超高层建筑结构设计要点范文

关键词:超限高层建筑;地震作用;动力稳定性分析;抗震设计

中图分类号：TU208文献标识码：A

近年来，我国超限高层建筑工程的建设规模和数量都有所发展，各种十分复杂的体型和结构时常出现，有些可能会超出抗震设计规范、规程的适用范围和有关的抗震设计规定，这就加大了超限高层建筑的抗震设计。为了评估和保证超限高层建筑在地震作用下的可靠性，首先需要对其进行地震作用下的动力稳定性分析。动力稳定性分析方法能够较好地反映出结构性能，判明结构的屈服机制以及可能的破坏类型，是超限高层结构抗震分析最可靠的方法。采用逐步增大地震荷载幅值的方法对地震荷载作用下结构参数、均布荷载及索的引入对弦支穹顶结构动力稳定性的影响进行研究，然而高层建筑结构在地震等动力作用下稳定性问题的研究仍处于起步阶段，该问题的解决有着重要的理论和应用价值。

一、超限高层建筑动力稳定分析的意义

超限高层建筑在地震作用下的动力稳定性分析非常重要，首先需要掌握基本的动力稳定分析理论方法，才能真正地把超限高层在地震作用下的动力稳定性分析清楚，并得到一些有效的结论进行抗震设计，实现安全建设超限高层的目标。一般情况下，超限高层结构都是用作住房、办公区或者公共服务或娱乐场所，所以都是人群密集的场所，特别在地震多发区的建设地点，要特别注意其抗震设计，这就需要对其动力稳定分析加大力度，否则一旦因为抗震设计不合格而造成地震下的结构破坏，将会给人们的生命安全带来极大的威胁，同时也给国家的经济带来很大的损失，所以对超限高层结构进行动力稳定性分析具有重要意义。

二、基于动力稳定分析的超限高层建筑结构抗震设计

1、超限高层建筑的抗震水准确定

在对超限高层建筑进行抗震设计之前，首先需要确定一项具体高层建筑项目的抗震水准，只有根据准确的抗震水准，才能采取经济有效的抗震措施。建筑物的性能水准包括结构、非结构和建筑附属设施的性能水准的各种组合，高度或规则性方面超过规范、规程适用范围的高层建筑工程。第一种抗震水准是结构在地震后完好、无损伤，第二种抗震水准是结构在地震后基本完好，第三种抗震水准是地震后结构的薄弱部位和重要部位的构件完好、无损伤，第四种抗震水准是地震后结构的薄弱部位和重要部位的构件轻微损坏，第五种抗震水准是结构在地震下发生中等程度的破坏，第六种抗震水准是结构在地震下发生明显损坏，多数构件中等损坏，进入屈服，根据超限高层建筑的重要性、所在地等多个因素进行综合确定。

2、超限高层建筑抗震的模型确定分析

在确定了超限高层建筑的抗震水准后，还需要对具体的高层建筑项目进行计算的模型分析，一个好的计算模型可以给抗震设计带来事半功倍的效果，特别是针对动力稳定性分析作用下的抗震设计更是如此。结构计算模型方面弹性计算和非线性计算分析中，对具有水平转换构件的结构，应注意非线性分析中的计算模型和参数的确定，采用考虑支座两侧结构相互作用和影响的整体计算模型进行计算。对采用消能减震的结构，应正确确定构件和整体结构有效阻尼比，注意构件、节点的模拟和计算参数对整体结构的影响。结构体系复杂难以准确反映各构件的受力状态时，需至少采用两种不同的力学模型进行计算并予以对比分析，有时，还需要通过相应的模型试验，以确定计算的可信度。

三、使用静力与动力弹塑性分析的研究过程及效果

1、使用静力弹塑性分析的应用过程

当使用ETABS这种非线性有限元计算分析软件来进行分析的时候，就可以建立起三维有限元模型，从而做到对建筑结构的弹塑性分析。根据分析的结果表明了，结构在7度的时候，当遇到较大地震的时候，其层间所发生的位移为1/156，这样得到的结果是小于相关规定中所设置的1/120限值标准。因此在发生这样7度地震的时候，建筑也不会受到影响。并且在对其塑性铰的分布问题进行分析之后，就会知道建筑物的部分柱子的脚部及顶部会有塑性铰的形成，其主要发生的原因是因为角柱的形状为异形柱，对其进行计算的过程中并没有加入型钢，并且对于混凝土的钢筋并没有进行改变，因此导致塑性铰在其上部的大量存在。

2、使用动力弹塑性分析的应用过程

在这种分析方面的实行过程中，需要两组真实的强震来进行选择，并且做好记录工作，与此同时，还人工进行模拟一组，以便于能够使用加速度时程曲线来对人工波进行分析，从而做到对地震波分析结果的了解。另外采用楼层位移的计算方法所得到的最大间位移结果是非常安全的。而且经过对相关分析结果对比显示，当层间弹塑性的位移较小，并且低于规定标准的时候，此时的结构就是属于比较安全的。另外根据对动力及静力的弹塑性结果分析得出，这种塑性铰的分布形式还是较为符合的，因此在对其进行时程分析的过程中，能够得到较为广泛的应用。

在使用弹性时程进行分析的时候，按照相关的地震的情况来获得最大弹性间层位移角进行时，得到结果为1/1890。并且得到结构地震剪力也小于振型分解反应谱法。因此，在弹性状态，按照振型分解反应谱法计算所得的内力进行设计是安全的。使用弹塑性时程分析方法及Push-Over分析方法对超限高层结构地震作用的评价具有较大的影响。使用Push-Over方法还可以找出结构体系中存在的不足部分，从而找出结构的破坏顺序，并且具有较为明显的效果

四、结束语

综上所述，随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快，超限高层建筑的需求量越来越大，同时高层建筑也给抗震工作带来了困难。为了保证超限高层建筑的使用安全，需要对其地震作用下的动力稳定性进行分析，然后基于动力稳定性的分析结果进行抗震设计，从而保证超限高层建筑的使用安全。计算机技术的发展和信息化进程的加快，也给分析超限高层建筑地震作用下的动力分析提供了可行性。虽然在对超限高层建筑结构抗震设计的研究过程中，静力与动力弹塑性研究方法还存在着较多的不足之处，其中在计算的过程中会消耗大量的时间来用于计算。但是从整体所祈起到的效果来看，在这种分析方法中，选用较多的地震波和采用不同的恢复力模型对超高层建筑结构进行分析是目前较好的选择。

参考文献：

超高层建筑结构设计要点范文篇2

关键词：超高层；建筑设计；绿色策略

建筑工程对自然资源的消耗比较大，所造成的污染和浪费的情况也比较多，在以前对建筑的建造要消耗大量的树木以及土地，对环境造成了很大的伤害，为了对环境的问题进行治理，就必须要提高我国的建筑水平，减低对资源的消耗，使用新型的能源进行建筑，保证建筑的过程的低碳性。要做到这些必须要在建筑设计的阶段注意对这些问题的处理，从建筑设计上对整个建筑的绿色性以及环保性进行合理的规划，从而从根本上提高我国的建筑水平和人们的生活质量，促进我国社会的可持续发展。

1、超高层建筑设计的发展趋势

人类社会的发展伴随着对环境的破坏，尤其建筑规模的扩大对城市的土地资源的占用也与日俱增，随着城市化的不断发展，城市人口也越来越多，所需的住宅也就越来越多，普通的住宅已经不能满足人们的生活需求，而且对土地面积的占用也很大。超高层建筑的出现可以有效的解决对土地占用的问题，但是同时也伴随着对自然资源的消耗问题，为了保证超高层建筑的稳定性和可靠性，对混凝土以及钢筋的消耗也比普通的建筑更多吗，这也就造成了超高层建筑的不够节能环保，对资源消耗过大，也容易产色灰姑娘很大的浪费的问题。随着社会的不断发展，人们也逐渐意识到了保护环境的重要性，所以对超高层建筑的节能性和环保性也就更加的重视，并认可的超高层建筑的低碳以及绿色建筑的理念。绿色建筑就是低资源消耗，高自然资源的利用率，产生的污染也少。所以在对超高层建筑进行设计的过程中要考虑到对资源的消耗问题，采用新型的设计材料可以代替一些不可再生的资源进行建造，可以有效的提高建筑的水平，另外设计人员也可以通过对室内的采光以及通风的设计，减少对电能的消耗，更多的对可再生的自然资源进行利用。

2、超高层建筑设计绿色策略应用的必要性

通过对上述内容的介绍我们知道绿色的超高层建筑和普通的超高层建筑相比更具有优越性和环保性，通过对新能源的采用以及对室内采光以及水系统的设计可以提高对资源的利用率，从而减低了对资源的浪费，节约了大量的成本，使得超高层建筑的经济效益和环境效益都得到了提高。绿色的超高层建筑还可以实现对电能以及水资源的循环利用，并可以利用太阳能对室内的温度进行调节，节省对空调的使用，减低了对环境的污染，同时通过采光的设计，也可以降低了电能的使用，从而也实现了真正的环保节能，促进了我国建筑水平的提高。所以绿色的超高层建筑是社会发展的必然趋势，可以推动我国环境的水平的提高，促进我国城市化又好又快的发展，进而也推动了我国经济和环境的共同发展。

3、设计要点

在我国的建筑中，超高层建筑和哦普通的建筑存在着很大的不同，这其中最明显的不同之处及时高度，因为层数多、高度高所以对设计技术以及施工的要求也是非常高的，要建设一个具有安全性和绿色性的超高层建筑就必须要严格按照设计的原则以及功能性进行设计，对高层建筑的节能方案进行研究，设计出符合建筑实际的绿色建筑。超高层建筑的设计的要点要从其内部空间的设计以及房顶的设计来考虑，才能设计出低碳环保的绿色建筑.

3.1空间组织

在进行绿色超高层建筑设计中要注意对空间的设计和布置，超高层建筑对地面的占用面积相对比较少，但是对高空的面积占用比较多，.对城市中的空间的影响以及人们生活的影响也比较大，所以对其外形以及功能的设计尤为重要，所以为了提高超高层建筑的空间感，就要对其内部的空间分布进行研究，并设计出合理的空间感，比如可以把超高层建筑设计成一个多功能的建筑，为人们的生活提供更多的便利.另外还可以通过对室外装饰设计，为了降低超高层建筑对人们的压迫感，使得超高层建筑和周围的建筑以及街道能够更好的融合，可以在高层建筑上画一些图案或者设立一些生活化广告招商的位置，这样不但可以提高超高层建筑的环保性还可以起到美化城市的作用。同时设计人员还要注意在进行超高层建筑设计中对低碳材料的选择，尽量不要选择那些对城市有污染的材料，也要注意对通风位置以及采光设备的设计，这样可以有效的对建筑室内的温度进行控制，还可以降低建筑施工中对环境的破坏以及对资源的浪费。

3.2顶部设计要求

超高层建筑顶部是构成城市天际线的重要因素之一，造型独特的顶部设计对超高层建筑的整体形象起着画龙点睛的作用，并成为林立在建筑群中区别于其他建筑的一个重要标志。如要使超高层建筑的顶部在白天透射出天空的湛蓝，晚上成为灯塔，其顶部与主体立面形成退台，这就需要通过增加高度来进行视觉修正。运用”隐蔽”的手法：采用高高的女儿墙.精巧的屋顶，半透明的建筑材料将顶部的功能用房隐藏起来。顶部条纹在材料、色彩上和中段相呼应。主楼的平面呈切边三角形，为不等边六角形，顶部则收缩为三角形，就象一颗璀灿的钻石镶嵌于屋顶，装点着城市的天空。若在顶部不仅设置设备用房，而且再设置一个空中会所，集休闲、娱乐、餐饮于一体，即解决了隔热、遮阳、改善室内微气候以及节约资源等功能，又使人能感到前所未有的大气之感，一览众山小的气魄.望尽全市风景。

4、结构体系

超高层建筑高耸挺拔，但对结构设计无疑是个不小的挑战，地震作用是决定选择其结构体系的关键。显著提高工作和生活效率：超高层建筑将工作和生活设施适当集中，一般性工作和生活问题在建筑内部即可解决，极大地方便了人们工作和生活。根据超高层建筑结构的复杂程度和不规则性，确定结构抗震性能化设计的合理性能目标，采用弹性、弹塑性的方法进行分析，对结构不同部位采取不同的加强措施。人为控制结构在地震作用下的损伤顺序和程度，达到合理的结构抗震设计。虽然钢结构体系在超高层建筑结构设计中具有很多优点，但其缺点是导热系数大、耐火性差。因此，结构体系为全现浇钢筋砼结构体系，主楼平面呈切边三角形，利用楼、电梯间墙体形成内筒。

5、结语

总之，在现代城市的发展进程中，超高层建筑必将成为未来主要的城市建筑发展方向，为了减少建筑对自然生态环境的破坏，促进绿色城市建设的发展，在进行超高层建筑的设计中，必须要引入一定的绿色策略，通过对空间组织以及结构体系等方面实施环保节能的技术措施，加强建筑的节能多元化发展。使超高层建筑真正成为一个具有节能、环保、绿色品质、景观特色以及实用价值的现代化城市建筑。

参考文献：

[1]穆慧敏.谈绿色建筑与节能环保的关系[J].黑龙江科技信息.2008（22）

超高层建筑结构设计要点范文

主要比较分析了超限高层建筑中基于性能抗震设计方法与常规抗震设计方法，并就目前我国的超限高层建筑结构的特点，详细的分析了超限高层结构基于性能抗震设计中的抗震性能水准以及性能目标的组成，希望能够为我国超限高层建筑的性能抗震设计有些帮助。

关键词:

超限高层建筑;常规抗震设计;性能抗震设计;性能水准;性能目标

引言

近年来，随着我国改革开放的逐步深入以及经济的高速发展，我国建筑行业的发展也是日新月异，最为典型的便是超限高层建筑工程开始广泛的出现，超限高层建筑工程不同于其他普通的建筑工程，其在房屋高度和复杂程度等都超出我国普通建筑工程现行的规定，且在工程最重要的部分－结构抗震方面也出现了明显的不同。就目前来看，我国超限高层建筑工程的结构抗震主要还是按照我国建设部第111号部长令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》以及《全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会抗震设防专项审查办法》等的要求。但是在具体的结构抗震的设计方面却没有明确的规定，就建筑行业的研究来看，普通的结构抗震已经难以满足超限高层建筑结构，而基于性能的抗震设计已经开始被广泛的运用于超限高层建筑机构，因此，对于超限高层建筑的结构基于性能的抗震设计的研究讨论时有利提高超限高层建筑工程抗震可靠性以及促进我国的高层建筑技术发展。

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

基于性能的建筑结构抗震设计是我国建筑技术发展的标志，总体来说基于性能的建筑结构抗震设计方法使建筑结构的抗震设计从建筑的宏观定性的目标实现了向具体量化的多重目标过渡，也即是工程建筑的设计人员可以选择建筑所需的性能目标。不仅如此。基于性能的建筑结构抗震设计，在实际中强调的是深入分析和论证建筑抗震的性能目标，这有利于工程建筑的结构创新。此外，基于性能的抗震设计可以通过论证和试验后，采取新的建筑结构体系、新的技术以及新材料来针对不同建筑采用不同的性能目标和抗震措施。

1．2我国常规抗震设计方法

我国建筑结构的抗震设计体系发展主要是始自20世纪80年代，在我国政府及建筑相关部门正式的工业与民用建筑的抗震设计规范修订中，提出了建筑结构抗震设计的“小震不坏、中震可修和大震不倒”的抗震设计目标，且在实际的抗震设计中采用了“三水准2阶段设计”的抗震设计方法，该设计方法具有性能抗震设计的影子。1989年，我国政府及建设部正式颁布了国家标准的《建筑抗震设计规范》(GBJ11－89)，这也是我国建筑结构的常规抗震设计原则，下面对常规抗震设计特点进行简单的分析。抗震设计规范详细的明确了小、中和大的3个地震水准以及通过对我国的主要地震区域的地震发生概率进行统计，以及通过地震对地区的影响进行分析，从而将我国衡量强烈地震后房屋建筑的破坏程度分为不坏、可修和不倒等多种破坏程度，而按照国家标准《建筑地震破坏等级划分标准》(1990建抗字第377号)，则明确的规定了震害概念见表1，表1中要求基本都属于抗震方面宏观的性能控制，这也是性能抗震发展的基础。常规的抗震设计主要是为了实现三水准的设防目标，在建筑设计规范中采用2阶段抗震设计的简化方法:在第1阶段，抗震设计的主要工作是计算建筑结构构件承载力，也即是以内力和变形的方式对地震作用效应的建筑结构构件抗震承载力进行验算;在第2阶段，抗震设计的主要工作则是对建筑结构弹塑性变形进行验算，并采取相应的抗震构造措施。用现代的眼光来看，抗震规范设计的方法和步骤已经初步具有性能设计的雏形。

1．3常规抗震设计方法与基于性能抗震设计方法的比较

从上述的分析阐述可知:基于性能抗震设计方法的基本特点以及常规抗震设计方法的特点。下面就以表格的形式见表2，对建筑结构常现抗震设计与基于性能抗震设计进行简单的比较，通过比较证明:在超限高层建筑的结构设计中，基于性能抗震设计是科学可行的，但在所有的工程建筑中应用，则还需进一步的分析与探讨。

2超限高层建筑结构的抗震性能目标

在基于性能建筑结构的抗震设计中，性能目标是整个设计较为重要的1个部分，其具体指是对某一地震地面运动下建筑的预期性能水准。该性能的水准主要包括了结构，非结构以及建筑物的附属设施等。下面就对超限高层建筑结构的的结构性能及水准进行简单的分析。

2．1结构的抗震性能水准

在超限高层建筑结构中，不同水准地震下的性能水准及性能目标是不同的，如图1所示。超限高层结构抗震性能可分为以下水准:(1a)震后结构完好，不需修理，直接使用;(1b)震后结构基本完好，个别修理，直接使用;(2)震后结构关键部件完好，其他部位有明显裂缝，需要修理，才能使用;(3)震后关键部件轻微损坏，其他部位出现明显裂缝，需要采取安全措施，方能使用;(4)震后结构关键部位出现中等损坏，其他部位进入屈服阶段，需要修理及加固，方能使用;(5)震后关键部位出现明显损坏，其他部位严重损坏，结构未倒塌。

2．2建筑结构的性能目标

在超限高层建筑中，抗震设计的新根能够目标是根据建筑的实际情况决定的，也即是根据性能水准决定性能目标，下面见表3，简单讨论性能目标的选择。由上述分析可知:在基于性能抗震的超限层结构抗震来说，其主要是在常规抗震的基础桑发展而来，是具体量化的实际体现，因此，在设计中应该注意的是结构性能水准与性能目标的结合，且设计人员应该根据建筑结构的地震水准进行具体的分析计算，合理科学的设计超限高层的抗震设计。

3结语

我国的超限高层建筑结构设计的抗震设计是我国建筑工程的重要组成部分，也是我国超限高层建筑安全应用的基础。因此，在我国的建筑工程的结构设计中，必须严格遵守国家在建筑上的相关规定的要求，利用现代先进计算机技术对建筑的结构以及数据认真进行设计计算，以及尽可能采用目前先进的基于性能的超限高层建筑结构抗震设计，提高我国的超限高层建筑的安全性以及高层建筑的质量，为我国高层建筑技术的应用和发展奠定基础。

参考文献

［1］程耿东，基于功能的结构抗震设计中一些问题的探讨［J］，建筑结构学报，2010，21(1)

［2］全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会抗震设防专项审查办法2003，3［3］

［3］徐培福等，关于超限高层建筑抗震设防审查的若干讨论［J］．土木工程学报，2012，37(1)［4

［4］建筑抗震设计规范(GB50011－2001)［S］．中国建筑工业出版社

［5］周锡元，抗震性能设计与三水准设防［J］．土木水利(台湾)，2013，30(5)