温州某超限高层建筑结构设计分析

高炳鹏

（浙江省建筑设计研究院，浙江 杭州 310006）

1 工程概况

该项目为温州三江立体城希尔顿酒店，位于温州市永嘉县瓯江口，总建筑面积约8万m2，地上6万m2，地下2万m2，2层地下室，地上共40层，结构总高度148.1 m，功能为酒店和公寓式酒店。地下为停车场、酒店服务用房和设备用房。

该酒店由塔楼和裙房组成，塔楼与裙房间设置结构缝脱开。塔楼为框架-核心筒结构，局部设置型钢混凝土柱。设防烈度为6度，场地类别为Ⅳ类。结构嵌固端设置在地下2层顶板。根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，本工程有尺寸突变（高位竖向构件收进）和楼板不连续及扭转不规则三项超限情况，综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等因素，本项目性能目标选用“C”［1］。

采用YJK、Midas／Buildings进行静力和小震弹性反应谱工况的计算分析以及进行多遇地震时程分析和中震作用下的反应谱分析，并验证各构件在中震和大震作用下的性能目标；采用PKPM-EDPA进行大震工况下静力弹塑性推覆分析。见图1、图2。

图1 YJK整体模型示意

由图1、图2可知，塔楼共进行3次竖向构件收进，存在局部楼板不连续大开洞等超限情况。最大位移比为1.22，大于1.2，属于扭转不规则。

图2 塔楼典型标准层结构平面布置

2 小震弹性反应谱分析及时程分析

首先进行多模型对比，经计算，YJK模型与Midas／Buildings模型动力特性相近，位移比、位移角均满足规范限值要求。见表1、表2。

表1 结构总重量及前六阶周期对比

表2 风荷载和地震作用下最大层间位移角

其次，根据规范选波要求，选用2条天然波（Chi-Chi，Taiwan-06_NO_3288，Imperial Valley-06_NO_178）和1条人工波（RH1TG065）进行小震弹性时程分析，并与规范反应谱进行分析对比［2］。见图3。

图3 时程分析与反应谱分析楼层X向剪力对比

对于塔楼，底部5层及顶部10层时程分析的剪力包络值略大于规范反应谱法的结果。结构应采取包络设计，对反应谱的地震力采取放大处理，放大系数取各个楼层的地震剪力增大值。

3 中震弹性反应谱分析及时程分析

采用Midas进行验算，层间位移角均小于规范限值1／800，满足弹性要求。核心筒弯矩根部最大，沿高度逐层均匀减小，未出现突变楼层，符合中震弹性性能要求。见图4、图5。

图4 中震下层间位移角对比

图5 中震下剪力墙内力

4 大震静力弹塑性分析

采用PKPM-EDPA进行大震静力弹塑性分析计算，以X向为例，性能点对应第20个加载步，相应性能的基底剪力为34 121 kN，性能点的附加阻尼比为0.029，等效周期为4.283 s，性能点对应的最大层间位移角为1／324。见图6。

图6 大震作用下能力曲线和需求曲线

当水平荷载达到6度罕遇地震作用时，剪力墙、框架柱均未屈服，部分楼层连梁出现塑性铰，但剪力墙均未出现塑性铰，符合“强墙肢弱连梁”的概念设计原则。剪力墙顶部局部位置出现破坏，但不影响整个结构，此区域剪力墙应加强配筋。

5 楼板应力分析

6层、15层、26层分别存在竖向构件收进现象，此三处楼板按弹性膜设置，板厚150 mm，采用Midas-Building进行弹性楼板应力分析。此外，第二层楼板最大内力为355 N／mm，换算应力为355／150=2.37 N／mm2，大于C30混凝土ft=1.43 N／mm2。设计时应加强此部位楼板的配筋，配置双层双向钢筋网。

6 结 语

通过计算分析，采取以下抗震措施：

1）增大底部剪力墙厚度，控制底部剪力墙轴压比小于0.6，剪压比小于0.15，增大底部剪力墙配筋率和配箍率。

2）控制收进层框架柱的轴压比，箍筋全长加密，并适当提高收柱层上下2层的框架柱配筋率和配箍率，抗震等级提高一级。

3）增大收柱层楼及其上下各一层楼板厚度至150 mm。板配筋采取双层双向拉通配置，提高板配筋率不小于0.3%。

4）对楼板大开洞的情况，在洞口边设梁，并加强洞口周围楼板的厚度及配筋。对由于楼面开洞形成的狭长板带传递水平力时，加强周边梁的纵向钢筋及腰筋配置，锚固长度可加大。大开洞周边的框架柱箍筋全高加密，抗震构造措施提高一级。