超高层建筑抗震设计篇(1)

关键词：超限高层；建筑抗震设计；专项审查；桩基

中图分类号：TU473文献标识码： A

1、超限高层建筑的概述

超限高层是指超过规范要求限制的高层建筑。 超限高层审查是在项目的初步设计阶段，按国家建设部要求，申请全国超限高层审查委员会组织专家从技术角度进行多方论证，力求在抗震、消防等方面保证建筑物的质量安全。“小高层”和“超高层建筑”都是“民间说法”，不规范。超限高层的高度和层数并没有统一的“定数”。对混凝土框架剪力墙结构的高层建筑，超过120米为超限高层；混合剪力墙结构为100米以上；有错层的为80米以上；网架结构的为55米以上；而网架无盖结构为28米以上。无论建筑物多高，超限高层都对工程技术质量提出了更高的挑战。

建设部早在2002年就了111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》，明确了在各省、自治区、直辖市对此类工程的管理应由相应省级建设行政主管部门负责。并规定若在抗震设防区内进行超限高层建筑工程建设，建设单位应在初步设计阶段向当地省级建设行政主管部门提出专项报告，可见政府对此工作的重视程度。

2、超限高层建筑工程抗震设计研究的作用和意义

在我国经济的发展和全球经济一体化的大趋势下，我国基础设施的建设发展也突飞猛进，出现了各个行业的流动资金开始往基础设施建设汇集的现象。超高层建筑工程是在人们对空间成分利用的前提下应运而生的，这反映了人们对充满时代感和现代感的城市生活的追求。但是问题也随之而来，因为超限高层建筑工程自身的结构特点已经超出了我国对建筑工程的理解和规定，抗震也成为摆在超高建筑工程面前的重大难题。尤其是这几年以来我国地震灾害频发，汶川、玉树和雅安地震的发生造成建筑物的破坏更是让我们触目惊心。建筑物的抗震安全性是人民生命财产安全的重要保障。所以，我们要正确认识到在发展过程中存在的问题，提高超限高层建筑工程抗震设计的能力。完善超限高层建筑的抗震设计既与人民生命财产安全密不可分，又是社会发展的需要所在。

3、抗震设计的主要要点

针对建筑物悬挑过大的结构设计，应充分考虑其质量的大小，对质量较大的部位，应该避免由偏心所造成的扭转，同时还要考虑竖向的地震作用。对于立面开大洞的结构设计，应注意加强洞口四角以及边缘。而对于有转换层的建筑，利用厚板转换的不利的，一般采用的是梁式转换，并且避免多级复杂的转换。

超限高层建筑抗震设计的基本要求就是要对框架结构、普通剪力墙结构的高度进行超限的程度控制，应考虑现实的情况，遵守高规中结构的最大使用高度，并且控制好抗震措施，如材料强度等级、体型布置、抗震等级、配筋率、轴压比等方面应采取比规范更严格的要求，以满足提高结构延性的要求。对于筒体结构或者是框剪结构的建筑，要注意6度或者7度设防的时候，高度不得超过规范最大适用高度的30%，而8度则不能超过最大适用高度的20%。同时，在房屋高度，高宽比和体型规则方面，必须要有一点或者一点以上符合相关规范、规程的要求。

4、严格审查

首先，我们现在设计高层建筑的抗震分析方法与规范都是建立在目前的科学技术水平之上的。规范中所推荐的反应谱法与时程分析法等并不完善，它们都采用了一系列的假定，特别是反应谱法，它把整个高层建筑假定为一个质量串，认为它们的重心都在一条垂线上，而且分析时只考虑了峰值加速度，频谱组成仅近似地考虑了振型耦合，对持续时间根本就不考虑，而这些恰恰是对结构输入地震能大小影响十分关键的因素。由于以上原因，我们必须要求建筑非常规则，方能适用于我们现行规范的计算方法。如果规则性方面超出规范太多，则书本上的计算方法已不适用，电算输出的结果的可靠性也就成了问题。而一般设计人员常常认为我们计算结果满足规范就可以了，而忽略了计算方法本身的适用范围，当然对超限高层控制的目的，就是要保证在现有的设计水平下，使被审查的工程都能在现有计算方法适用范围之内，以保证其计算结果的可靠、安全。

其次，我们选用的结构类型都有一定的适用范围，超过了这个范围，我们采取的构造措施通常会缺乏实践的经验，而且会给可行性、技术合理性、经济性带来很大问题，因此对各种类型的结构，规范都限定了固有的适用高度。例如A级高层建筑超过了限值高度，那么就要按B级高度的高层建筑进行设计，其实质是要提高其结构的抗震等级。

最后，对高宽比的控制主要是为了保证结构的整体稳定性，并对总刚度、经济合理性、承载能力进行宏观控制，使主结构受力更加合理均衡、易满足变位条件，以保证正常的使用与造价的控制。

5、高层建筑桩基的施工工艺

高层建筑桩基施工技术首先是（1）在施工的时候对于方案的编制；（2）在施工之前要制定好工程的进度再根据总进度确定桩基的施工计划。（3）施工的时候要注意安全的保证、质量的保证以及文明的施工等。（4）为了保证施工工艺的合理性，在施工前应进行试桩，再在此基础上提取确定参数。由于城市化进程的加快，目前对高层建筑桩基施工工艺有了更高的要求。

5.1、预制的混凝土桩与钢制桩的沉桩

预制混凝土的形式包括管状型的桩和方形的桩两种，钢制的桩包括有钢管桩和H型的钢制桩两种。以上这些桩沉桩的方法最主要的是铁锤击打法、静力压桩法以及水流冲击沉桩法，但有的时候也会才用振动式沉桩的办法。这几种沉桩的方法中用铁锤击打深入法、静压力沉桩和振动沉桩的办法在所有沉桩过程中都会出现挤压土壤，即挤土的现象出现。而在这种现象出现的时候一定要注意采取措施以减少挤压土壤对周边环境的破坏。

5.2、灌注泥桩的成桩法

灌注泥桩成孔的方法主要包括干作业成孔、泥浆护壁成孔以及沉管成孔这几种成孔方法。而在成孔完成钢筋笼、混凝土安置浇筑上之后才会形成灌注沉桩。泥浆护壁成孔一般有正反循环泥浆护壁成孔与冲击成孔这两种方法。前者特别适用于淤泥以及淤泥质土，但是在应用的时候也要注意泥浆的护壁，特别是防止护壁的倒塌；后者适用于碎石和粘土，也可以在沙质土以及粉质土中使用。

6、结语

本文主要是通过超限高层建筑抗震设计的主要作用和意义进行的，同时对抗震设计的基本思路和原则，主要要点和高层建筑桩基的施工工艺作了探讨。这对提高我国超限高层建筑领域的水平和技能，都有着重要的作用和意义。

参考文献：

[1]姜文辉,李智.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].广东土木与建筑,2008,01:14-16.

超高层建筑抗震设计篇(2)

关键词：超高层结构；钢管混凝土柱；钢筋混凝土核心筒；伸臂桁架；桁架转换；拉索式门式刚架；性能目标

随着我国经济的不断增长，城市化进程进一步加快，城市规模扩大使得高层和超高层建筑越来越多，人们对建筑的抗震性能要求也更加地严格。但是一些超高层建筑由于结构不合理导致了抗震性能不符合要求，影响了建筑的安全性。如何对建筑的结构进行计算分析来保证其抗震性能符合要求成为了人们关心的问题。下面就结合实例对此进行讨论分析。

1 工程概况

1.1 项目概况

本工程总建筑面积约为21.5万m2，建筑高度为217.20m。本项目塔楼标准层平面布置呈半椭圆形，顶部从屋面东侧悬挑出直升机救援平台，塔楼东侧有180m高的外凸玻璃中庭，从救援平台顺势倾斜而下，和底部裙楼玻璃天窗相接。本工程建成后将成为当地地标之一。

2 塔楼结构设计特点及抗震性能目标

2.1 设计特点

该塔楼结构主要设计特点有：高度超B级高度30%；平面布置不规则；东侧靠外凸幕墙部分楼板开口且各层不规则；二层受入口大堂通高布置影响，有效楼板宽度小于50%；局部钢桁架托柱转换等。同时，为增加外框架刚度，在塔楼东侧两个疏散楼梯边部通高设中心钢支撑。

2.2 抗震性能目标

结构构件抗震性能目标见表1。

表1 结构构件抗震性能目标

3 幕墙结构

幕墙结构以塔楼结构作为其支撑体系，根据塔楼结构特点，将幕墙结构分为顶部区块02和顶部区块03、底部区块01两部分。

顶部中庭部位幕墙包含顶部区块02和顶部区块03，采用钢板梁（钢板厚40mm）和竖向悬吊方钢管（120×200×12×12）体系，各区块幕墙的重力荷载由悬挂在主体结构避难层（42层和27层）的转换桁架上的方钢管承担，水平风荷载和地震荷载由铰接于塔楼中庭两侧钢管混凝土柱的水平钢板梁传递给主体结构。

底部区块01中庭结构采用了拉索式门式刚架和箱形次梁体系，幕墙的重力荷载由悬挂在12层的受拉杆件、拉索式门式刚架和箱形次梁共同承担，水平风荷载和地震荷载由拉索式门式刚架、连接于塔楼墙体的水平次梁共同承担。拉索式门式刚架南侧由主入口的空间桁架提供竖向和水平支撑，北侧连接在四层的裙楼结构上。

4 结构计算分析

4.1 塔楼结构

（1）结构整体计算指标

分别采用SATWE，ETABS软件对塔楼结构进行计算，分析时提取幕墙荷载，然后作用于塔楼以近似考虑幕墙结构对塔楼的影响。分析时考虑双向地震作用的扭转耦联效应，并考虑偶然偏心影响。结构阻尼比取0.04，水平地震影响系数最大值αmax取0.162（安评报告最大地面运动峰值加速度为0.072g×2.25=0.162g），特征周期Tg=0.35s，抗震等级为特一级（钢框架梁为一级）。小震作用下结构主要计算结果见表2。

表2 小震作用下结构主要计算结果

由表2可以看出，两种软件计算结果相近，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比小于0.85；小震作用下最大层间位移角小于高规限值1/637；剪力墙轴压比控制在0.4以内；X向剪重比基本满足规范要求，Y向剪重比不满足规范剪重比要求的楼层数小于总楼层数的15%；框架部分分配的楼层地震剪力标准值最大值大于结构基底剪力标准值的10%，因此按高规第9.1.11条第3款对框架部分进行剪力调整；楼层位移比在裙楼以上各层均小于1.2，仅在裙楼个别楼层大于1.2，但小于1.4；结构26层（27层避难层下层）为薄弱层，对其地震作用下的剪力标准值乘以1.25的放大系数；结构刚重比大于1.4和2.7，满足稳定性要求，计算时可不考虑重力二阶效应。结构顶点风振加速度小于0.25m/s2，满足舒适度要求。

（2） 中震不屈服、中震弹性承载力验算

剪力墙、钢框架梁按中震不屈服设计。水平地震影响系数最大值αmax取0.45，荷载分项系数和构件承载力抗震调整系数改为1，材料强度采用标准值，将与抗震等级相关的调整系数均改为1。采用SATWE，ETABS软件对结构进行分析设计。计算结果表明剪力墙的剪压比不大于0.20，钢框架梁应力比不大于0.95。

钢管混凝土框架柱、伸臂桁架、转换桁架按中震弹性设计。水平地震影响系数最大值αmax取0.45，与抗震等级相关的调整系数均改为1。计算结果表明伸臂桁架各构件应力比不大于1.0，钢管混凝土柱应力比不大于0.9。

4.2 幕墙结构

（1）整体分析

为确保幕墙结构计算的可靠性，对幕墙结构进行了独立分析设计，计算采用SAP2000（V14），其中玻璃幕墙自重取1.5kN/m2，活荷载取0.5kN/m2，风荷载、地震作用按照《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102―2003）相关规定取值，并参考风洞试验报告相关结果。此时，顶部区块02、顶部区块03的水平钢板梁与塔楼相接处近似按不动铰支座考虑，但42，27，12层的转换桁架按实际情况考虑。幕墙底部区块01与北侧裙楼的连接，竖向按不动铰支座考虑，水平向用线弹簧模拟实际楼层刚度；与南侧裙楼连接时，裙楼竖向、水平向按等效刚度折算的深梁模拟。

（2） 水平钢板梁屈曲分析

对顶部区块02、顶部区块03的水平钢板梁进行单榀屈曲分析，钢板梁用壳单元模拟，钢板梁两端用铰支座模拟，竖向吊杆用弹簧单元模拟，弹簧刚度按竖向钢管受拉轴向刚度计算。为确保收敛性，在竖向吊杆与钢板梁交接处设置刚域以减小应力集中。侧向风荷载、地震作用按楼层高度折算为线荷载，作用于钢板梁侧面，钢板梁计算模型及屈曲分析可以看出，风荷载、地震作用下屈曲因子均大于29，满足结构稳定要求。

6 结语

综上所述，由于中庭幕墙结构依附在塔楼结构上，所以在进行塔楼设计时只需要考虑幕墙结构的附加荷载。我们在设计幕墙结构时，不仅要达到幕墙自身承载力的要求，也要考虑到其与塔楼交接部位位移协调产生的次应力影响。这种设计方法有着减小幕墙结构构件尺寸同时令建筑效果更好的优点。

参考文献

超高层建筑抗震设计篇(3)

关键词：超限，结构抗震设计，优化措施

Abstract: combining with engineering examples, this paper expounds the engineering and the structure of the off-gauge corresponding design thinking, in the theoretical analysis and the concept design, under the premise of the performance-based design buildings aseismic method, in view of the problems found in the design process, and has made the corresponding improvement measures, optimize the structure, achieve finally overrun the design requirements.

Keywords: overrun, structure seismic design, optimization measures

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1、高层建筑的概述

在古代人们就开始建造高层建筑，比如埃及的亚历山大港灯塔，高100 多米，为石结构。现代高层建筑发展迅速，在大中城市随处可见。高层建筑是指超过10 层的住宅建筑和超过24 米高的其他民用建筑。高层建筑可以带来明显的社会经济效益；首先，使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离，从而提高效率；其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有可能在城市中心地段选址；第三，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。由于高层建筑的高度比较高，所以解决水平抗剪问题成为关键，而抗震是解决水平抗剪

问题的一个重要因素。然而对于不同的结构形式，同一设防烈度下，抵抗地震能力有很大区别，因此选择合适的结构形式对于高层建筑尤为重要。

2、超限高层建筑抗震设计思想

国内外对建筑抗震进行了大量的研究，抗震设计理念也有多种，但是现在比较常用的主要有：概念设计和基于位移的抗震设计。

2．1概念设计

概念设计是相对于数值设计而言着眼于结构的总体地震反应，可以理解为运用人的思维和判断能力，从宏观上决定结构设计中的基本问题。抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，进行建筑结构总体布置并确定基本抗震措施的。高层建筑形状力求规则和简单、建筑结构尽量对称、

设置防震缝及尽可能满足建筑竖向均匀性。前三种易于理解，以下就着蘑介绍建筑竖向均匀性问题。均匀性问题存在于建筑的竖向布置中，无论是几何图形还是楼层刚度变化，其规则匀称应该是立面设计中优先考虑的。不均匀布置会产生了刚度、强度的突变，引起竖向的应力集中或变形集中，以致在中小型地震中损坏，在大震时倒塌。但是，要使结构做到完全均匀性，在实际设计中也有一定的困难。结合工程实际，其均匀性问题主要表现如下：

(1)填充墙设置的影响。框架内的填充墙若设置不当，地震时往往会改变结构的受力状态而产生不利影响。例如，由于填充墙设置不当，可使框架柱形成短柱而造成破坏。为此，应把墙同柱分开或采用轻质墙以使框架柱连续。

(2)抗震墙不连续。由于建筑上的需要，可能出现上下不连续的抗震墙，这就产生了不均匀性。为此，应考虑限制上下层的刚度以及连续抗震墙的间距。

3、工程概况

本项目建筑用地面积4930m2，总建筑面积为16687m2，地上11层，地下2层，建筑总高度为42.00米。本工程为框架-抗震墙结构，设计基准期50年，抗震设防类别为丙类，设防烈度7度，设计基本地震加速度0.10g，地震分组为第一组，Ⅱ类场地，特征周期0.35s。结构整体模型见图1

图1结构整体模型

3．2地震危险性分析与地震波的选定

根据地质资料进行地震危险性分析，其结果为场区基本烈度(50 a超越概率为10％)为7度，基岩加速度为118．9 cm／s2；在多遇地震(50 a超越概率为63％)作用下，其烈度为6度，相应基岩加速度为31．2 cm／s2；在罕遇地震时(50 a超越概率为3％)烈度为7．7度，相应基岩加速度220 cm／s2．与国家地震局、建设部《中国地震烈度区划图(1999)使用规定的通知》中，中山市区设防基本烈度为7度相一致。根据地震危险性分析场区属近场地震效应，但根据国内外大量震害资料表明，软弱场地长周期地震作用对超高层最不利．并考虑到地震发生有较大的随机性，因此选择远震一长周期多遇地震强震记录进行地震反应分析．场地地震波的选定，按地震危险性分析结果，近震所确定的“基岩”加速度峰为输入，以现行规范㈨“基岩”反应谱为目标谱，拟合人工波作为地震反应分析的输入地震波，在埋深16 m处，分别选择近震多遇地震人工波HJl、符合场地近震特征的近震多遇地震强震记录HJ2(w．NASHINGON地震OLYMAPIA台站)和远震多遇强震记录HJ3(天津宁河波天津医院台站)．在埋深9 m及地面处，同样选择上述3种地震波，但加速度、速度和位移峰值不同．表1-1列出了不同埋深处所选定的地震波的加速度、速度和位移峰值，表1-2列出了各地震波的归一化水平地震影响系数及特征周期。

表1-1不同埋深处所选定的地震波加速度和位移峰值

表1-2地震波的归一化水平地震影响系数及特征周期

3.3抗震设防要求

《抗规》的三个水准的设防要求，即“小震可修，中震不坏，大震不倒”。它是通过二阶段设计来实现的，（如表2抗震设防目标要求）。

1 按小震作用效应和其它荷载效应的基本组合演算结构构件的承载能力，以及在小震作用下演算结构的弹性变性。

2在大震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。第二水准抗震设防目标的要求，是以抗震构造措施来保证的。

3.4、超限设计分析

本工程采用两个不同力学模型的空间分析程序进行计算对比分析，选用SATWE软件（简化墙元模型，2010版）和GSSAP软件（细分墙元模型，15.0版）。

3.1针对结构存在局部跨度16.8m转换梁柱情况，采用振型分解反应谱方法计算竖向地震作用效应。结果表明在竖向地震作用下，转换柱轴压比及梁柱配筋均满足要求。

3.2为了提高框架作为第二道防线的抗震承载力及性能，框架抗震等级提高一级，轴压比限值也相应提高。

4、超限高层建筑设计应重视抗震概念设计

对于超限高层建筑结构设计，计算分析很重要，但计算不是结构设计的全部内容。现有的各种计算模型都是基于各种假定下作必要的简化处理才得以实现的，其计算结果有的不一定是结构真实受力状态的反映；对于实际工程中出现的各种各样的复杂结构形式，现有的计算模型也不是都能适用的。因此在设计高层结构时，一方面应重视结构的计算，但也不应过于依赖计算和盲目应用计算结果，应从工程结构的基本力学和抗震概念出发，对计算结果认真加以分析；应重视结构的概念设计，重视工程实践经验的应用。对钢筋混凝土结构来说，最大的矛盾是结构的内力按不变刚度的弹性理论进行计算，而构件截面承载力按允许进入

裂缝状态下的弹塑性理论进行计算，两者的计算结果是互不协调的。如对于框架一核心筒高层结构，由于竖向荷载作用下墙、柱之间轴向变形的差异较大，临近核心筒的框架柱计算轴力往往偏小，而连接墙与柱之间的框架梁配筋往往很大，甚至超筋。若在计算梁截面配筋时，对梁端弯矩进行调幅，将使梁与核心筒的连接节点刚度退化，与计算模型不相一致，造成柱的实际内力超出按弹性分析的计算轴力，如不加分析地采用计算结果，会导致柱及柱下基础的设计偏于不

安全。

5、超限优化措施

5.1通过提高关键部位及底部剪力墙墙肢的延性，使抗侧刚度和结构延性更好地匹配，达到有效地协同抗震。首先，通过提高约束边缘构件的配箍率、竖向分布筋配筋率等措施提高第一道防线的承载能力，其次，框架部分的抗震等级和轴压比限值按框架结构的规定取用，以提高第二道防线的承载能力[5~7]。

5.2根据计算结果对楼板边缘、转角等应力集中的地方进行加强，特别是平面细腰部位楼板加厚为150mm，配置45度斜向钢筋，并适当加强边梁配筋。

5.3针对本工程尺寸突变等竖向不规则的情况，适当增加结构的振型数，以考虑高阶振型的影响，并适当加大收进处上下层的竖向构件和水平构件的最小配筋率，相关竖向构件箍筋全长加密。

5.4扭转不规则使主体结构薄弱部位通常出现在整体结构边缘区域，设计时采取减小边缘结构竖向构件轴压比、剪压比及提高配箍率、配筋率等措施，提高结构延性，避免脆性破坏[8]。特殊情况下，还可以增设芯柱，以提高柱子的延性。

5.5转换构件范围内楼板厚度取180mm，通过考虑竖向地震和全楼弹性的模型对转换柱与转换梁进行分析，同时确保中震下其满足抗弯不屈服，抗剪弹性，大震下处于不屈服状态。

5.6跨层柱考虑二阶效应的影响，确保中震下抗弯不屈服，抗剪弹性。

5.7采用中震和小震作用下弹性楼板应力分析，以考虑跨层及错层墙柱的实际受力情况。

结束语

由此可见，超限高层建筑结构设计是一项非常长期、复杂的工作，它对结构工程师既要有扎实的理论功底,又要有丰富的工程设计经验，并且结合概念设计，这样设计出来的建筑物才能达到既安全、可靠、又经济、合理。所以，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。

参 考 文 献

[1] 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010

[2] 甘丹, 张敬书等. 细腰复杂截面高层建筑抗震性能分析[J]. 西北地震学报, 2008（4）

[3] 建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010

[4] 吕西林. 超限高层建筑工程抗震设计指南[M]. 上海：同济大学出版社, 2009

[5] 赵耀普, 卫文. 招商酒店抗震设计[J]. 建筑科学, 2011

[6]吕西林．超限高层建筑工程抗震设计指南[M]．上海：同济大学出版社，2005．88―89．

超高层建筑抗震设计篇(4)

第二条本细则所称超限高层建筑工程，是指超出现行规范、规程及技术标准规定，以及现行规范、规程及技术标准规定中明确应专门研究的新建、改建、扩建及进行抗震加固的高层建筑工程。

第三条**市建设和管理委员会负责本市超限高层建筑工程抗震设防的管理工作，**市工程抗震办公室负责本市超限高层建筑工程抗震设防管理工作的具体实施。

第四条设计单位应对超限高层建筑予以判定，在初步设计阶段由初步设计主审部门征询**市工程抗震办公室意见，**市工程抗震办公室负责超限高层建筑初步设计抗震设防专项审查。

第五条**市建设工程抗震设防审查专家委员会由高层建筑工程抗震的勘察、设计、科研和管理专家组成，由**市建设和管理委员会聘任，对抗震设防专项审查意见承担相应的审查责任。

第六条**市建设工程抗震设防审查专家委员会组织专家进行审查，提出书面审查意见，**市工程抗震办公室应当自接受超限高层建筑初步设计抗震设防专项审查全部申报材料之日起20个工作日内，将审查意见提交初步设计主审部门。

第七条审查难度大或审查意见难以统一的超限高层建筑工程，可由**市工程抗震办公室邀请有关专家参加审查，或委托全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会进行审查，提出专项审查意见，并报国务院建设行政主管部门备案。

第八条建设单位提交的超限高层建筑工程初步设计抗震设防专项审查资料，应当符合超限高层建筑初步设计抗震设防专项审查送审文件的要求（见附件二）。

第九条超限高层建筑工程的抗震设防专项审查内容包括：建筑抗震设防设计依据、抗震设防分类、抗震设防烈度（或者设计地震动参数）、场地勘察成果和抗震性能评价、地基和基础的设计方案、建筑结构的抗震概念设计、主要结构布置、建筑设计与结构设计的协调、采用的计算程序、结构总体计算和关键部位的计算结果和分析判断、薄弱部位的抗震措施、以及可能存在的结构抗震安全问题等。

第十条超限高层建筑工程抗震设防专项审查费用（包括组织审查、结构分析及试验等）由建设单位承担。

第十一条超限高层建筑工程的勘察、设计、施工、监理，应当由具备甲级（一级）及以上资质的勘察、设计、施工和工程监理单位承担，其中建筑设计和结构设计应当分别由一级注册建筑师和一级注册结构工程师承担。

第十二条未经超限高层建筑工程抗震设防专项审查，初步设计审查不予通过，有关部门不得对超限高层建筑工程施工图设计文件进行审查。

第十三条超限高层建筑工程的施工图设计文件审查应当由具有超限高层建筑工程施工图设计审查资格的施工图设计文件审查机构承担。

第十四条建设单位、勘察单位、设计单位应当按照超限高层建筑初步设计抗震设防专项审查意见进行超限高层建筑工程的勘察、设计；施工图设计文件审查时应当检查设计是否执行抗震设防专项审查意见和采取相应的抗震措施；未执行专项审查意见的，施工图设计文件审查不予通过。

超高层建筑抗震设计篇(5)

关键词:高层建筑；抗震设计；结构设计

引言

随着建筑行业的快速发展，我国建筑逐渐向高层建筑和超高层建筑结构发展。高层建筑的结构复杂，层数比较高，建筑地基承受的荷载比较大。地震发生时，震源对高层建筑结构会产生冲击力，容易造成建筑梁、柱断裂，建筑倒塌等现象，严重威胁到人民群众的安全。我国是地震灾害比较频繁的国家，高层建筑抗震设计一直是社会关注的重点，抗震设计的好坏直接关系到高层建筑的质量。因此高层建筑抗震设计的时候要根据高层建筑的实际情况，提高建筑结构抗震性能。

1超限高层建筑结构基于性能抗震设计与常规抗震设计的比较

1.1基于性能的抗震设计的概念

概念设计是目前一种比较先进的设计理念，与传统建筑设计相比，概念设计不需要精准的计算或参考建筑设计规范相关的目录，而是设计者根据实践经验，按照建筑结构体系的力学关系、结构破坏机理，从建筑结构整体进行把握设计。传统的建筑设计思想无法满足人们对建筑结构抗震功能的要求,为了提高建筑结构抗震安全性能要求,抗震设计已经发生了较大变化。比如建筑结构以力分析为主并兼顾力与变形，考虑到建筑结构变形、耗能和损失，以及非线性分析和可靠性分析。基于性能的抗震设计是20世纪90年代美国建筑设计师提出来的一个全新的设计理念。它的主要核心是将抗震设计从保护居民生命财产安全为基本目标转移到不同风险水平地震作用力下满足人们对建筑的性能要求，通过多层次、多目标的抗震安全设计，保障建筑安全，最终实现经济效益和投资效益的平衡，满足人们对建筑的个性需求。

1.2我国常规抗震设计方法

当前大部分国家的抗震设计规范为“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，我国采用二阶段抗震设计方法满足工业建筑和民用建筑实现以上三个原则的抗震要求，并在这个基础上根据建筑物抗震重要性分成甲、乙、丙、丁四类建筑物，根据建筑物的类别设置相应的抗震防烈要求。二阶段抗震设计方法如下:第一阶段是对建筑结构强度进行验算，也就是小震的地震洞参数，通过弹性模量计算建筑结构的弹性地震作用力,并与建筑物风荷载、雪荷载、水平荷载等进行组合，计算建筑结构截面的抗震承载力，确保建筑结构的强度，并通过合理的平面结构布置，确保建筑结构的抗拉力。第二阶段则是验算建筑结构的弹塑性，也就是对地震作用下很容易倒塌的建筑结构按照大震标准进行设计，处理好建筑结构的薄弱环节，以免地震发生时首先冲击建筑结构的薄弱环节，影响到整个建筑结构的安全性和稳定性。

1.3常规抗震设计方法与基于性能抗震设计方法的比较

基于常规抗震设计方法与基于性能抗震设计方法在设防目标、设计实施方法和检验方法、实现性能和工程应用方面都有所不同，具体见表1。通过比较发现，基于性能抗震设计方法是未来建筑抗震设计的发展方向，它适应了社会新技术和新工艺发展需求，能够满足建筑业务单位和使用单位对建筑结构安全性、经济性等相关要求。

2超限高层建筑结构的抗震性能目标

某酒店塔楼的高度是168.9m，结构计算高度为176m，建筑结构为B类钢筋混凝土高层建筑。建筑场地类别为III类，建筑抗震等级为二级。

2.1结构的抗震性能水准

按照相关规定，酒店的塔楼高度、平面扭转不规则等不能超限，所以在第一、二阶段抗震设计过程中，必须采取有效的方法满足建筑工程国家以及地方相关的标准，并将基于性能抗震设计目标概念进行设计。按照《建筑抗震设计规范》给出的抗震性能设计方法以及《高层建筑混凝土结构技术规范》中的相关规范进行设计，确定该酒店的性能水准为C类，具体控制目标如下:

2.2建筑结构的性能目标

超限高层建筑结构规则性、高度等方面超出了建筑工程规范中的适用限值，使得抗震设计缺乏相应的参考依据。基于性能目标设计方法在设计的时候，需要综合考虑到建筑场地实际设防裂度、超高限值以及建筑结构不规则等经济因素，对超高建筑的薄弱环节、主抗侧力构件等结构变形能力和抗震承载能力有具体的性能目标。按照建筑工程设计中相关内容，建筑结构关键构件由建筑结构工程师根据工程实际情况分析。比如水平转换构件和支撑竖向构件、大悬挑结构的主要悬挑构件、长短柱在同一楼层的数量相当于在该层各个长短柱等要求。这其实是将过去常规抗震设计中的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计原则进行量化和细化。比如将A级性能目标设计要求建筑结构小震不坏、中震和大震不坏，就是要求建筑结构在中震和大震中依然保持一定的弹性。

3结语

随着建筑行业的快速发展，常规的建筑工程抗震设计方法已经无法满足当下建筑设计的要求，基于建筑结构性能抗震设计理念对抗震结构的目标进行量化，明确抗震目标性能，能够提高建筑结构抗震性能，必将成为建筑行业的发展趋势。

参考文献:

超高层建筑抗震设计篇(6)

关键词：超高层建筑；结构设计；抗震设计

中图分类号：TU97文献标识码： A

引言

近年我国频繁发生的自然灾害，严重影响了我国经济的发展。地震带来的损失在所有自然灾害中是最大的且不能挽回，严重的危害了人们的日常生活，经济的发展及稳定的社会环境。提高建筑结构中抗震设计的质量是最有效且直接的降低地震带来的危害的方法。

一、建筑结构抗震设计的概念

通常来说，建筑结构的抗震设计就是通过在地震时破坏的建筑结构，结合建筑结构工程长期以来所积累的经验去总结一种基本的设计方法及思想，布置建筑和整体的结构并且对细部构造措施进行确定的一个过程。地震从理论上来说就是一种随机的振动，它具有人们难以把握的随机性、复杂性与不确定性，要想很精确地预测某建筑物可能遭遇的地震的特性与参数，就目前来说我们还很难有更好的方法在建筑结构的抗震设计分析这个方面，由于我们不能够很充分地考虑建筑结构的空间作用、建筑结构的性质、建筑的材料以及外界引起变化等等很多种不同的因素，因此有着一种不确定性的存在。所以建筑结构的抗震设计更应该基于长期以来所遵循与积累的抗震经验，从而更好的使得建筑结构的抗震性能得到提升。

二、超高层建筑抗震设计问题分析

1、建筑物建筑场地的选择

在建筑结构工程抗震设计阶段，建筑场地的选择是抗震设计过程中必须要注意的关键技术性问题，抗震设计人员在设计时应深入到建筑场地，对建筑场地的地质情况和水文情况进行勘察，收集记录数据，认真研讨在该建筑场地建筑房屋对抗震设计的影响因素，比如建筑场地处于地震频发地段或者建筑场地的地基为软弱地基等，所以在建筑场地选择时应尽量避开这些地段，如果无法避开，就需要充分地运用建筑抗震设计理论知识，对建筑地基和结构进行强化和优化设计，保证建筑整体结构的稳固性，进而提升建筑的抗震能力。同时，根据建筑物地域性分布及结构特征选择不同的建筑材料和抗震设计方案，如果建筑场地处在地震高发区，建筑房屋的抗震防烈度要求高，这就需要对建筑结构的柔性和延展性进行考虑。

2、超高层建筑结构设计中材料选择

在建筑结构设计中，材料是主要的承重原料，材料的刚度和塑性对建筑结构的影响较大，为了确保建筑物的整体稳定性，在使用材料时，要考虑本地区的地震历史记录，根据科学的数据进行材料选择，一般情况下，在不影响建筑物整体使用和维护结构设计下，选择质量比较小的，对地震破坏效果作用要低。考虑到地区的差异性，在我国东北地区，为了保证建筑结构设计，预防地震作用，通常采用钢筋混凝土材料来保证建筑物的整体性，在大型建筑物设计中，采用伸缩缝，通过对基础的勘察检测，提高基础稳定性作为抗震措施。

3、隔震措施

在建筑结构设计中，设计者在考虑地理环境和建筑物尺寸设计的同时，对建筑物基础、抗震装置、以及抗震位置进行科学的设计说明，在建筑结构比较关键的位置设置隔震层，来消减地震作用对建筑物的冲击。根据不同的位置，隔震层一般分为四种类型：地基隔震、基础隔震、间层隔震和悬挂隔震。

（1）地基隔震措施

地基隔震就是在建筑物的基础底部与土层接触位置设置缓冲层，在地震发生时，能够有效进行吸收和反射作用力的作用，以此来减小地震对建筑物基础和建筑物整体的破坏作用。在我国最为常见的地基隔震层主要采用沥青原料的隔震层，相信随着科技的发展，未来会有更加科学的隔震层产生，对消减地震作用效果会更加理想。

（2）基础隔震措施

对于建筑物的基础设计中，基础本身就是对整个建筑物的承载和荷载的传导作用，基础结构设计对整个建筑物都非常重要，基础决定着上层建筑，所以在设计基础结构中，对于抗震措施的技术要求也比较高。在对基础采取抗震措施，为了减小地震对上部结构的抽奖破坏，在建筑物的上部结构和基础位置接触处设置隔震层，它是防止地震力由地基处向上部结构传播的防震措施，从而减低上部结构的破坏，效果显著。这种抗震措施更适合多层建筑施工。基础抗震装置一般采用混合隔震装置、基底滑移隔震装置和夹层橡胶隔震装置。

（3）间层隔震措施

间层隔震是为了吸收地震冲击余力而设置，目的是再次消减震力的作用，一般在原始结构层上安装隔震层，对于早期建筑采取抗震措施使用普遍，施工过程简单易操作。

（4）悬挂隔震措施

悬挂隔震措施就是将建筑物的全部或者部分悬挂起来，起到隔震的作用，也叫悬挂结构。这种抗震措施在大型钢结构建筑中使用较多。在地震发生时，震力需要介质传导，悬挂结构主体受到地震作用，但子体受到的作用就会减轻，使地震产生的破坏力不能进行大面积的传导，保证了上层建筑物的主题机构不受破坏，有效的进行隔震作用，减轻破坏。这种隔震措施效果显著，而且正在逐渐被采用在钢结构建筑中，在建筑结构设计中，设计者也会通过不断的实践和探索，将优化悬挂隔震措施，为建筑结构设计提高有利的抗震效果。

4、机敏减震支撑体系设计

机敏减震体系设计就是采用科学的设计理念，活塞运动原理，保证建筑物结构形成可以自由滑动的层面结构设计，在地震发生时，内外钢通过不断的滑动来消减地震作用力，减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。

5、效能减震技术应用，提高建筑结构设计中的抗震功能

效能减震就是消耗地震能的传导和减轻地震对建筑物的破坏程度，这种方法一般采用消能器和阻尼器，目的是消耗和吸收地震能量，减小对建筑主体的震力破坏，保护建筑主体结构安全稳定。效能减震技术的应用，它运用也比较广泛，不论是新建建筑，还是旧建筑的抗震加固，都起到良好的效果。

三、超高层建筑结构抗震设计的展望

在今后的几十年中，我国必将成为具有超高层建筑数量最多的国家，那么超高层建筑结构的抗震设计工作也将面临着更大的挑战。首先，应更加的重视建筑材料对抗震性能的影响，严格的控制材料的各类性能指标，从而保证建筑物的抗震能力，还应大力的研发先进的抗震材料，从而进一步的完善超高层建筑结构的抗震技术；其次，超高层建筑的抗震结构体系应逐步的转变成柔性为主的结构体系，在建筑结构构件的消震、减震和隔震的设计工作中，应采用“以柔克刚”的方式；接着，应进一步的推广和应用计算机模拟抗震试验，在模拟地震振动台上放入事先制作好的结构构件，台面上输入相应的地震记录，在计算机模拟环境下，取得真实的地震作用效果，不断的完善各类因素，逐步的实现抗震目标；最后，在超高层建筑结构抗震结构设计的计算方法上，将逐步的转变为非线性分析、时程分析和非确定性分析的方法。

结束语

总之,在整个建筑工程的建设过程中，建筑的抗震设计问题对工程的建设质量,人们日常生活的安全以及稳定的社会环境都有极其重要的影响和地位。所以，在超高层建筑的抗震设计进程中，要先了解到抗震设计的重要性，随之对抗震的结构形式、合适的施工建筑场地进行科学且合理的选择从而使得建筑抗震设计方面的安全性得到提升，最终使得超高层建筑抗震设计的整体质量得到提升进而使得建筑行业健康持续的发展。

参考文献

[1]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J].建筑设计管理，2010.

超高层建筑抗震设计篇(7)

关键词：超高层建筑；设计；构想

中图分类号：TU2 文献标识码：A

根据我国法律规定：建筑高度超过100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。超高层建筑的建造之所以发展速度快，是因为高层建筑能在有效面积的土地上，得以发挥最大的使用效益。尽管建造超高层建筑需要的费用较高，但在我国的城市建设中，随着城市化日益快速发展的需要，为土地使用率的提高，必然会使超高层建筑快速发展。

1 超高层建筑的不同之处

超高层建筑与一般高层建筑结构设计的差异

1.1 从房屋高度上，超高层建筑的房屋高度在100m以上直至有几百米，而一般高层建筑的房屋高度则是在100m以下。

1.2 超高层建筑由于消防的要求，须设置避难层，以保证遇到火灾时人员疏散的安全。对于这些安放有设备设计除考虑实际的荷载之外，更需考虑设备的振动对相邻楼层使用的影响。同时，这些楼层的结构设计，为提高结构的整体刚度，可用来设置结构加强层。

1.3 超高层建筑的结构类型选择上相对要广，除了钢筋混凝土结构外，还有全钢结构和混合结构。而一般高层建筑结构除了特殊条件需要者外，多为钢筋 混凝土结构。

1.4 超高层建筑的平面形状多为方形或近似，对于矩形平面其长宽比也是在2以内，尤其抗震设防的高烈度地区更应采用规则对称平面。否则，在地震作用时由于扭转效应大，易受到损坏。而一般高层建筑平面形状选择余地要大。

1.5 超高层建筑的基础形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面为框架.核心筒或筒中筒，同时，由于基底压力大要求地基承载力很高，除了基岩埋藏较浅可选择天然地基外，一般均采用桩基。

1.6 房屋高度超过150m的超高层建筑结构应具有良好的使用条件，既要满足舒适度，结构顶点最大加速度的控制也要满足相关规定要求，但是高层建筑设计不需要考虑上述问题。

1.7 只有经过国内专家的评估和论证，必要时还须进行振动模型试验，才能确保工程的安全。而一般高层建筑的房屋高度多在规范容许高度范围并已有大量的科研成果和实际工程经验，除非是特别不规则结构，是不需要进行抗震设防专项审查的。

2 超高层建筑结构方案

2.1 抗震设防烈度是超高层结构体系选用首要考虑因素 《抗规》中规定，对于房屋高度超过100m的高层建筑，不同的抗震设防烈度，房屋高度也是不相同的。显然，抗震设防烈度6度最有利于建造超高层建筑。因为地震作用太大，要满足三个水准的设防性能目标，其结构构件截面尺寸大，用材指标很高，并导致工程造价也相当高。

2.1.1 超高层建筑方案应受到结构方案的制约，建筑专业是民用建筑设计中的龙头专业，一个具有较强建筑方案能力和有经验的建筑师在建筑方案时应考虑到建筑结构，使得结构方案具有可实施性。 而对于超高层建筑方案更应首先就要考虑结构方案的可行性，保证居民的生命和财产安全。

2.1.2 超高层建筑结构体系中结构类型的选择，应该根据拟建场地的岩土工程地质条件和抗震性能目标的确定及经济的合理性综合考虑。拟建场地的岩土工程地质条件，是合理选择超高层建筑的结构类型时要考虑的因素之一。

2.2 抗震设计时，所确定的抗震性能目标是超高层建筑结构选型应考虑的另一因素。一般而言，超高层建筑结构设计普遍存在结构超限。一般抗震设计的性能目标要求竖向构件承载力达到中震不屈服或剪力墙底部加强区达到抗剪中震弹性，受弯及框架柱 达到中震不屈服。

2.2.1 采用合理的结构类型，应考虑经济上的合理性。通常从工程造价上比较，钢筋混凝土结构最低，其次是混合结构，最高则是全钢结构。一般混合结构的采用应考虑有利于降低工程造价。另外，超高层建筑结构中的竖向承重构件由于截面积大而会使建筑有效的使用面积减小。

2.2.2 超高层建筑结构类型的选用，施工的合理性应是考虑的又一因素 超高层建筑的房屋高度多在150m以上。房屋高度愈高，施工难度愈大，施工周期也愈长。一般钢筋混凝土结构高层建筑出地面以上的楼层施工进度慢，施工难度很大。所以，不同结构类型，施工进度各不相同。因此，设计应根据不同的房屋高度和业主对工程施工进度的要求，综合考虑以选择合理的结构类型。

2.3 超高建筑结构类型中的混合结构设计

采用型钢混凝土梁，粱的纵筋要穿越柱的腹板或焊接在设置于型钢柱翼缘的钢牛腿上，而型钢柱的箍筋除穿越柱腹板外还要穿越型钢梁的腹板。它与全钢结构相比，即使加上钢筋用量后总用钢量也要低，相应总的工程费用也低。同 时，由于混合结构的主要抗侧构件是钢筋混凝土核心筒，其抗侧刚度大于钢支撑，这就是混合结构目前广泛用于超高层建筑结构的主要原因。

2.4 超高层建筑结构的基础设计

超高层建筑一般多设二层或更多层的地下室， 其基础的埋置深度均能满足稳定要求。而对于基岩埋藏较浅无法建造多层地下室不能满足埋置深度要 求的，则可设置嵌岩锚杆来满足稳定要求。

2.4.1 天然地基基础。对于基底砌置在砂、卵石层的建筑，多是采用等厚板筏形基础。但也有工程采用箱形基础。

2.4.2 桩基基础的设计。超高层建筑的桩基础，由于基底压力大，要求的单桩竖向承载力较高，因此，均采用大直径钻孔灌注桩或有条件的工程场地采用大直径人工挖孔扩底灌注桩。桩端持力层的选择应考虑层厚较大和密实的砂、卵石层或中风化、微风化基岩，以减少桩端沉降变形。

3 超高层建筑的技术及措施

3.1 连廊弱连接支座留足连廊两端活动空间确保不出现下坠，采用抗拉铰接万向支座，并用侧面限位器固定，确保水平荷载直接传递到塔楼主结构。支承连廊的框架柱抗震等级提高为一级，以确保安全性。

3.2 连廊及顶部塔楼结构抗震加强措施。连廊采用空间钢结构桁架，钢筋混凝土楼板的形式，并进行专门设计。顶部莲花座高度较高且外形复杂，采用将芯筒适度上升，外复钢结构形成莲花座外形的结构设计，能极大地减轻自重保证结构强度，从而有效克服鞭梢效应，且施工方便。

3.3 平面扭转不规则抗震加强措施。主要采取调整抗侧力构件的布置，使质心与刚心尽量重合，并加大结构的扭转刚度，以减小结构扭转效应，使结构各楼层的位移比限制在规定范围之内。

结语

超高层建筑双塔结构是一种非常复杂的结构体系，如何科学合理地设计超高层建筑结构已成为一个急需解决的问题。超高层建筑应采用合理的计算模型，通过多种分析进行比较，证明结构设计是可行的，因此设计者要足够重视抗震设计。

参考文献

[1]秦荣.高层与超高层建筑结构[M].北京：科学出版社，2007.