异进行比较，然后对复杂高层与超高层建筑的结构设计进行论述。
1 复杂高层与超高层建筑和普通高层建筑在结构设计上的区别
复杂高层与超高层建筑和普通建筑在结构设计上存在明显的差异，一般普通高层的高度基本都建立在200m以内，而复杂高层与超高层建筑的高度基本都在200米以上乃至上千米。对于普通高层，人们大多采用的是混凝土的结构设计，但复杂高层与超高层建筑在结构设计方面还可以选择全钢结构或者混合的结构设计。同时由于复杂高层与超高层建筑对消防以及机电设备的要求要更高一些，因此要考虑到避难层与机电设备层的设计。为避免地震等自然灾害对建筑物的破坏，复杂高层与超高层建筑在平面形状的选择上较普通的高层建筑要少得多，并且要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》的抗震要求。另外复杂高层与超高层建筑需要考虑风载荷作用下舒适度的问题，而普通高层建筑无需考虑。
2 复杂高层与超高层建筑结构设计需要考虑的问题
2.1 抗震设防烈度
对于超过100m以上的建筑物，在不同强度的抗震设防烈度下，对于建筑物的高度要求也是不尽相同的。一般情况下，抗震设防烈度在8度的区域不适宜建设300m以上的建筑物，复杂高层与超高层建筑适合建设在抗震设防烈度在6度的地区。
2.2 结构方案
对于一个优秀的建筑设计师来说，在设计中首先就要考虑到建筑物的结构方案问题，尤其对于复杂高层与超高层建筑来说，如果结构方案选择不当，将会引起整个方案的调整，因此，在设计单位进行建筑方案设计时，需要有结构专业参与到设计当中。
2.3 结构类型
在复杂高层与超高层建筑结构类型的选择上，人们不但要充分考虑到拟建方案所在地的岩土工程地质条件，同时要考虑到该区域的抗震度要求。另外，为了节约建筑成本，人们还需要充分考虑到在工程造价问题以及施工的合理性问题，同等条件下选择造价较低的合理的结构类型。
2.4 关注舒适度和施工过程
2.4.1 高层建筑水平振动舒适度
复杂高层与超高层建筑因其结构较柔，设计时，除保证结构安全外，还需满足室内居住人群的舒适度要求，高层混凝土规程、高钢规程均提出了明确的设计要求，需对高层建筑物在顺风向和横风向顶点最大加速度进行控制。复杂高层建筑需讲行舒适度分析，对混凝土结构阻尼比宜取0.02，对混合结构、钢结构阻尼比可根据情况取0.01～0.02舒适度验算时，可取10年重现期下风压值进行。高层混凝土规程和高钢规对舒适度验算的要求，公寓类建筑（如住宅、公寓）和公共建筑（如办公、旅馆）因功能不同，其水平振动指标限值也有所不同。当水平振动舒适度不满足或为进一步提高舒适度水平时，可采用增设TMD（可调质量阻尼器），TLD（可调液体阻尼器）等方法实现。
2.4.2 大跨、悬挑柔性楼盖竖向振动舒适度控制
复杂高层建筑设计中常设计大跨度楼板、空中连桥、大跨悬挑等复杂建筑特征，此类部位由干结构竖向自振频率较低，与行人激励频率相近，彼时需对楼盖设计时的舒适度问题予以关注。高层混凝土规程要求楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz，且对不同竖向自振频率下的楼盖竖向振动舒适度峰值也提出了控制要求。因适用对象不同，住宅、办公建筑、商场及走廊建筑的竖向振动峰值加速度限值亦不相同。
2.4.3 设计时应考虑施工建造过程的可实施性
设计人员在结构设计时，应注意复杂节点部位钢筋及钢材传力的可靠性以及现场施工的可实施性。型钢混凝土梁柱节点中主筋与型钢相交时常用四种处理方法：①钢筋绕讨型钢；②型钢表面焊接钢筋连接套筒；③钢板上开洞穿钢筋；④钢筋与型钢表面加劲板相焊接。复杂高层建筑施工方法会采取一些特殊工艺，如某塔采用“内理型混凝土施工、造型中部增设水平临时支撑桁架”见图1。
3 复杂高层与超高层建筑的结构设计
3.1 风载荷
在复杂高层与超高层建筑的结构当中，由于建筑结构的第一自振周期与其所在地面卓越周期相差很大，随着建筑物高度的不断增加，风载荷的影响要远远大于地震对建筑物的影响，特别是对于一些比较柔的复杂高层与超高层建筑，风载荷是它结构设计中的控制因素。因此，人们有必要对风载荷进行专业的研究。一般情况下，我国规定风载荷的计算公式为Wk=βzμsμzW0，其中μz为风压高度的变化系数。其中A类地面：μz=0.794Z0.24；B类地面：μz=0.479Z0.52；C类地面：μz=0.284Z0.40。在《建筑结构荷载规范》当中，对200m以上的复杂高层与超高层建筑也进行了相应的规范，其中就包括在对复杂高层与超高层建筑确定非圆形截面横风向风振等效风荷载情况时，要求必须进行风洞试验。它的主要目的在于通过试验对建筑外形的空气动力进行进一步优化，同时确定围护结构以及主体结构的风载荷的标准值，对设计整体进行优化。
3.2 重力载荷
对于复杂高层与超高层建筑，在设计时要考虑到重力载荷的传力情况，实现合理的传力途径，因此在设计时对于重力载荷的途径要尽可能地直接明了，同时要充分考虑到因建筑外圈框架和核心筒之间轴压比之间的差异而造成的变形差对水平构件产生的影响。一般采用一些施工的处理方法连接框架与核心筒。
3.3 混合结构的设计
在复杂高层与超高层的建筑当中，很多时候都会采用混合结构设计，混合结构分为三种，而在实际中常用的是圆钢管或者是矩形钢管的混凝土框架与钢筋混凝土核心筒的混合结构，以及型钢混凝土框架与钢筋混凝土核心筒（内外框梁为钢梁或型钢混凝土梁）的混合结构两种。每种结构类型在设计上对钢材用量的需要也不尽相同。在设计中，要考虑到对型钢、圆钢管混凝土中柱钢骨的含钢量，严格按照技术规程的要求进行控制，同时，在钢筋混凝土的核心筒要设置型钢柱，这样就可以确保型钢混凝土、筒体延性相同，从而促使它们两者之间的竖向变形减小。对于结构抗侧刚度无法满足变形需要的混合结构，人们采取相应措施进行弥补。比如，设置水平伸臂桁架的加强层，或利用避难层或设备层在外框或外框筒周边设置环状桁架。
4 复杂高层与超高层建筑结构设计的关键点
4.1 构造设计要合理
在对复杂高层与超高层建筑物进行设计时，必须保证构造的设计谨慎并合理，重点要注意对一些薄弱的部位进行加强，避免出现薄弱层，充分考虑到温度应力对建筑物的影响以及建筑物的抗震能力，注意构件的延性以及钢筋的锚固长度，在对平面和立面进行布置时要确保平整均匀。
4.2 计算简图要合适
计算简图是对建筑物结构进行计算的基础，它直接关系到复杂高层与超高层建筑的结构安全。为了保证结构的安全性，人们必须从计算简图抓起，慎重研究，合理选择，对于存在于计算简图中的误差，要保证其值控制在技术规程允许的范围内。
4.3 结构方案选择要合理
建筑方案的合理性取决于结构方案是否合理，因此，在选择结构方案时不但要充分考虑到经济因素，还要充分考虑方案的结构形式和结构体系，同时能够充分结合设计要求、材料、施工以及自然因素等来确定结构方案，确保结构方案的合理性。
4.4 基础方案选择要合理
在进行基础方案的设计中，设计师要考虑到载荷的分布情况，工程所在的自然因素、地质条件，施工方的施工条件，周围建筑物对所设计建筑物造成的影响等各方面因素，以此来确保基础方案的选择既经济又合理，达到最优效果。
5 结束语
复杂高层与超高层建筑是社会发展的必然结果，随着科技进步，越来越多的复杂高层与超高层建筑将会逐渐亮相于城市之中，我们虽然在复杂高层与超高层建筑当中取得了一定的成绩，但仍需我们不断研究与改进，使复杂高层与超高层建筑的结构设计更加完美，发展更为迅速。
参考文献
[1]陈晓丹.超高层建筑设计中需要注意的问题[J].企业技术开发.2011（01）：24～25.
关键词 ：超高层建筑 结构设计 结构体系 整体倾斜
引言
一般情况下，高层的建筑概念设计有很多种，但对于加强高层建筑抗震能力的概念设计则运用的比较广泛。超高层建筑的设计以及施工通常都要耗费更多的财力和物力，因此控制好超高层建筑的质量和抗震效果至关重要。但如何设计高层建筑结构的方法却是不确定的，在这个过程中需要考虑建筑物的自身特征以及相关的外部因素。本文主要介绍的就是关于超高层建筑在进行结构设计时应当注意的问题，并作出提升超高层建筑结构设计质量的相关建议。
一、 关于超高层建筑的结构设计特点以及相关要点
（一） 重力荷载迅速增大，控制建筑物的水平位移成为主要矛盾
由于超高层建筑相对于其他类型的建筑具有不同的特性，使得其建筑结构的设计也具有自身的一些特点。首先，超高层建筑在高度上具有其他建筑所不可比拟的特性。因此，随着建筑物的高度不断上升，其重力荷载也呈直线上升的趋势，作用在竖向构件柱以及墙上的轴压力也随之增加。在这样的条件下对于基础的承载力也就提出了更高的要求。与此同时，控制建筑物的水平位移也成为了主要矛盾，这种情况主要是由两方面原因所造成的。一方面，超高层建筑的高度较高，使得风作用效应加大；而风力的加大也就使得合力作用点的位置变高，从而使其对于建筑物产生的作用效应也就变得更大。另一方面，超高层建筑的高度过高使得其自身的重心位置也相应的被升高，建筑的结构自重也相应的加大，此时在地震作用下就将导致薄弱部位加速破坏。
（二） 竖向构件产生的缩短变形差对结构内力的影响增大
受力变形、干缩变形以及徐变变形都是竖向构件总压缩量的构成部分。通常情况下，受力变形都会在瞬时间完成，并且变形量能够根据胡克定律进行大致的测量。而干缩变形所需要的时间则相对较长，通过相关的统计数据对比可以发现，在一般条件下干缩变形量大致占总压缩量的三分之一左右。而耗时最长的就是徐变变形量，线性徐变能够通过公式进行相应的计算。而受到构件的总压缩量随着高度的不断上升而增大的影响，使得在超高层建筑中竖向构件产生的缩短变形差对于结构内力的影响也逐渐变大。
（三） 倾覆力矩增大，整体稳定性要求提高
超高层建筑由于在建设的过程中，高度不断上升使得侧向风力引起的倾覆力矩也会不断增加，随之而来的是抗倾覆力的要求也随之升高。许多具体的工程施工中都会采用增加基础埋深以及加大基础宽度或者是采取抗拔桩基等手段来达到保证整体稳定性的需求，来强化整体的稳定性。
（四） 防火防灾的重要性显现，建筑物的重要性等级升高
与此同时，在进行超高层建筑的结构设计时应当着重考虑防火防灾的功效，凸显出防火放防灾的重要作用。这是由于超高层建筑的一些建筑材料虽然具有耐热的特性，但是耐火的功效却不甚理想，一旦放生火灾的话极易造成重大的损失。并且由于高层建筑与地面之间的空间距离较大，高层中的人们很难找到有效的逃生途径也容易造成大的人员伤亡。此外，在出现地震等坍塌性事故时，需要较长的疏散时间，但超高层建筑大多采用钢筋混凝土结构，在长时间的疏散过程中极易发生其他的安全事故。与此同时，超高层建筑的投资一般都比较巨大，并且在所属区域一般都应是当做代表性建筑来建造的。所以超高层建筑无论是在经济上，还是在文化乃至政治上都具有较强的影响。为此，在进行超高层结构的设计时务必要强化结构设计的可靠性，强化建筑的整体性能质量。
（五） 控制风振加速度符合人体舒适度要求
一般情况下，风力的作用效果都会随着高度的升高而不断加强，在超高层建筑中风力的作用效果尤为明显。但是风振作用过于显著会影响到人们的舒适度，不利于人们的工作和生活，因此如何处理好风振及速度与人体舒适度之间的平衡成为了超高层建筑结构设计的重要问题。为此，必须控制好顶层的最大加速度，使其满足规定的限值。此外还要掌控好由风振带来的扭转加速度，通常情况下不应该超过标定的限值。与此同时，鉴于超高层建筑的高度较大，使得垂直于围护结构表面上的风载标准也迅速增大，所以围护结构必须进行抗风设计。
二、 超高层建筑结构设计的具体方法
进行超高层建筑的结构设计不仅要掌握好相关的要点，了解相关的结构特征，还要在具体的结构设计上合理的利用设计方法。首先，根据超高层建筑的自身特点就要做到减轻自重，减少地震作用。在这方面通常可以采用高强度轻质材料，全钢结构以及轻质隔断等都能够起到很明显的减轻结构自重，减小地震作用的效果。其次，就要降低风作用的水平力。降低风作用水平力的主要手段可以从减小迎风面积、降低风力形心以及选用体型系数较小的建筑平面形状来实现。其中为了减小迎风面积可以采用正方形的平面形式，如果计算对角线方向的迎风面宽则可以采用圆形的平面形式。而降低风力形心的方式主要可以通过采用下大上小的立面体型来实现，这种方式不仅可以有效的减小高风压在高处的迎风面积，也可以通过降低风作用的重心来使建筑物底部的倾覆总弯矩减小。与此同时，还应做到减少振动耗散输入能量。在这方面主要可以采取阻尼装置或者加大阻尼比的方式来实现。还要选择耗能、减振的结构体系，像利用偏心支撑的钢结构具有耗能的水平段，使用橡胶支座都能够做到有效的减振。最后需要完成的就是加强抗震措施。为了强化超高层建筑的抗震能力，就要从多方面共同入手。首先就要为建筑配有明确合理的计算简图，科学的分析地震作用以及相关的受力情况。大多数情况下，圆形、正多边形以及正方形等平面形状能够做到避免强弱轴的抗力不同和变性差异。但在具体的设计过程中也需要考虑到相应的问题。例如，要注意到结构平面形状是否做到对称，是否设置了多道抗震防线以及是否在满足了强度等方面的需求后采用了延性更好的结构材料等。此外，为了保证结构设计的科学性还应利用多个权威程序进行核算对比，使计算出的结果更加具有科学性和说服力。并且在设计上应当尽量向智能化方向偏转，增强对于结构设计的可控性。
结束语
超高层建筑结构的设计对于建筑的整体效果和实际功能质量具有重要的影响，但是适合的设计方法却也不是单一的。在进行设计方法以及方案的选择上，可以根据建筑的实际特点和需要来进行有针对性的选用。但终归来说，应当通过科学的设计方法使超高层建筑具备安全、舒适以及适用等方面的特征，达到相应的设计要求，满足社会以及公众的需要。
参考文献：
[1]邱仓虎，刘建平，张宇华，谢诗溶，杜文博. 对超高层建筑结构设计中几个问题的实践与思考[J]. 建筑结构，2012，07：22-26.
【关键词】超高层建筑；SRC型钢柱；结构设计中的问题；施工方法
1 超高层建筑结构设计应考虑的问题
1.1 采用SRC柱时，柱中型钢下端的埋置部位问题
高层及超高层建筑地下室的层数依据基础埋深、使用功能、地质条件综合确定，少则二至三层，多则四层及以上。如果地下室的竖向刚度和水平刚度能满足《抗规》6.1.14条和《高规》5.3.7条的相关要求，那么，地下室的顶板可作为上部结构的嵌固部位，即是说计算时可以地下室的顶板为固定端对上部结构(悬臂体)进行抗震、抗风等进行整体计算。《抗规》6.1.3条和《高规》4.8.5条规定，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。超高层建筑结构的底层柱及抗震墙，因要考虑延性和降低轴压比等技术因素，同时又要从使用上考虑尽可能减少竖向构件截面，以争取更大的使用率等非技术因素，往往采用SRC柱。如果为多层地下室，且嵌固端在首层，那么，在不考虑延性因素，轴压比能满足要求的前提下地下一层以下的柱是否可不设SRC柱。
笔者认为，对超高层建筑结构SRC柱中的型钢应锚固到基础中，锚固在地下一层以下的柱中存在不安全因素，原因是：对带有地下室的高层建筑来说，目前计算时通用的做法是：考虑土体或大底盘对地下室的侧向约束，将地下室刚度进行放大。因此，将地下室顶板作为上部结构嵌固部位计算，和实际结构变形相比存在一定误差。某些超高层项目，出于多种理由本应将生根于基础面或基础中的SRC中的型钢，移至地下一层以下柱中，此做法，有待商榷[3]。
1.2 地基规范允许的基础整体倾斜对超高层建筑的整体稳定性影响问题
《地基规范》3.0.4.2条规定：计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。同时，《地基规范》5.3.4条对建筑物的地基变形允许值规定如下：多层和两层建筑的整体倾斜，当高度高于100m时，建筑物的地基变形允许值为0.002，也就是1/500。超高层建筑的基础一般为刚性基础，如果忽略高层建筑地下室的埋深、地下室外墙因土压力产生的摩擦力等要素对整体倾斜产生的约束作用。那么，上部结构也将有1/500的倾斜。
目前，大家公认重力二阶效应，一般由两部分组成。一是构件自身挠曲引起的附加重力效应，叫效应；二是结构在水平荷载或水平地震作用下产生侧移变位后，重力荷载由于该侧移而引起的附加效益，即效应。对一般高层建筑结构而言，效应的影响相对较小，一般能够忽略不计，由于结构侧移和重力荷载引起的效应相对较为明显，可使结构的内力和位移增加，位移较大时甚至导致结构失稳。故重力二阶效应实际上是效应。也即现行《抗规》与《高规》涉及的效应[4]。
高层和超高层建筑结构只要有水平侧移，就会引起重力荷载作用下的侧移二阶效应。其大小及结构侧移和重力荷载自身大小直接相关。高层和超高层建筑基础的整体倾斜，从理论上讲，会使高层建筑结构产生水平侧移，也会引起效应。现行《高规》或《抗规》有关涉及效应的规定中，似未明确考虑规范允许的基础整体倾斜对结构侧移的累积效应。作者认为，对超高层建筑来说，一般高宽比比较大，效应敏感。其结构弹性计算与弹塑性变形计算时，结构侧移中应考虑地基规范允许的基础整体倾斜值的累积侧移，同时考虑由此对结构整体稳定性的影响。
2 超高层建筑SRC型钢柱的施工方法
笔者所在工程主体结构地上43层，地下2层，嵌固位置为地下2层底板, 主体结构采用框架-核心筒结构，主体结构柱采用SRC型钢混凝土柱，钢骨柱为十字型截面，截面型号十900×500×20×28。根据本工程的特点，确定了如下的施工方法：
2.1 第一段钢骨柱及上部钢骨柱的吊装
安装前要对予埋件进行复测，并在基础上进行放线。根据钢骨柱的底标高调整好螺杆上的螺帽。然后钢骨柱直接安装就位。当由于螺杆长度影响，螺帽无法调整时，可以在基础上设置垫板进行垫平，就是在钢骨柱四角设置垫板，并由测量人员跟踪抄平，使钢骨柱直接安装就位即可。每组垫板宜不多于4块。垫板与基础面和柱底面的接触应平整、紧密。钢骨柱用汽车吊吊升到位后，首先将钢骨柱底板穿入地脚螺栓，放置在调节好的螺帽上，并将柱的四面中心线与基础放线中心线对齐吻合，四面兼顾，中心线对准或已使偏差控制在规范许可的范围以内时，穿上压板，将螺栓拧紧，并在钢骨柱四周及时拉设缆风绳确保其稳固，此时即为完成钢骨柱的就位工作。当钢骨柱吊装并校正完毕后，及时利用缆风绳进行固定，保证钢骨柱的稳定，同时通知土建单位对地脚进行扎筋、（二次）浇灌等施工，对钢骨柱进一步稳固。
上部钢骨柱的安装与首段钢骨柱的安装不同点在于柱脚的连接固定方式上不同。上部钢骨柱吊点设置在钢骨柱的上部,利用四个临时连接耳板作为吊点。吊装前，下节钢骨柱顶面和本节钢骨柱底面的渣土和浮锈要清除干净，保证上下节钢骨柱对接面接触顶紧。
2.2 钢柱校正
钢柱的校正主要有钢柱错口校正、钢柱轴线校正、垂直度校正及钢柱标高的调整。第一节柱柱脚的位移调整以基面中线与柱身中线对齐为标准，如有偏差，用千斤顶往反方向调整，千斤顶的反作用受力点可作用在劲性柱脚插筋的根部。第一节柱校正到位后用揽风绳拉住柱顶耳板与底板固定或用角钢与柱身焊接并支撑在混凝土地面上，且将柱底板与垫块围焊，以防柱钢筋施工过程中对钢柱的垂直度的影响[1]；
上部柱校正完后应用马板在柱接头处将上段柱与下段柱相对固定，待钢柱对接焊完后将马板割掉；
钢柱标高的调整：对于标高偏差超规范的钢柱须对标高进行调整，对于标高偏差较大的须在加工厂进行调整，偏差较小的可以在现场调整，一般调整方法是在钢柱接头位置加垫铁；
钢柱轴线校正到正确位置后，进行钢柱垂直度复核，确保钢柱垂直度在规范允许范围内；
钢柱垂直度的校正采用两台经纬仪分别置于相互垂直的轴线控制线上（借用1m线），精确对中整平后，后视前方的同一轴线控制线，并固定照准部，然后纵转望远镜，照准钢柱头上的标尺并读数，与设计控制值相比后，判断校正方向并指挥吊装人员对钢柱进行校正，直到两个正交方向上均校正到正确位置。
2.3 钢骨柱垂直度校正及焊接偏差预留值
用两台经纬仪从柱的纵横两个轴向同时观测，依靠千斤顶进行调整。柱底部依靠揽风绳葫芦高速柱顶部，无误后固定柱脚，并牢固栓紧揽风绳。
由于钢骨柱接头焊接后会有一定收缩，因此钢骨柱在垂直度校正时必须预留焊接收缩值，外侧柱的垂直度误差，以向外侧倾斜3mm 控制预留焊接收缩量，高层的外侧柱在安装时外侧无揽绳拉点，所以在安放柱时有意识的将柱向外侧倾，内侧系上揽风绳，既保证安全性又保证容易调整的状态。
2.4 检查验收
钢骨柱吊装校正好后，通知监理单位验收构件校正结果，验收合格后进行下道焊接工序，焊接校正等工序施工完毕，在自检合格的基础上，通知监理单位、土建单位以及第三方检测机构进行现场检查，并做好相应的资料和影像记录[2]。
3 总结
应该根据超高层建筑结构设计实践，充分考虑超高层建筑结构设计中的问题，同时积极探析SRC型钢柱的施工方法,进而确保超高层建筑能够顺利发展。
参考文献:
[1]GB50009-2001 建筑结构荷载规范.
[2]刘大海.高层建筑结构方案优选.北京：中国建筑工业出版社，2008.
关键词：基本原则；控制技术；抗震设计
中图分类号：S611文献标识码： A
随着经济的迅速发展，超高层建筑越来越多，并且向着普遍化、更超高化、功能综合化、管理智能化、环境生态化的方向发展，高层建筑的设计问题变得日益突出。设计人员不仅要掌握先进的设计方法及各种先进软件，还要掌握高层建筑的设计原理、设计特点、体系选择、抗震设计等方面的知识，如此才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。
1 超高层建筑结构体系类型及减震、抗震结构设计的基本原则
1.1超高层建筑的结构体系类型
超限高层建筑的类型主要有大底盘、大裙房、多塔楼建筑带有外挑、悬挑层的建筑。超限高层建筑经常采用的结构体系有钢筋混凝土框架―核心筒结构, 它的整体性、抗侧刚度好；混凝土钢框架结构, 具有自重轻、断面小、承载力大的优势； 随着技术的发展, 在高层住宅中也出现了新的结构体系, 如现浇框架―短肢剪力墙、现浇框支― 短肢剪力墙。
1.2 超高层建筑减震、抗震结构设计的基本原则
1.2.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。
（1）结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。
（2）对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。
（3）承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
1.2.2 尽可能设置多道抗震防线
（1）一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架- 剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成。
（2）强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。
（3）适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。
（4）在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。
1.2.3 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力
（1）构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。
（2）要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。
（3）要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。
（4）在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。
2 超高层建筑结构的减震控制技术
目前, 我国和世界各国普遍采用的抗震体系和方法是传统的抗震体系和方法, 即对基础固结于地面的建筑结构物适当调整其结构的刚度, 允许结构构件( 如梁、柱、墙、节点等) 在地震时进入非弹性状态, 并具有较大的延性, 使结构物"裂而不倒"。这种抗震设计原则, 在很多情况下是有效的, 但也还存一些问题和局限性。
因此在实施抗震设防时,必须寻找一种既安全(在突发的超烈度地震中不破坏、不倒塌) ,又适用(适用于不同烈度、不同建筑结构类型,既保护建筑结构, 又保护建筑物内部的仪器设备) ,又经济(不增加建筑造价)的新的抗震新体系, 这就是建筑结构减震控制新体系。这样, 隔震体系、消能减震体系、结构被动及主动控制体系就应运而生了。而由于隔震、消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性, 即明显有效减震( 能使结构地震反应衰减至40%~10% 或更低)、安全、简单、经济及适应性广等,它将作为一种崭新的抗震体系和理论, 必将引起专家们的关注。
隔震和减震体系类型主要有:隔震、摩擦耗能体系、被动控制体系、主动控制体系和混合控制体系。
3 超高层建筑结构的抗震设计
3.1建筑体型和结构体系
超高层建筑平面和立面的选定, 和结构的可行性、经济性密切相关。由于高层建筑是以水平荷载为主要控制荷载, 所以在抗震设计中为达到“ 小震不坏, 大震不倒” 的设计原则, 应力求平面布置简单、规则和对称, 避免有应力集中的凹角、收缩和楼、电梯间的偏置, 尽量减少扭转的影响。在风力作用下则要求建筑物外形选择合理, 提高结构的刚度。圆形、椭圆形、正多边形, 都可以大大减少风荷载影响。采用刚度较大的建筑, 可以减少风振影响和避免建筑物较大的位移。同时为了使结构具有良好的受力特性, 并满足建筑上的使用要求, 还必须选择一个合适的结构体系。
3.2适宜的刚度
在超高层建筑结构设计中, 恰如其分地确定建筑物的刚度是十分重要的。建筑物的刚度既不宜过大,结构刚度越大, 自振周期就越短, 建筑物的截面及自重也越大, 地震时受到的地震力也越大。
但也不宜将建筑物结构设计的过柔。过柔的建筑, 在风力或地震力的作用下, 会产生过大的位移及变形, 因此影响建筑物的强度、稳定性和使用性。此外, 通过调整刚度可避免地震时建筑物的震动与场地土的震动特性相同而引起共振, 造成建筑物严重破坏或倒塌。
3.3结构计算
3.3.1确定总的结构计算层及划分计算标准层
在项目中由于地下室为车库（含6级人防）,主楼的中心为筒体之外均为大统间, 所以把地下室作为一层计算。
3.3.2周期折减系数
在框架剪力墙结构中, 结构的自振周期一般采用计算的方法确定, 由于在计算中只考虑了主要承重结构（梁、柱和剪力墙）的刚度, 而刚度很大的砌体填充墙的刚度在计算中未反映, 仅考虑其荷载作用。因此计算所得的周期较实际周期长。如果按此计算地震力偏小, 偏于不安全。所以必须对计算周期进行调整折减。
3.3.3连梁刚度折减系数
剪力墙中的连梁跨度小, 截面高度大, 因此连梁的刚度也大。在地震力作用下其弯矩、剪力很大, 难以按弹性分析结果去设计。现考虑到地震时允许连梁局部开裂, 可采用连梁刚度折减系数βy 。最低可取到0.55。
3.3.4连梁高度的取法
连梁的高度一般情况下为洞口顶至上层楼面,或下层洞口至上层洞口底。但有时当上下两层层高不同并且洞口离地、楼面距离不统一时, 往往会出现连梁高度大于层高高度的现先。
3.3.5梁扭矩的折减系数
由于在结构受力计算中, 没能考虑楼板的作用。梁的计算扭矩远大于实际所承担的扭矩, 特别是对于现浇楼板结构，因此应对梁扭矩折减，折减取值范围0.4-1.0。
3.3.6计算时构件刚度及配筋超限的调整
为了使结构受力合理可行, 需要进行结构调整。使其具有合适的刚度和内力。当刚度过大时, 可采用减小构件截面尺寸的方法或开洞的方法加以解决。结构计算的孔洞开设位置, 可结合剪力墙的受力特性来进行。一般单肢剪力墙长度不宜大于8m。
3.4墙肢端部配筋的调整
在地震力作用下, 墙肢端部钢筋是主要受力钢筋, 由偏压、偏拉计算决定。当计算值较小, 按构造配置。当若干个墙肢交汇于一点时, 局部配筋则会太多,而使设计困难, 为此必须进行相应的调整。
4 结束语
随着经济的发展及社会需求的多样性，建筑的高度越来越高，体型变得更加复杂，并且建筑设计追求多功能、多变的使用空间及丰富的立面设计效果。因此，就常采用复杂高层建筑结构体系，从而使超高层建筑抗震工作成为结构设计的重点。
参考文献：
[1] 李洪恺.高层建筑结构抗震设计之我见[J].科技与企业，2012，(13).
【关键词】隔震建筑物；结构设计；超高层
1、隔震建筑的形式
1.1基础隔震
基础隔震是建筑抗震新技术家族中的佼佼者，大量试验研究及多次强震实践表明，基础隔震以其极少的投资换取很大的安全系数。基础滑动隔震效果受地面运动频率特性的影响较小，几乎不会发生共振现象。
所谓基础隔震，就是在建筑物的基础与上部结构之间增设高度很矮，具有足够可靠性的隔震层，控制地面运动向上部结构传递，地震时其能量可反馈到地面或由隔震层吸收，以大大减小结构及构件的地震反应，确保建筑物的整体安全，其内部设备不发生破坏或丧失使用功能，室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感。同时，还可防止结构内部的次生灾害。主震后无需避震疏散，即使发生罕遇大震隔震房屋也不会倒塌。
1.2基地隔震形式
1）夹层橡胶垫隔震装置用于隔震装置的橡胶垫块，可用天然橡胶，也可用人工合成橡胶（氯丁胶）。为提高垫块的垂直承载力和竖向刚度，橡胶垫块一般由橡胶片与薄铜板叠合而成.
2）铅芯橡胶支座这样就使支座具有足够的初始刚度，在风荷来和制动力等常见载荷作用下保持具有足够的刚度，以满足正常使用要求，但强地震发生时，装置柔性滑动，体系进入消能状态。
3）滚珠（或滚轴）隔震有自复位能力的；有加铜拉杆风稳定装置；横向油压千斤顶位的。另外，还有加消能装置的，消能装置有软消能杆剪，铅挤压消能器，油阻尼器，光阻尼器等。
1.3中间层隔震
在基础以上的中间楼层设置隔震层，下部结构同普通建筑物一样直接与地基接触，因此它不存在基础隔震建筑的底部体积和墙体数量问题，但隔震层以下的楼层需要做抗震处理。在市区场地不太宽裕时，可把隔震层设计在地面以上，在空中变形有利于节约用地，同时也能有效减少地基的挖土量。
1.4悬挂隔震
悬挂隔震使将结构的全部或大部分质量悬挂起来，是地震动传递不到主体质量上，产生较小的惯性力，从而起到隔震作用。悬挂结构在桥梁、火电厂锅炉架等方面有大量应用。著名的43层香港汇丰银行新大楼采用的就是悬挂结构。
2、耐震建筑与隔震建筑造价比较
由统计数据显示，隔震建筑物与耐震建筑物造价比较，建筑物高度在25m以下，隔震建筑物造价约为耐震建筑物造价之105%～109%；建筑物高度在25m～31m，隔震建筑物造价约为耐震建筑物造价之102%～104%；建筑物高度在31m以上，隔震建筑物造价约为耐震建筑物造价之99%～103%。
另比较隔震建筑物结构造价比较，办公室隔震建筑物之结构费用约占建筑物费用之18%，旅馆建筑隔震建筑物之结构费用约占建筑物费用之13%，医院隔震建筑物之结构费用约占建筑物费用之8%。显示越重要之建筑物，采用隔震建筑物设计，结构费用相对最经济。
3、超高层建筑结构的隔震设计要求与步骤
针对超高层建筑结构的隔震设计，需要严格按照有关高层建筑规范条例的相关内容，结合建筑物所在环境的实际情况，遵循隔震设计的一般要求，采取合理的设计步骤，确保超高层隔震建筑物的结构设计达到最优化的效果。
3.1隔震设计要求
（1）设计方案：建筑结构的隔震设计，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求，与建筑抗震的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后，确定其设计方案。（2）设防目标：采用隔震设计的房屋建筑，其抗震设防目标应高于抗震建筑。在水平地震方面，隔震结构具有比抗震结构至少高0.5个设防烈度的抗震安全储备。竖向抗震措施不应降低。（3）隔震部件：设计文件上应注明对隔震部件的性能要求；隔震部件的设计参数和耐久性应由试验确定；并在安装前对工程中所有各种类型和规格的部件原型进行抽样检测，每种类型和每一规格的数量不应少于3个，抽样检测的合格率应为100%。
3.2隔震设计步骤
（1）结构隔震控制目标的确定。依据设防烈度或地震危险性场地条件以及工程的重要性，确定设防标准。（2）结构设计。确定上部结构方案与结构布置，初步确定上部结构构件尺寸及材料强度等级。由于设置了隔震层，上部结构所受地震作用降低很多。因此，对柱子轴压比的限制可适当降低，柱子的截面也可适当减少。这部分设计内容与非隔震建筑相同。（3）隔震装置的选用。根据隔震装置的承载力、刚度、变形等性能要求和规定，确定隔震支座的类型、个数和隔震支座的尺寸、布置并进行隔震支座设计。（4）结构隔震体系动力参数的确定。选择隔震结构动力计算分析模型，确定结构的刚度、自振周期、阻尼比等动力参数。（5）结构隔震控制验算。计算结构地震作用和结构的加速度、速度、位移、隔震的水平位移、支座轴力等地震反应，确认是否满足设防标准。
4、超高层隔震建筑物设计技术
超高层隔震建筑物设计技术主要有下列关键因素：
4.1长周期建筑物之隔震效果
隔震建筑物之最优越抗震效果即在延长建筑物基本振动周期，但高层建筑物基本振动周期往往超过3秒，隔震后即使将建筑物基本振动周期拉长至5秒以上，由反应谱显示，两者加速度反应相差有限。但是在增加阻尼比降低地震位移反应，则有其贡献。
4.2倾覆作用造成隔震组件受拉力
隔震组件设计时必须考虑拉力作用，因此拉力试验成为规范修订之首要任务。
4.3风力作用
隔震层设计时必须考虑地震力作用，但是小地震或风力作用，隔震组件是否发挥功能？仍有待深入探讨。
5、隔震应用的注意事项
5.1隔震实际上会使原有结构的固有周期演唱，在下列情况下不宜采用隔震设计：
①基础土层不稳定；
②下部结构变性大，原有结构的固有周期比较长；
③位于软弱场地，延长周期可能引起共振；
④制作中出现负反力；
5.2隔震装置必须具有足够的初始刚度，这样能满足正常使用要求。当强震发生时，装置柔性消震，体系进入消能状态。
5.3隔震装置能使结构在基础面上柔性滑动，在地震来时这样必然会产生很大的位移。为减低结构的位移反应，隔震装置应提供较大的阻尼，具有较大的消能能力。
6、结语
我国也是世界上多地震的国家之一，百分之七十八的国土面积都需要进行抗震设防，而隔震技术则是一种经济有效的防震减灾技术。虽然，它的体制还西药进一步健全，但由其原理名了、结构简单、造价低等技术优势，必然会在日后得到长足的发展，但就现有技术水平还未能达到可以安全面对最大等级的地震水平，所以，就目前情况而言，我们更要对人们的生命财产负责，采取更为保守的作为。
参考文献：
[1]商昊江，祁皑. 基础隔震技术在中国的研究与应用[J]. 福建建筑. 2007（09）
[2]权吉柱，熊仲明. 隔震结构等代体系的力学模型[J]. 工程抗震与加固改造. 2006功（06
[3]周锡元 中国建筑结构抗震研究和实践六十年建筑结构 2009/09
【关键词】框架―核心筒、鞭梢效应，混凝土徐变，
1.工程概况
该超高层工程设有6层地下室，均用作机动车库及设备用房（地下6层为人防地下室），地下室底板面标高为-22.60米。地面以上为59层，其中首层～6层为商务办公及餐厅，13、29、45层为避难层，30层为设备层，其余各层均作办公用途，地面以上至屋面高度为264.75米，加上屋面以上电梯机房及构架高度为312米。最大高宽比为5.63，总建筑面积约154053O。
2.结构设计及分析
2.1结构布置及抗震等级
本工程由于高宽比不大、核心筒尺寸较大，故考虑采用技术成熟的钢筋混凝土框架―核心筒结构体系。落地核心筒为主要的抗侧力构件，结合建筑平面及立面造型，布置了6根1.3×3.4m的钢筋砼大柱和8根直径为φ1600～φ1800的钢管混凝土柱，以稀疏框架的形式来满足高档办公楼有大面积、开阔景观视野及尽量增加实用建筑面积的功能要求，同时亦可满足地下室车库最大限度停放车辆的需要。结构主体高度超过B类建筑高度限值，建筑结构抗震设防类别为乙类，核心筒剪力墙及周边框架抗震等级为特一级。
2.2 结构采取的分析验算方法和加强措施
针对本工程的特点，采取了下列分析验算方法和加强措施：
1）分别采用SATWE、PMSAP和MIDAS/Gen 3个不同的空间结构分析程序对结构在小震及风作用进行弹性计算，对3种程序计算的结果加以判断后用于构件设计。
2）按“屈服判别法”进行中震不屈服验算（验算时荷载分项系数取1.0，材料强度取标准值），分别按小震（αmax=0.08），屈服判别地震作用1（αmax=0.16），屈服判别地震作用2（αmax=0.20），中震（αmax=0.23）进行验算，以判别在此四种情况下，结构构件是否屈服，何时屈服及属何种屈服，从而检查和掌握本工程中震水准抗震性能，满足“中震可修”的设计要求。
3）适量加强落地剪力墙的配筋，落地剪力墙的抗震等级按特一级设计，底部加强部位（-2～6层）剪力墙分布筋的最小配筋率为0.6%，7～30层剪力墙分布筋最小配筋率为0.5%，31层及以上层剪力墙分布筋最小配筋率为0.4%，保证剪力墙在罕遇地震作用下有良好的延性，确保剪力墙在罕遇地震作用下不出现剪切铰。
4）验算罕遇地震作用下楼板薄弱位置的抗拉、抗剪强度并保证其满足强度要求（验算时荷载分项系数取1.0，材料强度取标准值），以确保在罕遇地震作用下楼板仍能作为刚性隔板可靠传递水平剪力。
5）按10年一遇风荷载取值计算顺风向横风向结构顶点最大加速度αmax，以不超过《高规》4.6.6表的限值，作为检验是否满足舒适度要求，同时，将在专门风洞试验中提出舒适度评估要求。
6）采用MIDAS/Gen软件对结构进行大震下的Pushover分析，以验证结构能否满足大震阶段不倒塌的抗震设防水准要求，并寻找薄弱楼层与薄弱构件，制定相应的加强措施。
7）采用BEPTA和ABAQU6.5软件对结构进行大震下的动力弹塑性时程分析。
8）采用MIDAS/Gen软件，通过模拟实际施工中结构逐层搭建和加载的方法，考虑混凝土和钢管混凝土随时间变化的徐变收缩特性，来分析混凝土徐变收缩变形对结构的影响。
2.3结构分析结果
1）小震及风作用：
用SATWE、PMSAP和MIDAS/Gen 3个不同的空间结构分析程序对结构在小震及风作用进行弹性计算结果表明，本工程各项整体指标均能满足相关规范的有关要求或未超出规范规定的最大限值；完全能达到“小震不坏”的第一阶段的抗震性能目标。
2）中震作用：
按“屈服判别法”进行中震不屈服验算的结果表明，在小震及屈服判别地震作用1时，所有梁不出现受弯屈服；在判别地震作用2及中震时，核心筒连梁出现屈服（主要表现为面筋配筋率略>2.5%），仅出现轻微的损伤。故本工程能满足中震重要构件不屈服，所有构件不发生剪切破坏的抗震性能目标要求。
3）大震作用：
在大震作用下，分别进行了静力弹塑性分析（Pushover）和动力弹塑性分析。两种分析方法在性能点处的指标见表1。由表1可见，大震作用下，结构的抗震性能满足防倒塌的抗震设计目标。
表1 静力弹塑性、动力弹塑性分析性能点处的相关指标
4）顶部小塔楼鞭梢效应：
本工程屋面以上的电梯机房及构架高度将近50米高，该部分顶部14米的结构布置如图1.（a）所示，根据satwe程序计算，其配筋较小，各项指标也满足要求，但根据动力弹塑性分析结果，该顶部小塔楼部分在大震作用下最大位移角达到1/58（Y向），超过规范限值，出现了强烈的鞭梢效应，剪力墙出现严重受压损伤。后小塔楼部分结构布置调整为如图1.（b）所示，才可以满足要求。
图1 顶部小塔楼结构平图
5）混凝土徐变收缩影响
本工程由于竖向构件高度大，且外框钢管柱比内筒剪力墙应力水平大，两者由于弹性变形和混凝土徐变引起的沉降差达到一个量级，会对部分结构构件和建筑正常使用造成不利影响。故本工程对混凝土通过MIDAS/Gen程序按实际逐层搭建、逐层加载的模型进行分析。分析表明外框钢管柱与内筒剪力墙在34层处竖向压缩变形差达222mm。对此情况采取措施有：a、从混凝土制作工艺上严格控制容易引起混凝土徐变的不利因素；b、在建筑施工期间结构不同高度处的层高预留不同的后期缩短变形余量的方法；C、对受竖向压缩变形差影响较大的框架梁端采用施工阶段设施工铰的措施。
图2 设施工铰时与不设施工铰时25层框架梁弯矩
由图2可知，设施工铰模型的弯矩值为531kN.m，不设施工铰模型的弯矩值为1479kN.m，前者只有后者的36%。据此可知，施工阶段梁端设施工铰的措施可以有效的降低附加弯矩。
3 小结
1）超高层建筑顶部小塔楼容易产生强烈的鞭梢效应，应采取有效的分析方法，考虑该因素，从而对顶部小塔楼采取加强措施；2）超高层建筑由弹性变形和混凝土徐变引起的沉降差达到一个量级，应采取有效措施，降低由此引起的结构构件和建筑正常使用造成不利影响。
参考文献：
关键字超限高建筑结构设计方法对策
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：
随着建筑结构的体系、体形日趋复杂化和多样化，建筑的在重视实用性的时候，也越来越重视其精神功能。所以在目前的高层的建筑设计中，一些规则的设计往往比较难中标，超限的工程也越来越高。超限的高层建筑主要是指超出目前的相关技术标准以及规范所规定的高度，其体形与传统的相差较远的一些高层建筑工程。新修订的建筑规范对超限的高层建筑提出了比较明确的要求。本论文将以某项超限高层建筑的结构设计为例进行剖析。
一、某超限高层建筑的工程概概况
该超限高层建筑位于某开发新区，是一幢办公大楼，具有现代建筑风格的特征。图人给出的是其的正立面图以及透视，图2给出的是各层的平面简图以及南立面图。
图1正东立面图及透视图
图2平面简及南立面图
根据图1和图2，我们可以知道这幢大楼的结构平面是一个带有切口的椭圆，其主体结构有地下室一层，地上的主楼有10层。主楼的平面呈现出半个小椭圆形，大约高为51米，从第8层起渐渐收进；楼顶部具有一装饰的小塔楼，这座小塔高约为60米。两侧有裙房四层，分布在南北两侧，大约高为20米，与主楼连成了一个整体。
如上图2所示，地下室层是一个坚固的大底盘；钢骨的混凝土天桥既可以加强主楼，也可以作为南北两侧裙房的连续接板；第五层的中厅其玻璃天栅的两侧设有水平支撑的钢桁架，南北两侧的裙房由空间钢管的杄架进行连接。裙房和主楼之间存在着一竖并向局部收陇，收陇的尺寸大于是相邻的下一层水平尺寸的四分之一。
整个超限高层建筑采用的是现浇钢筋土的框架作为剪力墙的结构。局部采用的是钢骨的混凝土以及钢结构，其基础，采用的是桩筏基础，其桩型采用的是预制的混凝土方桩，楼盖采用的是现浇梁板。该建筑物的安全等级是二级，预计可使用年限是50年，重要性为丙类，抗震的列度为七度。属于A级高层建筑。
二、该超限高层建筑的特点以及难点
该工程的立面和平面比较独特，其特点主要有以下几点：
（1）平面呈现出不规则的凹凸。正面入口处的凹进尺寸与相应的投影方向的总尺寸还要大30%，属于平面规则性的超限。
（2）该建筑的楼板出现了局部不连续的情况。图2所示的第二层到第四层，其洞口的宽度比该层的楼板宽度要大一半，这属于平面规则性的超限。
（3）侧向的刚度不规则：比如说南立面图，结构竖向收进的水平比相邻的下层还在大四分之一。当然也可以看成是裙房与地下室形成的一个大底盘，上部收进的是单塔建筑，这属于竖向的规则性超限。
（4）局部抽空的柱子：南侧的裙房第四层是大会议厅，抽取的柱子形成了局部的大空间。
（5）伸缩缝的间距超限：主楼长为95米，超过了规范的伸缩缝的最大间距。
三、该超限高层建筑的结构设计以及措施
1、结构设计
对于结构布置比较复杂、体形也比较复杂的高层建筑，应该至少选择两个不同的力学模型进行结构分析，并进和整体计算。本论文中采用的是SATWE 和ETABS 软件。SATWE是利用空间结构的模型，楼板主要是采用符合实际情况的全弹性板进行计算。ETABS主要是利用空间开，板主要是利用具有面外和面内刚度的壳元模型进行计算，剪力墙采用的是能做出准确反应翘曲和氛围的空间膜元以及边柱元的模型来进行计算。因为本建筑的体型并不规则，所以计入了在双向水平的地震的作用下，对该建筑所产生的扭转影响。故采用考虑扭转耦联的振型分解反应谱法, SATWE 振型数取21, 有效质量参与比大于90%，屋顶的小塔楼其鞭梢效应也进行了反映。ETABS 在进行模态组合时亦采用CQC 法, 它考虑了扭转与密集模态的耦合;而且它能够考虑其动力荷载的分布。
2、该超限高层建筑剪力墙的布置
在设计的过程中，较为关键的是剪力墙的长度、数量、布置的位置以及厚度。因为该建筑受到了平面布置的局限，只能利于电梯井、楼梯间、隔墙以及设备井作为剪力墙。经过多次的调整，最后像图3所示，形成了五个筒体，因为增强了结构抗握的刚度；并使该结构沿着两个主轴的方向的侧向比较相近；剪力墙的间距大绝迹35米，满足了规范的要求。图中没有标明楼板的百度，其为120，墙厚大约为300，局部墙以及底的厚度为350，筒体的内墙厚度为250；地下室的顶板厚度大约为180，可以作为嵌固端。
由于南北的裙房与主楼的连续比较弱，平面也不规则，为了发送裙房和主楼的连接部位的受力善，在南北两侧的裙房之间增加了墙体。
3、抗震的设计和构造的措施
针对以上所描述的工程特点，主要采用以下措施：
（1）提高了地下室到第四层结构的混凝土的强度等级，标为C35，并提高了该混凝土的配筋率，第五层及其以上采用了是C30.
（2）加强了大底盘：将地下室的顶板加厚到了180毫米，采用了双向双层配筋的方法，提高了配盘率；同时加厚地下室的外墙，沿着西侧的主楼外圈轴线增设了地下室的内墙，并加强了地下室的结构的楼层刚度，使其大于或等于相邻的上部的楼层刚度的两倍。如图4所示：
（3）加强洞口周连年构件以及结构的构件：将洞口周围的楼板加厚到了150毫米，采用双向双层的配筋方式，在凹口的地方增设了厚拉板，厚度为300毫米。如图2.3所示。采用的是钢骨混凝土，同时尽最大可能将钢骨延伸到主体的筒体上，然后加强锚固。这些部位起着非常重要的作用，他们将裙房和主楼连成一个整体，感情用事限制着其扭转。
（4）加强了立面收进层（第四层）楼盖厚度，将其提高为150，也提高了其配筋率，同时加强其收进部分的构件。为了增加该建筑的延性不适当地提高了配筋。
（5）由于南侧的裙房第4层的大厅罐子取了三根中柱，所以在此处采用了型钢混凝土梁来增加其跨度，加厚了该楼板，达到了150，同时采用钢筋混凝土来组合楼面。
（6）图2所示的第五层平面简图中，中厅的玻璃天棚选择了铰椄钢梁同时在其两侧增加了水平支撑，加强了第一层到第五层的竖向构件，保证了结构的整体配合工作。
（7）加强了南侧和北侧裙房之间的相互连接：在图2中，第五层的平面简图采用了空间钢管桁架将南侧与北侧的裙房进行了刚性连接，而且与中厅的天棚钢桁架相连接，从而减小了裙房的扭转和偏离的趋势。
（8）不设伸缩缝和沉降缝。提高了每层楼板的构造配筋，而且在收缩应力以及温度比较大的板区内没有配筋的表面布置了温度收缩钢筋。这样就可以避免以后的设备设计以及结构上的很多困难。
四、结束语
该超限高层建筑因为其独特的立面、平面的建筑设计而中标了，但是也因为其平立面的不规则性也给该设计增加了很多困难。为了保证该超限高层建筑的功能以及造型这两个方面的要求，对楼板的厚度、梁柱的截面、剪力墙的布置、局部的位置以及材料进行了多次调整。最终确定了本论文所描述的结构方案。通过本论文对超限高层建筑结构方案的实现，为合理地设计不规则的平立面的超限高层建筑提供了一些新的思路。而且本设计已经通过了抗震的审查。
参考文献
[1]董金梁. 上南花苑城D 区平面不规则高层建筑结构设计[J]. 建筑结构, 2002, 32(4) .
关键词：超限高层；可靠度；转换梁
超限高层建筑工程是指超出国家和地方现行规范规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程，结构布置特别不规则的高层建筑工程，以及有关的政府管理机构文件中规定应当进行抗震专项审查的高层建筑工程[1]。超限高层建筑工程的认定主要从三大方面认定：建筑物高度，建筑物规则性和建筑物跨度，其中建筑物规则性超限又分为平面规则性超限和竖向规则性超限。
结构的可靠度是指结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的概率[2]。可靠度的设计是人们对在工程实践中影响工程结构设计、施工及使用过程中可靠性，即安全性、适用性和耐久性的不确定性因素认识的基础上逐渐发展起来的。
1 工程概况
本工程位于广州市珠江新城，建筑用地面积4201㎡，总建筑面积为59099㎡，其中地上建筑面积46360㎡，地下建筑面积12739㎡，地面以上39层，建筑物总高度为128米。地面以下3层，主要为停车库及设备用房，其中地下3层及地下二层局部为核六级人防地下室。
本工程的设计基准期为50年，结构的设计使用年限为50年。建筑结构安全等级为二级，建筑结构防火等级为一级；地基基础的设计等级为甲级。
本工程抗震设防烈度为七度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g，特征周期0.35s，抗震设防分类为丙类。
2 结构布置及计算分析
本工程地下室顶板采用梁板结构，楼板厚度为180-200mm，地下室位置抗震墙厚度为600mm，楼、电梯间200mm。塔楼位置抗震墙，首层抗震墙厚度为600mm，楼、电梯间200mm，其余楼层剪力墙厚度为200～400mm。框支柱采用钢筋混凝土柱，有1000×1000，800×1000，1000×1200。转换梁采用混凝土梁800×2200。剪力墙及框支柱混凝土强度等级从C60～C30，梁板混凝土等级为C30～C25。本工程采用剪力墙结构，由于建筑使用功能的要求，局部结构竖向构件上下不连续贯通，需要进行竖向构件转换。考虑工程实际情况，在不影响建筑功能使用的前提下，在二层楼面设置转换梁进行竖向构件转换。
选用中国建筑科学研究院编制的SATWE软件，并考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、扭转耦联及施工模拟，对结构进行计算分析。结构自振周期分别为3.98s，3.46s，3.06s，第一扭转周期与第一平动周期之比小于0.85。在50年一遇风荷载作用下最大层间位移角为1/1240。按规范计算的反应谱地震荷载下最大层间位移角为1/1070。考虑±5%偶然偏心下最大扭转位移比为1.33。因此本工程存在扭转不规则、凹凸不规则、局部剪力墙转换3项不规则，属B级高度的超限高层建筑。
3 转换梁可靠度分析
结构可靠是指结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。与这一概念相对应，结构在规定的时间内和规定的条件下，完成预定功能的概率称为结构可靠度。结构可靠度是结构可靠性的概率度量。
根据《建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001》结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。在结构安全等级为二级，破坏类型为脆性破坏时，结构构件承载能力极限状态的可靠指标不宜小于3.7[3]。因此本工程中钢筋混凝土转换梁的可靠指标不宜小于3.7。
可靠度计算方法目前主要有一次二阶矩法，JC法，蒙特卡洛法，响应面法等。本文结合通用有限元软件ANSYS，利用其可靠度模块，采用实用的响应面法计算转换梁的可靠度[4]。其具体计算流程为：
（1）通过ANSYS中的APDL语言，创建宏文件，建立有限元分析模型，并划分网格，求解。在建立有限元模型时，需选取合适的单元进行分析。本文考虑转换梁和上部墙体共同工作，梁柱选用Beam188单元，墙体选用SHELL63单元。
（2）进入后处理/POST1模块，提取转换梁的拉力N及弯矩M，并定义结构的功能函数。受压纵筋面积 取受拉纵筋面积 的0.3倍，小偏心受拉的结构极限状态方程为=0。大偏心受拉。
（3）定义随机变量[5]。
（4）执行循环，拟合响应面函数。
（5）通过ANSYS响应面计算，采用最小二乘法拟合出结构的响应面函数Z。
（6）执行蒙特卡洛模拟，估算结构可靠指标。
通过计算分析，转换梁的可靠指标β为4.254，满足工程要求。
4 结论
本文结合具体工程，利用通用有限元软件ANSYS及响应面法，分析了框支转换梁的可靠度，通用有限元软件分析结构可靠度将在工程领域得到更广泛的应用。
参考文献
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