華潤大涌商務中心6#樓多遇地震抗震分析

李靖

摘要：本文主要介紹了深圳一超限高層建筑多遇地震下的若干問題，包含結構選型、抗震設防目標及實現、彈性階段多軟件對比分析、靜力動力對比分析，供同類型項目進行參考。

關鍵詞：超高層建筑;satwe和Midas對比;動力彈性時程分析

一、工程概況

華潤大涌商務中心6#樓定位為高端科研辦公商務寫字樓，地上總建筑面積為85767. 28 m2，其中規定計容建筑面積為80000m2，核增建筑面積為5767. 28 m2。建筑高度為199. 60;首層高8.7米，二層高5.1米，其余層高3.8米，地面以上共48層。地下室共3層，深度12.2米，設計使用期限為50年。

二、結構布置和選型

根據建筑物的總高度、抗震設防烈度、建筑的用途等情況，6#樓采用框架一核心筒結構體系。框架核心簡體系分別由外框架與核心筒組成，共同構成多道設防的結構體系。結構豎向荷載及地震作用通過樓面水平構件傳遞給核心筒和外框柱，由現澆外框架和鋼筋混凝土簡體共同承擔。混凝土框架主梁與核心筒剛接，混凝土次梁與核心筒根據計算需要考慮為鉸接。據此可形成很好的框架與核心筒共同工作效果，來承擔由于風荷載及地震作用產生的水平剪力以及傾覆彎矩，其中剪力主要由核心筒承擔，傾覆彎矩由外框架和核心筒共同承擔。框架柱內放置型鋼，形成鋼骨混凝土柱。結構標準層平面圖參見圖1。

三、結構超限類型、設計條件及抗震性能目標

1、不規則類型判別

本工程采用框架一核心筒結構，存在1項不規則（扭轉不規則），屬B級高度的超限高層建筑。在計算、設計方法上采取的措施總結如下：采用了SATWE和MIDAS BUILDING兩種軟件進行結構整體分析;場地地震安全性評價報告提供的反應譜與抗震規范反應譜進行了比較，確保設計采用兩者中較保守的進行設計。 2、設計條件 2.1自然條件 本工程抗震設防烈度為7度，Ⅱ～Ⅲ類場地（根據安評報告確定），設計地震分組為第二組，設計基本地震加速度值為0.10 g，特征周期0.42 s（根據安評報告確定）。

2.2抗震設防分類為丙類

2.3工程場地安全性評價

在7度地震作用下，本場地沒有軟土震陷問題，但可能發生輕微中等程度的砂土液化現象。場地地形較平坦，不存在不利地形地貌。未發現滑坡、塌陷、土洞、活動斷裂等不良地質現象。

3、抗震設防要求及抗震性能設計

3.1結構抗震性能設計

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）的要求，建筑結構以“三個水準”為抗震設防目標，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。本工程依據《高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ 3-2010）》第3.11節 “結構抗震性能設計”的要求進行設計。

針對本工程結構的特點和超限情況，本工程總體按性能目標C的要求設計，計算方法依據《高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ 3-2010）》3.11條所列各水準的驗算公式計算。

在多遇地震（小震）下滿足第1抗震性能水準的要求，結構構件實現抗震性能要求的層間位移角指標按照《高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ 3-2010）》來確定。

3.2構件抗震等級

四、彈性計算結果及分析

1、結構的整體計算結果

本結構模型分58個結構層，4層模型結構層梁板為建筑結構首層梁板，5層模型結構層墻柱為建筑結構首層墻柱。本項目彈性階段采用satwe和Midas兩種設計軟禁進行對比分析。

水平力與整體坐標夾角為O度時，剛性樓板假定的計算結果，見下表3：

根據上述圖表分析計，結合《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010及《建筑抗震設計規范》GB50011-2010的要求及結構抗震概念設計理論，可以得出如下結論：

（1）塔樓均滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（ JGJ3-2010）第3.4.5條關于復雜高層建筑結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比A級高度高層建筑不應大于0.9和復雜高層建筑不應大于0. 85的要求;

（2）在風荷載作用下和地震作用下，層間位移角均滿足有關規范的要求;

（3）X、Y方向剪重比均滿足《建筑抗震設計規范》第5.2.5條要求;

（4）滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第3.4.5條關于不規則建筑各樓層的豎向構件最大水平位移不應大于該樓層平均值的1.4倍的規定;

（5）首層不滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（ JGJ3-2010）第3.5.2條關于高層建筑相鄰樓層的側向剛度變化的規定，但已考慮對本層地震剪力進行放大1. 25倍;

（6）滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第3.5.3條關于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80%規定（B級高度不應小于75%）：

（7）滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第5.4.4條關于結構穩定性的規定;

（8）水平地震作用計算時，結構各樓層對應于地震作用標準值的剪力均按《高層建筑混凝土結構技術規程》（ JGJ3-2010）第4.3.12條的規定進行調整;

（9）墻、柱的軸壓比均符合“高層建筑混凝土結構技術規程”的要求;

（10）通過對比分析可知，SATWE和midas Building計算結果整體吻合，

2、結構的彈性時程分析

本工程為超B級高度的超高層建筑，抗震設防烈度為7度，根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第4.3.4條和第5.1. 13條規定，需采用彈性時程分析程序對建筑物在多遇地震作用進行補充驗算。輸入地震波為3組實際地震記錄（安評報告提供3組天然波），并在由安評報告提供的地震波中選取兩條場地合成人工波輸入SATWE進行彈性動力時程分析。進行彈性動力分析時按7度地震Ⅱ～Ⅲ類土，50年時限內超越概率為63.2%（小震），阻尼比為0. 05考慮。

2.1地震波適宜性的判斷

抗規5.1.2條對地震波的要求：

譜值：三組或者七組時程曲線的地震影響系數曲線與設計反應譜在結構周期點上相差不大于20%。

基底剪力：每條地震波的基底剪力/振型分解反應譜的基底剪力：65%～135%。

地震動三要素：1）持續時間：基本周期的5～10倍，一般從首次到達該時程曲線最大峰值10%那一點算起，到最后一點到達最大峰值的10%為止。2）有效峰值加速度：規范的加速度為有效峰值加速度。3）頻譜特性：地震影響系數曲線，Tg。

根據以上要求，分別安評報告中提供的5條天然波和2條場地人工合成波。

2.2主要計算結果

2.3結構彈性時程分析結論

（1）時程分析結果滿足平均基底剪力不小于振型分解反應譜法計算結果的80%，每條地震波計算的基底剪力不小于反應譜法計算結果的65%的條件。

（2）彈性時程分析的樓層剪力和位移平均值均小于反應譜法計算的結果，說明反應譜分析結果在彈性階段對結構起控制作用。

（3）樓層位移曲線以彎曲型為主，位移曲線光滑無突變，反映結構側向剛度較為均勻。

（4）各條地震波彈性時程分析所得層間位移角曲線形狀均較相似，表明此結構剛度較為均勻。

五、結束語

隨著建筑結構計算手段的日趨成熟，超限建筑在多遇地震階段，多軟件對比分析、靜力與動力的分析已經逐漸常態化，本工程以深圳實際工程為案例，將satwe和MIdas分析結果進行對比分析，并對彈性階段的動力和靜力計算結果進行分析論證，希望可以對更多的相關領域的同事起到借鑒作用。

參考文獻

[1]《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）

[2]《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）

[3]廣東省建筑設計研究院《華潤大涌商務中心5#、6#、7#工程超限設計可行性報告》