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摘要：高层建筑工程设计中结构方面的设计是至关重要的一个方面，如果高层建筑的结构方面出现了较多问题和缺陷，将会影响到整个高层建筑的应用价值，因此，需要对高层建筑结构设计进行有效分析和优化。本文主要分析了某超高层建筑楼结构设计。建筑楼结构由主楼、中庭和裙楼三部分构成，各部分间不设抗震缝。通过结构分析，给出弹性分析结果，风荷载下舒适度验算结果，以及中震分析结果，同时提出了本工程结构的主要抗震措施。
关键词：高层建筑；结构；设计
1工程概况
某超高层建筑楼总建筑面积70126m2，建筑楼主楼地上38层，裙楼地上7层，地下室3层，地上建筑总高度164.9m，地上结构总高度149.9m。建筑楼下部为「SRC柱梁框架＋RC核心筒」的结构体系，上部为「SRC框架柱＋RC框架梁＋RC核心筒」的结构体系。
本工程的抗震设防烈度为6度，设计地震第一组，基本地震加速度值0.05g，Ⅲ类场地。结构的抗震等级为：主楼（RC剪力墙），九层以下特一级，以上二级；主楼（框架），九层以下特一级，以上二级；裙楼（框架），二级。
2 结构设计
2.1 主楼
本工程主楼结构为「SRC及RC外周框架＋RC剪力墙」的结构体系。主楼剪力墙为RC，剪力墙主要作用就是提供建筑的主要抗侧刚度和竖向承载能力，起到第一道防线的作用。为确保足够承载力和刚度，9层以下框架柱梁采用SRC结构。10层以上框架柱仍采用SRC，而框架梁则采用RC。中庭以上部分的主楼标准层平面（8F）如图1所示。
图1 中庭以上部分的主楼标准层平面（8F）
为配合立面转换要求，结构柱不能竖直连续，结构设计上采用了SRC斜柱和相关楼层的SRC大梁楼面梁进行转换。由此产生的附加水平力由SRC梁承担。
图2 X、Y方向框架
2.2 中庭
中庭屋架结构在14层和15层与主楼连接，下部在7层与裙楼连接，并由曲线形钢梁和钢结构组合柱构成安全稳定的整体，将通过自重、地震以及风荷载的作用传递到主楼结构和裙楼。
2.3 裙房
中庭下的裙房结构除M型大屋面支座相关部分为SRC外，其余均为RC框架结构体系。
3结构弹性计算分析
3.1结构弹性整体分析结果
计算软件SATWE，ETABS；计算振型数均为45，第1、2平动周期3.9445，2.7811；3.86 2.67；第1扭转周期2.7361，2.45；第1扭转/第1平动周期0.694，0.635；剪重比X向1.92%，1.96%，Y向1.80%，1.80%；有效质量系数X向99.51%，Y向99.39%，最大层间位移角X向1/1702，1/1756；Y向1/845，1/880；楼层最大位移比平均位移X向1.09，1.15，Y向1.42（裙楼1层），1.40（裙楼1层），Min{侧刚与上层70%比值/上3层平均值80%比值}（层号）X向0.8558<23层>，0.846<23层>Y向0.9030<23层>，0.870<23层>；地震荷载下本层侧向刚度与上层侧向刚度的比值中最小值X向0.673<23层>，0.673<23层>，Y向0.697<23层>，0.684<23层>；楼层受剪承载力与上层的比值（层号）X向0.87<23层>，Y向0.86<23层>。
具体分析结论如下：
第一扭转周期/第一平动周期＜0.85，满足《高规》要求。
（2）有效质量系数大于90%，振型数满足要求。
（3）水平力作用下的层间位移角小于1/800，满足要求。
（4）X、Y方向剪重比，满足要求。
力墙轴压比小于0.5，塔楼柱轴压比不超过0.7，满足要求。
重比大于1.4，且大于2.7，可不考虑重力二阶效应的影响。
（7）一节点最大扭转位移比1.42大于1.2，属于扭转不规则结构。其他楼层位移比均小于1.4，均满足要求。
（8）载力均大于上一层的80%，无楼层承载力突变；第23层的楼层侧向刚度与上层70%或上3层平均值80%比值小于1.0，计算时对23层的地震力乘以1.15的放大系数。
3.2 风荷载下结构舒适度
Y 向顺风向：风荷载体形系数1.4，μr 重现期调整系数0.83，10 年一遇基本风压0.3Kpa，建筑物总迎风面积11254.5m2，建筑物总质量133966.8 t，第一周期3.945s，脉动增大系数ζ3.28，脉动影响系数υ0.49，顺风向最大加速度0.049 m/s2
Y 向横风向：地面粗糙度B，风压高度变化系数2.47，结构顶点平均风速42.143 m/s，横风向第一周期3.945s，建筑物平面宽度 32m，建筑物平面长度 53m，建筑物平均重度2.830 kN/m，横风向临界阻尼比ζtcr0.015，横风向最大加速度0.175m/s2
X向顺风向：建筑物总迎风面积16744.5m2，顺风向最大加速度0.068 m/s2
X向横风向：建筑物平面宽度 53m，建筑物平面长度 32m，横风向最大加速度0.196m/s2
计算结果表明，两个方向风作用下的结构顶点最大加速度均没有超出规范规定的 0.250m/s2 的限值，满足要求。
4 中震计算
4.1 中震计算参数
在中震作用下复核关键构件承载力，按照“中震可修”，确定达到设定的性能指标。
4.2 中震不屈服验算结果
按中震不屈服计算得出的核心筒的组合内力大于小震弹性计算得出的组合内力，部分楼层的外框架组合内力则小于小震弹性计算得出的组合内力。中震不屈服计算外框架反而小的主要原因有3个：（1）小震计算的地
震影响系数为0.09，已远大于规范数据，而中震采用规范数据，两者相差不多；（2）中震不考虑二道防线剪力调整系数的影响，该系数放大了外框架所承担的地震力；（3）中震不考虑风荷载参与组合。
4.3中震弹性验算结果
根据设定的抗震性能目标，主楼剪力墙、柱、裙房中震弹性计算结果表明，按中震弹性计算得出的组合内力除个别墙、柱大于小震弹性计算得出的组合内力。其余均小于小震弹性结果。其原因同中震不屈服。对主楼剪力墙、柱的设计将采用小震弹性及中震弹性的结果包络设计。
5结构的主要抗震措施
（1）核心筒剪力墙抗震等级提高到特一级，并且按中震弹性，大震剪切不屈服的性能目标设计，水平分布筋配筋率不小于0.8%。约束边缘构件竖向筋最小配筋率1.2%。核心筒墙肢的轴压比控制小于0.5。
（2）针对侧向刚度不规则，提高23层的地震剪力至1.15倍，另外保证核心筒剪力墙中震弹性，大震剪切不屈服的性能目标。
（3）核心筒剪力墙设置了型钢芯柱，进一步提高了结构的抗震性能。
（4）对竖向构件位置缩进的问题，加厚相邻层楼板厚度不小于150mm，双层双向配筋，配筋率不小于0.25%，加强相邻层的竖向构件。
（5）针对抗侧力不连续，提高斜柱的抗震等级，斜柱按中震弹性、大震不屈服的性能目标设计，并且将转换层楼板加厚至≥180mm，双层双向配筋率≥0.25%。
6结束语
综上所述，随着我国社会的不断发展，人们对于高层建筑的需求也在朝多元化方向发展，也正是由于人们需求的变化，导致高层建筑结构设计的问题也日渐增多。因此，在目前激烈的竞争环境下，建筑企业要想长远的发展下去，就必须做好高层建筑结构设计，提高建筑工程的施工质量与水平。只有这样，才能更好的为社会做贡献，企业也才能更好地发展下去。
参考文献：
[1]GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S]北京：中国建筑工业出版社
[2]CECS 230：2008高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程[S]北京：中国计划出版社
[3]JGJ3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]北京：中国建筑工业出版社
论文作者:邓志亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/20
标签：结构论文; 主楼论文; 弹性论文; 系数论文; 高层建筑论文; 组合论文; 框架论文; 《基层建设》2017年第35期论文;