不同结构的超高层建筑抗震设防专项审查技术研究.docx
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不同结构的超高层建筑抗震设防专项审查技术研究
不同结构的超高层建筑抗震设防专项审查技术研究
摘要：
目前，国内及世界范围内超高层建筑越来越多，超高层建筑的抗震设防专项审查不仅可以提高高层建筑抗震设计的可靠性，避免抗震安全隐患，而且还能促进超高层建筑技术的发展。
本文主要研究了超高层建筑抗震设防的专项审查技术，可为超高层建筑抗震设防专项审查提供一定的参考意见。
关键词：
超高层建筑；抗震设防；专项审查abstract:
atpresent,thedomesticandworldwidetallbuildingmoreandmore,tallbuildingtheseismicfortificationspecialreviewnotonlycanimprovethereliabilityoftheseismicdesignofhigh-risebuilding,avoidseismicsafetyconcerns,butalsocanpromotethedevelopmentofthetechnologyofhighbuilding.thispapermainlystudiesthetallbuildingtheseismicfortificationspecialexaminationtechnology,canfortallbuildingseismicfortificationspecialreviewprovidecertainreference.keywords:
tallbuilding;seismicfortification;specialreview1前言随着我国经济建设的发展，超高层建筑越来越多[1]。
据不完全统计，5年之后，中国的超高层建筑总数将超过800座，约为现今美国总数的4倍。
目前，已建成的全球十大超高层建筑中，中国已经占据6席。
台北101大厦以508米楼高位居世界第三，上海环球金融中心主体高度492米排名第四，南京紫峰大厦高450米位居第七，金茂大厦高420.5米排名第八，香港国际金融中心二期420米排名第九，广州中信广场大厦以391米高度排名第十。
而超高层建筑不仅总高度超过现有规程规范，而且结构形式也越来越多，需要进行专门的抗震设防专项审查，避免抗震安全隐患。
本文简要地分析了不同结构形式的超高层建筑抗震设防专项审查技术，供相关超高层建筑参考。
2超高层建筑抗震设防的专项审查由于近年来超高层建筑总高度超过规范、规程的最大适用范围很多，抗震设防审查时，需着重于以下几个方面：
（1）对不同结构体系进行对比,尽量采用适用高度更大的结构类型。
（2）仔细论证超高层建筑中加强层的数量、位置和构造。
（3）严格控制混凝土剪力墙的剪应力应。
（4）要保证关键部位的细部构造在大震下的安全。
3转换结构抗震设防的专项审查超高层建筑的转换结构一般有两类：
墙体转换及柱或斜撑转换。
墙体及其转换大梁形成拱，对框支柱有向外推力，轴柱的转换梁是空腹桁架的下弦杆，次内力较大，有时不考虑空腹桁架的空间作用。
不同的转换要有不同的设计方法，框支转换大梁的设计和空腹桁架下弦杆的设计有明显的不同，不可相混。
有时，结构在两个主轴方向的转换类型不同，在一个方向为框支转换，另一个方向为轴柱转换，此时需分别处理；在一个方向为框支柱，另一个方向为落地墙的端柱，计算框支柱数量时，两个方向应区别对待。
底部带转换层结构抗震设计时，应避免底部结构破坏，结构的延性耗能机制宜在上部结构中呈现。
底部结构包括：
落地墙、框支柱、转换构件、转换层以上二层的楼板、柱和墙体。
转换层以下必须布置足够的上下连续的落地墙。
当主体结构底部楼层侧向刚度比上部楼层侧向刚度减少较多时，宜通过增加落地墙刚度或减少上部墙体刚度等措施加以调整。
对高位转换，如8度区底部5层为商业建筑，上部的抗侧力墙体在五层顶转换，需要考虑高位转换与低位转换的不同：
低位转换主要按相邻层的侧向刚度比控制，高位转换不仅要控制相邻层的刚度比，而且要对不转换的结构与转换结构在转换高度处的总体刚度进行比较，使二者的总体刚度比较接近。
这里，侧向刚度计算时，需要注意转换大梁的正确模拟：
将大梁作为线性杆件计算时，其轴线位置应按截面的抗弯中心确定，相邻上下层的竖向构件，需要考虑对应的刚域。
当在裙房顶板处进行高位转换时，还需考虑转换层以下裙房参与主楼整体工作的程度，分别处理，使侧向刚度比的计算能反映结构实际工作状态。
4连体结构抗震设防的专项审查连体结构大致可有四类：
（1）两个主塔间用刚性连接的结构体相连，连接体可以是一个或多个，每个连接体可以是一层或多层；
（2）两个主塔间采用人行通廊相连，一般按支座可滑动的结构处理；（3）平面为开口很大的槽形，不满足刚性楼盖假定，在开口处每隔若干楼层设置连接构件加强楼盖的整体性，减少扭转位移比；（4）房屋立面开设大洞口，在洞口顶部设转换构件将洞口两侧相连。
不同的连体，设计方法不同。
当连体与两端铰接时，至少一端应采用可滑动连接，根据震害经验，设计时应保证大震下不坠落，应考虑支座处两个主塔沿连体的两个主轴方向在大震下的弹塑性位移，然后按位移设计。
当两个主塔高低不同，主轴方向正交或斜交时，需要考虑双向水平地震同时作用。
当连体为多层时，不仅要考虑支座处的位移，还需考虑相关楼层的位移。
当连体与两端刚接时，要算出两端支座在大震下的内力和变形，确保连体本身和连接部位的安全。
对高低的主塔、主轴方向不一致的情况，同样要仔细的分析计算。
对开口处的连接构件，可按中震下不屈服设计，并提高连接部位的抗震等级。
9度设防时不应采用连体结构。
连体本身在8度时应考虑竖向地震，此时，支座处的竖向地震可能比地面加大，可通过考虑竖向地震输人的弹性时程分析，计算连体的竖向振动。
对大跨度的连体，其竖向振动问题是否影响正常使用，也需要予以考虑。
对于连体与主塔的连接，有条件时可采用隔震支座和消能阻尼器等技术。
此时，应进行专门的计算分析和支座的构造设计。
5特殊体型结构抗震设防的专项审查近来，某些建筑设计，由于使用功能和美观要求，导致体型特别不规则，平面扭转效应很大或楼板内被大洞口严重削弱，竖向刚度突变，上下构件不连续，上部构件超长悬挑，动力特性不同的多塔彼此相连等等。
尤其是多项不规则性同时并存，结构计算分析模型难以正确反映实际情况，需要借助各种简化手段。
这种特殊复杂结构，可根据具体情况详细研究其地震下的受力特点，按基于性能设计的要求，提出结构设计方案，对薄弱部位从抗震承载力和延性两方面采取措施提高抗震能力。
针对结构的复杂情况，抗震设防审查时要求所有钢柱按设防烈度不屈服设计，四片巨型衍架在结构屋面要形成封闭圈，出屋面的单片大桁架利用屋盖围护结构的斜杆加强，应考虑四个l形框架筒横截面的翘曲，并在错层的连接处设置钢板剪力墙，还要求进行模型试验，根据试验结果调整细部构造。
6结论本文对对超高层建筑抗震设防专项审查技术进行了研究，有关高度超限、高位转换、连体结构以及特殊体型结构的超高层建筑的一些概念设计方法及关键技术可供参考。
参考文献汪大绥，周建龙.我国高层建筑钢-混凝土混合结构发展与展望[j].建筑结构学报，2010,31（6）：
009-017.中华人民共和国住房和城乡建设不.建筑抗震设计规范[s].中国建筑工业出版社.
199条建筑设计知识
1.公共建筑通常以交通、使用、辅助三种空间组成
2.美国著名建筑师沙利文提出的名言‘形式由功能而来’
3.密斯.凡.德.罗设计的巴塞罗那博览会德国馆采用的是‘自由灵活的空间组合’开创了流动空间的新概念
4.美国纽约赖特设计的古根海姆美术馆的展厅空间布置采用形式是串联式
5.电影放映院不需采光
6.点式住宅可设天井或平面凹凸布置可增加外墙面，有利于每层户数较多时的采光和通风
7.对结构形式有规定性的有大小和容量、物理环境、形状的规定性
8.功能与流线分析是现代建筑设计最常用的手段
9.垂直方向高的建筑需要考虑透视变形的矫正
10.橙色是暖色，而紫色含有蓝色的成分，所以偏冷；青色比黄色冷、红色比黄色暖、蓝色比绿色冷
11.同样大小冷色调较暖色调给人的感觉要大
12.同样距离，暖色较冷色给人以靠近感
13.为保持室内空间稳定感，房间的低处宜采用低明度色彩
14.冷色调给人以幽雅宁静的气氛
15.色相、明度、彩度是色彩的三要素；三元色为红、黄、蓝
16.尺度的概念是建筑物整体或局部给人的视角印象大小和其实际大小的关系
17.美的比例，必然正确的体现材料的力学特征
18.不同文化形成独特的比例形式
19.西方古典建筑高度与开间的比例，愈高大愈狭长，愈低矮愈宽阔
20.‘稳定’所涉及的要素是上与下之间的相对轻重关系的处理
21.人眼观赏规律
H 18°～45° 局部、细部
2H 18°～27° 整体
3H ＜18° 整体及环境
22.黄金分隔比例为1：
1.618
23.通风屋面只能隔离太阳辐射不能保温，适宜于南方
24.总图布置要因地制宜，建筑物与周围环境之间关系紧凑，节约因地；
适当处理个体与群体，空间与体形，绿化和小品的关系；
合理解决采光、通风、朝向、交通与人流的组织
25.热水系统舒适稳定适用于居住建筑和托幼
蒸汽系统加热快，适用于间歇采暖建筑如会堂、剧场
26.渐变具有韵律感
27.要使一座建筑显得富有活力，形式生动，在构图中应采用对比的手法
对比的手法有轴线对比、体量对比、方向对比、虚实对比、色彩对比
28.要使柱子看起来显得细一些，可以采用暗色和冷色
29.巴西国会大厅在体型组合中采用了对比与协调的手法
30.展览建筑应使用穿套式的空间组合形式
31.室外空间的构成，主要依赖于建筑和建筑群体组合
32.在意大利威尼斯的圣马可广场的布局中，采用了强调了各种空间之间的对比
33.当坡地坡度较缓时，应采用平行等高线布置
34.建筑的有效面积=建筑面积-结构面积
35.加大开窗面积的方法来解决采光和通风问题较易办到
36.中国古代木结构大致可分为抬梁式、穿斗式和井干式三种
37.建筑构图原理的基本范畴有主从与重点、对比与呼应、均衡与稳定、节奏与韵律和比例与尺度
38.建筑构图的基本规律是多样统一
39.超过8层的建筑中，电梯就成为主要的交通工具了
40.建筑的模数分为基本模数、扩大模数和分模数
41.建筑楼梯梯段的最大坡度不宜超过38°
42.住宅起居室、卧室、厨房应直接采光，窗地比为1/7，其他为1/12
43.住宅套内楼梯梯段的最小净宽两边墙的0.9M，一边临空的0.75M
住宅室内楼梯踏步宽不应小于0.22M，踏步高度不应小大0.20M
44.住宅底层严禁布置火灾危险性甲乙类物质的商店，不应布置产生噪声的娱乐场所
45.地下室、贮藏室等房间的最低净高不应低于2.0米
46.室内坡道水平投影长度超过15米时，宜设休息平台
47.外墙内保温所占面积不计入使用面积
烟道、风道、管道井不计入使用面积
阳台面积不计入使用面积
壁柜应计入使用面积
48.旋转楼梯两级的平面角度不大于10度，且每级离内侧扶手中心0.25处的踏步宽度要大于0.22米
49.两个安全出口之间的净距不应小于5米
50.楼梯正面门扇开足时宜保持0.6米平台净宽，侧墙门口距踏步不宜小于0.4米，其门扇开足时不应减少梯段的净宽
35.加大开窗面积的方法来解决采光和通风问题较易办到
36.中国古代木结构大致可分为抬梁式、穿斗式和井干式三种
37.建筑构图原理的基本范畴有主从与重点、对比与呼应、均衡与稳定、节奏与韵律和比例与尺度
38.建筑构图的基本规律是多样统一
39.超过8层的建筑中，电梯就成为主要的交通工具了
40.建筑的模数分为基本模数、扩大模数和分模数
41.建筑楼梯梯段的最大坡度不宜超过38°
42.住宅起居室、卧室、厨房应直接采光，窗地比为1/7，其他为1/12
43.住宅套内楼梯梯段的最小净宽两边墙的0.9M，一边临空的0.75M
住宅室内楼梯踏步宽不应小于0.22M，踏步高度不应小大0.20M
44.住宅底层严禁布置火灾危险性甲乙类物质的商店，不应布置产生噪声的娱乐场所
45.地下室、贮藏室等房间的最低净高不应低于2.0米
46.室内坡道水平投影长度超过15米时，宜设休息平台
47.外墙内保温所占面积不计入使用面积
烟道、风道、管道井不计入使用面积
阳台面积不计入使用面积
壁柜应计入使用面积
48.旋转楼梯两级的平面角度不大于10度，且每级离内侧扶手中心0.25处的踏步宽度要大于0.22米
49.两个安全出口之间的净距不应小于5米
50.楼梯正面门扇开足时宜保持0.6米平台净宽，侧墙门口距踏步不宜小于0.4米，其门扇开足时不应减少梯段的净宽
35.加大开窗面积的方法来解决采光和通风问题较易办到
36.中国古代木结构大致可分为抬梁式、穿斗式和井干式三种
37.建筑构图原理的基本范畴有主从与重点、对比与呼应、均衡与稳定、节奏与韵律和比例与尺度
38.建筑构图的基本规律是多样统一
39.超过8层的建筑中，电梯就成为主要的交通工具了
40.建筑的模数分为基本模数、扩大模数和分模数
41.建筑楼梯梯段的最大坡度不宜超过38°
42.住宅起居室、卧室、厨房应直接采光，窗地比为1/7，其他为1/12
43.住宅套内楼梯梯段的最小净宽两边墙的0.9M，一边临空的0.75M
住宅室内楼梯踏步宽不应小于0.22M，踏步高度不应小大0.20M
44.住宅底层严禁布置火灾危险性甲乙类物质的商店，不应布置产生噪声的娱乐场所
45.地下室、贮藏室等房间的最低净高不应低于2.0米
46.室内坡道水平投影长度超过15米时，宜设休息平台
47.外墙内保温所占面积不计入使用面积
烟道、风道、管道井不计入使用面积
阳台面积不计入使用面积
壁柜应计入使用面积
48.旋转楼梯两级的平面角度不大于10度，且每级离内侧扶手中心0.25处的踏步宽度要大于0.22米
49.两个安全出口之间的净距不应小于5米
50.楼梯正面门扇开足时宜保持0.6米平台净宽，侧墙门口距踏步不宜小于0.4米，其门扇开足时不应减少梯段的净宽
51.入地下车库的坡道端部宜设挡水反坡和横向通长雨水篦子
52.室内台阶宜150*300；室外台阶宽宜350左右，高宽比不宜大于1：
2.5
53.住宅公用楼梯踏步宽不应小于0.26M，踏步高度不应大于0.175M
54.梯段宽度不应小于1.1M（6层及以下一边设栏杆的可为1.0M），净空高度2.2M
55.休息平台宽度应大于梯段宽度，且不应小于1.2M，净空高度2.0M
56.梯扶手高度0.9M，水平段栏杆长度大于0.5M时应为1.05M
57.楼梯垂直杆件净空不应大于0.11M，梯井净空宽大于0.11M时应采取防护措施
58.门洞共用外门宽1.2M，户门卧室起居室0.9M，厨房0.8M，卫生间及阳台门0.7M，所有门洞高为2.0M
59.住宅层高不宜高于2.8M
60.卧室起居室净高≥2.4M，其局部净高≥2.1M（且其不应大于使用面积的1/3）
61.利用坡顶作起居室卧室的，一半面积净高不应低于2.1M
利用坡顶空间时，净高低于1.2M处不计使用面积；1.2--2.1M计一半使用面积；高于2.1M全计使用面积
62.放家具墙面长3M，无直接采光的厅面积不应大于10M2
63.厨房面积Ⅰ、Ⅱ≥4M2；Ⅲ、Ⅳ≥5M2
64.厨房净宽单面设备不应小于1.5M；双面布置设备间净距不应小于0.9M
65.对于大套住宅，其使用面积必须满足45平方米
66.住宅套型共分四类使用面积分别为34、45、56、68M2
67.单人卧室≥6M2；双人卧室≥10M2；兼起居室卧室≥12M2；
68.卫生间面积三件3M2；二件2--2.5M2；一件1.1M2
69.厨房、卫生间净高2.2M
70.住宅楼梯窗台距楼地面净高度低于0.9米时，不论窗开启与否，均应有防护措施
71.阳台栏杆净高1.05M；中高层为1.1M（但要＜1.2）；杆件净距0.11
72.无外窗的卫生间应设置防回流构造的排气通风道、预留排气机械的位置、门
下设进风百叶窗或与地面间留出一定缝
隙
73.每套应设阳台或平台、应设置晾衣设施、顶层应设雨罩；阳台、雨罩均应作有组织排水；阳台宜做防水；雨罩应做防水
74.寒冷、夏热冬冷和夏热冬暖地区的住宅，西面应采取遮阳措施
75.严寒地区的住宅出入口，各种朝向均应设防寒门斗或保温门
76.住宅建筑中不宜设置的附属公共用房有锅炉房、变压器室、易燃易爆化学物品商店
但有厨房的饮食店可设
77.住宅设计应考虑防触电、防盗、防坠落
78.跃层指套内空间跨跃两楼层及以上的住宅
79.在坡地上建住宅，当建筑物与等高线垂直时，采用跌落方式较为经济
80.住宅建筑工程评估指标体系表中有一级和二级指标
81.7层及以上（16米）住宅必须设电梯
82.宿舍最高居住层的楼地面距入口层地面的高度大于20米时，应设电梯
83.医院病房楼，设有空调的多层旅馆，超过5层的公建室内疏散楼梯，均应设置封闭楼梯间（包括首层扩大封闭楼梯间）
设歌舞厅放映厅且超过3层的地上建筑，应设封闭楼梯间。
公共建筑门厅的主楼梯如不计入总疏散宽度，可不设封闭楼梯间
84.图书馆内书库、非书资料库的疏散楼梯，应设计为封闭楼梯间或防烟楼梯间
档案馆库区设置楼梯时，应采用封闭楼梯间，门采用不低于乙级防火门
85.电梯不应与卧室、起居室紧邻布置
86.12层及以上每栋楼设电梯不应少于两台
87.建筑楼梯一般不应超过18级，且不应少于3级
88.楼梯净宽按每股人流0.55M+（0-0.15M）计算，并不应少于2股人流
89.管道井在安全、防火和卫生方面互有影响的管道不应敷设在同一竖井内
90.排烟和通风不得使用同一管道系统
91.图书馆照明一般室0.75M水平面—150-200-300LX
老年室0.75M水平面—200-300-500LX
陈列室0.75M水平面—75-100-150LX
读者休息室0.75M水平面—30-50-75LX
92.托幼园照度标准
活动室150LX、保健隔离室100、寝室75、卫生间30、门厅20
93.中小学照度均匀度不应低于0.7
黑板灯其垂直照度不应低于200LX
94.二级踏步不允许出现在楼梯梯段
95.电梯和自动扶梯均不可以计作安全出口
96.建筑物底层地面至少应高出室外地面0.15M
97.电梯不宜被楼梯环绕
单侧排列电梯不应超过4台
双侧排列电梯不应超过8台
98.候梯厅深度
单侧台住宅电梯 ≥B
其他电梯 ≥1.5B
多台双侧排列时 ≥相对电梯B之和；并＜4.5M（客梯）
99.一般平屋面的最小坡度为1：
50
瓦屋面无望板坡度1：
2、有望板1：
2.5
石棉瓦坡度为1：
3
波型金属瓦坡度为1：
4
压型钢板为1：
7
100.10米以上建筑无上人屋面楼梯时应设上屋面人孔或外墙爬梯
101.开向公共走道的窗扇，其地面高度不应低于2米，外窗窗台低于0.8米时应采用防护措施
102.双面弹簧门应在可视高度部分装透明玻璃
103.旋转门、电动门和大型门的临近应另设普通门
104.建筑物内的吊顶应设检修口及通风口、水管道通过应有防产生冷凝水措施、管线多时应留有检修空间
105.天窗应采用防破碎的透光材料或安全网，并应有防产生冷凝水或引泄冷凝水的措施
106.窗的开启形式应能方便使用、开启应安全并易于清洗、平开窗适用于多层或高层
107.砖墙-0.06米处设连续水平防潮层，室内相邻地面有高差时应在墙身侧面加设防潮层
108.设计最高地下水位低于地下室底板0.3-0.5米，且基地内土壤回填土无形成滞水可能时，可采用防潮做法
109.全国气候分区：
严寒地区（Ⅰ区）累年最冷月平均≤-10℃
寒冷地区（Ⅱ区）累年最冷月平均＞-10℃，≤0℃
温暖地区（Ⅲ区）累年最冷月平均＞0℃
累年最热月平均＜28℃
炎热地区（Ⅳ区）累年最热月平均＞28℃
110.厕所隔间平面最小尺寸；外开门0.9*1.2；内开门0.9*1.4
淋浴隔间平面最小尺寸；外开门1.0*1.2；带更衣1.0*（1.0+0.6）
111.有空调的建筑外表面积要小；窗户面积要小；
连续开机的建筑，其围护结构内侧宜选用重质材料；
外墙颜色要浅
112.设备层应有自然通风或机械通风，当设备层设于地下室又无机械通风道时，应在地下室外墙上设不小于地下室地板面积的1/400的出口或通风口
113.内走道长度＜20米时至少应有一端采光，＞20米时应有两端采光，＞40米时应增加中间采光口，否则应采用人工照明
114.离地面高度在0.5米以下的采光口不应计入有效采光面积
115.影剧院建筑空间组合的核心问题是观众厅、舞台、休息厅、门厅之间的关系
116.影剧院的观众席应按每400个座位设一个轮椅席（0.8*1.1）
117.视力残疾人的导盲杖的摆动波长为0.9-1.5米
118.肢体残疾人用双拐水平行进时的宽度约为0.95米
119.板式高层建筑与塔式高层相比，具有体形系数小，冬季耗热量少并且夏季通风散热好，节能好
120.大型医院建筑常以群体的形式出现原因是：
根据不同功能特点分散布置，有利于组织不同的流线、争取较好的通风和朝向、防止交叉感染
121.影响建筑日照的因素有地理纬度、日照间距、冬季太阳的高度角和方位角
122.太阳能采暖建筑一般分为主动式和被动式
123.非机动车道纵坡＜2.5%，坡长可不限
困难情况下最大纵坡3.5%但有长度限制
2.5%时的坡长限250米
3.0%时的坡长限150米
3.5%时的坡长限100米
车道宽度≥2.5米
124.残疾人使用的道路及建筑物规范道路纵坡＜2.5%；道路宽度≥2.5M
125.不设人行道栏杆的商业街缘石坡道间距≤100M
单面坡缘石道坡度不应大于1：
20坡道；扇形宽≥1.5M；在转角处单面直线宽≥2.0M
三面坡不应大于1：
12坡道；宽≥1.2M；坡道中缘石外露高≤20；凸条停步块材路宽≥0.6M
人行道中的地下管线井盖必须与地面接平，不得用蓖式井盖；
侵入人行道上空的物件距地面高度不得小于2.2米
人行横道与缘石坡道处不得设雨水口
126.人行天桥和人行地道
梯道宽度不应小于3.5米，踏步0.3*0.15；超过18级；休息平台宽1.5米且不小于梯段宽
梯道、坡道、走道净高均不得低于2.2米；扶手高应为0.9米，设下层的为0.7米
坡道坡度≤1：
12，特殊困难处≤1：
10，每升高1.8米或转弯处设长度≥2米的平台
127.无障碍入口的地面坡度不应大于1：
50
128.建筑人口轮椅通行平台最小宽度
大中型公建、中高层建筑、公寓建筑≥2.0
其他≥1.5
129.方便残疾人通行的入口坡道宽度0.9M；坡度1：
12；每段坡长9M；每段升起的最大高度0.75M
中间休息平台深≥1.2米；转弯出平台深≥1.5米；起止点留有≥1.5米轮椅缓冲带
130.残疾道扶手高度0.85M，0.65M、扶手应保持连贯、起点、终点应水平延伸0.3M
扶手与墙之间的距离为38；
131.供一辆轮椅通过的走道净宽1.2M；供一人一辆轮椅通过的走道净宽1.5M；供二辆轮
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