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摘要：对于超限高层的建筑以往基本上都出现在公建项目，如高档办公楼、大型酒店等。超限高层住宅只在近几年随着城市建设用地的紧张才逐渐兴起。其结构型式与办公楼、酒店的筒体结构不同，超限高层住宅往往为剪力墙结构。但我们仍然可以从筒体结构中受到一些启发，尽量将住宅的剪力墙布置成筒体，以增强结构的整体受力性能。找出相应对结构刚度贡献最大的剪力墙，并列为关键构件，着重设计、加强。该篇文章在对于超限高层与相应规定进行研究分析的基础之上，对于超限住宅结构的设计方法和关键问题进行总结，阐述超限高层构造设计的要点。
关键词：超限住宅结构；筒体受力；注意事项
1引言
伴随城市化进程的深入，城市建设用地价格逐渐攀升、建设用地也逐渐紧张，用高度换面积几乎成为现代建筑的首选项，所以超限高层住宅逐渐普遍。就目前而言，超高层住宅主要在B级高度以内。但由于人们对居住舒适度，包括采光、通风、景观等方面的要求，往往采用条式建筑及开敞大阳台，导致结构高宽比基本上都在10以上，对结构设计带来一定的挑战。在结构设计时需要选择受力良好的结构布置、精心设计，在保证结构安全、建筑好用的同时，控制好结构设计成本。不能盲目的追求结构安全，不顾结构的经济性，也不能为了顺利的接到工程，迎合甲方的要求，一味的只讲经济效益，丢失工作者的底线。本文力求根据笔者多年的超限高层的设计经验，总结一些实用的设计方法，为广大结构设计人员提供一些参考。
2超限高层住宅设计的基本注意事项
2.1 超限审查依据及总体注意事项
目前对于超限审查主要依据住建部颁发的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对于超限住宅同样以该技术要点为依据。结构超限主要包含：高度超限、平面不规则、竖向不规则以及混合超限，即同时包含多项超限。当结构高度超过《高规》规定的A级高度时即定义为超限结构，需要进行性能设计。超过B级高度时通常会有更严格的性能设计要求。在结构设计时应尽量避免高度超限、平面不规则和竖向不规则中的三项及以上同时出现，以免在超限审查时提出更高要求，对结构成本带来不利影响。因此需要结构专业在方案阶段提前介入，争取尽量多的竖向结构对齐形成框架，尽量避免结构刚度受到严重削弱以及出现很怪异的边缘构件。
2.2 结构方案布置及重点控制指标
由于超限高层的超大高宽比，往往结构在Y方向的刚度很差。设计时需要特别关注在Y方向的抗倾覆、风荷载作用下的位移。在方案设计时要想方设法提高Y方向的刚度。因为筒体的刚度往往数倍于单片剪力墙的刚度，笔者认为最有效的办法就是依据建筑平面布置成若干个筒体，使结构以筒体的形式协同受力，同时找准对刚度贡献最大的剪力墙，着重设计、加强，做到概念清晰、受力合理。既增加了结构的抵抗水平荷载的能力，又能有效减小剪力墙的厚度，做到经济合理。
由于超限高层需要进行中震、大震下的性能设计，因此需要在做小震下结构方案布置计算时应对结构控制指标留有适当的余地，以免在性能设计时不能满足要求，需要加大截面甚至重新布置结构方案，避免造成严重的返工问题及出图时间上的严重压缩，使得设计人员身心俱疲，敷衍应对。在时间较宽裕时，还应先进行两种软件的计算对比，选择包络值进行方案设计。在试算时应准确选取计算参数，包括抗震等级及风荷载体型系数。风荷载体型系数应按照《高规》附录B计算，并按《荷载规范》第8.3.2条乘以1.1倍的放大系数，女儿墙的体型系数可以按照主体结构选择，但在构件设计时应单独计算体型系数及风压。必要时应进行风洞试实验确定。
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3超限高层住宅设计及构造要点
3.1避免发生严重不规则设计方案
结构规则性在《抗规》及《高规》都有明确的量化规定，在住宅建筑超高的时候对于建筑构造规则性应当做到严格掌握，进行设计时应当合理设置防震缝、结构布置、主楼和裙房、转换层与水平加强层，宜避免出现薄弱层或软弱层，应避免薄弱层及软弱层在同一楼层出现；结构的基本周期与变形特点应当控制于规范设定合理的范围之内，避免出现扭转不规则；关键连接的节点构造应当确保有着充足的冗余度，构成多个抵抗侧力的体系；连体、多塔、加强层、错层还有带转换层等多种复杂构造，应当使得不规则种类与不规则的程度降低；避免出现严重不规则。
3.2计算参数判断
在建筑构造计算以及剖析阶段，需要高效且精准地对于项目工程实施内力剖析而且依据规范的需要实施相应处理以及设计工作，将工程设计当中每一个工作做好，把抗震墙和框架剪力的分配以及最大的层间位移分布与位置处理好。结构中各层最小的地震剪力系数需求，在Ⅲ、Ⅳ类型场地条件的时候应当适当得到提升。结构时程剖析输入的地震波需要，在选用七组和以上时程曲线的时候，选用时程分析的平均值和振型分解的反应谱方式计算结果中较大值。
3.3性能目标确定及相关加强措施
参考相关专家、学者在对于中国现阶段抗震规范当中地震的作用水平分析研究住宅基础之上，提出了四个结构性能水平以及地震水平，结构设计当中，采取以性能目标为结构抗震设计方向。首先应当使得最小的地震剪力系数、轴压比、混凝土构件的最小配筋、剪压比以及钢构件的最大长细比等多方面需要得到满足，免于部分构造或是构件的破坏问题造成了全部构造将承载功能丧失；不应当同时采取错层、多塔与连体、带转换层还有带加强层这五个类型当中三类以上的型式。依据超限程度，来对于重要构件与薄弱位置采用比规范更加严格抗震方案。就像是：大震下进行抗震承载力的验算与中震时弹性设计。在房屋大于《高规》中B级高度还有房屋的高度、平面以及竖向规则性这三个方面都与规范规定不满足的时候，应当实施专项的试验研究分析、采取新型抗震技术、对结构种类以及结构材质进行改变等。应当依照结构当中所处的位置、烈度以及超限程度，来对于抗震等级、钢材材质、内力调节、剪压比以及轴压比等多方面需要进行提升，进而使结构的延性得到提升。特别需注意到对于柱、墙轴压比以及钢结构的构件长细比方面进行有效控制。依照结构现实状况，来采取在边缘构件增加芯柱、型钢以及利用避乱层设置加强层等多种措施来提高结构的整体刚度，增加构件延性，避免大多数竖向构件尤其是关键构件的屈服，保证塑性铰出现在结构底部区域。
4结束语
超限高层住宅的普及已经成为一种趋势，尤其是在一线城市已经准一线城市。这对设计人员尤其是结构设计人员的专业技术水平提出更加严格的要求。对于我们结构设计人员充分利用设计院的平台资源，主动学习，还应从审查机构等多方面渠道汲取更多的有用知识，从而更适应将来的建筑发展。在结构设计时应当首先分析该单体的建筑特点，利用一切有利条件为我所用，当方案对我不利时应该主动出击，与建筑及其他专业协调，争取到最有利于结构的方案，尽量将剪力墙布置成筒体的形式，包括多个筒体组团或一个主核心筒+单独剪力墙的型式，形成多道安全防线，大大提高结构的安全储备，同时有效降低结构造价。
参考文献
[1]陈建兴，姜文伟，穆为.Pushover分析在性能化抗震设计中的应用[J].结构工程师，2008，24（3）：81-86.
[2]马宏旺，吕西林.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[M].同济大学学报，2002，30（12）.
[3]JGJ3—2010，J186—2010高层建筑混凝土结构设计规程[J]GB5001 1-2010建筑抗震设计规范.
论文作者:朱中龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/28
标签：结构论文; 构件论文; 刚度论文; 不规则论文; 建筑论文; 性能论文; 系数论文; 《建筑学研究前沿》2019年15期论文;