吳文錦 （安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

金濠廣場(chǎng)三期項(xiàng)目包括38層超高層酒店式公寓、27層酒店、5層商業(yè)裙房以及全場(chǎng)地分布的地下室。地上面積5.78萬(wàn)m2，地下建筑面積2.85萬(wàn)m2。高層與裙樓之間設(shè)抗震縫。本超限高層，高128.9m，長(zhǎng)56.1m，寬17.1m；工程結(jié)構(gòu)使用年限5年，設(shè)防烈度為7度（0.1g），地震設(shè)計(jì)分組為第一組，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，Ⅱ類建筑場(chǎng)地，特征周期0.35s，地面粗糙度B類，基本風(fēng)壓0.35 kN/m2

2 結(jié)構(gòu)布置及特點(diǎn)

結(jié)合建筑形體及建筑使用功能，本工程采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，平面布置較規(guī)則，長(zhǎng)寬比3.28，高寬比較大為7.57。結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖1，結(jié)構(gòu)剖面圖見圖2。

圖1

3 超限情況和應(yīng)對(duì)措施

圖2

本工程超框剪結(jié)構(gòu)A級(jí)最大適用高度120m；考慮偶然偏心時(shí)扭轉(zhuǎn)位移比為1.33；第8層和第9層（建筑第4層和第5層）側(cè)向剛度比不滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》3.4.3條關(guān)于樓層側(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%的要求，為薄弱層。

針對(duì)本工程超限情況，采取以下措施保證本結(jié)構(gòu)的抗震性能。

①根據(jù)彈性時(shí)程分析結(jié)果對(duì)振型分解反應(yīng)譜法地震剪力進(jìn)行放大，滿足時(shí)程法計(jì)算結(jié)果的平均值和振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值的要求。

②對(duì)于豎向構(gòu)件斜截面按中震計(jì)算結(jié)果配筋，豎向構(gòu)件正截面及水平構(gòu)件斜截面按中震計(jì)算結(jié)果和小震計(jì)算結(jié)果包絡(luò)設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)達(dá)到既定的抗震性能目標(biāo)。

③基礎(chǔ)頂～26層架柱采用型鋼混凝土柱，以滿足柱軸壓比要求同時(shí)提高框架柱的延性；26層以上其它框架柱通過(guò)全高采用井字復(fù)合箍 (箍筋間距100rnm)以提高結(jié)構(gòu)延性。

④洞口周邊板厚取120mm，并采用雙層雙向拉通配筋，適當(dāng)提高樓板配筋率，加強(qiáng)水平力的傳遞，提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能。

4 結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)

根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和超限類型并征詢專家及業(yè)主的意見，選用性能目標(biāo)1、4+、5性能水準(zhǔn)。工程抗震設(shè)防性能目標(biāo)細(xì)化表如下所示。

抗震設(shè)防性能目標(biāo)細(xì)化表 表1

5 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

5.1 小震彈性反應(yīng)譜分析

分析中剪力墻采用殼單元，梁柱采用空間桿單元，樓板無(wú)較大開洞，采用剛性樓板假定，連梁剛度折減系數(shù)取0.7，周期折減系數(shù)取0.75，使用YJK和SATWE兩個(gè)程序的計(jì)算結(jié)果對(duì)比可知，前三階振型、周期、基底剪力，結(jié)構(gòu)總質(zhì)量等均較吻合，未出現(xiàn)原則性沖突或矛盾的結(jié)果，計(jì)算結(jié)果見表2。規(guī)定水平力作用下，柱傾覆彎矩與總傾覆彎矩之比均小于10%，位移指標(biāo)、剪力墻抗震等級(jí)按剪力墻結(jié)構(gòu)確定，框架抗震等級(jí)按框-剪結(jié)構(gòu)確定。柱占總剪力小于20%的層數(shù)偏多，二道防線0.2V0調(diào)整系數(shù)上限值調(diào)整為6，各層均可以調(diào)整到位。

5.2 小震彈性時(shí)程分析

根據(jù)場(chǎng)地的頻譜特性、加速度的有效峰值和時(shí)程曲線的有效持續(xù)時(shí)間這地震動(dòng)三要素的要求，本工程選用兩條人工波及五條天然波，其平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符。分析結(jié)果見表3.

YJK與SATWE計(jì)算結(jié)果 表2

根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)基底剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法的65%，七條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)基底剪力的平均值大于振型分解反應(yīng)譜法的80%，時(shí)程分析七條地震波的平均層間剪力在模型5～35層（建筑31層以下）小于CQC法的層間剪力；在36～42層（建筑32～38層）大于CQC法的層間剪力，X向最大值為CQC的1.21倍；Y向最大值為CQC的1.10倍。后續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)，擬采用分層放大的方法，將36～39層（建筑32～35層）地震力放大1.1倍，40～42層（建筑36～38層）地震力放大1.21倍。

5.3 中震（設(shè)防地震）作用下的結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核

中震作用時(shí)的抗震性能目標(biāo)為：底部加強(qiáng)區(qū)為第3性能水準(zhǔn)，底部加強(qiáng)區(qū)以上為第4性能水準(zhǔn)。在進(jìn)行設(shè)防地震作用下結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算時(shí)，采用如下計(jì)算條件：①荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0；②不考慮構(gòu)件抗震等級(jí)引入的內(nèi)力調(diào)整系數(shù)；③風(fēng)荷載不參與計(jì)算。

中震結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算采用YJK中震等效彈性計(jì)算方法，分2個(gè)模型計(jì)算，其中底部加強(qiáng)區(qū)范圍采用中震性能3（即抗剪彈性、抗彎不屈服）方法完成，其他部位采用中震性能4（即抗剪不屈服、抗彎不屈服）方法完成。程序計(jì)算參數(shù)取值如下：①地震影響系數(shù)最大值按中震取值0.23；②構(gòu)件抗震等級(jí)按非抗震，即不考慮構(gòu)件抗震等級(jí)引入的內(nèi)力調(diào)整系數(shù)；③結(jié)構(gòu)阻尼比取0.05；④連梁剛度折減：對(duì)于性能3取0.6；對(duì)于性能4取0.5。結(jié)構(gòu)中震整體計(jì)算結(jié)果見表4.

彈性動(dòng)力時(shí)程分析結(jié)果 表3

表4

在中震作用下，底部加強(qiáng)區(qū)及上部豎向構(gòu)件斜截面均保持彈性，正截面均未屈服。個(gè)別墻柱在中震不屈服驗(yàn)算時(shí)為偏心受拉構(gòu)件，經(jīng)驗(yàn)算拉應(yīng)力平均值均小于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。水平構(gòu)件受剪受彎均滿足屈服承載力設(shè)計(jì)要求，個(gè)別連梁斜截面抗剪屈服，經(jīng)復(fù)核滿足截面限制條件。

5.4 大震豎向構(gòu)件截面復(fù)核

大震作用下截面復(fù)核采用等效彈性計(jì)算，計(jì)算程序采用YJK大震性能5方法完成。計(jì)算參數(shù)如下：①荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0；②不考慮構(gòu)件抗震等級(jí)引入的內(nèi)力調(diào)整系數(shù)；③風(fēng)荷載不參與計(jì)算；④地震影響系數(shù)最大值按中震取值0.5；⑤結(jié)構(gòu)阻尼比取0.07；⑥連梁剛度折減取0.3；結(jié)構(gòu)中震整體計(jì)算結(jié)果見表5.。大震作用下，豎向構(gòu)件受剪截面均滿足《高規(guī)》3.11.3條式3.11.3-4的要求，底部加強(qiáng)區(qū)及上部豎向構(gòu)件絕大多數(shù)滿足正截面、斜截面不屈服條件個(gè)別墻肢抗剪屈服，經(jīng)驗(yàn)算抗剪截面滿足截面限制條件。部分連梁抗剪、抗彎屈服，框架梁基本未屈服。

表5

5.5 大震動(dòng)力彈塑性分析

采用YJK彈塑性時(shí)程分析軟件（YJK-EP）進(jìn)行分析計(jì)算，分析模型中的桿件均采用纖維梁?jiǎn)卧M。纖維梁?jiǎn)卧芸紤]軸力和彎矩共同影響，每根纖維的由軸力與雙向彎矩產(chǎn)生效應(yīng)的組合。墻單元采用基于雙軸正交異性本構(gòu)理論平板殼單元模擬。

根據(jù)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、場(chǎng)地條件、建筑物第一振型對(duì)應(yīng)的周期等因素，對(duì)于50年超越概率2%的地震動(dòng)參數(shù)選取適宜本場(chǎng)地的天然地震波Chi-Chi，Taiwan-05_NO_2937，Tg （0.41）、Kocaeli，Turkey_NO_1177，Tg（0.40）及人工波 01。地震波加速度峰值取為220gal。

大震動(dòng)力彈塑性分析整體指標(biāo)見表6.，結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的層間位移滿足小于1/120的規(guī)范要求，且有一定的富余，達(dá)到了“大震不倒”的抗震設(shè)防要求?？蚣芰杭斑B梁多數(shù)進(jìn)入塑性，連梁塑性性能得到充分發(fā)展，起到很好的耗能作用，部分剪力墻出現(xiàn)中度損傷，個(gè)別剪力墻出現(xiàn)較嚴(yán)重破壞，大部分框架柱基本完好。實(shí)現(xiàn)二道防線的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在大震作用下各構(gòu)件的出鉸順序基本上是：首先連梁屈服，其次部分框架梁屈服，最后是部分豎向構(gòu)件出鉸。結(jié)構(gòu)的彈塑性反應(yīng)及破壞機(jī)制，符合結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)要求，滿足既定的抗震性能目標(biāo)。

表6

6 結(jié)語(yǔ)

本工程為B級(jí)高度高層建筑，存在位移比超限和豎向剛度比超限兩項(xiàng)不規(guī)則項(xiàng)，根據(jù)建筑形體和功能要求，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。通過(guò)小震、中震和大震作用下的抗震性能分析，表明結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到預(yù)定的抗震設(shè)防目標(biāo)。

由于受規(guī)劃條件限制，本工程高寬比較大達(dá)到7.57（《高規(guī)》建議值不超過(guò)6），造成結(jié)構(gòu)底部豎向構(gòu)件尺寸較大，柱截面為1.2m×1.2m且配置型鋼，墻厚600mm，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性較差，經(jīng)試算，若將建筑面寬加大，高寬比調(diào)整到6以內(nèi)，相同的結(jié)構(gòu)布置，豎向構(gòu)件截面尺寸可減小，實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性。