某超限高层结构的优化设计设计探讨

某超限高层结构的优化设计设计探讨

杨大志

中国建筑科学研究院深圳分院广东深圳518057

摘要：建筑结构的设计目的就是为满足建筑功能，同时兼顾结构经济、技术合理地建设工程项目，而为达到良好的社会、经济效益，在超高层结构设计中，结构优化设计尤为重要，本文将以深圳某工程以优化设计为目的，对某超限高层结构优化设计过程进行探讨。

关键词：优化设计；结构布置；超限高层结构

一、工程概况

项目位于深圳市福田区。项目总用地面积7598.45平方米，总建筑面积108606平方米。本项目共两栋超高层建筑分别为１栋和２栋，本文详细分析２栋，２栋地上共29层，建筑高度138.50米，一层至七层为商业，八层至十一层为公寓、十二层和二十二层为避难层，十三层至二十一层和二十四至二十九层为办公；地下设计四层地下室，其中地下一层为商业及部分设备房，地下二~四层为车库及设备房。为超Ｂ级高度的部分框支抗震墙超限高层建筑。

二、建筑、结构方案概况

根据上述建筑功能，设计了两个结构方案，分别为方案A和方案B。

1）主要建筑平面如下图所示：

2）小震弹性分析

本工程平面呈三角形，且核心筒尺寸较小，且刚度分配不均习，在设计中，我们注意控制结构两个主轴及附加48度角方向的动力特性尽可能相近，调整布置，控制结构扭转；一般工程经验表明，对结构扭转的调整应先做减法，即减小中心区域的结构侧向刚度；然后做加法，即提高周边结构的侧向刚度；本工程虽形状为三角形，但方法一样适用；我们先减弱刚度大的地方，比如核心筒内，四台电梯处的外筒臂，我们设置了结构洞，弱化最长筒体外墙的刚度，然后增强刚度小的地方，比如右边楼梯间的位置，我们利用楼梯间设置了一个小筒体，还有加强外圈梁的刚度，从而使得平面刚心和质心相接近，经逐步调整，在规定水平力作用下，结构各层的最大位移比均小于规范限值。另因房屋为超Ｂ级高度的超高层建筑，平面形状为三角形，面宽较宽，风荷载体型系数取：1.42，最大层间位移角为风荷载控制，应加强核心筒与周边竖向构件的连接，提高结构的整体性，满足风荷载作用下对位移角的限值要求。

按照上述原则，选用SATWE软件进行小震对比分析

四、结论

综合上述，最后选择方案B为本工程的结构方案，将方案B通过两个程序分别对小震计算结果如周期、位移、位移比等进行对比分析，确定其合理性。通过弹性动力时程分析，将反应谱地震影响系数根据计算放大进行设计。通过中震分析底部加强区转换柱、转换梁在中震下按抗弯、抗剪弹性验算；底部加强区剪力墙在中震下按抗弯不屈服、抗剪弹性验算；非加强区剪力墙按中震下抗弯不屈服、抗剪弹性验算；框架梁、连梁按中震抗剪不屈服验算及剪力墙中震抗拉验算。通过楼板应力分析小震风荷载作用下的楼板应力；中震楼板应力。通过罕遇地震作用下结构动力弹塑性分析与抗震性能评估。最终形成结构超限设计可行性论证报告，并一次性通过了该项目超限高层建筑抗震设防专项审查。

参考文献

[1]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012[S].

[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年局部修订）[S].

[3]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年局部修订）[S].

[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010[S].

[5]《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ15-92-2013[S].