襲金真，秦學(xué)慶（山東大衛(wèi)國(guó)際建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東　濟(jì)南　250100）

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北大時(shí)代D5地塊3＃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

襲金真，秦學(xué)慶
（山東大衛(wèi)國(guó)際建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東濟(jì)南250100）

摘要：北大時(shí)代是集商業(yè)、公寓及辦公等于一體的超限高層綜合性大樓。該樓采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度96.92 m，應(yīng)用PKPM軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行反應(yīng)譜分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)及分析結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱部位采取加強(qiáng)措施，保證小震下結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，中震時(shí)重要部位不屈服，滿足正常狀態(tài)下的使用要求。

關(guān)鍵詞：超限高層；鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)；加強(qiáng)措施

0　引 言

北大時(shí)代D5地塊位于山東省濟(jì)南市北湖城市副中心北大時(shí)代地塊內(nèi)，由辦公及商業(yè)組成，是集辦公、商業(yè)于一體的一類高層綜合建筑，由4棟主樓和連接裙房組成，見圖1。地下2層為機(jī)械立體車庫(kù)；地上1～2層為獨(dú)立小商鋪；3層為綜合商鋪及附屬用房；4層及以上為公寓式辦公，總建筑面積為30 832 m2。

3＃主樓東西長(zhǎng)35.90 m，南北寬50.40 m，1～3層層高均為4.50 m，4～21層層高為4.49 m，建筑高度96.92 m。

1　結(jié)構(gòu)體系

該工程的特點(diǎn)是建筑平面為L(zhǎng)型，平面不規(guī)則，且由于建筑功能的要求，2層開洞率大，連接薄弱，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，樓板不連續(xù)，同時(shí)存在局部穿層柱情況。

基于以上特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系，中間核心筒，周邊采用一系列短小的墻肢，既保證結(jié)構(gòu)計(jì)算指標(biāo)合理，又滿足建筑功能要求。結(jié)構(gòu)1～4層為底部加強(qiáng)區(qū)，抗震等級(jí)為3級(jí)。典型樓層立面及主體結(jié)構(gòu)平面布置見圖2～4。結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)見表1。

圖1 建筑平面圖Fig.1 Floor plan

圖2 典型樓層立面Fig.2 Typical floor elevation

圖3 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖Fig.3 Standard layer structure layout

圖4 2層結(jié)構(gòu)平面布置圖Fig.4 Two-layer structure layout

表1 結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)Tab.1 Main component size and strength grade of concrete structure

2　主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1基本荷載取值

結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重由程序自動(dòng)計(jì)算，樓面活荷載按規(guī)范取值：辦公室活荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.0 kN／m2，樓梯、侯梯廳活荷載標(biāo)準(zhǔn)值3.5 kN／m2，儲(chǔ)藏室、工具間活荷載荷載標(biāo)準(zhǔn)值5.0 kN／m2，走廊活荷載荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.5 kN／m2，衛(wèi)生間活荷載荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.5 kN／m2，公共衛(wèi)生間（帶蹲位）活荷載標(biāo)準(zhǔn)值8.0 kN／m2，商店活荷載標(biāo)準(zhǔn)值3.5 kN／m2，上人屋面活荷載荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.0 kN／m2，非上人屋面活荷載荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.5 kN／m2，電梯機(jī)房7.0 kN／m2，樓梯欄桿頂部水平荷載取0.5 kN／m。

2.2風(fēng)荷載及地震作用

該工程設(shè)計(jì)使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)；抗震設(shè)防烈度為6度（0.05 g），設(shè)計(jì)地震分組為第3組，場(chǎng)地類別為Ⅲ類，特征周期為0.65 s?；撅L(fēng)壓取50年一遇0.45 kN／m2，地面粗糙度類別為B類，體型系數(shù)取1.4。

3　風(fēng)荷載干擾作用及抗震性能化設(shè)計(jì)

該工程主樓平面不規(guī)則，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，2層樓板開洞率過大，通過分析制定了結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)：小震下結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力，層間位移等各項(xiàng)指標(biāo)滿足抗規(guī)要求；中震下底部加強(qiáng)區(qū)部位豎向構(gòu)件不屈服。風(fēng)荷載計(jì)算時(shí)考慮了群體干擾效應(yīng)。對(duì)于結(jié)構(gòu)中為數(shù)不多的連梁，計(jì)算時(shí)采用墻上開洞的方式，盡量減小連梁截面，某些抗剪超限的連梁采用對(duì)角暗撐配筋構(gòu)造。

4　計(jì)算模型與計(jì)算分析

4.1反應(yīng)譜法分析

該工程采用satwe進(jìn)行分析計(jì)算，梁柱采用空間桿單元，剪力墻采用墻單元，樓板采用板單元進(jìn)行模擬分析，采用CQC法進(jìn)行小震作用下的彈性分析，考慮5%偶然偏心，分別計(jì)算X、Y兩個(gè)方向的水平地震作用，所得關(guān)鍵參數(shù)的結(jié)果見表2、表3。

表2 前6階自振周期Tab.2 Natural vibration periods of the first six orders

表3 關(guān)鍵計(jì)算參數(shù)Tab.3 Key calculation parameters

由表2、表3可知，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、周期比、剛重比及考慮偶然偏心下的豎向構(gòu)件位移比均滿足抗規(guī)要求；且結(jié)構(gòu)剛重比均＞2.7，可不考慮二階效應(yīng)。地震作用下結(jié)構(gòu)X、Y向?qū)娱g位移角見圖5。

圖5 地震作用下　X、Y方向?qū)娱g位移角Fig.5 Inter-story displacement angle along X and Y direction under earthquake

4.2結(jié)構(gòu)彈性時(shí)程分析

根據(jù)工程特點(diǎn)和場(chǎng)地條件，從SATWE軟件中選用2條天然波TH3TG065、TH1TG075和1條人工模擬加速度時(shí)程曲線RH1TG065，峰值加速度取18 cm／s2，彈性時(shí)程分析計(jì)算出的基底剪力與CQC法計(jì)算出的基底剪力對(duì)比見表4。

由表4可知，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力均大于CQC法的65%，且3條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力平均值大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%，表明彈性時(shí)程計(jì)算結(jié)果滿足抗規(guī)的要求。

4.3中震不屈服分析

中震不屈服即在中震作用下結(jié)構(gòu)承載力滿足不屈服設(shè)計(jì)要求。計(jì)算時(shí)不考慮地震內(nèi)力調(diào)整（強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎），荷載分項(xiàng)系數(shù)、抗震承載力調(diào)整系數(shù)取1.0，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值，將地震影響系數(shù)最大值調(diào)整為小震時(shí)的2.8倍，即取0.112，構(gòu)件的抗震等級(jí)為4級(jí)。中震作用下SATWE軟件分析的結(jié)構(gòu)各樓層剪力見圖6。

圖6 中震作用下各樓層剪力Fig.6 Story shear force under medium earthquake

取圖6中的剪力值對(duì)底部加強(qiáng)區(qū)內(nèi)的豎向構(gòu)件及2層樓板進(jìn)行中震不屈服驗(yàn)算，結(jié)果表明，底部加強(qiáng)區(qū)核心筒墻體及2層板在重力荷載和中震作用下滿足中震不屈服的抗震性能要求，具有適宜的承載力、延性及抗震安全儲(chǔ)備。

4.4風(fēng)荷載干擾系數(shù)計(jì)算

根據(jù)荷載規(guī)范，施擾建筑與受擾建筑在X或Y方向任一方向距離為0時(shí)，順風(fēng)向干擾系數(shù)及橫風(fēng)向干擾系數(shù)均＜1，故1＃與2＃之間，3＃與4＃之間干擾系數(shù)均可忽略不計(jì)。只需要計(jì)算2＃與3＃之間或者1＃與4＃之間的相互干擾系數(shù)即可。

圖　7 2＃與　3＃風(fēng)荷載干擾系數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)圖Fig.7 Calculation of interference factor of 2＃and 3＃wind load

取2＃與3＃形心，X向距離為64 m，Y向距離為68 m，根據(jù)主樓平面尺寸b×h＝34×50，可以計(jì)算出x＝1.88b，y＝2b；x＝1.28h，y＝1.36h；根據(jù)荷載規(guī)范，在此范圍內(nèi)，順風(fēng)向干擾系數(shù)與橫風(fēng)向干擾系數(shù)均＜1.0，故可不考慮風(fēng)荷載群體干擾效應(yīng)，見圖7。

5　工程技術(shù)措施

為保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和延性，充分利用結(jié)構(gòu)平面布置特點(diǎn)，加強(qiáng)核心筒與周邊梁板之間的聯(lián)系，保證核心筒與周邊梁板共同受力，對(duì)結(jié)構(gòu)的重要部位采取加強(qiáng)措施?？紤]到2層開洞面積較大，將整個(gè)2層板厚加厚為150 mm，并雙層雙向配筋。將地下室頂板視作嵌固部位，在地震作用下，結(jié)構(gòu)的屈服部位發(fā)生在地上樓層，同時(shí)影響到地下2層，將加強(qiáng)部位的范圍向下延伸到地下2層，并設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。底部加強(qiáng)區(qū)的抗震等級(jí)不變，但構(gòu)造措施提高1級(jí)，同時(shí)，為提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震能力和延性，設(shè)計(jì)中將所有剪力墻的軸壓比控制在0.7以下，局部超過0.7時(shí)采取將剪力墻和柱箍筋加密的加強(qiáng)措施。

6　結(jié) 語(yǔ)

該工程在小震作用下，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)比較接近且均滿足抗規(guī)要求。由于主體結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，且2層開洞率過大，為提高其抗震能力和延性，通過合理的平面布置，形成空間整體受力體系，并采取了一些局部加強(qiáng)措施，使得結(jié)構(gòu)在小震及中震作用下無(wú)明顯的薄弱層，滿足小震不壞，中震可修的抗震設(shè)防目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

［1］《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》修訂組.GB 50009－2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50011－2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 3－2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

［4］中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部.SATWE S－3多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析及設(shè)計(jì)軟件用戶手冊(cè)［Z］.北京：中國(guó)建筑科學(xué)研究院，2010.

中圖分類號(hào)：TU3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004－2660（2015）03－0042－06

收稿日期：2015－06－25.

作者簡(jiǎn)介：襲金真（1983－），女，山東人，工程師.主要研究方向：結(jié)構(gòu)工程.

Structure Design of Plot 3＃of Peking University Age D5

XI Jin－zhen，QIN Xue－qing
（Shandong Dawei International Architecture Design Co.Ltd.，Jinan 250100，China）

Abstract：Peking University Age is a super high－rise comprehensive building with the collection of business，apartment and office.The building adopts reinforced concrete shear wall structure with building height 96.920 m. PKPM software was used in the response spectrum analysis.Measures were taken to strengthen the weak structures according to the characteristics and analysis results to make the structure in elastic state under small earthquakes and in unyielding in important parts.Consequently，the requirements on formal service can be met.

Key words：super high－rise building；reinforced concrete shear wall structure；strengthening measures