溫州某超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

高炳鵬

（浙江省建筑設(shè)計研究院，浙江 杭州 310006）

1 工程概況

該項目為溫州三江立體城希爾頓酒店，位于溫州市永嘉縣甌江口，總建筑面積約8萬m2，地上6萬m2，地下2萬m2，2層地下室，地上共40層，結(jié)構(gòu)總高度148.1 m，功能為酒店和公寓式酒店。地下為停車場、酒店服務(wù)用房和設(shè)備用房。

該酒店由塔樓和裙房組成，塔樓與裙房間設(shè)置結(jié)構(gòu)縫脫開。塔樓為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，局部設(shè)置型鋼混凝土柱。設(shè)防烈度為6度，場地類別為Ⅳ類。結(jié)構(gòu)嵌固端設(shè)置在地下2層頂板。根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》，本工程有尺寸突變（高位豎向構(gòu)件收進）和樓板不連續(xù)及扭轉(zhuǎn)不規(guī)則三項超限情況，綜合考慮抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場地條件、結(jié)構(gòu)的特殊性、建造費用、震后損失和修復(fù)難易程度等因素，本項目性能目標(biāo)選用“C”［1］。

采用YJK、Midas／Buildings進行靜力和小震彈性反應(yīng)譜工況的計算分析以及進行多遇地震時程分析和中震作用下的反應(yīng)譜分析，并驗證各構(gòu)件在中震和大震作用下的性能目標(biāo)；采用PKPM-EDPA進行大震工況下靜力彈塑性推覆分析。見圖1、圖2。

圖1 YJK整體模型示意

由圖1、圖2可知，塔樓共進行3次豎向構(gòu)件收進，存在局部樓板不連續(xù)大開洞等超限情況。最大位移比為1.22，大于1.2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。

圖2 塔樓典型標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置

2 小震彈性反應(yīng)譜分析及時程分析

首先進行多模型對比，經(jīng)計算，YJK模型與Midas／Buildings模型動力特性相近，位移比、位移角均滿足規(guī)范限值要求。見表1、表2。

表1 結(jié)構(gòu)總重量及前六階周期對比

表2 風(fēng)荷載和地震作用下最大層間位移角

其次，根據(jù)規(guī)范選波要求，選用2條天然波（Chi-Chi，Taiwan-06_NO_3288，Imperial Valley-06_NO_178）和1條人工波（RH1TG065）進行小震彈性時程分析，并與規(guī)范反應(yīng)譜進行分析對比［2］。見圖3。

圖3 時程分析與反應(yīng)譜分析樓層X向剪力對比

對于塔樓，底部5層及頂部10層時程分析的剪力包絡(luò)值略大于規(guī)范反應(yīng)譜法的結(jié)果。結(jié)構(gòu)應(yīng)采取包絡(luò)設(shè)計，對反應(yīng)譜的地震力采取放大處理，放大系數(shù)取各個樓層的地震剪力增大值。

3 中震彈性反應(yīng)譜分析及時程分析

采用Midas進行驗算，層間位移角均小于規(guī)范限值1／800，滿足彈性要求。核心筒彎矩根部最大，沿高度逐層均勻減小，未出現(xiàn)突變樓層，符合中震彈性性能要求。見圖4、圖5。

圖4 中震下層間位移角對比

圖5 中震下剪力墻內(nèi)力

4 大震靜力彈塑性分析

采用PKPM-EDPA進行大震靜力彈塑性分析計算，以X向為例，性能點對應(yīng)第20個加載步，相應(yīng)性能的基底剪力為34 121 kN，性能點的附加阻尼比為0.029，等效周期為4.283 s，性能點對應(yīng)的最大層間位移角為1／324。見圖6。

圖6 大震作用下能力曲線和需求曲線

當(dāng)水平荷載達到6度罕遇地震作用時，剪力墻、框架柱均未屈服，部分樓層連梁出現(xiàn)塑性鉸，但剪力墻均未出現(xiàn)塑性鉸，符合“強墻肢弱連梁”的概念設(shè)計原則。剪力墻頂部局部位置出現(xiàn)破壞，但不影響整個結(jié)構(gòu)，此區(qū)域剪力墻應(yīng)加強配筋。

5 樓板應(yīng)力分析

6層、15層、26層分別存在豎向構(gòu)件收進現(xiàn)象，此三處樓板按彈性膜設(shè)置，板厚150 mm，采用Midas-Building進行彈性樓板應(yīng)力分析。此外，第二層樓板最大內(nèi)力為355 N／mm，換算應(yīng)力為355／150=2.37 N／mm2，大于C30混凝土ft=1.43 N／mm2。設(shè)計時應(yīng)加強此部位樓板的配筋，配置雙層雙向鋼筋網(wǎng)。

6 結(jié) 語

通過計算分析，采取以下抗震措施：

1）增大底部剪力墻厚度，控制底部剪力墻軸壓比小于0.6，剪壓比小于0.15，增大底部剪力墻配筋率和配箍率。

2）控制收進層框架柱的軸壓比，箍筋全長加密，并適當(dāng)提高收柱層上下2層的框架柱配筋率和配箍率，抗震等級提高一級。

3）增大收柱層樓及其上下各一層樓板厚度至150 mm。板配筋采取雙層雙向拉通配置，提高板配筋率不小于0.3%。

4）對樓板大開洞的情況，在洞口邊設(shè)梁，并加強洞口周圍樓板的厚度及配筋。對由于樓面開洞形成的狹長板帶傳遞水平力時，加強周邊梁的縱向鋼筋及腰筋配置，錨固長度可加大。大開洞周邊的框架柱箍筋全高加密，抗震構(gòu)造措施提高一級。