（1）關(guān)于結(jié)構(gòu)整體高寬比的討論
高度和高寬比是超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制因素，也是決定結(jié)構(gòu)剛度的重要指標(biāo)；基底傾覆力矩與建筑高度的平方成正比；建筑頂部側(cè)移與建筑高度的四次方成正比，并按結(jié)構(gòu)寬度的三次方遞減。高寬比直接與超高層結(jié)構(gòu)的受力性態(tài)相關(guān)：高寬比<2，剪切變形為主；高寬比=2~5，彎剪變形；高寬比>5，彎曲變形為主；高寬比>9，塔樓風(fēng)荷載下加速度較大， 舒適度需要重點(diǎn)考慮。超高層結(jié)構(gòu)由于占地和功能的限制，基底尺寸通常不會(huì)過大，一般為60~80m左右，因此，對(duì)于超過400m以上超高層，高寬比一般為7~9。 當(dāng)高寬比超過8時(shí)，通常外筒設(shè)計(jì)為巨型框架或巨型支撐框架（框筒），有效提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。當(dāng)高寬比超過8時(shí)，橫風(fēng)向效應(yīng)顯著增強(qiáng)，在8度設(shè)防以下地區(qū)，風(fēng)荷載通常成為控制因素。
（2）關(guān)于核心筒高寬比的討論
核心筒高寬比的影響：對(duì)于常規(guī)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，核心筒承擔(dān)著大部分剪力和傾覆力矩，故核心筒高寬比也是一個(gè)重要參考因素。但對(duì)于超高層而言，巨型框架、支撐框筒等高度更大的外框結(jié)構(gòu)常常取代了一般框架，因此，核心筒的承擔(dān)剪力和傾覆力矩比例會(huì)降低。
核心筒面積比例指核心筒的圍合面積占樓面面積的比例，是另一個(gè)重要參考指標(biāo)。圍合面積比例<20%，核心筒剛度偏弱，宜加強(qiáng)外框筒，采用支撐框筒或巨型結(jié)構(gòu)；圍合面積比例=20%~27%，核心筒剛度適中；圍合面積比例>27%，核心筒剛度較大，承擔(dān)剪力和傾覆力矩比例大幅提高，應(yīng)尤其注重核心筒的性能化設(shè)計(jì)及二道防線設(shè)計(jì)。
（3）結(jié)構(gòu)體系選型研究
結(jié)構(gòu)高度達(dá)到450m時(shí)，對(duì)于不含伸臂桁架的弱框筒和筒中筒體系，結(jié)構(gòu)剛重比成為主要控制參數(shù)，外框梁截面顯著增大。我國(guó)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)框架-核心筒體系要求，外框承擔(dān)的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值不宜小于結(jié)構(gòu)底部剪力標(biāo)準(zhǔn)值的10%。由于框筒體系、弱框筒體系柱距密，框架梁截面高，外框的剛度相對(duì)較大，因此，分配的地震剪力較多，可以滿足規(guī)范10%的要求。 對(duì)于框架-核心筒、巨型框架-核心筒體系超高層建筑，由于外框柱距較大，外框剛度相比核心筒小很多，10%的外框剪力標(biāo)準(zhǔn)值較難滿足。
從結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，350m高度選擇框筒-核心筒體系較優(yōu)； 450m高度選擇巨型框架-核心筒體系較優(yōu)；對(duì)于450m以下的超高層建筑：當(dāng)結(jié)構(gòu)處于基本烈度7（0.1g）、基本風(fēng)壓0.6kN/m2時(shí)，結(jié)構(gòu)彈性指標(biāo)受風(fēng)荷載控制；當(dāng)結(jié)構(gòu)處于基本烈度8（0.2g）、基本風(fēng)壓0.40kN/m2時(shí)，結(jié)構(gòu)彈性指標(biāo)受地震作用控制；當(dāng)結(jié)構(gòu)高度達(dá)到450m時(shí)，結(jié)構(gòu)剛重比成為主要控制參數(shù)，宜設(shè)置伸臂桁架以提高結(jié)構(gòu)剛重比；當(dāng)結(jié)構(gòu)高度超過450m時(shí)，弱框筒和筒中筒結(jié)構(gòu)體系采用外框梁截面較高，導(dǎo)致用鋼量較大，經(jīng)濟(jì)性較差；隨著結(jié)構(gòu)高度增加，巨型框架結(jié)構(gòu)體系表現(xiàn)出良好的受力性能和經(jīng)濟(jì)性；超高層結(jié)構(gòu)體系選型需要綜合考慮結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性、施工的可行性及周期、建筑功能與景觀的影響，因此，結(jié)構(gòu)體系選型需要在超高層項(xiàng)目方案階段盡早介入。
（4）伸臂桁架結(jié)構(gòu)研究
伸臂桁架結(jié)構(gòu)概念：高層建筑框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，存在側(cè)向剛度不足、核心筒傾覆力矩偏大的缺陷。通過設(shè)置抗彎剛度較大的伸臂桁架，連接核心筒和外框架，可將周邊柱的軸向剛度用來增加結(jié)構(gòu)的抗傾覆力矩，顯著提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，減小核心筒傾覆力矩。
伸臂桁架有四種結(jié)構(gòu)形式：1）兩點(diǎn)連接方式；2）單點(diǎn)上部連接方式；3）單點(diǎn)下部連接方式；4）單點(diǎn)中間連接方式。采用SAP2000對(duì)各種伸臂桁架形式進(jìn)行了極限承載力分析，得出結(jié)論:形式2,3的剛度較好，形式4的強(qiáng)度較好。
伸臂桁架結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)：1）伸臂桁架與核心筒連接節(jié)點(diǎn)，采用方式1即伸臂桁架正方（工型），采用單板與墻體內(nèi)鋼骨連接。其優(yōu)點(diǎn)是墻肢內(nèi)連接簡(jiǎn)單，適用于墻肢較薄情況。缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)板較厚，應(yīng)用工程案例有重慶國(guó)金中心，上海中心7、8區(qū)節(jié)點(diǎn)；采用方式2即伸臂桁架側(cè)方（H型），采用雙板在墻體內(nèi)與鋼骨連接。 其優(yōu)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)板厚度較小，缺點(diǎn)是墻體內(nèi)鋼筋連接復(fù)雜，適用于墻肢較厚情況，應(yīng)用工程案例有深圳京基中心，上海中心1~6區(qū)。 2）伸臂桁架與框架柱連接節(jié)點(diǎn)：采用方式1其優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)力傳遞直接，節(jié)點(diǎn)板最少，適用于十字形鋼骨； 缺點(diǎn)是伸臂桁架與框架柱內(nèi)縱筋、箍筋相碰（型鋼混凝土柱的缺點(diǎn)），應(yīng)用工程案例有重慶國(guó)金中心、上海白玉蘭廣場(chǎng)。采用方式2的優(yōu)點(diǎn)是適用于鋼管混凝土柱或者內(nèi)包鋼管的型鋼混凝土柱，缺點(diǎn)是伸臂桁架與框架柱內(nèi)縱筋、箍筋相碰（型鋼混凝土柱的缺點(diǎn)），應(yīng)用工程案例有上海中心等。
（5）耗能阻尼器應(yīng)用研究
阻尼器的布置共有三種方案，方案1為單根阻尼支撐的布置形式；方案2為水平方向布置粘滯阻尼器；方案3為垂直方向布置粘滯阻尼器。
設(shè)置阻尼器后，優(yōu)化了加強(qiáng)層構(gòu)件之間的相對(duì)剛度比，弱化了地震作用下的層間剛度突變，降低了核心筒墻體的損傷程度，提高了主要豎向構(gòu)件的地震作用安全度。
設(shè)置阻尼器后，部分的塑性耗能被粘滯阻尼器耗能代替，從能量的角度說明阻尼器對(duì)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件起了保護(hù)作用。
在伸臂桁架阻尼器布置方案的選擇上，一般應(yīng)將粘滯阻尼器設(shè)置在變形和速度最大的位置，使得粘滯阻尼器充分變形，最大程度地耗散地震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。將粘滯阻尼器設(shè)置在伸臂桁架與外框架連接處的方案3，比方案1、2減震效果更明顯。
環(huán)帶桁架阻尼器較優(yōu)位置研究：由結(jié)構(gòu)阻尼環(huán)帶最優(yōu)位置研究，可以看出：
1）最大層間位移角與最大層間相對(duì)速度出現(xiàn)的位置較為一致。
2）將阻尼器布置在層間位移角或?qū)娱g相對(duì)速度大的位置，減震效果較好，這與《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》待審稿的條文3.1.6消能部件宜設(shè)置在層間相對(duì)變形或?qū)娱g速度較大的位置相符。
環(huán)帶桁架阻尼器與結(jié)構(gòu)高度的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)：
1)從基底剪力和層間位移角分布來看，隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，阻尼器的耗能效率在降低，當(dāng)塔樓高度增加到 400m以上時(shí)，阻尼器對(duì)降低塔樓層間位移角的效果不明顯了；
2)從耗能和層間速度角度來看，隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，塔樓在地震作用下的層間速度降低，這導(dǎo)致阻尼器的效率下降，從而使塔樓結(jié)構(gòu)高度在超過400m后，整體的耗能減震效果逐漸不明顯。
（6）巨型柱設(shè)計(jì)研究
上海中心巨型柱受力情況：豎向荷載分配：54%；底部剪力分配：57%；底部?jī)A覆力矩分配：79%；巨型柱的地位非常重要，對(duì)構(gòu)件的選型需要重點(diǎn)考慮。目前常用的兩種構(gòu)件形式： 1）SRC型鋼混凝土柱，包括上海中心、深圳平安、上海環(huán)球金融中心等；2）CFT鋼管混凝土柱，包括天津117、臺(tái)北101、深圳京基中心等。上海中心巨型柱選型時(shí)，從受力角度，兩種巨型柱形式都滿足要求；從吊裝和安裝角度，型鋼混凝土柱較有優(yōu)勢(shì)。450m以上巨型柱的結(jié)構(gòu)會(huì)越來越多的使用，上海中心8個(gè)巨型柱，這個(gè)柱子是一個(gè)三維體，在做這個(gè)項(xiàng)目前兩三年就開始研究了。臺(tái)北101柱子是243米，三米以內(nèi)都可以用這個(gè)柱子斷面形，三米以外都不行，我相信他們做這個(gè)之前也有研究積累。我們也對(duì)彈塑性強(qiáng)度也做了研究，延性系數(shù)達(dá)到2.81，所以應(yīng)該說巨型柱還是可以當(dāng)作一般柱在構(gòu)造中特殊處理。
打印本文 
關(guān)閉窗口 
