譚劍鋒

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院 廣東廣州 510010）

1 工程概況

工程位于廣州市越秀區(qū)，地上建筑面積為19233m2，地下建筑面積2087m2，作為帶底部商業(yè)的超高層住宅，首層為商業(yè)裙房，2～41層為塔樓，地下1層，主要用于設(shè)備用房及停車(chē)，結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)，厚度由底部350mm向上逐步收至200mm。建筑高度為123.95m，高寬比6.2，按照《高規(guī)》規(guī)定，剪力墻結(jié)構(gòu)7度A級(jí)高度鋼筋混凝土建筑適用的最大高度為120m，B級(jí)高度鋼筋混凝土建筑適用的最大高度為150m，本工程屬B級(jí)高度超限高層建筑。

本工程設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑耐火等級(jí)為一級(jí)。

2 結(jié)構(gòu)整體計(jì)算

2.1 彈性階段計(jì)算分析

采用SATWE計(jì)算，并與YJK進(jìn)行對(duì)比，模型共42個(gè)結(jié)構(gòu)層，建筑首層存在錯(cuò)層不適合作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，且上下層剛度比不滿(mǎn)足作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端要求，故嵌固端下放至地下室底板。模型1層為地下室底板，模型2層為結(jié)構(gòu)首層梁板，以下所示層號(hào)為模型結(jié)構(gòu)層層號(hào)。

以水平力與整體坐標(biāo)夾角為0°時(shí)，剛性樓板假定的計(jì)算結(jié)果為例，主要結(jié)果如表1。

表1

結(jié)合《高規(guī)》及《抗規(guī)》的要求，可以得出結(jié)論：

（1）第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期之比小于0.85，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

（2）有效質(zhì)量系數(shù)大于90%，所取振型數(shù)足夠。

（3）在風(fēng)荷載及地震作用下，層間位移角均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

（4）X、Y方向結(jié)構(gòu)剪重比均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

（5）首層剪重比不滿(mǎn)足《高規(guī)》第4.3.12條，根據(jù)規(guī)范要求將所有樓層的樓層剪力乘以1.074的增大系數(shù)，調(diào)整后首層X(jué)、Y方向剪重比均滿(mǎn)足《抗規(guī)》第5.2.5條要求。

（6）按《高規(guī)》4.4.2條：抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層的側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%，或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%，滿(mǎn)足側(cè)向剛度規(guī)則性要求。

（7）結(jié)構(gòu)的剛重比大于1.4，滿(mǎn)足《高規(guī)》（5.4.4）整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定驗(yàn)算。

2.2 彈性時(shí)程分析

本工程需采用彈性時(shí)程分析程序?qū)ㄖ镌诙嘤龅卣鹱饔眠M(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)算。在《場(chǎng)地安評(píng)報(bào)告》中選取五條天然波和兩條人工波。分析時(shí)按Ⅶ度地震Ⅱ類(lèi)土，超越概率為63.2%，地震動(dòng)峰值加速度為37.57cm/s2，αmax=0.086，阻尼比為0.05。以塔樓水平力與整體坐標(biāo)夾角為0°時(shí)計(jì)算結(jié)果為例，計(jì)算結(jié)果如表2。

表2 基底最大總剪力及最大層間位移角

（1）時(shí)程分析結(jié)果滿(mǎn)足平均底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的80%，每條地震波底部剪力不小于反應(yīng)譜法結(jié)果的65%的條件。

（2）施工圖階段，結(jié)構(gòu)地震作用采用時(shí)程法計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值進(jìn)行包絡(luò)。

2.3 中震驗(yàn)算

中震作用下，采用YJK對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能計(jì)算分析。

表3 計(jì)算結(jié)果

2.4 靜力彈塑性分析

參數(shù)設(shè)置：

（1）阻尼比：彈性初始阻尼比0.05，附加阻力折減系數(shù)0.7。

（2）場(chǎng)地特征周期：計(jì)算罕遇地震作用時(shí)增加0.05s，取值0.40s。

表4 簡(jiǎn)要結(jié)果

結(jié)論：罕遇地震作用下，在性能點(diǎn)處，各方向最大層間彈塑性位移角均小于剪力墻結(jié)構(gòu)層間彈塑性位移角限值1/120，符合《高規(guī)》規(guī)定，建筑物可以實(shí)現(xiàn)“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。

3 加強(qiáng)構(gòu)造措施

剪力墻是主要抗側(cè)力構(gòu)件，應(yīng)提高關(guān)鍵部位墻肢的延性，使結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和延性更好地匹配，有效地協(xié)同抗震。

3.1 針對(duì)高度超限

（1）加強(qiáng)頂部?jī)蓪蛹拔菝嫱怀鑫镓Q向構(gòu)件的延性，對(duì)底部豎向構(gòu)件控制軸壓比不超過(guò)0.50。

（2）墻身豎向分布筋配筋底部加強(qiáng)部位最小配筋率0.30%。

（3）小墻肢約束邊緣構(gòu)件配筋率提高至1.60%。

3.2 針對(duì)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則

（1）裙房主要樓板厚度h=120mm；塔樓角部板厚度h=120mm，鋼筋雙層雙向拉通，配筋率0.25%。

（2）塔樓外圍剪力墻墻身水平分布筋配筋率0.30%，邊梁兩側(cè)抗扭腰筋的總面積配筋率不小于0.3%。3.3針對(duì)平面凹凸不規(guī)則

（1）計(jì)算模型全樓采用彈性樓板，考慮平面凹凸不規(guī)則給樓板造成的剛度削弱影響；

（2）在平面凹凸不規(guī)則位置，全樓設(shè)置連接梁，連接梁支座上部縱筋不少于50%沿梁全長(zhǎng)貫通。

4 結(jié)語(yǔ)

在抗震設(shè)計(jì)中，采用SATWE及YJK程序?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈性及彈塑性計(jì)算分析，除保證結(jié)構(gòu)在小震下完全處于彈性工作外，還補(bǔ)充了關(guān)鍵構(gòu)件在中震和大震下的驗(yàn)算。結(jié)果表明，各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)良好，滿(mǎn)足規(guī)范的有關(guān)要求。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)關(guān)鍵和重要構(gòu)件作了適當(dāng)加強(qiáng)，以保證其在地震作用下的延性，提高安全度。

[1《]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2010）.

[2《]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3－2010）.

[3《]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009－2012）.