新疆華譽時代廣場A 座——超限高層設計

高 升 鄧小云

(泛華建設集團有限公司，北京100070)

1 工程概況

華譽時代廣場工程場地位于新疆庫爾勒市薩伊巴格路以南，州建設局對側?？偨ㄖ娣e121 172.63m2，其中地上 104 542m2，地下 16 630m2。地下室共二層，主要建筑功能為車庫、設備機房，基坑深度約為14m;地下大底盤，地面以上設抗震縫分成A、B兩段。其中A段為超限高層，地上39層，結構高度約149.5m。建筑功能主要為商業、賓館。華譽時代廣場效果如圖1所示。

本工程設計使用年限為50年，建筑結構的安全等級為二級，結構重要性系數1.0，地基基礎設計等級為甲級，主樓抗震設防類別丙類，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第二組，場地類別為II類。

基本風壓為0.45kN/m2(重現期50年)，承載力設計時取基本風壓的1.1倍。地面粗糙度類別B類。

2 結構體系

圖1 華譽時代廣場工程效果圖

本工程采用鋼筋混凝土剪力墻結構體系?？拐饓穸?00～600mm。內有局部框架柱，截面1000×1200，向上過渡至800×1000?？蚣芰褐饕孛娉叽?00×650、500×600?，F澆鋼筋混凝土樓板，標準層板厚100mm。豎向構件混凝土等級C60～C40，水平構件C35。平面布置如圖2、3、4所示。地上層高布置如圖5所示。

圖2 裙房結構平面布置圖

圖3 標準層結構平面布置圖(一)

圖4 標準層結構平面布置圖(二)

剪力墻及局部框架的抗震等級:地下一層～地上七層為特一級;地下二層及地上七層以上為一級。

據建質[2010]109號《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，7度區(含0.15g)框架-剪力墻結構、剪力墻結構高度限值120m，本工程為高度超限。

圖5 結構地上層高

3 結構計算分析

3.1 抗震設計要求及性能目標(請見表1)

表1 抗震設計要求及性能目標

3.2 小震整體分析

本工程彈性計算分析軟件分別采用PKPM系列的SATWE(2010新規范版)和PMSAP(2010新規范版)進行對比校核計算，計算分析采用整體空間結構模型，梁柱采用空間桿單元、墻采用殼單元。樓板計算模型:采用剛性樓板假定。

上部結構嵌固部位:經過整體建模計算，本工程地下室結構的樓層側向剛度不小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。即本工程地下室頂板滿足嵌固要求。在上部結構分析時，地下室不再參與計算。

本樓有45°斜交構件，平面較不規則，計算中采取0°、45°分別計算。取包絡內力配筋。經比較，0°方向內力更大，為結構受力主方向。計算結果見表2。

兩個程序計算所得結果基本相符，且均能滿足規范要求。本工程在小震作用下性能良好。

表2 小震對比計算結果

3.3 小震彈性時程分析

計算軟件:SATWE。結構阻尼比:0.05，特征周期0.40s。最大地震加速度55cm/s2，雙向輸入按1∶0.85比例調整。選用了五條雙向天然波和二條人工波，步長均為0.02s，有效持續時間均不少于18s。

圖6 規范譜與地震波譜對比圖

地震波平均譜曲線與規范譜曲線在統計意義上基本相符，如圖6所示。

同時經判斷滿足0.65Qo＜Q單波＜1.35Qo及0.8Qo＜Q平均 ＜1.2Qo的要求。

彈性時程分析結果圖形如圖7、圖8所示。彈性時程分析結果表格見表3。

圖7 彈性時程分析－層間位移角曲線圖

圖8 彈性時程分析－最大樓層剪力曲線圖

表3 彈性時程分析結果－層間位移

經過反應譜與時程分析基底剪力的對比，時程分析結果與反應譜分析結果吻合良好，最大層間位移角能滿足國家規范要求。部分彈性時程分析的結果稍高于反應譜計算結果。根據抗震規范的要求(5.1.2條)，當取七組及七組以上的時程曲線時，計算結果取時程法的平均值和振型分解法的較大值。施工圖階段應對局部樓層的地震剪力進行調整，從而滿足對時程分析的內力包絡。

3.4 中震計算

中震彈性計算中把地震最大影響系數按中震考慮，αmax=0.34。保留荷載的分項系數，材料分項系數，但不計結構抗震的內力增大系數、結構的抗震內力調整。

中震不屈服計算中把地震最大影響系數按中震考慮，αmax=0.34。荷載的分項系數和材料分項系數均取1.0，鋼筋和混凝土材料均采用標準強度，但不計結構抗震的內力增大系數、結構的抗震內力調整和承載力抗震調整系數γre。

根據本工程的性能目標要求進行相應構件的設計。

圖9 X方向抗倒塌驗算圖

3.5 大震靜力彈塑性時程分析

本工程非線性地震反應分析所采用的分析方法為彈塑性靜力推覆分析分析法PUSH。計算軟件為PKPM(2011)系列 PUSH＆EPDA程序。荷載加載方式選用矩形和CQC分布荷載，兩方法計算結果接近。

因本工程有45度斜交構件，裙房以上主體主要方向為45度方向。故推覆分析共選取0、90、45、135四個方向進行計算校核。結果顯示45度正交方向略大于0度正交方向，計算結果圖形如圖9、圖10所示。

罕遇地震下45度方向層間位移角為1/121;135度方向層間位移角為1/190，均能滿足規范要求1/120。在罕遇地震對應點之后的曲線還有一段上升態勢。故可以說，結構能夠經受7度罕遇地震的考驗。

圖10 Y方向抗倒塌驗算圖

相比較，主方向0度及45度方向接近規范限值，說明該方向剛度相對較弱，鑒于墻體數量有限，設計中在承載力能力方面應著重加強該方向墻體、邊緣構件。

在相應加載步查看位移角曲線及結構主向位移曲線，曲線比較圓滑，無較大突變。即說明不存在明顯薄弱層，結構剛度分布較合理。

通過查看結構塑性鉸分布圖，具體判斷結構薄弱部位。本樓中連梁首先屈服、框架梁出現塑性鉸。底部剪力墻有部分屈服破壞，框架柱均未出現塑性鉸。設計中針對出現破壞的剪力墻墻肢著重加強其剛度、承載能力。尤其加強底部加強區相應墻肢邊緣構件配筋。

4 其他

本工程主樓在裙房頂有尺寸突變，但本樓裙房面積較小，且根據其斜三角布置的特殊的平面特點，上下層的質心、剛心并未有較大變化。結構沿豎向無剛度突變及抗剪承載力突變?？傮w判斷結構沿豎向布置較為規則，無明顯薄弱層。

平面布置因有斜交構件，布置較不規則。設計中首先應保證各層質心、剛心盡量重合，使不出現較大偏心率。經過設計調整，基本滿足以上要求，從而使本結構能較好的平動，最大位移比均有效地控制在1.2倍以內，且T3/T1＜0.85。使結構不出現明顯扭轉。并針對平面布置特點，計算按多角度復核計算。

由于建筑布置的先天性不足，使得本工程X向和Y向剛度相差較多，設計中通過設置剪力墻及矩形柱，盡量使兩方向剛度接近，并使兩方向的周期比 T2/T1＞0.8。

剪力墻:嚴格控制其軸壓比，使軸壓比均在0.5以內。并加強墻體配筋，底部加強區墻豎向分布鋼筋配筋率不低于0.5%，上部墻體豎向分布鋼筋配筋率不低于0.3%.加強底部加強區約束邊緣構件配筋率，使其配筋率在1.2% ～1.4%。

局部框架柱:嚴格控制其軸壓比，使軸壓比均在0.75以內。并適當增加柱的配筋率，箍筋適當加密，使其在地震中有比較好的延性。并參考框架-剪力墻結構的要求，對框架柱進行0.2Q0調整，確保第二道防線的安全可靠。

5 結論

通過計算分析及以上處理措施，本工程的結構設計可以認為能夠實現“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防目標。整體結構是安全可靠的。

本工程歷經波折，原設計165m，采用框架-剪力墻結構。2011年7月全國建筑結構超限審查通過，后由于各種原因，調整為目前方案，并于2011年8月底經過新疆建筑結構超限審查通過。目前工程在建中。

設計過程中特別感謝全國超限委員會專家戴國瑩、袁金西、黃世敏等各位前輩大師以及北京建筑設計研究院審圖中心總工程師孫躍先老師，華譽集團的毛信隆、朱金橋等老師的指導與支持。

[1]中華人民共和國行業標準，JGJ3-2010高層建筑混凝土結構技術規程，中國建筑工業出版社，2010

[2]中華人民共和國行業標準，GB 50011-2010建筑抗震設計規范，中國建筑工業出版社，2010

[3]超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點建質[2010]109 號

[4]徐培福，傅學怡，王翠坤，肖從真，復雜高層建筑結構設計，中國建筑工業出版社，2005

[5]徐培福，戴國瑩，超限高層建筑結構基于性能抗震設計的研究，土木工程學報，2005.38(1)