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【摘要】文章分析了超高层建筑与一般高层建筑结构设计的差异，其次结合某工程实例，就超高层建筑结构设计技术要点、关键技术等问题进行了分析，最后就工程中运用到的一些新技术进行了介绍。
【关键词】超高层建筑；结构设计；技术要点
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑高度的不断增加，建筑类型与功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，高层及超高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。
1 超高层建筑与一般高层建筑结构设计的差异
（1）从房屋高度上。超高层建筑的房屋高度在100m以上直至有几百米甚至上千米的设想，而一般高层建筑的房屋高度则是在100m以下。
（2）超高层建筑由于消防的要求，须设置避难层，以保证遇到火灾时人员疏散的安全。由于机电设备使用的要求，还需要设置设备层。一般超高层建筑是两者兼而使用，而对于更高的多功能使用的超高层建筑，它不只每15层设一个避难层兼设备层即可，还需要设有机电设备层。对于这些安放有设备的楼层设计除考虑实际的荷载之外，更需考虑设备的振动对相邻楼层使用的影响。同时，这些楼层的结构设计，为提高结构的整体刚度，可用来设置结构加强层。这与一般高层建筑设计是不相同的。
（3）超高层建筑的结构类型选择上相对要广，除钢筋混凝土结构外．还有全钢结构和混合结构。而一般高层建筑结构除了特殊条件需要者外，多为钢筋混凝土结构。
（4）超高层建筑的平面形状多为方形或近似，对于矩形平面其长宽比也是在2以内，尤其抗震设防的高烈度地区更应采用规则对称平面。否则。在地震作用时由于扭转效应大，易受到损坏。而一般高层建筑平面形状选择余地要大。
（5）超高层建筑的基础形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面为框架一核心简或筒中简，基本没有一般高层建筑中所采用的梁板筏基。同时，由于基底压力大要求地基承载力很高，除了基岩埋藏较浅可选择天然地基外，一般均采用桩基。另外，超高层建筑基本不采用复合地基，而一般高层建筑则有采用。
2超高层建筑结构设计技术要点
某超高层建筑项目用地面积 8491.65m2，总建筑面积约 95600㎡，其中地下三层建筑面积 19100㎡，地上建筑面积 76500㎡。地上建筑由 1 栋超高层建筑和 4 层裙楼组成，见下图1。地下一～二层除北侧设置少量商业用房外，主要为设备及机动车、非机动车库。地下三层为机动车库。地面裙房一～四层为商业用房；商务主楼六～二十层为办公用房；二十二～三十六层为酒店及公寓式酒店。五、二十一层为避难层。商务主楼平面为长方形。核心体位于中部，电梯根据楼层的不同分区收分。核心体中部在酒店区域形成通高中庭，提供住店客人明亮及新奇的内部环境。该超高层建筑造型现代、简洁，主楼在进深方向上分解为三部分，通过实、虚、实的组合使楼体形体感增强，同时建筑元素以竖向线条为母题，使楼体感觉更为挺拔。裙房延续了主楼的竖向线条，与主楼在建筑语汇上统一。
图1 总平面图
2.1 上部结构设计
主楼为综合楼，第1层商业为商业部分层高 5.7m，第2～4层为商业部分层高为5m，第5层避难（设备）层层高4.8m，第6～20 层为办公区层高为3.9m，第21层避难（设备）层层高4.8m，第22～35层为酒店部分层高为3.3m，第36层层高4.5m，顶层高度4.5m。基础埋置深度大于建筑高度的1/18，结构体系为钢管混凝土混合框架——钢骨混凝土核心筒结构。考虑到核心筒中电梯井周围设置剪力墙，核心筒宽度约10米，约为总高度的1/15，满足规范要求，裙房以上高宽比约为3.5，结构的几个重要控制值均在规范允许的范围内，平面不规则及超长处设置后浇带分开，使得结构平面简单、规则，刚度和承载力分布均匀；竖向体型均匀，属A级高度钢筋混凝土超高层结构。
2.2 地下室结构设计
地下室体量大，平面刚度又相差悬殊，结合建筑的功能在主楼与裙房间设置施工后浇带，可有效减少结构的不均匀沉降和平面尺寸过大而产生的温度裂缝，又避免了设置沉降（温度）缝后建筑构造复杂使用面积减少等不足。在地下室部分构件混凝土中掺加混凝土微膨胀剂，减少混凝土的收缩和徐变，以减少温度应力及结构裂缝的产生。地下室抗渗强度等级P8，防水等级为二级。
2.3 地基基础设计
核心筒下拟采用桩筏基础，其余采用柱下、剪力墙下桩基独立承台，电梯井下局部厚筏承台的结构体系。使上部荷载与桩基形成自平衡体系，在满足竖向承载力的同时也能较好地控制变形。各承台之间用连系梁连接，地下室底板采用刚性防水板，在地下停车位较大的空间处增加梁，减小板的挠度。所有连梁的刚度和板的厚度通过局部承载和地下水浮力计算确定。
2.4 结构分析
结构分析程序：整体计算采用中国建筑科学研究院 PKPM 系列软件 （2008 年5月版），对于超高层建筑结构同时用中国建筑科学研究院PMSAP 进行复核，钢结构节点设计采用同济大学 MTS 建筑钢结构设计系统。
2.5 主要结构材料
填充墙砌体采用新型轻质墙体材料，其强度不低于Mu3.0，砌筑砂浆不低于M5.0，混凝土强度等级竖向构件C55～C30，楼板C40～C30，钢筋采用HPB235 （Ⅰ级）与 HRB400（Ⅲ級），钢材采用Q345B、C与Q235B。
3 关键技术与侧重点分析
3.1 关键技术问题与特殊技术
（1）对超高层建筑，对比分析计算、全面衡量，采用了新型的结构形式：钢管混凝土混合框架 —— 钢骨混凝土核心筒的混合结构。
（2）三层地下室，共12.8m，基础埋置深度大于总建筑高度的1/18，基底深度大，加强抗浮计算与措施，温度和沉降后浇带的设置。
（3）地下室抗浮措施主要为抗浮计算合理确定底板厚度和设置抗拔桩。
（4）施工特殊要求以及其它需要说明的问题。a）三层地下室基坑支护，合理的施工组织设计，基坑地下水排水，地下室跨雨季施工措施，地下室施工后浇带，防水处理等等方面应注意满足规范及设计要求；b）超高层混合结构的施工，施工难度大，工种及穿插配合较多，核心筒与钢框架变形差的控制；c）合理设置施工堆载和控制施工荷载。
3.2 侧重点分析
该项目有三个侧重点：
（1）本工程建筑体量较大，建筑抗震设防类别为重点设防类（乙类），据 《建筑工程抗震设防分类标准》，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施(即按抗震设防烈度为7度的要求加强其抗震措施)，根据规范要求，应采（2）筒体尺寸较小，整个建筑结构刚度较小，周期较大，从建筑功能上考虑，可以在 21 层避难层做一个加强层，可以使结构周期大大减小，但是增加加强层之后，加强层下面一层同加强层的侧向刚度比值略小于0.4，形成一个薄弱层，竖向布置超限，需要做超限分析，最终考虑取消加强层。
（3）桩位布置。主楼面积较小，筒体下及主楼其他柱下桩取不同长度，均采取后注浆，减小筒体下筏板面积，减小筏板配筋；有三层地下室，考虑水浮力对桩基的有利影响；裙房抗拔短桩布置在基础梁下，作为基础梁计算模型的有利集中力，并控制基础梁的挠度，同时减小基础梁配筋量。
4 新技术的推广和应用
为执行国家建筑技术经济政策，积极推广建设部推广的建筑十大新技术 ， 根据本工程的实际情况 ， 在保证工程总造价不超出投资限额的情况下积极推广使用建筑新技术和新材料，本工程采用以下新技术新材料：
4.1 使用高强度钢筋。楼层梁采用HRB400钢和 HRB335 钢。采用高强度钢筋，充分利用钢筋的抗拉性能，减少钢筋用量，减小构件配筋率，节约工程造价，总体经济效益明显。
4.2 竖向钢筋接驳采用埋弧对焊或机械连接，可保证钢筋的连接接头的质量。
4.3 采用高强和高性能混凝土。下部楼层柱及剪力墙混凝土强度等级采用C55 ；地下室底板、外侧墙及后浇带采用微膨胀抗渗混凝土，以增加混凝土的抗裂性能，取得较好的防水效果。
4.4 砌体采用新型轻质墙砌体材料，减轻结构自重，减少地震作用，降低基础造价。
参考文献
1.陈天虹;林英舜;王鹏种 超高层建筑中结构概念设计的几个问题[J].建筑技术 2006(05)
2.《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001
3.《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008
【关键词】超高层建筑；结构设计；技术要点
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑高度的不断增加，建筑类型与功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，高层及超高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。
1 超高层建筑与一般高层建筑结构设计的差异
（1）从房屋高度上。超高层建筑的房屋高度在100m以上直至有几百米甚至上千米的设想，而一般高层建筑的房屋高度则是在100m以下。
（2）超高层建筑由于消防的要求，须设置避难层，以保证遇到火灾时人员疏散的安全。由于机电设备使用的要求，还需要设置设备层。一般超高层建筑是两者兼而使用，而对于更高的多功能使用的超高层建筑，它不只每15层设一个避难层兼设备层即可，还需要设有机电设备层。对于这些安放有设备的楼层设计除考虑实际的荷载之外，更需考虑设备的振动对相邻楼层使用的影响。同时，这些楼层的结构设计，为提高结构的整体刚度，可用来设置结构加强层。这与一般高层建筑设计是不相同的。
（3）超高层建筑的结构类型选择上相对要广，除钢筋混凝土结构外．还有全钢结构和混合结构。而一般高层建筑结构除了特殊条件需要者外，多为钢筋混凝土结构。
（4）超高层建筑的平面形状多为方形或近似，对于矩形平面其长宽比也是在2以内，尤其抗震设防的高烈度地区更应采用规则对称平面。否则。在地震作用时由于扭转效应大，易受到损坏。而一般高层建筑平面形状选择余地要大。
（5）超高层建筑的基础形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面为框架一核心简或筒中简，基本没有一般高层建筑中所采用的梁板筏基。同时，由于基底压力大要求地基承载力很高，除了基岩埋藏较浅可选择天然地基外，一般均采用桩基。另外，超高层建筑基本不采用复合地基，而一般高层建筑则有采用。
2超高层建筑结构设计技术要点
某超高层建筑项目用地面积 8491.65m2，总建筑面积约 95600㎡，其中地下三层建筑面积 19100㎡，地上建筑面积 76500㎡。地上建筑由 1 栋超高层建筑和 4 层裙楼组成，见下图1。地下一～二层除北侧设置少量商业用房外，主要为设备及机动车、非机动车库。地下三层为机动车库。地面裙房一～四层为商业用房；商务主楼六～二十层为办公用房；二十二～三十六层为酒店及公寓式酒店。五、二十一层为避难层。商务主楼平面为长方形。核心体位于中部，电梯根据楼层的不同分区收分。核心体中部在酒店区域形成通高中庭，提供住店客人明亮及新奇的内部环境。该超高层建筑造型现代、简洁，主楼在进深方向上分解为三部分，通过实、虚、实的组合使楼体形体感增强，同时建筑元素以竖向线条为母题，使楼体感觉更为挺拔。裙房延续了主楼的竖向线条，与主楼在建筑语汇上统一。
图1 总平面图
2.1 上部结构设计
主楼为综合楼，第1层商业为商业部分层高 5.7m，第2～4层为商业部分层高为5m，第5层避难（设备）层层高4.8m，第6～20 层为办公区层高为3.9m，第21层避难（设备）层层高4.8m，第22～35层为酒店部分层高为3.3m，第36层层高4.5m，顶层高度4.5m。基础埋置深度大于建筑高度的1/18，结构体系为钢管混凝土混合框架——钢骨混凝土核心筒结构。考虑到核心筒中电梯井周围设置剪力墙，核心筒宽度约10米，约为总高度的1/15，满足规范要求，裙房以上高宽比约为3.5，结构的几个重要控制值均在规范允许的范围内，平面不规则及超长处设置后浇带分开，使得结构平面简单、规则，刚度和承载力分布均匀；竖向体型均匀，属A级高度钢筋混凝土超高层结构。
2.2 地下室结构设计
地下室体量大，平面刚度又相差悬殊，结合建筑的功能在主楼与裙房间设置施工后浇带，可有效减少结构的不均匀沉降和平面尺寸过大而产生的温度裂缝，又避免了设置沉降（温度）缝后建筑构造复杂使用面积减少等不足。在地下室部分构件混凝土中掺加混凝土微膨胀剂，减少混凝土的收缩和徐变，以减少温度应力及结构裂缝的产生。地下室抗渗强度等级P8，防水等级为二级。
2.3 地基基础设计
核心筒下拟采用桩筏基础，其余采用柱下、剪力墙下桩基独立承台，电梯井下局部厚筏承台的结构体系。使上部荷载与桩基形成自平衡体系，在满足竖向承载力的同时也能较好地控制变形。各承台之间用连系梁连接，地下室底板采用刚性防水板，在地下停车位较大的空间处增加梁，减小板的挠度。所有连梁的刚度和板的厚度通过局部承载和地下水浮力计算确定。
2.4 结构分析
结构分析程序：整体计算采用中国建筑科学研究院 PKPM 系列软件 （2008 年5月版），对于超高层建筑结构同时用中国建筑科学研究院PMSAP 进行复核，钢结构节点设计采用同济大学 MTS 建筑钢结构设计系统。
2.5 主要结构材料
填充墙砌体采用新型轻质墙体材料，其强度不低于Mu3.0，砌筑砂浆不低于M5.0，混凝土强度等级竖向构件C55～C30，楼板C40～C30，钢筋采用HPB235 （Ⅰ级）与 HRB400（Ⅲ級），钢材采用Q345B、C与Q235B。
3 关键技术与侧重点分析
3.1 关键技术问题与特殊技术
（1）对超高层建筑，对比分析计算、全面衡量，采用了新型的结构形式：钢管混凝土混合框架 —— 钢骨混凝土核心筒的混合结构。
（2）三层地下室，共12.8m，基础埋置深度大于总建筑高度的1/18，基底深度大，加强抗浮计算与措施，温度和沉降后浇带的设置。
（3）地下室抗浮措施主要为抗浮计算合理确定底板厚度和设置抗拔桩。
（4）施工特殊要求以及其它需要说明的问题。a）三层地下室基坑支护，合理的施工组织设计，基坑地下水排水，地下室跨雨季施工措施，地下室施工后浇带，防水处理等等方面应注意满足规范及设计要求；b）超高层混合结构的施工，施工难度大，工种及穿插配合较多，核心筒与钢框架变形差的控制；c）合理设置施工堆载和控制施工荷载。
3.2 侧重点分析
该项目有三个侧重点：
（1）本工程建筑体量较大，建筑抗震设防类别为重点设防类（乙类），据 《建筑工程抗震设防分类标准》，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施(即按抗震设防烈度为7度的要求加强其抗震措施)，根据规范要求，应采（2）筒体尺寸较小，整个建筑结构刚度较小，周期较大，从建筑功能上考虑，可以在 21 层避难层做一个加强层，可以使结构周期大大减小，但是增加加强层之后，加强层下面一层同加强层的侧向刚度比值略小于0.4，形成一个薄弱层，竖向布置超限，需要做超限分析，最终考虑取消加强层。
（3）桩位布置。主楼面积较小，筒体下及主楼其他柱下桩取不同长度，均采取后注浆，减小筒体下筏板面积，减小筏板配筋；有三层地下室，考虑水浮力对桩基的有利影响；裙房抗拔短桩布置在基础梁下，作为基础梁计算模型的有利集中力，并控制基础梁的挠度，同时减小基础梁配筋量。
4 新技术的推广和应用
为执行国家建筑技术经济政策，积极推广建设部推广的建筑十大新技术 ， 根据本工程的实际情况 ， 在保证工程总造价不超出投资限额的情况下积极推广使用建筑新技术和新材料，本工程采用以下新技术新材料：
4.1 使用高强度钢筋。楼层梁采用HRB400钢和 HRB335 钢。采用高强度钢筋，充分利用钢筋的抗拉性能，减少钢筋用量，减小构件配筋率，节约工程造价，总体经济效益明显。
4.2 竖向钢筋接驳采用埋弧对焊或机械连接，可保证钢筋的连接接头的质量。
4.3 采用高强和高性能混凝土。下部楼层柱及剪力墙混凝土强度等级采用C55 ；地下室底板、外侧墙及后浇带采用微膨胀抗渗混凝土，以增加混凝土的抗裂性能，取得较好的防水效果。
4.4 砌体采用新型轻质墙砌体材料，减轻结构自重，减少地震作用，降低基础造价。
参考文献
1.陈天虹;林英舜;王鹏种 超高层建筑中结构概念设计的几个问题[J].建筑技术 2006(05)
2.《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001
3.《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008