【摘 要】针对上海某办公楼结构超限特点，采用盈建科YJK和PMSAP进行计算分析。采用振型分解反应谱法计算地震作用，并考虑了偶然偏心和双向地震作用，采用CQC法进行振型组合。
【关键词】超限高层；抗震设计；构造措施
【中图分类号】TU318 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）14-0035-03
1.工程概况
本工程由1幢高层办公楼、办公兼商业裙房及四层地下室组成。总建筑面积约7万平米，其中地上建筑面积约4.4万平米、地下室约2.6万平米。
高层办公楼共18层，建筑高度79.99米；裙房为6层，建筑高度28.2米。地下室共4层，埋深17~18米，设置停车库和设备机房等。地下四层局部设置平战结合核六级常六级甲类二等人员掩蔽所，人防面积为3472平方米。
2.设计基本参数
结构的设计使用年限为50年。
结构的安全等级为二级。
地基基础设计等级为甲级，基础设计安全等级为二级。
地下室防水等级为一级。
本工程抗震设防类别为标准设防类（丙类）；抗震设防烈度为7度；设计基本地震加速度为0.10g；设计地震分组为第一组；建筑场地类别为IV类；场地特征周期0.90s。
3.结构体系
3.1 结构布置
3.1.1 地下室结构
地下室为4层，纯地下室部分采用钢筋混凝土框架结构。
3.1.2 上部结构
主楼为18层办公楼，高度79.9m。结构拟采用现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构。
裙房为6层办公兼商业，高度28.2m。结构结构拟采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。裙房和主楼之间不设缝，为提高抗扭刚度，在裙房角部楼梯处设剪力墙。
3.1.3 嵌固层判别
本工程地下室四层，地下室顶板作为上部结构的嵌固端，顶板厚度取180~250mm。在计算地下室结构侧向刚度时,取上部结构外扩一跨以内的抗侧力构件的侧向刚度。
3.2 解决建筑物超长及不均匀沉降的措施
（1）为解决建筑地下室超长带来的温度应力及混凝土收缩问题，拟采取以下措施：
①在适当位置设置施工后浇带，并加强混凝土养护；
②控制商品混凝土的水灰比，掺入合适的外加剂，以减少混凝土收缩徐变。
③加强地下室顶板配筋和梁腰筋，以抵抗温度作用产生的拉力。
（2）解决不均匀沉降：在塔楼与塔楼外的地下室之间设置沉降后浇带，此后浇带待塔楼结构封顶及隔墙砌筑完毕后再闭合，主要是调节塔楼与塔楼外的地下室之间的不均匀沉降问题，同时解决由于建筑物超长而引起的混凝土前期收缩问题。
4.抗震超限情况及加强措施
4.1 结构超限判断
根据上海市《超限高层建筑抗震设防管理实施细则》（沪建管〔2014〕954号）的通知，本工程部分建筑存在抗震不规则及超限的情况：（1）扭转不规则和偏心布置；（2）楼板局部不连续；（3）侧向刚度不规则；（4）竖向抗侧力构件不连续，共四项不规则，因此该结构属于超限高层。
4.2 针对超限高层采取的加强措施
（1）结合建筑功能要求，调整相应的墙体及框架抗侧力结构布置，尽量使得各层刚心和质心重合或靠近，减少扭转的不利影响。适当加强建筑物四周的边梁，在裙房角部楼梯间布置剪力墙，增加结构的整体抗扭刚度。
（2）由于楼板局部缺失造成楼板不连续，在这些开大洞楼层处，按弹性板细化分析，对开洞区域楼板进行加厚加强处理，双向双层配筋，对于开洞楼层相邻的上下楼板适当进行加强。对于上述楼层楼板的配筋设计考虑竖向荷载效应与中震作用效应组合，确保楼板在设防烈度地震作用下能有效传递地震作用。
（3）对于二层跃层柱及裙房开洞处周边部分框架柱的抗震等级提高一级。
（4）对于裙房收进处，按规范，主楼结构在裙房顶板上、下各一层按一级抗震构造措施。
（5）结构计算分析方面，采用两种程序（YJK和PMSAP）进行计算分析比较，并采用时程分析法作为补充。
（6）其他抗震构造措施，将严格按GB50011-2010、JGJ3-2010等中的要求执行。
（7）尽量采用轻质墙体材料，以有效地减轻建筑物的自重，进而减小作用于结构上的地震作用。
5.计算分析结果
5.1 计算软件和计算模型
采用盈建科YJK和PMSAP进行计算分析。采用振型分解反应谱法计算地震作用，并考虑了偶然偏心和双向地震作用，采用CQC法进行振型组合。
5.2 多遇地震弹性分析计算结果
5.2.1 周期和振型
结构两个方向的抗侧刚度比满足规范限值要求。
5.2.5 楼层抗剪承载力比值
YJK和PMSAP计算结构的抗剪承载力比。
从表中可见，结构沿两个方向的刚重比均大于1.4，满足整体稳定性要求，同时结构沿两个方向的刚重比均大于2.7，因此可不考虑重力二阶效应的不利影响。
5.2.8 外框承担的层剪力百分比和倾覆力矩
外框沿地震两个方向承担的层剪力如下图所示，从图中可见，部分楼层外框承担的层剪力大于基底总剪力的10%，小于20%。按照《高规》要求，外框承担的层剪力将按照结构底部总地震剪力标准值的20%和框架部分楼层地震剪力标准值中最大值的1.5倍两者的较小值进行调整。
从表中可见，框架柱的最大轴压比为0.78，小于规范0.8的要求；剪力墙的最大轴压比为0.45，小于规范0.6的要求。
6.弹性时程分析
根据上海市《建筑抗震设计规范》(DGJ08-9-2013)附录A所提供的地震波，选择三条波如下图所示，包括1条人工波（SHW2）和2条天然波（SHW3、SHW6）。选波原则为：（1）地震波对应的反应谱与目标反应谱的特征周期相差不超过±20%；（2）在结构第1自振周期处，地震波的谱值与目标谱值相差不超过20%。
从中可以看出：
（1）每条地震波时程反应计算所得结构底部剪力均不小于反应谱法计算结果的65%，且所有地震波时程反应计算所得结构底部剪力的平均值不小于反应谱法计算结果的80%。
（2）每条地震波时程反应计算所得结构层间位移角最大值均满足规范要求。
7.弹性楼板应力分析
7.1 分析软件和模型
在地震作用下，楼板除了承担竖向荷载之外，还自始自终的在传递和分配水平力，协调同一楼层中竖向构件的变形。特别是在本工程存在较多层楼板较大缺失。在此种情况下，楼板是否还能够保证足够的传递和分配水平力的功能，需要通过弹性楼板的有限元分析进行验证。
分析软件选用YJK程序，对楼板较大缺失的楼层楼板设置为全层弹性楼板6，进行有限元计算，对楼板应力分别作小震弹性和中震弹性分析，用于楼板的结构设计。
7.2 楼面主应力分布
各结构层弹性楼板在小震和中震时，在x向和y向地震荷载作用下的第一设计主应力（受拉主应力）分布云图参见附件，其楼板最大应力见表13.1。
需要说明的是，在中震的楼板应力分析中，仍采用的弹性分析。实际结构在中震作用下，部分构件进入塑性，结构整体刚度降低，会导致地震荷载减小。因此用中震弹性分析进行楼板应力计算，与实际情况相比是偏于安全的。
7.3 楼板校核和设计
计算结果表明，楼板主压应力远小于混凝土抗压强度设计值，局部楼层主拉应力接近砼抗拉强度，考虑加强楼板配筋，楼板配筋根据中震弹性的应力设计值，参考《建筑结构》第38卷第3期《高层建筑薄弱连接混凝土楼板应力分析及抗震设计》一文，分别按照板式模型和梁式模型建立的公式进行计算，确保楼板平面内抗压、抗拉与平面外抗弯、抗剪均满足小震弹性和中震弹性的要求。
7.4 弹性楼板应力分析小结
（1）大开洞楼板不再符合刚性楼板假设，必须采用弹性楼板模型，进行地震荷载作用下的应力分析。
（2）在小震作用下，可保证混凝土抗拉强度标准值大于小震主拉应力标准值，楼板完好无损；
（3）在中震作用下，楼板应力超过，出现细微裂缝，但通过加强楼板配筋，使楼板抗拉强度设计值大于中震主拉应力设计值，楼板足够承担地震荷载。
论文作者:耿柳珣
论文发表刊物:《建筑知识》2017年14期
论文发表时间:2017/7/14
标签：楼板论文; 结构论文; 应力论文; 地下室论文; 弹性论文; 剪力论文; 地震波论文; 《建筑知识》2017年14期论文;