高层建筑结构设计：第八章 超限高层建筑结构设计

1、超限高层建筑结构设计超限高层建筑工程超限高层建筑工程抗震设防管理规定（建设部令第111号）2002年9月1日本规定所称超限高层建筑工程，是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程，体型特别不规则的高层建筑工程，以及有关规范、规程规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。超限高层建筑工程所在地的省、自治区、直辖市人民政府建设行政主管部门，负责组织省、自治区、直辖市超限高层建筑工程抗震设防专家委员会对超限高层建筑工程进行抗震设防专项审查。应当在初步设计阶段进行审查，并在施工图审查时检查抗震专项审查意见的落实情况。超限高层建筑工程出现的背景城市用地的紧张向高空和地下发展；公众

2、审美观的多样化建筑的形态不断变化和创新；市场需求的不断变化住宅方面的需求多样化促使设计者要不断翻新；技术法规的滞后技术方面的滞后以及与行政法规相比的滞后，根源也是研究方面的滞后。高层建筑工程的地震破坏现象建筑结构平面不规则竖向不规则建筑的地震破坏竖向不规则建筑的地震破坏竖向不规则建筑的地震破坏竖向不规则建筑的地震破坏竖向不规则建筑的地震破坏-中间层毁坏竖向不规则建筑的地震破坏-中间层毁坏竖向不规则建筑的地震破坏-中间层毁坏连体结构的地震破坏顶部塔楼倒塌立面收进建筑的地震破坏立面收进建筑的地震破坏立面收进建筑的地震破坏一字型剪力墙的地震破坏一字型剪力墙的地震破坏一字型剪力墙的地震破坏短肢剪力墙的

3、破坏超限高层建筑工程超限高层建筑工程的抗震设防专项审查内容包括：（一）建筑抗震设防依据；（二）场地勘察成果；（三）地基和基础的设计方案；（四）建筑结构的抗震概念设计和性能目标；（五）总体计算和关键部位计算的工程判断；（六）薄弱部位的抗震措施；（七）可能存在的其他问题，包括政府投资项目的经济合理性。超限高层建筑工程超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点建质2010109号（一）房屋高度超过规定，包括超过建筑抗震设计规范第6章现浇钢筋混凝土结构和第8章钢结构适用的最大高度、超过高层建筑混凝土结构技术规程第7章中有较多短肢墙的剪力墙结构、第10章错层结构和第11章混合结构最大适用高度的高层建筑工程

4、；（二）房屋高度不超过规定；但建筑结构布置属于抗震规范、高层混凝土结构规程规定的特别不规则的高层建筑工程。（三）高度大于28m且屋盖结构超出网架结构设计与施工规程和网壳结构技术规程规定的常用形式的大型公共建筑工程（暂不含膜结构）。建筑物高度超限的认定 高度超限控制及概念设计要求 1 钢筋混凝土框架结构房屋，超过时宜改用框架剪力墙结构。2 部分短肢剪力墙结构房屋，超过时宜改用框架剪力墙结构或剪力墙结构。3 钢筋混凝土框架核心筒结构房屋，接近上述超高上限时，宜在结构的底部采用劲性混凝土柱、钢管混凝土柱或者钢管与混凝土双重组合柱。大于超高上限时，宜改变结构体系，例如改为筒中筒结构、巨型结构或钢与混凝

5、土混合结构等。 4 钢筋混凝土筒中筒结构房屋，超过上述限值时宜改变结构类型，采用强度和延性更好的结构材料和结构体系。特别不规则的高层建筑特别不规则的高层建筑特别不规则的高层建筑规则性超限程度控制和概念设计平面布置中的凹口深度超限、平面中楼板间连接较弱的情况、平面布置中局部突出超限，宜调整建筑和结构平面布置。 立面收进层等效剪切刚度与下层等效剪切刚度之比不宜小于50%，且连续两次收进后的等效剪切刚度不宜小于未收进层的30%。当连体部位的层数超过该建筑总层数的 20时，对结构抗震极为不利，并会大大增加结构的造价。连接体下的两个塔楼的层刚度不宜相差太大（不宜相差30及以上）。立面开洞的洞口宜设置在中

6、部，洞口尺寸不宜大于整个建筑立面面积的30。多塔楼建筑的塔楼对底盘宜对称布置，各塔楼结构的质心与底盘结构刚度中心的距离不宜大于该方向底盘边长的25%。 转换层的结构型式，宜优先采用梁式转换，并避免主、次梁多次转换。对于采用框支层的转换层，其位置7度时不应超过7层，8度时不应超过5层。 结构计算分析模型、计算结果应符合下列要求（一）通过结构各部分受力分布的变化，以及最大层间位移的位置和分布特征，判断结构受力特征的不利情况。 （二）结构各层的地震剪力与其以上各层总重力荷载代表值的比值，应符合抗震规范的要求，、IV类场地条件时尚宜适当增加。 （三）结构时程分析所用的地震波应符合规范要求，持续时间一般

7、不小于结构基本周期的5倍；弹性时程分析的结果，一般取多条波的平均值，超高较多或体型复杂时宜取多条波的包络。 （四）软弱层地震剪力和不落地构件传给水平转换构件的地震内力的调整系数取值，超高时宜大于规范的规定值；楼层刚度比值的控制值仍需符合规范的要求。结构计算分析模型、计算结果应符合下列要求（五）上部墙体开设边门洞等的水平转换构件，应根据具体情况加强；必要时，宜采用重力荷载下不考虑墙体共同工作的手算复核。 （六）必要时应采用静力弹塑性分析或动力弹塑性分析方法确定薄弱部位。 （七）钢结构和钢一混结构中，钢框架部分承担的地震剪力应依超限程度比规范的规定适当增加。 （八）必要时应有重力荷载下的结构施工模

8、拟分析。 （九）当计算结果有明显疑问时，应另行专项复核。多刚体弹性连接楼板计算模型多刚体弹性连接楼板计算模型抗震计算分析（1）结构自振特性的计算结果，要判断和评价扭转振型的影响。周期比控制。（2）楼层或层间位移比分布。位移比控制。（3）结构最大层间位移及其沿高度的分布，分析有无变形突变层？层间位移角控制。（4）结构总变形、地震作用力及剪力沿高度的分布，分析有无突变层？（5）各主轴方向地震剪力与总重力荷载代表值的比值。有效质量系数的控制。（6）超限部位的内力和变形分析。主要构件的轴压比控制大小。（7）高度和高宽比超限时的稳定和抗倾覆验算、外围构件轴压比控制及桩身抗拔验算。（8）结构抗侧刚度沿高度

9、的分布。刚度比控制。（9）对计算模型的特别说明和图示，例如楼板弹性变形的考虑等。结构抗震加强措施应符合下列要求（一）对抗震等级、内力调整、轴压比、剪压比、钢材的材质选取等方面的加强，应根据烈度、超限程度和构件在结构中所处部位的不同，区别对待、综合考虑。 （二）根据结构的实际情况，采用增设芯柱、约束边缘构件、型钢混凝土、钢管混凝土构件、钢结构的减震耗能设计等提高延性的措施。 （三）抗震薄弱部位应在承载力和细部构造两方面有相应的综合措施。岩土工程勘察成果应符合下列要求（一）波速测试孔数量和布置应符合规范要求；测量数据的数量应符合规定。 （二）液化判别孔和砂土、粉土层的标准贯入锤击数据以及粘粒含量分

10、析的数量应符合要求；水位的确定应准确、合理。 （三）场地类别划分、液化判别和液化等级评定、不利和危险地段判断（含断裂评价）应准确、可靠，脉动测试结果仅作为参考。地基和基础的设计方案应符合下列要求（一）地基基础类型合理，地基持力层选择可靠。（二）主楼和裙房设置沉降缝的利弊分析正确。 （三）建筑物总沉降量和差异沉降量控制在允许的范围内。上海环球金融中心大厦主楼地下3层，地上101层，地面以上结构高度492m；采用了三重结构体系抵抗水平荷载，它们由巨型框架、钢筋混凝土核心筒和伸臂钢桁架组成；工程概况 巨型柱采用钢骨混凝土，带状桁架及转换桁架采用钢桁架；巨型斜撑、伸臂桁架采用钢管混凝土；核心筒在79层

11、以下为钢筋混凝土剪力墙，79层以上的核芯筒采用钢支撑和钢支撑外包混凝土的混合结构形式。核心筒竖向不连续，在57层-60层及78层-79层楼层处进行了二次转换，连接部分构造复杂；伸臂桁架在核心筒内不贯通；周边巨型斜撑不封闭，巨型柱在42层以上分叉后，所形成的倾斜面上未设置斜撑，由于考虑到建筑立面效果和采光的要求，巨型斜撑采用的是单向斜撑。 结构超限情况 核芯筒竖向布置不连续，不符合竖向抗侧力构件宜上下连续贯通的要求。带状桁架、伸臂桁架和核芯筒内的转换桁架等结构加强层，使得结构的楼层侧向刚度沿竖向分布不均匀。结构高度、高宽比超限。针对超限的结构措施 1 结构的抗震等级适当提高一级（已是特一级的不再提高）； 2 建议适当调整6层以下各层水平刚度，增加结构延性； 3 在伸臂桁架、带状桁架与巨型斜撑的交汇处，加强节点的连接； 4 适当加强6层7层楼层外围钢柱的刚度。 广州天王中心高度：180.5m，巨型框架核心筒结构，地下室跨越地铁隧道，立面刚度有突变。抗震计算分析，振动台模型试验。上海交银金融大厦两塔楼之间用三层钢构架弱连接；两塔楼平面形状为梯形，两个塔楼均有很大偏心且立面有较大收进。塔楼高宽比远大于6；高度: 240m，高度超高。