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摘要：本文结合工程实例，针对超高层建筑结构设计的重点进行了分析，主要从基础结构、结构布置、抗震、抗风计算、抗震措施等几个方面进行了探讨与论述，为建筑结构设计人员提供借鉴。
关键词：超高层建筑；基础结构；结构布置；抗震措施
随着我国经济的迅速发展，建筑业也随之发展起来，超高层建筑层出不穷，成为建筑业建筑的主要方向。超高层建筑与多层建筑相比体积增大，结构更加复杂，因此对超高层建筑的结构进行设计是非常必要的，直接影响着建筑物的质量和使用安全。本文通过工程实例，主要就某超高层办公楼混凝土结构设计要点进行了论述。
1工程概况
某超高层办公楼，总建筑面积为8.5万m2，地上50层，地下室5层，建筑高度约200m，地下室面积3万m2，为停车库、设备用房。地上为办公塔楼，采用框架（钢管混凝土柱－钢筋混凝土梁）—核心筒结构形式。
2 基础结构设计
本工程采用筏板基础，以中风化岩作为持力层，主楼范围板厚 h＝1500mm，纯地下室范围板厚 h＝600mm。地下室裙楼部分存在总体抗浮问题，主要由底板预应力钢筋束锚杆抵抗浮力。考虑到抗拔锚杆除可满足总体抗浮要求外，还能大大减小板跨内局部水浮力引起的弯矩。经过综合经济比较，最终采用预应力抗拔锚杆方案。板跨内约按2.3mX2.3m的间距布置抗拔锚杆，大大减小了地下室底板的配筋，取得了较好的经济效益。
3 建筑结构布置和选型
3.1结构选型
根据建筑平面设计及考虑结构抗侧能力，经经济技术比较分析，本工程结构体系采用钢管砼柱框架—砼核心筒结构。砼核心筒承受了大部分的水平剪力及倾覆力矩，为主要的抗侧力结构；外围剪力墙及钢管砼柱框架大大提高了结构的平面抗扭刚度，并承受了一部分的水平剪力及倾覆力矩。核心筒剪力墙均为落地剪力墙，基础采用筏板基础，使重力荷载能直接地通过筏板传给基岩。这样，整个结构在重力荷载的传递上，形成了楼板—梁—剪力墙—基础—基岩的明确直接的传力路线。
3.2 楼板结构
为了证抗侧力构件协同工作，本工程采用现浇砼梁板体系，首层以上楼层均采用一般梁板结构，地下室底板及地下五层为减少开挖深度和提供较高层高，采用无梁楼盖，整体性及抗震性能优良。砼框架梁与钢管砼柱间采用环梁节点连接。
3.3 抗震等级
该建筑高度约200m，已超出七度区B级高度限值（180m），根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2012）（以下简称高规），对于设防烈度为7度的超B级高度丙类建筑，钢管砼柱框架－砼核心筒结构，筒体的抗震等级为特一级，框架的抗震等级为一级；地下室部分负一层抗震等级同首层，以下各层逐渐降低一级，但不低于三级。
3.4 结构构件
钢管砼柱断面尺寸为φ1300～φ1000；核心筒外围剪力墙厚度为850～400（≥层高和无支长度的1/20），内部剪力墙厚度为400～200（≥160mm）。楼盖为普通钢筋混凝土梁板楼盖，楼板厚度一般为110mm，核心筒内一般为150mm；筒体标准层连梁高一般为800，主梁一般为400×800、400×700，次梁一般为300×700、250×700、250×400。混凝土强度等级从底部的C60逐渐过渡到上部的C35。
4 结构计算与分析
4.1结构计算
1）采用PKPM系列软件中的SATWE和北京迈达斯技术有限公司的MIDAS BUILDING软件（墙元模型）进行了对比分析计算。计算结果列表如下（表1）：
表1 整体电算结果
4.2计算结果分析
1）第一扭转周期与第一平动周期之比均小于 0.85，满足“高规”4.3.5 条要求。
2）X、Y 方向剪重比均满足“抗规”第 5.2.5 条及“高规”4.3.12条要求。
3）在偶然偏心地震荷载作用下，除底部个别楼层位移比大于1.40小于1.6外，但这些楼层的最大层间位移角远小于“高规”3.7.3 条规定的限值的40%，其他楼层最大扭转位移比均小于1.40，属于扭转规则结构，满足“高规”3.4.5 条的要求。
4）侧向刚度不规则按《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2010）3.5.2条，该层侧向刚度小于相邻上层的90%（楼层层高大于上层1.5倍时，该层侧向刚度小于相邻上层的1.1倍）（楼层侧向刚度取楼层剪力/层间位移角）。
5）Y向的刚重比小于 2.7，表明本工程因超 B 高度和 Y 向过大的高宽比而导致重力
二阶效应的不利影响较为显著，根据“高规”5.4.1 条，应考虑 P-Δ。
5 抗震加强措施
（1）对底部加强区的核心筒和外围四个砼柱，按中震弹性进行设计（按中震的地震影响系数作弹性内力分析，同时取消各种内力调整），确保这些重要构件在中震下仍能处于弹性工作状态；对其它构件，按中震不屈服设计（按中震的地震影响系数作弹性内力分析，荷载分项系数取1.0，取消各种内力调整，采用材料强度标准值），确保结构在中震时不屈服，不至出现强度破坏。
（2）控制核心筒剪力墙在罕遇地震作用下的弹性剪应力水平不大于0.2fck，经计算，本工程为0.149fckAc（X向）、0.103fckAc（Y向），并适当提高剪力墙底部加强部位的配筋率至0.6%，以确保核心筒在罕遇地震时不出现剪切破坏。
（3）在底部加强区，核心筒内剪力墙每两层设置一道配筋加强带（暗梁），与墙边缘构件一起形成暗框架，楼全高范围内核心筒角部均设置约束边缘构件，以提高核心筒的整体性。底部加强区核心筒角部的暗柱和外围四个砼柱中均设芯柱，以提高其延性和抗震性能。核心筒连梁跨高比均大于2.5，且附设斜向交叉钢筋或暗撑，以提高其抗震延性。
6 结语
综上所述，本文针对超高建筑混凝土结构设计要点进行了分析，详细地介绍了超高层建筑框架—核心筒结构布置，抗震计算分析，主要抗震措施及有关的结构概念设计，旨在为以后在这方面的设计提供有利的参考价值。
参考文献：
[1]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2012），2012
[2]栗晓宇.某超高层结构抗震性能化设计[J].中国房地产业，2011（12）
论文作者:陈志才
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月中
论文发表时间:2018/9/13
标签：结构论文; 核心论文; 高层建筑论文; 地下室论文; 框架论文; 刚度论文; 楼层论文; 《建筑细部》2018年2月中论文;