王勇 李运河

摘要：由于城市人口急剧增加，为了能够满足人口需求，同时做到节约土地资源，由此设计人员更倾向于对高层建筑进行设计。近些年来，由于建筑设计技术以及施工技术的发展，超限高层建筑逐步发展起来。虽然这大大缓解了城市发展人口过量的问题，但是由于高度非常高，结构相对也比较复杂，因此对设计提出了非常高的要求。本文正是从设计角度对超限高层建筑进行了研究。

关键词：超限结构；设计；分析

1 建筑超限结构的特点分析

由于根据超限建筑物本身进行构建有利的特点而言，一般采用常规的钢筋混凝土结构就能解决问题，就不需采取钢结构或者钢-混凝土组合结构等在超高层常用的类型。但由于采用钢筋混凝土，结构自重较大，周期较长的特点，一般建筑应用中根据结构本身的特点。可自行选择采用何种结构。

另外，根据工程自身的指标，如果采用框架——核心筒结构体系即可满足刚度和受力要求，就不需采取加强层、蒙皮或巨型支撑等特殊的手段。在常遇地震和风载作用下，最大层间位移角为Y向的设计时要大于规范限值（1/500）。

如果采用核心筒结构体系，应避免减少刚度偏心，设计上注意核心筒设计的刚度要求；整体偏向左侧，为提高结构抗扭刚度，在不影响建筑功能的情况下，整个外围框架梁的均值应加高至900。为尽量减少刚度差异过大而给结构抗震带来的不利影响，设计时应考虑满足对刚度指标的需求。

2 超限高层结构设计要点

2.1 结构的超高问题

在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。

2.2 避免严重不规则设计

考虑结构的规则性，超高时建筑结构规则性的要求应从严掌握，在新规范与旧规范对比下，新规范在这方面做了较大的变动，增添了一定的限制条件，如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等。由此，在设计过程中：应采取有效措施妥善地处理结构布置、防震缝设置、转换层和水平加强层、薄弱层和薄弱部位、主楼与裙房共同协同工作等；结构基本周期和变形特征应控制在规范设定的合理范围内；楼层最大层间位移应符合规范限值要求；值得注意的是，当计算的最大层间位移角小于规范限值的40%时，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松；应有明确的多道抗震防线；对混合结构、钢支撑框架结构的钢框架，其重要连接节点应保证使结构有足够的冗余度，形成多道抗侧力体系；多塔、连体、错层以及带转换层、加强层等复杂结构，应减少不规则类型和不规则程度；不宜超过《高规》最大适用高度。

2.3 计算结果的工程判断

在建筑结构分析与计算阶段，要准确、高效地对工程项目进行内力分析并按照规范的要求进行设计与处理，做好工程设计中的每一步工作。抗震墙与框架剪力分配、最大层间位移的位置和分布。结构各层最小地震剪力系数要求，Ⅲ、Ⅳ类场地条件时尚宜适当提高。结构时程分析输入地震波要求，当取七组及以上的时程曲线时，取计算结构的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

2.4 基于性能的抗震设计方法

在结构设计中，采用基于性能的抗震设计方法，首先应满足最小地震剪力系数、混凝土构件最小配筋、轴压比、剪压比、钢构件最大长细比要求，避免部分结构或构件破坏导致整體结构丧失承载能力；不应同时采用多塔、连体、错层、带转换层以及带加强层等五种类型中的三种以上的复杂类型。按超限的程度，对关键构件和薄弱部位采取比规范更严格的抗震措施。如：中震弹性设计、大震下抗震承载力验算。当房屋超过《高规》B级高度、或房屋高度、平面和竖向规则性等三方面均不满足规范规定时，应进行专项试验研究、改变结构类型、改变结构材料或采用抗震新技术等。应根据烈度、超限程度和在结构中所处部位，提高抗震等级、内力调整、轴压比、剪压比、钢材的材质等要求，确实提高结构延性。尤其要注意控制柱、墙的轴压比和钢结构构件长细比等。根据结构的实际情况，采用增设芯柱、约束边缘构件、型钢混凝土、钢管混凝土构件、钢结构等提高延性的措施和消能减震新技术。对抗震薄弱部位应从承载力和构造两方面加强。

3 超限高层建筑结构设计中需要注意的问题

3.1地基设计需要注意的问题

多层建筑地基设计非常简单，经验丰富的设计者只要按照基础设计资料进行设计即可，出现问题的可能性并不大。但超限高层建筑却不能如此随便，因为高度非常高，地基承载力要求非常高。因此在进行地基设计之前，施工单位必须预先进行地质勘探，设计人员依据勘探数据报告来设计，以此保证地基承载能力达到超限高层建筑要求。总之，实际设计期间，设计者必须以勘探结构为依据，考虑众多因素，完成基础结构设计工作。

3.2抗震设计中需要注意的问题

超限高层建筑抗震设计应该是结构设计重点考虑的问题之一。为了提升超限高层建筑的抗震性，设计人员尽量不要应用框架体系，可以选择应用框架-剪力墙结构，也可以选择应用筒体结构体系。设计者在进行设计时，一定要对实际情况加以了解，根据超限高层建筑的刚度和抗震需求来进行结构体系设计，这样不容易出现设计返工的问题。

3.3现浇钢筋混凝土楼板设计需要注意的问题

①从钢筋混凝土的现浇楼板的各种受力体系分析，不管是按哪种设计中对其受力状态的考虑，都是局限于楼板平面上应力的变化以及板平面受剪的变形。即使对板端的嵌固端节点所产生的弯矩进行考虑，也仅仅是对板平面的弯曲或者屈曲所产生的应力进行了考虑。而在对楼板的受力体系进行分析时，对于现浇结构的构件间的在三维空间之中怎样进行内力分配和协调变形，则根本没有进行考虑。

②在进行楼板钢筋的配置设计时，部分的设计者只是按照单向板来进行计算，只是以分离式的负弯矩钢筋来作为支座处的支撑，这种设计方法所计算出来的受力情况和实际的受力情况存在着较大的出入，所以导致混凝土楼面的抗拉能力分布不均，很容易导致局部裂缝的产生，同时由于对于构造配盘及放射筋等重视度不够，所以一些薄弱环节没有加强筋的配置，为质量安全埋下了隐患。

3.4连续梁设计需要注意的问题

连续梁按单梁进行设计，此情况大多出现在阳台边梁的设计之中。为了更便于分析结构受力情况，设计者把应为连续梁的梁按照简支梁来设计，使得梁在支座上部的负筋配置过少。从而引起了梁在支座附近上部的受拉区出现竖向上的裂缝，从而导致梁上部拦板处出现竖向的裂缝。若此边梁的长度较长，那么出现的问题将会变得更加严重。

4 结语

超限高层建筑可能会成为城市建筑建设重点。由于此种类型的建筑结构更为复杂，因此设计者要多加注意，避免出现安全隐患。而要做到这一点，设计人员必须统筹安全，全面考虑，对超限高层建筑各个部位具体受力情况加以分析，选择适宜的参数，以此确保建筑结构受力合理，即便受到意外情况也不会发生严重问题。

参考文献

[1]方娇. 某超限高层基于性能的抗震设计研究[D].合肥工业大学，2012

[2]关建强. 某超限高层建筑的动力反应与结构分析[D].浙江大学，2012

[3]刘军进，肖从真，王翠坤. 复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J]. 建筑结构，2011

（作者单位：1.济南市人防建筑设计研究院有限责任公司；

2.山东省华都建筑设计院有限公司）