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1、超限高层建筑结构设计的探究超限高层建筑结构设计的探究摘要:超限高层建筑由于其高度因素，结构受力非常复杂，本文笔者结合多年建筑结构设计经验，对超限高层建筑结构设计特点、计算方法、超限情况以及超限的应对措施等进行了一些探讨，以供业内相关技术人员参考。 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政府管理机构文件中规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。在超限高层建筑结构设计过程中，除了要严格遵守所规定的技术标准的要求外，还根据一些特殊要求进行结构抗震计
2、算分析。本文以上海市杨浦区某超限高层建筑为例，探究此类结构的设计方法与结构抗震措施，以供同行参考。 本工程建筑物最高的高度为，属于高层住宅建筑。建筑平面由温度缝分成左、右两半区。左半区地上二十五层为剪力墙结构，建筑总高为；右半区地上二十一层为剪力墙结构，建筑总高为。地下室均为一层，作为车库及设备用房。地下室层高为，顶层层高为，其余各层层高均为。 场地土层分布: 拟建场地地貌形态为滨海平原地貌,地势较平坦,地面标高在～。场地土特性如下: 本工程地震基本烈度为7度,设计基本地震加速度为,场地类别为上海地区IV类,场地特征周期T
3、g=,设计地震分组为第一组。由于在20m深度范围内无成层连续分布的粉性土存在,故当7度地震时,不存在地基土的液化问题。 基础设计概况 本工程地基基础设计等级为乙级。根据地质勘察报告,将第7-2层草黄～灰色砂质粉土层作为本住宅楼的桩端持力层,采用￠700钻孔灌注桩,桩长42m,桩端全端面进入持力层深度不小于二倍桩直径,桩身混凝土强度等级C30,单桩竖向抗压承载力设计值2850kN;布桩方式主要以剪力墙下轴线布桩为主,部分荷载较大处采用墙下双排桩。选择第5-3层和第7-2层作为桩基持力层,桩基施工不会有困难。 抗震设防标准 本
4、工程为住宅,7度设防,剪力墙抗震等级为三级。属于丙类建筑,设计使用年限为50年,建筑结构的安全等级为二级。 设计荷载 地震作用:本工程地震相关参数按抗震设防要求取值,计算地震作用时,建筑物的重力荷载代表值应取恒荷载标准值和活荷载组合值之和。抗震计算采用考虑18个振型、扭转耦联的振型分解反应谱法,并且采用弹性动力时程分析法进行补充验算。 地下室结构设计 本工程一层地下室,用作机电设备用房及车库。基础形式采用厚筏板加桩基础,地下室结构抗震等级三级。住宅楼底板厚度1300mm,地下车库底板厚度1000mm,混凝土强度等级C30,
5、抗渗等级S6。主要技术措施:在适当的部位设置施工后浇带。采用掺入适量微膨胀剂以补偿混凝土收缩。适当提高地下室底板、外墙和顶板的长向钢筋配筋率,以增加地下室结构的抗收缩能力。 上部结构 本工程上部结构标准层层高为,采用钢筋混凝土剪力墙结构体系。为使结构的侧向刚度均匀变化,剪力墙厚度沿竖向逐渐收薄,材料强度也逐渐减小:剪力墙厚度三层以下350mm,混凝土采用C40;四层以上240mm,四至十层混凝土采用C35,十一层以上混凝土采用C30。上部各层楼板厚度一般为120。结构抗侧力构件布置均匀、对称,在两个主轴方向具有合理的刚度和承载
6、力分布,避免形成薄弱部位。剪力墙的门窗洞口上、下对齐,一通到底,形成明确的墙肢和连梁。由于本工程右半区局部超限,以下将以右半区为例进行重点结构分析。 在X向地震作用下:本楼第2层楼层最大层间位移与该楼层层间位移平均值的比值为(该楼层最大层间位移为1/1101),为扭转不规则。楼在二层抬高二层大堂空间,楼板开洞面积大于该楼层面积35%,为楼板局部不连续。 本工程因立面大开洞、平面使用功能的变化等原因形成了洞口两侧结构的体型、平面、层数和刚度相差悬殊，同时带有高位转换构件，且立面收进水平尺寸大于相邻下层25%的侧向刚度不规则等，属
7、于超限高层，在设计阶段应特别注意几下几点： (1)提高结构抗震等级：框支梁、框支柱为特一级，底部加强部位的剪力墙、框架为一级，框支框架按中震弹性设计，并加强与框支柱相连的斜向框架抗震措施。 (2)剪力墙布置应尽量均匀，应保证偶然偏心下的扭转位移比不大于。 (3)应特别加强转换层及以上一层楼层抗震设计与构造措施。 (4)转换层以下框支柱应满足《高规》的要求，即每根框支柱所受的剪力不小于基底剪力的3%。 (5)为解决10层处纵向高位体型内收所引起的刚度突变的不利影响，在构造上将Y7轴柱的底部加强区延伸至11层顶。并加强Y7轴
8、柱和屋面连接节点处柱的构造。 结构的规则性 在新规范与旧规范对比下，新规范在这方面做了较大的变动,增添了相当多的限制条件,比如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案”。因
