高层超高层办公楼结构标准化设计指引

2024-03-04 作者: 施工服务

  超高层办公塔楼结构设计规律,包含结构材料、结构体系、结构上的布局、构件的尺寸、超限措施、材料用量等内容,希望能为

  墙柱等竖向构件宜采用C60~C35,低区尽量使用高强度混凝土,中高区根据轴压比控制要求逐级递减;当条件允许时,外框柱可适当考虑C70等高强混凝土,充分的发挥混凝土受压性能,取得经济性的同时,能更好的控制柱截面;

  桩基采用C30~C50,应根据桩身强度进行比选,桩身混凝土强度等级与单桩承载力匹配,桩基比选时,尽量按桩身强度控制;

  常用的钢筋为HRB400、HRB500等,当条件允许时,可适当考虑HRB500、HRB600等高强钢筋的应用。当采用高强钢筋时,应按钢筋受拉承载力设计值相等原则换算,并应满足最小配筋率和钢筋间距等构造要求,并应注意由于钢筋强度和直径改变会影响正常使用阶段的挠度和裂缝宽度。

  常用的钢筋为HRB400、HRB500等,当条件允许时,可适当考虑HRB500、HRB600等高强钢筋的应用。当采用高强钢筋时,应按钢筋受拉承载力设计值相等原则换算,并应满足最小配筋率和钢筋间距等构造要求,并应注意由于钢筋强度和直径改变会影响正常使用阶段的挠度和裂缝宽度。

  200m以下的超高层建筑宜采用混凝土框架-核心筒结构体系,一般无需设置加强层,框架梁柱为普通钢筋混凝土结构物件,核心筒为钢筋混凝土核心筒;

  在方案阶段,应通过结构每平米质量指标从宏观层面判断整个结构方案是不是合理、经济,常规项目的荷载取值、结构上的布局往往差异不大,各结构体系的每平米质量参考范围如下:

  注:混凝土结构:整体的结构以钢筋混凝土为主;混合结构:楼面体系为钢结构楼面;钢结构:整体的结构以钢结构为主。

  200m以下的超高层楼板宜采用与结构体系(混凝土结构)匹配的钢筋混凝土楼盖,避难层通常布置大量的设备,存在噪音和振动问题,对应底板和顶板板厚应进行加厚。

  当政策原因有强制性的装配率要求时,可采用叠合板、钢筋桁架楼承板或压型钢板。

  结构平面布置宜简单规则,避免质心与刚心存在过大的偏心。宜减少结构平面布置的长宽比(控制长宽比不大于2.0),避免较狭长的平面。不宜设置过大的转角窗和不必要的结构开洞。

  建筑平面宜选用风荷载效应较小的平面形状和立面形体。可采取角度柔化、竖向锥形、改变截面形状、立面旋转、立面开洞等措施来减小风荷载。若条件允许,可通过调整优化建筑物平面朝向,使大楼产生最不利气动响应的风向远离当地主要的强风方向,进而达到减小风荷载的效果。

  结构竖向布置宜使结构竖向规则、均匀,不应采用竖向布置严重不规则的结构,防止结构出现薄弱层。竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。收进外挑宜满足规范要求,控制立面的单侧内收程度。

  高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济性合理性的宏观控制,应选取合理平面布置,使得建筑高宽比处于合理范围。

  考虑有效使用面积、使用功能及抗侧力体系的要求, 200m以下超高层的核心筒平面布置的面积比宜在20%~25%左右。核心筒面积占比过小,会导致结构侧向刚度不足;占比过大,会导致框剪比不足。

  建筑核心筒平面尺寸对整体刚度影响较大,核心筒应选取合理平面布置,核心筒高宽比一般不宜超过15(规范要求不宜超过12)。

  核心筒平面有九宫格、回字形、矩形等方案供选择,剪力墙应沿建筑平面的主要轴线布置,宜上下连续贯通。

  核心筒在平面上应尽量居中,有特殊景观资源和需求,可优先考虑采用核心筒偏置方案。

  若采用核心筒收进,应注意立面收进幅度应有限度,可从结构楼层侧向刚度的变化来控制,并应注意核心筒收进应尽量对称。

  核心筒开洞位置距离角部宜大于1倍墙厚,且不宜小于400mm。核心筒开洞宜上下连续。

  200m以下超高层外框柱宜采用多柱体系,如16柱、18柱及20柱等方案进行布置选型分析,一般不采用巨柱方案。

  竖向构件截面尺寸和混凝土强度等级沿竖向可分段逐渐减小。截面尺寸与混凝土强度等级的改变应避免发生在同一楼层,以减小刚度突变的影响。

  框架柱轴网间距8.4m~12m范围很常用,柱网要结合地上建筑方案和地下车库布置共同考虑,框架柱轴线m。外框若采用钢结构,柱距可以适当放宽。

  框架柱至核心筒的合理距离为10m~12.5m,距离过小时,建筑有效面积偏小;距离过大时,楼面梁高度控制困难,净高受限制。

  框架柱之间应设置框架梁,不宜中断,建筑角部如功能需求,外框架无法拉结,应提前进行征询。

  梁端部配筋较大时,可采取水平加腋的方式减小配筋率,也可在计算模型里做支座弯矩调幅,或几种方式相结合。

  核心筒周边走廊上方的梁截面,可优先考虑竖向变截面收小,有利于控制走廊净高。

  对典型超高层建筑进行试算,结构平面布置和主要设计条件如下表,提供典型超高层结构构件截面布置,可用作常规项目参考,设计参数变化时,构件截面相应调整。

  框架柱一般无需设置型钢,柱轴压比不满足规定的要求时,可考虑设置芯柱或复合箍筋的方式。建筑有要求,需要控制框架柱截面尺寸时,可考虑采用型钢混凝土柱。

  当特别不规则项数量超越对应各表中要求时,为严重不规则结构,不得采用,应调整设计。

  根据典型模型进行材料用量测算,参考典型房企材料用量限额,结构材料用量参考如下:

  4)适用于地面粗糙度类别为C类的项目,当地面粗糙度类别为B类时,钢筋用量增加2kg/m 2。

  5)适用于Ⅱ、Ⅲ类场地,Ⅳ类场地钢筋增加3kg/m 2,混凝土增加0.02m 3 /m 2。