趙攀宇，吳 勇，戰(zhàn)祖弘，劉 彬，周 博

(華圖山鼎設(shè)計股份有限公司，成都 610021)

1 工程概況

成都中學路35號是集商業(yè)、辦公及附屬設(shè)施為一體的超高層建筑，本項目位于成都市武侯區(qū)，作為成都市人民南路CBD高層區(qū)的重要城市節(jié)點，地理位置優(yōu)越。項目總建筑面積為65 579.31m2，結(jié)構(gòu)總高度為144.45m，總層數(shù)為34層。地下共3層，為設(shè)備房、自行車庫及汽車庫；地上1，2層為商業(yè)，層高均為6m；11，23層為設(shè)備管道層，層高均為3.15m；12，24層為避難層，層高均為4.2m；其余層為辦公，層高均為4.2m。通過每隔6層沿豎向設(shè)置的空中連廊，結(jié)構(gòu)的左右兩個單塔樓連成雙塔樓，其中單塔樓平面均為L形，呈反對稱布局，連體共5道，兩個單塔樓屋面以上4.85m處通過構(gòu)架層連為整體，功能為建筑造型。兩個單塔樓均采用矩形鋼管混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，連體采用鋼結(jié)構(gòu)。建筑效果圖及結(jié)構(gòu)模型示意圖見圖1。

圖1 建筑效果圖及結(jié)構(gòu)模型示意圖

本項目抗震設(shè)防類別為重點設(shè)防類(乙類)。塔樓設(shè)計使用年限為50年，安全等級為一級，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級?？拐鹪O(shè)防烈度為7度(0.10g)，設(shè)計地震分組為第三組[1-2]，場地土類別為Ⅱ類。重現(xiàn)期為50年的基本風壓為0.30kN/m2，地面粗糙度為B類。塔樓采用樁筏基礎(chǔ)，基樁采用直徑為1m的旋挖成孔灌注樁，以中風化泥巖為持力層，單樁承載力特征值為8 000kN，筏板厚為2～2.8m。

2 結(jié)構(gòu)體系及超限情況

2.1 單塔樓結(jié)構(gòu)體系

首先需要確定單塔樓的結(jié)構(gòu)體系，單塔核心筒的寬度僅為6.7 m，高寬比為21.6，核心筒抗側(cè)剛度嚴重偏小，選取合適的結(jié)構(gòu)體系解決單塔樓抗側(cè)剛度不足的問題是設(shè)計的關(guān)鍵點。方案設(shè)計階段進行了多種結(jié)構(gòu)體系的比選，找出了對結(jié)構(gòu)剛度較為敏感的設(shè)計因素。圖2為連體層建筑平面圖，其中陰影范圍為連體范圍。

圖2 塔樓連體層建筑平面圖

在體系比選時，首先對柱距較小柱網(wǎng)(柱距為6.4～9.6m)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)進行分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的層間位移角為1/559，遠不能滿足規(guī)范限值1/800的要求。辦公功能房間的開間尺寸為3.2m，為減少對室內(nèi)空間的影響，建筑師希望框架柱截面盡可能小(截面寬度不超過400mm)，同時也為盡可能提高外框架的抗側(cè)剛度，比選方案中框架柱采用柱距較大柱網(wǎng)(柱距為3.2m)，框架柱采用矩形鋼管混凝土柱。外框梁的截面高度對抗側(cè)剛度影響較為顯著，當外框梁的截面高度由400mm逐漸增大為800mm時，結(jié)構(gòu)的層間位移角由1/491減小至1/621。

基于上述柱距和梁高對結(jié)構(gòu)剛度的影響，最終對以下3種結(jié)構(gòu)體系進行比選：方案一為密柱框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)，筒外設(shè)置兩道較長的剪力墻。方案二為密柱框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)，在兩道避難層設(shè)置環(huán)帶桁架，進一步提高外框架的抗側(cè)剛度。方案三將方案一中核心筒外的剪力墻改成鋼支撐。3種方案的塔樓結(jié)構(gòu)體系計算模型示意圖見圖3。

圖3 塔樓結(jié)構(gòu)體系計算模型示意圖

表1為3種方案的主要設(shè)計指標對比，從表1中可看出，3種方案結(jié)構(gòu)體系的周期、周期比和小震作用下的層間位移角均能滿足規(guī)范要求，核心筒外剪力墻、環(huán)帶桁架、鋼支撐的設(shè)置均大幅提高了密柱框架-核心筒結(jié)構(gòu)的剛度。其中方案一和方案三對結(jié)構(gòu)剛度提高的效果相當，方案二的環(huán)帶桁架對外框架的剛度提升有較大的貢獻，但外框架所承擔的傾覆力矩占比超過50%。綜合考慮經(jīng)濟性和施工難易，最終選擇方案一。

主要設(shè)計指標對比 表1

2.2 連體結(jié)構(gòu)

單塔樓平面為L形，反對稱布置，豎向每隔6層設(shè)置連廊，最頂部的連體位于標高123.25m處，屬于高位連體。平面上連體共兩處，平面中區(qū)的連體跨度4.2m，連體寬度3.4～5.4m，平面外側(cè)的連體跨度20.2m，連體寬度6.15～7.1m。

連體與塔樓的連接方式一般有3種，即塔樓兩邊各自懸挑、連體與塔樓弱連接、連體與塔樓強連接。塔樓兩邊各自懸挑的連接方式需設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，對立面效果、幕墻處理均有不利影響，且外側(cè)連體跨度較大，立面效果上又不允許設(shè)置桁架外挑，因此塔樓兩邊各自懸挑對本項目并不適用。

當連接較弱且無法協(xié)調(diào)連體兩側(cè)的結(jié)構(gòu)共同工作時，可采用弱連接：一端與結(jié)構(gòu)鉸接，一端做成滑動支座或者兩端均為滑動支座。但弱連接方式在抗震設(shè)計時需在支座留出足夠的滑移量，以預防罕遇地震作用下連體的碰撞和塌落，因此連接節(jié)點構(gòu)造復雜[3]。

經(jīng)綜合考慮，最終采用了對建筑立面效果、幕墻處理和建筑功能影響最小的強連接方式。強連接方式有如下特點：

(1)左右兩個單塔樓的層間位移角、層間位移對比見圖4。從圖4中可看出左右單塔樓的平面和體型基本相同且剛度接近，強軸和弱軸方向的動力特性一致，連體需協(xié)調(diào)的變形較小。因此本項目適合采用塔樓與連體強連接的連接方式。

圖4 左右單塔樓層間位移角及層間位移曲線對比

(2)左右單塔樓平面均為L形凹凸不規(guī)則平面，且單塔樓X向偏心率為42%，超過規(guī)范限值15%，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則體系。雖然連體將單塔樓的L形閉合成口字形，但連體的平面輪廓極不規(guī)則，連體的重心偏向平面一側(cè)，所以需重點考察整體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)特性。

(3)連體跨度不大，最大跨度約20.2m，采用鋼梁，并與主體結(jié)構(gòu)連接。因連體直接跨越，連體除自身分布質(zhì)量外沒有單獨質(zhì)點，所以豎向地震對連體的影響有限。

2.3 結(jié)構(gòu)體系最終方案

綜上，最終采取鋼結(jié)構(gòu)強連接的矩形鋼管混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)低區(qū)(12層以下)的核心筒外圍墻體厚度為500mm，高區(qū)(12層以上)核心筒外圍墻體厚度為300mm，核心筒內(nèi)部剪力墻厚度為200～300mm。低區(qū)核心筒外單獨設(shè)置的剪力墻厚度為450mm，高區(qū)核心筒外單獨設(shè)置的剪力墻厚度為300mm。通高采用矩形鋼管混凝土柱，為結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度和強度，改善結(jié)構(gòu)的抗震延性要求，同時為使框架柱截面相對較小，鋼管采用Q355B焊接箱形截面，典型鋼管截面尺寸為400×700×50，內(nèi)灌強度等級為C40～C60的混凝土。

樓面采用單向布置的鋼梁，核心筒內(nèi)框架柱距為8.3～9.6m，典型梁間距為3.2m，典型外框梁截面為H500×200×12×20～H700×300×14×25，典型樓蓋梁截面為H600×300×16×30?？缍葹?0m的連廊采用鋼梁單向布置，鋼梁截面為H800×400×20×40。連體平面內(nèi)設(shè)置水平鋼支撐提高面內(nèi)承載力及剛度。

核心筒內(nèi)采用鋼筋混凝土樓板，板厚為120mm，核心筒外采用鋼筋桁架樓承板，板厚為100mm，屋面板厚為150mm，連體區(qū)域采用鋼筋桁架樓承板，板厚為160mm。連體層結(jié)構(gòu)平面布置如圖5所示。

圖5 塔樓連體層結(jié)構(gòu)平面布置圖

構(gòu)架位于屋面以上4.85m處，功能為建筑造型，為整層水平網(wǎng)格狀布置的鋼梁，除核心筒范圍有混凝土樓板外，其余均為空構(gòu)架。為增強屋蓋的整體性，在鋼梁中設(shè)置水平鋼支撐。

2.4 超限情況

塔樓超限情況主要有：1)凹凸不規(guī)則，單塔樓平面形狀為L形，其中L形平面凸出一側(cè)的尺寸與相應(yīng)投影方向的總尺寸的比值為52%(X向)、51%(Y向)，均大于30%；2)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2；3)有連體，按照現(xiàn)行《四川抗震設(shè)防超限高層建筑工程界定標準》(DB51/T 5058—2014)，需要進行抗震設(shè)防超限審查。

3 抗震性能目標

按照現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 3—2010)[1](簡稱高規(guī))相關(guān)條文及條文說明，本項目抗震性能目標為C級，多遇地震、設(shè)防烈度地震、罕遇地震相應(yīng)的等級分別為1，3，4 級。多遇地震作用下結(jié)構(gòu)保持彈性，結(jié)構(gòu)連接區(qū)域樓板保證不開裂，設(shè)防烈度地震、罕遇地震作用下塔樓的細化性能目標如表2所示。除了底部加強層的豎向構(gòu)件，與連體相連的豎向構(gòu)件及角柱定義為關(guān)鍵構(gòu)件外，連體鋼梁及連接區(qū)域樓板也是影響整體結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，也定義為關(guān)鍵構(gòu)件。

塔樓細化的性能目標 表2

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

4.1 風荷載

左右單塔樓間的狹縫效應(yīng)導致狹縫間風速急劇增大，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)(簡稱荷載規(guī)范)第8.3.2條及條文說明，左右單塔樓的相互干擾系數(shù)取1.1，風荷載體型系數(shù)取1.54。

考慮單塔樓平面形狀為L形，形心主軸為斜向，求得主軸正交方向的慣性矩，等效為矩形計算高寬比，弱軸方向高寬比為6.8，超過荷載規(guī)范限值5，按照荷載規(guī)范考慮橫風向風振。

4.2 薄弱部位加強措施

采用多個獨立程序的計算模型，進行多遇地震作用下的彈性分析和時程分析，設(shè)防烈度地震作用下的等效彈性法驗算，罕遇地震作用下的動力彈塑性分析等，找出結(jié)構(gòu)薄弱位置，并采取措施進行加強，加強措施如下。

(1)考慮到結(jié)構(gòu)的重要性，將抗震設(shè)防類別提高為乙類，安全等級取一級，重要性系數(shù)為1.1。

(2)考慮到單塔樓平面形狀為L形，對結(jié)構(gòu)補充45°和135°方向地震輸入計算。

(3)連體剛度較小，按單塔樓模型及雙塔樓整體模型進行小震作用下結(jié)構(gòu)承載力包絡(luò)設(shè)計，確保連體失效后塔樓仍可獨立工作。

(4)連體下一層人為指定為薄弱層，按高規(guī)進行樓層剪力放大，放大系數(shù)取1.25。

(5)連體考慮豎向地震作用，計算時采用豎向振型分解反應(yīng)譜法，連體部位豎向地震作用標準值不小于此處重力荷載代表值的8%，同時按照0剛度樓板復核連體部位水平鋼梁及支撐的承載力。

(6)根據(jù)彈性時程分析的樓層剪力結(jié)果對小震作用下反應(yīng)譜模型中的樓層剪力進行修正。

(7)提高框架柱作為抗震第二道防線的能力，除按高規(guī)進行框架剪力調(diào)整外，小震作用下的框架柱剪力調(diào)整取不低于底部總剪力20%和樓層最大剪力1.5倍二者之較大值。

(8)考慮到結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則特性，對結(jié)構(gòu)進行整體穩(wěn)定分析，通過結(jié)構(gòu)的整體平動和整體扭轉(zhuǎn)屈曲因子評估結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和扭轉(zhuǎn)剛度。

4.3 結(jié)構(gòu)基本性能

雙塔樓整體模型采用YJK(1.9.1.0)，MIDAS Building 2018軟件進行多遇地震作用及風荷載作用下振型分解反應(yīng)譜等分析，兩軟件計算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，其主要計算指標見表3。

主要計算指標 表3

根據(jù)高規(guī)第10.5.7條第2款補充單塔樓模型計算，保證本項目采取的雙塔樓整體模型和單塔樓模型包絡(luò)設(shè)計的可行性，單塔樓的計算結(jié)果顯示在多遇地震和風荷載作用下，單塔樓各構(gòu)件處于彈性狀態(tài)，除位移比略大外(將在下節(jié)單獨分析)，各指標均能滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)性能

為了研究連體前后結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)指標的變化，對左右單塔樓模型和雙塔樓整體模型進行對比分析。結(jié)果顯示，連體使雙塔樓共同工作，雙塔樓整體模型平動周期減小，整體平動剛度有待提高，但扭轉(zhuǎn)周期增大，且雙塔樓整體模型扭轉(zhuǎn)周期與平動周期之比比單塔樓模型更大。同時，雙塔樓整體模型中扭轉(zhuǎn)位移比均小于1.4，滿足高規(guī)的要求。單塔樓模型在考慮偶然偏心的規(guī)定水平力作用下，底部樓層X向出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)位移比大于1.4的情況，最大值為1.61，見表4。

整體模型和單塔模型計算指標 表4

從表4可得，針對雙塔樓整體模型扭轉(zhuǎn)剛度小，但扭轉(zhuǎn)規(guī)則性好而單塔樓模型扭轉(zhuǎn)剛度大，但扭轉(zhuǎn)規(guī)則性差的情況，分析如下。

(1)首先，連體閉合了兩個L形的單塔樓，有效改善了雙塔樓整體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)規(guī)則性，雙塔樓整體結(jié)構(gòu)中扭轉(zhuǎn)位移比均在1.2以內(nèi)。對于單塔樓模型，忽略樓板面內(nèi)變形，扭轉(zhuǎn)位移比μt可改寫為式(2)(通過層間扭轉(zhuǎn)角θt，構(gòu)件與剛心的距離xm及平均位移Δa來描述)：

Δmax=Δa+θtxm

(1)

μt=Δmax/Δa=1+θtxm/Δa

(2)

結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的不利影響直接反映在豎向構(gòu)件的層間扭轉(zhuǎn)角上，它直接使豎向構(gòu)件產(chǎn)生扭矩。規(guī)范規(guī)定，當樓層的層間位移角為限值的40%時，相應(yīng)的位移比可不大于規(guī)范限值1.6。從式(2)可知，當邊緣構(gòu)件離剛心距離一定時，層間扭轉(zhuǎn)角與位移比成正比，與樓層的平均層間位移成反比。若按照規(guī)范規(guī)定位移角為(1/800)×40%=1/2 000，位移比為1.6，邊緣豎向構(gòu)件與剛心距離為15m，限定層間扭轉(zhuǎn)角則為1/8 333。本工項目層間位移角為1/3 805，位移比為1.61，相應(yīng)構(gòu)件層間扭轉(zhuǎn)角為1/16 189，僅為規(guī)范層間扭轉(zhuǎn)角限值的51%。因此，單塔樓模型中扭轉(zhuǎn)位移比僅在底部偏大應(yīng)可接受。

(2)其次，兩個塔樓被連體強制協(xié)調(diào)后，雙塔樓整體模型扭轉(zhuǎn)周期及周期比增大。但應(yīng)注意，雙塔樓整體模型的扭轉(zhuǎn)中心在各塔樓范圍外，扭轉(zhuǎn)主要由單塔樓的相對變形引起，對于單塔樓結(jié)構(gòu)，仍然有較多的平動分量。單塔樓作為連體結(jié)構(gòu)的“邊柱”，扭轉(zhuǎn)剛度大于單個豎向構(gòu)件[4]。周期比僅是在一定條件下綜合判別結(jié)構(gòu)抗扭剛度強弱的指標之一，周期比增大，不一定是扭轉(zhuǎn)剛度偏弱。扶長生建議以通過考慮二階效應(yīng)的三維屈曲分析找出屈曲因子的方法評估結(jié)構(gòu)的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度[5]。

ETABS軟件中可以考慮P-Δ效應(yīng)對幾何剛度進行修正，撓曲二階效應(yīng)P-δ一般在構(gòu)件驗算時考慮，整體分析時通過構(gòu)件的有限元細分捕捉桿件自身撓曲的貢獻?？紤]到本項目無大長細比構(gòu)件，為了提高分析效率，屈曲分析時，僅考慮P-Δ效應(yīng)而未考慮P-δ效應(yīng)。

結(jié)構(gòu)的屈曲與荷載分布模式和模型選取密切相關(guān)。不同的荷載工況和分布模式，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定臨界荷載也會不同。一般而言，豎向總荷載不變的前提下，合力中心越靠近結(jié)構(gòu)上部，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越差。側(cè)向荷載加劇了整體結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)，降低了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的性能；但對于單個構(gòu)件來說，由于水平荷載可能減小某些豎向構(gòu)件的壓力，甚至由壓轉(zhuǎn)拉，可能會提高構(gòu)件穩(wěn)定因子。

本項目對雙塔樓整體模型在3種工況(恒載+活載，恒載+活載+X向地震作用、恒載+活載+Y向地震作用)下進行線彈性屈曲分析。各工況下的屈曲因子見表5。從表5中可得：第1階模態(tài)為整體平動，第2階模態(tài)為整體平動，第3階模態(tài)為整體扭轉(zhuǎn)，各模態(tài)變形圖見圖6。

圖6 雙塔樓整體模型各屈曲模態(tài)

結(jié)果表明：雙塔樓整體模型與單塔樓模型在平動模態(tài)下的屈曲因子差別不大，X向整體平動屈曲因子在19～20之間(換算成剛重比為2.66～2.8)，Y向整體平動屈曲因子在26～27之間(換算成剛重比為3.64～3.78)，與按規(guī)范方法計算的剛重比數(shù)值相當。

雙塔樓整體模型各工況下的屈曲因子 表5

雙塔樓整體模型和單塔樓模型的扭轉(zhuǎn)屈曲因子差別較大，整體模型扭轉(zhuǎn)屈曲因子為24.6，單塔模型扭轉(zhuǎn)屈曲因子為15。扭轉(zhuǎn)屈曲因子直接反映了結(jié)構(gòu)的真實抗扭剛度，超高層結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)屈曲因子宜大于3.0[6]。

從上述補充分析可知，雖然雙塔樓整體模型扭轉(zhuǎn)周期比接近0.85，但連體后雙塔樓整體模型的扭轉(zhuǎn)剛度并未削弱，扭轉(zhuǎn)剛度較單塔樓有較大的提升。無論雙塔樓整體模型還是單塔樓模型，均有較好的動力規(guī)則性。

6 連體樓板應(yīng)力分析

6.1 分析原理及方法

在水平荷載作用下，樓板是傳遞水平力的重要構(gòu)件，通過對6，12，18，24，30層連體樓板進行有限元應(yīng)力分析，為確定樓板的雙層雙向配筋率提供依據(jù)，并控制樓板中的最大主拉應(yīng)力，保證小震作用下混凝土不開裂，中震作用下鋼筋不屈服。確保以下抗震設(shè)計目標的實現(xiàn)：樓板把水平地震力傳遞和分配給豎向抗側(cè)力構(gòu)件，同時協(xié)調(diào)同一樓層中豎向構(gòu)件的變形，保證結(jié)構(gòu)完整的抗側(cè)力體系。

振型分解反應(yīng)譜法應(yīng)用于樓板應(yīng)力分析是比較常見的方法，其計算相對簡單，但其用來計算板中主應(yīng)力尚有不足。一方面主應(yīng)力與應(yīng)力、應(yīng)變和節(jié)點位移向量的關(guān)系為非線性，振型疊加方法理論上適用性有限。另一方面，由于振型分解反應(yīng)譜法計算所得各個應(yīng)力分量結(jié)果只有正峰值結(jié)果而無相位結(jié)果，不宜直接用來計算板中主應(yīng)力。因此本工程采用時程分析法，其能考慮樓板最大主拉應(yīng)力的數(shù)值和方向在地震響應(yīng)過程中隨時間變化的特點，每個時刻的主應(yīng)力值和方向取決于該時刻多個應(yīng)力分量的數(shù)值和方向[7-10]。

時程分析時選取兩條天然波(RSN67和RSN 1767)與一條人工波(W2)，考慮兩個水平方向和一個豎向，按1∶0.85∶0.65峰值加速度比例進行調(diào)整，兩個水平分量的作用方向交換一次，各做一次分析。振型分解反應(yīng)譜工況仍然考慮水平地震和豎向地震，按1∶0.85∶0.65峰值加速度整體輸入。

采用ETABS軟件建立整體模型，采用分層殼單元模擬整層樓板，并為樓板進行精細劃分。分層殼模型把板分成上下兩個鋼筋層以及中間混凝土核心層，仿照梁斜截面分析桁架模型，假定鋼筋層承受三個膜內(nèi)力分量f11，f22，f12和兩個彎矩分量m11，m22及一個扭矩分量m12，混凝土核心層承受橫向剪力v13，v23，如圖7所示。小震作用下，平面內(nèi)的剪力和軸力都相對較小，一般不對樓層配筋設(shè)計造成實質(zhì)的影響，中震、大震作用下，混凝土核心層可能會出現(xiàn)豎向或斜向的細微裂縫，僅有鋼筋層承受平面內(nèi)正應(yīng)力和剪應(yīng)力，配筋設(shè)計更安全。

圖7 分層殼單元模型

圖8為樓板配筋及剖切位置示意，混凝土樓板厚度為160mm,混凝土強度等級為C30，混凝土抗拉強度標準值ftk=2.01MPa,一般區(qū)域配筋為雙層雙向φ10@150，局部樓板應(yīng)力較集中區(qū)域配筋增強至雙層雙向φ12@100(圖8中深色所示意的區(qū)域)，定義1，2，3，4四個內(nèi)力剖切面。

圖8 樓板配筋及剖切位置示意

6.2 地震作用下連體樓板應(yīng)力分析

按照性能目標，小震作用下結(jié)構(gòu)保持彈性，連體樓板混凝土核心層不應(yīng)開裂，通過時程分析得到混凝土核心層的最大主拉應(yīng)力，并與混凝土抗拉強度標準值進行比較，判斷樓板混凝土是否開裂。圖9為RSN1767地震波作用下的樓板主拉應(yīng)力圖。

從圖9中可得，在RSN1767地震波作用下樓板混凝土最大主拉應(yīng)力基本在1.5MPa左右，未超過混凝土抗拉強度標準值，核心筒角部應(yīng)力相對集中，超過了混凝土的抗拉強度標準值，在施工圖階段，通過加強樓板與核心筒交界處的鋼筋配置來滿足要求。

圖9 RSN1767地震波作用下樓板最大主拉應(yīng)力云圖/MPa

中震作用下要求鋼筋不屈服，通過考察分層殼模型X向、Y向正應(yīng)力是否超過鋼筋的屈服強度來評判，圖10為恒載+0.5活載+ RSN1767地震波時程工況下的樓板鋼筋應(yīng)力的應(yīng)力云圖。從圖10中可得，RSN1767地震波作用下鋼筋應(yīng)力大多小于70N/mm2，均未超過鋼筋的屈服強度，連體部位鋼筋應(yīng)力較小，核心筒邊緣部位鋼筋應(yīng)力相對較大。

圖10 RSN1767地震波作用下樓板鋼筋應(yīng)力云圖/MPa

同時，驗算中震作用下樓板的受剪承載力V，驗算公式為：

V≤0.1βcfckbftf

(3)

式中：βc為混凝土強度影響系數(shù)；fck為混凝土軸心抗壓強度標準值；bf為驗算部位的樓板寬度；tf為樓板厚度。

計算可知160mm厚樓板每延米的實際抗剪承載力為301.5 kN/m。取連體樓板1-1，2-2，4-4三個切割面作為研究對象，分析該研究對象在中震作用下時程分析工況和振型分解反應(yīng)譜工況的內(nèi)力值，并取較大內(nèi)力值與各切割面抗剪承載力進行比較。圖11為RSN1767地震波作用下第30層第5道連體剖切面剪力時程曲線。從圖11中可得，大多數(shù)地震波各時刻的地震剪力均小于振型分解反應(yīng)譜作用下的樓板剪力(圖中CQC-V)，個別地震波的剪力時程曲線峰值大于振型分解反應(yīng)譜作用下的剪力，但均小于樓板的實際抗剪承載力?？梢哉J為，連接區(qū)域樓板滿足中震作用下鋼筋不屈服的性能目標。

圖11 RSN1767地震波第5道連體剖切面剪力時程曲線

7 結(jié)語

(1)本工程的單塔樓為反對稱布局的L形平面，盡管連接區(qū)域薄弱，有效寬度小且平面形狀為異形，但在措施得當?shù)那闆r下采用強連接方案仍是可行的。

(2)應(yīng)重視連體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)性能分析，對構(gòu)件實際層間扭轉(zhuǎn)角的考察可作為位移比指標分析的一種補充。也可通過彎曲屈曲因子和扭轉(zhuǎn)屈曲因子評估結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和扭轉(zhuǎn)剛度。

(3)樓板應(yīng)力分析宜采用基于分層殼模型的時程分析法，相較采用振型分解反應(yīng)譜法分析樓板應(yīng)力，基于分層殼模型的時程分析法理論上更為適用，且與連體樓板的性能目標有更好的對應(yīng)關(guān)系。