时间：2023-10-13 16:07:53
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[关键词]：超高层住宅；剪力墙；基于性能的抗震分析
中图分类号：TU241文献标识码： A
1 工程概况
某超高层住宅项目处于大连市东港区，场地北侧为大连万达公馆，南侧与维湾广场隔长江路相望，东临辽宁省检验检疫局。本工程总建筑面积22.96万m2，地上建筑面积18.14万m2，地下建筑面积4.82万m2。共两层地下室，其中地下二层为车库及设备用房，地下一、二层局部为核6、常6级甲类防空地下室，地上建筑包括两栋独栋商业及三栋超高层住宅。超高层住宅首层局部挑空为大堂部分， 2～50层为住宅部分，标准层层高3.3米，建筑总高度为167.10m；塔楼分别在15、27、39层设3个避难层。
2 结构体系
2.1上部结构
本工程地上部分主体结构为50层，室外地面至主屋面高度为167.95m。
主体结构采用钢筋混凝土剪力墙结构。剪力墙墙厚根据计算确定，一般墙肢厚度详见表1。标准层平面结构布置图见图1。
主要墙体厚度 表1
图1标准层平面结构布置图
2.2地基基础设计
根据场地地质勘察报告分析，本工程采用桩筏基础，桩端持力层座落于中风化板岩层，桩型采用机械成孔桩，饱和单轴抗压强度标准值，桩径1.4m，单桩承载力特征值为14000kN，筏板厚度2.4米，基础埋深12.3m。单独地下室部分及独栋商业部分基础坐落于强风化板岩层上，地基承载力特征值fak=400 kPa。裙楼地下室部分采用独立柱基础防水底板，防水板厚0.5m。在塔楼与地下室之间设置施工后浇带以减小二者之间的差异沉降。由于抗浮水位较高，经复核，单独地下室部分结构自重无法满足整体抗浮要求，故在上述区域采用抗浮锚杆以抵抗较大的水浮力。
3上部结构超限情况及性能目标
3.1超限情况
1．高度超限
高度超限，主体高度167.95m，超过《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）规定的B级钢筋混凝土剪力墙结构适用的最大高度150米的要求，属于超B级高度超限高层。
2．平面不规则
建筑二层楼面局部开大洞，楼板不连续，导致该层平面不规则。
3．扭转不规则
塔楼在地震作用下和风荷载作用下，最大弹性层间位移角与平均层间位移角的比值存在大于1.2但小于1.5的情况，为扭转不规则。
3.2性能目标
参照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）有关结构抗震性能设计的参考方法，本工程具体性能目标设定见表2。
抗震性能设计目标 表2
4 结构设计与计算
4.1 设计参数
本工程结构安全等级为二级；基础设计等级为甲级；抗震设防类别为丙类；抗震设防烈度为7度[1]；设计基本地震加速度值为0.1g；设计地震分组为第二组；水平地震影响系数最大值为0.105（多遇地震作用下）（安评报告提供）；Ⅱ 类场地（场地特征周期为0.35 s）；结构阻尼比： 0.05。剪力墙抗震等级为一级。基本风压为0.65kN/m2（50年重现期），地面粗糙度类别为A类。
4.2 多遇地震下振型分解反应谱法计算分析
本工程采用中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部编制的SATWE（2011年1月版）和韩国MIDAS IT Inc.公司编制的MIDAS Building（2011版）两种不同的空间有限元分析与设计软件进行了结构整体计算分析。分析按照二层地下室并附带相关联部分结构进行结构嵌固条件分析计算。验算通过后按无地下室模型进行结构整体计算分析。多遇地震作用和风荷载按两个主轴方向作用，同时考虑5%偶然偏心地震作用下的扭转影响及双向地震作用之最不利作用。
工程计算的整体建筑空间模型见图2，剖面示意见图3。
图2整体空间模型图3剖面图
从整体计算结果（表3）可以看出，各软件计算的结构总质量、剪重比比较接近，满足现行规范的要求。结果说明各程序在计算结构动力特性方面较为精准，程序之间具有可比性。计算主要结果见表4、5。
整体结构总质量、基底剪力比较表 表3
顶点最大位移与层间位移角表5
4.3弹性动力时程分析
弹性动力时程分析采用SATWE进行计算，选用的地震波为场地地震安全性评价报告提供的50年超越概率为63%的一条人工波α63-2和分析软件内存的两条适合本工程场地土的两条地震波XH-1和XH-2，单个波的总地震剪力不小于振型分解反应谱方法计算结果的65%，三条波计算所得的结构基底剪力平均值平均值不小于振型分解反应谱方法计算结果80%，满足规范要求。对于顶部楼层的剪力大于反应谱计算的部分，结构设计时将取用三条时程波的包络值，在反应谱基础上将内力放大调整，进行构件补充计算。
4.4中震弹性和中震不屈服分析
在进行多遇地震弹性计算的基础上，本工程进行了中震弹性验算，计算目标是底部加强区剪力墙受剪保持弹性状态，部分连梁可以进入塑性阶段，并通过调整梁刚度折减，适当增加剪力墙安全度。此外进行了中震不屈服结构验算，计算目标是剪力墙偏拉偏压保持不屈服状态，验算墙肢是否出现全截面受拉，部分连梁可以进入塑性阶段。上述计算均采用特征周期0.35，水平地震影响系数0.23。
4.5 静力弹塑性分析
本工程采用PUSH&EPDA对主体结构进行了X向和Y向推覆计算,荷载加载形式为CQC。其性能点的基底剪力、顶点位移为、阻尼比、最大层间位移角见表6。罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算满足规范1/120要求。X、Y向推覆能力谱与需求谱曲线见图4-5。
结构性能点相关参数 表6
图4X向推覆能力谱与需求谱曲线 图5Y向推覆能力谱与需求谱曲线
4.6结构舒适度验算
按照10年重现期的风荷载计算结构顶点横风向及顺风向的结构顶点加速度，本工程的计算结果为：顺风向0.060 m/s2，横风向0.147 m/s2，满足规范0.15m/s2的限值。
4.7超限加强措施
控制墙肢轴压比不大于0.50，南北窗间墙处按分离框架柱进行补充计算分析，并按两模型包络值进行配筋设计。剪力墙底部加强区取为一层～六层，过渡层取为七层～八层，采用一级抗震等级；对大堂处局部穿层肢墙采取特一级抗震构造措施，并在一、二层增设钢骨加强。在底部中震受拉（拉应力标准值大于ftk）处墙肢增设型钢，以型钢抵抗全部拉力，且型钢配置高于受拉区域二层，并采取特一级抗震构造措施。需构造加强的节点（转角墙、横墙、南北窗间墙，内墙支撑多梁的端节点）的约束边缘构件上延至轴压比0.30处（25层）。在楼板局部不连续处加大两侧板厚，并配置上、下双向通长钢筋，同时周边剪力墙设暗梁，以增大水平刚度。罕遇地震作用时，底部加强区内的部分墙肢进入塑性状态，施工图设计时增加设置型钢或加大配筋等加强措施，以提高墙肢延性及抗倒塌能力。
5结论
通过两个不同软件对整体结构的计算分析，互为验证后，结构的刚度与变形特性满足规范规定的限制要求，按设定的性能目标及相应措施，通过对超高层复杂结构进行弹性、弹塑性分析，实现预期的性能目标，采用比规范要求更高的抗震措施对重要的构件做适当的加强。
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, 2010。
[2] 孙建超，徐培福，肖从真，等。钢板-混凝土组合剪力墙受检试验研究[J]. 建筑结构，2008，38(6):1-6.
[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, 2010
[4] 徐培福. 复杂高层建筑结构设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社, 2005。
关键词:框架 － 核心筒结构体系; 超高层; 抗震性能分析; 动力弹塑性时程分析
中图分类号：TU323.5 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
本工程为一幢超高层综合写字楼( 图 1) 。主楼结构平面尺寸为 34. 6 × 34. 6 ( m) ，核心筒尺寸为 12. 6 ×15. 1 ( m) 。主楼地下 5 层( 高 20. 4 m) ，地上 47层( 结构出地面高度 179. 6 m) ，其中裙房共 7 层( 高 34. 5m) 。除避难层层高为 3. 9 m 外，其余标准层层高均为3. 4m。抗震设防烈度为 6 度，基本地震加速度为 0. 05 g，设计地震分组为第一组，建筑抗震设防类别为丙类。结构抗震等级为二级。主楼基本风压按 100 年重现期风压值 0. 45 kPa 考虑，地面粗糙度为 B 类。
图 1 建筑效果图
2 结构抗震超限情况及性能设计目标
本工程为高度超限的高层结构。设计时采用两阶段的抗震设计并采取相应的抗震构造措施来满足三个水准的要求，抗震设计在满足国家及地方规范的基础上，根据性能化抗震设计方法进行设计，并采取表 1 的性能控制目标。
表 1 结构构件抗震性能目标
3 结构抗震性能计算分析
分别进行结构在多遇地震，设防地震及罕遇地震作用情况下分析。
3. 1 多遇地震下结构性能分析
3. 1. 1 多遇地震下振型分解反应谱法计算分析
采用扭转欧联振型分解反应谱法对结构进行多遇地震作用下弹性分析，在强制刚性楼板假定条件下采用 STAWE，ETABS 及 MIDAS － Building 进行对比计算分析，控制结构的位移比、位移角、周期比、刚度比，抗倾覆及整体稳定等指标。上述不同力学模型计算结果表明，主要控制指标结果相近，未出现异常。表 2 ～3 为周期及位移角计算结果比较。
表 2 结构周期及振型
表 3 风和地震作用所得层间位移角
3. 1. 2 多遇地震下弹性动力时程分析
根据拟建场地特性选取了 2 组天然地震波，1 组人工波作为时程分析的输入。3 组地震波的反应谱与《抗规》标准地震反应谱的基本吻合，结构前三周期点上地震波反应谱的平均值与《抗规》标准地震反应谱相差均在 20% 以内。多遇地震弹性时程分析所得结构底部剪力峰值与按照《抗规》振型分解反应谱法进行分析所得的底部剪力的对比情况，可见单组地震波输入所得的底部剪力峰值均在《抗规》振型分解反应谱法( CQC) 的 65 ～135% 之间，3 组地震波结果的平均值与《抗规》振型分解反应谱法( CQC) 结果之差在 20%以内。满足高规要求。
表 4 时程分析底部剪力与 CQC 反应谱法对比
多遇地震时程分析时地震波主分量峰值统一取为18cm / s2。3 组地震波时程结果的平均值与 CQC 法的结果吻合较好，单组地震波计算所得的结构底部剪力峰值的最小值达到了反应谱法底部剪力的 89%。X 主向时 3 组地震波时程计算所得的结构最大层间位移角包络值为 1/2034，Y主向时该值为 1/2012，均小于按照规范规定计算所得限值1 /680。多遇地震作用下结构、构件的设计均取时程分析和反应谱方法的较大值，对反应谱方法的计算结果采用相应楼层地震力放大的方法来调整楼层地震剪力。最终计算结果均能满足规范要求。
3. 2 设防地震下结构性能分析
3. 2. 1 设防地震下振型分解反应谱法计算分析
采用中国建筑科学研究院研制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE 进行结构的中震弹性和中震不屈服设计。场地特性参考《抗规》规定取值，场地特征周期为 0. 35 s，水平地震影响系数最大值取为 0. 12( 对应于 5%阻尼比) 。
( 1) 位移分析。设防地震反应谱分析得到的结构两个主向的层间位移角 X 向最大层间位移角为 1/673，位于第34 层; Y 向最大层间位移角为 1 /720，位于第 34 层，均小于性能目标设定的设防地震下层间位移角限值 1/340。
( 2) 承载力分析。
1) 设防地震作用下 2 号楼核心筒剪力墙按照正截面承载力不屈服进行设计，其受剪承载力满足下式要求:
γGSGE+ γEhS*Ekh≤ Rd/ γRE
( 1)式中，γG和 γEh分别为重力荷载代表值和水平地震作用地震作用效应的分项系数; γRE
为抗震承载力调整系数; SGE和 S*Ekh分别为重力荷载代表值效应和未经调整的水平地震作用标准值效应; Rd为承载力设计值。计算表明，2 号楼结构核心筒剪力墙均能满足性能目标的要求。
2) 设防地震作用下框架柱按弹性设计。分析表明，所有框架柱均能满足式( 1) 的要求。
3) 设防地震作用下框架梁按正截面承载力不屈服进行设计。
4) 验算表明，钢筋混凝土连梁受剪承载力均满足下式，达到性能目标要求:
SGE+ S*Ekh≤ Rk
( 2)式中，Rk为按照材料强度标准值计算的截面受剪承载力，其余符号同式( 1) 。
3. 2. 2 设防地震下非线性动力弹塑性计算分析
计算程序为中国建筑科学研究院研制的 EPDA 结构动力弹塑性分析程序。梁、柱等构件采用纤维束模型模拟其弹塑性性质，剪力墙则采用非线性壳单元模拟。设防地震下的结构非线性时程分析采用 2 组天然地震波和 1 组人工波共 3 组地震波作为输入。地震波水平主分量的加速度峰值按照《抗规》的规定调整为 0. 05g，水平次方向的加速度峰值调整为 0. 0425g。结构阻尼比仍取为 0. 05。鉴于目前地震工程学科的研究尚存诸多课题有待解决，以及适宜的地震动加速度记录较少，处理非线性时程分析位移结果时仍需参考多遇地震的弹性反应谱分析结果。具体做法是: 将弹塑性分析得到的结构某部位在某地震波下的弹塑性位移与该部位在该地震加速度记录下的多遇地震位移之比作为弹塑性位移放大系数; 多组地震波的弹塑性位移放大系数包络值与结构弹性反应谱方法得到的该部位位移之积作为其结构弹塑性位移。本报告中对设防地震和罕遇地震非线性时程分析所得结构位移结果均采用这一处理方法。
设防地震作用下的弹塑性层间位移角 X 主向和 Y 主向时最大层间位移角分别为1/453( 第 27 层) 和 1/563( 第 28层) ，分别为规范弹性层间位移角限值的 1. 50 倍和 1. 21 倍，均小于设防地震水准下结构性能目标所定位移角限值 1/340。
设防地震作用下各组地震波 X 向底部剪力峰值与相应多遇地震水准时底部剪力峰值之比的平均值为 2. 04，Y 向为 2. 13。设防地震和多遇地震的主分量加速度峰值之比为2. 72。X 主向和 Y 主向设防地震作用下结构底部剪力峰值与相应的多遇地震作用下结构底部剪力峰值之比均小于加速度峰值之比，表明结构在设防地震作用下部分连梁出现塑性铰后，结构刚度有所下降，结构部分耗能机制已经形成，吸收的地震作用较相应的弹性结构有所减小。
3. 3 罕遇地震下结构性能分析
罕遇地震作用下结构的层间位移角计算方法同设防地震时的情况，即以各组地震波罕遇水准输入得到的结果与相应多遇地震输入结果的比值的包络值和多遇地震弹性反应谱分析的结果的乘积作为罕遇地震下的结构反应。结构罕遇地震下 X 向和 Y 向最大层间位移角出现在27 层，达到1 /189; Y 向最大楼层层间位移角为 1 /207( 28 层) 。罕遇地震下最大层间位移角均小于罕遇地震水准时结构性能目标所定限值 1/170。
各组地震波 X 向底部剪力峰值与相应多遇地震水准时底部剪力峰值之比的平均值为 3. 48，Y 向为 3. 83。罕遇地震和多遇地震的主分量加速度峰值之比为 6. 94。X 主向和
Y 主向罕遇地震作用下结构底部剪力峰值与相应的多遇地震作用下结构底部剪力峰值之比均明显小于加速度峰值之比，表明结构在罕遇地震作用下塑性发展程度较为显著，结构刚度下降较多，地震输入能量大多被进入塑性阶段的构件耗散。
( 1) 为提高结构核心筒剪力墙在罕遇地震下的抗剪能力。各片剪力墙的承担的剪力值均偏于安全地采用罕遇地震弹性反应谱分析的结果; 剪力墙的截面控制条件采用下式:
VGE+ V*EK≤ 0. 15βcfckbh0( 3)
式中，VGE和V*EK分别为重力荷载代表值和地震作用标准值产生的构件剪力，βc为混凝土强度影响系数，fck为混凝土强度标准值，b 和 h0分别为构件截面宽度和有效高度。验算表明，所有剪力墙均能满足式( 3) 的要求。
( 2) 罕遇地震下混凝土框架柱正截面承载力满足公式( 2) ，斜截面承载力满足公式( 1) 。均达到了性能目标的要求。外框架的大部分梁已经进入屈服阶段。满足性能目标的要求。
( 3) 罕遇地震下部分钢筋混凝土连梁已屈服。经验算，其抗剪能力满足下式的要求:
( 4)
式中符号意义同公式( 3) 。罕遇地震下连梁不会发生剪切控制型的破坏，保证了连梁良好的受弯耗能能力，达到性能目标的要求。
关键词：B级高度框架核心筒超限高层抗震性能设计
中图分类号： TU352.1文献标识码： A
1. 工程简介
本项目位于江苏省南通市新城区核心位置，毗邻中央CBD中南世纪城，地上建筑共分为6栋楼（1#~6#），包括综合商业、超高层酒店、高层商办、文化产业、超市及地下车库。项目总建筑面积约24.15万平方米（地上约18.85万，地下约5.3万）；2号楼超高层酒店地上单体总建筑面积约5.6万平方米，位于整体大地下室之上，抗震设防烈度为7度（南通为6度设防区域，因本工程为大型公建，故按7度设防）；抗震设防类别为标准设防类(丙类)；结构形式为框架核心筒结构；框架及核心筒抗震等级均为一级。
2．超高层酒店结构基本形式
本工程由裙房与塔楼构成，二者连为整体，无抗震缝。塔楼部分采用框架-核心筒结构，重力荷载主要由钢筋混凝土楼盖传到核心筒以及周边的框架上，然后由核心筒、框架把重力荷载传到基础。
裙房部分较低，采用仅设置框架柱即可满足计算要求。
侧向荷载：地震作用和风荷载由外框架和核心筒把作用力和荷载传到基础。
裙房层平面：平面长x宽=100.6mx 30.0m。
标准层平面：平面长x宽=46.9mx 30.0m。
核心筒长20.6m，宽9.6米，核心筒的总高与宽度的比值为148.6/9.6=15.5；Y向刚度相对较弱，如何加强Y向刚度为主要控制要点，针对这一不足，根据核心筒墙体的布置特点，采取了适当增加翼墙厚度，充分发挥组合墙体整体效应，提高核心筒在Y向的抗侧刚度；
Y向边榀框架不连通，对Y向位移控制不利；框架柱的截面变化尽量有利于Y向位移控制，X向收进；
裙房高度主屋面高度15.7m，为塔楼高度的0.106
上部塔楼质心与裙房底盘质心偏差约为11m，为底盘长度的11%
3．结构布置特点
3.1 底部平面尺度狭长： 2#底部商业单体长宽约为100mX30m，长方向超过规范限值较多，对单体长度超长的结构设计，需采取有效措施防止由于混凝土收缩和温度应力造成的建筑物开裂；板面设置贯通温度钢筋，单层单向配筋率不小于0.15%，加强楼板防裂性能，施工期间在适当位置设置施工后浇带，后浇带内板钢筋均按搭接处理，以释放混凝土早期收缩应力，选择合适的温度条件封闭后浇带，尽量减少温度应力对正常使用的影响；适当加强受温度应力影响较大的构件配筋。
3.2B级高层：酒店总高度约148.65m,采用现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构，根据《南通市建设工程抗震设防管理办法》的相关规定，此结构单体应按七度标准抗震设防，按规范的相关规定，属于B级高度的高层建筑；根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点（建质〔2010〕109号）》的相关规定，属需进行“超限高层抗震专项审查”的超限高层建筑。
3.3 立面收进变化大：底部商业大部分为三层，局部四层，收进尺度较大，但收进部分高度与房屋高度之比不大于0.2，不属于结构竖向不规则；大底盘的偏心率不大于15%，不属于竖向不规则范围。
3.4 局部开洞：酒店入口设置二层通高大堂，局部开洞，形成二根穿层柱，设计时应核对穿层柱的计算长度系数，柱配筋应满足长度系数修正后计算结果。
3.5 大量短柱：建筑总高度较高，单柱荷载较大，大量框架柱的柱净高与截面高度之比不大于4，柱箍筋应按规范要求全高加密。
4．结构设计分析
4.1 计算程序及主要参数：主体结构采用由中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》（2010版）进行整体分析，北京迈达斯技术有限公司开发的《三维建筑结构分析与设计软件MIDAS》（版本号：V2011）进行补充计算，其中小震反应谱计算采用SATWE和MIDAS，小震弹性时程计算采用SATWE。多遇地震下参数选取按规范参数与安评参数计算的基底剪力较大者采用，经比较安评参数基底剪力较大，故多遇地震动参数按安评采用。
主要计算参数详见下表：
4.2SATWE与MIDAS计算结果汇总：
4.2.1 结构质量分布：
SATWE：结构总质量10.88万吨，恒载9.97万吨，活载0.91万吨，平均每平方米恒载1.588吨，每平方米活载0.122吨。
MIDAS：结构总质量10.88万吨，恒载9.97万吨，活载0.91万吨，平均每平方米恒载1.588吨，每平方米活载0.122吨。
4.2.2 结构周期及位移指标：
周期指标：
4.3 小震弹性时程分析结果
根据建筑抗震设计规范GB50011-2010第5.1.2条规定，本建筑为一般不规则高层结构，应进行弹性动力时程分析。计算分析时采用由PKPM提供的2条天然波和1条人工波，分别为RH3TG055（人工波），TH3TG055（天然波），TH4TG055（天然波），三条地震波均包括X，Y两个方向的输入分量，主次方向峰值加速度比值为1：0.85。
时程法结构地震响应计算结果：
地震波时程特性与CQC对比结果：
结果表明，结构体系无明显薄弱层，且每条时程曲线计算得到的结构底部剪力均大于CQC法的65%，三组时程曲线计算得到的底部剪力平均值大于CQC法计算得到的底部剪力的80%，弹性时程分析结果满足规范要求。
5． 构件抗震设计性能目标
针对不同结构部位的重要程度，设计采用了不同的抗震性能目标，如下：
6．结构超限设计及计算措施
1）、地震参数选取按“安评参数”及“规范参数”计算后基底剪力大者取用。
2）、严格按规范要求控制剪力墙、框架柱的轴压比（剪压比），保证剪力墙、框架柱的延性，从而提高整个结构的变形能力。
3）、裙房屋面层楼板按规范要求加厚，并采用双层双向配筋加强。
4）、底部加强区墙体中震受拉，钢筋配置按中震不屈服控制，钢筋连接采用机械“A”级接头予以加强。
5）、穿层柱采用全高设置箍筋增强其延性设计，满足中震弹性。
6）、内隔墙采用轻质填充墙，尽量减轻结构的自重，减小地震作用。
7）、对裙房层顶层楼板补充应力计算，并根据计算结果采取中震不屈服进行加强。
8）、对穿层柱的设计剪力和弯矩取值不小于该层其它柱的剪力和弯矩设计值。
9）、对关键构件进行抗震性能化设计，满足抗震性能目标要求。
10）、采用PUSH对结构进行罕遇地震下的弹塑性静力时程分析，以考察结构在罕遇地震下的抗震性能，对分析中发现的薄弱部位采取相应的加强措施，保证重要部位不屈服，并控制整体结构的塑性变形满足规范1/100要求。
7．结语
本文概述了对该B级高度塔楼结构体系的研究、线弹性分析、弹性时程分析及构件的验算。各层面的分析结果表明目前的结构方案可以满足本文中所制定的目标，各项性能指标均符合国家现行规范要求，该工程结构体系成立，是安全可行的。主要的分析结论如下：
（1）该结构整移指标为地震荷载控制，小震作用下的最大层间位移角为1/902，风荷载下的最大层间位移角为1/1412，均满足规范小于1/800的要求；大震作用下最大弹塑形层间位移角为1/228，满足规范小于1/100的要求。
（2）筒体剪力墙满足中震抗剪弹性、中震抗弯不屈服及大震作用下截面限制的要求。
（3）跃层的框架柱满足中震抗剪弹性、中震抗弯不屈服的要求。
参考文献：
1.《南通市建设工程抗震设防管理办法》（通政发〔2009〕39号）
2.《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（建质[2010]109号）
3. 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)
【关键词】扭转不规则；结构分析；弹性时程分析
1 前言
本工程地下室及裙房采用框架结构,柱网尺寸8•1×8•1~8•7m,楼盖采用井字梁体系,一般柱截面为600×600 mm,框架柱混凝土强度等级为C50~C40,框架梁截面350×600及500×850 mm。
地下一层板为计算嵌固端,板厚取180 mm,地下一层顶板作为绿化与消防车道层,板厚取150 mm,其余板120mm。塔楼采用剪力墙结构,根据剪力墙重力荷载代表值的分布情况,以一级剪力墙轴压比限值0•5为依据,剪力墙厚从500~200 mm,混凝土强度等级从C60~C30。基础形式为筏基,主楼范围筏基厚度为2•2 m,裙楼筏板厚度为1m,并设置抗浮锚杆以解决抗浮问题。该工程的抗震设防类别为丙类,剪力墙、连梁、框架柱、框架梁抗震等级均为一级,地基基础设计等级为甲级。
2 结构布置
由于房屋高度属B级,且等效高宽比接近9•0,长宽比接近3•0结构在地震作用下的扭转不易控制,结构布置时在房屋周边护墙位置尽量布置剪力墙体并利用卫生间的窗台设置高连梁,在房屋中部减少剪力墙的布置量(如楼电梯间附近),以提高主体结构的抗扭刚度,控制结构的周期比与位移比,结构平面布置见图2。为了不影响建筑房间内部使用功能及美观效果,部分连接房屋下部较厚剪力墙之间梁的宽度未做成与剪力墙同宽,高连梁楼板以上为200mm,下部同剪力墙宽。
主体结构弧形阳台采用悬挑梁方式,边梁统一取500 mm高,个别悬挑跨度较大的梁采用变截面方式,悬挑梁宽度大于内部墙厚时梁宽不延伸至墙内,多余的悬挑梁上部钢筋采取构造措施在板内或墙内锚固。剪力墙底部加强区高度取到七层楼板顶面。楼板采用现浇钢筋混凝土板,悬挑阳台板100 mm,厨房、卫生间板100 mm,大屋面板120 mm,其余板根据跨度及受力大小取100~160 mm。
3 结构分析
3.1 结构的弹性整体计算分析
本工程采用中国建筑科学研究院编制的SATWE程序进行弹性整体计算,并采用PMSAP程序进行校核。结构计算考虑偶然偏心和施工模拟,考虑了双向地震作用。计算时于地下一层楼面加侧限并向下计算至地下三层。
场地特征周期取Tg=0•40 s,多遇地震影响系数最大值取αmax=0•083,其它地震参数均按规范取值。基本风压取成都地区100年重现期的风压值0•35 kN/m2,地面粗糙度按B类考虑。SATWE和PMSAP整体计算主要结果见表1•通过对这两种不同力学模型计算程序的计算结果分析对比,其主要计算指标接近,无明显差异。
3.1.1 主楼的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的要求。各栋楼的有效质量参与系数均大于90%,表明所取的振型数足够。
3.1.2 风荷载作用下层间位移角均
3.1.3 在考虑偶然偏心的地震荷载作用下,最大扭转位移比分别为1•29,属于扭转不规则平面,但均小于1•4,满足“高规”4•3•5条“B级高度建筑不应该大于该楼层平均值的1•4倍”的要求。
3.1.4 薄弱层的说明:经计算,第1~2层由于住宅大堂的原因,楼板有削弱,局部有连层剪力墙,因此这一层的层刚度比较小,因此在施工图设计中指定第1~2层为薄弱层进行分析设计。
3.1.5 剪力墙的最大轴压比均小于0•5,满足《高规》轴压比限值。
3.2 多遇地震下弹性时程分析
本工程采用中国建筑科学研究院编制的弹性动力时程分析程序进行多遇地震下弹性时程分析,选用了《场地地震安评报告》提供的拟建场地二组场地人工地震波和一组Ⅱ类场地上的地震波加速度时程曲线,计算结果表明:每条时程曲线计算所得结构底部剪力不小于振型分解反应谱法的65%,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法的80%,满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)[1]第3•3•5条的要求。施工图可采用两者较大层剪力进行构件截面设计。
4 超限情况
该工程已通过超限高层抗震设防专项审查,并按审查意见进行了相关施工图设计。主要超限项目如下:
4.1 B级高度的超高层建筑：
4.2 扭转位移比大于1.2且小于1.4;
4.3 楼板不连续:仅在1~2层大厅处去掉了部楼板,不满足楼板连续的要求。
5 加强措施
加强底部加强区特别是地面以上1~2层的结构设计,底部加强区墙体最小配筋率提高到0.3%,地上1~2层的约束边缘构件配筋率由规范限值的1.2%提高到1.3%,严格控制加强区剪力墙的轴压比不超过0.5。
6 结语
关键词：超高层；复杂高层；建筑结构；设计要点
1超高层及复杂高层建筑结构设计的要求
（1）科学分析构造。在设计超高层及复杂高层建筑结构过程中，设计人员需要对建筑的整体构造进行合理设计，严格遵循实用性与稳定性的原则，对结构设计细节加以高度重视，加固设计部分应力符合集中的部位。同时设计人员需要综合分析外界的环境因素，如风向风力、温度变化等，以免建筑物出现形变和侧移等问题，确保构造的稳定性[1]。此外，设计人员需要准确把握建筑材料的性能，尤其是材料的形变能力和延展性，以便因材料质量问题而影响建筑构造的使用性能。（2）优选结构方案。结构方案的选择是超高层及复杂高层建筑建设的前提与基础，因此设计人员需要以工程实际情况为依据，科学确定结构方案，在确保结构安全稳定的基础上，协调好建筑成本投入及结构优化之间的关系。同时构建系统科学的评价方案，在评价体系中纳入相关的评价标准，如自然因素、施工工艺、工程材料和设计要求等，然后分析和对比超高层及复杂高层建筑的结构设计方案，优选出最佳方案，保证工程的有序实施。（3）完善计算简图。在结构设计环节，计算简图的目的就是为方案的选择提供数据支撑，达到结构精细化分析的目的。由于计算简图的完善与否直接关系到结构设计的科学合理，因此在实际工作中，设计人员应体现出计算简图的全面性与直观性特征，对结构简图的绘制误差进行科学控制，以便获得关键性的内容，真实准确反映出工程的结构信息，便于工程的顺利开展。
2超高层及复杂高层建筑结构设计的要点
超高层及复杂高层建筑结构设计的要点具体表现为以下几方面：（1）注重概念设计。在超高层及复杂高层建筑的结构设计中，需要高度注重概念设计，适当提高结构的均匀性、完整性、规则性，保证结构抗侧力与竖向的传力路径相对直接与清晰；同时在设计中适当融合节能和环保的理念，构建切实可行的耗能机制，关注材料与结构的利用率，保证结构受力的完整性。（2）加强抗震设计。抗震设计保证超高层及复杂高层建筑安全性的前提与基础，要想做好抗震设计应做好如下几点：①关注抗震结构设计的方法和质量。由于地震作用方向的随机性强，对地震荷载进行准确计算后，需要从构件与结构等方面出发，科学选用抗侧力结构体系，使刚心与形心相重合，提高结构安全性能[2]。②认真考虑抗震设防烈度。抗震设防烈度是建筑结构设计的重要内容，在烈度设计中应以建筑物最大承受强度大小为主，以此增强建筑物的安全性与经济性，有效减少建设误差，保证人们的生命财产安全。③科学选择建材。抗震设计材料应具备材质均匀、高强轻质等特点，并且构件连接应有良好的延性、连续性、整体性，这样才能有效消耗地震的能力，降低地震反应，减少因地震造成的损失。④加强构件强度。为了增强超高层及复杂高层建筑结构的抗变形能力和抗震性能，可以选择强度较大的结构，如钢结构、型钢混凝土结构、混凝土结构等。（3）合理选择结构抗侧力体系。要想保证建筑的安全性，必须要对结构抗侧力体系进行科学选择，但是在选择过程中需要注意几点：①在实际设计环节，应该高度重视相关结构抗侧力构件的联系，使其形成统一和完整的整体。②如果建筑结构中涉及诸多抗侧力结构体系，则需要对其进行认真分析，科学评判其贡献程度，对其效用进行详细考察[3]。③从建筑物实际高度出发，对所学的结构体系进行确定，如建筑物高度不超过100m，框架剪力墙、框架、剪力墙为最佳体系构成；高度保持在100~200m的范围内，剪力墙和框架核心筒为最佳体系构成；盖度在200~300m的范围内，框架核心筒和和框架核心筒伸臂为最佳体系构成；高度低于600m时，衔架、斜撑、组合体、筒中筒伸臂、巨型框架为最佳体系构成。
3结束语
在超高层及复杂高层建筑结构设计过程中，需要对其设计要点进行准确掌握，从施工过程、抗震设防烈度和结构方案等方面处罚，做到科学分析构造、优选结构方案、完善计算简图，并加强抗震设计，注重概念设计，合理选择结构抗侧力体系。这样才能提高材料的利用率，保证建筑结构的稳固性和安全性，增强建筑的整体质量和使用性能，达到良好的设计效果。
参考文献
[1]吴荣德，李国方.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].住宅与房地产，2015，28：40.
[2]胡先林.试论复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建材与装饰，2016，10：124~125.
【关键词】：高层；超高层；建筑；结构；设计；
中图分类号：TU97 文献标识码：A
一．引言
目前我国复杂高层建筑与超高层建筑的蓬勃发展,从一定程度上反映了我国的建筑事业在向前发展。复杂高层建筑与超高层建筑能够发展的如此迅速，也是经济发展和建筑事业发展的必然结果。原因一方面是有些城市希望拥有一栋栋的高大的形象建筑，除此之外，还应该是因为高层和超高层建筑可以在有效面积的土地上发挥出最大的使用效益。建造高层建筑以及超高层建筑需要的费用要比一般建筑高很多。尽管如此，依然不会阻挡我们高层建筑的前进步伐，因为我国的建设发展需要它们。它们可以让土地使用率提高，因此高层建筑发展速度快就成为必然的现象。
二． 超高层建筑结构设计方法
（一）设计方略
1.超高层建筑设置避难层是消防的必然要求和选择，这样可以保证遇到火灾时人员得到及时的疏散。与此同时设置设备层也是对于机电设备使用的要求。一般超高层建筑要求是说可以两者兼而使用，但是对于更高的多功能使用的超高层建筑，要求不一样了。必须每15层设一个避难层兼设备层。当然了，还需要设有机电设备层。这就是说不但要考虑实际的荷载情况之外，还需要对设备的振动对相邻楼层使用的影响进行合理科学的考察。楼层的结构设计很重要,我们可以通过设置结构加强层，以此来提高结构的整体刚度。
2.超高层建筑的结构类型选择上要广泛选择，也就是说除了钢筋混凝土结构外，全钢结构和混合结构也是包括在内的重要结构内容。
3.超高层建筑的平面形状多为方形或近似方形，对于矩形平面其长宽比也要在要求之内，抗震设防的高烈度地区更要注意，应该采用规则对称平面。要不然的话会出现地震时候的扭转效应，效应太大，会直接影响建筑结构。
4.超高层建筑的基础形式包括等厚板筏基和箱基，一般不存在高层建筑中的梁板筏基。我们都知道，基底压力很大，这就要求建筑有很高的地基承载力，一般情况下基岩埋藏较浅。也就是说可以选择可选择天然地基，其他的一般均采用桩基。
5.房屋高度超过150m的超高层建筑结构要有良好的使用条件，这为了满足风荷作用下舒适度要求，结构顶点最大加速度的控制满足相关规定要求。
（二）注意事项
1.提高结构的抗震性能
抗震设防烈度与结构体系的选用密切相关的。要满足三个水准的设防性能目标，原因是地震作用太大，导致结构构件截面尺寸大，用材指标要求变高了。这就会导致工程造价也增加。对于超高层建筑房屋住宅必须要经抗震设防专限审查批准后方可进入正式设计。
2.根据建场地的岩土工程地质条件和抗震性能目标的确定进而来选择出合适的超高层建筑结构体系。同时还要考虑经济的合理性，总之综合考虑是关键。
3.建筑与结构的关系协调好。才能选择出合理的结构布置设计工作。
4.风作用水平力的降低 。
4.1迎风面积正方形平面形式要减小，最小的就是横向迎风面；我们在计算对角线方向的迎风面宽时候，圆形平面是最小的一面；风力降低最直接的方式就是在立面上适当位置开洞泻风。
4.2风力形心降低很关键。下大上小的立面体型要学会采用，也就是说要学会减小高风压迎风面积，特别指的是在高处的。这样可以使得重心降低，降低风的作用，可以做到减小建筑物底部的倾覆总弯矩。不仅如此还可以增大抵抗矩。这说的就是下大上小的立面体型对建筑底部的影响，可以让其稳定性得到提高，如巴黎的埃菲尔铁塔。
4.3 建筑平面形状可以选用体型系数较小的。圆形平面正多边形平面正方形平面，这属于体型系数从小到大可选择下列平面顺序。外形是采用流线光滑，避免建筑形式变得凹凸多变，体型系数可以减小整体和局部风压。
4.4 震动减小，输入能量耗散是重要的。采用阻尼装置是可行的，还可以加大阻尼比，降低震动影响，如台北国际金融中心大厦。
4.5剪重比。现在超高层建筑设计中对于剪重比的要求越来越严格，在实践重要的超高层建筑，剪重比的要求甚至还要更高。一方面，对6度区的最小剪重比要求是新增加的，然而严格的一刀切剪重比要求，也会存在一些问题。
4.6剪力墙的稳定性，新的高规征求意见稿对于墙体最小厚度要满足稳定性的要求强调了，但是规定的分析方法不够细致，墙体的水平无支长度是首先要考虑的问题，但是它并没有考虑到这里，也没有考虑到一边有翼墙，另一边没有的情况；只考虑了层高的楼层约束，是相对于沿着层高方向来的。还没有更好的考虑核心筒内部墙肢，可能几十层都没有楼板约束的情况，特别是当两边都是电梯井时。对于体稳定的简化计算公式无法涵盖这些情况的特殊性。
5.结构材料选用
超高层建筑结构材料的首选是要求：更轻、更强、更具有延性的材料。可以作为结构构件的主要材料包括钢筋混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土和纯钢材；而玻璃幕墙、铝合金幕墙钢塑复合板材等是用于外墙维护的；轻质隔断是属于内部隔墙用的；楼层面常选用压型钢板加混凝土面层，并在的钢承重构件表面加涂防火涂料。 其实，现如今超高层建筑的不断向前发展，这就说明我国的复杂高层已经超高层建筑设计技术有了很大提高，可以说已经走在了世界前沿水平。 三 如何做好高层建筑结构设计
合理选择构方案
一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，一个切实可行的结构形式和结构体系是关键。受力明确，传力简捷是结构体系要做到的。不同结构体系在同一结构单元不可以混用，地震区应做到平面和竖向规则的注意。总之，各种情况都要进行综合分析，充分协调很重要，在只有这样才能选择好结构方案，必要时应进行多方案比较，择优选用。
四．结束语
我国国民经济的在不断的向前发展，我国的高层建筑以及超高层建筑的发展也是时代的要求和必然选择。复杂高层建筑与超高层建筑的发展已经取得了显著的成果，建筑工程设计者们在为这样的成果高兴的同时，还应该不断的努力提高技术水平，减少同发达国家的差距，争创更优秀的成果。为共同提高超高建筑结构的设计水平而奋斗。
高层建筑物结构设计的合理性非常之重要，在实际的设计的过程中，工程师们应该要重视概念设计，并且能够制定出一套合理可行的结构方案，安全性与经济性并存。采取技术措施要有针对性，应保证结构分析计算准确性和设计指标的合理性，让中震和大震下的结构安全性能得到重视。总而言之结构设计是个全面的系统性工作。需要扎实的理论知识，灵活创新的思维。在工作态度上要做到严肃认真负责的。千里之行始于足下，建筑工程设计人员在设计的过程中应该从一个个基本的构件做起，深刻理解规范和规程的意义，只有这样我们的建筑事业才会更美好 ！
参考文献：
[1]范绍芝.侯家健.连体高层建筑结构研究综述.建筑结构.2009年8月
[2]苏健.高层结构体系弹性整体稳定性研究.浙江大学.2012年4月
关键词:建筑结构 ；超高层 ；结构设计 ；抗震
中图分类号：TU3文献标识码： A
传统的建筑防震技术主要是以加强建筑物的刚性和韧性之间的配合度来实现的,而近年来,我国开始引进国外的先进技术,采用了隔震的防震新技术,并结合我国的实际建筑施工水平进行了改良。目前以我国的建筑隔震结构设计技术水平来讲,主要的隔震技术方式是基础隔震,除此之外,还有中间隔震和悬挂隔震等技术方式。在实际的超高层建筑工程结构设计中,对于隔震的技术方式选用还需要结合具体建筑工程的要求来确定。
1. 隔震技术的应用
自我国引进隔震建筑物结构设计技术以来, 就在高层建筑工程中得到了广泛应用,并且随着技术人员的不断改进与创新,目前隔震技术除了能够在建筑工程建造设计中发挥重大作用,还能够对已经建设完工的高层建筑进行隔震结构改造,以提高现有高层建筑的抗震性能。一般来讲,隔震结构层可以设计在高层建筑的不同位置, 如防火层或设备层的结构部位,或者基础层和中间层也可以,甚至在高层建筑的顶层也能起到良好的抗震加固效果。
2. 隔震建筑物
隔震建筑物是指在建筑物结构中的某个层面采用了隔震层的加固技术, 这种隔震层装置是各种侧向劲度较小的隔震组件相互作用而形成的。其目的是为了加长整个隔震建筑物的周期,以消减外力作用在建筑物上的影响。其作用原理是因为在加长了建筑物的周期以后,会增大建筑物的位移,再加上各种消能组件的作用,就可以大幅度增高结构的阻尼比,而实现减少建筑位移量的目的。
3. 基础隔震技术
基础隔震技术是目前我国高层建筑抗震技术中应用最广泛, 也是效果最好的抗震加固技术,并且基础隔震的技术成本较低,但在隔震功能上却发挥巨大的效应,因地震而引起的地面运动频率对于基础隔震效果的影响非常小,共振现象的发生频率非常小,可以忽略不计。
3.1 基础隔震的概念
通常所指的基础隔震是指在建筑物的结构设计中, 为建筑基础与上部结构之间加设一层高度不大但有足够可靠的隔震设置,用以吸收由地面运动所带来的作用力,从而减少建筑上部结构中受到的地震影响,保证建筑物的稳定和安全,保护建筑物内部的人群和设备不受伤害,也有效制止了因整体结构破坏而引起的次生灾害。
3.2 基础隔震设计中需要注意的问题
由于基础隔震层要充分吸收建筑周边的所有地面运动作用力, 因此,在设计中,最好要将隔震层的面积范围稍大于建筑基础的范围,因此,在建筑施工中,要保证施工场地足够宽绰。在设置隔震层周边的挡土墙时,由于在其上部会产生墙外狭道等现象,因此在设计中要充分考虑到这一部分结构在地震作用中是否会发生位移而引起其他不良问题的出现。
3.3 基础隔震结构体系动力分析
在高烈度区地震波影响下, 高层隔震结构体系的上部结构弯曲变形已开始占了较大部分,在高烈度地区应用橡胶隔震结构,结构中的隔震支座可能会出现一定的拉应力或者非线性变形,但是结构整体是安全的。对于高层隔震结构体系,上部结构的倾覆弯矩较大,水平地震作用会引起隔震层的转动,结构的垂直荷载也较大,隔震层可能产生明显的竖向变形。对于这种情况, 隔震结构的地震反应不仅要按多质点平动体系进行分析,并且要考虑结构的摆动。因此应采用多质点平动加摆动计算模型,如图1 所示。
图1 基础隔震体系多质点平动加摆动动力分析模型
4. 中间层隔震技术
在实际的建筑工程中, 尤其是在城市中心的地区进行高层或超高层建筑施工时,往往会受到地面施工空间的限制,这时候也可以采用中间层隔震技术。这种隔震建筑物的结构可以分为三部分,即隔震层以下的建筑结构包括建筑基础、隔震层、隔震层以上的建筑结构。
5. 悬挂隔震技术
悬挂隔震技术是利用一定的装置将建筑物整体结构或大部分结构悬挂起来,以达到在地震时,地面运动作用不到建筑主体结构上的目的,从而实现有效抗震。但这种隔震技术结构中,悬杆所要承受的荷载较大,必须用高强钢来实现,但高强钢的柔性较差,容易在较大的垂直作用力下断裂。
6. 超高层建筑结构的隔震设计
针对超高层建筑结构的隔震设计,需要严格按照有关高层建筑规范条例的相关内容,结合建筑物所在环境的实际情况,遵循隔震设计的一般要求,采取合理的设计步骤,确保超高层隔震建筑物的结构设计达到最优化的效果。
6.1 隔震设计要求
(1)设计方案:建筑结构的隔震设计,应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求,与建筑抗震的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后,确定其设计方案。(2)设防目标:采用隔震设计的房屋建筑,其抗震设防目标应高于抗震建筑。在水平地震方面,隔震结构具有比抗震结构至少高0.5 个设防烈度的抗震安全储备。竖向抗震措施不应降低。(3)隔震部件:设计文件上应注明对隔震部件的性能要求;隔震部件的设计参数和耐久性应由试验确定;并在安装前对工程中所有各种类型和规格的部件原型进行抽样检测,每种类型和每一规格的数量不应少于3 个,抽样检测的合格率应为100%;设置隔震部件的部位,除按计算确定外,应采取便于检查和替换的措施。
6.2 隔震设计步骤
(1)结构隔震控制目标的确定。依据设防烈度或地震危险性场地条件以及工程的重要性,确定设防标准。(2)结构设计。确定上部结构方案与结构布置,初步确定上部结构构件尺寸及材料强度等级。由于设置了隔震层,上部结构所受地震作用降低很多。因此,对柱子轴压比的限制可适当降低,柱子的截面也可适当减少。这部分设计内容与非隔震建筑相同。(3)隔震装置的选用。根据隔震装置的承载力、刚度、变形等性能要求和规定,确定隔震支座的类型、个数和隔震支座的尺寸、布置并进行隔震支座设计。(4)结构隔震体系动力参数的确定。选择隔震结构动力计算分析模型,确定结构的刚度、自振周期、阻尼比等动力参数。(5)结构隔震控制验算。计算结构地震作用和结构的加速度、速度、位移、隔震的水平位移、支座轴力等地震反应,确认是否满足设防标准。
7.超高层隔震建筑物设计技术
超高层隔震建筑物设计技术主要有下列关键因素：
7.1长周期建筑物之隔震效果
隔震建筑物之最优越抗震效果即在延长建筑物基本振动周期，但高层建筑物基本振动周期往往超过3秒，隔震后即使将建筑物基本振动周期拉长至5秒以上，由反应谱显示，两者加速度反应相差有限。但是在增加阻尼比降低地震位移反应，则有其贡献。
7.2 倾覆作用造成隔震组件受拉力
隔震组件设计时必须考虑拉力作用，因此拉力试验成为规范修订之首要任务。
7.3风力作用
隔震层设计时必须考虑地震力作用，但是小地震或风力作用，隔震组件是否发挥功能？仍有待深入探讨。
8. 结束语
隔震建筑结构设计是目前抗震效果较为理想的技术方法,但其设计技术仍有很大的发展空间,还需要技术人员不断提高技术水平,完善技术方法，使我国的高层建筑抗震性能得到更进一步的加强。
参考文献：
【关键词】超高层建筑；结构设计
1. 工程概况
太古汇为太古汇广州发展有限公司在广州市天河路与天河东路交汇处的西北角建造的大型综合式项目。本项目的净用地面积为43980平方米，总建筑面积约为457584 平方米。项目包括三座塔楼：一号塔楼为一座主体39层高的办公楼，二号塔楼为一座主体29层高的办公楼，酒店A为一座主体28层高的酒店；一座约58米高的文化中心(包括剧院、图书馆、展览厅等)，及用作商场、电影院、宴会厅、停车场的裙楼及四层地库。地库深度为21米，开挖深度约为23米。
办公楼1为太古汇项目最高的一栋塔楼，其中主体结构高度182.6米，并在顶部设29.4米钢结构屋顶，建筑总高度212米。主体结构采用混凝土框架－核心筒结构体系。办公楼1平面大致成正方形；东南及西北角做切角设计，切角尺寸每层变化，营造出弧形建筑立面；同时为配合弧形外立面，办公楼1东南及西北角4根柱子设计为斜柱，最大斜率约6°。办公楼1标准层层高4.2米；一层大堂部分贯通二层，层高达14米；四层层高8.4米，中段设两个设备层/避难层，层高达8.1m。
1）办公楼1标准层结构平面图
2）办公楼1剖面图
2. 设计标准确定
1）结构设计标准确定
办公楼结构安全等级为二级；结构设计使用年限为50年；根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2004），办公楼1为标准设防类（丙类）建筑。
2）高层建筑类别确定
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)4.2.1条要求，钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和宽高比应分为A级和B级。B级高度高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严，并应符合相关条文规定。
办公楼1为框架－核心筒结构，7度设防。根据“高规”表4.2.1-1，A级高度，7度抗震框架－核心筒结构的最大适用高度为130米；根据“高规”表4.2.1-2，相同条件B级高度的最大高度为180米；办公楼1主体结构高度182.6米，属于超B级高度超限高层。同时，由于办公楼1采用型钢混凝土柱设计，根据《广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定》（DBJ/T15-46-2005）表10.1.2规定，型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构的最大适用高度为190米，本工程并未超限，所以，办公楼1仍按B级高度高层建筑进行设计。
3）抗震等级确定
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)表4.8.3规定，B级高度，7度设防的框架－核心筒结构的框架及核心筒抗震等级均为一级。
3. 设计荷载
1）楼面设计荷载
楼面设计荷载基本上按照建筑结构荷载规范取值，然而有部份位置按太古汇广州发展有限公司要求增加活荷载。本项目的附加恒载及活载取值见下表。
2）风荷载
a)规范取值
根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006）规定，广州市地区50年重现期基本风压为0.50KN/m2 ; 100年重现期基本风压为0.60KN/m2。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)第3.2.2条要求，对于对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压按100年重现期风压值考虑。根据“高规”附录规定，办公楼1属于对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压需按100年重现期风压值考虑。同时，根据《广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定》（DBJ/T15-46-2005）第2.2.2条，计算高层结构水平位移时，按照50年重现期的风压值计算。
结合上述规范，办公楼1计算位移时，按50年重现期的风压值计算；进行截面及配筋设计时，按100年重现期的风压值计算。
b)风洞实验
本项目聘请加拿大的RWDI风洞测试顾问进行风洞测试，以验证风荷载及塔楼结构是否符合舒适度之要求。有关风荷载方面，风洞试验得出结构风压小于规范要求，故此采用规范风压作结构分析及设计。有关行人舒适度方面，风洞模型于太古汇项目周边及范围之内共设有76个测试点用以分析行人舒适度。结果显示，于受风情况下，太古汇及周边的行人舒适度满意(超过80%时间，不论坐下或站立，都会感到舒适)；行人不会因烈风受到安全威胁(不会出现强于88km/hr风速的烈风)。
3）地震荷载
a)规范取值
计算地震影响时，办公楼1采用考虑扭转耦连的振型分解反应谱法，主要采用设计参数如下：
抗震设防烈度 7度
地震影响系数最大值 多遇地震 αmax=0.08*
罕遇地震 αmax=0.50
抗震设防类别 丙类
安全等级 二级
地震的分组 第一组
场地类别 II
设计基本地震加速度值 0.10g
特征周期 0.35s
同时根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)5.1.13条要求，本工程采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。
关键词：复杂高层；超高层；结构设计；设计要点
在高层和超高层建筑的结构设计工作中，面临的问题十分复杂，与普通建筑相比，高层和超高层建筑的结构设计工作难度更高。为了解决高层及超高层建筑结构设计的难题，有必要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨研究，这对我国城市发展以及建筑行业的发展都将起到重要的意义。
1、复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上的区别
复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上具有很大的不同，普通高层建筑的高度一般不超过200m，而复杂高层和超高层建筑的高度通常在200m以上，甚至可达到上千米。另一方面，普通高层建筑大多为钢筋混凝土结构，而复杂高层和超高层建筑通常采用混合结构或钢结构。此外，在复杂高层和超高层建筑的结构设计工作中，需要面对抗震要求、风荷载、舒适度、避难层、机电设备层、施工因素等一系列难题，可见复杂高层和超高层建筑的结构设计难度要远大于普通高层建筑。
2、进行复杂高层建筑与超高层建筑的结构设计时需考虑的问题
2.1设计方案方面的问题
在对建筑结构进行设计的时候第一步就要对建筑物的结构方案问题进行重要的思考。特别是对于那些复杂高层与超高层建筑来说，如果因为在选择结构设计方案的时候没有恰当的选择，那么就很容易引起整个结构设计方案大幅度的调整。正因如此，设计单位在对建筑物进行设计方案的制定时，不仅仅要把专业的东西结合进去，还要对去其他地区的实例进行考察，结合多方面的东西，来对方案进行有效的确立。
2.2建筑结构类型方面的问题
对复杂高层建筑与超高层建筑在展开选择结构类型的时候，结构设计工作者不仅仅要对建筑所在的地区的抗震度进行充分的考虑，还应该对建筑地区的外部环境的地质进行合理有效的分析。不仅如此，在一个方面还应该大量的减少建筑成本，对建筑工程造价问题进行充分合理的考虑，如果条件一样的话尽量选择成本比较低的借建筑结构。
3、复杂高层与超高层建筑结构设计要点
3.1严格选择合理的结构抗侧力体系
不同高度的高层建筑物，所采用的结构抗侧力体系也各不同，不同高度建筑物常用的结构抗侧力体系也不尽相同。在建筑结构设计上，要保证结构抗侧力构件能有效结合为一个整体，在复杂高层和超高层建筑结构体系设计过程中，如果采用多层抗侧力结构体系，那么应分析每种抗侧力结构体系的作用，要根据其作用的不同，对抗侧力构件进行科学的布置。在条件允许时，复杂高层和超高层建筑结构的抗侧力构件应该尽量做到相互连接，增强结构整体性，如可以通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互组合，例如广州东塔及其组合抗侧力体系，该建筑在结构设计中，就是通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互连接。另外也可以将通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱组合成整体，进而形成巨型框架，此外还有深圳平安大厦及其组合抗侧力体系，该建筑在结构设计中，就是通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱组合成整体。此外，也可以将纵横向墙体相互组合，形成组砼筒体或者组合墙，此抗侧力体系均可用于复杂高层和超高层建筑。
3.2概念设计的重要性
从以往的建筑工程中得出的经验，对于复杂高层和超高层建筑，应重视在其结构概念设计上的重要性，主要应重视以下几点：
（1）控制好建筑结构的均匀性和规则性，保证建筑结构的稳定性。
（2）保证建筑结构竖向和抗侧力有直接且有效的传力途径。
（3）保证建筑工程结构的整体性。
（4）在结构设计上，要保证绿色环保、节约能源。
建筑工程的结构设计要想满足以上几点，需要结构工程师和各专业设计之间的共同努力协作，只有协作好才能达到设计标准，保证工程质量。
3.3控制结构设计指标及计算结果的合理性
（1）合理选择分析软件
在建筑结构设计工作中已经普遍采用了信息化技术，目前计算机软件的种类十分繁多，各个软件的侧重点也不尽相同，因此，设计人员应该对各种软件有所了解，根据工程项目的实际情况，选择科学适用的计算机软件。
（2）充分考虑荷载作用
1）地震荷载
在复杂高层和超高层建筑进行结构设计时应考虑地震荷载的问题。对建筑施工场地进行地震安全性评价，结合安评内容并与规范规定采用的地震力合理对比，小震时应进行包络设计，同时根据规范要求合理选用地震波。
2）风荷载
在复杂高层和超高层建筑结构的设计过程中，风荷载对建筑物的影响很大，随着建筑物高度的增加，其风荷载也在不断的增加，对于建筑高度超过200m以上的建筑物，应进行风洞试验。
（3）合理控制关键设计指标
一定要合理控制各项关键设计指标，包括剪重比、自振周期、位移比、层间位移角、侧向刚度比与抗剪承载力比、核心筒和框架部分剪力与弯矩分配、单位面积下的重力荷载代表值、整体稳定性验算等等。
3.4结构性能优化分析
（1）在进行方案设计时，必须有结构专业的人员参与其中。
（2）复杂高层和超高层建筑在选择结构类型时，一定要充分考虑工程所建地的工程地质情况。
（3）要考虑工程的造价成本问题，在保证安全、质量的前提下，应尽可能选择造价较低的结构类型。
（4）要重视抗震设计，在复杂高层和超高层建筑的抗震方案设计过程中，要慎重的选择建筑结构的抗震材料，应有效控制地震发生时楼层间的位移限值，通过对发生改变的建筑构件和建筑层间的位移进行分析，得出构件的变形值，合理选择建筑结构的抗震方案。
3.5工程施工过程对设计的要求
在进行设计的过程中一定要充分考虑施工因素的影响，如在复杂高层和超高层建筑中，竖向构件的压缩变形会使建筑物的外形发生改变，而且影响建筑的内力分布。因此，为了避免建筑的外形发生改变，提高建筑结构设计的合理性，保证施工过程的安全，应对复杂高层和超高层建筑进行施工过程模拟和预变形演练。另外，在结构设计时，一定要注意复杂节点部位钢筋及钢材传力的可靠性，同时要考虑现场施工的可实施性。如在型钢混凝土梁柱节点中主筋与型钢相交时，通常采取以下4种处理措施：型钢表面焊接钢筋连接套筒；钢筋绕过型钢；钢筋与型钢表面加劲板相焊连；钢板上开洞穿钢筋等。在实际设计中，一定要合理选择处理措施，保证现场施工的可实施性。
4、结束语
综上所述，复杂高层和超高层建筑的结构设计特别关键，它直接关系到建筑物的质量和安全。所以我们在进行结构设计过程中，一定要综合考虑建筑物的抗侧力性，只有确保建筑结构体系的稳定才能保证建筑的安全。概念设计在复杂高层和超高层建筑结构设计中，占有很重要的比重，概念设计是否合理决定着高层建筑结构设计的好坏。在进行结构设计时，每个环节的设计都应高度重视，从而使建筑结构体系达到安全稳定，满足人们的使用功能要求。本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点提出几点建议，希望对相关设计工作有所帮助。
参考文献：
[1]董兴明.复杂高层建筑结构设计要点分析[J].中原建筑，2014（9）：70-72.
[2]辛晓宇.复杂高层、超高层建筑设计要点分析[J].科技创新与应用，2012（5）：219-220
