韋 霽，丁 亮

（中交浚浦建筑科技（上海）有限公司，上海 201600）

1 項(xiàng)目概況

某商辦樓地下2層，地上18層，總建筑面積約68623.08m2。南側(cè)為18層，高度71.2m；北側(cè)為9層，高度36.1m?？拐鹪O(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g，設(shè)計(jì)地震分組一組，建筑場(chǎng)地類別Ⅳ類，特征周期0.65s。因9層區(qū)域商業(yè)面積超標(biāo)，抗震設(shè)防類別為乙類，9～18層為辦公區(qū)域，抗震設(shè)防類別為丙類。項(xiàng)目剖面圖如圖1所示。

圖1 剖面圖

2 超限判別

根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》，對(duì)該工程超限項(xiàng)判別如下：（1）考慮偶然偏心的位移比＞1.2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；（2）多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)層樓板有效寬度＜50%，屬于樓板不連續(xù)；（3）單塔與大底盤的質(zhì)心偏心距大于底盤相應(yīng)邊長(zhǎng)的20%，屬于塔樓偏置；（4）局部穿層柱及轉(zhuǎn)換柱，屬于局部不規(guī)則。

超限項(xiàng)大于3項(xiàng)，需進(jìn)行超限評(píng)審。根據(jù)超限判別，該工程采用如下措施：（1）調(diào)整結(jié)構(gòu)整體剛度，加強(qiáng)高區(qū)剛度，控制樓層位移比（1.2～1.4），并加強(qiáng)大部分樓板配筋，提高結(jié)構(gòu)傳遞水平力能力；（2）按彈性膜計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)層樓板，并進(jìn)行小震、中震樓板應(yīng)力分析，補(bǔ)充頂板溫度應(yīng)力分析；（3）塔樓偏置樓層部位，增加樓板厚度，加強(qiáng)配筋，并提高相關(guān)豎向構(gòu)件抗震構(gòu)造措施等級(jí)。

3 相關(guān)規(guī)范解讀

框剪-剪力墻、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比γ2可按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）中式（3.5.2-2）計(jì)算，且本層與相鄰上層的比值不宜＜0.9；當(dāng)本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍時(shí)，該比值不宜＜1.1；對(duì)于結(jié)構(gòu)底部嵌固層，該比值不宜＜1.5。

式中：γ2為考慮層高修正的樓層側(cè)向剛度比。

對(duì)于高層建筑相鄰層的側(cè)向剛度變化，在結(jié)構(gòu)底部嵌固層時(shí)，考慮層高修正的樓層側(cè)向剛度比不宜＜1.5。

對(duì)此比值的理解有兩點(diǎn)：

（1）此比值指的是1層與2層側(cè)向剛度的比值，而非地下1層與1層的比值。地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固層時(shí)，程序約束了模型的平動(dòng)位移，此時(shí)計(jì)算的結(jié)構(gòu)側(cè)移計(jì)算偏于保守，故規(guī)范提高了剛度比的要求以保證豎向構(gòu)件剛度不發(fā)生較大突變。至于地下1層與1層作為嵌固端的剛度比要求見《高規(guī)》5.3.7，使用剪切剛度，也并非3.5.2中的地震力與位移的比值。

（2）當(dāng)結(jié)構(gòu)在地下室頂板作為嵌固層時(shí)，只是約束了模型的平動(dòng)位移，并沒(méi)有約束模型的轉(zhuǎn)角位移，為了滿足《高規(guī)》3.5.2.2對(duì)結(jié)構(gòu)底部嵌固層剛度比的要求，可以采用去除地下室的模型。

高層商業(yè)綜合體中，首層一般層高較高，以獲得較好的建筑效果。在這種情況下，《高規(guī)》3.5.2.2中結(jié)構(gòu)底部嵌固層剛度比1.5的要求易超限，需引起重視。

4 超限分析

4.1 彈性時(shí)程補(bǔ)充分析

該工程屬于超限高層，根據(jù)《高規(guī)》5.1.13應(yīng)進(jìn)行彈性時(shí)程補(bǔ)充計(jì)算，且結(jié)構(gòu)彈性時(shí)程分析應(yīng)符合《高規(guī)》4.3.5的相關(guān)要求。以PKPM程序?qū)崿F(xiàn)為例，如圖2所示。

圖2 彈性時(shí)程分析參數(shù)圖

天然波峰值加速度大于規(guī)范規(guī)定的最大值時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)調(diào)整。按照所選波數(shù)量的不同，程序按不同方法比較每次地震剪力與CQC法結(jié)果，如果CQC法結(jié)果更大，則不需放大原計(jì)算；如時(shí)程分析結(jié)果更大，則需按照地震剪力比例相應(yīng)放大CQC法結(jié)果。另外，PKPM有自動(dòng)讀取時(shí)程分析結(jié)果選項(xiàng)。

4.2 靜力推覆分析

目的：觀察結(jié)構(gòu)塑性鉸開展情況，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄弱部位。靜力推覆分析參數(shù)設(shè)置圖如圖3所示。

圖3 靜力推覆分析參數(shù)設(shè)置圖

根據(jù)靜力推覆結(jié)果，確定相關(guān)性能點(diǎn)確定，觀察結(jié)構(gòu)塑性鉸開展情況，分析薄弱點(diǎn)。該工程大震塑性鉸開展結(jié)果顯示，剪力墻及柱基本完好，連梁多數(shù)被破壞，符合抗震設(shè)計(jì)基本原則。

4.3 中震關(guān)鍵構(gòu)件抗彎不屈服抗剪彈性分析

根據(jù)抗震性能化設(shè)計(jì)的要求，對(duì)于關(guān)鍵構(gòu)件（該工程為剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)）需進(jìn)行中震下抗彎不屈服與抗剪彈性的分析。Satwe采用的計(jì)算方法為等效彈性的計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果相對(duì)保守。中震下阻尼比與連梁剛度折減系數(shù)可以根據(jù)《高規(guī)》3.11.3條文說(shuō)明進(jìn)行相關(guān)調(diào)整?？箯澆磺?jì)算，應(yīng)滿足《高規(guī)》3.11.3-2的要求，其中，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值，荷載效應(yīng)不考慮分項(xiàng)系數(shù)，且地震作用不考慮與抗震等級(jí)有關(guān)的增大系數(shù)。當(dāng)中震下計(jì)算結(jié)果中剪力墻暗柱配筋較大時(shí)，可通過(guò)調(diào)整剪力墻豎向分布筋來(lái)減小?？辜魪椥杂?jì)算，應(yīng)滿足《高規(guī)》3.11.3-1的要求。其中，地震作用不考慮與抗震等級(jí)有關(guān)的增大系數(shù)。中震計(jì)算僅觀察抗剪要求。如結(jié)構(gòu)需要滿足大震下截面要求，參照《高規(guī)》3.11.3-4，滿足采用混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的剪壓比。

4.4 樓板溫度應(yīng)力分析

（1）季節(jié)溫差分析。根據(jù)氣象部門資料，昆山地區(qū)月平均氣溫最高的月份出現(xiàn)在夏季（6月—8月），其平均氣溫為26.6℃，考慮不利情況取2007年7月平均最高氣溫28.2℃；昆山地區(qū)月平均氣溫最低的月份出現(xiàn)在冬季（12月到次年2月），其平均氣溫為5℃，考慮不利情況取其平均最低氣溫為3.7℃。參考本地區(qū)秋季平均氣溫，取終凝溫度：

季節(jié)溫差△Tt的取值可根據(jù)式（2）計(jì)算：

計(jì)算可得：正溫差=28.2-16=12.2℃，負(fù)溫差=3.7-20=-16.3℃。

（2）混凝土收縮當(dāng)量溫差?；炷潦湛s應(yīng)變的形成和發(fā)展與混凝土齡期密切相關(guān)，一般可以表述為：

式中：εs0為混凝土極限收縮應(yīng)變，極限值可達(dá)（2～4）×10-4；εs為齡期t（d）時(shí)混凝土的收縮應(yīng)變。

混凝土溫差自由應(yīng)變可表征為：

則混凝土收縮當(dāng)量溫差為：

式中：α為混凝土線膨脹系數(shù)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)取α=1.0×10-51/℃；△Ts為混凝土收縮應(yīng)變引起的等效溫差。

結(jié)合實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)，要求180d以后封閉后澆帶。取混凝土極限收縮應(yīng)變?yōu)?×10-4，180d時(shí)混凝土的收縮量約為極限收縮的85%，混凝土收縮當(dāng)量溫差。

（3）計(jì)算溫差的確定，如表1所示。計(jì)算溫差為：

表1 頂板中面計(jì)算溫差△T 單位：℃

4.5 樓板中震應(yīng)力分析

多遇地震作用下，9層大部分樓板主應(yīng)力＜1.8MPa，放大2.875倍后，設(shè)防地震作用下樓板主應(yīng)力為5.175MPa，比C30混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值大2.01MPa，需考慮鋼筋作用。10層樓板厚度160mm，當(dāng)樓板主應(yīng)力為5.175MPa時(shí)，每延米鋼筋承受拉力為5.175×1000×160=828000N。當(dāng)采用三級(jí)鋼雙層雙向配筋Φ12@100，每延米樓板中鋼筋抗拉承載力為113×1000×400×2/150=904000N＞828000N。綜上，通過(guò)加大板厚及加強(qiáng)配筋，各層大開洞周邊彈性板及塔樓偏置上下兩層樓板滿足中震不屈服的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于塔樓偏置類項(xiàng)目，需妥善考慮抗側(cè)力構(gòu)件的設(shè)計(jì)布置，關(guān)注整體扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)塔樓底部加強(qiáng)區(qū)、偏置層樓板需重點(diǎn)加強(qiáng)，結(jié)合彈性時(shí)程分析、靜力推覆分析、樓板應(yīng)力分析及中震、大震等效彈性分析結(jié)果，針對(duì)薄弱部位采取針對(duì)性加強(qiáng)措施，保證結(jié)構(gòu)滿足地震相關(guān)概念設(shè)計(jì)要求。