广州金融城某超高层建筑结构设计

蔡荫

（广东省建筑设计研究院 广东广州 510010）

1 工程概况

项目位于广州市天河区，建筑用地面积14759m2，总建筑面积为142363m2，地下建筑面积34988m2。本工程为B级高层建筑，地面以上39层，其中2～10层为管理中心，11～39层为主塔部分，建筑物总高度为172.4m。地面以下3层，主要为停车库及设备用房。

根据建筑物的总高度、抗震设防烈度、建筑用途等情况，主塔楼采用框架-核心筒结构体系，商业部分及管理中心采用框架结构体系。本工程Y向筒体高宽比为11.8，小于高规9.2.1建议的数据12。为提高竖向抗侧力构件的侧向刚度，核心筒重要部分墙厚为700mm，20层以下核心筒外侧周边框架柱为钢管柱，20层至22层框架柱内放置型钢，形成钢骨混凝土柱，23层及以上为混凝土柱。

2 结构整体计算

2.1 弹性阶段计算分析

弹性阶段设计采用SATWE计算，并与GSCAD对比，共44个结构层，模型4层梁板为结构2层梁板。以水平力与整体坐标夹角为0°时，刚性楼板假定主要计算结果见表1。

SATWE与GSSAP模型总质量与前三周期基本相同，误差均不超过5%；有效质量系数均大于90%，满足规范要求；两模型各主要计算参数基本相同，地震荷载作用下X向最大层间位移角为1/1292，Y向最大层间位移角为1/1015。

2.2 弹性时程分析

采用SATWE进行弹性动力时程分析，选用地震波为多遇地震的5组实际地震记录和2组场地合成人工波，分析时按Ⅶ度地震Ⅱ类土，50年时限内超越概率为63.2%（小震），阻尼比为0.05，以水平力与整体坐标夹角为0°时，基底最大剪力及最大层间位移角计算结果如表2。

结论：

表1 计算结果列表

表2 基底最大总剪力及最大层间位移角

（1）时程分析结果满足平均底部剪力不小于振型分解反应谱法结果的80%，每条地震波底部剪力不小于反应谱法结果的65%的条件。

（2）0度地震作用下，1～2层、5～8层及26～28层的7组加速度时程的各楼层剪力平均值较反应谱大5%以内，29～33层的7组加速度时程的各楼层剪力平均值较反应谱大5%以内，34～41层的7组加速度时程的各楼层剪力平均值较反应谱大10%～20%；32～41层的7组加速度时程的位移角平均值较反应谱大20%以内，最大层间位移角为1/1292。

（3）在多遇地震作用下，时程剪力平均值大于反应谱剪力的楼层，在施工图设计时，将振型分解法的地震作用适当放大，使其能基本包络时程分析的结果。

2.3 结构中震验算

本工程底部加强区核心筒，跨层柱等关键构件的正截面承载力以及其他构件的承载力验算按中震弹性（抗剪）和中震不屈服（抗弯）的计算方法计算：

（1）中震弹性计算方法即不考虑地震组合内力调整系数，但考虑荷载作用分项系数，考虑材料分项系数和抗震承载力调整系数。

（2）中震不屈服计算方法即计算中不考虑地震组合内力调整，荷载作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数均取为1.0。

采用规范反应谱计算设防烈度地震作用，水平最大地震影响系数αmax＝0.23，阻尼比 ξ=0.05。

结论：关键部位剪力墙核心筒墙体和底部外框柱满足抗弯不屈服、抗剪弹性，短柱、塔楼跨层柱、大跨度框架满足抗弯、抗剪弹性；其他外框柱满足抗弯、抗剪弹性；普通框架柱满足抗剪、抗弯不屈服；2、9、28和40层部分主梁出现抗弯屈服，部分楼层的连梁出现超筋的情况，但其均满足抗剪截面验算的要求。

表3 中震验算整体计算结果

2.4 弹塑性时程分析

运用PERFORM-3D软件对结构进行弹塑性分析，选用5组2类场地的天然地震波和2组场地人工波，并将结果与反应谱分析结果相比较。弹塑性分析时在PERFORM-3D模型中将首层以下结构层删除，全楼共41层结构模型，为框架核心筒结构。PERFROM-3D的梁和非底部加强区剪力墙柱的配筋基本按照SATWE小震反应谱的计算结果，底部加强区的剪力墙配筋根据SATWE小震反应谱和中震不屈服的计算结果包络，其中约束边缘构件的最小配筋率为1.4%、竖向分布筋最小配筋率为0.4%。在三向地震荷载作用，分别以0°和90°为主方向进行弹塑性时程分析。0°方向计算结果如表4所示。

表4 0°主方向罕遇地震与多遇地震计算结果对比

各地震波曲线分析结果表明，7条地震波的X向层间位移角平均值为1/1297，Y向层间位移角平均值为1/266，结构最大层间位移角均小于1/100。

3 结语

本工程存在的不规则项为3.5项，设计中对结构构件设定抗震性能化目标，在抗震设计中，采用SATWE与GSSAP对结构进行了弹性、弹塑性分析，补充了结构在中震和大震下的验算。结果表明，各项指标表现良好，满足规范要求。并根据计算结果，对关键和重要构件作了适当加强，以保证在地震作用下的延性。

[1]《建筑抗震设计规范》（GB50011－2010）.

[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2010）.

[3]《广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》粤建市函[2011]580号.