劉慶剛

一、工程概況

項(xiàng)目位于廣州市海珠區(qū)，為A、B、C、D四棟超高層住宅以及地下室，本文主要介紹D棟。

D棟結(jié)構(gòu)采用部分框支混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系：六層與十五層樓面采用型鋼混凝土框架托墻轉(zhuǎn)換；上部為剪力墻結(jié)構(gòu)。148.1米，共44層；地下6層。塔樓基礎(chǔ)采用墻下條形基礎(chǔ)，局部采用筏板基礎(chǔ)，以微風(fēng)化巖為持力層。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.場(chǎng)地條件

場(chǎng)區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為II類(lèi)。

建筑物室外地坪標(biāo)高±0.00為13.00m，室外地坪絕對(duì)標(biāo)高為11.30～12.60m，抗浮設(shè)防水位標(biāo)高可按室外地坪標(biāo)高最高處12.60米考慮。

2.設(shè)計(jì)參數(shù)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年，安全等級(jí)二級(jí)，抗震設(shè)防類(lèi)別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(lèi)（丙類(lèi)），基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。

3.荷載條件

風(fēng)荷載：重現(xiàn)期為50年的基本風(fēng)壓Wo=0.50kN/m2。本工程抗震設(shè)防烈度為7度（0.10g），場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。

4.計(jì)算軟件

YJK2.0.1用于小震整體結(jié)構(gòu)分析、小震彈性時(shí)程分析及中震性能水準(zhǔn)與大震性能水準(zhǔn)分析；

ETABS 2018用于小震對(duì)比分析；

PKPM/EPDA&PUSH用于靜力彈塑性分析；

SAUSAGE用于大震動(dòng)力彈塑性分析。

三、超限情況及性能目標(biāo)

部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專(zhuān)項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》7度區(qū)高度限值100m，房屋高度148.1m，為超B級(jí)高度高層建筑。

扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，D棟：結(jié)構(gòu)最大位移比為1.29（6層）。

構(gòu)件間斷，D棟：6層與15層樓面存在局部托墻轉(zhuǎn)換

高位轉(zhuǎn)換，D棟：項(xiàng)目位于7度區(qū)，在6層與15層樓面轉(zhuǎn)換，超限。

本工程取抗震性能目標(biāo)為C級(jí)。C級(jí)性能目標(biāo)結(jié)構(gòu)必須滿足下表性能水準(zhǔn)。對(duì)于框支框架（框支柱與框支梁）等關(guān)鍵構(gòu)件，抗震性能目標(biāo)提高至B級(jí)。

四、計(jì)算結(jié)果分析

1.小震計(jì)算結(jié)果對(duì)比

?

2.小震彈性時(shí)程結(jié)果

?

3.小震計(jì)算結(jié)果分析

彈性計(jì)算分析結(jié)果表明，本工程的周期比、層間位移角、剛度指標(biāo)和抗剪承載力等整體指標(biāo)滿足規(guī)范要求。并且本工程計(jì)算的各工況中，彈性層間位移角符合規(guī)范的有關(guān)要求。

本工程采用 Etabs、YJK兩個(gè)程序進(jìn)行彈性計(jì)算的結(jié)果是可信的，未出現(xiàn)原則性沖突或矛盾的結(jié)果，說(shuō)明結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置與構(gòu)件尺寸基本合理。

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.5.3條規(guī)定，B級(jí)高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不宜小于其相鄰上一層受剪承載力的80%，不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力的65%。計(jì)算結(jié)果表明，本工程滿足規(guī)范的有關(guān)要求。

根據(jù)彈性動(dòng)力時(shí)程分析的主要計(jì)算結(jié)果，與振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算結(jié)果兩者取包絡(luò)設(shè)計(jì)。

計(jì)算結(jié)果表明，在多遇地震（小震）作用下，所有豎向構(gòu)件、連梁及框架梁全部保持彈性。全部構(gòu)件的抗震承載力、各項(xiàng)水平位移限值和舒適度滿足規(guī)范有關(guān)要求。結(jié)構(gòu)一般不受損傷或不需修理可繼續(xù)使用。結(jié)構(gòu)在多遇地震（小震）作用下能達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)。

剪重比不滿足規(guī)范要求的樓層，根據(jù)規(guī)范對(duì)地震力進(jìn)行放大。

4.中震計(jì)算結(jié)果

通過(guò)中震分析對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)，首先嚴(yán)格保證各構(gòu)件截面（剪壓比）滿足要求，關(guān)鍵構(gòu)件及普通豎向構(gòu)件采用包絡(luò)配筋設(shè)計(jì)，對(duì)耗能構(gòu)件的箍筋也采用包絡(luò)配筋設(shè)計(jì)。耗能構(gòu)件的縱筋二者相差太大的構(gòu)件，適當(dāng)提高縱筋配筋率，以減小中震的損傷程度，滿足“中震可修”的要求。通過(guò)上述中震與小震的計(jì)算結(jié)果包絡(luò)設(shè)計(jì)，可以滿足中震下的性能目標(biāo)。

5.大震剪壓比計(jì)算結(jié)果

關(guān)鍵構(gòu)件剪壓比需滿足規(guī)范要求。

6.動(dòng)力彈塑性結(jié)果分析

結(jié)構(gòu)剪力墻的受壓損傷主要集中墻的底部，多為無(wú)損傷或輕微損傷。梁的受壓損傷集中剪力墻之間的梁，較多中等至重度損傷；剪力墻中上部及框支柱等豎向構(gòu)件無(wú)受壓損傷發(fā)生。

結(jié)構(gòu)受拉損傷在結(jié)構(gòu)各部位都有發(fā)生，從受拉損傷云圖上看剪力墻的破壞主要集中于底部剪力墻，特別是轉(zhuǎn)換層樓面以及框支梁，為輕微至輕度損傷，無(wú)中度及以上損傷。梁受拉損傷較為嚴(yán)重，并且沿全樓分布。部分耗能構(gòu)件損壞嚴(yán)重。

通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)大震損傷分布情況的分析，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)滿足大震下“關(guān)鍵構(gòu)件輕度損壞，普通豎向構(gòu)件部分中度損壞，耗能構(gòu)件中度損壞、部分構(gòu)件損壞比較嚴(yán)重”的損傷性能目標(biāo)。

五、抗震加強(qiáng)措施

為加強(qiáng)底部加強(qiáng)區(qū)范圍剪力墻延性，嚴(yán)格控制軸壓比小于0.45。底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻豎向分布筋配筋率及水平分布筋配筋率比規(guī)范要求提高0.05%至0.45%。

為確保豎向構(gòu)件延性，同時(shí)滿足建筑圖對(duì)豎向構(gòu)件截面的要求，框支框架采用型鋼-混凝土構(gòu)件。

根據(jù)靜力推覆以及動(dòng)力彈塑性的分析結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)中塑性狀態(tài)程度較深的框架梁，將考慮適當(dāng)加大截面、提高配筋率，以提高其承載力，防止這些部位發(fā)生較大的破壞。

為使外圍結(jié)構(gòu)的地震作用力有效地傳遞到剛度較大的電梯井以及樓梯井剪力墻上，對(duì)電梯井、樓梯井及其周邊樓板進(jìn)行加厚，并且拉通相關(guān)范圍樓板鋼筋，配筋率不小于0.25%。并且對(duì)于塔樓樓板補(bǔ)充地震作用下的樓板應(yīng)力分析并對(duì)薄弱部位加強(qiáng)配筋。

首層至十六層底部加強(qiáng)部位為特一級(jí)，框支框架為特一級(jí)。

中震時(shí)雙向水平地震下墻肢全截面由軸向力產(chǎn)生的平均名義拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，剪力墻邊緣構(gòu)件內(nèi)設(shè)置型鋼以承擔(dān)拉力。

根據(jù)動(dòng)力彈塑性的分析結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)中塑性狀態(tài)程度較深的豎向構(gòu)件，將考慮適當(dāng)加大截面、提高配筋率，以提高其承載力，防止這些部位發(fā)生較大的破壞。

地下室頂板采用梁板結(jié)構(gòu)，樓板板厚為180mm，采用雙層雙向配筋，且每個(gè)方向的配筋率不小于0.25%。

非承重墻體采用輕質(zhì)墻體材料。砌體墻的構(gòu)造措施：應(yīng)采用措施（如柔性連接）減少對(duì)結(jié)構(gòu)體系的不利影響；設(shè)置拉結(jié)鋼筋、水平系梁、圈梁、構(gòu)造柱等，一方面加強(qiáng)自身的穩(wěn)定性，同時(shí)加強(qiáng)與結(jié)構(gòu)體系的可靠拉結(jié)。

六、結(jié)論

通過(guò)基于性能的抗震分析，可以證明本工程滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)范，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的性能目標(biāo)，本工程抗震性能達(dá)到性能目標(biāo)C級(jí)（框支框架B級(jí)）要求。通過(guò)基于性能的抗震設(shè)計(jì)，可以證明本結(jié)構(gòu)的抗震性能相對(duì)規(guī)范的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的要求略有提高，滿足結(jié)構(gòu)抗震安全性要求。