超限高层建筑优化设计及工程实例分析

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【摘要】：本文主要从两个方面对问题展开分析，首先分析了超限高层建筑优化设计的基本内容，主要对超限高层建筑优化的一般过程和目标进行了分析，随后通过工程实例对具体的超限高层建筑优化展开了具体分析。

【关键词】：超限，高层建筑，优化，工程实例

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1 引言

在实际工程上，超限建筑并不是特定的指某一类建筑，而是对于建筑中某一部分或者某几部分超过标准的限值的建筑的统称。在高层建筑的建设过程中，影响建筑使用性能最重要的两部分是建筑整体荷载的分布以及承重结构对整体结构载荷作用，因此，在超限高层建筑设计过程中要着重分析和计算建筑的各种荷载，以此为高层建筑设计提供合理的参数。

2 超限高层建筑优化设计的基本内容分析

2.1 高层建筑超限的问题分析

高层建筑超限问题并不是单一的，因此，进行建筑优化之前的超限问题分析时必须的。在实际的建筑设计中，超限问题一般存在于：设计内部过于复杂，导致使用空间较低；内部结构过大引起的烈度较大；结构设计过程中，由于计算结果不准确而导致其剪应力等大小超过标准等。

2.2 高层建筑超限问题优化设计分析

经过对超限高层建筑的超限问题分析之后，最终会找到超限根源所在，针对超限问题的原因和对象进行结构以及功能的优化是优化设计的具体工作。在设计的优化过程中，要遵循三方面的原则。首先，安全性的问题优化最为重要；其次，尽可能的方便施工；第三，保证超限问题的完整解决。

2.3 高层建筑超限问题优化设计的任务

通过超限问题的优化设计，无论在技术上还是施工上都要达到预期的目标，具体来说，包括以下三个方面的内容。首先，提供整体优化方案；其次，提供合理的整改参数；第三，设计优化符合标准。

3 超限高层建筑优化工程实例分析

3.1 工程背景

杭州市某高高层建筑，计划建筑面积100000m2，建筑由8层附楼与60层塔楼组成，其建筑平面图如图1所示。建筑地下二层作为地下仓库施工，按照规范要求，进行嵌固构造处理，使其作为上部的嵌固端，该结构平面布置规则、对称，竖向抗侧力构件上下连续贯通、无刚度突变。

图1 建筑平面结构

该工程在进行地下部分以及附楼筏板基础建成后由于工程抗震性以及剪力超标等问题被迫停工，为了尽快的进行恢复施工，需要对各方面的问题进行优化，消除超限问题。通过对实际工程的分析和考察，进行了合理的规划和超限优化。

3.2整体工程设计改进

通过对工程设计的分析和实际工程施工的考察，认为必须对以下两个方面进行整体的改进。

（1）减少框架柱数量，增大建筑空间

经过分析，认为八根框架柱对于整体建筑而言过多，占用过大面积。因此，优化设计时将框架柱减少到5根，其截面面积增加为1800mm×1800mm、1700mm×1700mm，并且上部各层柱分段减小，以满足轴压比的要求。同时为了保证建筑结构的抗侧刚度，在在塔楼四角区设置“L”型桁架，内部设置剪力墙核心筒，形成框撑－核心筒体系。

（2）减小核心筒内墙墙体厚度

通过对心筒内墙承受竖向载荷计算，将原始的800、400、350、250mm，优化设计后改为400、250、200mm，同时将原设计中芯筒外墙厚度也减少100mm。通过这种优化保证了建筑结构的安全性，并且节省了大量的建筑空间，有效的改进了设计。

3.3具体施工参数的确定

（1）基本参数的确定

本工程设计的基准期确定为50年，使用年限100年，安全等级为一级，地基设计等级为甲级。根据工程场地特点，按照6度的烈度标准进行抗震构造建设。在原始设计中，对于风压的选取进行了订正，按照工程所处地区的实际情况，认为其基本风压在0.45kN/m2，泵成地面粗糙为C类，按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001的规定，认为实际的设计风压应该为基本风压的1.2倍，所以按照0.54kN/m2取用。

（2）建筑结构及材料参数的确定

工程之所以没有尽快的施工，建筑结构及材料参数的混乱是非常重要的原因，特别是对于一些重要结构，例如核心筒的厚度，框架柱的尺寸等。针对这些情况，给定了以下具体参数。

表1 核心筒剪应力墙尺寸

表2框架柱截面尺寸

3.4 优化结果分析

通过设计的改进和优化，控制和优化了结构的整体抗震性，并且剪力墙的剪力大小由原来设计的超过标准30%，下降到标准范围内的75%，完全达到了施工要求，可以进行施工。

参考文献

[1] 吕西林，李学平. 超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J]. 建筑结构学报,2002(2) .

[2] 王述超，张行，叶志，等．超限高层建筑地震作用下的动力稳定性分析[J]．振动与冲击，2009(4)．