彭俊偉

摘 要：文章對深圳某公寓塔樓的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計進行設(shè)計時采用ETABS、SATWE 軟件進行整體計算，補充了彈性時程分析分析、結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)的安全使用。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；基礎(chǔ)；超長地下室；塔樓

1 工程概況

該項目工程位于深圳，塔樓總建筑面積為56000m2。標準層尺寸為40.9m×32.5m。塔樓地上42層，第1～5層為商業(yè)配套使用，20層及35層為避難設(shè)備層，其余樓層主要功能為住宅公寓；地下4層，主要功能為商業(yè)、停車庫及設(shè)備用房，建筑高度為192.700m。

根據(jù)規(guī)范，本工程的設(shè)計使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γo=1.0。抗震設(shè)防類別為標準設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為7度。設(shè)計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類。設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值為0.08，反應(yīng)譜特征周期Tg=0.35秒，阻尼比為0.05。根據(jù)地震安全性評價報告，小震規(guī)范反應(yīng)譜小于安評報告提供的反應(yīng)譜。因此，小震設(shè)計采用安評報告提供反應(yīng)譜進行計算分析，中震、大震參數(shù)仍按照規(guī)范取用。

2 結(jié)構(gòu)選型與布置

2.1 基礎(chǔ)類型。根據(jù)本工程巖土工程勘察報告，主要為豎向承壓控制，本工程采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，樁端持力層為中風化花崗巖層，入巖深度2.0m，樁端持力層天然濕度單軸抗壓強度為18MPa。樁長約為9.5m～18.5m。

2.2 地下室結(jié)構(gòu)。地下室核心筒底板厚3000mm，非核心筒區(qū)域底板厚1000mm，側(cè)壁厚度為600～800mm，頂板采用普通鋼筋混凝土梁板樓蓋。

2.3 上部結(jié)構(gòu)體系。由于本工程所處地區(qū)風荷載較大并起主導作用，因此滿足提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度是關(guān)鍵，所以綜合考慮，本工程采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系。

外框架體系將作為有效承重體系，大部分豎向荷載通過軸力的方式向下傳送，而混凝土核心筒除了承受豎向荷載外，其主要功能是提供了強大的抗側(cè)力剛度。外框柱采用型鋼混凝土柱，提高了外框架的延性，同時提高承載力，有效的減小了截面尺寸，提高了建筑使用效率。

3 結(jié)構(gòu)整體計算

根據(jù)規(guī)程要求，體型復雜、結(jié)構(gòu)布置復雜的高層建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)至少采用兩個不用的結(jié)構(gòu)分析軟件進行整體計算。本工程采用SATWE 和ETABS 分別進行計算。經(jīng)計算、對比兩個結(jié)構(gòu)模型的總質(zhì)量、振型、周期、基底剪力等主要指標，ETABS 與SATWE 兩個程序的計算結(jié)果基本吻合。

從表1的比較結(jié)果可見，計算結(jié)果較為接近，結(jié)構(gòu)的主要振型以平動為主，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比均小于0.85，滿足《規(guī)程》的要求。

計算結(jié)果表明，各樓層最小剪重比X方向為1.20%，Y方向為1.20%。滿足規(guī)范要求。

4 時程分析

地震動地面加速度時程曲線從安評報告相關(guān)部門提供的人工模擬曲線及地震波數(shù)據(jù)庫（二類場地Tg= 0.35～0.40s）的實際記錄時程曲線中挑選，這些時程曲線相對應(yīng)的反應(yīng)譜曲線（阻尼比為0.05）與安評報告提供的場地反應(yīng)譜的對比如下圖所示。這此時程曲線經(jīng)小震分析后所得的小震下（63%超越概率）的基底剪力與振型分解反應(yīng)譜法所得的基底剪力對比如下表所示。地震波的峰值加速度取值為35cm/s2（小震）。

根據(jù)《抗震規(guī)范》采用時程分析法，應(yīng)按建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用實際強震記錄和人工模擬的加速度時程曲線。本工程采用1條人工波加2條天然波（雙向記錄）對結(jié)構(gòu)進行時程分析。

時程計算結(jié)果表明：（1）通過地震波時程分析并規(guī)范譜對比，表明地震波的選取滿足規(guī)范關(guān)于基底剪力的要求。（2）由于反應(yīng)譜不能考慮高階振型的影響，局部樓層時程分析得到的地震力大于反應(yīng)譜結(jié)果，故對頂部的地震力進行放大處理。

5 性能化設(shè)計

綜合考慮本工程地處7度區(qū)，且為超B級超限高層建筑，設(shè)定其結(jié)構(gòu)總體按性能目標為C級。

中震階段的內(nèi)力計算采用彈性方法，用SATWE 分別進行中震彈性設(shè)計、中震不屈服設(shè)計。經(jīng)過對外框柱進行承載力分析，分析表明底部加強區(qū)的外框柱滿足中震彈性的要求，非底部加強區(qū)的外框柱滿足中震不屈服的承載力要求。外框柱在中震作用下不存在拉力。剪力墻構(gòu)件底部加強區(qū)滿足中震抗拉不屈服、抗剪彈性要求，剪力墻無需配置型鋼。

大震階段的內(nèi)力計算采用等效彈性方法，用SATWE 進行大震不屈服設(shè)計。大震不屈服設(shè)計結(jié)果表明：在大震作用下，外框柱未開裂，滿足性能化要求，墻體通過墻內(nèi)鋼骨的調(diào)整，基本滿足大震墻體抗拉、抗剪性能設(shè)計要求。

綜合上述分析結(jié)果，本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能水準可達到預期的目標。

6 加強措施

結(jié)構(gòu)除了高度超限，其它不規(guī)則性整體不超限，因此核心筒可采用一級抗震等級，外框柱采用一級抗震等級。同時對底部加強區(qū)的關(guān)鍵豎向構(gòu)件進行抗彎中震不屈服和抗剪中震彈性設(shè)計。最后對底部剪力墻進行大震的受拉受剪復核，以保證大震不倒的目標。

核心筒在底層厚度為900mm，底部加強區(qū)使用型鋼混凝土剪力墻，增加延性及滿足軸壓比要求。對底部加強區(qū)的關(guān)鍵剪力墻構(gòu)件進行中震不屈服驗算，提高在中震作用下的抗拉及抗剪性能。

針對外框柱，除了滿足一級抗震等級的構(gòu)造，同時保證大、中震達到較高的性能要求。在小震組合設(shè)計時還應(yīng)滿足0.2V0的框架剪力調(diào)整，經(jīng)調(diào)整后，外框柱的承載力進一步提高。

針對連梁，連梁構(gòu)件是重要的耗能構(gòu)件，設(shè)置鋼骨會使連梁的耗能性能減弱，因此設(shè)置連梁鋼骨的準則：保證風荷載作用下連梁構(gòu)件不超筋，同時由于地震作用的引起超筋，連梁可以不專門設(shè)置鋼骨。

7 結(jié)語

本工程采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)，經(jīng)計算分析、合理設(shè)計，結(jié)構(gòu)可達到C 級抗震性能目標。

參考文獻

[1] GB50223-2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標準[s].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] JGJ3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[s].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[s].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.