某超限高層建筑工程小震作用下的分析報告

莊金標

【摘要】本文針對佛山某超限高層住宅結構設計進行研究，介紹了該工程超限情況的小震設計。采用了SATWE和YJK兩種軟件進行結構整體分析，用PKPM進行彈性時程分析。結果表明小震作用下能達到“完好、無損壞”的第1水準的抗震性能目標。

【關鍵詞】超限高層；結構分析；彈性時程分析

1.1 工程概況

本項目位于佛山市， 5#±0.00以上高度為142.9m。為B級高度；地下2層，地上48層。兩向高寬比分別為3.78、3.70。首層為架空層，局部設一層6.6m高商業，2層以上層高2.9m，功能為住宅， 結構體系為剪力墻。主要結構布置圖見下圖。

1.2 計算分析措施

1.2.1.1 分別采用SATWE和盈建科YJK建筑結構設計軟件（1.5版）兩個不同力學模型的空間結構分析程序進行對比計算，判斷結構計算模型的合理性。

1.2.1.2 取規范反應譜和安評反應譜兩者的不利值作為小震計算分析的參數。

規范和“安評”地震動參數選取原則：小震作用時，分別取規范和“安評”的地震動參數計算，取二者計算所得到的結構底部剪力較大者的樓層水平地震力進行結構抗震驗算

結果表明，小震作用下，基底剪力由安評反應譜控制，因此在進行小震計算時采用安評反應譜。

1.2.1.3 選取《地震安全性評價報告》所提供的2組場地人工地震波和5組實際地震記錄波對結構作小震作用下的彈性時程分析，取其平均值與CQC法兩者間的大者用于構件設計。

1.3 小震抗震性能設計

針對本工程的超限情況、結構特點，對結構采用抗震性能設計，通過分析驗算和措施加強，使結構在小震下能到達 “完好、無損壞”的性能目標。

1.3.1 小震作用下的彈性分析

1.3.1.1 彈性靜力分析

1 靜力計算主要結果匯總

彈性反應譜靜力計算結果匯總見下表。

項目 限值 SATWE 盈建科

地震下基底（結構首層）剪力（kN） X向 —— 9117 8406

Y向 —— 9541 8702

X（45°）向 8981 8933

Y（45°）向 9400 9316

地震下基底（結構首層）傾覆彎矩（kN.m） X向 —— 766072 730270

Y向 —— 815401 755760

X（45°）向 —— 744414 768031

Y（45°）向 —— 791681 813046

地震下最大層間位移角（計算層號） X向 1/800 1/1042（23F） 1/892（23F）

Y向 1/1015（24F） 1/951（24F）

X（45°）向 1/917（22F） 1/920（23F）

Y（45°）向 1/984（23F） 1/964（23F）

規定水平力下最大扭轉位移比（計算層號） X向 ≤1.35 1.29（18F） 1.30（16F）

Y向 1.17（4F） 1.23（16F）

X（45°）向 1.31（18F） 1.31（16F）

Y（45°）向 1.24（4F） 1.27（4F）

最小樓層受剪承載力比（計算層號） X向 ≥80% 1.00（9F） 1.00（5F）

Y向 0.99（5F） 0.98（8F）

X（45°）向 1.00（10F） 0.99（8F）

Y（45°）向 1.00（10F） 0.99（8F）

剛重比

EJd/∑GH2 X向 ≥1.4 2.77 2.772

Y向 2.45 2.643

2 整體指標計算結果小結

兩個軟件的計算結果基本接近，表明計算模型是基本準確的，計算結果是合理、有效的，可以作為設計依據。

1.3.1.2 彈性動力時程分析

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》第4.3.4條，本工程需采用彈性時程分析方法進行多遇地震下的補充計算，主要對計算的底部剪力、樓層剪力和層間位移角進行比較，當時程分析結果大于振型分解反應譜法分析結果時，相關部位的構件內力和配筋作相應的調整。選用的計算軟件為PKPM。

1.地震波的選取

按照頻譜特性、有效峰值和持續時間的地震動三要素需符合規定的原則，根據建筑場地類別和設計地震分組，采用2條多遇地震人工波（RGB1、RGB2）以及5條II類場地的實際記錄地震波（TRB1、TRB 2、TRB 3、TRB 4、TRB 5）。各條波的加速度時程曲線及譜曲線與規范反應譜的對比如下圖所示。地震作用效應取時程法計算結果平均值與CQC法計算結果的較大值。

圖RGB1

圖RGB2

圖TRB1

圖TRB2

圖TRB3

圖TRB4

圖TRB5

2.彈性時程結果分析

（1） 底部剪力分析

時程作用下的結構底部剪力與規范反應譜作用下的底部剪力對比見下表，可見每條波的底部剪力均不小于反應譜法的65%且不大于135%，7條波的底部剪力平均值不小于反應譜法的80%且不大于120%，滿足省《高規》第4.3.5條的要求。

單體 項目 基底剪力（kN） 基底剪力及與反應譜的比值

X向 Y向 X向 Y向

5# 反應譜 8623.56 8744.426

RGB1 8143.224 8091.781 94% 92%

RGB2 8428.789 8395.841 97% 96%

TRB1 6944.914 6778.805 80% 77%

TRB2 7626.895 7435.307 88% 85%

TRB3 8328.439 8600.72 96% 98%

TRB4 6926.943 7268.692 80% 83%

TRB5 8342.33 8376.245 96% 95%

平均基底剪力 7820.219 7849.627 90% 89%

（2）彈性分析結果小結

以上考慮小震組合的彈性計算分析結果表明，本工程的各項整體計算指標、各構件的強度及變形等均能滿足規范要求，小震作用下能達到“完好、無損壞”的第1水準的抗震性能目標。

參考文獻

《建筑抗震設計規范》GB50011-2010

《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010

《廣東省標準《高層建筑混凝土結構技術規程》（DBJ 15-92-2013）（簡稱省《高規》）

《廣東省超限高層建筑工程抗震設防專項審查實施細則》（簡稱《細則》）（粵建市函【2011】580號）