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浅议超高层建筑结构设计摘 要：超高层建筑的建造,其所以如此之快，除了有的城市为了有一个高大的形象建筑之外，主要还是超高层建筑能在有效面积的土地上，得以发挥最大的使用效益。也尽管建造超高层需要的费用比一般高层建筑高出很多，但在我国的城市建设中，随着日益快速发展的需要，为土地使用率的提高，必然会使超高层建筑以更快的速度发展。 关键词：超高层建筑；结构设计；基础设计 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-核心筒或筒中筒，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。 6）房屋高度超过150m的超高层建筑结构应具有良好的使用条件，满足风荷作用下舒适度要求，结构顶点最大加速度的控制满足相关规定要求，而高层建筑设计不需要考虑。 2 超高层建筑结构的基础设计 超高层建筑一般多设二层或更多层的地下室，其基础的埋置深度均能满足稳定要求。而对于基岩埋藏较浅无法建造多层地下室不能满足埋置深度要求的，则可设置嵌岩锚杆来满足稳定要求。其基础形式应据场地的岩土工程地质条件，在满足地基承载力的同时也满足沉降变形设计的要求。一般当基底砌置在第四纪冲、洪积的黏性土层或海相沉积的土层时，其地基承载力不能满足且地基刚度也不能满足变形要求，因此，需采用桩基方案。而房屋高度在150m左右且房屋楼层约40层左右的超高层建筑，当基底砌置在第四纪厚度较大且密实的砂、卵石层时，一般承载力特征值和压缩模量都很高，则可考虑采用天然地基方案。对于基底砌置在中风化或微风化的基岩上的情况，则无论房屋高度多大，均为天然地基方案。 1）天然地基基础。上述两种情况下的天然地基方案，其基础形式是各不相同的。对于基底砌置在砂、卵石层的基础，多是采用等厚板筏形基础。但也有工程采用箱形基础，主要利用作为消防水池，如155m高的北京国贸中心一期写字楼工程。由于该工程有3层地下室只是最下1层是箱基，而其他1层、2层不是，故总称为箱筏联合基础。等厚板筏基的板厚应具有较大的刚度，以使基底压力均匀分布以及减小外框（筒）和内筒的沉降变形差异，通常设计的等厚板筏基的板厚取外框和内筒之间跨度的1／4左右。而对于基底砌置在中风化或微风化的基岩上，由于基岩承载力特征值很高，则外框柱可采用独立基础，内筒可采用条形基础或等厚板筏形基础。如某地区工程基底的中风化泥岩和中风化砂岩的承载力特征值分别为2650kPa和10380kPa，就可按上述的基础形式进行设计。同时，由于中风化或微风化基岩刚度很大，荷载作用下沉降变形甚微，所以地下室底板厚可按构造设置或按岩石裂隙水的水浮力计算考虑。在基岩上的独立柱基础，一般为使施工开挖不破坏基岩的整体性，多采用人工挖孔桩的开挖方式施工。 2)桩基础设计。超高层建筑的桩基础，由于基底压力大，要求的单桩竖向承载力较高，因此，均采用大直径钻孔灌注桩或有条件的工程场地采用大直径人工挖孔扩底灌注桩。桩端持力层的选择应考虑层厚较大和密实的砂、卵石层或中风化、微风化基岩，以减少桩端沉降变形。关于桩的布置总原则应集中布于柱下和墙下，但不同的桩型布桩的结果是各不相同的。如果设计采用的是端承桩或是摩擦端承桩，由于单桩竖向承载力特征值很高，所需桩数要少，则可布于柱下和墙下；如果设计采用的是端承摩擦桩或摩擦桩，由于单桩竖向承载力特征值相对要低，则往往整个基底承台下需要满布桩方能满足设计承载力和变形控制的要求。上述两种不同的布桩方式，其桩承台板的厚度是各不相同的：