曲 婷

湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410000

在經(jīng)濟(jì)迅猛增長(zhǎng)的背景下，超限高層商業(yè)建筑作為城市地標(biāo)性建筑其建設(shè)規(guī)模和數(shù)量呈日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。但是基于龐大的體型、復(fù)雜的功能要求，使得超限高層商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度增大，如何兼顧建筑使用功能與建筑結(jié)構(gòu)安全成為了一大重難點(diǎn)，加強(qiáng)此方面的分析具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 基于性能的抗震設(shè)計(jì)

從近幾年發(fā)生的地震災(zāi)害中可以看出，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防中，需將居民安全作為設(shè)防要求，還應(yīng)將地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)會(huì)對(duì)建筑和公共設(shè)施造成的影響考慮在內(nèi)，以確保在地震發(fā)生后，建筑能滿足重建的基本功能需求，盡可能減少地震對(duì)生產(chǎn)生活及經(jīng)濟(jì)發(fā)展所造成的影響。因此，對(duì)于超限高層商業(yè)建筑來說有必要考慮到性能目標(biāo)的抗震設(shè)防要求。

2 工程概況

2.1 基本概況

某超限高層商業(yè)建筑是一項(xiàng)集住所、餐飲和地下車庫等功能為一體的綜合商業(yè)建筑，總建筑面積26.50萬㎡；該建筑中段、左段及右段的大屋面標(biāo)高分別為26.40、15.90和15.90m。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案：通過設(shè)置抗震縫將建筑上部劃分為五個(gè)單體結(jié)構(gòu)，并將其嵌固于地下室頂板，這些單體結(jié)構(gòu)具有受力簡(jiǎn)單、體量較小及經(jīng)濟(jì)性良好的特點(diǎn)。

2.2 場(chǎng)地條件及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目抗震設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 項(xiàng)目抗震設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)

本項(xiàng)目場(chǎng)地條件為：地基土層分布較穩(wěn)定，不存在液化土層；地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為：采用樁筏基礎(chǔ)，以抗拔控制為主，以抗壓控制為輔；底板厚60cm，承臺(tái)高120～150cm；樁基采用長(zhǎng)螺旋鉆孔壓管樁，樁長(zhǎng)11m，單樁豎向抗壓設(shè)計(jì)值為700kN，抗拔承載力設(shè)計(jì)值為450kN。

3 上部結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)布置及特點(diǎn)

本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所采取的控制建筑開裂措施包括：增加地下室底板、頂板、側(cè)墻貫通鋼筋；設(shè)后澆帶；混凝土內(nèi)摻抗裂纖維。

本項(xiàng)目針對(duì)連通道、相關(guān)區(qū)域樓板的加強(qiáng)措施包括：增加區(qū)域樓板的厚度 （130mm），采用雙層雙向鋼筋防止在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，樓板過早屈服；提高區(qū)域梁的配筋率，以保證結(jié)構(gòu)整體的安全性等。

3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

3.2.1 SATWE與MIDAS的對(duì)比分析

本項(xiàng)目所采用的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件包括SATWE、MIDAS，并利用多種計(jì)算模型對(duì)結(jié)構(gòu)整體及重要構(gòu)件進(jìn)行分析比較。SATWE、MIDAS計(jì)算結(jié)果的對(duì)比情況如表2所示。

表2 SATWE、MIDAS軟件計(jì)算結(jié)果對(duì)比

從表2對(duì)比結(jié)果可以看出，兩種軟件所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果誤差在可接受的范圍內(nèi)。第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期的最大比值為SATWE軟件分析出的0.75（在規(guī)范要求的0.85以內(nèi)）；考慮5%偶然偏心，X、Y方向結(jié)構(gòu)最大位移比1.38、1.32。

采用動(dòng)力時(shí)程分析法開展補(bǔ)充計(jì)算，通過地震波輸入的方式來明確建筑結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)以及對(duì)地震中建筑結(jié)構(gòu)震害形態(tài)、部位，并以此為依據(jù)進(jìn)一步分析加強(qiáng)、穩(wěn)固措施。

3.2.2 動(dòng)力時(shí)程法與CQC的對(duì)比分析

動(dòng)力時(shí)程法與CQC的對(duì)比分析結(jié)果如表3所示。

表3 動(dòng)力時(shí)程法與CQC的對(duì)比分析結(jié)果

由表3中可得，動(dòng)力時(shí)程法分析的X、Y最大樓層位移角和最大層間位移角大于CQC，故依據(jù)動(dòng)力時(shí)程法進(jìn)行設(shè)計(jì)是合理的。

3.3 結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)化分析

3.3.1 小震

在小震情況下，本項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)需滿足以下幾點(diǎn)要求：

①滿足彈性要求；

②建筑結(jié)構(gòu)承載力、變形滿足規(guī)程要求。

3.3.2 中震

在中震情況下，本項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)需滿足以下幾點(diǎn)要求：

①在設(shè)防雷度或預(yù)估的罕遇地震作用下，重要構(gòu)件的抗震承載力應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)定；

②水平長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件正截面承載力應(yīng)滿足相關(guān)要求；

③在預(yù)估的罕遇地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)薄弱部位的層間位移角應(yīng)≥0.02。

3.3.3 大震

在大震情況下，本項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)需滿足以下幾點(diǎn)要求：

①在預(yù)估的罕遇地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)薄弱部位的層間位移角應(yīng)≥0.02；

②允許部分耗能構(gòu)件發(fā)生較嚴(yán)重的損壞，重要構(gòu)件抗震承載力滿足規(guī)程要求；

③允許部分豎向構(gòu)件屈服，同一樓層豎向構(gòu)件不宜全部屈服。具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能目標(biāo)如表4所示。

表4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能目標(biāo)

5 結(jié)語

本文通過實(shí)例分析超限高層商業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)情況可以得出以下結(jié)論：①結(jié)合工程的實(shí)際情況，提出合理的抗震性能優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)；②可利用動(dòng)力時(shí)程法來驗(yàn)證建筑結(jié)構(gòu)體系的合理性；③在罕遇地震作用下，控制性能點(diǎn)層間位移角不超過規(guī)范要求；④結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱部位進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)等。充分落實(shí)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，可有效提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，使其在各地震水準(zhǔn)下構(gòu)件承載力、變形均滿足性能目標(biāo)。

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