超限高层建筑结构设计
超限建筑结构设计方法
超限建筑结构设计方法
超限建筑结构设计是指在建筑设计中，由于某些原因，如建筑功能、造型等需要，使得建筑结构的某个或某些参数超过了规范的限制。
这种设计方法通常需要更加精细和复杂的计算分析，以确保建筑的安全性和稳定性。
对于超限高层建筑结构抗震设计，主要有两种思路：一是按照我国规范进行小震作用下的结构强度设计和薄弱层验算，同时提高结构构件的抗震等级并采取严格的构造要求；二是通过性能设计方法证明结构达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标。
近年来，基于性能的抗震设计已经成为建筑结构抗震设计的一个重要发展方向，它使得抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡。
此外，设计单位在完成超限建筑结构设计后，应自行判断所设计的工程是否超限。
施工图审查单位应对工程是否超限进行审查判定。
当对具体工程超限界定有不同意见时，可以报请相关专家组织进行讨论裁定。
在实际应用中，超限建筑结构设计需要结合各种分析软件，如PKPM、SAUSG等，进行结构选型、经济性比对、抗震设计、专项分析和超限报告编制等模块的研究。
某超高层建筑结构超限设计
某超高层建筑结构超限设计摘要：本文结合某超高层建筑结构的超限设计实例，对其结构选型、弹性计算、弹性时程分析和静力弹塑性推覆计算等进行了分析，并提出超限处理措施。
关键词：超高层建筑结构设计超限设计1 工程概况及超限情况该工程总面积17.5万m2,由8栋塔楼组成,设2层地下室。
本文介绍两栋塔楼结构超限设计情况,供设计人员参考。
本工程地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,建筑场地为Ⅱ类。
主体采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构,部分采用钢-混凝土组合结构。
墙柱混凝土强度等级为C60～C25,梁板为C35～C30。
除外墙采用190mm厚混凝土空心砌块作围护墙外,其余内隔墙均采用蒸压加气混凝土砌块。
本工程基本风压按100年重现期风压W0=0.6kNm2, 地面粗糙类别为C类,体型系数为1.4。
各楼层构件主要截面分别如下:地下1、2层底板厚度分别为150, 500mm,顶板厚180mm;楼板厚度为3层150mm,标准层120～150mm,屋面层150mm。
从下至上,柱截面由1200×600缩小至1000×500,剪力墙厚400～300mm;框架梁截面300×650～400×900,次梁为200×400～200×700。
按《高规》[3]4.2.2条规定,全落地剪力墙结构高度限值7度A级为120m,B级为150m,因此本工程结构高度超限是设计中需要解决的主要问题,且高宽比均超出B级高度建筑的高宽比限值为7.0,而两栋分别为7.10和7.12, 也已超出规范限值。
此外,一栋还存在Ⅰ类平面扭转不规则的超限情况。
2 结构选型与布置针对上述工程情况的特殊性,我们在结构选型和布置方面采取了以下措施:（1）在两栋之间设置防震缝,缝宽350mm,±0.000以上分开。
（2）本工程结构布置采用剪力墙结构体系,主要抗侧力构件为剪力墙,除围绕电梯间设置核心筒外,各栋在外围均通过设置剪力墙和连梁的围合结构形成多个闭合或半闭合筒体,以增强整体结构的抗侧刚度(如图1)图1标准层结构平面布置图⑶由于各栋房间均集中在平面的下方,而核心筒偏于平面的上方,因此布置剪力墙时适当减小了平面上方的剪力墙长度,使各栋塔楼刚度中心与质量中心均基本重合,同时避免了上下剪力墙压缩比相差过大而造成的结构前倾现象(如图1) 。
某超限复杂高层办公楼结构设计
结构超限的类型：包括高度超限、体型超限、抗震超限等
判定标准：根据国家相关规范和标准，如《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑抗震设计规范》等
超限高层办公楼的特点：结构复杂、荷载大、抗震要求高、施工难度大等
设计要点：加强结构整体性、提高抗震性能、优化结构布置、采用先进施工技术等
04
构件设计：根据结构布置、荷载等因素进行构件截面设计、材料选择等
结构分析：对设计好的结构体系进行计算分析，验证其安全性和可靠性
06
结构分析和优化
结构类型：框架-剪力墙结构
抗震设计：采用抗震设计规范，提高结构抗震性能
荷载分析：考虑重力、风、地震等荷载
结构分析软件：采用有限元分析软件进行结构分析和优化
汇报人：
某超限复杂高层办公楼结构设计
目录
01
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02
高层办公楼结构设计概述
03
超限复杂高层办公楼的特点
04
某超限复杂高层办公楼结构设计案例分析
05
超限复杂高层办公楼结构设计的关键技术
06
超限复杂高层办公楼结构设计的审查与评估
添加章节标题
高层办公楼结构设计概述
结构设计的重要性
保证建筑安全：合理的结构设计可以确保建筑物在使用过程中的安全，防止倒塌、断裂等事故发生。
安全性：保证建筑物在使用过程中的安全性，防止倒塌、破坏等事故发生。
01
02
经济性：在满足安全性的前提下，尽量降低工程造价，提高经济效益。
可行性：根据施工现场的条件和施工技术水平，选择合适的结构形式和施工方法。
03
04
美观性：在满足安全性和经济性的前提下，尽量使建筑物的外观美观，符合城市规划的要求。
某超限高层住宅结构设计
某超限高层住宅结构设计一、项目概况本项目位于城市中心繁华地段，总建筑面积约为_____平方米，地上_____层，地下_____层。
建筑高度为_____米，属于超限高层住宅。
该建筑主要功能为住宅，同时配备有商业、物业管理等附属设施。
二、结构选型1、结构体系综合考虑建筑的使用功能、高度、抗震设防要求等因素，本项目采用了钢筋混凝土剪力墙结构体系。
剪力墙作为主要的抗侧力构件，能够提供较大的侧向刚度，有效地抵抗水平地震作用和风荷载。
2、基础形式根据地质勘察报告，采用桩筏基础。
桩型选择为钻孔灌注桩，以确保基础具有足够的承载能力和稳定性。
三、计算分析1、地震作用分析按照现行的抗震设计规范，采用反应谱法进行地震作用分析。
考虑了多遇地震和罕遇地震两种工况，计算结构在地震作用下的内力和变形。
2、风荷载作用分析根据当地的气象资料，确定基本风压值。
采用风洞试验和数值模拟相结合的方法，分析结构在风荷载作用下的响应。
3、结构整体性能分析通过计算分析，评估结构的自振周期、振型、位移比、剪重比等整体性能指标，确保结构满足规范要求。
四、超限情况及应对措施1、高度超限本项目建筑高度超过了规范规定的限值。
为解决这一问题，采取了以下措施：提高剪力墙的抗震等级，增加剪力墙的配筋。
加强底部加强区的设计，增大墙厚和配筋率。
2、扭转不规则由于建筑平面布置的不规则性，导致结构存在扭转不规则的情况。
采取的措施包括：调整剪力墙的布置，使结构的质心和刚心尽量重合，减小扭转效应。
对周边构件进行加强，提高其抗扭能力。
3、楼板不连续在建筑的某些部位，楼板存在大开洞或局部缺失的情况，造成楼板不连续。
针对这一问题，采取了以下处理方法：对开洞周边的楼板进行加厚，并提高配筋率。
采用弹性楼板假定进行计算分析，准确考虑楼板变形对结构内力的影响。
五、构造加强措施1、剪力墙边缘构件按照规范要求，严格控制剪力墙边缘构件的配筋，确保其具有足够的延性和承载能力。
2、连梁设计合理设计连梁的截面尺寸和配筋，使其在地震作用下能够有效地耗能，同时保证连梁的承载能力。
浅谈超高层建筑结构的超限设计
浅谈超高层建筑结构的超限设计摘要：由于社会发展的需要，建筑物高度日渐增高，体型日渐复杂，结构设计的难度也越来越大。
本文通过一个工程实例，介绍一下超高层建筑结构超限设计的处理方法及思路，以供其他设计参考。
关键词：超高层建筑；结构设计；超限设计；一、前言随着城市化进程的加快，土地资源日益紧张，为了充分利用有限的土地资源，建筑物的层数及高度只能不断增加，越来越多的超高层建筑拔地而起，并且建筑为了兼顾美观及使用，往往体型也伴随着较多的不规则性。
对于超高层建筑结构设计，需针对超限情况采取对应的补充计算分析，并采取一定的加强措施，来保证建筑物的安全性。
二、工程实例1.工程概况本工程为超高层住宅小区，总建筑面积30.2万㎡，地上22.4万㎡，地下7.8万㎡。
由9栋塔楼组成，设2层地下室，塔楼高度为148.75m~158.95m，地下室高度为10.48m。
本文主要介绍其中1栋塔楼结构超限情况及处理方法。
本工程基本地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。
50年重现期的基本风压为Wo=0.5kN/㎡，承载力计算时按基本风压的1.1倍采用，地面粗糙度类别为C类。
塔楼主体采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系，隔墙采用蒸压加气混凝土砌块，塔楼外墙采用铝模砼墙。
墙混凝土强度等级为 C60～C30，梁板为C30；钢筋采用HRB400；嵌固端为基础面。
各楼层构件主要截面分别如下：地下室底板采用平板结构，塔楼底板1500mm，塔楼外底板厚度500mm；地下室顶板，塔楼范围外采用无梁楼盖体系，板厚400mm，塔楼范围内梁板结构，板厚160mm；塔楼标准层楼板厚度为 100～150mm。
剪力墙厚 450mm ~200mm；框架梁截面200mm×400mm～250mm×1595mm，次梁为200mm×300mm～200mm×605mm。
基础采用直径1.1m直径钻（冲）孔灌注桩，有效桩长约30~35m，单桩竖向承载力特征值12000kN，桩身混凝土强度C45，持力层为<4-4>微风化花岗岩层。
超限高层建筑工程结构设计导则-上海住房和城乡建设管理委员会
丁洁民卢文胜全涌朱春明扶长生李亚明张红缨周建龙 郑琼钱江钱建固翁大根曹莹鲍小平瞿革
目次
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总则 .............................................................................................................................................. 1 术语和符号 .................................................................................................................................. 2 2.1 术语..................................................................................................................................... 2 2.2 主要符号............................................................................................................................. 2 超限高层建筑工程的认定 .......................................................................................................... 4 3.1 建筑物高度超限的认定和控制 ......................................................................................... 4 3.2 建筑物规则性超限的认定和控制 ..................................................................................... 5 3.3 其它类型的超限高层建筑工程 ....................................................................................... 10 结构抗震概念设计及基本要求 ................................................................................................ 11 4.1 抗震概念设计................................................................................................................... 11 4.2 结构体系的基本要求 ....................................................................................................... 12 基于性能的抗震设计基本要求 ................................................................................................ 16 5.1 地震动水准和地震动参数 ............................................................................................... 16 5.2 抗震性能水准和抗震性能目标 ....................................................................................... 16 5.3 结构抗震验算................................................................................................................... 17 结构计算分析的基本要求 ........................................................................................................ 20 6.1 一般要求........................................................................................................................... 20 6.2 高度超限工程的要求 ....................................................................................................... 22 6.3 平面规则性超限时的要求 ............................................................................................... 22 6.4 立面规则性超限时的要求 ............................................................................................... 22 6.5 屋盖超限工程的要求 ....................................................................................................... 24 结构抗震加强措施 .................................................................................................................... 26 7.1 高度超限结构的抗震加强措施 ....................................................................................... 26 7.2 平面不规则结构的抗震加强措施 ................................................................................... 27 7.3 竖向不规则结构的抗震加强措施 ................................................................................... 27 7.4 屋盖超限结构的抗震加强措施 ....................................................................................... 30 结构隔震和消能减震设计 ........................................................................................................ 31 8.1 一般要求........................................................................................................................... 31 8.2 结构隔震设计................................................................................................................... 32 8.3 结构消能减震设计 ........................................................................................................... 33 地基基础的设计要求 ............................................................................................................... 35 9.1 高度超限时的要求 .......................................................................................................... 35 9.2 规则性超限时的要求 ...................................................................................................... 35 9.3 有液化土层和软弱土层时的抗震措施 .......................................................................... 35 9.4 桩-土-结构相互作用计算分析 ....................................................................................... 36
超限高层建筑结构基于性能的抗震设计徐培福.pptx
中震不屈 服，错 层处钢 板墙， 模型试 验。
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大震柱不屈服，中 震个别斜撑屈服， 模型试验，SRC 柱试验，节点试 验
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墙中震不屈服，外 框架25％总剪力， 扭转位移比绝对 值小，适当放松。
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SP5 薄弱部位、重要部位不屈服（地震 作用及承载力均采用标准值，无内力调整 及增大系数），允许有些部位进入屈服， 但不发生脆性破坏。
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SP6 薄弱部位、重要部位进入屈服,结构 变形可选定某一限值，但不发生剪切等脆 性破坏
SP7 薄弱部位、重要部位构件进入屈服, 变形达到或接近规范给定允许变形限值， 但不发生剪切等脆性破坏
财富中心二 期，抗扭 刚度。
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裙房偏心，位移比可放松。
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剪力墙结构，170米，中震不屈服
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外支撑框架无楼板连接
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花隔外框加普通 外框，楼板不连 续，梁加强，中 震不屈服，试验
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扭转效应明显， 中震不屈服，剪 力墙特殊加强， 钢框架25％总 剪力，试验
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大连国贸 330米， 内筒外框， 中震下弹 性，内筒 大震下不 剪坏，外 框25％总 剪力，斜 撑剪力墙 试验。
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环球金融中 心，490 米，墙体、 柱、斜撑 中震不屈 服，墙大 震不剪坏， 模型试验、 节点试验
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北京国贸， 330米， 内筒加型 钢、钢板、 斜撑，大 震不屈服； 转换桁架 大震弹性； 模型试验， 剪力墙试 验。
超限高层建筑结构设计重难点分析
超限高层建筑结构设计重难点分析城市对建筑结构设计的要求逐渐提升，不仅要求实用与美观共存，更要满足城市人口不断增加对居住环境的要求。
因此，为满足居民与经济发展对建筑的要求，产生了超限高层建筑结构设计，不仅可以节约土地空间，更成为城市的靓丽风景线，满足城市化发展的需求。
标签：超限高层;建筑结构设计;重难点为满足城市化发展对建筑结构设计的需求，本文针对新时期超限高层建筑结构设计中的重难点进行主要分析，以促进城市超限高层建筑效率，满足城市人口的迫切需求，从而提高城市化发展进程。
1 超限高层建筑结构体系概述在高层建筑中，抗侧力结构体系的选择与组成成为高层建筑结构设计的首要考虑及决策重点。
当抗侧力体系决定后，水平构件体系的大格局便已确定，当然楼盖布置的细节也可再进一步进行推敲，因其其也有可能会反过来对抗侧力体系产生影响。
目前应用于高层建筑的主要结构体系主要有以下几种：1.1框架结构。
其基本组成构件为梁与柱，框架结构的优点是建筑平面布置较为灵活，结构受力简洁而清晰，施工也较为方便;且在抗震设计中，其延性较好，耗能能力也较强，因此，具有很好的抗震性能。
通常使用的柱网间为5-9m，而当采用预应力和钢骨混凝土的结构时，柱距大于等于15。
如果建筑物较高时，应该考虑建筑结构设计的主控因素（风荷载和地震作用），其缺点是抗侧刚度较弱，所以需要设计较大截面的梁、柱才能满足变形要求，这样会影响建筑的使用空间;另一个考虑对象是非结构构件的填充墙，其变形性能比框架差很远，且框架结构变形较大时，容易损坏。
1.2剪力墙结构。
其最大特点就是抗侧刚度大和承载力高。
一般而言，布置合理的剪力墙结构，会有较强的抗震和抗风能力。
在众多大地震中，剪力墙结构出现破坏的较少，表现出了其良好的抗震性能。
而其缺点则是自重大和刚性大以及延性差，并且对水平荷载也只能“硬碰硬”，所以剪力墙结构的周期较短，地震惯性力也较大。
剪力墙的间距一般较小，为3-8m，因此，其平面布置不够灵活，建筑空间受限制。
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超限高层建筑结构设计
摘要：本文结合超限高层建筑工程实例，对其地基基础、主体结构设计、结构计算及超限情况及超限审查进行了分析，以供同行参考。
关键词：超限高层建筑，结构设计
1、工程概况
该建筑由主楼、裙楼和辅楼组成。
主楼(室外地面至大屋面)高135.15m,地上31层,地下2层,采用框架-核心筒体系。
裙楼(室外地面至屋面最高处)高28.85m,地上4层(局部6层),地下2层,采用框架结构。
主楼与裙楼共用大底盘地下室,地面部分用防震缝分开。
工程总用地面积65854.6m2,建筑占地面积15762.50m2,总建筑面积135221.02m2。
该工程抗震设防烈度7度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.10g,设计特征周期为0.35s。
建筑抗震设防类别为乙类。
建筑结构安全等级主楼为一级,裙楼及辅楼为二级。
地基基础设计等级主楼为甲级,裙楼及辅楼为乙级。
基本风压值w0=0.35kN/m2,地面粗糙度B类,基本雪压0.10kN/m2。
结构的设计使用年限为50年。
该工程±0.00相当于绝对标高489.00m,抗浮设防水位485.50m。
2、地基基础
2.1拟建场地的地质资料
拟建场地类别为Ⅱ类,属中软~中硬土。
土层结构由上而下依次为填土、黏性土、粉质黏土、粉土、细砂、中砂、卵石层、泥岩。
地基土主要土层的工程特性指标见表1。
2.2主楼基础选型
根据该工程的地质资料,主楼底板标高处为承载力较高的中密和密实卵石层,承载力特征值fak≥580kPa,适宜采用天然地基。
综合考虑到上部结构及地下室的结构类型、场地的施工条件及对周边相邻建筑的影响,主楼部分初步确定采用整体式筏板基础。
经过计算发现基础采用整体式筏板基础后,由于两个筒体承受的荷载比周边柱的大很多,考虑整体作用冲切计算需要的筏板厚度达 3.4m,配筋太大且布筋困难。
经过分析,最终采取了两个筒体单独做筏板(筏板厚度为2.8m),周
边与地下室外墙相连的柱做条形基础(基础高度为1.5m),独立柱做独立基础(基础高度为1.5～1.6m)的方案,使筏板厚度及配筋量都大大减小。
通过调整基础尺寸,各类基础的沉降量相差很小,其沉降值:筏板基础为21mm,条形基础为17mm,独立基础为17～19mm。
采用该基础布置方案,中筒筏板下卵石层的承载力得到充分利用,下卧层泥岩的承载力经复核也满足要求。
3主体结构设计
3.1防震缝设置
由于建筑平面尺度很大,在主楼与裙房间的地面以上部分设置伸缩缝(兼防震缝),将其划分为尺度较小的结构单元,以减少温度及收缩应力的影响。
鉴于主楼及裙房的基础持力层良好,压缩层较薄,主楼与裙房之间的沉降差异较小,并且考虑到主楼的抗震稳定性,故不再设置沉降缝,仅于主楼与裙楼间设置沉降后浇带。
3.2主体结构选型
主楼采用框架-核心筒体系,框架抗震等级为一级,核心筒抗震等级为特一级。
主楼体型是在长方体的基础上,对处于反对称位置的部分立面进行扭曲90°而形成的。
由此使位于东西两端的部分框架柱(共4根,约占总数的15.4%)不能直接落地,部分柱成为斜柱,竖向荷载的传递路径发生改变,形成复杂的空间结构体系。
其中:1)东西立面的第二根柱,在层8以上为直线柱,在层8以下该柱弯折后落地;2)东西立面的第三、四根柱,在层18,26进行转换,由核心筒出挑伸臂桁架承托层18,26以上的柱子,把该部分的荷载转换到核心筒上去;3)为满足下部设置大空间的需要,在层1～7抽掉了位于两个核心筒之间的柱,在层8~9设置跨度为17m 的转换桁架。
为提高框架柱的延性和减小柱的面积,外围框架斜柱沿柱全高、直柱在层19以下采用直径为700mm的钢管混凝土柱,钢管壁厚12～14mm,内填C40～C60混凝土。
钢管柱与框架梁的连接主要采用环梁节点,该节点已在我国20多幢高层建筑(最高68层)中得到成功应用[1],是一种构造简单、造价低、适用于与多方向梁相连接、利于施工的连接方式,同时也通过了多批节点的静力试验和反复载荷试验,是安全可靠的。
部分钢管柱与框架梁的连接采用穿心和半穿心牛腿节点。
核心筒、楼盖梁板及层19以上的框架柱(斜柱除外)均采用钢筋混凝土结构,以降低造价。
为满足建筑的交通要求(开设门洞)和减轻自重,悬挑桁架采用钢结构,与悬挑桁架相连的核心筒剪力墙中设置部分钢骨,使悬挑桁架牢固地连接于核心筒上。
该工程采用了高位转换(现行规范规定的转换层高度不宜超过5层,该结构最高为26层),为超限高层结构。
为保证结构的安全,除满足现行规范的设计指标外,根据建设部《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2006]220号通知文件),基于按性能设计的理念,对于核心筒底部加强区和转换桁架(转换梁),
以及外围框架柱中断区域,要求在设防烈度(中震)下保持弹性工作状态,并严格控制小震下的层间位移。
加强相应区域及核心筒的抗震构造措施,控制柱的轴压比(不大于0.75）及剪力墙轴压比,提高核心筒安全度,并采用多程序分析比较及多阶段(小、中、大震)抗震设计。
3.3主楼转换桁架
主楼轴④与轴相交处的两根柱,由于功能需要在层8以下取消,从而形成高位转换。
通过方案比较并与建筑方面协调,采用了在层8~9的两层空间内设置桁架式转换结构(图1),桁架杆件采用型钢混凝土制作。
桁架支座处的筒体边缘构件也配置了型钢以减小该处的局部应力。
图1轴④，处人字转换桁架立面布置图
主楼轴③与轴相交处的两根柱Z1,以及轴④与轴,轴②与轴相交处的两根柱Z2,由于建筑立面造型的需要不能直接落地,分别在层17,25与斜柱相交。
为减小斜柱的压力,并结合电算结果的内力分布情况,经与建筑协调,对柱Z1采用了分别在层17,层25的一层空间内设置两榀桁架式转换结构,对柱Z2采用了在层25的一层空间内设置一榀桁架式转换结构的方案(图2),桁架的上下弦杆件采用型钢混凝土制作。
桁架的上下弦杆均延伸至筒体的整个宽度,以平衡桁架的倾覆力矩,桁架支座处的筒体边缘构件也配置了型钢以减小该处的局部应力。
图21,2号转换桁架立面布置图
3.4预应力结构
主楼两筒体间的净跨为16.6m,中部因功能需要不能设柱。
由于层高及净高限制,梁高需控制在600~900mm范围(其中跨中范围600~700mm,支座范围700~900mm),为满足建筑的净高要求,经分析研究,决定该范围内采用预应力梁。
在进行预应力梁布置时,由于两端均为剪力墙,如果采用普通的布置方式,对预应力的张拉及建立均较难实现,且两端支座配筋量与跨中相比很大,配筋困难。
为方便施工,设计时采用了通过由两边筒体挑出一定长度的主梁支承的封口梁,然后在
此基础上布置预应力次梁。
由于出挑长度适当,悬挑主梁的配筋量有所降低,采用普通钢筋混凝土梁即可,预应力次梁的受力分析也大大简化,布筋也相对简单,支承预应力次梁的封口梁的扭转效应由于悬挑主梁端部有一定的转角变形的影响也大大减小。
采用该布置方式后,仅中部的次梁采用预应力,土建施工时在次梁端部预留张拉孔供预应力张拉,施工方便。
4 结构计算
主楼采用SATWE及ETABS软件进行结构在恒载、活载、风载、地震作用下的内力计算和时程分析,并考虑扭转耦联效应。
主要分析结果见表2。
主要分析结果表2
5 超限情况及超限审查
如前所述,该项目主楼为B级高度高层建筑,采用了悬挑钢桁架高位转换的长斜柱混合结构体系,属超限高层建筑工程。
还要进行了超限抗震专项审查，根据专家委员会的审查意见,进行了以下的修改和补充工作:
(1)对于主楼高位转换桁架,采用了手算清理荷载的方法复核。
位于悬挑桁架端部的集中力按电算结果为1880kN(设计值,下同),初步设计时做了放大,取为2200kN。
此次手算清理荷载的结果为按恒载+活载的组合值为3180kN,按恒载+活载+地震作用(水平+竖向)的组合为2810kN(由地震引起的竖向力乘了1.5的放大系数,由于总内力中地震引起的内力比例不大,不起控制作用),按3180kN计算,桁架应力比由0.67增大为1.05,为此对桁架作了截面调整,调整后的最大应力比为0.93。
(2)考虑了个别斜柱失效后的计算。
取层14~15楼面之间的受力最大的一根斜柱失效(退出工作),按不屈服计算(荷载和材料设计强度均采用标准值,下同),在无震和大震作用下,该斜柱所支承的上一层(层15)的设计配筋,能满足斜柱失效后相应的框架梁不屈服的条件,不会引起楼层垮塌。
在大震作用下,不受该柱支承的其余框架梁有部分出现超筋,表明这些梁端在大震下出现塑性铰,但是由于有相应的柱支承,不会垮塌。
(3)考虑悬挑转换桁架的腹杆失效(如压杆屈曲退出工作)。
桁架弦杆退化为钢梁,按不屈曲计算,原设计的配筋能满足桁架腹杆失效后转换桁架以上各层框架梁不屈服的条件,不会出现楼层垮塌的结果。
(4)虽然钢筋混凝土梁和钢管混凝土柱连接的环梁节点已在国内几十项工程中实施,但由于该工程梁与柱属斜交连接，故根据审查意见,专门进行了试验。
6 结语
该工程的结构设计根据项目的具体特点,在基础优化设计、钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点设计、高位转换桁架设计计算、预应力梁布置方案、防连续倒塌设计、抗震性能设计等方面进行了探索。
在保证安全的前提下,在技术先进性、经济性和使用性等方面均取得了较好的效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。