超高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計注意項目

目錄TOC\o"1-3"\h\u12070一、超高層建筑與普通高層建筑構(gòu)造設(shè)計差別 24389二、構(gòu)造設(shè)計特點 3104522.1重力荷載迅速增大 412.2控制建筑物水平位移成為重要矛盾 4252132.2.1風(fēng)作用效應(yīng)加大 4117312.2.2地震作用效應(yīng)加大 4130392.3P△效應(yīng)成為不可忽視問題 4254632.4豎向構(gòu)件產(chǎn)生縮短變形差對構(gòu)造內(nèi)力影響增大 5293662.5傾覆力矩增大。整體穩(wěn)定性規(guī)定提高 52912.6防火、防災(zāi)重要性凸現(xiàn) 513612.7建筑物重要性級別提高 6324032.8控制風(fēng)振加速度符合人體舒服度規(guī)定 612462.9圍護構(gòu)造必要進行抗風(fēng)設(shè)計 620855三、構(gòu)造設(shè)計辦法 6276913.1減輕自重減小地震作用 7321953.2減少風(fēng)作用水平力 7149313.2.1減小迎風(fēng)面積 7115963.2.2減少風(fēng)力形心 793003.2.3選用體型系數(shù)較小建筑平面形狀 7126913.3減少振動。耗散輸入能量 7195193．4加強抗震辦法 7104173.4.1選用規(guī)則構(gòu)造使建筑物具備明確計算簡圖 8294203.4.2采用各種權(quán)威程序(如SATWE、TAT、SAP等)進行計算比較 817173.4.3進行小模型風(fēng)洞實驗，獲取關(guān)于風(fēng)載作用參數(shù) 9953.4.4采用智能化設(shè)計，提高構(gòu)造可控性 938383.4.5提高節(jié)點連接可靠度 9246393.5超高建筑構(gòu)造類型中混合構(gòu)造設(shè)計 9259383.5.1混合構(gòu)造構(gòu)造類型 9233053.5.2型鋼混凝土和圓鋼管混凝土柱鋼骨含鋼率控制 1023746四、高層建筑構(gòu)造方案選取重要考慮因素 1166354.1抗震設(shè)防烈度是超高層構(gòu)造體系選用首要考慮因素之一 1168144.2超高層建筑方案，應(yīng)受到構(gòu)造方案制約 11129094.3超高層建筑構(gòu)造體系中構(gòu)造類型選取 1256294.3.1擬建場地巖土工程地質(zhì)條件影響 121754.3.2抗震性能目的影響 1218194.3.3采用合理構(gòu)造類型，應(yīng)考慮經(jīng)濟上合理性 13196004.3.4施工合理性影響 148954五、關(guān)于構(gòu)造抗側(cè)剛度問題 1522671六超高層建筑構(gòu)造基本設(shè)計 16178616.1天然地基基本 17273776.2樁基本設(shè)計 18超高層建筑構(gòu)造設(shè)計注意事項一、超高層建筑與普通高層建筑構(gòu)造設(shè)計差別1、從房屋高度上，超高層建筑房屋高度在100m以上直至有幾百米甚至上千米設(shè)想，而普通高層建筑房屋高度則是在100m如下。2、超高層建筑由于消防規(guī)定，須設(shè)立避難層，以保證遇到火災(zāi)時人員疏散安全。由于機電設(shè)備使用規(guī)定，還需要設(shè)立設(shè)備層。普通超高層建筑是兩者兼而使用，而對于更高多功能使用超高層建筑，它不只每15層設(shè)一種避難層兼設(shè)備層即可，還需要設(shè)有機電設(shè)備層。對于這些安放有設(shè)備樓層設(shè)計除考慮實際荷載之外，更需考慮設(shè)備振動對相鄰樓層使用影響。同步，這些樓層構(gòu)造設(shè)計，為提高構(gòu)造整體剛度，可用來設(shè)立構(gòu)造加強層。這與普通高層建筑設(shè)計是不相似。3、超高層建筑構(gòu)造類型選取上相對要廣，除鋼筋混凝土構(gòu)造外，尚有全鋼構(gòu)造和混合構(gòu)造。而普通高層建筑構(gòu)造除了特殊條件需要者外，多為鋼筋混凝土構(gòu)造。4、超高層建筑平面形狀多為方形或近似，對于矩形平面其長寬比也是在2以內(nèi)，特別抗震設(shè)防高烈度地區(qū)更應(yīng)采用規(guī)則對稱平面。否則，在地震作用時由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大，易受到損壞。而普通高層建筑平面形狀選取余地要大。5、超高層建筑基本形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面為框架．核心筒或筒中筒，基本沒有普通高層建筑中所采用梁板筏基。同步，由于基底壓力大規(guī)定地基承載力很高，除了基巖埋藏較淺可選取天然地基外，普通均采用樁基。此外，超高層建筑基本不采用復(fù)合地基，而普通高層建筑則有采用。6、房屋高度超過150m超高層建筑構(gòu)造應(yīng)具備良好使用條件，滿足風(fēng)荷作用下舒服度規(guī)定，構(gòu)造頂點最大加速度控制滿足有關(guān)規(guī)定規(guī)定，而高層建筑設(shè)計不需要考慮。7、超高層建筑構(gòu)造設(shè)計普通都需要進行抗震設(shè)防專項審查?！陡邔咏ㄖ炷翗?gòu)造技術(shù)規(guī)程》、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中B級高度房屋就規(guī)定需要進行抗震設(shè)防專項審查，尚有超過《高規(guī)》中第ll章混合構(gòu)造設(shè)計規(guī)定房屋高度也需要進行抗震設(shè)防專項審查。即算是采用全鋼構(gòu)造，超過《抗規(guī)》)第8章規(guī)定房屋高度時，同樣需要進行抗設(shè)防專項審查。這是由于超過既有規(guī)范規(guī)定房屋高度，還沒有這樣工程經(jīng)驗，只有通過國內(nèi)專家評估和論證，必要時還須進行振動模型實驗，才干保證工程安全。而普通高層建筑房屋高度多在規(guī)范容許高度范疇并已有大量科研成果和實際工程經(jīng)驗，除非是特別不規(guī)則構(gòu)造，是不需要進行抗震設(shè)防專項審查。二、構(gòu)造設(shè)計特點2.1重力荷載迅速增大隨著建筑物高度不斷增長重力荷載呈直線上升，作用在豎向構(gòu)件柱、墻上軸壓力增長，對基本承載力規(guī)定也更加提高。2.2控制建筑物水平位移成為重要矛盾2.2.1風(fēng)作用效應(yīng)加大風(fēng)是引起構(gòu)造水平位移重要因素，決定風(fēng)載原則值()大小各參數(shù)隨著建筑物高度增長發(fā)生如下變化：只與建筑物平面形狀關(guān)于，基本不變；變化不大(總趨勢隨高度增長會減小，但變化幅度不大)；取值較普通構(gòu)造增大許多(超高層建筑屬于特別重要構(gòu)造，對風(fēng)作用相稱敏感，應(yīng)按n=1，甚至n=2重現(xiàn)期采用)；在梯度風(fēng)高度范疇內(nèi)呈上升趨勢(以地面粗糙限度C類為例，建筑物高度從100m增長到400m，拋增大概1．84倍，因而，作用在建筑物上風(fēng)載沿高度方向呈倒三角形狀或拋物線狀。建筑物越高，風(fēng)合力就越大，合力作用點位置就越高，對建筑物產(chǎn)生作用效應(yīng)(如建筑物底部總剪力、總彎矩、樓層層間位移角、頂層最大水平位移值等)也越大。2.2.2地震作用效應(yīng)加大多遇地震下對建筑物進行彈性分析計算時，建筑物高度增長使構(gòu)造自重增長、重心位置提高，地震作用產(chǎn)生水平剪力和豎向力增大、作用位置提高，整個構(gòu)造內(nèi)力增長；在罕遇地震作用下將導(dǎo)致薄弱部位加速破壞。2.3P△效應(yīng)成為不可忽視問題超高層建筑高寬比較大，側(cè)向剛度相對較弱，水平位移量大，重力與水平位移所產(chǎn)生附加彎矩經(jīng)常不不大于初始彎矩10%，必要考慮重力二階P△效應(yīng)。2.4豎向構(gòu)件產(chǎn)生縮短變形差對構(gòu)造內(nèi)力影響增大豎向構(gòu)件總壓縮量重要由受力變形、干縮變形和徐變變形三某些構(gòu)成，對于全鋼構(gòu)造僅需考慮受力變形產(chǎn)生縮短影響，對于鋼混構(gòu)造、鋼組合構(gòu)造、混凝土構(gòu)造必要考慮干縮縮短和徐變縮短影響。普通受力變形瞬時完畢，其變形量可用胡克定律作近似計算；干縮變形完畢時間較長，據(jù)資料記錄約為總壓縮量30％；徐變變形完畢時間更長，線性徐變可由公式簡樸計算；構(gòu)件總壓縮量隨著構(gòu)件高度、平均壓應(yīng)力=N／A增長而加大。超高層建筑豎向構(gòu)件不但H和較大，并且構(gòu)件之間壓應(yīng)力差也較大，因而設(shè)計中除了通過控制軸壓比使豎向構(gòu)件之間壓應(yīng)力較接近外，對鋼筋混凝土構(gòu)造采用逐漸將各層柱頂找平后再進行下一道工序施工辦法來減小變形差；對鋼構(gòu)造采用預(yù)留柱、墻壓縮量辦法來減小變形差；總體構(gòu)造分析時采用模仿施工辦法，減小變形差對內(nèi)力計算影響。2.5傾覆力矩增大，整體穩(wěn)定性規(guī)定提高建筑物高度增長使得側(cè)向力引起傾覆力矩增大，抗傾覆規(guī)定提高。實際工程中經(jīng)常采用增長基本埋深、加大基本寬度或采用抗拔樁基等辦法來滿足整體穩(wěn)定性規(guī)定。2.6防火、防災(zāi)重要性凸現(xiàn)超高層建筑多采用鋼混構(gòu)造和鋼構(gòu)造，而鋼材耐熱不耐火特性更易加重某些次生災(zāi)害發(fā)生，例如美國世貿(mào)中心崩塌。普通緊急狀況下高樓所需要疏散時間較長，從頂層飛機救援行動也常會受到各方面因素制約，使得實行比較困難，因而防火、防災(zāi)設(shè)計更為重要，當(dāng)前關(guān)于防災(zāi)方面詳細規(guī)定國內(nèi)還沒有相應(yīng)規(guī)程可循。2.7建筑物重要性級別提高超高層建筑常作為本地標志性建筑，資金投人大，在政治、經(jīng)濟、文化中所起作用重大，破壞影響較大、波及范疇較廣，無論其建筑類別均屬于重要建筑，因而構(gòu)造設(shè)計可靠度要提高，普通狀況下重要性系數(shù)取1.1，特殊狀況下也可取1.2。2.8控制風(fēng)振加速度符合人體舒服度規(guī)定超高層建筑風(fēng)振作用效應(yīng)明顯，風(fēng)作用下頂層加速度直接影響到室內(nèi)人體舒服度，實現(xiàn)良好使用條件規(guī)定必要控制頂層最大加速度滿足規(guī)程[2]限值，同步還要控制由風(fēng)振引起扭轉(zhuǎn)加速度，普通不適當(dāng)超過0.001rad／。2.9圍護構(gòu)造必要進行抗風(fēng)設(shè)計建筑物高度增長使得垂直于圍護構(gòu)造表面上風(fēng)載原則值也迅速增大，因而必要對圍護構(gòu)造進行抗風(fēng)設(shè)計。如采用玻璃幕墻圍護，則其風(fēng)載更大(取值時，將10min平均風(fēng)速轉(zhuǎn)換為3s陣風(fēng)風(fēng)速計算，須采用構(gòu)造玻璃滿足強度規(guī)定，鋁合金龍骨滿足變形規(guī)定。三、構(gòu)造設(shè)計辦法3.1減輕自重。減小地震作用采用高強輕質(zhì)材料(如全鋼構(gòu)造、幕墻圍護、輕質(zhì)隔斷等)，減輕構(gòu)造自重，減小地震作用。3.2減少風(fēng)作用水平力3.2.1減小迎風(fēng)面積正方形平面形式，橫向迎風(fēng)面最小；如計算對角線方向迎風(fēng)面寬，則圓形平面最??；在立面上恰當(dāng)位置開洞泄風(fēng)(如上海環(huán)球金融中心大廈圍)，風(fēng)力減少更直接。3.2.2減少風(fēng)力形心采用下大上小立面體型，既減小高風(fēng)壓在高處迎風(fēng)面積，又減少風(fēng)作用重心，使建筑物底部傾覆總彎矩減小。同步下大上小立面體型對建筑底部來說增大了抵抗矩，提高了穩(wěn)定性，如巴黎埃菲爾鐵塔。3.2.3選用體型系數(shù)較小建筑平面形狀體型系數(shù)從小到大可選用下列平面順序：圓形平面→正多邊形平面→正方形平面，采用流線光滑外形，避免凹凸多變建筑形式，減小整體和局部風(fēng)壓體型系數(shù)。3.3減少振動。耗散輸入能量采用阻尼裝置或加大阻尼比，減少振動影響，如臺北國際金融中心大廈。選用耗能、減振構(gòu)造體系，如采用偏心支撐鋼構(gòu)造具備耗能水平段，采用橡膠支座可以減振等。3．4加強抗震辦法3.4.1選用規(guī)則構(gòu)造使建筑物具備明確計算簡圖，合理地震作用傳遞途徑同。如采用圓形、正多邊形、正方形等平面形狀，可以使整體構(gòu)造具備多向同性，避免強弱軸抗力不同和變形差別。功能復(fù)雜建筑經(jīng)常是各種構(gòu)造體系綜合，詳細設(shè)計時應(yīng)注意如下問題。(1)構(gòu)造平面形狀盡量對稱。由于地震作用方向具備隨機性，風(fēng)作用雖有主導(dǎo)方向，但最大值也具備隨機性，因而選用品有對稱性、多向同性布置抗側(cè)力構(gòu)造體系，有助于形心和剛心重疊。(2)豎向構(gòu)件盡量持續(xù)，避免抗側(cè)力構(gòu)件間斷，從而形成薄弱層、薄弱部位，對抗震不利。(3)設(shè)立多道抗震防線，滿足“大震不倒”抗震設(shè)防規(guī)定。(4)增長超靜定次數(shù)，增長重要構(gòu)件傳力線路，提高構(gòu)造抗震能力。贅余度增多，可以使構(gòu)造有更多部位有機會形成塑性鉸，吸取更多地震能量。(5)在滿足強度、剛度規(guī)定前提下，選取具備較好延性構(gòu)造材料，增長總體變形能力，增長構(gòu)造耗能。(6)建立整體屈服機制，避免失穩(wěn)破壞，并做到強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強埋件弱連接設(shè)計；對容易失穩(wěn)構(gòu)造，做到強支撐；對受彎構(gòu)件，做到強壓弱拉等。3.4.2采用各種權(quán)威程序(如SATWE、TAT、SAP等)進行計算比較，通過動力時程分析，驗證薄弱部位；對重要構(gòu)件補充有限元分析計算，從而使計算結(jié)論更為完整，成果更為可靠。3.4.3進行小模型風(fēng)洞實驗，獲取關(guān)于風(fēng)載作用參數(shù)；通過振動臺實驗，獲取關(guān)于地震作用參數(shù)。3.4.4采用智能化設(shè)計，提高構(gòu)造可控性。應(yīng)用傳感器、質(zhì)量驅(qū)動裝置、可調(diào)剛度體系等和計算機共同構(gòu)成積極控制體系，提供可變側(cè)向剛度，控制構(gòu)造地震反映等。3.4.5提高節(jié)點連接可靠度，如鋼構(gòu)造節(jié)點焊接解決，鋼混構(gòu)造中型鋼、鋼板與混凝土連接等。3.5超高建筑構(gòu)造類型中混合構(gòu)造設(shè)計3.5.1混合構(gòu)造構(gòu)造類型(1)鋼框架．鋼筋混凝上核心筒(內(nèi)外框梁為鋼梁)；(2)型鋼混凝土框架．鋼筋混凝土核心筒(內(nèi)外框梁為鋼梁或型鋼混凝上梁)；(3)圓鋼管(矩型鋼管)混凝土框架．鋼筋混凝土核心筒；上述三種混合構(gòu)造類型，在超高層建筑構(gòu)造設(shè)計中均有采用。從已建工程來看，是后兩種居多。從既有國家有關(guān)設(shè)計規(guī)程規(guī)定，上述三種構(gòu)造類型房屋合用高度，當(dāng)外框為鋼框架時低于后兩種，這重要是鋼框架剛度要低于后兩種；當(dāng)外框為框筒時，三種構(gòu)造類型房屋合用高度基本相似。這三種構(gòu)造類型從施工上講，重要問題是型鋼混凝土柱箍筋要穿越型鋼柱腹板；特別采用型鋼混凝土梁，粱縱筋要穿越柱腹板或焊接在設(shè)立于型鋼柱翼緣鋼牛腿上，而型鋼柱箍筋除穿越柱腹板外還要穿越型鋼梁腹板?？傊?，施工極不以便，這也就是在實際工程上普通不采用型鋼混凝土梁而內(nèi)外框梁采用鋼梁因素。此外，三種構(gòu)造類型用鋼量也各不相似，猶如處北京地區(qū)且房屋高度都在150m左右國際貿(mào)易中心二期、財富中心一期及東直門交通樞紐雙塔分別外框是：鋼框架、型鋼混凝土框架、圓鋼管混凝土框架，內(nèi)筒均是鋼筋混凝土核心筒。其型鋼用鋼量分別約為、、。顯然，它與全鋼構(gòu)造相比，雖然加上鋼筋用量后總用鋼量也要低，相應(yīng)總工程費用也低。同步，由于混合構(gòu)造重要抗側(cè)構(gòu)件是鋼筋混凝土核心筒，其抗側(cè)剛度不不大于鋼支撐，這就是混合構(gòu)造當(dāng)前廣泛用于超高層建筑構(gòu)造重要因素。3.5.2型鋼混凝土和圓鋼管混凝土柱鋼骨含鋼率控制普通設(shè)計中都是構(gòu)造控制，當(dāng)前國內(nèi)設(shè)計技術(shù)規(guī)程有如下規(guī)定：(1)《高層建筑混凝土構(gòu)造技術(shù)規(guī)程》第11.3.5條中之4規(guī)定型鋼含鋼率，當(dāng)柱軸壓比不不大于0.4時，不適當(dāng)不大于4％；當(dāng)柱軸壓比不大于0.4時，不適當(dāng)不大于3％。(2)《型鋼混凝土組合構(gòu)造技術(shù)規(guī)程》(國家行業(yè)原則)第6.2.4條規(guī)定，柱受力型鋼含鋼率不適當(dāng)不大于4％，且不適當(dāng)不不大于lO％(近來規(guī)程修改將改為15％)。(3)《鋼骨混凝土構(gòu)造技術(shù)規(guī)程》(冶金行業(yè)原則)第6.1.3條規(guī)定柱鋼骨含鋼率，對于一二級抗震構(gòu)造，不不大于4％；對于特一級抗震構(gòu)造，不不大于6％：且不不不大于15％。（4)《高層建筑鋼．混凝土混合構(gòu)造設(shè)計規(guī)程》6.3.1條規(guī)定，柱鋼骨含鋼率，一級、二級、三級抗震級別，不應(yīng)不大于4％：特一級抗震級別，不應(yīng)不大于6％；且不不不大于15％。四、高層建筑構(gòu)造方案選取重要考慮因素4.1抗震設(shè)防烈度是超高層構(gòu)造體系選用首要考慮因素之一當(dāng)前《抗規(guī)》和《高規(guī)》中已明確規(guī)定，構(gòu)造體系選用與抗震設(shè)防烈度有關(guān)。同步，從《抗規(guī)》和《高規(guī)》中規(guī)定同一構(gòu)造體系，對于房屋高度超過100m高層建筑，不同抗震設(shè)防烈度，房屋高度也是不相似。很顯然，抗震設(shè)防烈度6度最有助于建造超高層建筑，抗震設(shè)防度7度次之。而抗震烈度8度高烈度區(qū)是不適當(dāng)建造300m以上超高層建筑。由于地震作用太大，要滿足三個水準設(shè)防性能目的，其構(gòu)造構(gòu)件截面尺寸大，用材指標很高，，并導(dǎo)致工程造價也相稱高。如一座房屋高度為150m框架．核心筒構(gòu)造，抗震設(shè)防烈度6度區(qū)是《高規(guī)》中A級高度房屋且為正常設(shè)計；而在抗震設(shè)防烈度8度區(qū)是《高規(guī)》中B級高度房且高度還超限，需經(jīng)抗震設(shè)防專限審查批準后方可進入正式設(shè)計。此外，在構(gòu)造類型上，前者可采用鋼筋混凝土構(gòu)造，而后者則需采用混合構(gòu)造。像這樣工程實例，如中華人民共和國中元國際工程公司設(shè)計重慶金融街金融中心和北京財富中心房屋高度近同，成果如上所述。4.2超高層建筑方案，應(yīng)受到構(gòu)造方案制約建筑專業(yè)是民用建筑設(shè)計中龍頭專業(yè)，一種具備較強建筑方案能力和有經(jīng)驗建筑師，每一建筑方案都應(yīng)考慮到構(gòu)造，具備構(gòu)造方案可實行性。而對于超高層建筑方案更應(yīng)一方面就要考慮構(gòu)造方案可行性，否則不是一種合理建筑方案。因此，國外承擔(dān)超高層建筑設(shè)計事務(wù)所提出每一種方案都要通過權(quán)威構(gòu)造顧問承認。對于咱們國內(nèi)設(shè)計單位來說，在建筑方案設(shè)計時應(yīng)有構(gòu)造專業(yè)參加和配合。否則，有也許浮現(xiàn)方案大調(diào)節(jié)。4.3超高層建筑構(gòu)造體系中構(gòu)造類型選取4.3.1擬建場地巖土工程地質(zhì)條件影響。一種擬建在基巖埋藏極淺場地上超高層建筑，具備采用天然地基條件。普通這樣場地其建筑場地類別為I類或II類，同步抗震設(shè)防烈度又低，故所采用構(gòu)造體系在《高規(guī)》規(guī)定房屋高度范疇內(nèi)，則可優(yōu)先考慮采用鋼筋混凝土構(gòu)造，如國內(nèi)重慶和青島地區(qū)。而對在第四紀土層上抗震設(shè)防烈度7度或8度區(qū)擬建超高層建筑，為減少地震作用，構(gòu)造選型應(yīng)考慮采用構(gòu)造自重較輕混合構(gòu)造或鋼構(gòu)造。如在北京、上海等地區(qū)就不也許優(yōu)先考慮選用鋼筋混凝土構(gòu)造。4.3.2抗震性能目的影響。前面所述超高層建筑構(gòu)造設(shè)計都普遍存在構(gòu)造超限，即超過國內(nèi)現(xiàn)行《抗規(guī)》和《高規(guī)》有關(guān)規(guī)定。普通抗震設(shè)計性能目的規(guī)定豎向構(gòu)件承載力達到中震不屈服或剪力墻底部加強區(qū)達到抗剪中震彈性，受彎及框架柱達到中震不屈服。顯然，抗震設(shè)防烈度7度區(qū)、特別是8度區(qū)，鋼筋混凝土構(gòu)造就很難或不也許滿足這一規(guī)定。因此，為減小構(gòu)造自重在地震作用下產(chǎn)生內(nèi)力，應(yīng)考慮選用混合構(gòu)造或鋼構(gòu)造，這樣即可以基本由型鋼承擔(dān)地震作用產(chǎn)生剪力和拉力。否則，采用全鋼筋混凝土豎向構(gòu)件則會因截面計算配筋量太大，導(dǎo)致鋼筋無法放置。若增大構(gòu)件截面則構(gòu)造自重加大，地震作用產(chǎn)生構(gòu)造內(nèi)力也增大，依然會使得截面配筋率很大，這在實際工程是無法實行。4.3.3采用合理構(gòu)造類型，應(yīng)考慮經(jīng)濟上合理性。普通從工程造價上比較，鋼筋混凝土構(gòu)造最低，另一方面是混合構(gòu)造，最高則是全鋼構(gòu)造。普通混合構(gòu)造(指型鋼混凝土柱、鋼梁、鋼筋混凝土核心筒)方案每平方米造價要高出鋼筋混凝土構(gòu)造約500元，而全鋼構(gòu)造每平方米要高出約1000元以上。因此，超高層構(gòu)造方案采用應(yīng)考慮有助于減少工程造價。此外，超高層建筑構(gòu)造中豎向承重構(gòu)件由于截面積大而會使建筑有效使用面積減小。采用型鋼混凝土柱或圓鋼管混凝土柱既可較大提高承載能力，并且延性好，特別是柱截面比鋼筋混凝土柱減小近500／6。因而，增大了有效使用面積，這對于工程造價格較高超高層建筑來說經(jīng)濟效益得到了提高。因此，雖然采用鋼筋混凝土構(gòu)造方案，為減小柱截面，也可在一定高度柱內(nèi)設(shè)立型鋼，這重要是為了獲得較多使用面積以提高經(jīng)濟效益。采用型鋼混凝土柱或圓鋼管混凝土柱、內(nèi)外框鋼梁和內(nèi)設(shè)型鋼鋼筋混凝土核心筒這種混合構(gòu)造，當(dāng)前普遍被用于超高層建筑構(gòu)造。由于此種構(gòu)造相對全鋼筋混凝土構(gòu)造自重要小，特別是還具較大構(gòu)造剛度，在地震作用下構(gòu)造易于滿足設(shè)計規(guī)定，同步具備良好消防防火性能，其綜合經(jīng)濟指標較好。固然，也有一定數(shù)量超高層建筑采用全鋼構(gòu)造，那是有其特殊因素，像央視那樣怪異建筑它是無法用混合構(gòu)造來實現(xiàn)。對于北京抗震設(shè)防烈度8度這樣一種嚴重特別不規(guī)則構(gòu)造，要保證構(gòu)造自身穩(wěn)定性，就須構(gòu)造自重輕、材料強度高，特別是某些構(gòu)件始終處在受拉狀態(tài)，只有采用全鋼構(gòu)造方可。它用鋼量達400kg／m2，是房屋構(gòu)造中最高。因而，從構(gòu)造上講它不是一種合理構(gòu)造。4.3.4施工合理影響超高層建筑房屋高度多在150m以上，普通整棟樓面積多近lOxl04或以上。眾所周知，房屋高度愈高，施工難度愈大，施工周期也愈長。普通鋼筋混凝土構(gòu)造高層建筑出地面以上樓層施工進度約每月4層；混合構(gòu)造(型鋼混凝土框架．鋼筋混凝土核心筒，內(nèi)外框梁為鋼梁)約每月5層～6層；全鋼構(gòu)造約每月7層。顯然，不同構(gòu)造類型，施工進度各不相似。因而，設(shè)計應(yīng)依照不同房屋高度和業(yè)主對工程施工進度規(guī)定，綜合考慮以選取合理構(gòu)造類型。此外，由于超高層建筑施工周期長，從文明施工和盡量減少對都市環(huán)境不良影響，設(shè)計應(yīng)考慮盡量減少現(xiàn)場混凝土澆搗量，使某些構(gòu)造構(gòu)件能放在工廠加工制作，運到現(xiàn)場即可安裝就位。同步在樓蓋構(gòu)造設(shè)計中考慮盡量做到減少模板作業(yè)而采用帶鋼承板組合樓蓋，這對于保證工程施工質(zhì)量和加快施工進度是極其有效辦法。因此，抗震設(shè)防烈度7度以上地區(qū)、房屋高度在150m以上超高層建筑構(gòu)造，采用上述所說混合構(gòu)造方案是適當(dāng)。甚至在有條件時，把型鋼混凝土柱改為鋼管混凝土柱可使施工速度更快。如采用型鋼混凝土框架(內(nèi)外框梁為鋼梁)．鋼筋混凝土核心筒構(gòu)造，它在施工出地面后，中央核心筒可獨立采用滑模施工，且可先于鋼構(gòu)造安裝5層～6層，隨后進行3層型鋼柱和鋼梁安裝后，再進行型鋼混凝土柱支模和澆注混凝土，接著鋪設(shè)樓層鋼承板和擲扎樓板鋼筋并澆注混凝土。顯然，采用鋼承板組合樓蓋構(gòu)造就基本沒有模板作業(yè)了。采用這種構(gòu)造形式，其施工速度無疑要快于鋼筋混凝土構(gòu)造?？傊瑢τ诔邔咏ㄖ?gòu)造選型除前面所說因素外，施工合理性也是設(shè)計要考慮重要方面。五、關(guān)于構(gòu)造抗側(cè)剛度問題超高層建筑混合構(gòu)造鋼筋混凝土核心筒體是整個構(gòu)造重要抗側(cè)構(gòu)件，因此簡體墻厚特別是外側(cè)墻厚，重要是由抗側(cè)剛度規(guī)定決定。在高層或超高層建筑構(gòu)造設(shè)計中，對于框架一剪力墻、框架．核心筒或筒體構(gòu)造(涉及鋼筋混凝土或混合構(gòu)造)，《高層建筑混凝土構(gòu)造技術(shù)規(guī)程》對此類構(gòu)造均有明確規(guī)定：框架均應(yīng)承擔(dān)一定比例地震作用下產(chǎn)生水平剪力。這一規(guī)定充分闡明咱們設(shè)計是采用雙重抗側(cè)體力系。因此，規(guī)定外框架或外框筒承擔(dān)一定比例水平剪力，就規(guī)定具備一定抗側(cè)剛度。因而，外框柱截面擬定除滿足承載力和軸壓比外，其剛度在整體構(gòu)造剛度設(shè)計中應(yīng)予以充分考慮。在超高層建筑構(gòu)造設(shè)計中，由于框架．核心筒或筒中筒構(gòu)造(鋼筋混凝土或混合構(gòu)造)構(gòu)造抗側(cè)剛度有時不能滿足變形規(guī)定，需要運用避難層或設(shè)備層在外框或外框筒周邊設(shè)立環(huán)狀桁架或同步設(shè)立水平伸臂桁架加強層。采用這種桁架式加強層可以減少構(gòu)造剛度突變，同步又使外框架或外框筒與核心筒緊密連接成一體，增大構(gòu)造抗側(cè)剛度，滿足構(gòu)造變形(層間位移)規(guī)定。對于外框柱與筒體剪力墻間設(shè)立水平伸臂桁架，應(yīng)使設(shè)立水平伸臂桁架處簡體墻位與外框柱相應(yīng)一致，水平伸臂桁架平面應(yīng)與簡體墻中心線重疊，方能形成構(gòu)造整體抗側(cè)剛度。在前述中?？谀彻こ唐矫鏋殪俣沸畏桨钢校渫饪蛑c簡體剪力墻位互不相應(yīng)。如要設(shè)立水平伸臂桁架就無法直接拉通相連，這對于提高構(gòu)造整體抗側(cè)剛度將很不明顯。因而，如需要設(shè)立則設(shè)計應(yīng)在方案階段考慮調(diào)節(jié)。六超高層建筑構(gòu)造基本設(shè)計超高層建筑普通多設(shè)二層或更多層地下室，其基本埋置深度均能滿足穩(wěn)定規(guī)定。而對于基巖埋藏較淺無法建造多層地下室不能滿足埋置深度規(guī)定，則可設(shè)立嵌巖錨桿來滿足穩(wěn)定規(guī)定。其基本形式應(yīng)據(jù)場地巖土工程地質(zhì)條件，在滿足地基承載力同步也滿足沉降變形設(shè)計規(guī)定。普通當(dāng)基底砌置在第四紀沖、洪積黏性土層或海相沉積土層時，其地基承載力不能滿足且地基剛度也不能滿足變形規(guī)定，因而，需采用樁基方案。而房屋高度在150m左右且房屋樓層約40層左右超高層建筑，當(dāng)基底砌置在第四紀厚度較大且密實砂、卵石層時，普通承載力特性值和壓縮模量都很高，則可考慮采用天然地基方案。對于基底砌置在中風(fēng)化或微風(fēng)化基巖上狀況，則無論房屋高度多大，均為天然地基方案。6.1天然地基基本。上述兩種狀況下天然地基方案，其基本形式是各不相似。對于基底砌置在砂、卵石層基本，多是采用等厚板筏形基本。但也有工程采用箱形基本，重要運用作為消防水池，如155m高北京國貿(mào)中心一期寫字樓工程。由于該工程有3層地下室只是最下1層是箱基，而其她1層、2層不是，故總稱為箱筏聯(lián)合基本。等厚板筏基板厚應(yīng)具備較大剛度，以使基底壓力均勻分布以及減小外框(筒)和內(nèi)筒沉降變形差別，普通設(shè)計等厚板筏基板厚取外框和內(nèi)筒之間跨度1／4左右。而對于基底砌置在中風(fēng)化或微風(fēng)化基巖上，由于基巖承載力特性值很高，則外框柱可采用獨立基本，內(nèi)筒可采用條形基本或等厚板筏形基本。如重慶地區(qū)某工程基底中風(fēng)化泥巖和中風(fēng)化砂巖承載力特性值分別為2650kPa和10380kPa，就可按上述基本形式進行設(shè)計。同步，由于中風(fēng)化或微風(fēng)化基巖剛度很大，荷載作用下沉降變形甚微，因此地下室底板厚可按構(gòu)造設(shè)立或按巖石裂隙水水浮力計算考慮。在基巖上獨立柱基本，普通為使施工開挖不破壞基巖整體性，多采用人工挖孔樁開挖方式施工。6.2樁基本設(shè)計。超高層建筑樁基本，由于基底壓力大，規(guī)定單樁豎向承載力較高，因而，均采用大直徑鉆孔灌注樁或有條件工程場地采用大直徑人工挖孔擴底灌注樁。樁端持力層選取應(yīng)考慮層厚較大和密實砂、卵石層或中風(fēng)化、微風(fēng)化基巖，以減少樁端沉降變形。關(guān)于樁布置總原則應(yīng)集中布于柱下和墻下，但不同樁型布樁成果是各不相似。如果設(shè)計采用是端承樁或是摩擦端承樁，由于單樁豎向承載力特性值很高，所需樁數(shù)