王玲玲 上海市楊浦區(qū)建筑業(yè)管理署，上海 200090

某超限高層建筑的結構分析設計

王玲玲 上海市楊浦區(qū)建筑業(yè)管理署，上海 200090

某超限高層建筑平面、豎向均不規(guī)則，結構設計時重點從概念設計出發(fā)，采用兩種計算方法進行分析，并針對薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施，保證結構安全合理，文中著重介紹其結構超限分析及抗震加強措施。

高層建筑；不規(guī)則建筑；抗震措施；結構分析

1 工程概況

本工程位于上海市盧灣區(qū)，地下一層連為一體，地上以抗震縫（縫寬200mm）分為獨立的兩部分，左單體地上17層，局部18層，右單體地上16層，局部17層。地下室層高4.35m，首層及二層層高4m，三至十七層標準層層高均為3m。

本工程屬于丙類建筑，設計使用年限為50年，安全等級二級。基本風壓按50年一遇取值ω0＝0.55kN/m2，地面粗糙度為C類?？拐鹪O防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第一組，場地類別為上海IV類場地，設計特征周期Tg=0.9s，結構阻尼比取0.05。地下室防水等級為一級，地基基礎安全等級為二級。

本工程屬于80m以下的剪力墻結構帶2層裙房，裙房部分是框架結構，地下一層至地上四層按框架—剪力墻結構確定抗震等級，框架為三級，剪力墻為二級，以上層按剪力墻結構確定抗震等級，剪力墻為三級。右單體底部住宅門廳入口處框支框架抗震等級取一級。

2 地基基礎設計

基礎采用樁基筏板形式。本工程東臨馬當路下的地鐵線，且周邊地下管線密集，周圍環(huán)境條件復雜，故選擇對周邊環(huán)境影響較小的鉆孔灌注樁。主樓與框架裙房連為一體，層數(shù)相差較大，故應減小沉降差。主樓平面及豎向均不規(guī)則，對不均勻沉降非常敏感，且主樓臨近地鐵線，故應盡量減小主樓的沉降值，避免過大的沉降差，以減小沉降對上部結構的影響。主樓采用直徑700mm的鉆孔灌注樁，樁長59米，以⑦2層粉砂夾砂質粉土為樁基持力層，單樁豎向承載力設計值3300kN，裙房采用直徑600mm的鉆孔灌注樁，樁長48米，以⑤3層黏質粉土夾粉質黏土為樁基持力層，單樁豎向承載力設計值1900kN。沉降計算采用同濟啟明星軟件PILE2005，基礎中心沉降計算值為18mm，最大沉降差為9mm，均滿足規(guī)范及地鐵方要求。

3 結構超限情況判別及抗震措施

3.1 上部結構超限情況判別

（1）扭轉不規(guī)則：在考慮偶然偏心影響的地震作用下，部分樓層豎向構件的最大位移和層間位移大于該樓層平均位移的1.2倍，小于1.5倍。

（2）平面凹凸不規(guī)則：標準層南側凹進尺寸大于相應投影方向總尺寸的30%（左單體約32%，右單體約36.9%）。

（3）樓板局部不連續(xù)：二層中間部位樓板有較大面積開洞，使有效樓板寬度小于樓板典型寬度的50%（左單體約21%，右單體約24%），首層部分樓板開洞。

（4）豎向不規(guī)則：右單體住宅門廳三層以上部分剪力墻的內力通過設置于三層的轉換大梁向下傳遞，豎向抗側力構件不連續(xù)。

3.2 針對超限情況的概念設計及抗震措施

針對上述超限情況，采取了下列措施：

（1）雖然首層樓板存在一定面積的開洞，但為避免大底盤多塔樓的影響，仍以首層樓板作為上部結構的嵌固端，并補充計算了首層樓板作為彈性樓板的應力，控制多遇地震下主拉應力不大于混凝土的抗拉強度，基本烈度下（近似取多遇地震應力的3倍）板內鋼筋不屈服。

（2）剪力墻布置盡量均勻，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，使樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移不大于該樓層平均值的1.5倍，并考慮雙向地震的影響。

（3）洞口及凹口周圍樓板定義為彈性板，計算時考慮其彈性變形影響，并加大樓板厚度，加強配筋。

（4）針對二層平面不規(guī)則的情況加大二層洞邊樓板厚度為150mm，并采用雙層雙向配筋。三層為裙房屋頂，豎向剛度有變化，樓板厚度取150mm，并采用雙層雙向配筋。

（5）右單體三層為局部轉換層，轉換部位樓板厚度取180mm，雙層雙向配筋。框支梁、柱抗震等級定義為一級。指定三層為薄弱層，地震剪力放大1.15倍。

（6）調整剪力墻長度及厚度，使結構的側向剛度不小于相鄰上部樓層側向剛度的70%和其上相鄰三層側向剛度平均值的80%，且樓層層間抗側力結構的受剪承載力不小于其上一層受剪承載力的80%。

（7）地下室至裙房頂上兩層抗震等級取二級，剪力墻均采用約束邊緣構件。

（8）地下室頂板及裙房屋頂板局部錯層交界處剪力墻墻身配筋率取0.5%，框架梁增強抗扭構造措施。

4 結構整體計算分析

本工程屬平面和立面均不規(guī)則的超限高層。結構計算采用中國建研院SATWE和PMSAP進行結構建模分析，并采用扭轉耦聯(lián)陣形分解反應譜法，分別考慮偶然偏心和雙向地震作用下的扭轉影響，同時考慮局部樓板為彈性板進行計算分析。

4.1 反應譜法主要計算結果

（1）兩個程序對比計算結果，結構前三個振型動力特性基本吻合，第一、二振型以平動為主，第三振型扭轉為主，第三周期與第一周期比左單體SATWE結果為0.82，PASAP結果為0.83，右單體兩結果均為0.72，均小于0.85。

（2）最大層間位移：左單體：SATWE結果X向為1/1092，Y向為1/1096，PMSAP結果X向為1/1085，Y向為1/1150；右單體：SATWE結果X向為1/1110，Y向為1/1185，PMSAP結果X向為1/1104，Y向為1/1176。兩個程序計算的結果基本接近，均滿足規(guī)范要求。

（3）兩個程序計算的地震作用力基本相同。

（4）各樓結構的側向剛度（等效剪切剛度）兩程序均不小于相鄰上部樓層側向剛度的70%和其上相鄰三層側向剛度平均值的80%，且樓層層間抗側力結構的受剪承載力不小于其上一層受剪承載力的80%。

4.2 SATWE時程分析主要計算結果

應用SATWE程序對本工程進行了動力時程分析，輸入了兩組實際地震記錄（TH1TG090、TH2TG090均為特征周期0. 9 秒，Ⅳ類場地）和一組人工模擬（RH1TG090）的加速度時程曲線。每條時稱曲線計算所得的結構底部剪力不小于反應譜法的65%，三條時程曲線計算所得的結構底部剪力的平均值不小于振型分解反應譜法求得的底部剪力的80%。時程分析計算結果與反應譜法計算結果基本吻合，符合規(guī)范要求。

最終結構效應取SATWE時程分析、SATWE陣形分解反應譜法和PMSAP陣形分解反應譜法三者計算結果的較大值。

5 結語

本工程左單體屬于平面特別不規(guī)則的超限高層建筑，右單體屬于平面特別不規(guī)則及豎向不規(guī)則的超限高層建筑。在設計中針對結構的超限情況采取了相應的抗震加強措施。對兩個單體進行了兩個不同力學模型的程序計算對比，計算結果均滿足相關規(guī)范要求；進行了彈性時程分析，時程分析結果該結構體系不存在薄弱層，動力時程分析反應值的曲線均在CQC包絡線之內，說明采用反應譜法設計是安全、可靠的。分析結果顯示，結構的各項性能指標均滿足規(guī)范要求，可滿足抗震設防目標的三水準要求，為同類超限高層的結構分析設計提供了有力的參考。

[1]高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 [S]. JGJ3-2002.北京：中國建筑工業(yè)出版社. 2002年

[2]建筑抗震設計規(guī)范 [S].GB 50011-2001.北京：中國建筑工業(yè)出版社.2001年

[3]超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點（建質[2003]46號）.中華人民共和國建設部.2003年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.026