带设备层的超限高层建筑结构分析设计

带设备层的超限高层建筑结构分析设计

秦文皓

郑州市郑汴产业带开发建设投资有限公司  河南郑州  450000

摘要：在城市化不断发展过程中出现了很多高层和超过层建筑、带设备层的超限高层建筑，这对于工程结构设计、工程施工和管理等提出了更高要求。在这类建筑施工建设的时候，要求全面分析建筑结构体系，科学合理的计算和设计各个楼层结构布置，对建筑工程项目的抗震性能等进行模拟和分析，以确保施工方案的经济合理性、安全可靠性。

关键词：设备层；超限高层建筑；结构分析

带设备层的超限高层建筑是高层建筑的一种，这类工程项目一般而言高度高超、工程项目的跨度大、体型结构相对比较的复杂，甚至很多工程项目的结构异常，对于施工技术质量等的要求更高。为保证工程项目的质量性能，降低一系列安全隐患，需要认真做好前期结构分析工作，在工程项目设计的时候，还强调进行抗震设防专项审查，对建筑工程项目的结构进行科学优化和布局，以确保带设备层的超限高层建筑整体结构安全稳定、抗震设计安全可靠、整体结构体系经济合理。

一、超限高层建筑相关概述

超限高层建筑指的是一些超过规范要求限制的高层建筑，对这类工程建筑的高度、层数等没有统一的规定，如混凝土框架剪力墙结构的高层建筑，当建筑高度超过120m的时候，就被称作是超限高层；如果是混合剪力墙结构的高层建筑，当建筑高度超过100m的时候，就被称作是超限高层，有错层超过80m、网架结构的超过55m、网架无盖结构的超过28m都可以被称作是超限高层建筑。一般而言，超限高层建筑的结构更复杂，很多建筑都涉及带转换层、带加强层、错层结构、连体结构、多塔楼结构等，在项目规划设计和施工建设的时候，还可能出现扭转、凹凸、侧向刚度不规则；楼板局部、竖向抗侧力构件不连续；楼层受剪承载力突变等情况，要求在施工前进行严格细致的审查，对工程结构进行全面的分析和科学的设计布局，以有效提高建筑工程项目结构的抗震等级，保证建筑工程项目结构的整体稳定性，要满足承载力要求、主结构受力合理均衡，不会对建筑工程项目的质量性能、造成成本和正常使用造成大的影响。

二、带设备层的超限高层建筑结构分析

2.1工程概况

某超高层公寓式办公楼属于带设备层的超限高层建筑，该建筑共有44层，在建筑内部各层的功能存在一些不同之处，下面2层主要作为商用，上面楼层主要作为住宅层或办公层，用于不同功能的建筑，对于设备功能的需求也存在大的差异。为更好的满足实际需求，保证上部的设备管线不对下部商业层的正常运行造成影响，在规划设计的时候在商业层和上部楼层之间设置设备层，也就是3层为设备层，将上部楼层的设备集中转换到设备井。但设备层2m左右，与该房屋建筑的标准层高（4-5m）存在一定的差异，施工中很可能会出现结构竖向刚度的突变，甚至对建筑工程项目的抗震性能等产生影响。为有效降低这类问题，强调在前期规划设计的时候，全面系统的分析建筑工程的结构，科学调整结构布置，改善刚度突变使之满足工程项目的规范要求。该工程项目主要采用的是框架--核心筒结构体系，根据《建筑抗震设计规范》（GB50010-2010）的相关规范和要求，该工程项目的抗震设防烈度为6度，抗震设防类别为标准设防类。

2.2设备层位置对建筑结构整体造成的影响分析

2.2.1模型概况

在工程项目设计的时候，强调综合考虑和分析设备层位于不同的楼层，会对建筑结构整体参数造成的影响，共设计了5个分析模型，分别是没有设备层，设置在2层、3层、4层和5层。在规划设计的时候，均采用框架--核心筒结构体系。为确保符合实际工程项目的要求，更好的控制框架柱截面的尺寸，底部加强区在施工的时候采用型钢混凝土柱，建筑工程项目的核心筒外墙厚度逐渐从600mm慢慢的缩小为300mm，并在综合考虑和分析实际工程项目的各项参数和要求的基础上，科学合理的控制和确定周边框架梁截面尺寸、内框架梁截面尺寸、墙柱混凝土强度等级、梁板混凝土强度等级，选择适合型号、等级和参数的钢筋材料。在对模型进行分析的时候，需要结合实际情况采用适合的方法，较为科学准确的计算地震作用，在计算该建筑工程项目的整体指标的时候，楼板均采用刚性楼板的假定，其他参数依照行业的标准及工程项目的实际情况和规范要求去设置。

2.2.2周期对比

在分析设备层位置对建筑结构整体造成的影响的时候，还需要进行周期对比，以便为工程项目设备层的科学规划和工程结构设计及布局等提供参考和依据。通过分析对比了解到，在超限高层建筑中带设备层的结构，与不带设备层的结构相比，结构周期略有降低，但是在低楼层范围之内，设备层的位置对建筑工程项目的整体结构周期造成的影响比较小，在建筑工程项目前期规划设计的时候，很多情况下可以忽略不计。

2.2.3楼层刚度

在规划的时候，要求采用适合的方法对楼层侧向刚度进行较为精确的计算，综合的考虑和分析竖向构件的贡献，弯曲变形、轴向变形、剪切变形的影响等，判断和分析是否符合实际工程项目的要求，对比具体工程的情况，进行科学的调整和改进。

三、带设备层的超限高层建筑抗震性能分析

在超限高层建筑施工建设之前，工程项目规范设计的时候，就需要认真的落实好抗震设防专项审查工作，对具体工程项目的抗震性能进行系统化的分析，对建筑工程项目的结构进行科学优化和布局，以确保带设备层的超限高层建筑整体结构安全稳定、抗震设计安全可靠、整体结构体系经济合理。在对建筑工程项目的抗震性能分析、开展抗震设计的时候，要求综合的考虑和分析工程项目的整体结构类型、地质情况、地震作用、结构用途以及房屋建筑的具体使用要求和特殊要求等，在此基础上进行更为科学准确的设计，既强调满足建筑工程项目的结构安全稳定性要求，也要具备良好的抗震性能。其次，在规划设计的时候，要满足大震的结构设计，开展地震作用分析，综合考虑建筑工程项目的结构在常见地震下保持安全稳定性的一些硬件条件、在6度烈度地震下保证基本运行和结构安全稳定性的条件、在发生本地区最强地震时候保障建筑内部生命安全的基础条件，在此基础上最终确定该建筑工程项目的抗震性能目标等级。此外，在建筑工程规划设计的时候，除了做好工程项目整体结构分析和规划布局之外，还需要对建筑工程项目的主要构件、次要构建等进行抗震设计，以确保在在不同的地震作用情况下，这些构件能满足抗震的要求，保护建筑工程安全和人员安全。带设备层的超限高层建筑结构抗震设计的重难点主要集中在建筑工程项目超限情况分析、结构性能设计以及优化方面，在项目设计和施工的时候，尽量减少结构不规则的情况，较为准确的确定地面部分剪力墙、框架抗震等级，地下部分剪力墙和框架抗震等级等，加强抗震设计与审查管理，以确保建筑工程项目的抗震设计满足实际需求。

结束语：

带设备层的超限高层建筑施工难度大、技术要求高，对工程项目规划设计和施工管理也提出了更高要求，为确保该类工程项目的结构稳定性和安全性，切实满足工程项目的实际需求，要求认真细致的做好抗震性能设计和分析、整体结构分析和科学布局等工作，实现工程项目的抗震优化和结构优化，以确保项目建设的经济合理性、安全可靠性。

参考文献：

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