矯良健JIAO Liang-jian

（重慶市設計院有限公司，重慶400000）

1 概述

1.1 工程概況

重慶瑞安天地房地產(chǎn)發(fā)展有限公司（甲方）擬在渝中區(qū)化龍橋進行化龍橋片區(qū)B5/03，B10/03 地塊建設。本項目包括B05-1#~5# 及B10-1#、2# 住宅、臨街商業(yè)、配套設施，地下車庫、設備用房等。項目總面積175675 平方米。本項目B5-5#樓為超限高層建筑。

1.2 結構超限情況

本項目B5-5# 樓為超限高層建筑。（表1）

表1 B5-5# 樓超限評價表

B5-5#樓結構其他薄弱部位：

①建筑1F 層高較高（5.1m），層高形成突變。②兩棟樓在客廳處為保證建筑效果，局部柱單側無梁拉結。

1.3 抗震設計性能目標

由于B5-5#樓屬于B 類型高度結構形式，按照《建筑抗震設計規(guī)范》第3.4、3.10 節(jié)，《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》第3.11 整體性能目標D 級。需要對其進行抗震性能優(yōu)化處理。

考慮到《高規(guī)》相關規(guī)范標準，針對性能目標確定的方法（“房屋高度超過B 級或不規(guī)則性超過適用范圍較多時，可以采用C 級的形式；當高度大于A 級或是屬于不規(guī)則體系時，則可以按照C 級或是D 級選擇），按照該工程的實際情況本工程主要采用的是D 級的抗震性能要求。

1.4 針對性設計措施

1.4.1 計算措施

①選擇YJK 與Midas building 力學模型進行結構程序分析計算，對兩種程序的計算結果經(jīng)分析和比較后用于構件的設計。

②選用地震波共7 組（人工波2 組，天然波5 組），進行彈性時程分析以校核結構的地震反應、構件內(nèi)力及位移。

③進行動力彈塑形補充計算，分析結構彈塑性性能，校核結構設計是否達到預設性能目標。

④對于兩側收進的不利部位，驗算罕遇地震下連接部位的樓板應力，保證樓板剪應力不超過抗拉強度。

表2 B5-5# 樓抗震設計性能目標表

⑤單側無拉結柱屈曲分析。

1.4.2 構造加強措施

①對于單側無梁拉結的柱，采用鋼骨柱增加其剛度以及延性，相鄰樓板加厚至200 厚并設置暗梁，以增強對柱的約束作用。

②首層結構交稿采用剪力墻形式造價端柱，配筋率按照設計規(guī)范提升到0.35%。三層整體樓層的厚度需要≥120mm，板配筋雙層雙向，配筋率不小于0.25%。

③兩側收進部分設備平臺板加厚至150 厚，相鄰樓板加厚至120 厚，配筋率提高至0.25%，以保證樓板的有效連接。

2 彈性分析

2.1 結構分析軟件、分析模型

在分析的過程中，先后利用YJK 和MIDAS Buildin 程序進行計算，計算后得到結果進行核對配置，最終確定模型參數(shù)。

2.2 振型分解反應譜法計算結構的主要控制指標

2.2.1 質(zhì)量

表3 質(zhì)量統(tǒng)計表（嵌固層以上）

2.2.2 周期和振型

分別計算B5-5#塔樓結構的前30 個周期振型，列出塔樓結構的前6 個振型的周期值和振型描述：

如表4 所示，兩個軟件計算的周期振型接近，第一扭轉周期Tt 與第一平動周期的比值Tt/T1 滿足《高規(guī)》（JGJ 3-2010）的要求。

表4 B5-5# 樓周期振型統(tǒng)計表

2.2.3 地震樓層剪力和剪重比

根據(jù)抗震規(guī)范（GB50011-2010）5.2.5 條，剪重比應達到0.64%（X 向），0.63%（Y 向）。通過計算發(fā)現(xiàn)，滿足該指標。不需調(diào)整。從兩個軟件對比結果來看，可以看出二者計算結果相近，規(guī)律性一致，均滿足規(guī)范要求。

2.2.4 水平作用下結構的位移

X 向地震作用下，樓層豎向構件最大位移（或?qū)娱g位移）與平均值之比最大為1.14；Y 向地震作用下，樓層豎向構件最大位移（或?qū)娱g位移）與平均值之比最大為1.19。不超過規(guī)范中彈性水平位移（或?qū)娱g位移）的最大值與平均值之比不大于1.2 的要求。兩個方向最大層間位移角均滿足規(guī)范要求。

2.2.5 樓層剛度比，抗剪承載力比

由計算結果可知，各層側向剛度與相鄰上層側向剛度的比值均滿足規(guī)范要求。

由計算結果可知，各層抗剪承載力比均大于0.8，滿足規(guī)范要求。

2.2.6 整體穩(wěn)定

根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》要求：

高層建筑結構的穩(wěn)定應符合下列規(guī)定：

式中EJd——結構一個主要軸方向彈性等效測量剛度，可以根據(jù)倒三角分布荷載作用對定點參數(shù)進行分析。而后把結構中的側向剛度進行則算，時下能夠轉換為豎向懸臂彎矩構建的剛度效應；

H——房屋高度；

Gi——第i 樓層重力荷載設計值；

表5 結構整體穩(wěn)定（剛重比）驗算結果

能夠通過高規(guī)（5.4.4）的整體穩(wěn)定驗算，但剛重比小于2.7，要考慮重力二階效應。

2.2.7 框架柱傾覆彎矩

表6 框架承擔百分比

根據(jù)以上結果，框架柱承擔的傾覆彎矩百分比不超過10%，為剪力墻結構。

2.2.8 軸壓比

B5-5#樓為剪力墻結構，剪力墻抗震等級為二級。剪力墻底部加強部位的軸壓比限值為0.60。剪力墻計算最大軸壓比為0.58，滿足規(guī)范要求。

2.2.9 中震作用下結構豎向構件拉應力分析

根據(jù)建質(zhì)[2015]67 號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》第十二條（四）的規(guī)定，需要驗算中震雙向水平地震力與重力荷載代表值組合情況下豎向構件截面名義拉應力，對出現(xiàn)拉應力的關鍵構件需提高偏拉構件抗震等級。根據(jù)計算結果，本項目各層剪力墻在中震下均未出現(xiàn)拉應力，結構豎向構件仍具有良好的抗剪承載力。故本結構各層豎向構件抗震等級不需提高。

2.2.10 振型分解反應譜法計算總結

本工程采用YJK 軟件進行計算。B5-5#棟的各計算結果數(shù)值上均滿足規(guī)范要求?？傮w上結構側向剛度及樓層受剪承載力曲線沿高度比較平滑，結構在水平作用下的側向位移沿高度均勻分布，無明顯結構薄弱部位。

2.3 結構彈性時程反應分析

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）中的相關規(guī)范要求，時程分析所采用的加速度時程曲線，“涉及平均地震影響數(shù)曲線和振型分解產(chǎn)生的反應，采取地震影響系數(shù)曲線進行比較分析，能夠了解結果彈性時程反應結果”，根據(jù)本工程結構周期，場地類別以及本工程的抗震設防標準，選出五條天然波和兩條人工波。彈性時程分析采用YJK 進行計算分析。

結構彈性時程分析總結：

彈性時程分析選用了7 條地震波進行計算。每條時程曲線計算所得結構底部剪力及7 條波計算的平均底部剪力與振型分解反應譜法計算結果之間的差值均滿足規(guī)范要求。B5-5#樓時程分析表明：在X 向7 條時程波計算的樓層底部剪力平均值為反映譜的計算值93%，最大值為反應譜值的108%；在Y 向計算的樓層底部剪力平均值為反應譜的計算值98%，最大值為反應譜值的106%。最小剪重比調(diào)整后的振型分解反應譜法計算結果能夠包絡時程法計算結果。

時程分析計算的結構的變形指標與規(guī)律均與振型分解反應譜法計算結果接近，驗證了振型分解反應譜法計算的合理性。

3 塔樓動力彈塑性時程分析

3.1 分析軟件

在進行彈塑性動力時程分析環(huán)節(jié)，主要采用YJK 軟件進行相關參數(shù)分析。而鋼筋混凝土結構單元的參照彈性設計結構與相關的要求進行配置。

3.2 分析模型和計算假定

B5-5 棟選用天然波3 分別作用于結構X、Y 方向上，進行大震彈塑性動力時程分析。

3.3 大震彈塑性時程分析主要計算結果

3.3.1 樓層最大層間位移及層間位移角

通過分析計算結果發(fā)現(xiàn)，選擇彈性動力時程分析能夠獲取鄉(xiāng)音的位移角度，也就是說在X 地震作用下樓層相互之間的位移最大角度為1/301，在Y 向地震作用條件下，樓層的位移角度為1/295，這就說明該取值能滿足抗震要求。

3.3.2 受壓、受拉損傷分布及分析

在大震的作用下B5-5#樓結構體系均出現(xiàn)輕微的拉傷情況，結構層之間的受損范圍在不斷的造價。這表明在大震條件下，連梁收到的影響很大，但是觀察分析可發(fā)現(xiàn)損傷的位置都在連梁兩端位置。綜合結構層位移及層間位移角指標，驗證了在大震下，結構整體塑性發(fā)展程度有限，無明顯薄弱層，結構體系中的各構件均能達到性能目標的要求。

3.4 動力彈塑性分析總結

通過對設防地震和罕遇地震作用下結構動力彈塑性分析結果的分析，總結如下：

①連梁塑性鉸均出現(xiàn)在連梁梁端，大震作用下框架梁端損傷數(shù)量及程度比中震作用下有明顯增加。而在中震及大震作用下底部加強區(qū)的剪力墻損傷程度均不大；

②剪力墻損傷主要出現(xiàn)在：

1）與連梁相接區(qū)域。該區(qū)域優(yōu)先出現(xiàn)塑形鉸，可提高結構整體柔度，降低后續(xù)地震作用，增強耗能，使結構在罕遇地震中達到性能目標；

2）剪力墻翼墻在大震作用下，局部區(qū)域出現(xiàn)塑性鉸。

通過對上述動力彈塑性分析結果的分析總結，可以發(fā)現(xiàn)在大震作用下，大部分剪力墻連梁及周邊洞口區(qū)域的損傷發(fā)展程度加深，損傷區(qū)域一定程度上擴大。結構變形滿足規(guī)范限值。通過上述結果分析可知，其變形能力與內(nèi)力參數(shù)均達到了結構抗震性能的基礎要求，穩(wěn)定系數(shù)較強。

4 價值結果

本項目B5-5#為超限高層結構，采用了剪力墻結構體系。并針對結構特點采取了一系列抗震計算及抗震構造加強措施，同時采用兩個有效的程序進行計算，其計算結果可信且滿足規(guī)范要求。