绍兴环球纽约国际中心超高层中震性能设计

乐建新，王　欣，吴余飞，邬玉伟，陈瑞生

(1.杭州市城乡建设设计院股份有限公司，浙江 杭州 310004；2.浙江工业大学工程设计集团有限公司，浙江 杭州 310014)



绍兴环球纽约国际中心超高层中震性能设计

乐建新1，王欣2，吴余飞1，邬玉伟1，陈瑞生2

(1.杭州市城乡建设设计院股份有限公司，浙江 杭州 310004；2.浙江工业大学工程设计集团有限公司，浙江 杭州 310014)

摘要：以主体161.1 m高的绍兴环球纽约国际中心框架-核心筒结构双塔超高层为例，分析了关键结构构件和普通结构构件的中震性能目标确立过程，验算了整体结构和各结构构件在中震作用下的性能状态。验算结果表明，本工程结构在中震作用下能满足预定的中震性能设计目标要求。

关键词：中震性能设计；性能目标；中震弹性；中震不屈服

1工程概况

绍兴环球纽约国际中心总建筑面积近18万m2，最大结构高度为161.1 m，位于绍兴市迪荡新城，上部结构由两座42层塔楼(宾馆塔和公寓塔)及5层裙房组成。塔楼结构体系为框架-核心筒结构，裙房为框架结构，地下3层整体相连，嵌固端设计在地下室顶板，并满足抗震规范有关要求，建筑结构三维整体计算模型见图1。地面以上塔楼与裙房之间设置两道伸缩缝兼防震缝，在分析上部结构时，塔楼和裙房分为三个独立结构体系分别计算，并与整体多塔模型计算结果进行对比包络设计。裙房2层结构平面布置见图2。

结构设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级。两塔楼高宽比均为4.4，中筒高宽比为10.5。场地土类别为Ⅱ类，抗震设防类别为丙类。按6度抗震设防进行设计，抗震设计分组为第一组，场地设计特征周期为0.35 s。

图1　结构整体计算模型

本工程因建筑功能修改等因素使得设计周期较长，并经历了结构设计规范的更新，而新规范对抗震性能化设计已有较明确的规定。因此，尽管本工程平面及竖向结构布置均较规则，小震计算也未出现明显超限情形[1]，但考虑到塔楼高度已超《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3—2010)》[2](以下简称《高规》)A级高度的最大适用高度，且裙房局部有穿层柱和大悬挑，在20层还有钢结构连廊连接两塔楼等不利因素。为达到在保证安全的前提下兼顾经济性的目的，依然对本工程预设了中震性能目标，对关键构件进行中震弹性验算，对其余普通构件进行中震不屈服验算。

2中震性能设计目标的确定

国内外多次地震的震害表明，随着城市化进程的快速推进和城市人口密度的增长，城市建筑设施越来越复杂，地震所引起的经济损失也将越来越大。现行《建筑抗震设计规范(GB 50011—2010)》[3](以下简称《抗规》)和《高规》关于抗震性能化设计的内容已经考虑了控制建筑和设施的地震破坏，目的是为了在地震后能基本保持正常的生产、生活功能，减少地震对社会经济生活所带来的危害。随着建筑的平面和立面的复杂程度增加，按常规设计方法进行的抗震设计往往不能完全满足抗震设计要求。因而，结构设计应根据工程的具体情况采用不低于基本抗震设防目标的性能化设计方法，确定合理的抗震性能目标，采取恰当的计算和抗震措施，实现抗震性能目标的要求。

抗震性能化设计通常按照以提高结构局部或关键构件的变形能力并同时提高抗震承载力的原则进行。限于地震研究的现状和兼顾经济性考虑，本工程中震作用下性能设计目标确立过程如下：

由图2可见，因建筑体量较大，根据功能需要设计有多个大门厅，由于门厅柱两层通高形成穿层柱或仅一个方向有梁拉结，且作为上部楼层竖向荷载的主要支承构件，属于重要的结构构件。因此，我们拟定门厅柱均按“中震弹性”设计，对应的性能目标就是在设防烈度地震(中震)作用下，门厅柱仍处于弹性状态，并在施工图设计时保证穿层柱配筋不小于相邻不穿层的框架柱。对于裙房部分，因边跨大范围存在3.6 m大悬挑，挑梁及其框架柱也应视为关键构件，因而挑梁及边柱按中震弹性设计，并考虑竖向地震作用，高于规范要求(《高规》规定7度0.15 g时计入竖向地震作用，为基本要求)。作为关键构件的底部加强区剪力墙通常应按中震弹性(不屈服)设计，根据本工程特点我们将范围扩大到裙房上一层并往下延伸至基础顶，即核心筒剪力墙自基础顶至裙房上一层范围内抗剪按中震弹性设计，抗弯按中震不屈服设计。普通框架梁和剪力墙连梁作为耗能构件，按抗剪不屈服设计但允许出现抗弯屈服。此外，本工程在20层设有44 m跨空中连廊，两端支承连廊的框架柱按中震弹性设计，并将其抗震等级提高至一级。综上分析，本工程最终确定的中震性能目标见表1。

3中震计算分析

3.1计算参数

为判断结构各部位是否满足表1的性能目标，采用《抗规》第3.10.3条规定的中震地震影响系数进行反应谱分析。计算采用SATWE和ETABS工具完成，对于本工程两者的计算结果并无明显差异，本文将根据SATWE计算结果进行分析。在进行中震计算时不考虑风荷载参与组合，同时考虑到填充墙均为轻质隔墙且在设防烈度地震时填充墙刚度有所退化，故周期折减系数取1.0；同理，考虑连梁和楼板在中震时出现裂缝等轻微破坏，连梁刚度折减系数取0.55～0.8，中梁刚度系数按程序根据规范自动取值，且控制在1.5以内。

中震弹性计算时，与抗震等级有关的内力调整系数(强柱弱梁、强剪弱弯调整)均取1.0；荷载分项系数按设计值取不变。中震不屈服计算时，与抗震等级有关的内力调整系数均取1.0；荷载分项系数取1.0；抗震调整系数rRE取1.0；材料强度采用标准值。

3.2计算结果分析

中震作用下整体结构的、剪重比、基底总剪力、最大层间位移角计算结果见表2。本文仅给出公寓塔楼整体计算结果。

表2　中震作用下公寓塔楼整体计算结果

整体计算结果表明，两塔楼以及裙房结构整体均能满足中震设计要求。构件的中震不屈服判别按下述方法进行：先求出结构构件的内力标准值，再将内力标准值与构件的屈服承载力标准值对比来判断是否屈服以及屈服的程度。其中连梁屈服承载力计算采用《高规》提供的公式计算。

因本工程地处6度区且场地条件较好等原因，验算结果显示两塔楼的核心筒和框架柱以及裙房的框架柱在中震作用下保持着良好的弹性性能，穿层柱及搭连廊的框架柱虽处于弹性状态，设计时仍采取提高抗震等级或调整配筋等措施以提高其抗震承载能力；框架梁及核心筒连梁均未出现剪切屈服的情形，但有一部分连梁进入弯曲屈服状态，设计时通过调整已屈服和接近屈服的框架梁及连梁的配筋适当提高其承载力。中震不屈服验算表明，在中震作用下各构件的屈服状态基本是先有部分连梁屈服，其次有部分框架梁接近屈服，而竖向构件则未出现屈服状况。根据验算结果,采取调整配筋和抗震等级提高构件承载能力等措施，从设计上保证本工程在中震作用下的结构抗震性能目标的实现。

4结语

本文简要介绍了绍兴环球纽约国际中心超高层结构中震性能设计的主要内容，包括性能目标的确定、计算参数选取和计算结果分析等。计算结果表明，本工程能实现预设的中震作用下抗震性能目标要求。

参 考 文 献

[1]恽波,乐建新,裘涛,等.双塔超高层建筑结构设计[J].浙江建筑,2010,27(4):11-14.

[2]中国建筑科学研究院.JGJ3—2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[3]中国建筑科学研究院.GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.

收稿日期：2016-03-11

作者简介：乐建新(1982—)，男，江西抚州人，工程师，从事建筑结构设计工作。

中图分类号：TU352.1+1

文献标志码：B

文章编号：1008-3707(2016)07-0013-03

Design of the Medium Seismic Performance for the Super High-RiseBuildings of the Global New York International Center in Shaoxing

LE Jianxin1, WANG Xin2, WU Yufei1, WU Yuwei1, CHEN Ruisheng2