柳州某超限高层建筑的结构设计

键 构 件 在 中 震 和大 震 下 的验 算 。分 析 结 果 表 明 ， 该超 限 高层 能 达 到 预 期 的 抗 震 性 能 目标 。 关键词 ： 超 限 高层 ； 结构设计 ； 性 能 目标 ； 扭转 不 规 则 ； 弹 塑 性 分 析
中图分类号： Ｔ Ｕ ９ ７ ３ ． ２ 文 献标 志 码 ： Ｂ 文章编号： １ ０ ０ ８—３ ７ ０ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５—０ ０ ０ ４— ０ ６
料 强度标 准 值 ， 弹性 初 始 阻 力 比 ０ ． ０ ５ ， 附加 阻 力 折 减 系数 ０ ． ７ 。计 算 罕遇地 震 作用 时场 地 特征 周 期 增
１ ５ ０ ｍ 的高层 混凝 土建 筑结 构应 满 足风 振 舒适 度 要 求 。 由于本项 目高 度接 近 １ ５ ０ ｍ且为普通住宅 ， 也
根据《 高规》 第 ５ ． １ ． １ ２条 规 定 ， 采 用 两个 不 同 力 学 模 型 的空 间 分 析 程 序 进 行 计 算 分 析 。结 构 计
图 ３ 地 震 波 曲 线 图
震 设 防 目标 。 ３ ． ４ 结 构 的 大 震 验 算
３ ． ３ 中震 计 算 中震 不 屈 服 验 算 采 用 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ软 件 ， 按 规 范 设 定 值 进 行 中 震 不 屈 服 计 算 。参 数 设 置 ： 不 考 虑 与
抗震等级有 关 的地震 组合 内力调 整系 数 ， 而 且 荷
的底部 剪力 均大 于振 型分 解 反 应谱 法 的 ６ ５ ％， 满 足
《 高规 》 第４ ． ３ ． ５条 的规 定 ； （ ２ ） 时 程 分 析 所 得 的 剪 力 总体上 小于振 型 分 解 反应 谱 法 计 算 所 得 的 剪力 ， 振 型分解 反应谱 法所 得 的地震 剪力 能够 包络 时程 分 析所 得 的剪力 。对 时程分 析楼 层剪 力稍 大 于反应 谱 法求 出 的楼层 剪力 的部 分楼 层 ， 对剪 力 予 以包 络 值 进行 设计 ； （ ３ ） 振 型 分解 法 和 时 程分 析 法 的 结 果 均
计算采 用 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ 软件 中 的 Ｅ Ｐ Ｄ Ａ 程 序计 算 ， Ｅ Ｐ Ｄ Ａ 分 析 使用 Ａ Ｔ Ｃ － ４ ０和 Ｆ Ｅ ＭＡ ． ２ ７ ３中提供 的能 力 谱法 （ Ｇ Ｓ Ｍ） 评 价 结 构 的保 有 内 力 和 抗 震 性 能 。 加
载作 用 分 项 系 数 、 材 料 分 项 系 数 和 抗 震 承 载 力 调 整 系数 均 取 为 １ ． ０； 经计算 ， 中震下层 间位移 角 以
板分 析 ， 以把 握楼 板 的传力 途 径和受 力 特点 ， 并 按 应
力分 析结 果 校核 配 筋 ， 以确 保 在 中震 作 用 下 层 楼 板
不 出现贯 通 性裂 缝 ， 也 不 发 生 受 剪 破 坏 。 结 果 显 示
剪 力墙 角部 、 塔楼 凹 凸 阳角 部 位 以 及 洞 口周 边 楼 板 出现应 力集 中 ， 而 弹 性 板 双 向正 拉 应 力 均 小 于 Ｃ ３ ０ 抗 拉强 度 设 计 值 （ １ ． ４ ３ Ｍ Ｐ ａ ） ， 最 大 剪 应 力 小 于 ０ ． ７ ｆ ， （ １ ＭＰ ａ ） ， 满 足 楼 板 承 载 力 要 求 。均 能 满 足 中
执行 ， 一般情 况下 ， 剪应力控
制 比剪力 控制 更为 严格 。剪 力墙 中不 可避 免存 在应 力集 中部 位 （ 例如墙 肢 与 连梁 相 交 位 置 ） ， 只 要 墙肢 大部 分 满 足 应 力 条 件 ， 则 总 体 抗 剪 性 能 也 是 有 保
证的。
中震 作用 下 楼层 采用 Ｐ ＭＳ Ａ Ｐ软 件 进 行 弹 性 楼
周 艳 ， 叶 逊 凡
ＺＨＯＵ Ｙ ａ ｈ ，Ｙ Ｅ Ｘｕ ￣ ｆ ａ ｎ
（ １ ． 广 东 建 设 职 业 技术 学 院 ， 广东 广州 ５ １ ０ ４ ５ ０ ； ２ ． 筑 博 设 计 股 份 有 限 公 司 广 州分 公 司 ， 广东 广州 ５ １ ０ ６ ３ ５ ）
期为 ０ ． ３ ５ ｓ 。基本 风压 （ ５ ０年 ） 为０ ． ３ ０ ｋ Ｎ ／ ｍ ， 地 面
粗糙 度类 别 为 ｃ类 。 基 础设 计 等级 为 甲级 。地 下
室顶 板作 为上 部结 构 的嵌 固端 。
２ 结 构 布 置 及 超 限情 况
考 虑 建筑 的平 立 面特 点 和使 用 功 能 ， 以 及 结 构
变形 计算 ； 中震 不屈 服 采用 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ计算 ， 楼 板 中震 不屈 服验 算 采用 Ｐ ＭＳ Ａ Ｐ计 算 。 大震 动 力 弹 塑 性 时
程分 析采 用 Ｅ Ｐ Ｄ Ａ进 行 弹 塑性 静 力 推覆 分 析 ， 找出
刚度 比、 楼层抗 剪 承 载力 比等 各 项 重要 力 学 指 标 均 满 足规 范 的抗 震要 求 ； 地 震 作 用 下 结构 位 移 角 均 小
力 特性 、 内力 与位 移均接 近 ， 总体认 为 两种计 算模 型 是一 致 的 、 准确 的。整体 结构 周期 、 位移 、 剪 重 比、 层
不 同 的软件进 行多 遇地震 、 设 防地震 、 罕遇地 震作 用
下 结构性 能 的分 析 。小震 弹性 计算 采 用 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ和 ＭＩ Ｄ Ａ Ｓ两个 模 型 进 行 地 震 及 风 荷 载 下 的 承 载力 和
边缘 构 件 纵 向钢 筋 取 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ中小 震计 算 和 中震 不
屈 服计算 结 果 的较 大 值 。对 于抗 剪 弹性 要 求 ， 将 剪 力 条件 转换 为 剪应 力 条 件 。简化 公 式 ， 底 部 加 强 区
ｒ 占 ≤ ２． ４ ＭＰ ａ
可按公式｛
【 ６ ≤２ ． ４ ＭＰ ａ
载过 程包 括 两大 步 ： 第 一 步施加 重力 荷载 ； 第 二步 施
加侧 推荷 载 。侧 推荷 载采 用倒 三角 形模 式 。采用 材
及 层 问位 移 基 本 规 律 与 小 震 作 用 下 基 本 一 致 。结
构两 个 方 向基 底 剪 力 分 别 为 频 遇 地 震 作 用 基 底 剪 力的 ２ ． ２ ５倍 和 ２ ． ２ ４倍 ， 地 震 力 满 足 结 构 整 体 有 富余 的抗 剪 承 载 力 ； Ｘ向 及 ｌ ， 向层 间位 移 角 分别 为
层结 构平 面布 置 图见 图 ２ 。
取 。 ＝１ ． ０ 。抗 震设 防烈 度为 ６度 ， 抗震 措施 按 ６度
设 防 。 设 计 地 震 分 组 为 第 １组 ， 基 本 地 震 加 速 度 为
０ ． ０ ５ ｇ ， 场 地 土 为 Ⅱ类 。场 地 地 震 动 反 应 谱 特 征 周
摘
要： 柳 卅Ｉ 某 高 层 建 筑 属 于 Ｂ级 高度 且 具 有 扭 转 不 规 则 和 凹 凸 不规 则 的超 限高 层 建 筑 。主 体 结 构 为 剪 力 墙 结 构 体 系 ， 采 用
基 于 性 能 的 设 计方 法 ， 通 过 多 种 程 序 对 结 构 进 行 了 弹性 、 弹 塑性 计 算 分 析 ， 除 保 证 结 构在 小震 下 完 全 处 于 弹 性 工 作 外 ， 还 补 充 了关
设 计的合 理性 ， 本 工 程 采 用剪 力 墙 结 构 体 系 。标 准
ｌ 工 程 概 区 ， 沿 江 路 东侧 。主 要 使 用性 质为住 宅 ， 兼商 业 内容 。本 工 程塔 楼 地 上 ４ ５ 层及 天 面 以上 ３层 构架 层 ， 地 下 １层 。塔 楼 主 要 平 面 为 比 较 规 则 的矩 形 平 面 ， 平 面尺寸为 ２ ８ ． ９ Ｉ ｌ ｌ Ｘ ２ ８ ． ３ ０ ｍ。塔 楼 主要层 高 ： 地 下室 为 ６ ． ０ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ， 首 层 为
６ ． ０ ０ Ｉ ｎ ， 标准层 为 ３ ． ２ ５ Ｉ ｌ ｌ 。主屋 面高 １ ４ ９ ． ０ ０ ｍ。 建筑 效果 图见 图 １ 。 工程结 构设 计 使用 年 限为 ５ ０年 。 抗 震 设 防 类 别为 丙类 ， 结构 的安全 等级 为二 级 ， 结 构 重 要 性 系 数
进 行 了结构舒 适性 验算 ， 结 果 均满 足 《 高规》 关 于住
宅、 公寓 舒适 度 的要求 。
３ ． ２ 弹 性 时 程 分 析
算 考 虑偶 然 偏 心 地 震 作 用 、 双 向地 震 作 用 、 扭 转 耦 联 及 施 工 模 拟 。 多 遇 地 震 作 用 下 的 主 要 结 果 见
表 ２。
表 ２ 主 要 弹 性 计 算 结 果
根据 《 高规 》 第５ ． １ ． １ ３条 的规定 ， 应采 用 弹 性 时
程 分析法进行 多遇地震下 的补 充计算 。采用 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ 进 行弹性动力 时程分 析 ， 输入 地震 波 为多遇 地震 的 ２
组 实际地震记 录 和 １ 组 场 地合 成人 工 波 。进 行 弹性
于 １ ／ １ ０ ０ ０ ， 结构 具 有 良好 的 刚度 ； 结 构 虽 为 扭 转 不 规则 体 系 ， 但具 有 良好 的抗 扭 刚度 。结 构 刚度 总 体
能较 平稳 过渡 。
结 构 的薄弱 部位 ， 进行 有针 对性 的加强 。
３ ． １ 小 震 弹 性 分 析
根据 《 高 规 》第 ３ ． ７ ． ６条 ， 房 屋 高 度 不 小 于
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５— ０ ３—０ ３ 作者简介： 周 艳（ １ ９ ７ ６ 一） ， 女， 江西九江人 ， 讲师 ， 从事建筑结构教学工作。
图 １ 建 筑 效 果 图
６
浙
江
建
筑
２ ０ １ ５年
第３ ２卷
为 确 保 抗 震 性 能 目标 的 实 现 ， 本 工 程 分 别 采 用
表明， 结 构顶 部突 出 屋 面 的局 部 楼 层 不会 产 生结 构