高 升 鄧小云

(泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京100070)

1 工程概況

新疆華譽(yù)時(shí)代廣場(chǎng)B座，主體高度98.5m，采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。地下2層，地上28層，其中裙房6層。建筑功能主要為商業(yè)及公寓。立面效果如圖1所示。

圖1 新疆華譽(yù)時(shí)代廣場(chǎng)B座效果圖

本工程設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.0，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，抗震設(shè)防類別:－2～6層為重點(diǎn)設(shè)防(乙)類，6層以上為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防(丙)類?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)地類別為II類。

基本風(fēng)壓為0.45kN/m2(重現(xiàn)期50年)，承載力設(shè)計(jì)時(shí)取基本風(fēng)壓的1.1倍。地面粗糙度類別B類。

2 結(jié)構(gòu)體系及平面布置

本工程采用鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)均采用雙重抗側(cè)力體系，鋼筋混凝土剪力墻作為第一道防線，框架作為第二道防線?？蚣苤鶡o(wú)轉(zhuǎn)換，樓層梁均采用鋼筋混凝土梁，與框架柱及核心筒剪力墻均為剛接。剪力墻貫通建筑物全高。

框架及剪力墻的抗震等級(jí):地下一層～地上七層為一級(jí);地下二層及地上七層以上為二級(jí)。結(jié)構(gòu)地上層高如圖2所示。結(jié)構(gòu)平面布置如圖3、圖4所示。

圖2 結(jié)構(gòu)地上層高示意圖

針對(duì)本工程的建筑平面，結(jié)構(gòu)方案最初為裙房以上設(shè)置抗震縫，形成多塔結(jié)構(gòu)。但這樣造成建筑專業(yè)處理很復(fù)雜，而且多塔結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果并不理想。經(jīng)過向超限審查專家的請(qǐng)教，取消了抗震縫。最終本工程標(biāo)準(zhǔn)層平面布置為L(zhǎng)形，經(jīng)判斷平面凹凸尺寸大于相應(yīng)邊長(zhǎng)的30%，屬平面不規(guī)則;另有本工程在裙房頂處層高有突變，使得相鄰層剛度變化大于70%，屬剛度突變。這樣在建筑結(jié)構(gòu)一般規(guī)則性超限檢查中僅差一項(xiàng)就已屬于超限高層。同時(shí)控制本工程的扭轉(zhuǎn)成為設(shè)計(jì)的重要難題。

圖3 裙房結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖4 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖

表1 小震對(duì)比計(jì)算結(jié)果

3 結(jié)構(gòu)分析

3.1 小震整體分析

采取SATWE與PMSAP兩種軟件對(duì)比分析，結(jié)果見表1。

兩個(gè)程序計(jì)算所得結(jié)果基本相符，且均能滿足規(guī)范要求。本工程在小震作用下性能良好。

通過結(jié)構(gòu)在各角部設(shè)置一定數(shù)量的剪力墻，大大加強(qiáng)了抗扭剛度，成功的使最大位移比控制在1.2以內(nèi)，周期比也控制在0.85以內(nèi)，兩方向的平動(dòng)系數(shù)均為1.0，且平動(dòng)主方向基本為0°、90°。完全是一個(gè)扭轉(zhuǎn)規(guī)則的結(jié)構(gòu)。

4 彈性時(shí)程分析

鑒于本工程的不規(guī)則性，設(shè)計(jì)采取彈性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算:

計(jì)算軟件:SATWE。結(jié)構(gòu)阻尼比:0.05，特征周期0.40s。最大地震加速度55cm/s2，雙向輸入按1:0.85比例調(diào)整。選用了兩條雙向天然波和一條人工波，步長(zhǎng)均為0.02s，有效持續(xù)時(shí)間均不少于18s。

地震波平均譜曲線與規(guī)范譜曲線在統(tǒng)計(jì)意義上基本相符，如圖5所示。

同時(shí)經(jīng)判斷滿足0.65Qo＜Q單波＜1.35Qo及0.8Qo＜Q平均＜1.2Qo的要求。

彈性時(shí)程分析結(jié)果見表2，計(jì)算結(jié)果圖形見圖6、圖7。

4.1 計(jì)算結(jié)果列表

表2 彈性時(shí)程分析成果表

4.2 計(jì)算結(jié)果圖形

圖7 不同地震波作用方向角的主方向最大層間位移角曲線

4.3 彈性時(shí)程分析結(jié)論主方向

經(jīng)過反應(yīng)譜與時(shí)程分析基底剪力的對(duì)比，時(shí)程分析結(jié)果與反應(yīng)譜分析結(jié)果吻合良好，最大層間位移角均能滿足國(guó)家規(guī)范要求。中上部樓層的部分彈性時(shí)程分析的結(jié)果略高于反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果。根據(jù)規(guī)范的要求，應(yīng)取反應(yīng)譜與3條波的包絡(luò)值。施工圖階段應(yīng)對(duì)上部局部樓層的地震剪力進(jìn)行調(diào)整，滿足對(duì)時(shí)程分析的內(nèi)力包絡(luò)。

5 總結(jié)

(1)平面不規(guī)則

主塔樓本身為L(zhǎng)形，平面凹凸尺寸超限;且局部連接處較為薄弱;首先應(yīng)加強(qiáng)樓板的剛度，并增加了結(jié)構(gòu)裝飾架，使結(jié)構(gòu)不致出現(xiàn)細(xì)腰超限，從而使結(jié)構(gòu)連接更加可靠，有效傳遞水平力。構(gòu)造上采取加強(qiáng)連接薄弱部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如加大連接部位的梁板截面，增加梁板配筋率，板雙層雙向配筋等。并且進(jìn)行承載力計(jì)算時(shí)采取非剛性樓板假定，總剛方法分析。其次平面下的最大位移比均有效地控制在1.2倍以內(nèi)。從而使結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。

(1)豎向不規(guī)則

本工程第六層即裙房頂層層高5.8m，造成本層剛度不足，形成剛度突變。設(shè)計(jì)中通過墻柱變截面等措施，盡量增加該層剛度，使盡量接近上部樓層剛度，并使本層抗剪承載力與上層相當(dāng)。同時(shí)加厚本層樓板，并加強(qiáng)樓面配筋。首層層高也較高，雖未形成薄弱層，但設(shè)計(jì)中也有意識(shí)地增加底層剛度。(并在施工圖設(shè)計(jì)中直接點(diǎn)取薄弱層進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì))

(2)框架柱

本工程中墻體設(shè)置偏少，框架柱所占傾覆彎矩比例較大，底部達(dá)到40% 以上。針對(duì)此情況，本工程采取對(duì)框架柱剪力調(diào)整取 0.2Qo及1.5Vmax的大值(規(guī)范規(guī)定為二者的小值)進(jìn)行人工調(diào)整。同時(shí)嚴(yán)格控制其軸壓比，并適當(dāng)增加柱的配筋率，箍筋適當(dāng)加密，使其在地震中有比較好的延性。對(duì)于大震中判斷易出現(xiàn)拉應(yīng)力的邊角框架柱提高縱筋配筋率，并特別注意與核心筒相連的各外框柱。以確保第二道防線的安全可靠。

結(jié)構(gòu)用兩個(gè)不同力學(xué)模型的空間分析程序SATWE和PMSAP進(jìn)行對(duì)比校核計(jì)算，計(jì)算時(shí)采用“抗震規(guī)范”提供的地震動(dòng)參數(shù)，計(jì)算所得結(jié)構(gòu)主要參數(shù)基本相當(dāng)。并在施工圖階段取兩個(gè)程序計(jì)算得到的不利結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。

本工程采用了彈性時(shí)程分析法進(jìn)行了補(bǔ)充計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)基底剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法的65%，三條時(shí)程曲線所得結(jié)構(gòu)平均基底剪力大于反應(yīng)譜法的80%，滿足規(guī)范要求。按規(guī)范應(yīng)取振型分解反應(yīng)譜法的層間剪力曲線和所選的三條地震波對(duì)應(yīng)的層間剪力曲線的包絡(luò)值。結(jié)果顯示僅中上部部位樓層未能包絡(luò)住，需要對(duì)相應(yīng)樓層點(diǎn)取薄弱層，對(duì)地震剪力進(jìn)行調(diào)整。

通過以上處理措施，本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。整體結(jié)構(gòu)是安全可靠的。

經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，平面不規(guī)則的L形高層達(dá)到了良好的平動(dòng)效果。

[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，JGJ3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010

[2]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010

[3]超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)建質(zhì)[2010]109 號(hào)

[4]徐培福，傅學(xué)怡，王翠坤，肖從真，復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005

[5]徐培福，戴國(guó)瑩，超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)的研究，土木工程學(xué)報(bào)，2005.38(1)