新疆华誉时代广场A 座——超限高层设计

高 升 邓小云

(泛华建设集团有限公司，北京100070)

1 工程概况

华誉时代广场工程场地位于新疆库尔勒市萨伊巴格路以南，州建设局对侧。总建筑面积121 172.63m2，其中地上 104 542m2，地下 16 630m2。地下室共二层，主要建筑功能为车库、设备机房，基坑深度约为14m;地下大底盘，地面以上设抗震缝分成A、B两段。其中A段为超限高层，地上39层，结构高度约149.5m。建筑功能主要为商业、宾馆。华誉时代广场效果如图1所示。

本工程设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数1.0，地基基础设计等级为甲级，主楼抗震设防类别丙类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，场地类别为II类。

基本风压为0.45kN/m2(重现期50年)，承载力设计时取基本风压的1.1倍。地面粗糙度类别B类。

2 结构体系

图1 华誉时代广场工程效果图

本工程采用钢筋混凝土剪力墙结构体系。抗震墙厚度300～600mm。内有局部框架柱，截面1000×1200，向上过渡至800×1000。框架梁主要截面尺寸600×650、500×600。现浇钢筋混凝土楼板，标准层板厚100mm。竖向构件混凝土等级C60～C40，水平构件C35。平面布置如图2、3、4所示。地上层高布置如图5所示。

图2 裙房结构平面布置图

图3 标准层结构平面布置图(一)

图4 标准层结构平面布置图(二)

剪力墙及局部框架的抗震等级:地下一层～地上七层为特一级;地下二层及地上七层以上为一级。

据建质[2010]109号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，7度区(含0.15g)框架-剪力墙结构、剪力墙结构高度限值120m，本工程为高度超限。

图5 结构地上层高

3 结构计算分析

3.1 抗震设计要求及性能目标(请见表1)

表1 抗震设计要求及性能目标

3.2 小震整体分析

本工程弹性计算分析软件分别采用PKPM系列的SATWE(2010新规范版)和PMSAP(2010新规范版)进行对比校核计算，计算分析采用整体空间结构模型，梁柱采用空间杆单元、墙采用壳单元。楼板计算模型:采用刚性楼板假定。

上部结构嵌固部位:经过整体建模计算，本工程地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。即本工程地下室顶板满足嵌固要求。在上部结构分析时，地下室不再参与计算。

本楼有45°斜交构件，平面较不规则，计算中采取0°、45°分别计算。取包络内力配筋。经比较，0°方向内力更大，为结构受力主方向。计算结果见表2。

两个程序计算所得结果基本相符，且均能满足规范要求。本工程在小震作用下性能良好。

表2 小震对比计算结果

3.3 小震弹性时程分析

计算软件:SATWE。结构阻尼比:0.05，特征周期0.40s。最大地震加速度55cm/s2，双向输入按1∶0.85比例调整。选用了五条双向天然波和二条人工波，步长均为0.02s，有效持续时间均不少于18s。

图6 规范谱与地震波谱对比图

地震波平均谱曲线与规范谱曲线在统计意义上基本相符，如图6所示。

同时经判断满足0.65Qo＜Q单波＜1.35Qo及0.8Qo＜Q平均 ＜1.2Qo的要求。

弹性时程分析结果图形如图7、图8所示。弹性时程分析结果表格见表3。

图7 弹性时程分析－层间位移角曲线图

图8 弹性时程分析－最大楼层剪力曲线图

表3 弹性时程分析结果－层间位移

经过反应谱与时程分析基底剪力的对比，时程分析结果与反应谱分析结果吻合良好，最大层间位移角能满足国家规范要求。部分弹性时程分析的结果稍高于反应谱计算结果。根据抗震规范的要求(5.1.2条)，当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果取时程法的平均值和振型分解法的较大值。施工图阶段应对局部楼层的地震剪力进行调整，从而满足对时程分析的内力包络。

3.4 中震计算

中震弹性计算中把地震最大影响系数按中震考虑，αmax=0.34。保留荷载的分项系数，材料分项系数，但不计结构抗震的内力增大系数、结构的抗震内力调整。

中震不屈服计算中把地震最大影响系数按中震考虑，αmax=0.34。荷载的分项系数和材料分项系数均取1.0，钢筋和混凝土材料均采用标准强度，但不计结构抗震的内力增大系数、结构的抗震内力调整和承载力抗震调整系数γre。

根据本工程的性能目标要求进行相应构件的设计。

图9 X方向抗倒塌验算图

3.5 大震静力弹塑性时程分析

本工程非线性地震反应分析所采用的分析方法为弹塑性静力推覆分析分析法PUSH。计算软件为PKPM(2011)系列 PUSH＆EPDA程序。荷载加载方式选用矩形和CQC分布荷载，两方法计算结果接近。

因本工程有45度斜交构件，裙房以上主体主要方向为45度方向。故推覆分析共选取0、90、45、135四个方向进行计算校核。结果显示45度正交方向略大于0度正交方向，计算结果图形如图9、图10所示。

罕遇地震下45度方向层间位移角为1/121;135度方向层间位移角为1/190，均能满足规范要求1/120。在罕遇地震对应点之后的曲线还有一段上升态势。故可以说，结构能够经受7度罕遇地震的考验。

图10 Y方向抗倒塌验算图

相比较，主方向0度及45度方向接近规范限值，说明该方向刚度相对较弱，鉴于墙体数量有限，设计中在承载力能力方面应着重加强该方向墙体、边缘构件。

在相应加载步查看位移角曲线及结构主向位移曲线，曲线比较圆滑，无较大突变。即说明不存在明显薄弱层，结构刚度分布较合理。

通过查看结构塑性铰分布图，具体判断结构薄弱部位。本楼中连梁首先屈服、框架梁出现塑性铰。底部剪力墙有部分屈服破坏，框架柱均未出现塑性铰。设计中针对出现破坏的剪力墙墙肢着重加强其刚度、承载能力。尤其加强底部加强区相应墙肢边缘构件配筋。

4 其他

本工程主楼在裙房顶有尺寸突变，但本楼裙房面积较小，且根据其斜三角布置的特殊的平面特点，上下层的质心、刚心并未有较大变化。结构沿竖向无刚度突变及抗剪承载力突变。总体判断结构沿竖向布置较为规则，无明显薄弱层。

平面布置因有斜交构件，布置较不规则。设计中首先应保证各层质心、刚心尽量重合，使不出现较大偏心率。经过设计调整，基本满足以上要求，从而使本结构能较好的平动，最大位移比均有效地控制在1.2倍以内，且T3/T1＜0.85。使结构不出现明显扭转。并针对平面布置特点，计算按多角度复核计算。

由于建筑布置的先天性不足，使得本工程X向和Y向刚度相差较多，设计中通过设置剪力墙及矩形柱，尽量使两方向刚度接近，并使两方向的周期比 T2/T1＞0.8。

剪力墙:严格控制其轴压比，使轴压比均在0.5以内。并加强墙体配筋，底部加强区墙竖向分布钢筋配筋率不低于0.5%，上部墙体竖向分布钢筋配筋率不低于0.3%.加强底部加强区约束边缘构件配筋率，使其配筋率在1.2% ～1.4%。

局部框架柱:严格控制其轴压比，使轴压比均在0.75以内。并适当增加柱的配筋率，箍筋适当加密，使其在地震中有比较好的延性。并参考框架-剪力墙结构的要求，对框架柱进行0.2Q0调整，确保第二道防线的安全可靠。

5 结论

通过计算分析及以上处理措施，本工程的结构设计可以认为能够实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。整体结构是安全可靠的。

本工程历经波折，原设计165m，采用框架-剪力墙结构。2011年7月全国建筑结构超限审查通过，后由于各种原因，调整为目前方案，并于2011年8月底经过新疆建筑结构超限审查通过。目前工程在建中。

设计过程中特别感谢全国超限委员会专家戴国莹、袁金西、黄世敏等各位前辈大师以及北京建筑设计研究院审图中心总工程师孙跃先老师，华誉集团的毛信隆、朱金桥等老师的指导与支持。

[1]中华人民共和国行业标准，JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程，中国建筑工业出版社，2010

[2]中华人民共和国行业标准，GB 50011-2010建筑抗震设计规范，中国建筑工业出版社，2010

[3]超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点建质[2010]109 号

[4]徐培福，傅学怡，王翠坤，肖从真，复杂高层建筑结构设计，中国建筑工业出版社，2005

[5]徐培福，戴国莹，超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究，土木工程学报，2005.38(1)