试论超限高层建筑结构工程抗震设计.docVIP

精品论文 参考文献 试论超限高层建筑结构工程抗震设计 黄元海 　　奥意建筑工程设计有限公司 广东深圳 518000 　　摘要：21世纪，随着高层建筑的不断涌现，限高层建筑也以极快的速度增加着，同时被应用的越来越加广泛，其安全与否对于人们的生命财产安全有着重要的影响，因此，必须加强对超限高层建筑结构设计的重视。本文通过对某超限高层结构设计工程实例的介绍，讨论了结构选型与布置，经过采用两个不同力学模型软件分析计算和非线性分析和地震评价结果表明，工程的各项总体计算指标比较理想，针对超限所采取的抗震措施合理有效，总体设计满足规范要求。分析结果可供类似结构参考。 　　关键词：超限高层建筑；结构设计；不规则结构；抗震性能设计 　　1、工程概况 　　某超高层住宅建筑，地面以上48 层，地下三层，主体结构建筑高度 162m。设计使用年限50年，结构安全等级二级，抗震设防类别为丙类，地基基础设计等级为甲级；根 据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及工程地质勘察报告，本场区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度为 0.15g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类，特征周期值为 0.40s，属建筑抗震一般地段。风荷载计算时，整体位移验算采用 50 年重现期的风压值 0.45kN/m2，承载力计算采用 100 年重现期的风压值 0.50kN/m2。 　　2、结构体系及结构超限类型的确定 　　本工程地面以上为住宅建筑，结构高度及高宽比均较大，采用钢筋混凝土剪力墙结构体系。结构布置时，充分利用墙肢翼墙的翼缘效应，通过加大翼墙厚度提供较大的抗侧刚度；由于建筑功能限制，建筑平面X方向可布置建筑剪力墙的数量较Y方向少，设计上通过增加X方向边框框架柱及加宽框架梁，加强X向结构刚度以满足要求。剪力墙全部落地无转换。标准层结构布置详见图 1。 　　图1 标准层结构平面布置图 　　本工程超限类型有三点，分别如下： 　　1）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010表1全部落地剪力墙结构 A 级高度限值120m，B级高度限值150m，本工程高度162m，超过B级高度12m。 　　2）Y方向扭转位移比超过1.2，按照《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》2010 年版附录一：表2，属于1a 类扭转不规则。 　　3）平面凹凸尺寸大于其相应边长30%，属于平面不规则。 　　3、结构分析及计算结果 　　3.1 地震作用 　　根据本工程《场地地震安全性评价工作报告》，本场地设计反应谱参数与规范反应谱参数对比如表 1 所示。 　　表1 规范反应谱和安评反应参数对比表 　　选取 1#楼分别按规范和安评反应谱计算其楼层剪力和层间位移角，计算结果表明，小震下安评反应谱作用下的楼层剪力除顶部几层略大于规范反应谱作用外其余均小于规范反应谱作用，小震下安评反应谱作用下的层间位移角均小于规范反应谱，因此在小震设计中应采用规范反应谱作为设计依据。 　　3.2 结构抗震性能目标 　　针对本工程高度超限的特点，结构计算分析时除需考虑常规的竖向荷载、小震作用及风荷载作用外，还采用基于性能的抗震设计方法，对结构进行了抗震性能设计。结构抗震性能目标按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2010第3.11 节内容执行。根据本工程地处7度（0.15g）区，且房屋高度为超 B 级高度（超过B 级高度约 12m）的特点，结合超限抗震设防专项审查意见，设定塔楼结构抗震性能目标如表2 所示。 　　表2 性能目标 　　根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 第3.11.3 条，中震、大震作用下构件弹性或不屈服的承载力复核及受剪最小截面表达式如下： 　　弹性设计表达式：rGSGE+ rES*GEle;R/rRE 高规 JGJ 3－2010（3。11。3-1）； 　　不屈服设计表达式：SGE+S*GEle;RK 高规 JGJ 3－2010（3.11.3-2）； 　　受剪最小截面要求表达式：VGE+V*EKle;0。15fCKbh0 高规 JGJ 3－2010（3.11.3-4）。 　　对应不同抗震水准下结构构件承载力的要求，确定各构件各种不同损害程度对应的承载力要求如表2 括号中描述。 　　3.3 塔楼弹性计算分析 　　3.3.1本工程的整体计算 　　根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 第 5.1.12 条：B 级高度高层建筑结构，应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算，本工程弹性分析选用中国建筑科学研究院编制的 SATWE 软件（简化墙元模型，2010 版）和韩国 MIDAS 公司编制的 MIDAS/building结构大师模块（细分墙元模型，2011 版）进行计算，考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、扭转耦