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华东院周建龙总工讲超限高层建筑抗震设计重点与难点.pdf

华东院周建龙总工讲超限高层建筑抗震设计重点与

考虑偶然偏心 混凝土柱的计算长度系数（地下室、悬臂梁） 计算结构的总体判断 质量&荷载沿高度分布是否合理 振型、周期、位移形态和量值是否合理 地震作用沿高度分布是否合理 单工况下总体和局部力学平衡条件是否满足 对称部位构件的内力及配筋是否相近 不同程序的比较 受力复杂构件（如转换构件等）内力及应力分布与概念、经验是否一致 嵌固端的要求 地下室与土0.00的刚度比≥2（上海地区为1.5） 楼板厚度大于180 地下室刚度不计入离主楼较远的外墙刚度 土0.00水平传力不连续时，嵌固端应伸至地下室，并对大开口周边梁、板配筋加强 地下室外墙离主楼较远，可在主楼周边设置剪力墙，直接将水平力传给底板 土0.00有较大高差时，在高差处设置垂直向剪力墙，且采取存在高差处的柱子箍筋加 密，水平传力梁加腋等措施，确保水平力传递 嵌固端设在地面层，宜设刚性地坪，确保传力可靠 回填土对地下室约束系数，一般地下室填3，几乎完全约束时填5，刚性约束填负数。 嵌固端在地面层或地下层时，仅表示嵌固端的水平位移受到约束，而转角不能设为约 束。 嵌固端及下一层的抗震等级同土0.00，其余地下室的抗震等级可设为3级

每条时程曲线计算的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的65%，一般也不应 大于振型分解反应谱法求得的135%，多条时程曲线计算的结构底部剪力平均值不应小于振 型分解反应谱法求得的80% 时程曲线数量随工程高度及复杂性增加，重要工程不少于5~7组 地震加速度时程曲线应通过傅立叶变换与反应谱进行比较，对超高层建筑，必要时考虑 长周期地震波对超高层结构的影响 输入地震加速度时程曲线应满足地震动三要素要求，即有效加速度峰值、频谱特性和持 时要求。每组波形有效持续时间一般不少于结构基本周期的5~10倍和15s，时间间距取0.019 或0.02s；输入地震加速度记录的地震影响系数与振型反应谱法采用的地震影响系数相比， 在各周期点上相差不宜大于20% 对于有效持续时间，以波形在首次出现0.1倍峰值为起点，以最后出现0.1倍为终点 对应区间为有效持时范围。 对超高层建筑，在波形的选择上，在符合有效加速度峰值、频谱特性和持时要求外，满 足底部剪力及高阶振型的影响，如条件许可，地震波的选取，尚应考虑地震的震源机制。 对于双向地震输入的情况，上述统计特性仅要求水平主方向，在进行底部剪力比较时， 单向地震动输入的时程分析结果与单向振型分解反应谱法分析结果进行对比，双向地震动输 入的时程分析结果与双向振型分解反应谱法分析结果进行对比。 采用的天然地震波宜采用同一波的xyz方向，各分量均应进行缩放，满足峰值及各自比 列要求。 采用天然波进行水平地震动分析时（编号为 CJJT308-2021）湿地公园设计标准.pdf，每组自然波应按照地震波的主方向分别作用在主轴 《及y方向进行时程分析。 人工波无法区分双向，在采用其时程分析时可考虑两个方向作用不同的人工波。每组人 工波应按照主要地震波分别作用那个在主轴×及√方向进行时程分析，

阻尼比 抗震设计：钢结构：高度不大于50m，取0.04；高度大于50m，且小于200m时，取 0.03；高度不小于200m时，宜取0.02 混合结构：0.04 混凝土：0.05 罕遇地震弹塑性分析，阻尼比取0.05 抗风设计：0.02~0.04（根据房屋高度及结构形式，以及风荷载回归期取值）。一般， 风荷载作用下，结构承载力验算时阻尼比取0.02~0.03，变形验算取0.015~0.020，顶部加

速度验算取0.01~0.015。

速度验算取0.01~0.015。

平面不规则计算分析要求：

考虑楼板平面内弹性变形 楼板缺失严重时，按单榻验算构件承载力，并宜尽量增加结构的刚度。 楼板缺失应注意验算跨层柱的计算长度，长短柱并存时，外框的长柱可按短柱的剪力复 核承载力；必要时，跨层短柱按大震安全复核承载力。 仅局部少量楼板，宜并层计算 大开洞，局部楼板宜按大震复核平面内承载力 应验算狭长楼板周边构件的承载力，并按照偏拉构件设计 如层间位移小于1/2500，对位移比适当放松，放松限值可较规范放松1/3.如构件承载力

满足中震弹性的要求，则底部的扭转位移比可适当放松至1.8 受力复杂部位的楼板应进行应力分析，楼板内应力分析一般可采用膜单元分析，并在 板中部配置必要加强钢筋，当验算楼板受力复杂，楼板应采用壳元，与楼板平面外重力荷 载产生的应力进行叠加 缺口部位加设拉梁（板），且这些梁（板）及周围的梁板的配筋进行加强 对于平面中楼板间连接较弱的情况，连接部位楼板宜适当加厚，配筋加强，必要时设置 钢板控制抗侧力墙体间楼板的长宽比 天开口周边的梁柱配筋应进行加强，特别是由于开口形成的狭长板带传递水平力时，周 边梁的拉通钢筋，腰筋等应予加强。 连廊等与主体连接采用隔震支座或设缝断开主楼与裙房在地面以上可设置抗震缝分开。 扭转位移超标时，超标部位附近的柱子及剪力墙的内力应乘以放大系数，配筋应进行 加强 加强整体结构的抗扭刚度，加强外围构件的刚度，避免过大的转角窗和不必要的结构 开洞。 对于平面超长的结构，结构布置应考虑减少温度应力对结构的影响

竖向不规则的计算分析要求

通过计算分析布置加强层，布置1个加强层可设置在0.6倍房屋高度附近：布置2个加 强层时，可分别设置在顶层和0.5倍房屋高度附近；布置多个加强层时，宜沿竖向从顶层向 下均匀布置，加强层也可同时设置周边水平环带构件。水平伸臂构件、周边环带构件可采用 斜腹杆桁架、实体梁、箱形梁、空腹架等形式。 加强层的刚度不宜过大，避免内力突变，其布置数量除考虑受力要求外，也应考虑对施 工工期的影响。 带巨型柱的带加强层结构体系，周边水平环带构件对总体结构的刚度影响较小，可适当 咸小其周边水平环带构件的道数及刚度 应进行重力荷载作用下符合实际情况的施工模拟分析，特别应考虑外伸桁架后期封闭对 结构受力的影响。 抗震设计时，需进行弹性时程分析补充计算，必要时进行弹塑性时程分析的计算校核 在结构内力和位移计算中，加强层楼板宜考虑楼板平面内变形影响，加强层上下刚度 比按弹性楼盖假定进行整体计算；伸臂杆件的地震内力，应采用弹性膜楼盖假定计算，并 考虑楼板可能开裂对面内刚度的影响。 伸臂桁架所在层及相邻层柱子、核心筒墙体、进行加强，加强层附近的核心筒墙肢应 按底部加强部位要求设计，加强层及其相邻层的框架柱、核心筒剪力墙抗震等级应提高 级采用，一级应提高至特一级，但抗震等级已经为特一级时，充许不提高，加强层及其相 邻层的框架柱，箍筋应全柱加密，轴压比限制应按其他楼层减小0.05采用 加强层及其相邻楼盖的刚度和配筋应加强 伸臂架应伸入并贯通墙体，与外周墙相交处设构造钢柱，并上下延伸不少于一层 应采用合适的施工顺序及构造措施以减小结构竖向变形差异在伸臂桁架中产生的附加 内力 整体小震计算时可考虑楼板对上下弦刚度的增大作用，但中震或天震承载力验算时则不 宜考虑在进行外伸臂桁架上下弦杆设计时的有利楼板刚度

（多塔结构） 各塔楼的层数、平面和刚度宜接近；塔楼对底盘宜对称布置、塔楼结构与底盘结构质心 的距离不宜大于底盘相应边长的20% 应进行整体及单独模型进行计算，结构构件配筋可按照单个塔楼及多塔中不利的计算 结果采用，当塔楼周边的裙房超过两跨时，分塔楼模型宜至少附带两跨的裙楼结构 整体分析时，大底盘的楼板在计算模型中应按弹性楼板处理，计算时整个计算体系的 振型数不应小于18个，且不应小于塔楼数的9倍 大底盘多塔楼结构的周期比及位移比计算： 对于上部无刚性连接的大底盘多塔楼结构，验算周期比时，宜将裙楼顶板上的各个单塔 娄分别计算其固有振动特性，验算其周期比。对于大底盘部分，宜将底盘结构单独取出， 嵌固位置保持在结构底部不变，上部塔楼的刚度忽略掉，只考虑其质量，质量附加在底盘 顶板的相应位置，对这样一个模型进行固有振动特性分析，验算其周期比。 其位移比均应采用整体模型计算并按照底盘、上部塔楼和莲接部分，遂层加以验算， 底盘屋面板厚度不宜小于180mm，并应加强配筋（增加10%以上），并采用双层双向配 筋。 底盘屋面下一层结构楼板也应加强构造措施（配筋增加10%以上，厚度按常规设计） 多塔楼之间裙房连接体的屋面梁以及塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙，从 地下室顶板起至裙房屋面上一层的高度范围内，柱的纵向钢筋的最小配筋率宜提高10%以 上，柱箍筋宜在裙房楼屋面上、下层的范围内全高加密。 裙房中的剪力墙宜设置约束边缘构件

（连体结构） 宜采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力位移计算 连接部分楼板采用弹性楼板假定；还应特别分析连接体部分楼板和梁的应力和变形， 在小震作用计算时应控制连接体部分的梁、板拉应力不超过混凝土轴心抗拉强度标准值。 还应检查连接体以下各塔楼的局部变形及对结构抗震性能的影响。 抗震计算应考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不小于15个，且要考虑偶然偏 心的影响； 连体结构由于连体结构刚度较大，相对于下部两个塔楼的刚度比可能较大，如下部楼 层经验算为薄弱层，地震剪力应乘以1.15的增大系数 应采用弹性时程分析法进行补充计算 连体结构两塔楼间距一般较近，应考虑建筑物风荷载相互间影响的相互干扰增大系数， 如有条件，宜通过风洞实验确定体型系数以及干扰作用等。 对8度设防地区的连体结构，应考虑竖向地震作用；连体和连廊本身，应注意竖向地震 的放大效应，跨度较大应参照竖向时程分析法确定跨中的竖向地震作用。 连体结构的振动明显，应进行风振舒适度以及大跨度连体结构楼板舒适度验算 连体结构应进行施工模拟分析，考察荷载施加顺序对结构内力和变形的影响 7度、8度抗震设计，层数和刚度相差悬殊的建筑不宜采用强连接的连体结构 连体结构应优先采用钢结构，尽量减轻结构自重；当连接体包含多个楼层时，最下面 层宜采用桁架结构。 连体结构的连接体宜按中震弹性进行设计 对钢筋混凝土结构，连接体以及与连接体相邻的结构构件抗震等级应提高一级采用， 级提高全特一级（特一级则不再提高） 接体两端与主体结构刚接时，连接体结构延伸至主体结构内筒并与内筒可靠连接或在

主体结构沿连接体方向设型钢混凝土梁与主体结构可靠锚固；连接体的楼板宜采用钢筋混凝 土平板并与主体结构可靠连接且受力较大的楼板宜在平面内设置支撑，以保障传力可靠 连接体两端与主体结构的连接也可采用隔震支座，必要时也可设置阻尼器，应保证连接 体与主体结构的间隔，并满足大震下位移的要求，并应注意支座应能抵抗连续体在大震下可 能出现的拉力。 连体和连廊注意竖向地震的放大效应，确保使用 刚性连接时，应注意复核两个水平（高烈度含竖向共三个）方向的中震作用下被连接结 构远端的扭转效应，提高承载力和变形能力。支座部位构件的承载力复核，水平向应延伸 跨，竖向宜向下延伸不少于2层。滑动连接时，除了按三向大震留有足够的滑移量外，支座 也需适当加强，

（转换层结构） 控制上下层刚度比，并采用合适的刚度比计算方法（剪切刚度比）。控制转换层上下主 本结构抗侧刚度不小于70%，当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度不小于相 邻上部楼层的60% 最新高规对刚度比的计算方式有很大改变 上海工程应采用剪切刚度比 不宜出现层刚度和层抗剪承载力均不满足规范的楼层 转换构件必须在模型中定义 整体使用两个以上不同力学模型的软件计算，应采用弹性时程分析计算，必要时采用弹 望性时程分析校核。可采用有限元方法对转换结构进行局部分析校核，转换结构以上至少取 两层结构进入局部模型，并注意模型边界条件符合实际工作状态。 高位转换时应对整体结构进行重力荷载作用下施工模拟计算，并应按照转换构件受荷面 积验算其承载力 8度抗震设防时，转换机构应考虑其上竖向荷载代表值的10%作为附加竖向地震力，此 附加竖向地震力应考虑上下两个方向 抗震设计时，转换层的地震剪力应乘以1.15的增大系数 转换构件内力放大系数，特一、一、二、三级转换构件的水平地震作用应分别乘以增大 系数1.90、1.60、1.35、1.25；8度抗震设计时，转换构件应考虑竖向地震的影响 转换构件及框支柱在地震作用下内力应进行调整， 当转换结构采用斜腹杆桁架时，上下弦杆轴向刚度、弯曲刚度不宣计入相连楼板作用 安偏心受压或偏心受拉构件设计 核心筒转换时，应对转换部位进行详细有限元分析，必要时分析模型应包括楼板及楼面 梁、剪力墙。 采用斜柱时，应注意楼面结构可能产生拉力或压力，并采取必要的措施 框架采用主次结构时，带状桁架设计时，应考虑次结构破坏或某一带状桁架破坏结构继 卖承载的可能 底部带转换层的结构布置应符合以下要求：落地剪力墙和筒体的洞口布置宜布置在墙体 中部；框支剪力墙转换梁上一层墙体内不宜设置门洞，不在柱上方设置门洞；落地剪力墙间 距以及落地剪力墙与相邻框支柱的距离宜符合规范要求 转换层楼板厚度不宜小于180mm，应双向双层配筋，落地剪力墙和筒体周围楼板不宜 开洞，相邻转换层上部1~2层楼板厚度不宜小于120mm，且需在楼板边缘、孔道边缘结合 边梁予以加强 框支层的位置，7度不应大于7层JCT2430-2017 蒸压加气混凝土设备 翻转清理机.pdf，8度不应大于5层，即比高规增加不多于2层。框

支柱的地震剪力至少按小震30%总剪力控制，并进行中震承载力验算，框支梁应保证大震 安全。为使框支层的框架剪力按总剪力30%调整后仍满足二道防线的要求，框架按计算分 配的剪力，不宜大于楼层剪力的20%， 尽可能减少次梁装换和“秃头”框支柱，或严格控制所占的比例，并采取针对性的加强 措施。

（错层结构） 当错层高度不大于框架梁截面高度，可忽略错层影响，楼层标高取两部分楼面标高平 均值。当错层高度大于框架梁高，作为独立楼层参加整体计算 框架错层，可利用修改梁节点标高方式输入 多塔错层，可在多塔修改模型中修改各塔层高 错层层刚度比仅供参考 在设防烈度地震作用下，错层处框架柱的截面承载力宜符合性能水准2的要求。 至少采用每个局部分块刚性的楼盖假定进行整体计算，对于楼层位移和层间位移的扭 转位移比，需要每个局部楼盖四个角点的对应数据据手算复核；错层部位的内力，应注意 沿楼盖错层方向和垂直于错层方向的差异，按不利情况设计，并进行中震性能设计。 抗震设计时，错层处框架柱的截面高度不应小于600mm；混凝土强度等级不应低于c30 箍筋应全柱加密；抗震等级应提高一级采用，一级应提高至特一级，但抗震等级已经提高为 特一及时，允许不再提高。 有错层楼板的墙体不宜为单肢墙体，也不应设计为短肢墙体，错层墙厚不应小于 250mm，并应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱；抗震等级应提高一级采用，混凝土强度等级 不应低于c30，水平和竖向分布钢筋的配筋率，非抗震设计时不应小于0.3%，抗震设计时不 应小于0.5%。 错层部位的内力，应注意沿楼盖错层方向和垂直于错层方向的差异，按不利情况设计 并进行中需的性能设计

（顶部小塔楼） 采用底部剪力法时，突出屋面的小塔楼及钢塔等的地震作用效应，宜乘以大于1.5的放 大系数，此增大部分不应往下传递 采用振型分解反应谱法时，突出屋面部分可作为一个或多个质点 采用振型分解反应谱法，应判别振型是否已包含小塔楼的高振型 采用模态积分法进行计算时，应取足够多的振型，并验算小塔楼底部剪力是否不再随振 型数量增加而变化 如有可能，采用整体模型，按时程直接积分法进行小塔楼地震内力计算 出屋面的结构和装饰构件均参与整体结构分析，材料不同时须注意阻尼比的不同的影 恂，特别是装饰构件与主体构件连接处，需采用时程分析法补充计算，明确鞭鞘效应，按 大震支座安全复核。 重点加强小塔楼与屋面结构的连接节点，支座反力宜取放大后的反力值 如通讯塔结构顶点位移有严格限值时，可采用质量阻尼器等措施减小顶部位移 注意加强装饰构件平面外与出屋面电梯并筒的连接构造，形成有效的空间工作状态

（巨型结构体系） 巨型结构体系可采用巨型框架结构、巨型桁架结构、巨型悬挂结构、多重组合巨型 体系。

主次结构之分应明确，主结构和次结构可采用不同的材料和体系，主结构可采用高强材 料，次结构可采用普通材料 主结构中的巨型构件在承担竖向荷载的同时应形成有效的抗侧力体系。应加强巨型结 构的抗扭刚度，尽可能将抗侧力体系布置在结构的外周。 竖向荷载应可能传递给边柱，由边柱承担应可能多的竖向荷载以平衡侧向荷载在边柱 上引起的抗拔力 巨型结构体系中的次结构可设计成地震中的第一道防线，在设防烈度地震作用下可进 入塑性，主结构中的竖向构件不进入塑性或部分进入塑性。 结构平面布置在材料相同的情况下，应尽量满足两个主轴方向等效惯性矩最大的原则。 巨型框架结构体系中的巨型柱宣放置在结构的角部，巨型梁的位置宣为：布置一道巨 型梁时，最佳位置在0.6倍的结构总高度附近：布置两道巨型梁时，最佳位置在顶层和一半 高度位置：布置3道或以上，宜均匀沿竖向布置 巨型结构体系中的巨型柱可采用筒体、空间桁架或巨大的实腹钢骨混凝土柱，巨型梁可 采用空间桁架。 巨型结构应进行施工过程的模拟分析计算。 已型结构构件承载力验算时，不宜考虑次结构有利作用 应采取施工措施，减少施工阶段载在竖向荷载作用下由于巨型结构的变形在次结构中产 生的内力。 进行巨型柱承载力计算时，其计算长度置取巨型梁作为侧向支撑点，同时应保证巨型梁 对巨型柱有可靠的约束作用。 次结构按受拉构件设计时，应进行施工阶段作为受压构件工况的验算 当建筑的高度较高可将多种巨型结构体系融合应用，形成多重组合巨型结构体系

结构性能化抗震设计（此部分仅摘录概述，详见原文） 依据： 建筑工程抗震性态设计通则CECS160:2004 《建筑抗震设计规范》（送审稿） 《高层建筑混凝土结构技术规程》 （征求意见稿） FEMA273、356 ATC40

CJJ 54-2017-T：污水自然处理工程技术规程（无水印，带书签）美国规范概述 性能目标包含两部分：破坏形态和地震危险水准 组合两部分因素对应表格进 性能水准判断

中国规范 地震动水准：一般取规范多遇地震、设防烈度地震和罕遇地震作用。若处于发震断裂两 则10km内，应计入近场影响，若地震动参数未计入近场影响，5km内宜乘以系数1.5，5km 以外宜乘以增大系数1.25。设计使用年限不同于50年的结构，宜考虑实际需要调整。 抗震性能目标及预计性能目标查表 第一性能水准的结构，满足弹性设计要求。小震作用下，其承载力和变形应符合规程规 定。中震、大震作用下，全部结构构件抗震承载力要求满足：rG*SGE+re*SEx≤R/rRE 第二性能水准的结构，在中震或大震作用下，竖向构件及关键构件的抗震承载力宜符合