深圳某超高层建筑的超限可行性分析

摘 要 以深圳市某平面不规则的高层建筑为分析对象，对结构进行了弹性时程分析，同时还对结构整体以及薄弱连接处进行了设防地震下的验算。在罕遇地震下，对结构进行了动力弹塑性分析。按照小中震设计和大震复核的基本思路分析，结果表明，工程能满足拟定的抗震性能目标。

关键词 多遇地震;薄弱连接区;罕遇地震;性能目标

Abstract The analysis object is a high-rise building with characteristics of irregular plane in Shenzhen. The elastic time history analysis of the structure was carried out， and the whole structure and weak joints were also checked under the fortification earthquake. Under rare earthquakes， dynamic elastoplastic analysis of the structure was carried out. According to the analysis of the basic ideas of the design of small earthquakes and the review of large earthquakes， the results show that the project can meet the proposed seismic performance targets.

Key words Frequently occurred earthquake; Weak area; Rare earthquake; Performance objectives

1工程概況

本工程位于广东省深圳市南山区。本工程为Ⅲ类场地，抗震设防烈度是7度，设计地震分组为第一组。本工程为带局部转换的剪力墙结构，结构高度为119.3m，地下一层板面为嵌固端，地下四层为甲类人防地下室，地上设28层，地下4层，但抗震墙转换率不超过10%。地基基础设计等级为甲级，建筑桩基安全等级为二级。基础拟采用冲孔灌注桩，以中风化岩为持力层，桩径φ1200～2200，底板厚度取1000mm。

2弹性时程分析

选取七条地震波对该结构进行小震弹性时程分析，其中2条为场地人工波，其余5条为天然波。从主要计算结果中可以看出，在结构的中下部，振型分解反应谱法的层间剪力均大于采用时程分析法求解得出的平均层间剪力，但在结构顶部，时程分析法求解得出的结果稍大，可能会使结构顶部产生鞭梢效应，所以在采用振型分解反应谱法进行结构弹性分析时，宜考虑高振型给结构顶部带来的不利影响[1]。

3设防地震分析

在设防地震作用下，为了准确模拟计算，用纤维单元模型的XTRACT程序采用平截面假定方法进行构件截面承载力计算。PMM曲线为轴力和两个方向弯矩的内力组合设计值和该位置截面承载力的比值，水平轴为弯矩比值，竖轴为轴力比值，通过将内力组合设计值和截面承载力进行对比，将截面任意方向正则化，从而将三维PMM曲线表达为在二维平面图，图中的圆线（半径为1.0）为承载力最大值，内力组合值在圆中表示PMM承载力满足中震弹性要求。

如图1为在设防地震作用下，典型截面柱的承载力验算结果，分析可得，典型截面转换柱承载力可以满足性能目标的要求;落地剪力墙抗弯承载力验算如图2所示，落地剪力墙抗弯承载力有较大富余，满足中震不屈服要求[2]。

4楼板应力分析

采用弹性反应谱方法和弹性时程分析法分别计算弹性楼板应力。楼板在X向地震作用下拉应力均在1.43MPa以下，低于混凝土抗拉强度设计值。

结构存在细腰区域如图3，该区域的两端连接着两个主体结构，在地震作用下，该细腰区域有可能会先于竖向抗侧力构件发生破坏，将会直接导致其两端连接着两个主体结构成为两个独立的塔楼，完全改变了整体结构的动力特性，较大程度降低了整体结构的抗震性能，所以对该薄弱区域的楼板进行应力分析非常必要。

根据应力云图可以看出，在设防烈度地震和罕遇地震作用下，大部分楼板面内应力均满足相关规范要求，是因为加厚了转换部分的楼板，减少转换部分的楼板开洞，充分发挥楼板的整体性。细腰区域内的楼板，局部产生应力集中现象，其薄弱部位的楼板拉压应力均满足要求;在细腰区域，虽然楼板局部开洞较大，在楼板开洞边缘处合理设置一定的剪力墙与连梁，在薄弱部位的楼板开洞处可以极大提升结构整体性。

5罕遇地震作下非线性地震反应分析

5.1 材料本构模型

在Abaqus中能够有效模拟结构在罕遇地震作用下的受力性能，合理选择材料本构关系非常重要，其中本工程混凝土材料本构关系采用单轴受压下应力-应变关系模型，钢筋采用双折线本构模型，钢筋混凝土构件采用了修正武田三折线，钢结构构件则采用了标准双折线滞回模型，剪力墙单元采用理想弹塑性双折线本构模型。

5.2 计算结果

图4-5分别为罕遇地震下结构的损伤情况，结构在罕遇地震作用下，连梁首先屈服，框架梁部分屈服;墙体损伤较小。可以看出，连梁首先屈服，框架梁部分屈服，达到了结构在大震作用下的耗能作用，大部分剪力墙未进入屈服阶段，其损伤较小，有效地保护了整体结构的竖向构件能够继续承担竖向荷载，符合“强柱弱梁”抗震概念设计的要求。在罕遇地震作用下，结构最大层间变形满足规范要求，结构满足“大震不倒”的要求。

6结束语

按照对整体结构小中震设计和大震复核的基本思路分析，同时，还对结构及薄弱连接处进行了设防地震下的验算，结果表明带局部转换层、平面不规则的高层结构按照多遇地震弹性设计时能够规范满足，结构在罕遇地震作用下能满足拟定的抗震性能目标。

参考文献

[1] 佚名.深圳宝吉项目三期工程场地地震安全性评价报告[R].广州：广东省工程防震研究院，2012.

[2] 佚名.广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则[R].广州：广东省住房和城乡建设厅，2013.

作者简介

杜军（1967-），男，河南信阳人;学历：本科，职称：工程师，现就职单位：深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司，研究方向：超限高层抗震。