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超高超限结构抗震概念设计摘要:本文以广州珠江新城猎德地块A4A5栋超高超限住宅楼工程为例,介绍了结构在多遇地震、偶遇地震及罕遇地震下基于性能目标的抗震概念设计。 关键词:超高超限;高宽比;性能目标;抗震;概念设计 一、工程概况 珠江新城猎德地块,场地位于广州市珠江新城冼村路与临江大道中交界东北侧原猎德村,西南面临近猎德涌,南面临近临江大道中,西面临近南雅住宅楼,北面现为空地。建筑用地面积约18,413m2,总建筑面积为177,598m2,地下室2层,为停车库及设备用房,地 下2层层高3.7m,地下1层层高5.2m,埋深7.6m。地上7栋住宅塔楼。其中A4A5栋为51层建筑,首层层高6m,上为48层住宅标准层,另设有2个避难层,层高均为3.15m,屋顶标高164.00m,平面尺寸51.2mx21.2m。 二、结构布置、选型和材料 为尽量减小结构高宽比及减小风荷载作用下横风向的顶点最大加速度,A4A5栋原设计通过抗震缝分为2栋塔楼,实际设计连成一栋,结构形式为全落地剪力墙结构。结构的主要抗侧力构件为剪力墙,主要设置在电梯间核心筒、东西两侧以及部分内 隔墙位置,以提供结构的抗侧及抗扭刚度。各栋首层架空层由于建筑使用需要,层高大 于其上标准层。为了减少楼层刚度突变,同时保证竖向抗侧力构件不连续的楼层抗剪承 载力无突变,设计中对各栋底部的剪力墙都作了加厚处理,墙厚为 400～600mm,使本层 层间位移角与上层层间位移角或上 3 层平均值层间位移角比值中最大值小于 1.0 (远小于《广东省超限高层建筑工地工程抗震设防审查细则》第三条规定中的 1.3 或1.2 的限值)。墙柱砼强度由C60~C35沿高度均匀收进,梁板强度C35~C30。结构布置如下图所示: 三、抗震概念设计、计算及结果分析 针对本工程结构的特点和超限内容,结构各关键部位性能目标如下表 小震 中震 大震 剪力墙底部加强区 弹性 不屈服 不屈服 普通剪力墙 弹性 可出现轻微损伤 所有剪力墙在大震下均应满足最小抗剪截面要求;部分构件中等损伤,进入屈服,经过修理、加固后可以继续使用 剪力墙连梁 弹性 可屈服 屈服,但仍具有一定的竖向承载力 1. 小震下的整体计算(结果如下表) 软件 SATWE ETABS* 计算振型数 30 30 第 1,2 平动周期及方向 4.6688 (Y 向) 4.712 (Y 向) 4.4225 (X 向) 4.600 (X 向) 第一扭转周期 2.0434 2.7363 第 1 扭转/第 1 平动周期 0.438 0.581 地震下基底剪力(KN) X 10022.01 9316 Y 10301.24 10250 结构总质量(KN) 799612.34 819800 单位面积重度(KN/m2) 计算 14.95 15.22 计算剪重比(不足时已按规范要求放大) X 1.31% 1.2% Y 1.37% 1.3% 地震下倾覆弯矩(kN*m) X 965923.38 911900 Y 877028.38 898900 有效质量系数 X 96.01% 98.125% Y 92.75% 97.357% 50 年一遇风荷载下最大层间位移角(层号) (《广东超限审查细则》补充规定限值 1/615) X 1/2288(22) 1/1810(33) Y 1/ 782(36) 1/911(34) 地震荷载下最大层间位移角(层号) (《广东超限审查细则》补充规定限值 1/615) X 1/1145(25) 1/1124(23) Y 1/1008(40) 1/1104(38) 考虑偶然偏心最大扭转位移比 (层号)(对应层间位移角) X 1.05(45) 1.028(46) Y 1.10(1) 1.168(1) 构件首层及二层最大轴压比(SATWE) 0.48 及 0.50 地震作用下本层层间位移角与上层层间位移角的1.3 倍或上 3 层层间位移角平均值的 1.2 倍比值中最 大值(层号) (《广东超限审查细则》第三条) X 0.87(39) Y 0.84(41) 层侧刚与上层70%或上3层平均值 80%比值中最 小值(层号) X 1.0269 (1) Y 1.0595 (1) 楼层受剪承载力与上层 75%的比值(层号) X 1.293(30) Y 1.306(3) 刚重比 EJd/GH2 X 2.79 Y 2.56 结构体系选用中国建筑科学研究院编制的 SATWE 软件(简化墙元模型,2008 版)和美国 C