超高层建筑结构设计(CTBUH)
超高层建筑的结构体系
1 回顾我们对超高层的定义进行了总结，根据CTBUH的定义，将300米以上的建筑定位为超高层建筑（Supertall），将600m以上的建筑定位超级高层建筑（M egatall）。
我们将超高层建筑结构体系主要划分为筒体结构、束筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、巨型结构、连体结构和其它一些新型结构体系等。
图1 超高层结构的体系分类我们在上一篇中着重分享了筒体（框筒、支撑筒以及斜交网格筒体）结构体系的特点及案例，在本篇中主要着重分享关于束筒和筒中筒（框筒-核心筒、支撑筒-核心筒以及斜交网格筒-核心筒）结构体系的受力特点及案例。
2束筒结构(Bundled Tube)束筒可以认为是由一组筒体组成的结构，这些筒体由共用的内筒壁相互连接以形成一个多孔的多格筒体。
在这个筒体中，水平剪力主要由平行于水平荷载方向的腹板框架来承担，而倾覆力矩则主要由垂直于水平荷载方向的翼缘框架来承担。
并且，筒体的各个筒格可在不同的高度任意截断而不削弱结构的整体性。
各个筒格所形成的封闭筒体在建筑体型收进后，仍具有较好的抗扭性能。
图2 由半圆筒体和矩形筒体组成的束筒结构束筒是在框筒的基础上发展而来。
对于框筒结构，由于剪力滞后的负面影响，较大的平面尺寸中间位置的结构不能充分参与到结构抗侧中去，这也是限制框筒结构适用高度的一个主要原因。
如果利用框筒结构来设计更高的超高层建筑，可能需要采用更小的柱距来减小剪力滞后的不利影响，例如410m高的纽约世贸中心双子塔的柱距达到了惊人的1m左右，即使这么小的柱距依然呈现出明显的剪力滞后效应。
图3 世贸中心双子塔框筒的剪力滞后效应提出筒体结构体系的Fazlur博士在指导学生的论文时发现，如果利用通长的剪力墙将框筒长边一分为三时，由于隔板剪力墙的协同作用，大尺寸筒体的剪力滞后效应明显降低了，其抗侧刚度也可以得到大幅提升。
图4 束筒结构的原型如果横隔剪力墙可以有效降低长边的剪力滞后效应，那么对于大尺寸的框筒结构，在两个方向都引入横隔剪力墙，必然可以提高大尺寸框筒的整体空间作用。
超高层建筑结构设计的分析
超高层建筑结构设计的分析摘要：近年来，超高层建筑在我国现代建筑中越来越多，在超高层建筑结构设计方面便需要我们作出较多的思考与突破。
本文主要结合工程实际，对超高层建筑结构进行分析，特别是大震下弹塑性时程分析。
关键词：超高层建筑；结构设计；弹塑性时程分析1、工程概况该工程由两栋超高层塔楼（办公塔楼47层和公寓塔楼54层）和大型商业裙楼组成。
建筑效果图、结构分析模型见图1。
±0.000m 以下部分地下室连为整体，地上部分办公塔楼、公寓塔楼、裙楼之间设防震缝分开。
图1 建筑效果图和分析模型结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，特征周期 Tg= 0. 45s。
基本风压w0= 0. 40kN / m2，地面粗糙度类别为C类。
2、基础设计塔楼采用平板桩筏基础。
桩采用 1000钻孔灌注桩，桩身混凝土强度等级为 C45，采用桩端后注浆工艺，单桩承载力特征值约为10300kN。
基础中心最大计算沉降量为90mm，工程桩桩身压缩量约为20mm。
主楼核心筒下按梅花形布桩，外围框架柱采用柱下承台的布桩形式，办公塔楼和公寓塔楼基础板厚分别为 2950mm和3300mm。
办公塔楼和公寓塔楼与裙房地下室部分连为一体，塔楼周边设置沉降后浇带。
裙楼以及纯地下室区域采用平板式筏板基础，地基承载力特征值 = 150kPa。
抗浮采用机械连接预应力混凝土竹节桩，最大外径为 500mm，单桩抗拔承载力特征值为 500kN。
3、结构体系塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系，结构高度超过《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）中B级高度限值180m，为超B级高度的超限高层。
框架柱底部采用钢管混凝土叠合柱。
地下1层和地上部分抗震等级，框架为一级，核心筒为一级，地下2 层相应结构抗震等级均降低一级。
办公塔楼、公寓塔楼结构平面布置相似、总高度接近，仅层数不同，下面以层数较多的公寓塔楼为例进行介绍。
超高层建筑结构设计PPT精品文档
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高度250m以上超高层建筑的材料使用情况 ( 截至2016年底，共258幢) 图1
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三、 超高层建筑结构设计的特点
结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直 接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、 施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。
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3.1 水平力是设计主要因素 在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着
超高层建筑结构设计现状分析
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一、前言
目录
二、结构材料
三、超高层建筑结构设计的特点
四、结构体系
五、建筑经济性分析
六、结论及展望
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一、前言
梁思成先生表达建筑 的内涵是文化艺术、科学技 术和工业经济互相交集的综 合产品。
在超高层建筑设计中，结构体系不仅对超高层建筑结构的安全性 与经济性影响巨大，而且对开拓建筑空间形式和使用功能的帮助最大， 是超高层建筑结构设计及建造中最关键的核心技术体现，因此结构体 系方案优选显得十分重要。（本文所指的超高层建筑是指房屋高度超 过100m 的高层建筑。）
结构设计。而在超高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要 影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载 在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成 正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所 引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。
北美最高建筑—纽约世贸中心结构分析
北美最高建筑—纽约世贸中心结构分析1WTC新建项目包括地上300万平方英尺，地下50万平方英，对于一些参观过纽约世贸中心遗址的人们来说,很难想象如何在那里重新建造美国第一高楼。
但对于有些人来说,他们从来没有怀疑过。
一、工程概况世界贸易中心（1WTC），是曼哈顿世贸中心遗址重建计划的四座塔楼中最高的一座，由高层建筑与城市人居(CTBUH)理事会宣布将成为北美最高的建筑,同时也将成为世界已建建筑中的第三高楼。
为了与丹尼尔•里伯斯金的总体规划保持一致，该塔楼从地面到塔尖的总高度为1776英尺，恰恰是美国的建国年份,主体结构的设计高度与原本的世贸中心塔楼高度相同,为1368英尺，最上部是一个408英尺高的螺旋塔尖。
螺旋塔尖设计达到了塔楼设计要求的高度，主屋顶上有一个多层格子圆环，螺旋塔尖就安置在圆环上，与自由女神手中的火炬形神相通。
1.2 新标准2001年双塔的倒塌成为工程界一个严重的案例，未来高层建筑的建设需要在防恐怖袭击方面吸取教训。
设计团队面临了众多前所未有的挑战——特别是安全问题——预计将达到或超越尚未公布的法规和标准。
我们也敏锐地意识到这座塔楼的设计或许会为未来的高层建筑设计提供一个标准，激励我们超越常规的高层建筑设计技术。
1.3 结构分析1WTC的建造计划包括300万平方英尺的地上建筑和50万平方英尺的地下空间。
塔楼包括71层的办公楼层、8层的MEP空间、1个50英尺高的大厅、客户放松空间、1个2层的位于1269英尺高空的观景平台、“天空”餐厅、停车场、零售部和通往公共交通网络的通道。
塔楼结构在地下延伸了70英尺，为地下4层。
考虑到地下地铁等的位置，塔楼下部构件需要重新排布。
这些空间需要45000吨结构用钢。
1.4 塔楼设计该建筑办公楼层从地上190英尺高度开始，在4层的主大厅上开始建造。
塔楼的四角逐步被削掉，从办公楼层的第一层开始逐渐向内倾斜直到屋顶，此时楼板单边长度为145英尺，与底部的四边形旋转了45o。
超高层建筑结构分析
超高层建筑结构分析超高层建筑是现代城市中的独特景观，其高度和复杂性使得其结构设计至关重要。
本文将对超高层建筑结构进行分析，探讨其中的挑战和解决方案。
I. 引言超高层建筑通常被定义为高度超过300米的建筑物。
由于其高度对结构的要求极高，超高层建筑的结构设计需要克服多种技术难题。
本文将对以下几个方面进行分析：荷载分析、材料选择、结构系统以及抗震设计。
II. 荷载分析超高层建筑的荷载包括自重、风荷载和地震荷载。
自重是建筑物本身的重量，需要合理估算并考虑在结构设计中。
风荷载是由风对建筑物表面施加的压力，需要进行风洞试验和数值模拟来确定。
地震荷载是由地震引起的地面运动传递到建筑物的力，需要以最坏的地震情况进行分析和设计。
III. 材料选择超高层建筑的材料选择对结构性能和整个建筑的可持续性有着重要影响。
常见的结构材料包括混凝土、钢结构和复合材料。
混凝土具有良好的抗压性能，适合用于超高层建筑的柱子和框架。
钢结构具有高强度和较小的自重，适合用于超高层建筑的梁和桁架。
复合材料具有较高的强度和轻质化特性，逐渐被应用于超高层建筑的结构中。
IV. 结构系统超高层建筑的结构系统是各种结构构件的组合方式，常见的系统包括框架结构、筒体结构和网壳结构。
框架结构由柱子和梁构成，适用于高层建筑。
筒体结构是指由柱子和墙构成的圆筒形结构，适用于超高层建筑。
网壳结构由网格状的构件组成，适用于特殊形状的超高层建筑。
V. 抗震设计超高层建筑的抗震设计是确保建筑物在地震中能够安全稳定的关键。
抗震设计包括选择适当的抗震性能目标、合理设计结构刚度和弹性力量储备、考虑地震与结构之间的相互作用等。
抗震设计需要符合国家和地区的建筑设计规范，确保超高层建筑的安全性。
VI. 结论超高层建筑的结构分析是建设稳定、安全的超高层建筑的基础。
荷载分析、材料选择、结构系统和抗震设计是超高层建筑结构设计中需要考虑的重要因素。
通过科学的分析和合理的设计，超高层建筑能够在城市中矗立，成为现代城市的标志性建筑。
世界高层建筑与都市人居学会
学术&研究
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研究设计课
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学生设计竞赛
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研究种子基金
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CTBUH自主创 新性研究
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学生研究竞赛
研究设计课
CTBUH长期以来寻求教学合作的契机，现已与全球众多知名学府及研究机构发展合作关系，其中包括芝加哥 总部伊利诺伊理工大学、研究中心威尼斯IUAV大学、亚洲总部同济大学、AA伦敦建筑联盟学院等等。开展了许多 高层建筑研究性专题，教学合作拓展了学生的视野，增进了机构之间的互动。
学会的团队通过出版、研究、活动、工作组、络资源和其在国际代表中广泛的络促进全球高层建筑最新资讯 的交流。学会的研究部门通过开展在可持续性和关键性发展问题上的原创性研究来引领新一代高层建筑的调查研 究。学会建立了免费的高层建筑数据库——摩天大楼中心（英文：The Skyscraper Center），对全球高层建筑 的细节信息、图片及新闻进行每日即时更新。此外，学会还开发出测量高层建筑高度的国际标准，同时也是授予 诸如“世界最高建筑”这样头衔的公认仲裁机构。
摩天大楼中心
摩天大楼中心
摩天大楼中心页面（上海中心）CTBUH创建了交互式数据库——“摩天大楼中心”，包含10,000多栋建筑物 的数据统计信息和可下载的图像，是全世界首个提供高层建筑准确、可靠信息的资源库。摩天大楼中心基于学会 对高层建筑数据超过40年的收集，所有数据都可从公共渠道上免费获取。站试图为世界范围内的每一座高层建筑 及成千上万个处于不同开发阶段的项目都提供详细的"简介页"。每一页简介都包含图片、数据、项目团队信息、 新闻、项目相关链接等。
学生研究竞赛
CTBUH每年举办学生研究竞赛。目标是帮助学生，在教授的指导下进行团队合作，针对相关研究课题创造成 果。学会挑选业内专家学者组成专业评审会，从研究课题的目标和方法、导师和学生研究的经验和能力、成果的 相关性、新颖性和适用性等多方面对方案进行评审。研究方案应直接涉及当年主题，由学生团队来阐明研究课题， 并概述他们的研究将如何实施，包括如何利用研究基金来支持预期的成果。
超高层建筑结构设计与优化研究
超高层建筑结构设计与优化研究第一章超高层建筑结构设计与优化的背景与意义随着城市化进程的加快，人们对于土地资源的需求也越来越迫切。
为了解决土地资源有限的问题，超高层建筑的兴起成为一种重要的解决方案。
超高层建筑以其占地面积小、容纳人口密度高的特点，成为了现代都市中高效利用土地资源的典范。
然而，超高层建筑由于其高度大、对地震等外力的抗性要求高等特点，其结构设计与优化问题也逐渐成为学术界与实践界广泛关注的热点。
本章将介绍超高层建筑结构设计与优化的背景与意义，从城市土地资源有限、建筑密度增加、结构安全性要求等方面进行论述。
随着超高层建筑数量的不断增加，对于结构设计与优化研究的重要性也逐渐显现出来。
第二章超高层建筑结构设计与优化发展历程超高层建筑结构设计与优化经历了一个漫长的发展历程。
从最早期以钢材为主要材料的钢框架结构发展到现今以钢筋混凝土为主要材料的综合结构系统，其设计与优化方法也不断发展与完善。
本章将梳理超高层建筑结构设计与优化的发展历程，介绍各个历史时期的重要突破与进展。
从这个角度出发，读者将对超高层建筑结构设计与优化研究的发展轨迹有一个全面的了解。
第三章超高层建筑结构设计与优化的关键基础理论超高层建筑结构设计与优化的基础理论对于相关研究具有重要意义。
这些基础理论包括但不限于力学静力学、动力学、材料力学等。
本章将介绍超高层建筑结构设计与优化的关键基础理论，通过对这些理论的分析与研究，可以为超高层建筑结构设计与优化提供重要的理论支持与指导。
第四章超高层建筑结构设计与优化的关键技术与方法超高层建筑结构设计与优化需要依靠一系列的技术与方法。
这些技术与方法包括但不限于结构分析、结构稳定性分析、抗震设防研究、结构疲劳损伤评估等。
本章将介绍超高层建筑结构设计与优化的关键技术与方法，通过对这些技术与方法的整理与分析，可以为结构设计与优化人员提供重要的参考和指导。
第五章超高层建筑结构设计与优化的典型案例研究超高层建筑结构设计与优化的实践案例可以为相关研究提供宝贵经验。
超高层建筑结构设计基础设计
超高层建筑结构设计基础设计0概述近年新建的超高层建筑高度主要以200~300m左右为主，本次共收集42个已建及在建超高层结构设计相关资料，共涉及19个城市，最低建筑高度179.2m，最高建筑高度348m，对200~300m超高层建筑进行结构布置复盘。
超高层建筑场地的岩土工程条件差异很大，基础设计需考虑承载力及变形的影响，变形包括短期沉降、不均匀沉降、固结沉降等。
通常，天然地基筏板基础扩展基础是最经济的基础解决方案，对于受较大荷载的墙柱来说，使用筏板基础通常会减少差异沉降和总沉降。
当承载力低或施加的荷载很大时，需要考虑由桩或墩组成的深基础。
超高层建筑随着高度增加，使得建筑的地基基础向超深、超大和更复杂的方向发展，给设计及相关的计算都提出了新的挑战。
一、桩基础1.1钻孔灌注桩通过对国内300m级超高层灌注桩基础复盘如下：通过复盘案例可知，300m级超高层灌注桩基础具有如下特征：o对于土质、软岩区域，以800~1200mm桩径为主，单桩承载力约为7500~11000kN；o对于花岗岩等硬岩区域（中风化、微风化），以大直径桩径为主，单桩承载力可达20000kN及以上，与地质条件密切相关；o桩径及承载力的选择与当地施工工艺密切相关；对国内500m级超高层苏州中南中心、武汉绿地中心、上海中心、天津117、天津周大福、成都绿地中心等项目灌注桩基础复盘，具有如下特征：o桩径以1000~1200mm为主；o单桩承载力约为13000~20000kN；o持力层多为砂岩、泥岩及以上，多为摩擦桩为主；世茂福州108大厦，原规划高度518m，桩端持力层为中(微)风化岩，故采用桩径1.3m钻孔灌注桩，充分利用端阻，单桩承载力特征值约为22000kN，有效桩长约70m，该项目由于规划限高原因已暂停。
1.2人工挖孔桩人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇注混凝土而成的桩，一般桩径均较大。
人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，基础造价节省。