摘要：本工程主体结构高148.75 m，所选取的结构系统为钢筋混凝土框架（钢管混凝土叠合柱）与钢筋混凝土核心筒结构，属于B级高度建筑。结构设计时从概念设计出发，介绍了地基基础的设计、结构选型及分析、结构整体设计指标等内容，并对计算结果进行分析，对结构进行了弹塑分析，提出超限结构抗震措施。
关键词：超限设计；性能设计；抗震
1工程概况
某建筑工程总建筑面积约69 000 m2，主楼建筑高度148.75 m。设有3层地下室，地下1层、2层主要用途为商业，层高5.4m；地下3层为停车库，层高3.9m。主楼地上34层，地上1层层高5.5 m，标准层层高4.2m，主要建筑功能为写字楼。就安全等级而言，该工程达到二级水平。根据具体情况，该地基基础设计达到甲级，桩基设计等级为甲级，此设计的使用年限是50年，抗震设防烈度为7度。
2超限设计计算及设计要点
2.2.1计算软件、模型
采用SATWE和YJK软件进行对比分析。主体结构平面布置相对较规则，受力较合理，符合抗震设计基本要求。结构按弹性计算分析，取基础顶板作为上部结构的嵌固端。
（1）计算分析时，针对总体信息（周期、位移、楼层最大弹性水平位移与水平位移平均值的比值）的控制，采用刚性楼板假定；
（2）针对内力分析（楼层最小剪重比、刚度比、轴压比、框架内力调整、构件内力及配筋、楼板内应力）采用局部弹性板假定，局部弹性板的范围为三层。上述各种情况计算时，根据轴网为正交布置的特点，地震作用时增加了一个45°角。
2.2.2动力特性分析
由分析可知，两个模型的各振型周期均接近，且YJK和SATWE模型第一、二阶模态均以平动为主，其中第一模态以整体坐标Y向为主，第二阶模态以x向为主，第三阶模态以转动为主。YⅨ和SATWE计算的第一扭转转周期与第一平动周期的比值均小于规范限值0．9。同时，前二个周期的扭转分量均小于5％，各振型有效质量参与系数均大于90％。根据以上判断，所以可以基本判定，在多遇地震作用下，两种计算程序的计算结果比较接近。基底剪力计算结果是SATWE程序大，但相差在5％以内，所以用．SATWE结果进行配筋设计是可行的。
2.2基础设计
桩筏基础采用后注浆钻孔灌注桩，以有效提高桩基承载力，降低沉降量，桩径为800 mm，桩长60 m，桩端进人⑨层土，单桩桩顶附加荷载不超过3600 kN。采用以Mindlin应力公式为依据的单向压缩分层总和法计算桩基沉降，桩基中心最大沉降量为4.3cm（未考虑后注浆影响），考虑沉桩质量难以控制，孔底沉渣会增大沉降量，故采用桩端后注浆方法，有利于减少沉降量。根据主体竣工后的沉降观测报告，实测值均小于计算值。
2.3位移和扭转位移比分析
针对本工程平面较为规则，对地震作用最不利方向，刚性楼板假定，采用SATWE和YJK两种程序分别进行计算：计算考虑±5％偶然偏心。根据《高规》要求，层间位移不考虑偶然偏心，扭转位移比考虑偶然偏心，计算采用刚性板假定，水平力作用采用地震作用最不利方向。
2.4刚度比分析
侧向刚度比计算时，根据不同的要求，采用不同的刚度，分别为：
（1）嵌固层判别采用剪切刚度，判断下／上是否大于1．5。根据该计算结果，SATWE和YJK计算结果满足规范要求。
（2）一般楼层与相邻上一层的比值，以及一般楼层与其上相邻三个楼层的侧向刚度平均值的比值，采用层间剪力比层间位移算法。判断其比值Ratx和Raty是否>1．0。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据《高层建筑混凝土结构技术规程》3．5．2的规定：对框架一剪力墙、框架一核心筒结构，楼层侧向刚度可取楼层剪力与楼层层间位移角之比，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的90％，楼层层高大于相邻上部楼层层高1．5倍时，该楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的1．1倍，底层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的1．5倍。
2.5多道防线分析
本工程通过两种程序计算，其底部剪力墙和核心筒所承担的地震倾覆力矩占总的地震倾覆力矩的比值均大于50％。根据《高规》中8.1.4条的要求，满足下式的楼层，其框架总剪力不必调整。不满足下式的楼层，其框架总剪力应按采用0．2 VO和1．5Vf.max二者较小值。因本工程一层的层高高达9m，虽然一层的框架柱断面较大，但为了满足楼层上下刚度比和层剪力比的要求，核心筒处外圈墙体的厚度相应放大，导致SATWE和YJK模型小震作用下框架部分承担的地震剪力比例较小，框架柱承担的地震剪力标准值小于结构底部总剪力标准值的10％，调整在1层框架部分的剪力调整幅度较大。Sl楼放大系数分别为2.714（X向）、2.405（Y向）。
2.6弹性时程补充分析
本工程属于一般超限高层，根据《高规》4.3.4.3条，应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算，计算采用二组人工模拟的加速度时程曲线：SHWl-4，SHW2—4，和五组实际强震记录：TH2TG090，TH3TG90，TH4TG090，NIN2—4（天津宁河波，EW，1V类场地）、PASl—4（Pasdena波，Ⅳ类场地），加速度时程曲线的最大值取35cm／s2，持续时间为30一80s。
3针对超限采取的结构抗震加强措施
（1）采用 MIDAS 系列的 MIDAS BUILDING 及 PKPM2010系列的 SATWE 两个不同力学模型的三维空间分析软件对结构进行受力分析。并对结构进行静力弹塑性分析（PUSHOVER）；
（2）本工程为高度高层建筑，通过调整结构布置及构件截面，尽量减少结构不规则项及不规则程度，从概念上保证结构抗震的合理性；
（3）增强结构延性，控制墙柱轴压比满足规范要求，剪力墙轴压比控制在 0.5 以内；
（4）结构超限类型为存在Ⅱ类扭转不规则项的超限高层建筑，选择《高层建筑混凝土结构技术规程》性能目标 D 进行性能设计；
（5）对 PUSHOVER 静力弹塑性分析中，小片剪力墙出现剪力铰的部位，将其竖向分布筋的配筋率提高至 0.6%。
4 超限设计的措施及对策
4. 1 超限设计的措施
针对超限高层，设计中采用性态化设计，进行小震弹性、中震不屈服、大震不倒三阶段计算分析，基本满足设计目标。
（1）针对超限高层，计算中采用 SATWE，YJK 两种程序进行小震下的振型分解反应谱计算比较，消除单一程序分析的片面性和局限性。并进行小震下的弹性动力时程分析，和小震下的振型分解反应谱计算进行比较。
（2）针对超限高层，进行中震弹性和中震不屈服计算，确保底部加强区剪力墙中震作用下为弹性状态，其余各剪力墙在中震作用下为不屈服状态。
（3）针对超限高层，进行在大震作用下结构计算，确保大震倒。
4. 2 超限设计对策
扭转位移比大于 1. 2 的节点出现在 2 层，且该层楼板错层1. 5 m，层高 5. 4 m，因此加强该楼层，- 1 层 ~ 2 层楼板底部加强区暗柱箍筋加密，以提高结构的抗扭转形态；且在结构两端的横向剪力墙（Y 向）加大墙体水平筋的配筋率，不小于 0. 3％，且考虑偶然偏心及双向地震作用包络设计。对于 2 层的楼板不连续，采取调整楼梯开洞位置，且开洞周边楼板取不小于 150 mm，配筋双层双向拉通，配筋率不小于0. 25％。对于顶部两层收进大于 25％，采取：1）低单元屋面板厚度150 mm，双层双向配筋，配筋率不小于 0. 25％。2）屋面上下层楼板厚度不应小于 120 mm。3）单元分隔墙下 2 层上 1 层配筋加强，抗震等级提高一级，错层处竖向构件应提高抗剪承载力，剪力墙水平及竖向分布钢筋的配筋率不小于 0. 3％，边缘构件箍筋配筋率特征值增加 10％。
5结语
对大底盘双塔结构的超限高层建筑，考虑有利于抗震概念设计和构造措施尤为重要。可以通过对建筑结构主要抗震性能指标的有效控制和采取必要的抗震构造加强措施，使结构获得良好的抗震性能。
参考文献：
[1]江淼，朱寻焱，谈丽华，杨律磊，郑志刚.苏州绿地中央广场综合楼超限高层结构设计[J].建筑结构，2019，49（01）：125-132.
[2]肖斌.框支剪力墙超限高层结构设计探讨[J].工程建设与设计，2018（24）：49-50.
[3]邱化春.关于某超限高层结构设计分析及加强措施的研究[J].居舍，2018（34）：109.
论文作者:肖培杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/30
标签：结构论文; 刚度论文; 楼层论文; 剪力论文; 位移论文; 楼板论文; 层高论文; 《防护工程》2018年第35期论文;