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摘要：随着我国经济的迅速发展和城市人口的增长，基础设施的建设速度进不断加快。面对城市土地供应紧张的局面，日益突出的供需不平衡的问题亟待解决。近年来，高层建筑因其对土地高效节约的利用，逐渐的成为民用建筑的主要形式，并且在建筑高度上不断的突破。因此，对高层建筑的理论研究具有重大的意义。本文针对某超高层办公楼的超限设计进行具体分析，探讨超限设计中出现的一些问题。
关键词：高层建筑结构设计超限审查
引言
近年来，我国城市建设进入高速发展期，高层建筑的应用越来越多。在一些经济发展突飞猛进的沿海城市，超限高层建筑的应用也越来越多。由于超限高层建筑的特殊性，在对其进行结构分析时，应多方面深入论证、改进设计及验证设计。使超限高层建筑结构设计满足结构安全性与经济性的要求。
1.高层建筑超限设计分析
1.1 建筑抗震设计能否满足抗震性能目标；
在进行多遇地震下弹性分析的同时，根据《建筑抗震设计规范》中对结构提出的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，采取结构抗震性能化设计。对于广东地区的工程，结构抗震性能目标按照广东省《高层建筑混凝土结构技术规程》（DBJ15-92-2013）第3.11节内容执行。不同地震水准下结构抗震性能目标和性能水准对应的对应关系如表6.3.2.1所示，各性能水准结构构件预期的震后性能状况核算坏程度如表6.3.2.2所示。
1.2 风荷载作用下位移及舒适度验算
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）4.2.2条之规定：基本风压应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时应按节本风压的1.1倍采用；并按第3.7.6条：房屋高度小于150m的高层混凝土建筑结构应满足风振舒适度要求。在现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定的10年一遇的风荷载标准值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度计算值不应超过表3.7.6的限值。
2, 案列分析
2.1 工程概况
某工程位于广东省珠海市，总建筑面积约6万m2，其中办公1#塔楼结构高度为141.05m，塔楼部分主要为办公用途；综合2#塔楼结构高度为146.05m，塔楼部分主要为住宅、酒店式办公等；办公1#塔楼、综合2#塔楼共同携带的裙楼及3层地下室。根据建筑平面布置和结构受力的需要，办公1#塔楼、综合2#塔楼结构选择钢筋混凝土框架－核心筒结构体系，本工程处7度区（0.1g），综合考虑建筑的功能和规模，设定结构抗震性能目标为C级。按50年重现期的基本0.85kN/m2用于变形验算，100年重现期的基本风压0.9kN/m2验算强度。
2.2 工程超限情况
2.3 抗震性能设计分析及验证
一、针对超限情况的计算分析
（1) 本工程分别采用YJK 及SATWE 两种程序分别进行双塔、单塔小震计算，对整体计算结果及构件设计的内力
情况做细致的对比分析，衡量结构整体计算的合理性及关键构件计算的准确性；
（2) 小震采用弹性动力时程分析作为振型分解法计算的补充分析手段，针对双塔、单塔模型，地震效应采用CQC计算方法与弹性时程分析（七组地震波结果平均值）的包络值进行设计；
（3) 按广东省高规对框架-核心筒结构中框架部分承担的剪力进行调整；
（4) 针对超限情况，设定结构的抗震性能目标C，中震及弹性大震采用YJK 分别对双塔、单塔模型进行等效弹性分析，保证各结构整体及各构件满足性能目标的要求；
（5) 大震计算分别采用了YJK 和PKPM-Sausage 进行等效弹性计算和弹塑性时程分析，对关键构件抗剪截面、塑性损伤分布进行复核，保证结构满足大震作用下的性能目标要求；
（6) 针对转换层及以下楼层由于中庭开洞削弱的楼板，补充中震以及大震的有限元计算分析，根据计算结果复核楼板应力，采取适当的配筋及板厚加强措施，受力性能满足预期目标。
（7) 针对大跨度、大悬挑梁板结构，采用有限元方法计算楼板的竖向振动频率，且按规范方法进行竖向振动加速
度验算，保证楼板设计满足舒适度要求；考虑竖向地震作用的影响对悬挑构件承载力进行验算，满足承载力需求；补充裂缝宽度验算和考虑长期荷载效应的挠度验算，确保满足规范对悬挑构件的变形和裂缝要求。
（8) 针对穿层柱采用有限元方法，偏于安全的支座条件假定进行屈曲分析，并利用欧拉公式进行屈曲验算，保证穿层柱具有足够稳定承载力。
（9) 施工图阶段，补充单独裙房模型，对裙房结构包络设计。
二、针对超限情况的抗震加强措施
（1) 结构安全等级为二级，塔楼7 层及以上为标准设防类，6 层及以下为重点设防类，6 层及以下楼层抗震措施提高至8 度；综合考虑设防类别及塔楼收进等因素，对部分重要构件的抗震等级进行了提高：塔楼剪力墙抗震等级取负一层至五层为特一级‘塔楼框架柱抗震等级取负一层至七层为特一级，裙房外框柱抗震等级取三至五层为特一级。
（2) 竖向构件轴压比的控制为：剪力墙轴压比控制在0.5 以内，钢筋混凝土框支柱轴压比控制在0.75 以内，其余混凝土柱轴压比控制在0.84 以内；
（3) 塔楼核心筒，考虑采取以下措施：
a) 剪力墙厚度收进与混凝土强度等级降低的楼层交错布置，使轴压比平稳过渡，保证结构整体抗震延性；
b) 按小震和中震验算对剪力墙正截面承载力、抗剪承载力包络设计；
（4) 框支梁、转换梁中设置抗剪型钢以满足截面抗剪需求，同时在相应墙、柱内设置构造型钢，满足节点连接和传力需求，增加结构可靠度，按照大震动力弹塑性分析，对型钢截面加强。
通过以上计算及抗震措施，经过计算复核，本工程结构抗震性能目标达到C级的要求。
3.结论
综上所述，本项目办公组团为大底盘的B 级高度双塔高层建筑，存在扭转不规则、局部楼板不连续、尺寸突变、竖向构件不连续、复杂连接共5 项一般不规则项。但在设计中采用概念设计方法，根据抗震原则及建筑特点，对多塔与单塔进行分别的计算分析并取包络值进行复核，首先对整体结构体系及布置进行仔细的考虑，使之具有良好的结构性能。抗震设计中采用性能化设计方法，除保证结构在小震下完全处于弹性阶段外，还补充了主要构件在中震、大震下作用下的性能要求，采取多种计算程序进行了弹性、弹塑性的计算，计算结果表明，各项指标均表现良好，满足规范的有关要求；各项不规则程度得到有效控制。同时又通过概念设计及各阶段的计算程序分析结果，对关键和重要构件作了适当加强，在构造措施方面亦相应作了处理。
参考文献
[1]《建筑抗震设计规范》(GB 5001-2010) 中华人民共和国建设部2010.5.31.
[2]《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2008) 中华人民共和国住房和城乡建设部2008.7.30.
[3]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010) 中华人民共和国住房和城乡建设部2010.10.21.
论文作者:邵湘峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/12
标签：结构论文; 塔楼论文; 性能论文; 构件论文; 高层建筑论文; 承载力论文; 荷载论文; 《基层建设》2017年第18期论文;