超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

目錄TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK"二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特特點(diǎn)3HYPERLINK"2.2控制建建筑物的水平平位移成為主主要矛盾4HYPERLINK"2.2.2地地震作用效應(yīng)應(yīng)加大4HYPERLINK"2.4豎向構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的縮縮短變形差對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的的影響增大55HYPERLINK"2.6防火、防防災(zāi)的重要性性凸現(xiàn)5HYPERLINK"2.8控制風(fēng)風(fēng)振加速度符符合人體舒適適度要求6HYPERLINK"三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方方法6HYPERLINK"3.2降低風(fēng)風(fēng)作用水平力力7HYPERLINK"3.2.2降降低風(fēng)力形心心7HYPERLINK"3.3減少振振動(dòng)。耗散輸輸入能量7HYPERLINK"3.4.1選選用規(guī)則結(jié)構(gòu)構(gòu)使建筑物具具有明確的計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖8HYPERLINK"3.4.3進(jìn)進(jìn)行小模型風(fēng)風(fēng)洞試驗(yàn)，獲獲取有關(guān)風(fēng)載載作用參數(shù)99HYPERLINK"3.4.5提提高節(jié)點(diǎn)連接接的可靠度99HYPERLINK"3.5.1混混合結(jié)構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)型9HYPERLINK"四、高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)方案選擇擇的主要考慮慮因素11HYPERLINK"4.2超高層層建筑方案，應(yīng)應(yīng)受到結(jié)構(gòu)方方案的制約111HYPERLINK"4.3.1擬擬建場(chǎng)地的巖巖土工程地質(zhì)質(zhì)條件的影響響12HYPERLINK"4.3.3采采用合理的結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，應(yīng)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上上的合理性113HYPERLINK"五、關(guān)于結(jié)構(gòu)的的抗側(cè)剛度問(wèn)問(wèn)題15HYPERLINK"6.1天然地地基基礎(chǔ)17HYPERLINK\l""6.2樁基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)18超高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事事項(xiàng)一、超高層建筑筑與一般高層層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)的差異1、從房屋高度度上，超高層層建筑的房屋屋高度在100m以上直至有有幾百米甚至至上千米的設(shè)設(shè)想，而一般般高層建筑的的房屋高度則則是在100m以下。2、超高層建筑筑由于消防的的要求，須設(shè)設(shè)置避難層，以以保證遇到火火災(zāi)時(shí)人員疏疏散的安全。由由于機(jī)電設(shè)備備使用的要求求，還需要設(shè)設(shè)置設(shè)備層。一一般超高層建建筑是兩者兼兼而使用，而而對(duì)于更高的的多功能使用用的超高層建建筑，它不只只每15層設(shè)一個(gè)避避難層兼設(shè)備備層即可，還還需要設(shè)有機(jī)機(jī)電設(shè)備層。對(duì)對(duì)于這些安放放有設(shè)備的樓樓層設(shè)計(jì)除考考慮實(shí)際的荷荷載之外，更更需考慮設(shè)備備的振動(dòng)對(duì)相相鄰樓層使用用的影響。同同時(shí)，這些樓樓層的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)，為提高高結(jié)構(gòu)的整體體剛度，可用用來(lái)設(shè)置結(jié)構(gòu)構(gòu)加強(qiáng)層。這這與一般高層層建筑設(shè)計(jì)是是不相同的。3、超高層建筑筑的結(jié)構(gòu)類(lèi)型型選擇上相對(duì)對(duì)要廣，除鋼鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)外，還有有全鋼結(jié)構(gòu)和和混合結(jié)構(gòu)。而而一般高層建建筑結(jié)構(gòu)除了了特殊條件需需要者外，多多為鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)。4、超高層建筑筑的平面形狀狀多為方形或或近似，對(duì)于于矩形平面其其長(zhǎng)寬比也是是在2以?xún)?nèi)，尤其其抗震設(shè)防的的高烈度地區(qū)區(qū)更應(yīng)采用規(guī)規(guī)則對(duì)稱(chēng)平面面。否則，在在地震作用時(shí)時(shí)由于扭轉(zhuǎn)效效應(yīng)大，易受受到損壞。而而一般高層建建筑平面形狀狀選擇余地要要大。5、超高層建筑筑的基礎(chǔ)形式式除等厚板筏筏基和箱基外外，由于平面面為框架．核核心筒或筒中中筒，基本沒(méi)沒(méi)有一般高層層建筑中所采采用的梁板筏筏基。同時(shí)，由由于基底壓力力大要求地基基承載力很高高，除了基巖巖埋藏較淺可可選擇天然地地基外，一般般均采用樁基基。另外，超超高層建筑基基本不采用復(fù)復(fù)合地基，而而一般高層建建筑則有采用用。6、房屋高度超超過(guò)150m的超高層建建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具具有良好的使使用條件，滿滿足風(fēng)荷作用用下舒適度要要求，結(jié)構(gòu)頂頂點(diǎn)最大加速速度的控制滿滿足相關(guān)規(guī)定定要求，而高高層建筑設(shè)計(jì)計(jì)不需要考慮慮。7、超高層建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一一般都需要進(jìn)進(jìn)行抗震設(shè)防防專(zhuān)項(xiàng)審查。《高高層建筑混凝凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程》、《建建筑抗震設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》中的的B級(jí)高度房屋屋就規(guī)定需要要進(jìn)行抗震設(shè)設(shè)防專(zhuān)項(xiàng)審查查，還有超過(guò)過(guò)《高規(guī)》中中第ll章混合結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的的房屋高度也也需要進(jìn)行抗抗震設(shè)防專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)審查。即算算是采用全鋼鋼結(jié)構(gòu)，超過(guò)過(guò)《抗規(guī)》)第8章規(guī)定的房房屋高度時(shí)，同樣需需要進(jìn)行抗設(shè)設(shè)防專(zhuān)項(xiàng)審查查。這是因?yàn)闉槌^(guò)現(xiàn)有規(guī)規(guī)范規(guī)定房屋屋高度，還沒(méi)沒(méi)有這樣的工工程經(jīng)驗(yàn)，只只有經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)內(nèi)專(zhuān)家的評(píng)估估和論證，必必要時(shí)還須進(jìn)進(jìn)行振動(dòng)模型型試驗(yàn)，才能能確保工程的的安全。而一一般高層建筑筑的房屋高度度多在規(guī)范容容許高度范圍圍并已有大量量的科研成果果和實(shí)際工程程經(jīng)驗(yàn)，除非非是特別不規(guī)規(guī)則結(jié)構(gòu)，是是不需要進(jìn)行行抗震設(shè)防專(zhuān)專(zhuān)項(xiàng)審查的。二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特特點(diǎn)2.1重力荷載載迅速增大隨著建筑物高度度的不斷增加加重力荷載呈呈直線上升，作作用在豎向構(gòu)構(gòu)件柱、墻上上的軸壓力增增加，對(duì)基礎(chǔ)礎(chǔ)承載力的要要求也更加提提高。2.2控制建筑筑物的水平位位移成為主要要矛盾2.2.1風(fēng)風(fēng)作用效應(yīng)加加大風(fēng)是引起結(jié)構(gòu)水水平位移的主主要因素，決決定風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值()大小的各參參數(shù)隨著建筑筑物高度的增增加發(fā)生如下下變化：只與與建筑物的平平面形狀有關(guān)關(guān)，基本不變變；變化不大(總趨勢(shì)隨高高度增加會(huì)減減小，但變化化幅度不大)；取值較普通通結(jié)構(gòu)增大許許多(超高層建筑筑屬于特別重重要的結(jié)構(gòu)，對(duì)對(duì)風(fēng)作用相當(dāng)當(dāng)敏感，應(yīng)按按n=100年，甚至n=200年的重現(xiàn)期期采用)；在梯度風(fēng)高高度范圍內(nèi)呈呈上升趨勢(shì)(以地面粗糙糙程度C類(lèi)為例，建建筑物高度從從100m增加到400m，拋增大約1．84倍，因此，作作用在建筑物物上的風(fēng)載沿沿高度方向呈呈倒三角形狀狀或拋物線狀狀。建筑物越越高，風(fēng)合力力就越大，合合力作用點(diǎn)位位置就越高，對(duì)對(duì)建筑物產(chǎn)生生的作用效應(yīng)應(yīng)(如建筑物底底部總剪力、總總彎矩、樓層層層間位移角角、頂層最大大水平位移值值等)也越大。2.2.2地地震作用效應(yīng)應(yīng)加大多遇地震下對(duì)建建筑物進(jìn)行彈彈性分析計(jì)算算時(shí)，建筑物物高度的增加加使結(jié)構(gòu)自重重增加、重心心位置提高，地地震作用產(chǎn)生生的水平剪力和豎向力增大大、作用位置置提高，整個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力增增加；在罕遇遇地震作用下下將導(dǎo)致薄弱弱部位的加速速破壞。2.3P△△效應(yīng)成為不不可忽視的問(wèn)問(wèn)題超高層建筑高寬寬比較大，側(cè)側(cè)向剛度相對(duì)對(duì)較弱，水平平位移量大，重重力與水平位位移所產(chǎn)生的的附加彎矩常常常大于初始始彎矩的10%，必須考慮慮重力二階P△效應(yīng)。2.4豎向構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的縮縮短變形差對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的的影響增大豎向構(gòu)件的總壓壓縮量主要由由受力變形、干干縮變形和徐徐變變形三部部分組成，對(duì)對(duì)于全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)僅需考慮受受力變形產(chǎn)生生的縮短影響響，對(duì)于鋼混混結(jié)構(gòu)、鋼組組合結(jié)構(gòu)、混混凝土結(jié)構(gòu)必必須考慮干縮縮縮短和徐變變縮短的影響響。一般受力力變形瞬時(shí)完完成，其變形形量可用胡克克定律作近似似計(jì)算；干縮縮變形完成的的時(shí)間較長(zhǎng)，據(jù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)約約為總壓縮量量的30％；徐變變變形完成的時(shí)時(shí)間更長(zhǎng)，線線性徐變可由由公式簡(jiǎn)單計(jì)計(jì)算；構(gòu)件的的總壓縮量隨隨著構(gòu)件的高高度、平均壓壓應(yīng)力=N／A的增加而加加大。超高層建筑的豎豎向構(gòu)件不但但H和較大，而且且構(gòu)件之間的的壓應(yīng)力差也也較大，因此此設(shè)計(jì)中除了了通過(guò)控制軸軸壓比使豎向向構(gòu)件之間的的壓應(yīng)力較接接近外，對(duì)鋼鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)采取逐步步將各層柱頂頂找平后再進(jìn)進(jìn)行下一道工工序的施工辦辦法來(lái)減小變變形差；對(duì)鋼鋼結(jié)構(gòu)采取預(yù)留柱、墻壓縮縮量的方法來(lái)來(lái)減小變形差差；總體結(jié)構(gòu)構(gòu)分析時(shí)采取取模擬施工方方法，減小變變形差對(duì)內(nèi)力力計(jì)算的影響響。2.5傾覆力力矩增大，整整體穩(wěn)定性要要求提高建筑物高度的增增加使得側(cè)向向力引起的傾傾覆力矩增大大，抗傾覆要要求提高。實(shí)實(shí)際工程中常常常采取增加加基礎(chǔ)埋深、加加大基礎(chǔ)寬度度或采用抗拔拔樁基等措施施來(lái)滿足整體體穩(wěn)定性要求求。2.6防火、防防災(zāi)的重要性性凸現(xiàn)超高層建筑多采采用鋼混結(jié)構(gòu)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，而而鋼材耐熱不不耐火的特性性更易加重某某些次生災(zāi)害害的發(fā)生，例例如美國(guó)世貿(mào)貿(mào)中心的倒塌塌。一般緊急急情況下高樓樓所需要的疏疏散時(shí)間較長(zhǎng)長(zhǎng)，從頂層飛飛機(jī)救援的行行動(dòng)也常會(huì)受受到各方面因因素的制約，使使得實(shí)施比較較困難，因此此防火、防災(zāi)災(zāi)的設(shè)計(jì)更為為重要，目前前關(guān)于防災(zāi)方方面的具體要要求我國(guó)還沒(méi)沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)規(guī)程可循。2.7建筑物物的重要性等等級(jí)提高超高層建筑常作作為當(dāng)?shù)氐臉?biāo)標(biāo)志性建筑，資資金投人大，在在政治、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、文化中所所起的作用重重大，破壞影影響較大、波波及范圍較廣廣，不論其建建筑類(lèi)別均屬屬于重要建筑筑，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠靠度要提高，一一般情況下重重要性系數(shù)取取1.1，特殊情況況下也可取1.2。2.8控制風(fēng)風(fēng)振加速度符符合人體舒適適度要求超高層建筑風(fēng)振振作用效應(yīng)明明顯，風(fēng)作用用下的頂層加加速度直接影影響到室內(nèi)人人體的舒適度度，實(shí)現(xiàn)良好好的使用條件件要求必須控控制頂層的最最大加速度滿滿足規(guī)程[2]的限值，同同時(shí)還要控制制由風(fēng)振引起起的扭轉(zhuǎn)加速速度，一般不不宜超過(guò)0.0011rad／。2.9圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行行抗風(fēng)設(shè)計(jì)建筑物高度的增增加使得垂直直于圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)表面上的風(fēng)風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值也也迅速增大，因因此必須對(duì)圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行行抗風(fēng)設(shè)計(jì)。如如采用玻璃幕幕墻圍護(hù)，則則其風(fēng)載更大大(取值時(shí)，將10min平均風(fēng)速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為3s陣風(fēng)風(fēng)速計(jì)計(jì)算，須采用用結(jié)構(gòu)玻璃滿滿足強(qiáng)度要求求，鋁合金龍龍骨滿足變形形要求。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方方法3.1減輕自自重。減小地地震作用采用高強(qiáng)輕質(zhì)材材料(如全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)、幕墻圍護(hù)護(hù)、輕質(zhì)隔斷斷等)，減輕結(jié)構(gòu)構(gòu)自重，減小小地震作用。3.2降低風(fēng)風(fēng)作用水平力力3.2.1減小小迎風(fēng)面積正方形平面形式式，橫向迎風(fēng)風(fēng)面最??；如如計(jì)算對(duì)角線線方向的迎風(fēng)風(fēng)面寬，則圓圓形平面最小??；在立面上上適當(dāng)位置開(kāi)開(kāi)洞泄風(fēng)(如上海環(huán)球球金融中心大大廈圍)，風(fēng)力降低低更直接。3.2.2降降低風(fēng)力形心心采用下大上小的的立面體型，既既減小高風(fēng)壓壓在高處的迎迎風(fēng)面積，又又降低風(fēng)作用用重心，使建建筑物底部的的傾覆總彎矩矩減小。同時(shí)時(shí)下大上小的的立面體型對(duì)對(duì)建筑底部來(lái)來(lái)說(shuō)增大了抵抵抗矩，提高高了穩(wěn)定性，如如巴黎的埃菲菲爾鐵塔。3.2.3選選用體型系數(shù)數(shù)較小的建筑筑平面形狀體型系數(shù)從小到到大可選用下下列平面順序序：圓形平面面→正多邊形平平面→正方形平面面，采用流線線光滑的外形形，避免凹凸凸多變的建筑筑形式，減小小整體和局部部風(fēng)壓的體型型系數(shù)。3.3減少振振動(dòng)。耗散輸輸入能量采用阻尼裝置或或加大阻尼比比，減少振動(dòng)動(dòng)影響，如臺(tái)臺(tái)北國(guó)際金融融中心大廈。選選用耗能、減減振的結(jié)構(gòu)體體系，如采用用偏心支撐的的鋼結(jié)構(gòu)具有有耗能的水平平段，采用橡橡膠支座可以以減振等。3．4加強(qiáng)抗震震措施3.4.1選選用規(guī)則結(jié)構(gòu)構(gòu)使建筑物具具有明確的計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖，合理的地震作用用傳遞途徑同同。如采用圓圓形、正多邊邊形、正方形形等平面形狀狀，可以使整整體結(jié)構(gòu)具有有多向同性，避避免強(qiáng)弱軸的的抗力不同和和變形差異。功功能復(fù)雜的建建筑常常是多多種結(jié)構(gòu)體系系的綜合，具具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)應(yīng)注意以下問(wèn)問(wèn)題。(1)結(jié)構(gòu)平面面形狀盡可能能對(duì)稱(chēng)。由于于地震作用的的方向具有隨隨機(jī)性，風(fēng)作作用雖有主導(dǎo)導(dǎo)方向，但最最大值也具有有隨機(jī)性，因因此選用具有有對(duì)稱(chēng)性、多多向同性布置置的抗側(cè)力結(jié)結(jié)構(gòu)體系，有有利于形心和和剛心的重合合。(2)豎向構(gòu)件件盡可能連續(xù)續(xù)，避免抗側(cè)側(cè)力構(gòu)件的間間斷，從而形形成薄弱層、薄薄弱部位，對(duì)對(duì)抗震不利。(3)設(shè)置多道道抗震防線，滿滿足“大震不倒”的抗震設(shè)防防要求。(4)增加超靜靜定次數(shù)，增增加重要構(gòu)件件的傳力線路路，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗震能力力。贅余度的的增多，可以以使結(jié)構(gòu)有更更多的部位有有機(jī)會(huì)形成塑塑性鉸，吸收收更多的地震震能量。(5)在滿足強(qiáng)強(qiáng)度、剛度要要求的前提下下，選擇具有有較好延性的的結(jié)構(gòu)材料，增增加總體變形形能力，增加加結(jié)構(gòu)耗能。(6)建立整體體屈服機(jī)制，避避免失穩(wěn)破壞壞，并做到強(qiáng)強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件件、強(qiáng)埋件弱弱連接設(shè)計(jì)；；對(duì)容易失穩(wěn)穩(wěn)的結(jié)構(gòu)，做做到強(qiáng)支撐；；對(duì)受彎構(gòu)件件，做到強(qiáng)壓壓弱拉等。3.4.2采采用多個(gè)權(quán)威威程序(如SATWE、TAT、SAP20000等)進(jìn)行計(jì)算比比較，通過(guò)動(dòng)動(dòng)力時(shí)程分析析，驗(yàn)證薄弱弱部位；對(duì)重重要構(gòu)件補(bǔ)充充有限元分析析計(jì)算，從而而使計(jì)算的結(jié)結(jié)論更為完整整，結(jié)果更為為可靠。3.4.3進(jìn)進(jìn)行小模型風(fēng)風(fēng)洞試驗(yàn)，獲獲取有關(guān)風(fēng)載載作用參數(shù)；；通過(guò)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)，獲取有關(guān)關(guān)地震作用參參數(shù)。3.4.4采采用智能化設(shè)設(shè)計(jì)，提高結(jié)結(jié)構(gòu)的可控性性。應(yīng)用傳感感器、質(zhì)量驅(qū)驅(qū)動(dòng)裝置、可可調(diào)剛度體系系等和計(jì)算機(jī)機(jī)共同組成主主動(dòng)控制體系系，提供可變變側(cè)向剛度，控控制結(jié)構(gòu)的地地震反應(yīng)等。3.4.5提提高節(jié)點(diǎn)連接接的可靠度，如如鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的焊接處理理，鋼混結(jié)構(gòu)構(gòu)中型鋼、鋼鋼板與混凝土土的連接等。3.5超高建筑筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型中中的混合結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5.1混混合結(jié)構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)型(1)鋼框架．．鋼筋混凝上上核心筒(內(nèi)外框梁為為鋼梁)；(2)型鋼混凝凝土框架．鋼鋼筋混凝土核核心筒(內(nèi)外框梁為為鋼梁或型鋼鋼混凝上梁)；(3)圓鋼管((矩型鋼管)混凝土框架架．鋼筋混凝凝土核心筒；；上述三種混合結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，在在超高層建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中中均有采用。從從已建的工程程來(lái)看，是后后兩種居多。從從現(xiàn)有國(guó)家相相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程程的規(guī)定，上上述三種結(jié)構(gòu)構(gòu)類(lèi)型的房屋屋適用高度，當(dāng)當(dāng)外框?yàn)殇摽蚩蚣軙r(shí)低于后后兩種，這主主要是鋼框架架的剛度要低低于后兩種；；當(dāng)外框?yàn)榭蚩蛲矔r(shí)，三種種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的的房屋適用高高度基本相同同。這三種結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)型從施施工上講，主主要問(wèn)題是型型鋼混凝土柱柱的箍筋要穿穿越型鋼柱的的腹板；尤其其采用型鋼混混凝土梁，粱粱的縱筋要穿穿越柱的腹板板或焊接在設(shè)設(shè)置于型鋼柱柱翼緣的鋼牛牛腿上，而型型鋼柱的箍筋筋除穿越柱腹腹板外還要穿穿越型鋼梁的的腹板?？傊?，施工極不不方便，這也也就是在實(shí)際際工程上一般般不采用型鋼鋼混凝土梁而而內(nèi)外框梁采采用鋼梁的原原因。另外，三三種結(jié)構(gòu)類(lèi)型型的用鋼量也也各不相同，如如同處北京地地區(qū)且房屋高高度都在150m左右的國(guó)際際貿(mào)易中心二二期、財(cái)富中中心一期及東東直門(mén)交通樞樞紐雙塔分別別外框是：鋼鋼框架、型鋼鋼混凝土框架架、圓鋼管混混凝土框架，內(nèi)內(nèi)筒均是鋼筋筋混凝土核心心筒。其型鋼鋼用鋼量分別別約為、、。顯然，它它與全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)相比，即使使加上鋼筋用用量后總用鋼鋼量也要低，相相應(yīng)總的工程程費(fèi)用也低。同同時(shí)，由于混混合結(jié)構(gòu)的主主要抗側(cè)構(gòu)件件是鋼筋混凝凝土核心筒，其其抗側(cè)剛度大大于鋼支撐，這這就是混合結(jié)結(jié)構(gòu)目前廣泛泛用于超高層層建筑結(jié)構(gòu)的的主要原因。3.5.2型型鋼混凝土和和圓鋼管混凝凝土柱鋼骨含含鋼率的控制制一般設(shè)計(jì)中都是是構(gòu)造控制，目目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)的技術(shù)規(guī)程程有如下的規(guī)規(guī)定：(1)《高層建建筑混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程程》的第11.3..5條中之4規(guī)定型鋼含含鋼率，當(dāng)柱柱軸壓比大于于0.4時(shí)，不宜小小于4％；當(dāng)柱軸軸壓比小于0.4時(shí)，不宜小小于3％。(2)《型鋼混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程程》(國(guó)家行業(yè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn))的第6.2.4條規(guī)定，柱柱受力型鋼的的含鋼率不宜宜小于4％，且不宜宜大于lO％(最近的規(guī)程程修改將改為為15％)。(3)《鋼骨混混凝土結(jié)構(gòu)技技術(shù)規(guī)程》(冶金行業(yè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn))的第6.1.3條規(guī)定柱的的鋼骨含鋼率率，對(duì)于一二二級(jí)抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)，不小于4％；對(duì)于特特一級(jí)抗震結(jié)結(jié)構(gòu)，不小于于6％：且不大大于15％。（4)《高層建建筑鋼．混凝凝土混合結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》的6.3.1條規(guī)定，柱的鋼骨含鋼率，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)抗震等級(jí)，不應(yīng)小于4％：特一級(jí)抗震等級(jí)，不應(yīng)小于6％；且不大于15％。四、高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)方案選擇擇的主要考慮慮因素4.1抗震設(shè)設(shè)防烈度是超超高層結(jié)構(gòu)體體系選用首要要考慮因素之之一現(xiàn)在的《抗規(guī)》和和《高規(guī)》中中已明確規(guī)定定，結(jié)構(gòu)體系系的選用與抗抗震設(shè)防烈度度相關(guān)。同時(shí)時(shí)，從《抗規(guī)規(guī)》和《高規(guī)規(guī)》中規(guī)定的的同一結(jié)構(gòu)體體系，對(duì)于房房屋高度超過(guò)過(guò)100m的高層建筑筑，不同的抗抗震設(shè)防烈度度，房屋高度度也是不相同同的。很顯然然，抗震設(shè)防防烈度6度最有利于于建造超高層層建筑，抗震震設(shè)防度7度次之。而而抗震烈度8度的高烈度度區(qū)是不宜建建造300m以上的超高高層建筑的。因因?yàn)榈卣鹱饔糜锰?，要滿滿足三個(gè)水準(zhǔn)準(zhǔn)的設(shè)防性能能目標(biāo)，其結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面面尺寸大，用用材指標(biāo)很高高，，并導(dǎo)致致工程造價(jià)也也相當(dāng)高。如如一座房屋高高度為150m的框架．核核心筒結(jié)構(gòu)，抗抗震設(shè)防烈度度6度區(qū)是《高高規(guī)》中的A級(jí)高度房屋屋且為正常設(shè)設(shè)計(jì)；而在抗抗震設(shè)防烈度度8度區(qū)是《高高規(guī)》中的B級(jí)高度房且且高度還超限限，需經(jīng)抗震震設(shè)防專(zhuān)限審審查批準(zhǔn)后方方可進(jìn)入正式式設(shè)計(jì)。另外外，在結(jié)構(gòu)類(lèi)類(lèi)型上，前者者可采用鋼筋筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)，而后者則則需采用混合合結(jié)構(gòu)。像這這樣的工程實(shí)實(shí)例，如中國(guó)國(guó)中元國(guó)際工工程公司設(shè)計(jì)計(jì)的重慶金融融街金融中心心和北京財(cái)富富中心房屋高高度近同，結(jié)結(jié)果如上所述述。4.2超高層建建筑方案，應(yīng)應(yīng)受到結(jié)構(gòu)方方案的制約建筑專(zhuān)業(yè)是民用用建筑設(shè)計(jì)中中的龍頭專(zhuān)業(yè)業(yè)，一個(gè)具有有較強(qiáng)建筑方方案能力和有有經(jīng)驗(yàn)的建筑筑師，每一建建筑方案都應(yīng)應(yīng)考慮到結(jié)構(gòu)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)構(gòu)方案的可實(shí)實(shí)施性。而對(duì)對(duì)于超高層建建筑方案更應(yīng)應(yīng)首先就要考考慮結(jié)構(gòu)方案案的可行性，否否則不是一個(gè)個(gè)合理的建筑筑方案。所以以，國(guó)外承擔(dān)擔(dān)超高層建筑筑設(shè)計(jì)的事務(wù)務(wù)所提出的每每一個(gè)方案都都要經(jīng)過(guò)權(quán)威威的結(jié)構(gòu)顧問(wèn)問(wèn)認(rèn)可。對(duì)于于我們國(guó)內(nèi)設(shè)設(shè)計(jì)單位來(lái)說(shuō)說(shuō)，在建筑方方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)應(yīng)有結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)業(yè)的參與和配配合。否則，有有可能出現(xiàn)方方案的大調(diào)整整。4.3超高層建建筑結(jié)構(gòu)體系系中結(jié)構(gòu)類(lèi)型型的選擇4.3.1擬擬建場(chǎng)地的巖巖土工程地質(zhì)質(zhì)條件的影響響。一個(gè)擬建在基巖巖埋藏極淺場(chǎng)場(chǎng)地上的超高高層建筑，具具有采用天然然地基的條件件。一般這樣樣的場(chǎng)地其建建筑場(chǎng)地類(lèi)別別為I類(lèi)或II類(lèi)，同時(shí)抗抗震設(shè)防烈度度又低，故所所采用的結(jié)構(gòu)構(gòu)體系在《高高規(guī)》規(guī)定的的房屋高度范范圍內(nèi)，則可可優(yōu)先考慮采采用鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)，如如我國(guó)的重慶慶和青島地區(qū)區(qū)。而對(duì)在第第四紀(jì)土層上上的抗震設(shè)防防烈度7度或8度區(qū)擬建的的超高層建筑筑，為降低地地震作用，結(jié)結(jié)構(gòu)選型應(yīng)考考慮采用結(jié)構(gòu)構(gòu)自重較輕的的混合結(jié)構(gòu)或或鋼結(jié)構(gòu)。如如在北京、上上海等地區(qū)就就不可能優(yōu)先先考慮選用鋼鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)。4.3.2抗抗震性能目標(biāo)標(biāo)的影響。前面所述超高層層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)都普遍存存在結(jié)構(gòu)超限限，即超出我我國(guó)現(xiàn)行《抗抗規(guī)》和《高高規(guī)》的相關(guān)關(guān)規(guī)定。一般般抗震設(shè)計(jì)的的性能目標(biāo)要要求豎向構(gòu)件件承載力達(dá)到到中震不屈服服或剪力墻底底部加強(qiáng)區(qū)達(dá)達(dá)到抗剪中震震彈性，受彎彎及框架柱達(dá)達(dá)到中震不屈屈服。顯然，抗抗震設(shè)防烈度度7度區(qū)、特別別是8度區(qū)，鋼筋筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)就很難或不不可能滿足這這一要求。所所以，為減小小結(jié)構(gòu)自重在在地震作用下下產(chǎn)生的內(nèi)力力，應(yīng)考慮選選用混合結(jié)構(gòu)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，這這樣即可以基基本由型鋼承承擔(dān)地震作用用產(chǎn)生的剪力力和拉力。否否則，采用全全鋼筋混凝土土的豎向構(gòu)件件則會(huì)因截面面計(jì)算配筋量量太大，導(dǎo)致致鋼筋無(wú)法放放置。若增大大構(gòu)件截面則則結(jié)構(gòu)自重加加大，地震作作用產(chǎn)生的結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力也增增大，仍然會(huì)會(huì)使得截面配配筋率很大，這這在實(shí)際工程程是無(wú)法實(shí)施施的。4.3.3采采用合理的結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，應(yīng)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上上的合理性。通常從工程造價(jià)價(jià)上比較，鋼鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)最低，其其次是混合結(jié)結(jié)構(gòu)，最高則則是全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)。一般混合合結(jié)構(gòu)(指型鋼混凝凝土柱、鋼梁梁、鋼筋混凝凝土核心筒)方案每平方方米造價(jià)要高高出鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)約500元，而全鋼鋼結(jié)構(gòu)每平方方米要高出約約1000元以上。所所以，超高層層結(jié)構(gòu)方案的的采用應(yīng)考慮慮有利于降低低工程造價(jià)。另另外，超高層層建筑結(jié)構(gòu)中中的豎向承重重構(gòu)件由于截截面積大而會(huì)會(huì)使建筑有效效的使用面積積減小。采用用型鋼混凝土土柱或圓鋼管管混凝土柱既既可較大提高高承載能力，而而且延性好，尤尤其是柱截面面比鋼筋混凝凝土柱減小近近500／6。因此，增增大了有效使使用面積，這這對(duì)于工程造造價(jià)格較高的的超高層建筑筑來(lái)說(shuō)經(jīng)濟(jì)效效益得到了提提高。所以，即即使采用鋼筋筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)方案，為減減小柱截面，也也可在一定高高度柱內(nèi)設(shè)置置型鋼，這主主要是為了獲獲得較多的使使用面積以提提高經(jīng)濟(jì)效益益。采用型鋼鋼混凝土柱或或圓鋼管混凝凝土柱、內(nèi)外外框鋼梁和內(nèi)內(nèi)設(shè)型鋼的鋼鋼筋混凝土核核心筒的這種種混合結(jié)構(gòu)，現(xiàn)現(xiàn)在普遍被用用于超高層建建筑結(jié)構(gòu)。因因?yàn)榇朔N結(jié)構(gòu)構(gòu)相對(duì)全鋼筋筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)自重要小，特特別是還具較較大的結(jié)構(gòu)剛剛度，在地震震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)易于滿足設(shè)設(shè)計(jì)要求，同同時(shí)具有良好好的消防防火火性能，其綜綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)標(biāo)較好。當(dāng)然然，也有一定定數(shù)量的超高高層建筑采用用全鋼結(jié)構(gòu)，那那是有其特殊殊原因，像中中央電視臺(tái)那那樣的怪異建建筑它是無(wú)法法用混合結(jié)構(gòu)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)對(duì)于北京抗震震設(shè)防烈度8度這樣一種種嚴(yán)重特別不不規(guī)則結(jié)構(gòu)，要要保證結(jié)構(gòu)自自身的穩(wěn)定性性，就須結(jié)構(gòu)構(gòu)自重輕、材材料強(qiáng)度高，特特別是部分構(gòu)構(gòu)件始終處在在受拉狀態(tài)，只只有采用全鋼鋼結(jié)構(gòu)方可。它它的用鋼量達(dá)達(dá)400kg／m2，是房屋結(jié)結(jié)構(gòu)中最高的的。因此，從從結(jié)構(gòu)上講它它不是一個(gè)合合理的結(jié)構(gòu)。4.3.4施施工的合理的的影響超高層建筑的房房屋高度多在在150m以上，一般般整棟樓面積積多近lOxl004或以上。眾眾所周知，房房屋高度愈高高，施工難度度愈大，施工工周期也愈長(zhǎng)長(zhǎng)。一般鋼筋筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)高層建筑出出地面以上的的樓層施工進(jìn)進(jìn)度約每月4層；混合結(jié)結(jié)構(gòu)(型鋼混凝土土框架．鋼筋筋混凝土核心心筒，內(nèi)外框框梁為鋼梁)約每月5層～6層；全鋼結(jié)結(jié)構(gòu)約每月7層。顯然，不不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型型，施工進(jìn)度度各不相同。因因此，設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)根據(jù)不同的的房屋高度和和業(yè)主對(duì)工程程施工進(jìn)度的的要求，綜合合考慮以選擇擇合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)類(lèi)型。另外外，由于超高高層建筑施工工周期長(zhǎng)，從從文明施工和和盡量減少對(duì)對(duì)城市環(huán)境的的不良影響，設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮盡盡量減少現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)混凝土的澆澆搗量，使部部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件件能放在工廠廠加工制作，運(yùn)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)即可可安裝就位。同同時(shí)在樓蓋結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考考慮盡量做到到減少模板作作業(yè)而采用帶帶鋼承板的組組合樓蓋，這這對(duì)于保證工工程施工質(zhì)量量和加快施工工進(jìn)度是極其其有效的措施施。所以，抗抗震設(shè)防烈度度7度以上地區(qū)區(qū)、房屋高度度在150m以上超高層層建筑結(jié)構(gòu)，采采用上述所說(shuō)說(shuō)的混合結(jié)構(gòu)構(gòu)方案是合適適的。甚至在在有條件時(shí)，把把型鋼混凝土土柱改為鋼管管混凝土柱可可使施工速度度更快。如采采用型鋼混凝凝土框架(內(nèi)外框梁為為鋼梁)．鋼筋混凝凝土核心筒結(jié)結(jié)構(gòu)，它在施施工出地面后后，中央核心心筒可獨(dú)立采采用滑模施工工，且可先于于鋼結(jié)構(gòu)安裝裝5層～6層，隨后進(jìn)進(jìn)行3層型鋼柱和和鋼梁的安裝裝后，再進(jìn)行行型鋼混凝土土柱支模和澆澆注混凝土，接接著鋪設(shè)樓層層鋼承板和擲擲扎樓板鋼筋筋并澆注混凝凝土。顯然，采采用鋼承板的的組合樓蓋結(jié)結(jié)構(gòu)就基本沒(méi)沒(méi)有模板作業(yè)業(yè)了。采用這這種結(jié)構(gòu)形式式，其施工速速度無(wú)疑要快快于鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)?？偪傊?，對(duì)于超超高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)選型除前前面所說(shuō)的因因素外，施工工的合理性也也是設(shè)計(jì)要考考慮的重要方方面。五、關(guān)于結(jié)構(gòu)的的抗側(cè)剛度問(wèn)問(wèn)題超高層建筑混合合結(jié)構(gòu)的鋼筋筋混凝土核心心筒體是整個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)的主要要抗側(cè)構(gòu)件，所所以簡(jiǎn)體的墻墻厚尤其是外外側(cè)墻厚，主主要是由抗側(cè)側(cè)剛度要求決決定。在高層層或超高層建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)中，對(duì)于框框架一剪力墻墻、框架．核核心筒或筒體體結(jié)構(gòu)(包括鋼筋混混凝土或混合合結(jié)構(gòu))，《高層建建筑混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程程》對(duì)此類(lèi)結(jié)結(jié)構(gòu)都有明確確規(guī)定：框架架均應(yīng)承擔(dān)一一定比例地震震作用下產(chǎn)生生的水平剪力力。這一規(guī)定定充分說(shuō)明我我們?cè)O(shè)計(jì)是采采用雙重抗側(cè)側(cè)體力系。所所以，要求外外框架或外框框筒承擔(dān)一定定比例的水平平剪力，就要要求具有一定定抗側(cè)剛度。因因此，外框柱柱截面的確定定除滿足承載載力和軸壓比比外，其剛度度在整體結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)中中應(yīng)予以充分分考慮。在超超高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由由于框架．核核心筒或筒中中筒結(jié)構(gòu)(鋼筋混凝土土或混合結(jié)構(gòu)構(gòu))的結(jié)構(gòu)抗側(cè)側(cè)剛度有時(shí)不不能滿足變形形要求，需要要利用避難層層或設(shè)備層在在外框或外框框筒周邊設(shè)置置環(huán)狀桁架或或同時(shí)設(shè)置水水平伸臂桁架架的加強(qiáng)層。采采用這種桁架架式的加強(qiáng)層層可以減少結(jié)結(jié)構(gòu)剛度突變變，同時(shí)又使使外框架或外外框筒與核心心筒緊密連接接成一體，增增大結(jié)構(gòu)的抗抗側(cè)剛度，滿滿足結(jié)構(gòu)的變變形(層間位移)要求。對(duì)于于外框柱與筒筒體的剪力墻墻間設(shè)置的水水平伸臂桁架架，應(yīng)使設(shè)置置水平伸臂桁桁架處簡(jiǎn)體的的墻位與外框框柱對(duì)應(yīng)一致致，水平伸臂臂桁架平面應(yīng)應(yīng)與簡(jiǎn)體墻中中心線重合，方方能形成結(jié)構(gòu)構(gòu)整體的抗側(cè)側(cè)剛度。在前前述中的海口口某工程的平平面為熨斗形形的方案中，其其外框柱與簡(jiǎn)簡(jiǎn)體剪力墻位位互不對(duì)應(yīng)。如如要設(shè)置水平平伸臂桁架就就無(wú)法直接拉拉通相連，這這對(duì)于提高結(jié)結(jié)構(gòu)整體的抗抗側(cè)剛度將很很不明顯。因因此，如需要要設(shè)置則設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)在方案階階段考慮調(diào)整整。六超高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)超高層建筑一般般多設(shè)二層或或更多層的地地下室，其基基礎(chǔ)的埋置深深度均能滿足足穩(wěn)定要求。而而對(duì)于基巖埋埋藏較淺無(wú)法法建造多層地地下室不能滿滿足埋置深度度要求的，則則可設(shè)置嵌巖巖錨桿來(lái)滿足足穩(wěn)定要求。其其基礎(chǔ)形式應(yīng)應(yīng)據(jù)場(chǎng)地的巖巖土工程地質(zhì)質(zhì)條件，在滿滿足地基承載載力的同時(shí)也也滿足沉降變變形設(shè)計(jì)的要要求。一般當(dāng)當(dāng)基底砌置在在第四紀(jì)沖、洪洪積的黏性土土層或海相沉沉積的土層時(shí)時(shí)，其地基承承載力不能滿滿足且地基剛剛度也不能滿滿足變形要求求，因此，需需采用樁基方方案。而房屋屋高度在150m左右且房屋屋樓層約40層左右的超超高層建筑，當(dāng)當(dāng)基底砌置在在第四紀(jì)厚度度較大且密實(shí)實(shí)的砂、卵石石層時(shí)，一般般承載力特征征值和壓縮模模量都很高，則則可考慮采用用天然地基方方案。對(duì)于基基底砌置在中中風(fēng)化或微風(fēng)風(fēng)化的基巖上上的情況，則則無(wú)論房屋高高度多大，均均為天然地基基方案。6.1天然地地基基礎(chǔ)。上述兩種情況下下的天然地基基方案，其基基礎(chǔ)形式是各各不相同的。對(duì)對(duì)于基底砌置置在砂、卵石石層的基礎(chǔ)，多多是采用等厚厚板筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)。但也有工工程采用箱形形基礎(chǔ)，主要要利用作為消消防水池，如如155m高的北京國(guó)國(guó)貿(mào)中心一期期寫(xiě)字樓工程程。由于該工工程有3層地下室只只是最下1層是箱基，而而其他1層、2層不是，故故總稱(chēng)為箱筏筏聯(lián)合基礎(chǔ)。等等厚板筏基的的板厚應(yīng)具有有較大的剛度度，以使基底底壓力均勻分分布以及減小小外框(筒)和內(nèi)筒的沉沉降變形差異異，通常設(shè)計(jì)計(jì)的等厚板筏筏基的板厚取取外框和內(nèi)筒筒之間跨度的的1／4左右。而對(duì)對(duì)于基底砌置置在中風(fēng)化或或微風(fēng)化的基基巖上，由于于基巖承載力力特征值很高高，則外框柱柱可采用獨(dú)立立基礎(chǔ)，內(nèi)筒筒可采用條形形基礎(chǔ)或等厚厚板筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)。如重慶地地區(qū)某工程基基底的中風(fēng)化化泥巖和中風(fēng)風(fēng)化砂巖的承承載力特征值值分別為2650kkPa和103800kPa，就可按上上述的基礎(chǔ)形形式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)。同時(shí)，由由于中風(fēng)化或或微風(fēng)化基巖巖剛度很大，荷荷載作用下沉沉降變形甚微微，所以地下下室底板厚可可按構(gòu)造設(shè)置置或按巖石裂裂隙水的水浮浮力計(jì)算考慮慮。在基巖上上的獨(dú)立柱基基礎(chǔ)，一般為為使施工開(kāi)挖挖不破壞基巖巖的整體性，多多采用人工挖挖孔樁的開(kāi)挖挖方式施工。6.2樁基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)。超高層建筑的樁樁基礎(chǔ)，由于于基底壓力大大，要求的單單樁豎向承載載力較高，因因此，均采用用大直徑鉆孔孔灌注樁或有有條件的工程程場(chǎng)地采用大大直徑人工挖挖孔擴(kuò)底灌注注樁。樁端持持力層的選擇擇應(yīng)考慮層厚厚較大和密實(shí)實(shí)的砂、卵石石層或中風(fēng)化化、微風(fēng)化基基巖，以減少少樁端沉