海口超高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

王 軍

（廣州市民用建筑科研設(shè)計院深圳分院，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

項目位于海南省海口市長流起步區(qū)編號1604號地塊。總用地面積20473.49m2。土地用途為商業(yè)、商務(wù)辦公用地，其中商業(yè)占15%，商務(wù)辦公占85%。裙房面積為2.5萬m2，辦公樓面積約為7萬m2，上部塔樓包括：A棟辦公樓20層，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.8m，建筑總高度99.4m，B棟辦公樓26層，標(biāo)準(zhǔn)層層高4m，建筑總高度127.4m。本次針對較高的B棟辦公樓進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，計算并探討各種布置方案的性能。下部裙房包括：五層商業(yè)裙房面積2.5萬m2，首層層高5.4m，其余商業(yè)層高4.5m。設(shè)置兩層地下室，根據(jù)地質(zhì)報告擬采用筏板整體基礎(chǔ)。

本工程建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，設(shè)計使用年限50年。本工程按8度地震烈度設(shè)防（設(shè)計基本地震加速度0.30g），建筑場地為Ⅱ類， 設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計特征周期0.35s，建筑抗震設(shè)防類別為丙類（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防）。本工程設(shè)計基本風(fēng)壓值為 0.75kN/m2（計算結(jié)構(gòu)位移），地面粗糙度類別為B類。本工程抗震等級：型鋼框架梁柱抗震構(gòu)造措施等級為一級，鋼筋混凝土核心筒抗震構(gòu)造措施等級為特一級。本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。

2 計算軟件

本工程設(shè)計計算所采用的計算程序：中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的PKPM2010系列設(shè)計軟件：PMCAD、SATWE。

3 結(jié)構(gòu)布置

根據(jù)建筑平面功能采用三種布置方案對比，建筑平面詳見圖1。

圖1

三種布置方案的結(jié)構(gòu)平面均在外圍布置型鋼混凝土框架柱，采用型鋼混凝土框架梁與鋼筋混凝土核心筒連接，型鋼混凝土框架柱與型鋼混凝土框架梁剛接，與核心筒采用剛接。

為解決高烈度區(qū)多遇地震、設(shè)防地震和罕遇地震的地震作用較大，單純采用型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒作為抗側(cè)力構(gòu)件難以滿足規(guī)范水平位移限值要求，針對矩形平面的短邊分別采取加強措施如下：

（1）方案一：采取建筑物兩側(cè)全高設(shè)置支撐體系與型鋼混凝土框架梁柱形成抗側(cè)力體系與混凝土核心筒共同抵抗地震作用，詳見圖2。

圖2

（2）方案二：結(jié)合建筑功能在兩側(cè)布置開洞聯(lián)肢剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件與混凝土核心筒共同抵抗地震作用，詳見圖3。

圖3

（3）方案三：在21層設(shè)置加強層，通過布置剛度較大的水平伸臂桁架和周邊環(huán)帶斜腹桿桁架，利用框架柱的軸力形成反向彎矩，減少內(nèi)筒的傾覆力矩，進(jìn)而減小結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的位移。詳見圖4。

圖4

4 結(jié)構(gòu)小震作用下及風(fēng)荷載作用下彈性計算分析

5 結(jié)論分析

（1）風(fēng)荷載作用下建筑結(jié)構(gòu)均能滿足規(guī)范要求的層間位移角。

（2）抗震設(shè)防烈度8度（0.3g）區(qū)，一般地震作用下位移角較大，分別對比方案一（全高支撐方案）、方案二（兩層剪力墻方案）、方案三（伸臂加強層方案）在小震作用下，方案一與方案二能滿足規(guī)范對位移角要求，方案三不滿足。

（3）本次計算結(jié)果對比表明，在高烈度去小震作用下，伸臂加強層方案提給抗側(cè)剛度有限，且引起樓層受剪承載力嚴(yán)重突變，造成結(jié)構(gòu)豎向產(chǎn)生薄弱層，對抗震十分不利。方案一和方案二在小震作用下彈性計算和多遇地震下彈性時程分析法進(jìn)行補充計算，均表現(xiàn)出較好的抵抗水平力性能。方案一要求全樓設(shè)置鋼構(gòu)件側(cè)向支撐，在造價成本上比較大，且仍然存在樓層受剪承載力突變，產(chǎn)生豎向薄弱層。

（4）方案二結(jié)合建筑方案，在弱側(cè)適當(dāng)布置剪力墻方案能較好的滿足結(jié)構(gòu)性能要求，且由于采用常規(guī)施工做法，從經(jīng)濟角度和方便施工角度考慮均為合適方案。

[1] 建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB 50011-2010 . 北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[2] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ 3-2010. 北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3] 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ 138-2001.北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[4] 李國勝. 多高層建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計要點與實例. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[5] 傅學(xué)怡. 帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，1999.

[6] 徐培福，黃小坤.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程理解與應(yīng)用. 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2003.