張 杰

(成都惟尚建筑設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610041)

1 工程概況

本工程位于云南省昆明市官渡區(qū)，由1棟超高層辦公塔樓、4棟高層辦公塔樓、5棟高層住宅塔樓及2層大底盤(pán)地下室組成，總建筑面積約24萬(wàn)m2。本文主要介紹的A塔樓主要建筑功能為辦公，地上36層，地下2層，標(biāo)準(zhǔn)層層高4.1 m，房屋結(jié)構(gòu)高度為149.150 m。塔樓平面尺寸為46.2 m×37.0 m，高寬比為4.03；核心筒尺寸為23.3 m×14.3 m，核心筒高寬比為10.30，A塔典型平面圖如圖1。

圖1 A塔典型平面圖

工程的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，抗震設(shè)防類別為丙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)?？拐鹪O(shè)防烈度為8度(0.20g)，地震設(shè)計(jì)分組為第三組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，場(chǎng)地特征周期為0.65 s。50年一遇基本風(fēng)壓為0.30 kN/m2，地面粗糙度類別為B類。

2 結(jié)構(gòu)體系及材料

A塔樓采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，X向外框柱柱距為7.2 m，Y向外框柱柱距為9.0 m；外框架柱與核心筒距離為11.8 m，外框架與核心筒間梁采用單向布置；不設(shè)置加強(qiáng)層。嵌固端取地下室頂板。主要構(gòu)件截面尺寸及材料強(qiáng)度見(jiàn)表1，變截面與變混凝土強(qiáng)度等級(jí)樓層錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。

表1 主要構(gòu)件截面尺寸及材料強(qiáng)度

3 結(jié)構(gòu)超限類型及程度

根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》(建質(zhì)[2010]109號(hào))中的規(guī)定，A塔樓主要超限項(xiàng)為：①高度超過(guò)B級(jí)高度限值(140 m)7%；②考慮偶然偏心的最大扭轉(zhuǎn)位移比1.23>1.2，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；③2層樓板開(kāi)洞面積占比39.9%>30%,樓板不連續(xù)；④1層～3層間局部穿層柱。故A塔樓屬于超B級(jí)高度抗震超限高層建筑。

4 抗震性能目標(biāo)

針對(duì)A塔樓結(jié)構(gòu)類型及不規(guī)則情況，綜合考慮建筑的功能和規(guī)模，在充分認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)受力和變形特征的基礎(chǔ)上，將A塔樓的抗震性能目標(biāo)定為D級(jí)，并將關(guān)鍵構(gòu)件的性能水準(zhǔn)予以一定的提高。A塔樓構(gòu)件抗震性能目標(biāo)見(jiàn)表2。剪力墻及連梁抗震等級(jí)為特一級(jí)，其余抗震構(gòu)件抗震等級(jí)為一級(jí)。

表2 抗震性能目標(biāo)

5 反應(yīng)譜分析

多遇地震作用下采用YJK及MIDAS Building(簡(jiǎn)稱MIDAS)兩個(gè)不同力學(xué)模型的空間結(jié)構(gòu)分析程序計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。兩種軟件對(duì)比分析的主要結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)合規(guī)范規(guī)定的要求及結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)理論，可以得出以下結(jié)論：①YJK與MIDAS計(jì)算結(jié)果接近，說(shuō)明結(jié)構(gòu)合理，計(jì)算有效；②結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向的周期和振動(dòng)特性較為接近，第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期之比約0.75，小于規(guī)范限值0.85，滿足高規(guī)3.4.5條要求；③多遇地震和風(fēng)荷載作用下的層間位移角均小于1/800，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 3—2010)(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)3.7.3條的要求；④在考慮偶然偏心地震作用下，X向樓層最大扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，但均小于1.4，屬于一般扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)；⑤結(jié)構(gòu)剛重比均大于1.4，能夠通過(guò)《高規(guī)》5.4.4的整體穩(wěn)定驗(yàn)算；結(jié)構(gòu)剛重比均大于2.7，可不考慮重力二階效應(yīng)的影響。

表3 主要指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

6 中震不屈服剪力墻受拉驗(yàn)算

在中震雙向地震作用下，本工程底部剪力墻不設(shè)置型鋼時(shí)全截面的名義拉應(yīng)力如圖2。

圖2 中震下剪力墻底部名義拉應(yīng)力及型鋼布置

根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》(建質(zhì)[2010]109號(hào))中相關(guān)規(guī)定，當(dāng)墻肢名義拉應(yīng)力大于1倍ftk時(shí)，墻肢內(nèi)應(yīng)設(shè)置型鋼。本工程當(dāng)剪力墻考慮型鋼換算面積后的全截面名義拉應(yīng)力σ>ftk時(shí)設(shè)置型鋼；當(dāng)2ftk<σ≤2.5ftk時(shí)，剪力墻含鋼率應(yīng)≥4%；當(dāng)2.5ftk<σ≤3.0ftk時(shí)，剪力墻含鋼率應(yīng)≥5%；剪力墻全截面名義拉應(yīng)力σ控制在3.0ftk以內(nèi)。

7 大震彈塑性時(shí)程分析

本工程選取了2組天然波和一組人工波共3組加速度時(shí)程波進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析。地震主分量加速度峰值取400 cm/s2，主次分量加速度峰值的比值為1∶0.85。3組地震波的頻譜特性滿足規(guī)范要求；單組地震波輸入所得的底部剪力均在CQC計(jì)算結(jié)果的65%～135%，3組地震波底部剪力的平均值與CQC計(jì)算結(jié)果之差在20%以內(nèi)，滿足《高規(guī)》第4.3.5條要求。

從表4可以看出，3組地震波作用下，X向基底剪力約為多遇地震的3.8～4.1倍；Y向基底剪力約為多遇地震的3.6～4.3倍，表明結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下有一定的塑性發(fā)展，耗散了部分地震能量。

表4 各組時(shí)程波底部剪力及層間位移角

結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的最大層間位移角為1/132，小于規(guī)范限值1/100，可滿足“大震不倒”的要求。

8 結(jié) 語(yǔ)

本工程建筑物高度為149.150 m，超過(guò)B級(jí)高度限值140 m；具有扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板不連續(xù)、局部穿層柱等不規(guī)則項(xiàng)，屬于超B級(jí)高度超限高層建筑。針對(duì)結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的薄弱部位及需要加強(qiáng)的關(guān)鍵部位，依據(jù)《高規(guī)》綜合考慮，針對(duì)性的選用相應(yīng)的抗震性能目標(biāo)。通過(guò)各個(gè)設(shè)防水準(zhǔn)的抗震計(jì)算分析及構(gòu)造措施可保證分析表明本結(jié)構(gòu)在小震時(shí)能充分保證各構(gòu)件處于彈性狀態(tài)；中震時(shí)關(guān)鍵構(gòu)件輕度損壞，普通豎向部分構(gòu)件中度損壞，部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段；大震時(shí)關(guān)鍵構(gòu)件中度損壞，普通豎向構(gòu)件部分嚴(yán)重?fù)p壞，大部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服狀態(tài)，層間變形滿足要求，結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的抗震性能目標(biāo)。

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