論述某復雜高層建筑結構設計

高彩霞

摘要：一些建筑企業為了彰顯自身的實力，建筑設計師為了創作更加具有代表性的作品，很多復雜的高層建筑結構設計誕生。雖然這代表著行業行業正在朝著現代化的方向發展，但是導致設計的難度也有所增加。若是設計人員不能全面的掌控，全方位的進行思考，必定會導致建筑結構設計不能滿足建筑工程項目建設的實際需求。本文就是針對某復雜高層結構設計進行深入分析，希望對相關設計人員有所啟示，促進我國建筑行業的不斷發展。

關鍵詞：某復雜高層結構；設計師；超限設計

引言：高層建筑是現代建筑的代表，很多的建筑設計人員認為，結構設計越為復雜，也就代表著自身的設計實力越有出色。建筑企業認為建設的高層建筑工程項目結構越為復雜，代表著企業的實力也就越強，導致很多的非常復雜的高層結構設計項目誕生。但是需要格外注重的是結構設計越為復雜，結構設計難度也會有所增加，很有可能因為設計人員考慮的不夠全面，導致結構設計不能滿足工程建設的實際需求，最終對建筑工程建設質量造成了非常不良的影響，不僅對建筑企業的經濟效益和社會效益有所影響，同時對于高層建筑應用人員的生命財產安全也會造成非常不良的影響，本文以某復雜高層結構設計為例，下面就進行詳細的闡述。

一、 工程概況

該工程屬于多功能高層綜合體建筑設計，在該工程的建筑空間結構設計中包含著室內步行街，還有眾多的商業店鋪。人們在這一高層建筑中不僅可以購買生活用品，也同時還可以觀看電影、運動健身、工作，是高度綜合的高層建筑項目。將該建筑工程主要劃分為兩個區域，第一個是商業區域，第二個是辦公區域。商業區域布置在高層建筑中的下部分，上部分為辦公區域。建筑項目的樓層最高達二十六層，工程項目整體的建筑面積為三十萬平方米。工程項目在±0.00

以下被裙房連接成為一個整體部分，以上依據建筑具有的層數、建筑的高度和相應的結構體系被設置成為三個單體部分。建筑工程結構設計的應用年限為五十年，需要保證建筑結構設計安全等級達到國家規定的二級標準。因為該工程項目屬于人口分布較為密集的商業區域，所以對于建筑的抗震性能必須要給予高度的重視，其抗震防裂程度需要設置為八度。設計人員必須要嚴格的保證建筑結構設計的合理性、科學性、可靠性，這樣才能保障建筑工程建設質量達到預期的設想，保證建筑應用人員的生命財產安全。

二、結構計算分析

（一）多遇地震作用下計算分析

本工程采用SATWE和PMSAP軟件進行三維空間有限元計算?？紤]5%偶然偏心和雙向地震作用兩種情況分別進行驗算；采用剛性樓板假定理論計算樓層位移和位移比；結構內力計算及配筋時考慮樓板開洞及大空間等影響，采用局部彈性膜分析模型。結構主要計算結果見表1～表3，由表1～表3可知結構在地震作用和風荷載下的最大位移角，周期比，位移比等參數均滿足規范要求。

（二）多遇地震作用下彈性時程分析

采用SATWE進行彈性時程分析，地震波選用程序內提供的兩組實際地震記錄和一組人工模擬的加速度曲線進行計算。時程分析法計算得到的結構最大相應結果與CQC法計算的結果列于表4，從表4中可以看出，對應于3條輸入的地震時程曲線，時程法計算得到基底剪力最大層間位移角和位移比基本滿足要求，每條時程曲線計算得到的結構底部剪力均不小于CQC法求得的底部剪力的65%，3條時程曲線計算所得的結構底部剪力的平均值不小于CQC求得的底部剪力的80%，滿足規范要求。

（三）中震作用下主要豎向構件驗算。

根據結構靜力和動力彈塑性分析法計算結果，由于設備層的存在，緩解了塔樓與裙房之間的剛度突變，結構的薄弱層部位反設備層以上的第2層左右，即結構的第8層，第9層位置為薄弱樓層，同時各單體在主塔樓15層～18層左右，由于抗側力構件斷面調整，結構有部分剛度突變的反應，設計中按薄弱層位置進行加強。本次設計對結構的薄弱部位的薄弱構件按中震不屈服進行抗震性能化設計。計算結果表明，底部加強部位核心筒剪力墻在重力荷載和中震水平作用標準效應下均未出現拉應力，所有墻體均能滿足中震不屈服的性能目標。

三、針對超限及復雜結構問題采取的措施

（一）主裙樓連為一體

形成大底盤單塔、雙塔結構，塔樓結構與底盤結構質心的距離大于底盤相應邊長的20%，豎向收進大于25%，為保證結構底盤與塔樓的整體作用，將裙房屋面板加厚至150mm，并設置雙層雙向拉通鋼筋，配筋率不小于0.25%，裙房屋面上下層結構的樓板加厚至120mm，并設置雙層雙向拉通鋼筋，配筋率不小于0.25%；塔樓中與裙房連接體相連的外圍柱、墻從固定端至裙房出屋面上一層的高度范圍內，在構造措施上按抗震等級提高一級進行加強。

（二）樓板凹凸和樓板局部不連續

為加強步行街和中庭兩側結構單元之間以及大洞口兩側結構單元之間的連接，設計中采用通過增加連接部分樓板厚度及加強樓板和聯系梁的配筋等措施改善平面內洞口兩側的整體工作性能。對連接部位及大洞口兩側的樓板厚度加厚至150mm，并設置雙層雙向拉通鋼筋，配筋率不小于0.25%，連接部位的梁配筋按中震不屈服進行加強，保證大震下水平力的可靠傳遞。同時由于平面不規則引起的扭轉效應較為顯著，設計中控制邊緣的豎向構件軸壓比、剪壓比及其配筋。

（三）局部豎向構件不連續

為減小中庭部位的懸挑長度及改善影廳局部受力性能，保證地下車庫的正常使用及建筑的空間效果，增設部分不落地框架柱，形成部分局部轉換結構，該部位影響范圍雖小，但轉換構件受力復雜，設計中采用將該部位轉換構件抗震等級加強一級，并按框支轉換層結構的構造要求對轉換部位的樓板、框支梁、框支柱配筋加強。

（四）地基基礎設計

本工程主樓為地下2層、地上25層～26層（含設備夾層）框架-核心筒結構，裙房為地下2層、地上4層框架-剪力墻結構。方案中按主體所在部位附帶裙房分為三部分，每一部分主體與裙樓連為一個整體，荷載差異非常大：主體部分塔樓下基底壓力達到700kPa～800kPa左右，而裙房部分由于基礎埋深大，地下水位較高，上部荷載小，不足以抵抗地下水水頭壓力引起的浮力，需進行抗浮設計，兩者之間的差異沉降顯而易見?？紤]到主體所需單樁承載力大，且裙房存在抗浮問題，本次設計主樓筒體部分擬采用后壓漿鉆孔灌注樁---筏板基礎，邊框架柱對應部位采用后壓漿鉆孔灌注樁---承臺+防水板的基礎形式，減小主樓沉降及主樓核心筒部位與周邊框架柱部位的差異沉降，工程樁有效樁長暫定30m，樁徑700mm，間距2.1m。裙房也采用樁基，同時承擔抗壓（水位較低時）及抗拔（現狀水位時）作用，有效樁長暫定23m，樁徑700mm。主裙樓之間設置沉降后澆帶，待主體沉降穩定后澆筑以減小沉降差。后澆帶澆筑之后，由于降水停止，引起裙房部分發生上浮，按抗浮設計最不利部位變形計算，在主裙樓交接部位的3跨內配置抵抗不均勻沉降的鋼筋。預估主樓單樁豎向承載力極限值為9000kN，裙房單樁豎向承載力極限值為7000kN，抗拔承載力極限值為3000kN。

結語：復雜高層建筑結構設計時應進行抗震性能化設計，針對構件的重要程度提出不同的抗震性能目標，并采取對應的抗震加強措施。多方面的考慮建筑結構設計，嚴格的保證建筑結構設計質量，促進建筑行業的不斷發展

參考文獻

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