超高层建筑结构设计现状和一些问题的探讨
超高层建筑设计中存在的问题及对策

超高层建筑设计中存在的问题及对策摘要:近年来,我国城市建设发展速度较快,建设规模也越来越复杂,逐渐偏向高层或者超高层建筑。
其中,超高层建筑已经成为城市发展水平的重要标志。
与普通建筑相比,超高层建筑设计能够在一定程度上有效缓解土地紧张的问题,为居民提供舒适安全的居住环境。
在此基础上,本文首先简要介绍了超高层建筑设计,其次深入研究了超高层建筑设计的发展现状,最后探讨了超高层建筑设计的优化对策,以此来供相关人士交流参考。
关键词:超高层;建筑设计;存在的问题;对策引言:现阶段,超高层建筑建设已经成为部分城市的重要标志。
超高层建筑的设计随着结构理论和技术的发展而不断变化,因此超高层建筑也以多种形式出现。
超高层建筑设计中的重要任务是使超高层建筑在城市发展过程中逐渐成为一种景观,更好地满足人们的需求,促进城市的发展。
此外,在超高层建筑施工设计方面要高度重视施工质量,不断创新和优化设计理念,进一步提高建设质量和效率。
一、概述超高层建筑设计一般来说,主体规模大、功能复杂的超高层建筑,其内部设计也很复杂,不仅对指标的要求更高,而且对施工人员的建设要求也更高。
超高层建筑的建筑材料、施工工艺、设计方案等都对超高层建筑的质量水平起到决定性作用。
由于超高层建筑面积大,施工方必须进行细致的计算与设计,明确施工成本预算,有效地保证施工材料的质量和数量。
另外,超高层建筑的功能很复杂,其内部具有内部动力系统、排水系统、空调系统等,施工人员必须具备强大的设计能力和组织能力,才能有效地将这些系统结合在一起,发挥适当的作用。
超高层建筑与其他建筑设计相比,有几个明显的特点:第一,超高层建筑的施工具有工程量大、技术含量高的特点。
超高层建筑的建设对安全性能要求很高,因此有一定的气密性和抗风性。
第二,超高层建筑建设的地基强度大。
超高层建筑对地基的荷载较大,实际上,建筑工程质量与地基强度密切相关。
建筑物楼层越高,对地基强度的要求越高。
对此,在超高层建筑建设的情况下,只有地基面积大、厚度高,才能有效解决施工中的结构抗浮等问题。
高层结构设计中存在的问题及设计方法

高层结构设计中存在的问题及设计方法高层结构设计是建筑设计中的重要部分,它直接影响着建筑物的稳定性、安全性和整体美观性。
在高层结构设计中存在着许多问题,这些问题需要我们在设计过程中加以重视并采取相应的设计方法进行解决。
本文将就高层结构设计中存在的问题及设计方法进行探讨,希望能对相关设计人员有所启发和帮助。
高层结构设计中存在的问题之一是结构的稳定性。
由于高层建筑所受到的外部风力和重力等荷载较大,结构的稳定性成为了设计中需要重点考虑的问题。
设计师需要根据建筑物的具体情况,采取合理的结构设计方法来保证建筑物的稳定性。
可以采用钢结构或者混凝土结构来增加建筑物的稳定性,同时在结构设计中考虑到减震和防护设施,以保证建筑物在受到外部荷载时能够有足够的抗风和抗震能力。
高层结构设计中还存在着建筑材料的选择问题。
对于高层建筑来说,建筑材料的选择至关重要,它直接关系到建筑物的使用寿命和安全性。
在选择建筑材料时,设计师需要考虑材料的耐久性、抗风抗震性能以及环境友好性等方面,以确保建筑物能够在长期使用中保持稳定性和安全性。
设计师还需要考虑到建筑材料的成本和施工方面的可行性,在兼顾以上因素的前提下进行合理的建筑材料选择。
高层结构设计中也存在着外观设计和功能布局的问题。
高层建筑作为城市的标志性建筑,其外观设计和功能布局直接关系到城市的形象和人们的生活质量。
设计师在进行高层结构设计时需要充分考虑建筑物的外观美观性和功能性,结合当地的文化和气候环境,采取合理的设计方法来确保建筑物在外观和功能上的完美结合。
可以借鉴当地的传统建筑风格,同时结合现代建筑技术,使建筑物在外观上既有独特性又具有实用性,同时能够提升城市的整体形象和品位。
高层结构设计中还存在着施工工艺和管理问题。
高层建筑的施工过程复杂而且需要多方面的协调和管理,设计师需要采取合理的施工工艺和管理方法来确保施工的顺利进行和建筑质量的保证。
可以采用模块化施工,加强施工现场的管理和监督,同时保证施工中的安全和环保要求,以确保高层建筑在施工过程中能够保持稳定性和安全性。
高层结构设计中存在的问题及设计方法

高层结构设计中存在的问题及设计方法高层结构设计在建筑工程中起着至关重要的作用,它不仅承载着建筑物的重量,还要考虑到风荷载、地震作用等外部力的影响。
在高层结构设计过程中,常常会出现一些问题,例如结构稳定性、梁柱连接、横纵向约束等方面的设计不足,导致结构安全隐患的存在。
本文将就高层结构设计中存在的问题及设计方法进行探讨。
1. 结构稳定性不足高层建筑结构的稳定性是设计的重中之重,但是很多设计中存在着不足之处。
一些设计在结构稳定性方面未考虑周全,导致在自重、风荷载或地震等外部力作用下,结构容易发生倾斜、位移等问题,从而造成安全隐患。
2. 梁柱连接设计不合理梁柱连接设计不合理会导致整体结构的稳定性受到影响,甚至可能发生结构破坏。
在高层结构设计中,梁柱连接的设计需要考虑到承载能力、适应性等因素,因此设计不合理将会对结构的安全性产生负面影响。
3. 横纵向约束设计不足高层建筑结构的横纵向约束是确保结构整体稳定的重要因素,但在设计中常常存在疏漏。
横纵向约束设计不足将导致结构承受外部力作用时产生严重的变形和位移,进而威胁到结构的安全性。
二、高层结构设计方法在高层结构设计过程中,需要对结构的整体稳定性进行充分的分析。
这包括对结构的受力情况、承载能力、变形情况等进行详尽的计算和分析,从而确保结构在受到外部力作用时能够保持稳定。
在高层结构设计中,需要对梁柱连接进行合理的设计优化。
这包括选择合适的连接形式、材料和工艺,确保连接的承载能力和适应性达到设计要求,从而有效地提高结构的安全性和稳定性。
为了确保高层结构的整体稳定,需要加强横纵向约束的设计。
这包括增加结构的横向约束形式、增加约束构件的数量和强度等措施,从而有效地减少结构的变形和位移,确保结构整体的稳定性。
4. 应用新型结构材料在高层结构设计中,可以考虑采用一些新型的结构材料,如钢筋混凝土、钢结构、复合材料等。
这些新型材料具有较高的抗压、抗拉、抗弯等性能,能够有效提高结构的承载能力和稳定性,从而提高结构的安全性。
高层住宅建筑结构设计的问题及解决办法

高层住宅建筑结构设计的问题及解决办法随着城市化进程的加速和人口的不断增加,高层住宅建筑在城市中的比重越来越大,成为城市建设的重要组成部分。
要保证高层住宅建筑的安全和稳定,建筑结构设计显得至关重要。
由于高层住宅建筑本身具有多层、高度大等特点,其结构设计面临着一系列独特的问题。
本文将就高层住宅建筑结构设计中的问题及解决办法进行探讨。
一、问题:1. 高层住宅建筑承载能力不足:高层住宅建筑由于楼层多、高度大,承载的重量也随之增加,因此结构的承载能力是该类建筑结构设计面临的首要问题。
如何确保建筑结构的承载能力,是一个亟待解决的问题。
3. 高层住宅建筑的自然风荷载:高层建筑在面临自然风荷载的也会面临风致振动和风压的问题。
如何在建筑结构设计中考虑自然风荷载,避免风致振动的影响,是需要解决的问题。
4. 高层住宅建筑的变形和裂缝:高层建筑在使用过程中,由于受力的不均匀分布和结构变形等原因,容易出现变形和裂缝问题。
如何在设计中减小结构的变形和控制裂缝的扩展,是需要解决的问题。
二、解决办法:1. 确保承载能力:在高层住宅建筑的结构设计中,可以采用增加梁、柱的断面尺寸或者采用更高强度的材料等方式来提高结构的承载能力。
采用合理的结构布局和构造形式,合理分布荷载,也可以加强结构的承载能力。
2. 提高抗震能力:在高层住宅建筑的结构设计中,可以采用设置剪力墙、加固柱、设置阻尼器等多种方式来提高结构的抗震能力。
对结构材料的选择和连接方式的设计,也可以在一定程度上提升建筑的抗震能力。
3. 考虑自然风荷载:在高层住宅建筑的结构设计中,可以通过设置风洞模型、合理设计建筑外形以及设置减振器等方式来减小风的影响,并确保结构的安全性。
采用合理的结构形式和布局,也可以减小风荷载的影响。
4. 控制变形和裂缝:在高层住宅建筑的结构设计中,可以通过设置预应力钢筋、采用合适的支座形式、设计合理的收缩膨胀缝等方式来控制结构的变形和裂缝,并保证结构的稳定性和安全性。
超高层建筑结构设计的关键性问题分析

超高层建筑结构设计的关键性问题分析超高层建筑的兴起,对于城市的发展和人们的生活质量都有着重大的影响。
超高层建筑的结构设计面临着诸多复杂的问题,这些问题必须得到有效的解决才能保证超高层建筑的安全性和稳定性。
本文将对超高层建筑结构设计的关键性问题进行深入分析,探讨如何有效解决这些问题。
一、地基基础问题超高层建筑的地基基础是其结构设计中至关重要的一环。
由于超高层建筑的高度和重量巨大,地基基础必须能够承受巨大的荷载,并且要能够抵御地震,风力等外部力量的影响。
地基基础设计必须考虑到土壤的承载能力、地基的沉降、震动等方面的问题。
在地基基础设计中,需要采用深基础、复合基础等技术,以确保其稳定性和安全性。
地基基础的施工质量也是关键因素,任何一丝疏忽都有可能导致超高层建筑的倒塌。
二、抗震设计问题超高层建筑通常位于城市的繁华地段,因此需面对地震等自然灾害的影响。
对于抗震设计来说,首先需要准确评估超高层建筑所在地区的地震烈度,然后根据地震烈度设计合理的抗震措施。
这些措施包括采用柔性结构、减震设计、加固设计等,以确保超高层建筑在地震发生时能够尽可能地减少破坏,保护建筑物内部和人员的安全。
抗震设计还需要考虑建筑结构的材料和连接方式,以提高其整体的抗震能力。
三、风荷载设计问题超高层建筑由于其高度和独特的形态,在风的作用下容易产生较大的侧向位移和扭转变形。
超高层建筑的结构设计必须充分考虑风荷载的影响,采取相应的措施来降低风对建筑物的影响。
在风荷载设计中,需要考虑到建筑结构的刚度和柔度,以及采用合理的减风措施,如设置风洞模型进行仿真实验,选用合适的构造形式等。
风荷载设计还需充分考虑到超高层建筑所在地区的气候条件和风场情况,以确保建筑物的风荷载计算和设计得到合理的结果。
四、火灾安全设计问题超高层建筑通常人口密集,消防安全问题尤为重要。
在超高层建筑的结构设计中,需要考虑到火灾的扩散速度、逃生通道布局、防火隔离等一系列安全措施。
在建筑结构设计时,需要安排合理的逃生通道,设置防火门、防火墙等设施,并合理规划建筑结构的防火分区和材料的防火性能,以确保在发生火灾时,居民和建筑物都能够得到有效的保护。
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题

浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题超高层建筑是现代城市发展的重要标志,也是工程技术的巅峰成就。
超高层建筑的结构设计面临着诸多关键性问题,需要工程师和设计师们精心处理。
本文将浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题,探讨超高层建筑结构设计的挑战和解决之道。
超高层建筑的结构设计关键性问题主要包括:抗震设计、风荷载设计、承载系统设计、基础设计以及结构材料选择等方面。
这些问题都直接关系到超高层建筑的安全性、稳定性和经济性,需要认真对待和解决。
抗震设计是超高层建筑结构设计中的重中之重。
超高层建筑一旦发生地震,对建筑结构的影响会非常严重,因此抗震设计至关重要。
工程师在设计时需要考虑地震对建筑结构所产生的水平荷载和垂直荷载,选择合适的结构体系和材料,保证超高层建筑在地震中有足够的抗震能力。
地震时的位移控制、结构抗倒塌能力、及时疏散通道等方面也需要充分考虑,确保超高层建筑在地震中能够保持相对的安全性。
承载系统设计也是超高层建筑结构设计的关键性问题之一。
承载系统的选择直接关系到超高层建筑的整体稳定性和安全性。
不同的承载系统会对建筑结构的受力传递、整体刚度、变形能力等方面产生重要影响。
在超高层建筑结构设计时,工程师需要充分考虑建筑的功能需求、空间利用率、结构成本等因素,选择合适的承载系统,同时要考虑承载系统与建筑结构的协调性和一致性,确保整体结构的稳定和安全。
结构材料选择也是超高层建筑结构设计的重要问题之一。
超高层建筑的结构材料需要具有足够的强度、刚度和耐久性,能够满足建筑结构的受力要求。
在材料选择中,需要考虑材料的可获得性、成本、施工难度等因素,选择合适的结构材料,确保超高层建筑的结构质量和安全性。
超高层建筑结构设计问题及对策研究_3

超高层建筑结构设计问题及对策研究发布时间:2023-02-01T06:34:52.063Z 来源:《工程建设标准化》2022年18期作者:朱静萌[导读] 超高层建筑作为一项施工难度相对较高的建筑类型,一直以来都备受国内学者关注,建筑学专业的学者们对该类建筑的施工技术、结构设计等开展了诸多研究,并提出了许多具有建设性的建议,切实推动了超高层建筑施工技术的优化与发展。
朱静萌华阳国际工程设计股份有限武汉公司,湖北省武汉市,430000摘要:超高层建筑作为一项施工难度相对较高的建筑类型,一直以来都备受国内学者关注,建筑学专业的学者们对该类建筑的施工技术、结构设计等开展了诸多研究,并提出了许多具有建设性的建议,切实推动了超高层建筑施工技术的优化与发展。
然而,根据对现有研究结果的梳理与分析发现,鲜有学者关注超高层建筑的结构设计与后续质量控制间的关系,文章就从这一角度入手开展研究,以填补该研究领域的空白,为超高层建筑施工模式的革新与发展提供一条新的可行性路径。
关键词:超高层建筑结构设计中图分类号:TV523 文献标识码:A引言我国人民对居住环境的需求与日俱增,已经逐渐从居住转向高品质的住房。
国家和社会对满足人们日益增长的生活需求所需的建筑理念提出了各种要求,促使资金投入增加。
建筑优化的主要目标是最大限度地节约建筑面积,同时确保其功能性和安全性。
多层建筑的优化设计包括建筑整体和结构构件的优化设计。
将受力计算分析的应用与相关结构理论相结合,可以将设计问题转化为数学计算。
所以,学习和完成计算机技术是优化设计的前提。
我国建筑行业正处于高速发展阶段,结构设计非常重要,对建筑行业的审美和精神要求也在逐步提高。
但是很多建筑设计并没有把结构设计考虑进去,导致安全性和稳定性不足,满足不了人们最初的要求。
因此,在建筑设计中,既要考虑建筑的功能,又要考虑建筑的美观,同时还要保证安全质量。
1超高层建筑结构设计及施工中存在的问题1.1设计人员专业素质亟待提高设计人员专业素质的高低直接影响其制订的超高层建筑结构设计方案的合理性,进而影响建筑工程施工成效。
超高层建筑结构设计的关键性问题分析

超高层建筑结构设计的关键性问题分析超高层建筑结构设计是建筑工程中的重要课题,它的设计和施工直接关系到建筑工程的安全和稳定。
超高层建筑的高度和体量都远远超出了一般建筑的范畴,因此在结构设计中存在着一系列特殊的关键性问题。
本文将就超高层建筑结构设计中的关键性问题进行分析,以期对该领域的研究和实践提供一些参考和借鉴。
一、承载能力和稳定性超高层建筑由于高度和体量的原因,在承载能力和稳定性方面存在着与普通建筑不同的挑战。
首先是建筑的自重对承载结构的要求更高,结构要能够承受更大的负荷,并且保证整体稳定。
其次是在高层建筑中,风荷载和地震作用对结构的影响更大,需要更加严格地考虑和分析。
在超高层建筑结构设计中,如何合理地分析和控制结构的承载能力和稳定性,是一个非常关键的问题。
二、抗震和减震设计地震是超高层建筑结构设计中必须面对的严峻挑战。
地震力对结构的冲击会对建筑的稳定性和安全性产生巨大影响,因此必须对建筑结构进行抗震设计。
在超高层建筑中,通常会采用剪力墙、筒状结构、横向框架等抗震设计方案,并且会考虑采用减震装置来减小地震作用对结构的影响。
如何实现超高层建筑结构的有效抗震设计和减震措施,是结构设计中的另一个非常重要的关键性问题。
三、变形和裂缝控制超高层建筑由于重量和高度的原因,建筑结构在使用过程中势必会出现一定的变形和裂缝。
为了保证建筑的使用性能和安全性,需要针对不同部位和不同情况合理控制变形和裂缝。
特别是在超高层建筑中,由于建筑结构受力更加复杂,因此变形和裂缝控制更加关键和复杂。
如何在超高层建筑结构设计中有效控制变形和裂缝,是一个亟待解决的关键性问题。
四、结构材料和连接方式选择超高层建筑结构设计中的关键问题还包括结构材料和连接方式的选择。
在超高层建筑中,通常会采用更加高强度和高稳定性的结构材料,比如高强混凝土、高强度钢材等。
结构连接方式也需要更加可靠和稳固,以保证超高层建筑在使用过程中的安全和稳定。
结构材料和连接方式的选择是超高层建筑结构设计中的另一个非常关键的问题。
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超高层建筑结构设计现状和一些问题的探讨一、我国超高层建筑发展概况(1)超高层建筑发展概况:我国高度超过250米的超高层建筑分为250~300m,300~400m,400~500m,500m以上四种,采集样本地区包括港澳台地区和中国大陆,分成2012年底完成的项目和2013~2018年可能完成的项目。
2012年已建成的250m以上的超高层建筑共94幢,其中250~300m的占半数以上,港澳台共有18幢,占总数的20%,500m 高的仅有一幢。
2013~2018年可能建成超高层项目达到114座,按照现在的情况预计会超过200座,这是我们值得对这个问题进行研究思考的数字。
其中300m以上超高层建筑大量增加,可能由于土地使用要求和城市形象的需要,也可能是我们对它的主要技术已有足够的控制能力,500m以上的超高层也相应增多,塔楼高度突破600m,而港澳台在未来五年的可建项目只有两个,仅占总数量的1.2%,数量大大减少。
若从时间轴上划分可以看出,250m以上的超高层建筑在处于起步阶段的1990年至1999年共有13幢,2000年至2007年23幢,发展阶段的2008年至2012年增至58幢,繁荣阶段的2012年至2018年预计有164幢。
我们做这样的研究是觉得我们对产品的了解和把控的速度没有跟上它的发展速度。
(2)超高层建筑地域分布的概况:从区域上看,超高层建筑分布区域明显增加,2012年之前的超高层建筑主要分布在珠三角和长三角地区,两者加起来所占比例已经接近总数的80%,或者说3/4以上,排名前10的城市分别是上海、香港、广州、深圳,重庆紧随其后,另外还有武汉、南京、温州、北京、天津、苏州、沈阳;2013~2018年即将建成的超高层建筑主要分布地区发生明显变化,向中西部倾斜,环渤海地区成为一个新的超高层建筑集中地区,二线城市超高层建筑数量增加,未来排名前10的城市分别是天津20幢,深圳15幢,无锡9幢,广州8幢,大连8幢,上海7幢,武汉7幢,沈阳7幢,贵阳7幢,重庆6幢,昆明6幢。
(a)2012年前超高层建筑区域分布(b)未来2013~2018年超高层建筑区域分布巨型框架-核心筒、巨型框筒-核心筒-巨型支撑。
不同建筑高度常用的结构体系也有所区别,其中250~400m 建筑多采用框架-核心筒及框筒-核心筒结构,300m以上采用巨型框架-核心筒及巨型框筒-核心筒-巨型支撑结构。
我们可以看出,258幢超高层建筑也是常规的框架-核心筒、框筒-核心筒结构类型占主导地位。
我似乎觉得在超高层建筑领域结构体系的进步似乎比大跨度结构来得慢一点,可能因为我们还是太希望保证这种结构的安全性所造成的。
这些工程实例的统计数据可为结构体系的选取提供一个大致范围或概念。
现在正在建和已经建的超高层建筑高度范围是280m到600多米,广州西塔是用巨型斜撑与斜柱相结合的体系,西安新长安二期高300m,郑州绿地中央广场接近300m。
纵观这些结构体系,大致还是以满足建筑需求或者建筑要求为前提来构筑一个合理结构体系的。
从超高层建筑的材料的使用情况来看,统计出乎我们的意料,混合结构占98.4%,混凝土结构占1.6%,这些混凝结构大部分都在300m以下,没有一个纯钢结构。
我们的理解是混凝土材料本身性能得到大大提升,所以就替代了钢材料的使用。
目前钢结构造价很高,业主心理承受水平有限。
另外,还可能是因为混合结构和组合构件的研究在我们国家启动的比较早,我们对构件性能的把握度有足够的信心,设计时也有据可依。
(4)超高层建筑的经济性分析:超高层经济分析,这些数据在没建好的情况下都是参考值不是最终值,我们分成A类和B类,A类是钢筋混凝土框架+核心筒,B类是SRC外框+钢筋混凝土核心筒。
有地震作用、没地震作用也影响我们对组件造价控制。
为了进一步区分把土建造价特地做了分解,从这个数据可以看出,如果采用混合结构的话每平方米价格增加200到400元,如果整个建筑面积比较大时,土建造价的差额也是比较显著的。
由此我们得出结论:建筑高度增的超高层建筑,土建工程造价约占建安造价的30%~35%;高度超过600m,土建工程造价将超过35%;地下部分与地上部分结构造价之比约4:6。
二、超高层建筑控制荷载及作用的研究(1)竖向荷载组成及优化策略随着塔楼高度的增加,塔楼墙、柱自重所占的比例增加,这一方面是由于塔楼抗侧刚度需要,另一方面是由于楼面恒载增加,导致承担的竖向荷载较大;楼面恒载所占的比例在20%~25之间,比例较大;优化楼面恒载,不仅可以降低自身的重量,而且进一步降低柱、墙承载的竖向荷载,同时,对降低地震作用也有重要意义。
减轻塔楼重量的方法:高强混凝土和高强钢材的使用(降低柱、墙尺寸);混合结构体系(钢材代替部分混凝土);采用压型钢板组合楼盖体系;使用轻质隔墙(如轻钢龙骨隔墙);减小附加恒载(如采用轻质填充材料)。
(2)风荷载研究与优化策略风工程研究的主要方法有现场监测(最直接、可靠方法,但周期长、费用高);风洞试验(可系统开展研究,但相似关系无法完全满足);数值模拟(重要手段与发展方向,成本低,周期短,但目前研究尚不充分)。
由于风速较大,且结构高柔,高层建筑易受涡激振动影响产生横风向风荷载。
当来流风速增加到一定临界值时,建筑周围产生漩涡脱落现象,从而造成涡激振动。
通过沿高度改变建筑截面形状、圆弧倒角、切角和立面开洞等方法,可以减小涡激振动在高层建筑高度方向的一致性,从而减小了建筑的横风向风荷载。
上海中心采用了三种方式:圆弧倒角,契形立面, 变截面。
(3)长周期地震作用特点及影响因素目前国内建成与在建的有许多超高层建筑其自振周期很多都在5.5s以上。
对于超高层建筑结构,长周期响应对倾覆力矩起绝对的控制作用;高阶振型响应对基底剪力的影响较显著,不可忽略。
随着我们对超高层建筑的认识,我们把第一周期限制放宽一到两秒左右,上海中心做到9s,刚开始设计的时候所有专家说应该限制在7s,我们放长了一点,这对于降低地震的作用非常有利。
随着经验积累和数据更加丰满,可能我们胆子会更大一点。
上海中心、长沙国际金融中心和郑州绿地这三个项目,其中上海中心高632m,所以X向第一周期和第二周期都在长周期上,长沙国金、郑州绿地也是落在长周期上,必须考虑下长周期对于地震效用的影响。
长周期在上海中心贡献率达到64%,但是倾覆力距比例达到99%,这是长周期在结构设计中直观的反映,我们以后会有更详细的百分比出来,现在的百分比会给我们一个大概的概念。
三、超高层建筑结构设计中的一些问题探讨(1)关于结构整体高宽比的讨论高度和高宽比是超高层结构设计的主要控制因素,也是决定结构刚度的重要指标;基底倾覆力矩与建筑高度的平方成正比;建筑顶部侧移与建筑高度的四次方成正比,并按结构宽度的三次方递减。
高宽比直接与超高层结构的受力性态相关:高宽比<2,剪切变形为主;高宽比=2~5,弯剪变形;高宽比>5,弯曲变形为主;高宽比>9,塔楼风荷载下加速度较大,舒适度需要重点考虑。
超高层结构由于占地和功能的限制,基底尺寸通常不会过大,一般为60~80m左右,因此,对于超过400m以上超高层,高宽比一般为7~9。
当高宽比超过8时,通常外筒设计为巨型框架或巨型支撑框架(框筒),有效提高结构的抗侧刚度。
当高宽比超过8时,横风向效应显著增强,在8度设防以下地区,风荷载通常成为控制因素。
(2)关于核心筒高宽比的讨论核心筒高宽比的影响:对于常规的框架-核心筒结构体系,核心筒承担着大部分剪力和倾覆力矩,故核心筒高宽比也是一个重要参考因素。
但对于超高层而言,巨型框架、支撑框筒等高度更大的外框结构常常取代了一般框架,因此,核心筒的承担剪力和倾覆力矩比例会降低。
核心筒面积比例指核心筒的围合面积占楼面面积的比例,是另一个重要参考指标。
围合面积比例<20%,核心筒刚度偏弱,宜加强外框筒,采用支撑框筒或巨型结构;围合面积比例=20%~27%,核心筒刚度适中;围合面积比例>27%,核心筒刚度较大,承担剪力和倾覆力矩比例大幅提高,应尤其注重核心筒的性能化设计及二道防线设计。
(3)结构体系选型研究结构高度达到450m时,对于不含伸臂桁架的弱框筒和筒中筒体系,结构刚重比成为主要控制参数,外框梁截面显著增大。
我国《高层建筑混凝土结构技术规程》中对框架-核心筒体系要求,外框承担的地震剪力标准值不宜小于结构底部剪力标准值的10%。
由于框筒体系、弱框筒体系柱距密,框架梁截面高,外框的刚度相对较大,因此,分配的地震剪力较多,可以满足规范10%的要求。
对于框架-核心筒、巨型框架-核心筒体系超高层建筑,由于外框柱距较大,外框刚度相比核心筒小很多,10%的外框剪力标准值较难满足。
从结构经济性角度出发,350m高度选择框筒-核心筒体系较优;450m高度选择巨型框架-核心筒体系较优;对于450m 以下的超高层建筑:当结构处于基本烈度7(0.1g)、基本风压0.6kN/m2时,结构弹性指标受风荷载控制;当结构处于基本烈度8(0.2g)、基本风压0.40kN/m2时,结构弹性指标受地震作用控制;当结构高度达到450m时,结构刚重比成为主要控制参数,宜设置伸臂桁架以提高结构刚重比;当结构高度超过450m时,弱框筒和筒中筒结构体系采用外框梁截面较高,导致用钢量较大,经济性较差;随着结构高度增加,巨型框架结构体系表现出良好的受力性能和经济性;要在超高层项目方案阶段尽早介入。
(4)伸臂桁架结构研究度,减小核心筒倾覆力矩。
伸臂桁架有四种结构形式:1)两点连接方式;2)单点上部连接方式;3)单点下部连接方式;4)单点中间连接方式。
采用SAP2000对各种伸臂桁架形式进行了极限承载力分析,得出结论:形式2,3的刚度较好,形式4的强度较好。
伸臂桁架结构连接节点:1)伸臂桁架与核心筒连接节点,采用方式1即伸臂桁架正方(工型),采用单板与墙体内钢骨连接。
其优点是墙肢内连接简单,适用于墙肢较薄情况。
缺点是节点板较厚,应用工程案例有重庆国金中心,上海中心7、8区节点;采用方式2即伸臂桁架侧方(H型),采用双板在墙体内与钢骨连接。
其优点为节点板厚度较小,缺钢管混凝土柱或者内包钢管的型钢混凝土柱,缺点是伸臂桁架与框架柱内纵筋、箍筋相碰(型钢混凝土柱的缺点),应用工程案例有上海中心等。
(5)耗能阻尼器应用研究阻尼器的布置共有三种方案,方案1为单根阻尼支撑的布置形式;方案2为水平方向布置粘滞阻尼器;方案3为垂直方向布置粘滞阻尼器。
设置阻尼器后,优化了加强层构件之间的相对刚度比,弱化了地震作用下的层间刚度突变,降低了核心筒墙体的损伤程度,提高了主要竖向构件的地震作用安全度。
设置阻尼器后,部分的塑性耗能被粘滞阻尼器耗能代替,从能量的角度说明阻尼器对主要结构构件起了保护作用。