超限高层建筑的抗震设计

超限高层建筑的抗震设计某未具名上海市超限审查专家（中船九院）2017-11-17主要内容：根据2017年11月17日下午上海市浦东新区建设工程设计文件审查事务中心组织的“建筑抗震技术培训”整理。

一、针对超限的抗震措施1、扭转不规则、偏心布置1）合理的结构布置，合适的结构构件截面2）考虑双向地震作用《高规》条文4.3.2第2款：对质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。

3）控制位移比《高规》条文3.4.54）增强外围刚度但要防止梁过大，形成强梁弱柱。

2、楼板局部不连续、凹凸不规则、组合平面1）楼板计算模型定义合适的弹性楼板单元。

2）整体模型和分层模型3）楼板应力分析（小震、中震、大震）4）构造加强措施连接板、连接梁加强，无约束梁加强；开大洞上、下层楼板加强；楼板加厚，厚度视情况：一般150~200mm；非常薄弱时200~500mm；楼板配筋加强（考虑楼板应力分析）；采用合层计算模型；洞口角柱加强，洞口角部楼板斜向筋。

3、刚度突变、承载力突变1）楼层应考虑地震力增大系数多层建筑：不小于1.15（《抗规》条文5.2.5）高层建筑：不小于1.25（《高规》条文3.5.8）2）刚度突变和承载力突变不出现在同一层3）刚度比的控制《抗规》条文3.4.1说明：本层侧向刚度小于相邻层的50%，为特别不规则项。

4）楼层抗剪承载力比控制《高规》条文3.5.3：A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%。

5）动力弹性时程分析存在本条及后续各条中竖向不规则的超限高层建筑结构均应进行动力弹性时程分析。

4、错层结构1）计算分析模型应能反应错层影响2）抗震等级应提高一级上海地区嵌固端存在错层的，一般抗震构造措施提高一级。

3）框架柱错层处框架柱满足中震弹性。

《高规》条文10.4.4第1款：截面高度不应小于600mm，混凝土强度等级不应低于C30，箍筋应全柱段加密配置。

4）剪力墙《高规》条文10.4.6：错层处平面外受力的剪力墙的截面厚度，抗震设计时不应小于250mm；错层处剪力墙混凝土强度等级不应低于C30；水平和竖向分布筋的配筋率，抗震设计不应小于0.5%。

5、连体结构1）各独立部分宜有相同或相近的体型2）连接体部分考虑竖向地震作用《高规》条文10.5.2：7度（0.15g）和8度抗震设计时，连体结构的连接体应考虑竖向地震的影响。

《高规》条文10.5.3：6度和7度（0.10g）抗震设计时，高位连体结构的连接体宜考虑竖向地震的影响。

3）采用刚性连接时的加强措施连体结构应至少伸入主体一跨，边梁截面宜加大，楼板厚度不宜小于150mm。

连体部分有多个楼层时，应特别注意加强顶层和底层的构造设计。

4）增设型钢《高规》条文10.5.5：刚性连接的连接体结构可设置钢梁、钢桁架、型钢混凝土梁，型钢应伸入结构至少一跨并可靠锚固。

5）连接体及相连构件（上下延伸一层）抗震等级提高一级；框架柱箍筋全高加密，轴压比限值减少0.05采用；剪力墙设置约束边缘构件。

6）分塔模型计算、连接体楼板应力计算7）采用弱连接时的特殊要求主要是支座要求和大震下的位移控制。

《高规》条文10.5.4：当连接体结构与主体结构采用滑动连接时，支座滑移量应满足两个方向在罕遇地震作用下的位移要求，并采取防脱落、撞击措施；罕遇地震作用下的位移要求，应采用时程分析方法进行计算复核。

6、竖向收进1）收进处楼板厚度不宜小于150mm相邻上、下楼层结构的楼板也应加强构造措施。

2）收进部位上、下各2层塔楼周边竖向构件的抗震等级宜提高一级3）偏心收进处，收进部位以下2层结构周边的竖向构件加强配筋注意：偏心收进时，除塔楼周边竖向构件的抗震等级提高外，整体结构周边构件都要加强配筋。

4）层间位移角《高规》条纹10.6.5：体型收进处宜采取措施减小结构刚度的变化，上部收进结构的底部楼层层间位移角不宜大于相邻下部区段最大层间位移角的1.15倍。

7、悬挑结构1）竖向地震作用《高规》条文10.6.4第4款：7度（0.15g）和8、9度抗震设计时，悬挑结构应考虑竖向地震的影响；6、7度抗震设计时，悬挑结构宜考虑竖向地震的影响。

2）关键构件的抗震等级宜提高一级3）大震不屈服《高规》条文10.6.4第6款：在预估罕遇地震作用下，悬挑结构关键构件的截面承载力宜符合本规程公式（3.11.3-3）的要求。

8、多塔1）竖向收进的抗震措施2）整体模型与分塔模型总体指标、内力包络、楼板应力9、转换结构1）刚度比（《高规》附录E）2）地震力调整系数（《高规》条文10.2.4）3）性能设计中震受剪弹性、受弯不屈服4）框支框架有限元细化分析5）转换柱：计算与构造一致转换柱根部宜两个方向设梁。

10、穿层柱1）计算长度2）上下两端约束3）性能设计：中震不屈服11、斜柱1）斜柱上下两端的梁压（拉）弯构件设计2）楼板考虑柱的水平分力可以按全部水平分力分别由楼板和梁承担。

3）与斜柱相连的梁、板也宜根据重要性按不同的抗震性能水准进行设计12、超高高层1）结构选型2）剪力墙墙肢拉应力13、其他1）框架承担的剪力要求2）连接节点3）特殊支座二、主要计算软件及计算内容1、小震1）CQCSATWE、PMSAP、YJK、ETABS、SAP2000、MIDAS注意：（1）不建议采用SATWE和YJK作对比分析；（2）对于没有明显层概念的模型，建议采用SAP2000、MIDAS/Gen等通用结构分析软件补充计算。

2）弹性时程分析同CQC。

2、中震（关键构件验算）同CQC。

3、大震1）静力推覆分析MIDAS/Gen、SAP2000、ETABS、PERFORM-3D、PKPM-PUSH注意：PKPM-PUSH的塑性铰发展过程分析不到位，不推荐。

2）动力弹塑性时程分析PERFORM-3D、SAP2000、ETABS、ABQUS、LS-DYNA、PKPM-SAUSAGE、MIDAS/Building、MIDAS/Gen三、抗震性能设计1、地震波的选择1）地震动三要素频谱特性：时程曲线对应的加速度反应谱在结构主要周期点上与规范反应谱总体比较吻合（通常比较前3阶周期，差值小于20%）；有效持续时间：有效持续时间为结构一阶周期的5~10倍；峰值：符合规范要求。

2）地震波的选择3组波（2条天然波，1条人工波）计算，结果取最大值。

7组波（5条天然波，2条人工波）计算，结果取平均值。

3）地震波的复核每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，不大于135%，平均值不小于80%，不大于120%。

2、整体性能指标1）层间位移角及顶点位移满足“大震不倒”，详见《高规》表3.7.5。

2）基底剪力用于判断结构刚度退化情况，一般应满足下面两个比值的要求：大震弹塑性时程基底剪力=（3~5）小震弹性反应谱基底剪力一般情况下，上式应在3.5~4倍以上；大震塑性时程基底剪力=（1.5~2）大震弹塑性时程基底剪力3）结构顶点位移时程曲线和基底剪力曲线时程曲线一般表现为中心直立的平衡位置左右对称振动的特征，偏向一侧的现象，表明结构发生严重的破坏。

时程曲线的摆动周期的变化表明结构的损伤程度变化。

一般摆动周期不断变长，表明结构的损伤加重，刚度降低。

4）楼层侧移及楼层剪力分布曲线通过曲线斜率的变化，可以直观的检查大震下的薄弱楼层（斜率突变位置）。

通过曲线是否光滑，有无突变判断结构构件的集中破坏情况。

5）结构破坏形式和构件破坏顺序本条是目前多数报告欠缺之处。

3、构件抗震性能水准选用1）结构抗震性能目标可考照《高规》条文3.11.1。

普通超限高层建筑的性能目标一般可选为D级。

2）关键构件的确定关键构件是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重破坏。

普通竖向构件是指关键构件之外的竖向构件。

耗能构件包括框架梁、剪力墙连梁及耗能支撑等。

3）结构抗震性能水准《高规》条文3.11.2及3.11.3：注：1）带“*”表示宜满足，其他均为应满足。

2）“弹性”对应公式3.11.3-1。

3）“不屈服”对应公式3.11.3-2。

4）“抗剪限制条件”对应公式3.11.3-4。

4）主要构件的性能水准举例底部剪力墙——中震弹性重要柱——中震弹性或不屈服穿层柱——中震不屈服转换构件——中震受剪弹性、受弯不屈服悬挑构件——大震不屈服4、楼板应力分析小震弹性、中震不屈服或更高要求、大震不屈服5、构件验算（根据性能水准要求）小震、中震、大震关键构件、竖向构件、一般构件、耗能构件6、节点分析特殊节点、支座7、专项分析施工模拟、温度作用分析、整体稳定。