超高层建筑的结构抗风设计
超高层建筑的结构抗风设计
大跨、柔、轻质和低阻尼方向发展，使得结构对风的敏感性大大增强，风荷载正逐渐成为结构设计时的主要侧向荷载之一，甚至是决定性的设计荷载。因此对于高、长等柔性结构的抗风计算和设计是结构抗风安全的关键，具有重要意义。合理的进行结构抗风设计，是保证结构安全的重要因素，特别是超限高层建筑，由于它们的结构设计计算己经超出了相关规范及规程的要求。因此，在设计时应进行专门的研究，对于实际工程具有现实的指导意义。
一、风对建筑结构的作用及结构抗风设计要求
风荷载是建筑物的主要荷载之一，虽然其作用幅度比一般地震荷载小，但其作用频度却较地震荷载高得多。随着结构规模的增加(高度与长度)，风荷载变得越来越重要以至于最后成为结构设计中控制性荷载，即非抗震
设计时的荷载效应组合控制结构的设计。
1.1 建筑结构的风致效应
建筑结构的风致效应包括静力效应和动力效应。静力风效应是指由于结构上的静力风荷载所引起的结构的静内力和静位移;动力风效应是指由结构上的脉动风荷载和漩涡干扰力所引起的结构的振动反应，包括振动内
超高层10大技术难点及解决方案
资深工程总必须知道的：超高层10大技术难点及解 在40层(大约150米)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。 超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高。 难点1——结构系统 由于超高层建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。 对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。 进入90年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用。如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构。此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。高层建筑结构采用的混凝土
强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。钢材的强度等级也不断提高。 高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。 建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。 超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度，是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件，同时使钢柱与各竖向构件（剪力墙或筒体）起到变形协调作用。一般钢结构建筑物的楼板和屋盖，都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土（简称钢承混凝土）楼板和屋盖，厚度一般不小于150mm。目前在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用。主要是对于板底呈波形的计算原理不甚了解或认为计算繁琐，就按平板计算，这样既不安全又增加了钢梁的用钢量。 如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用，简称MST组合梁，只要计算正确，配筋合理，栓钉可靠，则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右，而且不需对钢梁进行稳定验算。 难点2——垂直交通设计
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)
建筑结构抗风设计
建筑结构抗风设计在如今经济高速发展的同时，建筑的高度也飞速增高，而且建筑体型越来越复杂。高楼引来“风速杀手”。由于高层、超高层建筑鳞次栉比而引发峡谷效应，使城市街道风速加大，以致危及行人和行车安全。这种峡谷效应还表现在某些高楼部分外墙表面因风速过大产生巨大负压，玻璃幕墙或大墙板块会像雪崩一样脱落，高档门窗等也常常会发生突然崩塌、坠落伤人事故。所以，建筑高度的增高和复杂的体型使得建筑结构抗风设计的难度也在不断提高。我们要明白风对建筑的危害机理才能更好地进行抗风设计。风是紊乱的随机现象。风对建筑物的作用十分复杂，规范中关于风荷载值的确定适用于大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建筑。目前还没有有效的预测体型复杂、高柔建筑物风作用的计算方法；摩天大楼可能造成很强的地面风，对行人和商店有很大影响；当附近还有别的高层建筑时，群体效应对建筑物和建筑物之间的通道也会造成危害。风对建筑物表面的作用力大小，与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结构特性有关。 我国是世界上遭受台风灾害最为严重的国家之一,每年因台风灾害造成的经济 损失十分惨重。城市各类建筑物的损坏与倒塌是风灾直接损失的主要组成部分,快速预测和评估城市建筑物遭受风灾后的损伤情况,对城市防灾减灾工作至关重要,也是目前土木工程领域急待解决的一个问题。接下来让我们看一些比较成功的抗风设计的实例。 1974年美国芝加哥建成443m高（加上天线达500m）110层的西尔斯大楼成为当时世界最高的建筑，纽约的世界贸易中心大厦(412m，110层)只能让位，退居第二。大楼由9个标准方形钢筒体(22．9mx22．9m）组成。该结构由SOM设计．建筑师为FazlurKahn。建造到52层减少2个简体．到67层再减少2个简体．到92层再
超高层建筑核心筒优化设计研究
超高层建筑核心筒优化设计研究 发表时间：2018-11-05T14:48:18.613Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：詹锐斌 [导读] 核心筒作为超高层建筑的重要功能性空间，对其设计进行合理优化，不仅在结构上起到支撑建筑的效果，也在实用性上发挥重要的基础作用。 珠海市建筑设计院广东省珠海市 519000 摘要：核心筒作为超高层建筑的重要功能性空间，对其设计进行合理优化，不仅在结构上起到支撑建筑的效果，也在实用性上发挥重要的基础作用。文章站在设计的角度，对超高层建筑核心筒中，电梯、消防、卫生、电力、功能五大系统进行分析，供相关研究参考的同时，为优化超高层建筑核心筒设计方案提供方法。 关键词：超高层建筑；建筑设计；核心筒 引言：随着社会水平的不断发展，城市化的进程也在进一步加快，为了有效的缓解城市用地紧张的实际问题，超高层建筑在工程领域的应用逐渐扩大，并呈明显的上升趋势。提升超高层建筑的设计水平，必须从核心筒的设计优化展开，这一点既满足了建筑设计方式升级的需要，也适应时代对于建筑行业发展的要求。 一、电梯系统设计优化方案 在超高层建筑中的核心筒设计中，电梯系统占据着绝对的重要地位，并在比重上有着明显的优势性。在对电梯系统进行设计时，要从电梯井与电梯厅两个方面进行分别说明。 （一）电梯井道 电梯的数量与其具体的分布形式，直接的控制着整体超高层建筑核心筒中，其他功能区域的分布情况。如果电梯的数量较多，需采用群控的方式进行管理时，单面的数量尽量不应超过4部，并尽可能在设计时采取面对面分布的方式，减少使用过程中，可能出现的观看指示信号不及时的情况。 以写字楼为例，在选用电梯时，尽量避免使用载重在1000kg以内的电梯，防止使用过程中由于轿厢狭小而产生的压抑感，尽可能使用1150kg以上的电梯，将使用中的舒适度进行提升[1]。 同时，在设计中对电梯型号进行选择时，由于不同品牌的电梯对于井道的要求不同，在井道尺寸、冲顶高度、底坑深度等系列参数上存在着明显的差异性水平。所以，具体超高层建筑设计中，为了使核心筒中电梯的设计更为合理，应当以自身的实际使用条件为基础，对其进行选择，并至少预留三种不同的品牌，供招标使用，并配以具体的井道方案。 另外，为了保证使用过程中超高层建筑电梯的安全系数，在发生故障时，使梯内人员可以进行有效的逃生与自救，应当以11m为标准，在未停站的位置处设置逃生门。条件允许的工程中，可在每两层的厅门处设置逃生门。 （二）电梯厅 电梯厅的设计，是整个建筑中电梯最为密集的区域，应当对各竖向分区的分布进行合理的控制，并由此作为确定电梯设置形式的基础内容。 “一”字型的设置，是最为常见的设计形式，可以有效的保证各电梯厅之间保持独立的状态（如图 1 所示）。同时，对于停滞使用的电梯厅可以作为其他功能区域被合理的利用起来，实现使用效率的提高。 “T”型设计，在方形的核心筒设计中较为常见，当电梯终止使用时，可以将楼板打开，形成新的挑高前厅。 “十”字型的设计，也是十分常见的设计方案，将电梯设置在“十”字通道的两侧，可以将通道作为电梯厅进行有效的利用。然而在设计过程中，要对其宽度水平进行控制，一般单面梯保持在2.5M-3M，双面电梯尽量在3M-4M左右，以使其空间不至于产生拥挤感。 图 1 “一”字型单侧电梯厅 二、消防系统与楼道间的设计 安全设计在超高层建筑中显得尤为重要，尤其是在发生火灾或是其他突发性事故时，必须保证疏散通道的畅通。所以，消防通道在建筑中位置的布置就成为了关键性的问题，在保证其功能性发挥的同时，还有对其覆盖范围进行设计处理。 一般情况下，消防通道在设计时，应当分置于整体建筑的两端，防止其由于过度集中而产生拥堵的情况。当高层低区的面积较大，需要增加消防通道时，可以在核心筒以外的空间进行加设，以免对整体核心筒结构产生影响[2]。 三、卫生系统的设计 在卫生系统的设计过程中，可以采用男女相邻的设计方案，以此可以将前室的空间进行有效的整合，从而提高空间利用率水平，同时还可在给排水系统上进行设计优化，使得整体的管线设置更加集中，方便后续工作中的维修与管理。由于清理间功能的特殊性，必须设置在卫生间的临近位置，以保证其功能作用的发挥。 在使用过程中，为了对楼层的利用效率进行优化，需不断的对电梯的分区进行变更处理，而这一点，就会对卫生系统中的用水房间位置产生新的要求。虽然在变更过程中，会产生较多的管道，尤其是横管，但为了提高楼层内的空间利用率，进行变更也有着不可替代的现实意义。 四、电力系统下，强弱电间的设计 在超高层建筑中的强电、弱电间，应当进行分开的独立设计，以免较强的磁场对信号的传输产生负面影响，并在空间上保证其面积范围在5m2左右。这样做也可以有效的防止桥架出线的密集化，是体现设计科学性的重要措施。同时，还应当尽量保证强、弱电间与用水房间的隔离，如设计中两者处于临近关系，则必须用双墙或是混凝土墙对其进行分隔处理。 在弱电系统的处理中，复杂度水平较高，与相关的网络、视频、消防等设施息息相关，是实现超高层建筑信息化建设中的重要内容。而弱电系统在设计时展现出的智能化水平，也是体现其设计专业化与系统化的基本内容，因此在弱电间的设计中，应当预留足够的空间，
复杂高层与超高层建筑结构设计要点 朱剑敏
复杂高层与超高层建筑结构设计要点朱剑敏 发表时间：2019-01-08T12:59:43.810Z 来源：《防护工程》2018年第29期作者：朱剑敏 [导读] 近几年城市化建设高速发展，复杂高层及超高层建筑也随之不断增多，建筑的结构也逐渐向多元化和功能化的方向发展摘要：近几年城市化建设高速发展，复杂高层及超高层建筑也随之不断增多，建筑的结构也逐渐向多元化和功能化的方向发展，对于建筑结构的设计要求也在不断的增加。本文通过对复杂高层及超高层的建筑设计要点进行分析，从而提高复杂高层及超高层建筑的建设过程中的效率和质量。 关键词：复杂高层;超高层;建设结构;设计要点 1复杂高层和超高层建筑设计要求 1.1重视概念设计的重要性 由于我国科学技术的飞速发展，复杂高层和超高层建筑的结构设计也不断创新和发展，在结构设计方面积累了更多的经验，其中最具代表性的就是概念设计。在概念设计的概念中，结构设计的规律性和统一性得到了提高，其力量得到了明确的传达。除了其高标准要求得到充分体现外，通过有效应用节能减排理念，也增强了结构设计的科学性和合理性。在其具体设计中，其建筑材料的有效使用也符合可持续发展的基本要求。在结构设计过程中，通过概念设计的有效应用，可以大大提高建筑的整体质量。 1.2合理分析复杂高层与超高层的建筑结构 合理分析建筑结构对结构设计有着根本的影响，它直接关系到建筑的合理性与科学性。在设计复杂高层与超高层建筑时，重点也在于对建筑结构的分析。首先，复杂高层与超高层建筑的基本要求是确保建筑安全稳定，这要求提高建筑承重结构的可靠度。其次，自然环境对复杂高层与超高层建筑的影响较大，一些气候、温度、地质方面的因素都需要考虑在内。因此，设计人员在进行结构设计之前必须全面了解当地的自然环境，尽量减少客观因素对复杂高层与超高层建筑造成施工障碍。最后，承重能力的考虑对复杂高层与超高层的结构设计有重大影响，设计人员必须对施工材料提出较高的标准，有必要时可以做出较为硬性的规定，最大限度的减少施工材料的出现问题。 1.3重视建筑的抗震设计 在所有建筑物的设计中，建筑物的抗震设计都有一个非常重要的通道，特别是对于复杂的高层和超高层建筑的结构设计，其抗震设计将直接影响到建筑物的安全。在抗震救灾规划的选择过程中，必须首先对建筑材料进行有效的选择，但必须保证材料的质量。同时要减少地震中的能量膨胀，检查验收楼成员的承载能力。在地震环境下计算建筑物结构的位移值也是必要的。 2复杂高层与超高层建筑结构设计中存在的不足之处 2.1抗风结构中出现的问题 复杂的高层和超高层建筑具有楼层较多的特点，建筑高度也高于正常建筑许多。这样，建筑表面的风蚀面积将会增加，高层和超高层建筑表面的风的流动性将会改变建筑表面的质量。这种情况的出现会在高层建筑的表面和空气之间造成动态的影响。在这样的动力作用下，风力会在高层和超高层建筑的软结构中产生静态或动态振动。这种振动将对整个建筑产生更大的影响。因此，在设计抗风结构时，必须科学合理，以保证高层和超高层建筑的质量。 2.2做好地基基础 地基相当于建筑物的地基。对于不同的地区，由于地质不同，对地基的要求不同，但必须在任何地区奠基。例如，在地质较软的地区，复杂的高层和超高层建筑需要用桩箱作为地基；在有岩层的地区，需要根据岩层的年代采取不同的地基建造措施。混凝土桩一般用来加固岩层。对于地下地基条件较好的底层，通常选用筏型进行地基加固。根据不同的地形选择不同的地基，对整个工程的施工具有重要的意义。 2.3建筑消防在结构设计中出现的问题 在建筑物中，特别是高层与超高层建筑物中，消防结构的设计是整个建筑结构设计过程中需要重点设计的内容。在我国的建筑行业相关标准中，对高层与超高层建筑物的消防结构提出了明确的要求。规定在高层与超高层建筑物中，必须确保高层结构具有科学性以及合理性。但是，据当前的状况来看，在高层与超高层建筑物结构的设计中还存在着许多问题。例如:在高层与超高层建筑物中，所使用的材料具有易燃性，一旦发生火灾，极易在高层及超高层建筑物中蔓延，造成不可挽回的损失。 3复杂高层与超高层建筑结构设计的要点 3.1合理的使用高强钢筋 高强钢筋的使用在高层及超高层建筑中的使用情况，在很大程度上影响着工程造价。故在进行高层及超高层建筑的结构设计时，应当合理的利用高强钢筋，将建筑工程造价降到最低，并减少钢筋的使用量。当建筑的地基出现深厚软弱时，应当适当的将高强钢筋的尺寸进行优化，以减小地基的承载量，这样，不仅方便了施工，还为建筑企业带来了经济效益。与此同时，高层及超高层建筑减少自身的重量可降低地震对建筑物的干扰，为高层建及超高层筑提供了保障。 3.2提升结构设计的舒适度 随着人们生活水平的不断提高，对建筑的要求也在不断提高，尤其体现在建筑的外观和结构舒适性的要求上。因此，在复杂的高层和超高层建筑的结构设计过程中，不仅要保证建筑的整体安全性和可靠性，而且要让人们充分满足建筑的结构舒适性。这些实际要求促使相关人员在高层建筑设计过程中确保了混凝土规则、钢规则等结构设计的保护，同时保证了结构设计的质量和水平。满足人们对结构设计舒适性的要求。 3.3抗震性能设计 对于一些地震频繁发生的地区而言，该地区的复杂高层与超高层建筑面临的抗震压力更大，这些地区的抗震目标也相对高一些，主要包括两个目标。其一是使用水准。比如说，强度较低的地震对事物造成的危害较小，对建筑物的影响也无足轻重，这对建筑的结构设计要求也不高，保证基本的弹性反应状态就可以。其二是倒塌水准。首先，不同强度地震的破坏力不同，为了更好地应对不同强度的地震，应该对复杂高层与超高层建筑非延性部件提出更高的标准。其次，针对建筑物的控制构件而言，应当保证大部分的复杂高层与超高层建筑具
高层建筑结构的抗风设计
高层建筑结构的抗风设计 【摘要】随着高层建筑高度的增加，结构对风荷载更加敏感，在不少地区，抗风研究和设计已成为控制结构安全性能和使用性能的关键因素。根据建设规模，我国城市建设中占据比例最大的是高层建筑，而高层建筑结构的多变性和复杂性，使得结构设计工作成为建筑施工的重点和难点。面对高层建筑结构设计的相关问题，本文将对高层建筑抗风结构常见结构的问题进行分析。 【关键词】高层，建筑结构，抗风设计 一.前言 随着我国经济的快速发，在建筑方面高层建筑结构与低层建筑结构一样，需要同时承受结构自身自重（及其他荷载）产生的垂直作用和风荷载产生的水平作用，相对于低层建筑结构水平荷载对整个结构受力影响通常较小的状况，在高层建筑结构中水平风荷载会成为高层（超高层）建筑结构设计的受力控制因素。针对我国高层建筑结构的抗风设计进行深入的研究和探讨。 二.高层建筑结构抗风设计中存在的问题 1.设计风压等级的确立 设计风压等级的建立需要考虑多种因素的影响。目前，我国还没有对结构设计风压等级给出明确定义，具体的划分原则和范围界定还需进一步的研究探讨。 2.风振系数的确定 我国目前确定结构风震系数时采用的阻尼比是按已建建筑在微振下所获取的阻尼比实测值确定的，而抗风设计所取的风载是30-100年一遇的大风荷载。此时，结构的振动将不是微小振动，而是有较大位移的振动，而大位移振动与微振的结构阻尼比是不同的，一般前者比后者大;而阻尼比增大，将使风振系数减小。因此目前我国进行高层建筑钢结构抗风设计所取的风振系数可能偏大。 3.风振舒适度的考虑 《高规》中规定重现期为10年的最大加速度限值为：公共建筑0.28m/s2；公寓建筑0.20m/s2。本文认为存在如下有待完善之处：首先，重现期取为10年已不能满足要求。《建筑荷载设计规范》中对一般结构基本风压重现期已规定为50年，且对特殊结构还要进行重现期为100年的舒适度验算；其次，该规定只将民用建筑分为公共建筑和公寓建筑两类，不够具体；再次，将峰值加速度限值仅定为0.28m/s2和0.20m/s2，不够精确。 三.高层建筑的抗风设计
建筑结构抗风设计
体育场网架屋盖结构风振浅析 XXX （学校，南京，210016） 摘要：伴随着的材料科学发展和土木工程施工工艺的进步，新建的体育场看台多用外形美观、结构新颖的大跨度柔性结构方向发展，这不仅满足了结构使用功能的需要，同时也给观众提供了开阔的视野。大跨度网架屋盖结构在风荷载下会受到强大的吸力，并引起柔性屋面的振动。本文简要介绍了大跨结构表面风压分布特征，风致破坏机理和风洞试验在大跨屋盖结构的应用。 关键词：大跨网架屋盖结构；风致破坏；风洞试验 A Brief Analysis of Study on Wind Induced Dynamic Response of Long Span Grid Roof Structures XXX ( College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics ＆ Astronautics, Nanjing, 210016, China) Abstract：Along with the development of science and technology，the stands of stadium are often covered with long—span flexible roof structures with beautiful shapes and new structural systems.It not noly meets the function of use,but also provide the audience with good view.When wind flows around roofs,the airflow will be separated to form a high suction zone，and the flexible roofs will suffer from wind—induced buffeting response.The article made a brief introduction of the issue Key words：Long-span grid structures；wind damage；wind tunnel test 引言 风灾是自然灾害的主要灾种之一，虽然其作用幅度比一般地震荷载小，但其作用频度却比地震荷载高得多。随着结构规模的增加，风荷载变得越来越重要，以至于最后成为结构设计中控制性荷载，近年来，国内外建造了大量的重大工程建筑结构，在这些重大工程的设计中，强风作用下结构的风荷载往往决定着结构的安全性能。典型的实例是大跨度网架屋盖结构，此类结构不断出现在体育场馆、机场、文体活动中心和展览馆等大型公共建筑中。国内著名的大悬挑屋盖体育场有上海虹口足球场、青岛体育中心、上海八万人体育场以及台州体育中心主体育场等，国外实例有意大利罗马体育场、美国亚特兰大奥运会主体育场、加拿大蒙特利尔奥林匹克体育场等。此类建筑造价颇高，作为公共建筑，社会效益显著，多为当地标志性建筑。 此类体育场屋盖具有质量轻、跨度大、柔性大、阻尼小、自振频率低的特点，而且这类结构往往比较低矮，在大气边界层中处于风速变化大、湍流度高的区域，再加上屋顶形状多不规则，绕流和空气动力作用十分复杂，风在体育场内形成了一个大的三维空间的非定常湍流场，体育场内风流动的机理很复杂，所以这种大跨屋盖对风荷载十分敏感。风荷
超高层建筑10大技术难点及应对措施
超高层建筑10大技术难点及应对措施 根据理论及经验分析，一般在40层(大约150米)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。 超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高。 结构系统难点1 由于超高层建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。 对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 90年代以来，除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。 进入90年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用。如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构。此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。钢材的强度等级也不断提高。 高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。 建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。 超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度，是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件，同时使钢柱与各竖向构件（剪力墙或筒体）起到变形协调作用。 一般钢结构建筑物的楼板和屋盖，都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土（简称钢承混凝土）楼板和屋盖，厚度一般不小于150mm。目前在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用。主要是对于板底呈波形的计算原理不甚了解或认为计算繁琐，就按平板计算，这样既不安全又增加了钢梁的用钢量。 如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用，简称MST组合梁，只要计算正确，配筋合理，栓钉可靠，则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右，而且不需对钢梁进行稳定验算。 垂直交通设计难点2 超高层建筑，核心筒的设计需平衡采光、节能、易于维护、减少公摊、不同业态核心筒上下统一等多方要求，是建筑设计的难点之一。 高层建筑与其他建筑之间的最大区别，就在于它有一个垂直交通和管道设备集中在一起的、在结构体系中又起着重要作用的“核”。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重，决定着高层建筑的空间构成模式。 随着高层建筑建设的发展、高度的增加和技术的进步，在高层建筑的设计过程中，逐渐演化出了中央核心筒式的“内核”空间构成模式。 1.内核式：中央核心筒布局 在建筑处理上，为了争取尽量宽敞的使用空间，希望将电梯、楼梯、设备用房及卫生间、茶炉间等服务用房向平面的中央集中，使功能空间占据最佳的采光位置，力求视线良好、交通便捷。在
高层建筑结构抗震与设计考试重点复习题(含答案)
1．从结构的体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：＿框架结构，剪力墙结构，＿框架-剪力墙＿结构，＿筒体＿结构，悬挂结构和巨型框架结构。 2．一般高层建筑的基本风压取＿50＿年一遇的基本风压。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，采用＿100＿年一遇的风压值；在没有＿100＿年一遇的风压资料时，可近视用取＿50＿年一遇的基本风压乘以1.1的增大系数采用。 3．震级――地震的级别，说明某次地震本身产生的能量大小 地震烈度――指某一地区地面及建筑物受到一次地震影响的强烈程度 基本烈度――指某一地区今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭受的最大烈度设防烈度――一般按基本烈度采用，对重要建筑物，报批后，提高一度采用 4．《建筑抗震设计规范》中规定，设防烈度为＿6＿度及＿6＿度以上的地区，建筑物必须进行抗震设计。 5．详细说明三水准抗震设计目标。 小震不坏：小震作用下应维持在弹性状态，一般不损坏或不需修理仍可继续使用 中震可修：中震作用下，局部进入塑性状态，可能有一定损坏，修复后可继续使用大震不倒：强震作用下，不应倒塌或发生危及生命的严重破坏 6．设防烈度相当于＿B＿ A、小震 B 、中震C、中震 7．用《高层建筑结构》中介绍的框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构的内力和位移的近似计算方法，一般计算的是这些结构在＿＿下的内力和位移。 A 小震 B 中震C大震 8.在建筑结构抗震设计过程中，根据建筑物使用功能的重要性不同，采取不同的抗震设防 标准。请问建筑物分为哪几个抗震设防类别？ 甲：高于本地区设防烈度，属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙：按本地区设防烈度，属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑 丙：除甲乙丁外的一般建筑 丁：属抗震次要建筑，一般仍按本地区的设防烈度 9.下列高层建筑需要考虑竖向地震作用。（D） A 8°抗震设计时 B 跨度较大时 C 有长悬臂构件时 D 9°抗震设计
结构工程师必知的100个设计要点
方案阶段 1.建设场地不能选在危险地段。 由于结构设计在建设场地的选择中一般是被动的接受方，因此，在结构方案及初步设计阶段， 应特别注重对建设场地的再判别。对不利地段，应根据不利程度采取相应的技术措施。 2.山地建筑尤其需要注意总平布置。 山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求, 因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程; 边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计。建筑基础与土质、强风化岩质边坡应留有足够的 距离, 其值应根据抗震设防烈度的高低确定, 并采取措施避免地震时地基基础破坏。当需要在 条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙 类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外, 尚应估计不利地段对设计地震动参数可能 产生的放大作用, 其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定, 在1.1~1.6 范围内采用。 此条为强条; 台地边缘建筑地震力放大系数也意味着单体建筑成本的增加。实际上, 有时边坡 支护的费用可能远远大于边坡上单体的费用。曾经有的方案设计单位布置总平时将 18~33层的高层布置在悬崖边缘或跨越十多米高的边坡, 这些都是对结构及地质不了解才会产生的错误。3.是否有地下室。 高层建筑宜设地下室；对无地下室的高层建筑，应满足规范对埋置深度的要求。 4.高度问题 室内外高差是多少，房屋高度是多少，房屋高度有没有超限。 5.结构高宽比问题 设计规定，6、7度抗震设防烈度时，框架- 剪力墙结构、剪力墙结构高宽比不宜超过 6。高 宽比控制的目的在于对高层建筑结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性（主要影响结构 设计的经济性，对超高层建筑，当高宽比大于7时，结构设计难度大，费用高）的宏观控制。6.结构设计应与建筑师密切合作优化建筑设计和结构布置。 采取必要的结构和施工措施尽量避免设置各类结构缝（伸缩缝、沉降缝、防震缝）。当必须设 置时，应符合现行规范有关缝的要求，并根据建筑使用要求、结构平面和竖向布置的情况、地 基情况、基础类型、结构刚度以及荷载、作用的差异、抗震要求等条件、综合考虑后确定。 各缝宜合并布置，并应按规范的规定采取可靠的构造措施和保证必要的缝宽，防止地震时发生 碰撞导致破坏。结构长度大于规范时, 应设置伸缩缝, 高层建筑结构伸缩缝的最大间距: 框架 结构为 55m, 剪力墙结构为 45m。 7.结构平面布置不规则问题
高层建筑结构的抗风设计 刘桐良
高层建筑结构的抗风设计刘桐良 发表时间：2019-07-19T16:03:20.703Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：刘桐良 [导读] 摘要：随着高层建筑高度的增加，结构对风荷载更加敏感，在不少地区，抗风研究和设计已成为控制结构安全性能和使用性能的关键因素。 身份证号码：41048219900729XXXX 河南汝州 467599 摘要：随着高层建筑高度的增加，结构对风荷载更加敏感，在不少地区，抗风研究和设计已成为控制结构安全性能和使用性能的关键因素。根据建设规模，我国城市建设中占据比例最大的是高层建筑，而高层建筑结构的多变性和复杂性，使得结构设计工作成为建筑施工的重点和难点。面对高层建筑结构设计的相关问题，本文将对高层建筑抗风结构常见结构的问题进行分析。 关键词：高层；建筑结构；抗风设计 1 前言 随着我国经济的快速发，在建筑方面高层建筑结构与低层建筑结构一样，需要同时承受结构自身自重（及其他荷载）产生的垂直作用和风荷载产生的水平作用，相对于低层建筑结构水平荷载对整个结构受力影响通常较小的状况，在高层建筑结构中水平风荷载会成为高层（超高层）建筑结构设计的受力控制因素。针对我国高层建筑结构的抗风设计进行深入的研究和探讨。 2 高层建筑结构抗风设计中存在的问题 2.1 设计风压等级的确立 设计风压等级的建立需要考虑多种因素的影响。目前，我国还没有对结构设计风压等级给出明确定义，具体的划分原则和范围界定还需进一步的研究探讨。 2.2 风振系数的确定 我国目前确定结构风震系数时采用的阻尼比是按已建建筑在微振下所获取的阻尼比实测值确定的，而抗风设计所取的风载是30-100年一遇的大风荷载。此时，结构的振动将不是微小振动，而是有较大位移的振动，而大位移振动与微振的结构阻尼比是不同的，一般前者比后者大；而阻尼比增大，将使风振系数减小。因此目前我国进行高层建筑钢结构抗风设计所取的风振系数可能偏大。 2.3 风振舒适度的考虑 《高规》中规定重现期为10年的最大加速度限值为：公共建筑0.28m/s2；公寓建筑0.20m/s2。本文认为存在如下有待完善之处：首先，重现期取为10年已不能满足要求。《建筑荷载设计规范》中对一般结构基本风压重现期已规定为50年，且对特殊结构还要进行重现期为100年的舒适度验算；其次，该规定只将民用建筑分为公共建筑和公寓建筑两类，不够具体；再次，将峰值加速度限值仅定为0.28m/s2和 0.20m/s2，不够精确。 3 高层建筑的抗风设计 3.1 高层建筑结构在风荷载作用下的破坏形式 主体结构开裂或损坏，如位移过大引起框架、剪力墙、承重墙裂缝或结构主筋屈服；层间位移引起非承重隔墙开裂；局部风压过大引起玻璃、装饰物、围护结构破坏；建筑物的频繁、大幅度摆动使居住者感到不适；长期的风致振动引起结构疲劳，导致破坏。 3.2 高层建筑结构抗风的一搬设计原则 保证结构具有足够的强度，能可靠地承受风荷载作用下的内力；结构必须具有足够的刚度，控制高层建筑在水平荷载作用下的位移，保证良好的居住和工作条件；选择合理的结构体系和建筑外形。采用较大的刚度可以减少风振的影响；圆形、正多边形平面可以减少风压的数值；尽量采用对称平面形状和对称结构布置，减少风力偏心产生的扭转影响；外墙、玻璃、女儿墙及其它围护构件必须有足够的强度并与主体结构可靠地连接，防止局部破坏。 3.3 风荷载的计算 我国规范GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》对荷载统计采用50年设计基准期，并且用平稳二项随机过程来描述荷载的随机过程。气流遇到建筑物时，在建筑物表面上产生压力或吸力，即形成风荷载，其大小主要与近地风的性质、风速、风向有关，也与建筑的高度、形状和地表面状况有关。根据新规范进行主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值按下式计算，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积。 3.4 风荷载作用下高层建筑的振幅、震动速度和加速度控制 根据现行的建筑结构设计规范，对于高层建筑结构在风荷载作用下的变形响应主要作以下两方面的限制： （一）限制结构的顶端水平位移u与总高度H的比值（u/H），目的是控制结构的总变形量。 （二）限制相邻两层楼盖间的相对水平位移Δh与层高h的比值（Δu/h），一般Δu /h在结构的各层中具有不同的比值，且往往最大的Δu/h 要超过u/H的限值。限制最大的Δu/h目的是防止填充墙、装饰部件的损坏，避免电梯轨道和管道等设施产生过大的变形。 高层建筑结构的变形控制对于控制风振侧移是非常重要的，结构侧移特别是层间侧移是决定建筑物破坏程度的因素，因此能否将侧移控制在允许限度内，是检验抗侧力体系有效性的重要指标。 3.5 高层建筑结构抗风加固的方法 （一）增大截面法。增大构件的截面面积，提高承载能力及截面刚度，改变自振频率，减小结构的动力风荷载效应。多用于加固结构中的梁、板、柱和钢结构中的柱及屋架以及砖墙、砖柱等。此法会减小使用空间，增加结构自重。 （二）外包钢加固法。在结构构件四周包以型钢进行加固，分干式外包钢和湿式外包钢两种形式。在保持原构件截面尺寸的同时提高构件承载力、延性和刚度，适用于混凝土柱、梁、屋架和砖窗间墙以及烟囱等结构构件的加固。但用钢量较大、维修费用较高。 （三）预应力加固法。外加预应力钢拉杆对结构进行加固。在几乎不改变使用空间的条件下，提高构件的承载力。广泛用于受弯构件以及混凝土柱、钢梁及钢屋架的加固。加固效果好而且经济，很有发展前景；不足的是增加了施加预应力的工序和设备。 （四）改变受力体系加固法。增设支点或采用托梁拔柱的办法改变结构的受力体系。大幅度提高结构构件的承载力，减小挠度、裂缝宽度。多用于大跨度结构。 （五）外部粘钢加固法。用胶粘剂在构件外部粘贴钢板。施工简易周期短，加固后几乎不改变构件的外形和使用空间，大大提高构件
【设计经验】超高层建筑工程的技术难点及解决办法
超高层建筑工程的技术难点及解决办法超高层建筑就像一条竖立起来的街道,存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题,越是向高处发展,安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多,对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高. 难点1——结构系统 由于超高层建筑结构的特殊性,建筑内部的梁柱将会不可避免的存在,在结构设计中要考虑异形柱的使用,特别是在超高层住宅户型设计中,充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点. 对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系. 90年代以来,除上述结构体系得到广泛应用外,多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用. 进入90年代后,由于我国钢材产量的增加,钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用.如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构.此外,型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用.高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高,从C30逐步向C60及更高的等级发展.预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用.钢材的强度等级也不断提高. 高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构(代号RC)外,还采用型钢混凝土结构(代号SRC),钢管混凝土结构(代号CFS)和全钢结构(代号S或SS).
建筑高度100m,柱网为8.4m,抗震设防烈度为6度,采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理,这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件,常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力,总体刚度大,侧移小,且满足玻璃幕墙的外装饰要求. 超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度,是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件,同时使钢柱与各竖向构件(剪力墙或筒体)起到变形协调作用. 一般钢结构建筑物的楼板和屋盖,都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土(简称钢承混凝土)楼板和屋盖,厚度一般不小于150mm.目前在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用.主要是对于板底呈波形的计算原理不甚了解或认为计算繁琐,就按平板计算,这样既不安全又增加了钢梁的用钢量. 如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用,简称MST组合梁,只要计算正确,配筋合理,栓钉可靠,则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右,而且不需对钢梁进行稳定验算. 难点2——垂直交通设计 超高层建筑,核心筒的设计需平衡采光、节能、易于维护、减少公摊、不同业态核心筒上下统一等多方要求,是建筑设计的难点之一. 高层建筑与其他建筑之间的最大区别,就在于它有一个垂直交通和管道设备集中在一起的、在结构体系中又起着重要作用的“核”.而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重,决定着高层建筑的空间构成模式. 随着高层建筑建设的发展、高度的增加和技术的进步,在高层建筑的设计过程中,逐渐演化出了中央核心筒式的“内核”空间构成模式. 1.内核式：中央核心筒布局 在建筑处理上,为了争取尽量宽敞的使用空间,希望将电梯、楼梯、设备用房及卫生间、茶炉间等服务用房向平面的中央集中,使功能空间占据最佳的采光位置,力求视线良好、交通便捷.在结构方面,随着
超高层建筑结构设计要点
超高层建筑结构设计要点 随着新时期建筑工程技术的快速发展，超高层建筑的建设活动面临着更加复杂的客观环境考验。因此，对超高层建筑的建筑结构设计应用活动进行研究总结，是确保超高层建筑的综合性建设质量得到全面优化的关键。 1超高层建筑结构设计存在的不足 （1）超高层建筑消防设计存在的不足。超高层建筑的安全控制机制是决定超高层建筑使用质量的关键，因此，消防设计技术的优化是维护建筑消防设计质量的重点。另外，消防设计工作在推进的过程中，必须保证所有的设计理念都可以全面的实现自身的价值，以便所有与高层设计相关的工作都可以得到优化。但是，一些超高层建筑在结构设计参考依据研究的过程中，缺乏对关键性技术难点的重视，并没有按照材料的易燃性特点进行合理的建筑消防设计，这就使得超高层建筑难以在出现火灾的情况下，无法凭借对易燃性较高的物质资源的技术处理实现对火灾的合理控制，很大程度上降低了建筑消防设计水平。还有部分超高层建筑对于人员疏散效率缺乏关注，并没有为消防通道预留关于宽松的大量人员疏散空间，很多与建筑结构相关的排烟系统也并未得到特殊关注，使得超高层建筑在居住人口过多的情况下，难以实现有效的人员疏散。
（2）超高层建筑抗震结构设计存在的不足。虽然地震灾害的频率并不是很高，但依然是影响超高层建筑使用人员安全水平的关键性因素。目前，一些超高层建筑的结构设计人员存在灵活性不足的问题，并没有对常规的超高层建筑结构进行规划设计方案的改良。还有部分建筑结构设计人员对于超高层建筑承重的复杂性重视程度不足，缺乏对抗震计算活动的关注，导致很大一部分超高层建筑在实施结构设计的过程中，无法为抗震性能优化提供帮助。 （3）超高层建筑抗风结构设计存在的不足。目前，一些超高层建筑在抗风结构设计的技术应用方面，依然沿用传统的建筑结构设计特征，并没有按照空气动力效应的特点进行超高层建筑设计理念的明确控制，导致超高层建筑无法凭借对建筑结构的有效处理实现对建筑支撑结构的优化处置。 2提升超高层建筑结构设计合理性 （1）提升超高层建筑消防设计质量。首先，超高层建筑在进行具体设计的过程中，必须加强对设计性质因素的规范性的关注，保证所有的超高层建筑设计工作都可以足够完整的实现与建筑结构设计 需要的对接，为消防设计技术价值的完整变现创造足够成熟的基础条件。要加强对消防设计环节科学性的关注，根据高层设计设计的技术特征，对不同设计环节的技术难点加以总结，保证超高层建筑的结构设计可以更大程度上满足建筑的安全性应用要求。要从超高层建筑的