【刀哥论项目51】超高层结构设计之六脉神剑

本帖最后由 小_李_飞_刀 于 2017-3-20 20:48 编辑

国内外高层建筑发展很快，层数日益增多，高度日益增高，体形越来越复杂，结构体系越来越新颖。高层建筑的这种发展趋势，对高层建筑结构提出了新的要求和挑战。

一、结构整体高宽比　
高度和高宽比是超高层结构设计的主要控制因素，也是决定结构刚度的重要指标；基底倾覆力矩与建筑高度的平方成正比；建筑顶部侧移与建筑高度的四次方成正比，并按结构宽度的三次方递减。高宽比直接与超高层结构的受力性态相关：高宽比<2，剪切变形为主；高宽比=2~5，弯剪变形；高宽比>5，弯曲变形为主；高宽比>9，塔楼风荷载下加速度较大， 舒适度需要重点考虑。超高层结构由于占地和功能的限制，基底尺寸通常不会过大，一般为60~80m左右，因此，对于超过400m以上超高层，高宽比一般为7~9。 当高宽比超过8时，通常外筒设计为巨型框架或巨型支撑框架（框筒），有效提高结构的抗侧刚度。当高宽比超过8时，横风向效应显著增强，在8度设防以下地区，风荷载通常成为控制因素。

二、核心筒高宽比
　　对于常规的框架-核心筒结构体系，核心筒承担着大部分剪力和倾覆力矩，故核心筒高宽比也是一个重要参考因素。但对于超高层而言，巨型框架、支撑框筒等高度更大的外框结构常常取代了一般框架，因此，核心筒的承担剪力和倾覆力矩比例会降低。 核心筒面积比例指核心筒的围合面积占楼面面积的比例，是另一个重要参考指标。围合面积比例<20%，核心筒刚度偏弱，宜加强外框筒，采用支撑框筒或巨型结构；围合面积比例=20%~27%，核心筒刚度适中；围合面积比例>27%，核心筒刚度较大，承担剪力和倾覆力矩比例大幅提高，应尤其注重核心筒的性能化设计及二道防线设计。

三、结构体系选型
从结构经济性角度出发，350m高度选择框筒-核心筒体系较优； 450m高度选择巨型框架-核心筒体系较优；对于450m以下的超高层建筑：当结构处于基本烈度7（0.1g）、基本风压0.6kN/m2时，结构弹性指标受风荷载控制；当结构处于基本烈度8（0.2g）、基本风压0.40kN/m2时，结构弹性指标受地震作用控制；当结构高度达到450m时，结构刚重比成为主要控制参数，宜设置伸臂桁架以提高结构刚重比；当结构高度超过450m时，弱框筒和筒中筒结构体系采用外框梁截面较高，导致用钢量较大，经济性较差；随着结构高度增加，巨型框架结构体系表现出良好的受力性能和经济性；超高层结构体系选型需要综合考虑结构经济性、施工的可行性及周期、建筑功能与景观的影响，因此，结构体系选型需要在超高层项目方案阶段尽早介入。

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