導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇超高層住宅設計，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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中圖分類號：TU241文獻標識碼： A

1 工程概況

某超高層住宅項目處于大連市東港區，場地北側為大連萬達公館，南側與維灣廣場隔長江路相望，東臨遼寧省檢驗檢疫局。本工程總建筑面積22.96萬m2，地上建筑面積18.14萬m2，地下建筑面積4.82萬m2。共兩層地下室，其中地下二層為車庫及設備用房，地下一、二層局部為核6、常6級甲類防空地下室，地上建筑包括兩棟獨棟商業及三棟超高層住宅。超高層住宅首層局部挑空為大堂部分， 2～50層為住宅部分，標準層層高3.3米，建筑總高度為167.10m；塔樓分別在15、27、39層設3個避難層。

2 結構體系

2.1上部結構

本工程地上部分主體結構為50層，室外地面至主屋面高度為167.95m。

主體結構采用鋼筋混凝土剪力墻結構。剪力墻墻厚根據計算確定，一般墻肢厚度詳見表1。標準層平面結構布置圖見圖1。

主要墻體厚度 表1

圖1標準層平面結構布置圖

2.2地基基礎設計

根據場地地質勘察報告分析，本工程采用樁筏基礎，樁端持力層座落于中風化板巖層，樁型采用機械成孔樁，飽和單軸抗壓強度標準值，樁徑1.4m，單樁承載力特征值為14000kN，筏板厚度2.4米，基礎埋深12.3m。單獨地下室部分及獨棟商業部分基礎坐落于強風化板巖層上，地基承載力特征值fak=400 kPa。裙樓地下室部分采用獨立柱基礎防水底板，防水板厚0.5m。在塔樓與地下室之間設置施工后澆帶以減小二者之間的差異沉降。由于抗浮水位較高，經復核，單獨地下室部分結構自重無法滿足整體抗浮要求，故在上述區域采用抗浮錨桿以抵抗較大的水浮力。

3上部結構超限情況及性能目標

3.1超限情況

1．高度超限

高度超限，主體高度167.95m，超過《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）規定的B級鋼筋混凝土剪力墻結構適用的最大高度150米的要求，屬于超B級高度超限高層。

2．平面不規則

建筑二層樓面局部開大洞，樓板不連續，導致該層平面不規則。

3．扭轉不規則

塔樓在地震作用下和風荷載作用下，最大彈性層間位移角與平均層間位移角的比值存在大于1.2但小于1.5的情況，為扭轉不規則。

3.2性能目標

參照《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）及《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）有關結構抗震性能設計的參考方法，本工程具體性能目標設定見表2。

抗震性能設計目標 表2

4 結構設計與計算

4.1 設計參數

本工程結構安全等級為二級；基礎設計等級為甲級；抗震設防類別為丙類；抗震設防烈度為7度[1]；設計基本地震加速度值為0.1g；設計地震分組為第二組；水平地震影響系數最大值為0.105（多遇地震作用下）（安評報告提供）；Ⅱ 類場地（場地特征周期為0.35 s）；結構阻尼比： 0.05。剪力墻抗震等級為一級。基本風壓為0.65kN/m2（50年重現期），地面粗糙度類別為A類。

4.2 多遇地震下振型分解反應譜法計算分析

本工程采用中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部編制的SATWE（2011年1月版）和韓國MIDAS IT Inc.公司編制的MIDAS Building（2011版）兩種不同的空間有限元分析與設計軟件進行了結構整體計算分析。分析按照二層地下室并附帶相關聯部分結構進行結構嵌固條件分析計算。驗算通過后按無地下室模型進行結構整體計算分析。多遇地震作用和風荷載按兩個主軸方向作用，同時考慮5%偶然偏心地震作用下的扭轉影響及雙向地震作用之最不利作用。

工程計算的整體建筑空間模型見圖2，剖面示意見圖3。

圖2整體空間模型圖3剖面圖

從整體計算結果（表3）可以看出，各軟件計算的結構總質量、剪重比比較接近，滿足現行規范的要求。結果說明各程序在計算結構動力特性方面較為精準，程序之間具有可比性。計算主要結果見表4、5。

整體結構總質量、基底剪力比較表 表3

頂點最大位移與層間位移角表5

4.3彈性動力時程分析

彈性動力時程分析采用SATWE進行計算，選用的地震波為場地地震安全性評價報告提供的50年超越概率為63%的一條人工波α63-2和分析軟件內存的兩條適合本工程場地土的兩條地震波XH-1和XH-2，單個波的總地震剪力不小于振型分解反應譜方法計算結果的65%，三條波計算所得的結構基底剪力平均值平均值不小于振型分解反應譜方法計算結果80%，滿足規范要求。對于頂部樓層的剪力大于反應譜計算的部分，結構設計時將取用三條時程波的包絡值，在反應譜基礎上將內力放大調整，進行構件補充計算。

4.4中震彈性和中震不屈服分析

在進行多遇地震彈性計算的基礎上，本工程進行了中震彈性驗算，計算目標是底部加強區剪力墻受剪保持彈性狀態，部分連梁可以進入塑性階段，并通過調整梁剛度折減，適當增加剪力墻安全度。此外進行了中震不屈服結構驗算，計算目標是剪力墻偏拉偏壓保持不屈服狀態，驗算墻肢是否出現全截面受拉，部分連梁可以進入塑性階段。上述計算均采用特征周期0.35，水平地震影響系數0.23。

4.5 靜力彈塑性分析

本工程采用PUSH&EPDA對主體結構進行了X向和Y向推覆計算,荷載加載形式為CQC。其性能點的基底剪力、頂點位移為、阻尼比、最大層間位移角見表6。罕遇地震作用下的薄弱層彈塑性變形驗算滿足規范1/120要求。X、Y向推覆能力譜與需求譜曲線見圖4-5。

結構性能點相關參數 表6

圖4X向推覆能力譜與需求譜曲線 圖5Y向推覆能力譜與需求譜曲線

4.6結構舒適度驗算

按照10年重現期的風荷載計算結構頂點橫風向及順風向的結構頂點加速度，本工程的計算結果為：順風向0.060 m/s2，橫風向0.147 m/s2，滿足規范0.15m/s2的限值。

4.7超限加強措施

控制墻肢軸壓比不大于0.50，南北窗間墻處按分離框架柱進行補充計算分析，并按兩模型包絡值進行配筋設計。剪力墻底部加強區取為一層～六層，過渡層取為七層～八層，采用一級抗震等級；對大堂處局部穿層肢墻采取特一級抗震構造措施，并在一、二層增設鋼骨加強。在底部中震受拉（拉應力標準值大于ftk）處墻肢增設型鋼，以型鋼抵抗全部拉力，且型鋼配置高于受拉區域二層，并采取特一級抗震構造措施。需構造加強的節點（轉角墻、橫墻、南北窗間墻，內墻支撐多梁的端節點）的約束邊緣構件上延至軸壓比0.30處（25層）。在樓板局部不連續處加大兩側板厚，并配置上、下雙向通長鋼筋，同時周邊剪力墻設暗梁，以增大水平剛度。罕遇地震作用時，底部加強區內的部分墻肢進入塑性狀態，施工圖設計時增加設置型鋼或加大配筋等加強措施，以提高墻肢延性及抗倒塌能力。

5結論

通過兩個不同軟件對整體結構的計算分析，互為驗證后，結構的剛度與變形特性滿足規范規定的限制要求，按設定的性能目標及相應措施，通過對超高層復雜結構進行彈性、彈塑性分析，實現預期的性能目標，采用比規范要求更高的抗震措施對重要的構件做適當的加強。

參 考 文 獻

[1] GB50011-2010 建筑抗震設計規范 [S] 北京：中國建筑工業出版社, 2010。

[2] 孫建超，徐培福，肖從真，等。鋼板-混凝土組合剪力墻受檢試驗研究[J]. 建筑結構，2008，38(6):1-6.

[3] JGJ3-2010 高層建筑混凝土結構技術規程[S]北京：中國建筑工業出版社, 2010

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一、工程概況

福州萬科金域花園位于福建省福州市閩江北岸中央商務中心，地塊南臨江濱西大道，東臨二環西路、尤溪洲大橋。建筑用地由兩個地塊組成，北邊B-8塊用地面積為12790 m?，綠地面積為2713.7㎡，地上63層，建筑高度約180米；南邊B-10塊用地面積為12607㎡，綠地面積3635.6㎡，地上58層，建筑高度約150米；建筑結構形式為框剪結構，建筑設計使用年限均為50年，抗震設防烈度為6度。

二、設計理念

（1）根據福州市的總體規劃設計思想，以現代生態型居住小區為設計框架，強調人與自然的協調，創建可持續發展的高品位的社區環境，營造21世紀“綠色生態家園”。

（2）改善福州市城市形象，創造出良好的居住與生態環境，實現人與自然的和諧共生，促進社會文化生態環境與居住環境三者的有機結合。

（3）提升城市品位，以創造宜人宜居的生活環境為規劃價值導向。

（4）在整體設計上，充分利用現有用地，并滿足城市規劃要求。在設計中把基地的自然環境的組織結構和住宅區內部的人造環境結構，建筑結構組織起來，成為一個統一的結構體系。

（5）在單體設計上，采用新古典主義風格，用簡潔明快的手法，達到整體、和諧的藝術效果，豐富了立面及城市景觀。

（6）注重節能設計。采用節能材料和設備，采取必要的保溫隔熱措施。

三、建筑設計要點

3.1建筑空間布局

（1）建筑主要為超高層，由于建筑布置前后和左右間距較大，這樣有利于小區的日照。另外，建筑空間布置的不規則，形成韻律和變化，不僅美化城市的環境，而且滿足小區景觀的視線要求。

（2）建筑戶型的選用體現人性化原則，滿足市場需求。戶型設計面積均在120平方米左右，十字戶型以兩個點的形式南北對稱。因南邊面臨景色優美的閩江，因此在住宅的總體高度上，北邊的住宅比南邊的高。既滿足城市設計要求的天際景觀線，同時最大程度的滿足更多住戶的景觀視線。

（3）建筑朝向以南北向為主，建筑南北排間距較寬，充分滿足住宅私密性的要求，有效避免了相互間對視，日照方面也讓每戶得到了足夠的陽光。

3.2 功能設計

功能設計是住宅設計根本的著手點。住宅內不同功能的空間在布置上應緊湊合理，交通聯系應方便簡捷，又要有相對的獨立性，各得其所。住宅內使用功能有二個分區：一是公共活動區（如起居室、餐廳、廚房）宜布置在住宅入口處，便于對外往來；二是私密休息區（如臥室、書房）應布置在住宅的深處，以保證個人行為的私密性不受外界影響。這些分區各有明確的使用功能，在設計中要正確處理這二個功能區的關系，滿足各部分的功能要求，使之動靜分區、公私分區、潔污分區，不致相互干擾，保障生活規律。此外，在合理安排各部分功能的同時還要做到流線順暢，交通面積緊湊集中。

3.3 套型設計

在建筑起居室設計時，應注意以下幾點：

（1）廳內設計不能有太多的門和洞口，則會因沒有足夠長度的延續墻面影響家具布置，還會因有人在廳內來回穿行而干擾會客、視聽、休閑等公共性活動。由于廳內活動人數相對較多，又是家庭的聚焦點，所以還應有良好的日照和視域。

（2）臥室要設計低窗臺凸窗，這樣能夠增大居室空間感，使陽光更加充分，寬敞的窗臺便于放置綠色植物，調節氣候、擴大視野，使人感到溫馨。

（3）廚衛設計應綜合考慮操作順序、設備安裝、管線布置的要求，要有足夠的面積和尺度以保證設備、家具合理配置的需要，此外還應有良好的自然通風和直接采光。衛生間應盡量做到浴、廁與洗漱、洗衣分離，以減少使用干擾。陽臺是人們接觸室外空氣陽光的主要活動場所，設計時應加大陽臺進深，有利于進行健身活動。廚房與餐廳要緊鄰，端上菜肴和拆除餐具就會方便。

3.4 外墻造型設計

外部造型的基本形態雖然取決于建筑平面的布局，但立面處理也很重要。現在家庭都是封閉陽臺，到處看到的都是一串串玻璃匣子，生硬呆板，沒有一點生氣。其實，住宅立面可裝飾的還是挺多的，如風格設計，顏色搭配和藝術裝飾等等。

外墻面色彩的合理搭配與周圍環境的協調才能營造出典雅優美的感觀效果。本建筑外立面設計借鑒經典的新古典主義風格，避免了都市的擁擠，壓力和冷酷的建筑環境，超越了“歐陸風”的生硬與“現代簡約”的粗糙。在傳統美學的規范之下，高層造型比例嚴謹，設計精細，品位典雅。充分運用現代的材質及造型工藝，使作品既具有傳統建筑之美感，又融匯現代科技之靈性，具有明顯的時代特征。如陽臺、樓梯入口、窗臺等都可作為造型的藝術點綴，利用陽臺的凹凸、窗眉、腰線、屋頂造型等都能產生很好的造型效果。建筑外墻采用質輕高效的屋面保溫材料和黃色外墻磚搭配晶瑩剔透的玻璃材料，給人以清新，雅致、穩重的感覺。住宅大部分均為南北朝向，體現安全高效與節能策略，見圖1。

3.5 道路交通與豎向設計

道路是居住區的構成框架。主要起到疏散居住區交通的功能。本項目基地四面臨路，且中間也規劃貫穿基地的規劃路，所以交通方便。而車行出入口是設置在東邊規劃路上，南北地塊各一個。地下車庫出入口西邊設置兩個，結合地塊西邊的道路，作為住宅停車的主要流線。東邊的地下車庫出入口，則是方便商業車流停車的。超高層住宅的人行出入口各設置在南北兩邊，住宅根據規劃要點的要求，退線讓南北邊規劃路有足夠的距離，人流線先進入各自的入口廣場，然后再進入到各自的入戶大堂。這樣盡量減少對商業界的影響，做到人流與車流的分流。

另外，道路設計本身也是構成居住區的一道風景線。在進行居住區道路設計時，我們有必要對道路的曲直、寬窄、分幅、綠化等

進行綜合考慮以賦予道路美的形式。比如，與直線型道路相比，曲線型道路所呈現的是不對稱的畫面構成。隨著視點的移動景觀逐漸展現出來，因此更具含蓄美，但過多的曲折變化反而會產生矯揉造作的感覺。道路兩邊的植物配景手法可交替使用，或貼近密植形成林蔭道，或遠距種植形成有層次的緩坡。

3.6 綠化景觀設計

長期以來，綠化的規劃設計應拋棄以往過分注重人工構筑物，過分重視建筑小品的傳統，盡量提高綠化面積，注重發揮綠色植物凈化大氣、防風、防塵、防噪的作用。本社區綠化與景觀設計亮點在于點、線、軸的結合。點的設計體現在兩地塊入口區預留大塊面積做廣場，結合城市綠化廣場設計，在廣場中有樹陣與景觀樹為主，南邊地塊保留地形原有的大榕樹，同時結合景觀水體營造入口空間，讓住宅有個皇者風范的入口。線的設計主要體現在兩棟高層之間，裙房鏤空形成的景觀大線。軸的設計體現在地塊中心的規劃道路上，此貫穿地塊的道路形成了兩地塊景觀點和景觀線的嚴整對稱，去除過多繁瑣的景觀構筑物設計，采取更人性化、更加細膩生態的軸對稱設計手法，讓整個社區在活潑中更顯氣派。同時對于社區構筑物角隅部分的植物配置也需精心處理。在配置植物時還需充分考慮植物的季節變化，使住區環境一年四季形成不同的植物景觀特點，不一定要做到四季有花可賞，但必須充分體現季節的特色，為人們創造出安靜、舒適、優美的社區居住環境。

四、結束語

綜上所述，在超高層住宅建筑設計時，應做到功能分區合理、室內交通便捷、干擾小，套型方便實用、靈活多樣，空間能充分利用和應變能力更強，造型豐富有特點，居住環境舒適，更加人性化有歸屬領域感，從而為我們創造出一個真正體現生態、節能為目標的實用型住宅。

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Abstract: For the super high-rise building fire with fire spread fast, difficult evacuation, rescue difficult, fire hidden trouble is much, mainly according to the national "prevention, combining prevention with elimination" approach, starting from the global project, based on the characteristics of high-rise building with reliable fire protection measures, to ensure the safety of. Combined with the engineering design case - Kunming Jinshang Chun Park 10, 11 building (project name "new village 10, 11"), the super high-rise residential distribution system, distribution lines and cable selection, household fire detector set, the refuge floor weak electricity system, emergency evacuation lighting design aspects are briefly introduced and discussion.

Key words: high-rise residential building;;; refuge; design

中圖分類號：B032.2

前言

在消防術語中，超高層建筑是指高度超過100米的建筑。高聳入云的超高層建筑，可以說是給消防部門帶來不小的考驗。據說如何順利將消防用水送達幾百米高度上出現的火情點，是令消防人員最為頭痛的問題。超高層建筑不同于一般的低矮建筑，火災發生時，超高層建筑主要依靠自身的消防措施來保障安全。消防部門云梯車所能達到的高度一般不超過100米，如果超高層建筑出現火災，很難靠外部力量救援。所以，在超高層住宅消防設計中，應遵循“預防為主、防消結合”的方針，合理進行總體布局，嚴格遵守相關規范，設計合理、可靠的消防安全措施，以保障人民的生命和財產安全。

負荷等級劃分

本工程為大底盤地下室之上的兩棟44層住宅塔樓，建筑高度136.6米，為一類超高層住宅樓，按規范規定劃分，其電梯及消防設備、應急疏散照明、公共通道照明、避難間照明等用電負荷為一級負荷，其中11棟消防監控室（轉為10、11棟配置，兼作視頻安防監控機房）用電負荷為一級特別重要負荷，其余則為三級負荷。

供配電系統設計

本工程綜合考慮設計規范要求，以及城市供電電網的實際情況，由附近城區變電所引兩路獨立10KV高壓電源向設于地下一層的多座小區10KV變電所（分地塊規模設置）供電，承擔工程中全部動力照明、消防設備、弱電機房等的全部用電負荷，二路電源同時供電，分列運行，互為備用，滿足非消防一級負荷（如客梯、生活加壓泵、公共通道照明等）的供電可靠性要求。對于消防一級負荷，其備用電源為地下室附設的消防專用柴油發電機組，以確保消防設備供電更高可靠性要求。消防設備配電系統設計采用放射式或樹干-放射式（豎向公共通道照明、應急疏散照明主干）混合供電模式，末端均采用雙電源切換箱、屏，對所有消防動力設備負荷采用兩路獨立電源電纜末級切換方式供電，并滿足消防規范規定的消防用電設備在火災發生期間的最少持續供電時間的設計要求。對11棟消防監控室設備負荷則在機房另外增設一臺15KVAUPS電源（供電持續時間要求不少于3小時），以確保不間斷供電。配電系統除消防動力設備設置僅設短路非過載及火災漏電監測保護外，其余均設過載、短路、漏電、分勵、過壓等配電保護。

配電干線電纜選擇與敷設

由于超高層建筑發生火災的因素較多，撲救難度大，因此超高層建筑應立足于自防自救，采取可靠的防火措施，選用可靠的防火電纜，以達到預防火災、逃生自救的目的?，F行 GB 50045—95（2005年版）《高層民用建筑設計防火規范》及 JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規范》對超高層民用建筑電氣防火電纜的選擇作了嚴格的規定，對建筑高度超過100m的高層建筑，消防供電干線及支線要求采用礦物絕緣電纜、耐火電纜；對于消防設備如消防水泵、消防送風機、排煙風機、消防電梯及應急照明等，在火災發生時必須繼續工作，相應的供電線路敷設應保證安全可靠，避免因供電線路的損壞而影響消防設備的正常功能。

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中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：

目前，從整個建筑發展形勢上來看，高層建筑在所占建筑類型中的比例會越來越大。在人們對空間充分利用的需求下超高層建筑工程應運而生的，這體現了人們對更舒適、更具現代化的高質量的城市生活的追求。因此就未來的發展前景來看，建筑高層或超高層住宅是今后整個建筑行業的重點。而近年來，隨著中國經濟和社會的發展的發展，高層或超高層建筑將越來越多的出現在人們的視野當中。所以，高層或超高層建筑結構優化設計的重要性就顯得越來越重要。

結構優化設計的基本原理

所謂結構優化設計，就是指在滿足工程結構的基本條件下按預定目標設計結構建造方案并找出最優方案的設計方法。應該怎樣做好結構優化設計：首先，要選擇合理的結構方案，其決定了整個設計的好壞成敗。因為對同一個建筑設計而言，結構設計的方案是多種多樣的，而選擇不同方案會對工程質量和工程造價產生不同的影響。其次，進行正確的結構計算，一體化計算機結構設計程序的應用和完善，幫助結構工程師能越來越輕松的進行計算分析，使得結構設計更加經濟和合理。再次，要提高材料的利用率，因為結構設計的目的就是花盡可能少的錢，做最安全適用建筑，這就要求結構設計時對材料選用要合理，利用要充分。還有，要正確合理的運用和理解《規范》，其是我們設計中必須遵循的標準，是國家技術經濟政策，科技水平以及工程實踐經驗的總結。

二、超高層住宅結構設計的基本要求

滿足舒適性的要求。住宅建筑設計應為住戶起居舒適性的要求提供條件，例如，多種戶型要靈活分隔室內的空間，人居的熱光聲的環境等要求，給居住的人創造一個舒適的環境。結構方案還應該考慮到住戶在日后改變分隔的空間的可能性，當采用剪力墻結構的時候，宜采用大開間的布置。

滿足經濟性的要求。結構設計時應根據房屋的建造地點、層數多少、平立面體形，在滿足耐久性、安全性和舒適性要求的前提下采用經濟又合理的結構體系，在構件設計中應該精打細算，要嚴格執行規范構造要求，注意避免不必要的鋪張浪費。尤其是在地基基礎設計中更要注意此方案的經濟比較，因為地基基礎的設計方案是否合理對房屋造價非常重要。

滿足耐久性和安全性要求。住宅實行商品化后，應為住戶的耐用消費品，使用壽命長是區別其他消費品的最大特點。因此，結構耐久性和安全性是住宅結構設計最基本的要求。結構體系的選擇以及材料的選用，都應有利于抗風抗震，以及使用壽命期間改造維修的可能性。

超高層建筑中的優化設計方案

房屋結構抗震性設計。在工程圖紙設計過程中，房屋結構按抗震設防分類，房屋抗震等級可根據房屋高度、烈度以及結構類型按國家《抗震規范》確定。地震震力振型組合數據對建筑應當不考慮耦聯扭轉計算；當振型數大于3 的時候，應取3 的整數倍計算，但數據不能大于建筑物層數；當房屋層數不大于2 時，振型數則可取房屋層數。對于不規則房屋的結構，應考慮扭耦聯轉，對高層房屋建筑來說，振型數應取不小于9；房屋結構層數多或房屋結構剛度突變系數大的話，振型數則應多取，例如結構中含多塔結構或頂部有小塔樓和轉換層等，振型數應取不小于12 的數，但其大小仍不能大于房屋總層數3 倍，除非其含有彈性定義的樓板，而且采取總剛性分析的時候，振型數才能夠取的更大。

耐久性的優化設計。在之前大部分混凝土結構設計方案中，很多沒有充分考慮到建筑結構設計耐久性，也就是保證高層建成之后，在合理使用期限內，要能滿足用戶正常使用要求。但是很多的設計未能達到，造成此現象的根本原因是沒有充分考慮到建筑結構在使用的過程中，由于遭受條件和使用環境變化最終造成房屋結構損傷，引起房屋可靠度指數下降。對一般高層混凝土結構設計來說，低造價和省材料設計都應為滿意的結構設計，但隨著人們生活水平的提高和在實際工程中，有時在其他使用要求或技術指標上升為設計主要矛盾時，設計者們就要放棄對經濟的單純追求。所以當選以高層混凝土結構優化為設計的主要目的時，就應依據設計所要面對的關鍵性問題，分清主次，選多目標或單目標來實施優化，達到滿意效果。

合理使用高強鋼筋與高強混凝土。高層建筑的總造價一般都包括框架結構材料、施工和基礎的物料費用等，其中用鋼量以及構筑件截面積對房屋造價影響較大，故在建筑設計中合理使用高強混凝土與高強度鋼筋可有效降低用鋼量，節約建筑成本。若高層建筑設計位于厚軟的地基上，那么由于坐落在地基上的荷載大，合理使用高強鋼筋和高強混凝土來優化構件的截面積，減輕結構重量，將會顯著降低工程造價及基礎設施施工難度，取得較好經濟效果。對于震區的高層樓房來說，地震力作用的大小與建筑物的自重相關，人為地減輕建筑物的自重，降低結構在地震的荷載，可提高建筑物的安全性。在設計中高效地使用高強鋼筋及高強混凝土，能快速有效的縮小梁墻板柱等構件截面積，達到建筑造價目的。

房屋結構周期性折減系數。房屋框架結構和頂蓋等結構設計中，因為填充墻體存在使結構實際表現剛度大于設計計算剛度，計算周期也會大于實際周期，所以當算出結構剪力偏小時，會使房屋的某些結構不安全，而應該對房屋結構計算周期適當的進行折減，這樣能達到很好的效果，但是對于房屋框架結構，計算的周期不宜折減或折減系數取小。

地下室的層數處理。多層房屋框架結構房屋一般都設置地下室結構。由于隔墻較少，故常采用的是板筏基礎。設計計算時將上部結構與地下層數結合在一起，并在圖紙中按實際的地下室的層數計算。如此一來，計算基礎底板以及地基縱向荷載可一次設計完成。同時通過側層移剛度性系數比較，可以調整和判斷房屋相應嵌固位置，適當加固構造措施，保證樓板最小配筋率和厚度。當房屋結構縱向不規則時，要驗算其最薄弱層。

總結

隨著我國經濟的發展，我國基礎設施的建設也有了很好的發展，越來越多的流動資金向基礎設施建設這個行業匯集。在人們對空間充分利用的需求下超高層建筑工程應運而生的，這體現了人們對更舒適、更具現代化的高質量的城市生活的追求。因此就未來的發展前景來看，建筑高層或超高層住宅是今后整個建筑行業的重點。而近年來，隨著中國經濟和社會的發展的發展，高層或超高層建筑將越來越多的出現在人們的視野當中。所以，高層或超高層建筑結構優化設計的重要性就顯得越來越重要。

參考文獻

[1] 楊益妮。 結構設計對建筑工程造價的影響因素分析[J]. 科技信息. 2010(28)

[2] 趙健生，劉瑛，王棟，劉希泉，寧寧。 青島某住宅小區9號樓工程結構優化設計[J]. 青島理工大學學報. 2009(06)

[3] 劉禮聯。 小高層住宅短肢剪力墻結構設計優化措施分析探討[J]. 中外建筑. 2010(05)

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一、工程概況

二、基礎設計

根據巖土工程勘察報告及場地地震安全性評價報告知該場地為中軟土，為了避免塔樓與塔樓外地下室產生的沉降差異，經過方案比較后對塔樓基礎采用鉆（沖）孔灌注樁，持力層為微風化巖層，微風化巖單軸抗壓強度14MPa。其中樁芯砼強度等級C35，樁徑1200mm，單樁豎向承載力特征值約10000kN，樁長24～40米，底板承臺厚3000mm?；A埋深11米，滿足高規條文不少于房屋高度1/18的要求。兩層地下室采用柱下單獨基礎，以強風化層（局部硬塑粘土層）為持力層，地下室底板（相對標高-9.0m）厚度700mm，地下室頂板厚度180mm。塔樓外地下室底板承受水浮力較大，采用抗拔錨桿抵抗地下水浮力，錨桿抗拔力特征值360kN，設計水位取室外道路路面。

三、結構設計

該工程主體結構抗側體系為鋼筋混凝土剪力墻結構，梁板混凝土等級C45～C25，剪力墻混凝土等級為C55～C35。剪力墻抗震等級為一級（短肢剪力墻抗震等級為特一級）；無上部結構地下室部分框架結構的抗震等級為三級。

四、構造加強措施

（一）本工程5號樓單體高度為抗震設防7度地區超B級高度，因此在抗震構造方面有針對性地采取了如下措施：

1）為加強底部剪力墻的截面強度，本工程除了嚴格控制落地剪力墻的軸壓比不超過0.50外，還采取比規范更為嚴格的構造措施：適當提高剪力墻底部加強部位水平及豎向分布筋配筋率至0.6%；約束邊緣構件配筋率提高至2.0%，向上逐步過渡至1.5%。

2）標準層以上樓梯、電梯筒周邊連接薄弱處樓板加厚至120、150mm，加強樓梯、電梯筒周邊板的配筋，板筋雙層雙向貫通布置，并加強邊梁的配筋及構造。

3）剪力墻底部加強部位，每兩層設置一道配筋加強帶（暗梁），以提高剪力墻底部加強部位的延性。

（二）罕遇地震、中震時的彈性地震作用下落地剪力墻承載力復核：

2）適當提高結構抗震性能要求，采用中震的地震影響系數對結構作中震作用下的彈性內力分析，采用材料強度設計值，對底部加強部位剪力墻強度驗算，以確保重要構件在中震時處于彈性工作狀態。經驗算， 5號樓X、Y方向落地剪力墻在中震地震作用下的彈性剪應力水平分別為0.584MPa（0.028 fc）和0.551MPa（0.026fc），均滿足不大于0.176fc的要求。

五、結束語

本工程5號樓為超B級高度建筑，設計人通過較為詳細的計算分析，使得各項控制性指標都能夠滿足相關規范的要求。針對超限情況，設計中對部分重要結構計算分析結果進行了復核和對整體結構構造措施方面進行加強處理，保證整體結構實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”三階段設防水準，結構整體安全可靠，關鍵構件具有足夠的延性，從而確保了結構的抗震安全性。本文相關結果可供類似結構設計參考。

篇6

Abstract: due to the building function and the needs of the city planning, and construction land nervous, in recent years the domestic high-level building layer of more and more, highly increase constantly, and residential building height also then rise, this project is a tall building under construction for. According to the engineering example, the paper introduces the structure of the performance design, super-tall calculation analysis and aseismatic measures, such as design process of the similar engineering structure design to have the certain reference value.

Keywords: overrun, box a framework, seismic measures

中圖分類號： U452.2+8 文獻標識碼：A 文章編號：

1 工程概況

本項目基地位于深圳華僑城東部，臨近OCT-LOFT創意產業園區及OCT當代藝術中心，周圍均為高層居住及低層商業建筑。本工程地下設2層地下室。地上一層為商業及車庫，二層為架空屋頂花園，三層設梁式轉換結構，裙房平面尺寸約67x127m。裙房以上為2棟單體塔樓，標準層層高3.0m，塔樓分南北兩塔：南塔樓長26m，寬25m，高約120m，為B級高度建筑；北塔樓長66.4米，寬26米，高約150米，為超B級高度建筑。根據建筑形式、使用功能和結構受力要求，采用部分框支剪力墻結構。通過轉換，給予裙房較大空間，滿足商業建筑使用功能。

本工程設計基準期為50年，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，地震分組為第一組，抗震設防類別為丙類，結構安全等級為二級。結構基本風壓取100年一遇的w0=0.90kN/ m2，進行承載力分析；重現期為50年時w0=0.75kN/ m2，進行結構剛度分析；重現期為10年時w0=0.45kN/ m2，進行正常使用狀態下的舒適性分析。地面粗糙度C類。

2 結構體系

南塔樓及北塔樓結構均沿中線左右對稱。南樓電梯間形成筒體，位于標準層結構的正中心；北樓體量較大，在左右各設置一個電梯間筒體。其余部位剪力墻在X及Y方向均形成完整的抗側力體系。電梯間筒體及四周、角部剪力墻直接落地，中間部分剪力墻在三層通過轉換梁直接支承于框支墻柱?？蛑蛹耙陨蠘巧w采用鋼筋混凝土梁板式結構。結構布置圖見圖1，2，3。

南樓轉換層以下剪力墻最大厚度為400，標準層以上分別為300~200；北樓轉換層以下剪力墻最大厚度為500，標準層以上分別為450~200。豎向構件的混凝土等級由框支層的C60向上逐漸降低至C30。豎向構件抗震等級：負二層抗震等級為二級；負一層~二層框支框架為特一級，落地墻及連梁為一級；轉換層以上構件為一級。

3 結構分析

本工程根據建質[2010]109 號《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，對規范涉及結構不規則性的條文進行了檢查。本工程有多項超限。

1） 塔樓結構高度超限檢查：

本工程屬于框支剪力墻結構，南北兩塔高度均超過100米，屬于超限結構。

2） 塔樓結構一般規則性超限檢查：

A．扭轉不規則：根據satwe模型分析，考慮偶然偏心地震作用時，樓層最大位移比Y方向最大位移與層平均位移的比值: 南樓Y方向為1.34(第3層第1塔)及北樓Y方向為1.27(第3層第1塔)，均介于1.2~1.4區間，屬扭轉不規則結構；

B. 凹凸不規則（北樓）：根據結構平面顯示，屬于“平面凹凸尺寸大于相應邊長的30%”的范圍；

C.樓板不連續（南樓）：電梯間區域開洞較大，多數樓層有效寬度小于50%；

D.尺寸突變、多塔：有南、北兩個塔樓，在二層樓面連為整體，屬于多塔結構；

E. 構件間斷：本工程南北兩塔均為三層樓面進行轉換。

4 抗震性能目標及規范要求

本工程多項超限，故將輔以基于性能的設計方法來評價結構在偶遇地震和罕遇地震下的性能。1）性能目標的設定。綜合考慮超高程度和不規則程度,本工程選用性能目標C作為結構抗震設防的性能目標。即:小震下滿足性能水準1的要求，中震滿足性能水準2的要求，大震下滿足性能水準3的要求。2)構件延性控制。本工程重要構件滿足中震彈性要求，其彈性剪應力水平皆控制在0.2fck以內。

5 結構計算分析結果

1)在彈性階段，使用SATWE，MIDAS兩個不同力學模型的三維空間分析程序對結構體系進行常遇地震下的靜力計算分析，互相校核計算結果，確?？傮w計算結果吻合，確保局部構件的分析判斷一致；并對結構進行彈性動力時程分析，求得結構的周期比、位移比、位移角、抗側剛度等總體指標滿足相關規范要求。

使用SATWE軟件進行的彈性時程分析結果顯示：七條波（5條天然波+2條人工波）基底剪力的平均值小于規范反應譜的相應值，說明規范反應譜的計算結果是偏于安全的。

2)彈塑性階段，分析模型采用CSI公司的Perform-3D三維結構非線性分析與性能評估軟件完成。Perform-3D在結構彈塑性分析中可以直接利用纖維模型對剪力墻進行模擬，提高結構分析的準確性。采用Perform-3D建立三維彈塑性分析模型，對結構進行彈塑性時程分析，得到該結構在相當于設防標準的大震作用下的反應，依據性能設計的要求判斷該結構的抗震性能水準，論證該結構是否滿足“大震不倒”。

根據場地分類和安評報告,選擇ELcentro波和人工波。對結構輸入峰值加速度為220gal的地震波，進行雙向地震作用的計算，結構豎立不倒，反應歷程中最大層間位移角小于1/120，滿足規范要求；框支墻柱、框支梁在大震下未出現塑性鉸或鋼筋不發生屈服；標準層較多框架梁和連梁在大震下發生屈服，變形水平為IO（立即使用）或LS（生命安全），未達到CP點（防止倒塌），滿足抗震性能目標。以上結果表明，結構布置合理，能夠滿足“大震不倒”的設防目標和本工程罕遇地震作用下的抗震性能目標。

3)采用MIDAS 軟件對樓板的應力分析，結果表明，地震作用下樓板的面內剪應力較小，樓板的剪力滿足承載力驗算條件。

6 超限設計的抗震加強措施及對策

1)分別采用PKPM系列的SATWE、PMSAP結構空間分析程序和MIDAS空間分析軟件程序進行對比校核計算，計算時采用“安評報告”提供的地震動參數。

2)通過幾種程序分析,本工程薄弱層極有可能出現在轉換層及其上一層,故設計時著重加強這兩層的抗震構造,主要采用以下幾點:a.采用“框支框架+落地剪力墻和筒體”的結構體系,框支框架的抗震等級提高至特一級；b.針對結構薄弱部位采取比規范更嚴格的配筋構造，提高框支柱以及底部加強部位剪力墻約束邊緣構件縱向鋼筋最小配筋率，提高底部樓層剪力墻豎向、水平分布筋配筋率。通過這些措施以提高其承載力和抗震安全性，提高結構在罕遇地震作用下的抗震性能。

3)由于本工程高度超限及體型不規則超限，為保證結構的安全，本次設計中提高了重要結構構件的安全度水平，對于框支墻柱、框支梁按中震彈性設計；底部加強部位剪力墻按中震抗剪彈性、抗彎不屈服設計；非底部加強部位剪力墻墻肢不屈服設計。標準層部分連梁、框架梁出現輕微彎曲屈服，滿足“中震可修”的抗震設防目標和本工程的抗震性能目標要求。

4）針對本工程存在多塔的情況，依據高規JGJ3-2010 有關多塔的規定，構件均取單塔及多塔計算的不利值進行包絡設計，二層樓面樓板加強，板厚度不小于150mm，配筋雙層雙向。

5）轉換層的框支梁作為拉彎構件設計,設計中轉換層樓板采用彈性膜模擬，以考慮轉換梁中軸力的不利影響。轉換層樓板采用雙層雙向配筋，每層每方向貫通鋼筋配筋率不宜小于0.35%，且在樓板及孔洞邊緣處結合邊梁設置予以加強。轉換梁之間通過較強次梁連接，加強其整體性。

6）驗算按10年一遇的風荷載作用下結構頂點最大加速度amax，滿足舒適度要求。

7）加強洞口周邊及結構構件：加厚洞口周圍樓板厚至150mm，采用雙層雙向配筋。北樓局部與電梯筒體的拉板加厚至200mm。

7 結束語

1) 為避免由于上下部結構形式的改變所引起的剛度改變及進而產生的震害不利因素，必須重視轉換層結構及樓板剛度的重要性，上部結構的水平剪力只有通過具有足夠剛度的轉換層樓板，才能較好地傳遞給轉換層。轉換層及其上一層一般情況下皆為結構的薄弱層，最大位移角及最大內力突變都出現在這里，設計時應重點加強此部位，保證其具有足夠的剛度和承載力。

2）連接多塔的樓層宜加強。

3)根據工程特點選定不同的性能目標設計。對于特定結構的重要部位如本工程的框支框架，按提高抗震等級及采取屈服判定的方式保證處于彈性狀態；部分構件在地震作用下不屈服；部分選定構件屈服但可修。這也是保證結構在罕遇地震下實現“中震不壞、大震不倒”目標的重要措施。

參考文獻:

[1]建質[2010]109號，超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點。

篇7

1.為什么越來越多的國家熱衷于超高層建筑

生活在現代城市中的人們對于高層建筑不會陌生，隨著經濟的發展和城市的進步，現代化的城市理念為人們所接受，為了體現城市高度發展的特點，在建筑上，一座座摩天大廈拔地而起，成了現代城市中一道獨特的風景線。很多人會發出這樣的疑問：為什么越來越多的國家熱衷于建設這種超高層建筑呢？我想究其原因，無外乎這樣幾種：

首先，城市的高速發展，決定了發展速度越快的城市就會吸引更多的外來人口，縱觀整個世界，超級都市成了對于那些發展飛速的城市的稱呼，向國外的紐約，倫敦，國內的有北京，上海和廣州。這些城市的發展在一個國家中，甚至在世界上都是數一數二的，自然會吸引大量的人口在這樣的城市中生存。而吸引人口之后，問題就出現了，城市的面積就那么大，增加的這部分人在哪里居住呢？所以，發展立體空間的理論應運而生，越來越多的額城市在解決城市人口問題時，最先想到的就是建設高層的建筑。

其次，和傳統的三四層的小樓房相比，摩天大樓有著更為華麗的外表，更能代表一個城市發展，甚至很多城市的摩天大樓已經成了一個城市的地標，所以，在這種虛榮心得驅使之下，越來越多的城市加入了建設高層建筑的大軍中，尤其在中國，似乎越來越狂熱。

最后，為了節省城市的用地，綜合性辦公樓被帶入城市的建設中。我們知道，過去單位的建筑形式往往是獨門獨院。但是，隨著城市的發展，城市的用地越來越緊張，為了節約城市的用地，建設綜合性的辦公樓，即我們常說的寫字樓，成了城市建設過程中的首選。這在現在的城市中非常普遍，往往一個寫字樓中，有很多家企業或辦事處，這種建筑模式不僅節約了空間，同時也建筑的現代化發展做出了貢獻。

2.我國超高層建筑的現狀

縱觀我國的超高層建筑，卻也存在這很多的問題，主要體現在以下幾個方面：

2.1我國的超高層建筑經濟花費高。

我們知道建設高層建筑甚至超高層建筑的目的就是為了解決城市土地緊張的問題，但是我國的超高層建筑在整體的施工過程中，工程預算非常高，據報告顯示，建一棟200米的高層建筑的花銷比建兩棟100米的高層建筑的花銷還要多，這就說明，我們在超高層建筑的建設過程中，已經偏離了預期的目標。

2.2實用性不強。

這個問題在現代的城市建設中很常見。很多超高層建筑在建成之后都是通過征收租金的方式來維持建筑物本身的日常的開支，但是，城市中的很多的超高層建筑的閑置率非常高，通常五六十層的高層建筑的入住率還不到一半，閑置的樓層得不到利用，就會減少相當多的資金收入。并且，像這樣的超高層建筑，其日常的維護與管理的開支是一筆不小的數字，因此，這也成了我國建筑行業在管理方面的一個缺口。

3.我國超高層建筑存在的問題

隨著市場經濟的逐步完善，我國整體的發展節奏 也在加快，超級都市的出現說明，我國在新時期的發展已經上升到一個新的高度，但是，在超高層建筑上，我國在發展上卻存在諸多問題，在這里主要討論兩方面的內容，即關系到社會民生的問題：防火和節能。從我國的基本情況上看，預防火災是關系到社會民生的大問題，居民的防火問題歷來是我國政府工作的重點之一，可見，防火的重要性和必要性。節能，簡而言之就是節約能源，我國的建筑面積高達400億平方米，但是，我國的建筑物在節能建設上不足4%，每年在建筑行業的能源消耗量驚人。隨著建筑行業的發展，防火和節能問題再一次引起了人們的熱議。從眾多的專業報告中可以看出，在這兩方面，我國超高層建筑存在的問題是：

3.1建筑物防火安全沒有做到位

9.11事件除了讓人們知道了和平的重要性之外，更讓美國人開始思考，超高層建筑物的防火問題，從9.11事件的研究報告可以看出，導致那么多的美國人喪生的原因是五角大樓的鋼結構惹的禍。和美國不同的是，我國的建筑物結構采用的是混凝土結構，和鋼結構相比，混凝土結構的建筑物的承受力更高，在大火的燃燒下，整體結構不容易變形，而9.11慘劇的發生，很大一部分原因就是鋼結構在大紅燃燒之下，變形導致整個大樓的坍塌，最終，慘劇發生。所以，現代化的超高層建筑的防火顯得尤為重要，雖然，我國的混凝土結構可以有效的防治建筑物的變形，但是，在建筑物內部的防火設施的配置上，防火通道的建設上都不完善，例如，很多高層建筑中，滅火工具非常少，很多還已經老化。在緊急出的逃生通道上，由于樓層過高，全靠樓梯逃生，不僅速度慢，而且更加危險，對于救援人員來說，解救工作十分困難，2010年上海靜安區的火災事件就是一個教訓，火災發生時，很多人都是因為沒有時間逃生，才葬身火海，可見，加強高層建筑的防火安全有多么重要。

3.2節能發展緩慢

上面提到過，我國的建筑面積多大400億平方米，但是在建筑物中節能建設卻不足4%，這個數字提醒著我們，我國每年消耗在建筑行業的能源數量之多，難以估計。建筑物蓋得越高，能源的需求量就越大，怎樣在能量供應充足的情況下，最大化的減少能源消耗被看做是我國建筑行業發展上的重大轉折。而我國在節能建設上存在的問題是：首先，高層建筑的建筑材料的性能差，我國在建筑施工時，大多使用的是傳統的建筑材料，傳統的建筑材料在保溫，防水等方面的效果否不是太理想。其次，一般超高層建筑中有大量的照明，電梯等設施，因此，如何減少設施消耗的能源也是一個亟待解決的問題。

4如何建設安全科學的超高層建筑

4.1轉變傳統的觀念

如何實現安全科學的建設理念，我想，首先要做的就是轉變傳統的觀念，我們要明確，高層建筑乃至超高層建筑其建設的目的是解決居住問題，在有限的空間中合理實現最大化的利用，而不是僅僅為了炫耀，所以，在土地情況處在可以控制的范圍內時，可以適當的放緩超高層建筑的建設腳步。

4.2重視超高層建筑的防火

百姓的生命和財產安全是關系到社會民生的重大問題，因此，必須高度重視防火安全。除了在建筑物內設置滅火設施以外，對于超高層建筑來說，如何在火災中迅速逃生是重中之重，以往的防火觀念是，發生火災時，是不能走電梯的，但是，如果在超高層建筑中完全憑借樓梯，是非常不現實的，所以，設計出在火災中也可以乘坐的電梯是未來超高層建筑的一個發展趨勢。

4.3利用節能理念發展超高層建筑的建設

首先，更多的選用新型的節能材料來完成施工建設。其次，增加建筑物維護結構的厚度，較少熱能的流失，這是我國建筑物普遍存在的問題，和西方國家相比，我國建筑物的圍護結構的厚度在80mm-90mm，比西方國家的圍護結構的厚度少了160mm之多，所以，輸送至建筑物中的熱量，有很大一部分流散到建筑物外，造成了極大的浪費。最后，重視高層建筑物的節能設計的研究，力求為今后的高層建筑的發展提供理論支持。

4.4致力于建設舒適安全的超高層建筑

居民建筑物建設的目的是為了給居民提供一個安全的居所，所以，未來，我國的超高層建筑同樣要秉承這種建筑理念，我們不能只注重建筑物的外表，更應該關注建筑物自身的性能。“能住”和“住好”是兩個不同的概念，隨著時代的發展，人們更加關注高層建筑物的安全和舒適的性能，只有在一個安全舒適的環境中居住，人們才能更加的放心，社會才能和諧發展。

當前，我國的超高層建筑在發展中仍然存在很多問題，但是這不妨礙我們去勾畫美好的藍圖，因為，我們相信，在不遠的將來，一定會實現安全舒適的居住夢想。

參考文獻：

[1]李洋;;超限高層建筑給排水系統設計的特點[J];給水排水;2010年01期

篇8

一、工程概況

本工程位于廣州市海珠區，總用地面積為9629平方米，地面基本平整，設計為高檔住宅小區，該棟為61層的超高層住宅（A1棟）、地下3層，地上61層，建筑總高度199.70米，十四層、三十一層、四十七層為避難層，建筑物高寬比為5.7 。

二、結構選型

本工程根據標準層為高檔住宅，采用全剪力墻結構，剪力墻作雙向布置。局部剪力墻在地下室轉換，這樣既滿足地下車庫、首層架空的需要，同時滿足上部住宅房間內墻柱不突出墻面的要求。

基礎選型:根據工程地質勘察報告及本工程三層地下室的結構特點，基礎采用基巖上的天然地基，持力層為中風化泥巖，土層承載力特征值fak≥2200KPa。

抗浮問題:本工程地下三層底板面標高為-12.5m，局部地下室局部柱僅靠自重及覆土重無法平衡豐水期地下水浮力，采用抗拔錨桿滿足抗浮要求及減少底板跨度。

豎向構件尺寸:剪力墻（核心筒除外）從地下室至首層厚度為500～600mm，二層以上厚度為600～200mm。核心筒從地下室至八層厚度為 800mm。九層以上厚度為600～300mm。

地下室外壁：500～300mm。

樓蓋結構體系:地下室底板采用平板式布置，板厚h=1000mm；地下一、二層樓蓋結構采用平板式布置，h=400mm；地下室頂板（首層）結構采用梁板式布置，板厚h=200mm；二～六十一層樓蓋結構采用梁板體系，板厚h=100mm～240 mm；天面層樓蓋結構采用梁板體系，板厚h=120mm~240mm。

三、超限類型及采取措施

超限類型：本工程高度超過《高層建筑混凝土結構技術規程>（JGJ3-2002）》表4.2.2-2中關于全部落地剪力墻結構體系B級高度的要求，也超過《廣東省實施（JGJ3-2002）補充規定》附件的表1中關于全部落地剪力墻結構最大適用高度的要求。

針對超限情況進行的分析驗算和采取的加強措施 ：

分別采用SATWE、PKPM的PUSH和 ETABS 3個不同分析程序計算。

選取1組場地人工地震波和2組實際地震記錄波對結構作小震彈性時程時析。

比較安評報告的反應譜曲線和規范反應譜曲線：按規范反應譜計算。

中震不屈服驗算。

加強落地剪力墻的配筋。

底部加強部位及架空部位兩者高度較大值剪力墻：特一級；其余層的抗震等級：一級；底部加強部位：-1～6層

利用剪力墻平面外受力提高抗扭剛度（厚度不小于350）。

驗算罕遇地震作用下樓板薄弱位置的抗拉、抗剪強度。

采用PKPM的PUSH分析軟件對結構進行罕遇地震下的Pushover分析，以驗證結構能否滿足大震階段不倒塌的抗震設防水準要求。

四、靜力結構分析與結果：

結構設計采用中國建筑科學研究院編制的多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWE和PMSAP以及金土木公司的ETABS分析軟件。主要計算結果如下：

1、小震及風作用下的彈性分析

（1）自振周期及第一扭轉平動周期比

結構的自振周期及周期比詳表1，可見以扭轉為主的第一周期與以平動為主的第一周期的比值≤0.85，滿足《高層建筑混凝土結構設計技術規程》第4.3.5條的要求。

（3）扭轉位移比

用于判斷結構扭轉不規則性的樓層最大彈性水平位移（或層間位移）與該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的比值詳表3，可見最大的位移比與層間位移比均不大于1.20，屬于《廣東省實施（JGJ3-2002）補充規定》附件表4-2.2中的規則性結構。

（4）剛重比：剛重比 EJd /（H2ΣG）SATWE計算結果為X向1.9，Y向2.25，剛重比小于2.7，大于1.4 ，滿足《高層建筑混凝土結構設計技術規程》第5.4.4條對結構穩定性的要求，但仍考慮重力二階效應的影響。

（5）側向剛度比：最不利位置為首層，首層側向剛度與相鄰上層側向剛度的70％或其上相鄰三層側向剛度平均值80％的比值之較小值X向為0.4883、Y向為0.4852；在設計計算時將其定義為薄弱層，地震剪力相應增大1.15倍

（6）.樓層抗剪承載力比值：各樓層層間抗側力結構的受剪承載力與其上一層受剪承載力比值最小值X向為0.9，Y向為0.98，比值均≥0.75，滿足《高規》第4.4.3條的要求。

以上考慮小震組合的彈性計算分析結果表明，本工程各項整體指標均能滿足相關規范的有關要求或未超出規范規定的最大限值；墻柱的軸壓比和各構件的強度及變形也均能滿足規范的要求，完全能達到小震作用下“結構處于彈性狀態，各構件完好、無損傷”的第一階段的抗震性能目標。

2. 彈性中震作用下結構構件的屈服判別分析

按“屈服判別法”進行中震不屈服驗算（驗算時荷載分項系數取1.0，材料強度取標準值），分別按小震（αmax=0.08），屈服判別地震作用1（αmax=0.16），屈服判別地震作用2（αmax=0.20），中震（αmax=0.23）進行驗算，從而檢查和掌握本工程在中震作用時的抗震能力。驗算結果表明，在上述四種情況下，本工程豎向構件均不出現屈服，梁均不出現受剪屈服，在小震及屈服判別地震作用1時，所有梁不出現受彎屈服；在判別地震作用2及中震時，部分跨高比較小的連梁漸次出現屈服（主要表現為面筋配筋率略>2.5%，配筋時控制連梁的抗剪承載力大于受彎承載力），僅出現輕微的損傷。故本工程能滿足中震重要構件不屈服，所有構件不發生剪切破壞的抗震性能目標要求。

3.罕遇地震作用下靜力彈塑性（Pushover）分析及結構抗震性能評價

Pushover分析是基于性能的抗震設計方法，以量化的計算結果來評價結構 “大震不倒” 的抗震性能目標。本工程采用軟件：PKPM的PUSH分析軟件。計算中關鍵步驟是構件細化分類，人工干預配筋。PKPM的PUSH分析軟件性能控制點處的相關指標詳表4，最大層間位移角小于1/120的規范限值；彈塑性層間位移角、結構頂部位移、結構塑性發展的過程及塑性發展的區域均符合要求,在性能控制點處，各棟剪力墻均未出現剪力鉸，即剪力墻抗剪能力足夠，不會發生剪切破壞 。 結構能夠滿足“大震不倒”的抗震設防要求。

五、結論：

分析結果表明：在多遇地震作用下本工程結構的第一扭轉與平動周期比、側向剛度、豎向規則性、扭轉位移比等指標均符合現行規范的相關要求；中震作用下能滿足“重要構件不屈服，所有構件先行不發生剪切破壞”的抗震性能目標；罕遇地震作用下能滿足不倒塌，重要構件不發生嚴重損壞的設防要求，因此可以期望本工程的結構體系在遭遇地震作用時，能達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防目標，同時亦能最大限度地滿足建筑功能的要求。

參考文獻：

1. 混凝土結構設計規范 . GB50010-2002.中國建筑工業出版社

2.建筑抗震設計規范 . GB50011-2001.中國建筑工業出版社

3. 高層建筑混凝土結構技術規程 . JGJ3-2002.中國建筑工業出版社

篇9

Abstract: along with the current super-tall residential construction projects has increased, architectural style becoming more diverse, overrun the structural design of the issues are becoming increasingly become the high-rise residential buildings of engineering difficulty. Combining with the project examples, from the off-gauge situations, the computation analysis, structure static elasto-plastic analysis, analysis and discusses the design of high-rise residential shear wall structure in the process of common problem.

Key word: overrun high-rise residential; Shear wall; Structure design; question

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：

超限高層住宅建筑是指高度超高、體型復雜、跨度大、結構異常，國家現行規范和規程所沒有包含的建筑工程，為了杜絕安全與質量的隱患，這類工程在設計初始階段，就應當進行抗震設防的專項審查工作。剪力墻結構作為超限高層住宅中最為常用和主要的結構主體，對其相應設計問題的探討與研究，對保證建筑工程的安全經濟，以及抗震設防目標的實現都有著極為重要的現實意義。

一、工程概況

某工程總建筑面積達23萬平方米，地上部分建筑為6棟41層住宅，地下部分3層，為停車場、人防室和設備用房。工程結構主體采用了剪力墻結構，各樓層的層高分別為負三層為4.3米，負二層為4.1米，負一層為4.4~6.1米，塔樓首層為10米，二層以上為3.45米，天面總標高為148米。

根據工程地質勘察技術報告和抗震設計規范，該場地設計地震分組為第一組，場地抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，場地土為Ⅱ類?？辈靾龅氐匦纹教?，地層分布較為均勻，場地也較為穩定，無不良地質作用，是建筑抗震的有利地段。

二、超限情況處理

1、工程超限的問題

（1）該高層住宅工程的塔樓高度為148米，屬于B級高度。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》中的規定，B級工程的建筑結構高寬比應控制在7以內，而該住宅工程的高寬比在7.3，略微超過了《高規》中的最大高寬比，沒有符合該條規定。

（2）《高規》中規定了在開洞和凹入扣除以后，建筑工程的樓板的最小凈寬度值在任一方向都應大于5米，而該工程的塔樓平面類型為凸型，屬于樓板局部不連續，均不滿足《高規》的規范。

（3）工程在首層和地下室為防止伸縮縫漏水問題，并沒有設置伸縮縫，也超過了《高規》中對于伸縮縫最大間距的規定。

2、針對超限問題的設計處理

（1）剪力墻應合理布置，使建筑結構的質心和剛心能夠盡量重合，并通過對樓層周邊配筋和邊梁截面的加強，以最大化的減少扭轉變形和增加抗扭剛度。

（2）為保證尺寸較小的Y方向的側向剛度，應沿該方向布置多道剪力墻，以滿足規范的要求。需適當的增加剪力墻邊緣約束構件的配筋率，以及底部加強部位在豎向和水平方向的配筋分布率，并嚴格控制剪力墻的軸壓比，以符合規范的要求。

（3）該工程的標準層的墻厚為30~40厘米，因首層的高度較大，為滿足側向剛度和墻柱穩定的要求，可將首層的剪力墻的厚度增大為60~70厘米。因部分電梯和樓梯的剪力墻結構受到空間的限制無法加厚，則可進行降低該處層高和加設夾層樓板的設計處理。

（4）在地下室結構的設計方面，應充分對混凝土收縮有可能帶來的不利影響進行評估和考慮，并可適當的提高地下室壁板構造的配筋率。同時還需加強對混凝土在澆筑后的養護管理，做好噴水保濕工作，并至少養護14天以上。

三、計算分析和對比

1、彈性時程分析

該工程采用了國建筑科學研究院編制的 SATWE 和PMSAP 兩種程序進行同時計算分析、對比。為符合《高規》的要求，該工程對剪力墻在小震作用下的彈性時程進行了分析，每棟建筑選二組實際地震波和一組人工波進行計算對比。對彈性時程進行分析時，所輸入的最大地震加速度為35cm/s2。相應各條地震波的特征值見下表1。

表1結構分析結果

下圖1是時程分析所得計算結果繪制的是在X、Y方向最大樓層剪力曲線，圖形顯示了各棟住宅所選波形。

圖1時程分析主要計算結果圖

分析圖1曲線，可見樓層的最大位移曲線在X、Y方向變化光滑、平穩、連續，曲線的變化趨勢也符合剪力墻結構的變化形態，在頂點處的位移峰值比較合理，表面了整體結構分布均勻、剛度適中，無明顯的扭轉偏移；在層間最大位移角曲線無較大的收進和突出，表面了結構的豎向剛度變化均勻，沒有明顯的薄弱層。

2、中震彈性驗算

該工程還采用SATWE程序對中震進行了不屈服驗算，其抗震設防的目標是允許結構輕微受損，上部結構允許局部受彎屈服，豎向構件底部加強部位不屈服。在驗算時，多遇地震影響系數的最大取值為0.23，并控制結構最大層間位移角在1/400以內。驗算結果表明，墻肢截面和其它構件的抗剪承載力均符合中震不屈服的設計要求。

三、結構靜力彈塑性分析

該工程采用了PKPM程序中的EPDA模塊對結構進行了靜力彈塑性分析（Pushover analysis），評估了結構在罕遇地震作用下的抗震能力，并根據計算的結果評價了結構在地震作用下的彈塑性狀態。實現了結構在地震作用下的薄弱部位與屈服部位的尋找，并基本尋找到了結構在地震作用下各個部位的屈服順序。

本工程同時從構件的塑性變形程度和結構的整體性能這兩個方面來評價了結構的安全性，構件的塑性變形主要通過構建塑性鉸的變形發展程度來進行評估；而整體性能則通過頂點位移、最大層間位移角、頂點位移角、剪重比、基底剪力等進行評估。通過結構靜力彈塑性分析，結構在罕遇地震下通過內力重分布，使結構的抗震性能達到規范所規定的抗震設防目標。

總結：

在高層住宅的建設開發中，結構設計是相當重要的一個環節，它與建筑、設備、規劃和施工等各個環節都緊密相連。在該工程中，通過科學的計算分析和合理的構造，解決了相應的在結構設計中的難題，使建筑既符合了變形特性和結構剛度的相應規范，也滿足了抗震設防的要求。

參考文獻：

[1] 施金平，張暉.益中花園1號樓超限高層結構設計[J].結構工程師，2009（6）.

篇10

一、高層建筑結構設計體系與技術應用

1.高層建筑結構設計中基于抗震設計技術的應用

當前來看，減震控制技術研究與應用在我國高層建筑中有了較大進展。隔振技術較為成熟，在工程中有一定應用，主要用于高烈度的多層、小高層建筑，如北京通惠家園地鐵樞紐建筑，甘肅隴南將橡膠隔振墊用于磚混結構樓房。目前，多項采用隔振技術的房屋建筑正在設計建造中。

消能減震技術近年來在新建高層建筑工程中開始得到應用，如北京銀泰中心主塔樓、上海世貿國際廣場、深圳大梅沙酒店等采用了黏滯流體阻尼器，主動控制技術在我國超高層建筑中首次得到應用是上海環球金融中心第90層兩臺各重250噸的質量阻尼器，它將有效地減小建筑結構在風和地震時的反應。

2.高層建筑結構設計中基于抗風設計技術的應用

隨著高層建筑高度的增加，結構對風荷載更加敏感，在不少地區，抗風研究和設計已經成為控制結構安全性和實用性的關鍵因素。我國目前的建筑荷載規范尚不能完全滿足實際工程的需要，應增加橫風向響應和等效靜力風荷載、干擾效應、居住者舒適度判據等內容。

3.高層建筑結構設計中基于消防設計技術的應用

一個常識是，按照設計標準，高于24米的建筑屬于高層建筑，高于50米的建筑屬于超高層建筑。曾有城市安全部門做過一個試驗，讓一名身強體壯的消防員從第33層跑到第1層，用了35分鐘。如果是一名身體素質一般的人員或老人、小孩，所需時間肯定會更長。而火借風勢，30秒內就可以從第1層到達第33層。這樣算來，在高層、超高層建筑中人們跑到樓外逃生的可能性幾乎為零。因此，基于超高層建筑結構體系中抗高溫、防火方面的設計成為最重要的一個指標（以下以北京國貿三期工程為例）。

國貿三期。該工程總建筑面積54萬平方米，主塔樓總高330米，地上層數為74層，地下為4層，鋼結構截面大、單件重、連接復雜，總用鋼量達5萬多噸，抗震等級8級，設計難度和施工難度為世界超高層建筑結構領域所罕見，是目前北京的第一高樓。美國“911”事件后，施工承建方：“中建一局集團建設發展有限公司”對國貿三期設計方案作了相應調整。為了保證建筑物未來的安全性，在經過論證和修改后，該樓的建筑方案采用了4萬噸鋼筋、18萬立方米混凝土與5.5萬噸鋼結構組合形成的鋼骨型鋼混凝土結構，并采用耐燃時間高達3小時的防火涂料對鋼結構進行防火處理。這樣設計的結果是，大樓能夠有效地減少飛行器撞擊所帶來的損害，提高大樓自身的耐火性能。而按照此前的設計方案，該大樓全部由鋼結構組成，一旦遇到同樣問題，鋼結構會因高溫快速熔化，導致主樓快速坍塌。

二、高層建筑住宅結構設計面臨的挑戰

隨著住宅產業化形勢的不斷發展，隨著我國超高層住宅的響應政策的出臺，未來，無疑會給本土設計行業及承建方帶來了巨大的挑戰。隨著經濟社會的發展，作為二三線城市出現的一幢幢拔地而起的超高層建筑。這種建筑不僅對開發商是一種全新的挑戰，對房地產這條產業鏈上的設計行業、承建行業也將帶來全新的改變。

1.未來住宅產業化下高層建筑結構設計技術亟待提升

相對高層住宅而言，超高層住宅設計復雜，對項目設計及管理水平要求嚴格；超高建筑物中每隔一定距離須加設避難層；在施工設計上的要求更加嚴格，尤其是對消防、防震、防風的指標要求很高，例如對玻璃等建筑材料的選擇格外嚴格，同時由于高處的濕度、風力影響等特殊要求，也給設計、施工帶來了很高的難度。

由于超高層住宅建筑結構的特殊性，建筑內部的梁柱將會不可避免地存在，在結構設計中一方面考慮異型柱的使用，另一方面在戶型設計中要充分全面考慮梁柱的影響、規避及利用。再有，高層建筑與其它建筑之間的最大區別，就在于它有一個垂直交通和管道設備集中在一起的、在結構體系中又起著重要作用的“核”。而這個“核”也恰恰在形態構成上舉足輕重，決定著高層建筑的空間構成模式。

2.高層建筑結構抗震、風設計專業性人員缺失、經驗嚴重缺乏

近年來，雖然國內外對高層和超高層建筑鋼結構、混凝土結構和鋼混凝土結構的抗震設計理論均進行了一些研究，也已取得了一批較深入和較實用的研究成果。但是，由于地震作用、各類結構體系的空間作用、彈塑性性能以及“大震”作用的破壞機理等方面的復雜性，使得對超高層建筑抗震設計理論還需要從許多方面進行深入研究。這種復雜性在我國各大城市尤其突出。超高層建筑的出現，無疑將我國的抗震研究工作推上了一個全新的領域。“之前雖然很多建筑設計公司也將抗震作為建筑設計中的重要部分，但隨著超高層建筑的出現，不得不迫使建筑設計和承建行業以及相關的地震研究機構發生變革。”因為我國的建筑歷史上沒有超高層住宅且經驗還尚淺，尤為二三級城市，政府出臺的相關超高層政策對我國的建筑設計行業、建筑業、地震研究等有關地產的所有產業都將起到劃時代的推進，它將被載入史冊。隨著高速發展的中國住宅產業化進程不斷推進，太需要這方面的經驗了。

三、高層建筑結構設計未來的展望

由于高層住宅不但在結構設計、基礎工程設計、主體結構設計、建筑設備安裝工程設計方面，給排水工程、通風空調系統、建筑消防等方面都在一定程度上提高了難度和復雜程度。超高層建筑的問世，必將給我國的設計行業，尤其是承建行業帶來全新的格局。盡管目前還達不到洗牌的程度，但也將是一場殘酷的淘汰賽。而要改變這樣的局面，求變將是唯一的出路。

依舊以國貿三期工程為例，國貿三期屬于超高層建筑，構件有大型化、異型化的特點，致使施工技術和施工精度要求都非常高。工程的施工遇到并解決了許多普通超高層鋼結構施工中沒有出現過的問題，尤其是針對傾斜結構的安裝、鋼板墻的安裝、腰桁架的安裝等一系列施工技術，是對我國復雜高層鋼結構施工技術的有力補充，同時對國內建筑結構設計行業的持續發展起到了積極作用。