某超限高层建筑弹性时程分析
武汉某超限高层住宅结构抗震分析设计
第50卷增刊建筑结构Vol.50 S2武汉某超限高层住宅结构抗震分析设计曹源，李智明（中信建筑设计研究总院有限公司，武汉430000）[摘要] 武汉某住宅超限高层项目结构高度138.3m，采用框架-剪力墙结构形式，剪力墙为钢筋混凝土剪力墙，框架柱为钢管混凝土柱，属于B级高度建筑，存在扭转不规则、凹凸不规则、穿层柱等多项不规则项。
利用YJK、MIDAS Builiding、SAUSAGE等计算软件对结构进行小震弹性分析、小震弹性时程分析、中大震等效弹性分析、大震弹塑性时程分析，并补充了弱连接处楼板抗震性能化设计以及穿层柱屈曲分析。
计算结果满足规范要求，可供同类工程设计参考。
[关键词] 框架-剪力墙结构；钢管混凝土柱；性能化设计；楼板损伤分析；穿层柱屈曲分析中图分类号：TU355 文献标识码：A 文章编号：1002-848X(2020)S2-0234-05Seismic analysis and design of a high-rise residential structure in WuhanCAO Yuan, LI Zhiming(CITIC General Institute of Architecture Design and Research Co., Ltd., Wuhan 430000, China)Abstract: The structural height of a high-rise residential project in Wuhan is 138.3m. It is a frame-shear wall structure, the shear wall is a reinforced concrete shear wall and the column is a steel tube concrete column, which belongs to the B-level height building.There are a number of irregularities such as torsion irregularities, uneven irregularities, and through-layer pillars.This article uses YJK, MIDAS Builiding, SAUSAGE and other calculation software to perform small earthquake elastic analysis, small earthquake elastic time history analysis, medium and large earthquake equivalent elastic analysis, large earthquake elastoplastic time history analysis, and supplements for weak earthquakes.This article uses YJK, MIDAS Builiding, SAUSAGE and other calculation software to perform small earthquake elastic analysis, small earthquake elastic time history analysis, medium and large earthquake equivalent elastic analysis, large earthquake elastoplastic time history analysis. It also supplements the seismic performance design of the floor slab at the weak connection and the buckling analysis of the through-story column. The calculation result meets the requirements of the specification and can be used as a reference for similar engineering design.Keywords:frame-shear wall structure; concrete-filled steel tube column; performance-based design; floor damage analysis; buckling analysis of stratified column1工程概况本项目总建筑面积13.59万m2，包含10栋办公楼、1栋商业建筑及1栋住宅。
某超高层住宅大震弹塑性分析
某超高层住宅大震弹塑性分析摘要：以深圳某超高层住宅为分析对象，该项目建筑总高度147.65米，剪力墙结构，该项目存在高度超限、扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续等多项超限内容。
采用抗震性能化设计，采用 SAUSAGE 软件进行大震弹塑性时程计算，并针对超限提出相应的技术措施，分析结果表明整体结构可以达到预定的性能目标。
关键词：超高层建筑；超限结构；大震作用；性能化设计1 工程概况本项目位于深圳市光明新区光明办事处，由A座～F座超高层住宅、商业配套用房、物业用房、社区配套用房、架空车库及地下车库组成。
本文分析对象A座住宅地上层数为49层，地下2层，建筑总高度147.65m，结构类型为剪力墙结构，标准层结构平面布置见图1。
结构崁固端为一层楼面，整体结构计算模型见图2。
塔楼结构体系设防标准见表1。
图1 上部结构标准层结构平面布置图2 整体结构计算模型表1 结构体系设防标准2 结构超限分析及抗震性能目标2.1 结构超限分析按照《高规》[2]、广东省《高规》[3]、《抗规》[4]及建资文件[1]，本工程结构高度147.65m，已超过7度（0.1g）区钢筋混凝土剪力墙结构A级最大适用高度120m，高度超限，为B级高度建筑。
另外本项目还存在如下不规则情况：（1）扭转不规则：考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2；（2）凹凸不规则：平面凹凸尺寸大于相应边长的30%；（3）楼板不连续：有效宽度小于50%，开洞面积大于30%，错层大于梁高；（4）尺寸突变：竖向构件收进位置高于结构高度20%且收进大于25%，或外挑大于10%和4m，多塔。
根据文献[1]，本工程属于超限工程，需要进行超限高层建筑工程抗震设防专项审查。
2.2 超限设计的措施及对策（1）计算措施（a）采用抗震性能化设计方法。
本工程抗震原则为小震不坏、中震可修、大震不倒；同时本工程抗震设计采用基于性能的设计方法。
（b）采取至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体分析。
某超限高层结构抗震设计
某超限高层结构抗震设计[摘要]主要介绍了某b级高度超高层办公楼项目的结构布置，抗震计算分析及结构概念设计。
针对其超高的超限特点，采用基于性能的抗震设计，经多模型，多软件的弹性比较分析及动力弹塑性补充计算，保证设计能够覆盖结构的各种实际受力状态。
使结构的抗震性能满足规范及性能目标的要求。
[关键词]超限高层; 抗震性能目标; 弹性分析; 动力弹塑性分析中图分类号：tu241.8 文献标识码a 文章编号seismic design of exceed-limit tall building of a project gao fei（huasen architecture & engineering design consultants ltd.,shenzhen 518054）abstract: the structure plan, the seismic analysis and the seismic fortification measures of a project is described in the article. for the exceed-limit height, performance based seismic design was adopted, and the elastic analysis of multi-models using different programs and the static elastic-plastic analysis are given to ensure all the potential states of loading are enveloped. some specific constructional measures are taken to assure the design meets the performance objectives.keywords: exceed-limit tall building; seismic performance objectives; elastic analysis; elastic-plastic analysis0工程概述本工程为一栋36层办公楼，地下设有2层地下室，总高度147.80 m。
某超限结构设计分析
某超限结构设计分析摘要：我国当前的经济水平持续提高，尤其近年来高层建筑的项目数量明显增多。
但多数高层的结构均超过规定范围，形成了不同类型的超限结构，主要在高度、结构体系等方面超出规定限额。
超限的建筑会普遍在一个或多个方向上出现抗震概念不合理的情况，因此针对超限高层的结构和体系的设计进行分析便具有更高的必要性。
在此背景下，本文依据具体的案例，针对超限结构的设计开展系统的分析。
案例工程为高于A级高度的建筑，且建筑内的部分楼板为不连续的高层超限结构类型，因此在设计时便需运用不同的专业化软件来对其结构进行科学分析，此外还需开展弹性和弹塑性时程的分析，并对建筑的抗震进行合理设计。
通过计算结果的分析可知，全部指标均能够满足标准要求，且能够达到抗震性能方面的标准，建筑的结构具有一定的稳定性，抗震性能良好。
关键词：高层超限结构；弹性时程分析；弹塑性时程分析；抗震性能化设计引言所谓的超限高层便是指超过标准要求限制的建筑类型，超限高层对高度和层数并未提出明确的标准。
只要高度在120m以上的框架剪力墙结构便可称为超限高层，此外还有高于100m的剪力墙、55m以上的网架结构、高于28m的网架无盖结构等。
不管建筑的高度达到多少，超限高层的结构施工需更高的安全和技术手段参与实施。
建筑本身的高度会直接对结构的内力位移等数据产生影响。
结构通常会具有承担水平和竖直方向载荷作用的职能。
而低层结构在受到水平方面的荷载作用力后，其结构内力和位移数值较小，通常可忽略。
高层建筑结构的荷载会在层数提高的情况下也随之增加。
在超高层的建筑中，虽然竖向的载荷在结构的设计方面会发挥较为关键的作用，但水平荷载其实起到了决定性的影响。
两种方向的荷载所占的比重便可导致结构的设计产生一定的差异。
而与多层建筑比较来讲，高层建筑的水平荷载量明显较高，结构的抗侧力稳定性也是在设计高层建筑时所需重点思考的问题。
在地震多发区，高层建筑会明显受到较高的地震影响，因此高层建筑的抗震结构设计也需更为严谨和科学。
某超高层结构的弹塑性时程分析
不倒 ” 的设 防要 求。
关键 词 复 杂超 高层 结构 ，弹塑性 时程 分析 ， 抗 震性 能 ， 罕遇 地 震
Ｅｌ ａ ｓ ｔ ｏ － ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｔｉ ｍｅ Ｈｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｙ Ａห้องสมุดไป่ตู้ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ Ｈｉ ｇ ｈ－ ｒ ｉ ｓ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
摘
要
对 于超 限的复 杂 高层 建 筑 结构 需要 进 行 弹 塑 性 分析 和 计 算 来验 证 “ 大震 不倒 ” 的设防要求。
某超 高层 结构 结构布 置 复杂 ， 高度 超 限 ， 为 了研 究其 在 地震 作 用下 的抗 震 性 能 ， 对 其进 行 弹 塑性 时程 分
析 。采 用 Ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ一 ３ Ｄ 、 Ｎ ｏ ｓ ａ Ｃ Ａ Ｄ 建 立模 型 ， 主要 分 析 结 构在 ７度 罕遇 地 震 下 弹塑 性 时程反 应 ， 研 究结 构 在 大震作 用下 受力状 态和 变形 能 力 。通过 对 两个程 序得 到 的结 构在 罕遇 地震作 用下 的整体 反应 指标 和
第２ ９卷第 １期
２ ０ １ ３年 ２月
结
构
工
程
师
Ｖｏ １ ． ２９．Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ３
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｌ Ｅｎｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｓ
某超 高 层 结 构 的弹 塑性 时 程分 析
张 云 雷 吴 晓 涵
（ 同 济 大 学 结 构 工 程 与 防灾 研 究 所 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
某超限高层的抗震性能分析
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡ ＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴ ＵＲＥ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． ０ １３ ３
Ｏ ｔ ２ ０ ｃ ０ ８
・ ８１ ・
・
结 构 ・ 震 ・ 抗
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ８ ３—０ １０ １ ０ —８ ５ ２ ０ ）００ ８ —２
某 超 限 高 层 的 抗 震 性 能 分 析
龚 胡 广
摘 要 ： 对 广 西 某超 限高 层 进 行 了抗 震 性 能 的计 算 分 析 ， 论 了超 限 高 层 抗 震 设 计 计 算 分 析 中需 注 意 的方 面 ， 针 讨 并对 结
构 进 行 了补充 弹性 动 力 时程分 析 ， 果 显示 ， 结构 在 竖 向 虽然 有 大开 洞 ， 无 明显 薄 弱层 ， 结 该 但 结构 抗震 性 能 满足 规 范 要求 。
１ 工 程概 况
广 西 财 经学 院 图 书 馆 大 楼 位 于 南 宁市 明 秀 西 路 广 西 财 经 学 院西 校 区 内 ， 工 程 总 占地 面积 ４５７ｍ２拟 建 建 筑 物 层 数 为 ： 本 ２ ， 主 楼 地上 １ 层 ， ０ 附楼 分 别 为 ５ ～８层 ， 下 室 １ ； 个 建 筑 物 地 层 地 层 整 面 以上 高 度 为 ２ ． －４ 地 下 室埋 深 ５０ｍ， 剪 力墙 结 ６ ２ｍ－ ５ ９ｍ， ． 框架
有 必要 对 其 进 行 多 个 软 件 下 的 抗 震 性 能 的对 比 分 析 。本 文 以 一 型 分 解 反 应谱 法 和时 程 法 计 算 结构 响应 。 实 际 的工 程 为 例 ， 用 两 种不 同 的结 构 计 算 软件 进 行 抗 震 性 能 的 采
某超限高层建筑塔楼结构设计介绍
某超限高层建筑塔楼结构设计介绍摘要：本文所介绍塔楼建筑物主体高度250m，核心筒部分及屋顶钢架高度升至280m，高宽比为7.7，属超b级高层建筑，针对本工程的具体特点，文章着重论述了结构设计的策略。
分别采用etabs 和satwe软件对结构进行了弹性小震场地谱、规范谱分析、时程分析、中震不屈服分析、静力弹塑性分析，通过对计算结果的分析比较，证明结构设计成功解决了结构超限问题，结构设计是安全可靠的。
本文的有关方法和结论可为相关工程提供参考。
关键词：超高层；钢管混凝土叠合柱；动力弹塑性分析；时程分析；设计中图分类号：tu398 文献标识码：a 文章编号：1 工程概况本文介绍的为深圳某超高层塔楼建筑面积108937（不含避难层）m2，主要包括办公用途，建筑物主体高度250m，核心筒部分及屋顶钢架高度升至280 m（超b级），高宽比为7.7，地上部分65层。
工程的结构设计基准期为50年，塔楼的安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，场地特征周期为0.35s，基本地震加速度为0.1g，建筑场地类别为ii 类，抗震设防类别为丙类，设计地震分组为一组。
2 结构设计策略由于本工程地处深圳市，该地区的特点为：风荷载大、地震作用相对较小，因此提高结构的抗侧刚度是结构设计的关键。
根据以上特点和建筑功能的要求，钢筋混凝土框架-核心筒结构体系是一种经济可行的结构体系。
作者在结构初步设计阶段也曾对该塔楼采用了钢-混凝土混合结构体系，由于钢梁的刚度仅为同高度的混凝土梁的30%左右，计算结果表明，混合结构体系很难满足规范对结构的刚度要求，若要满足要求，则必须设置2~3个加强层，这样将带来结构受力的复杂性和设备层使用的不便性。
因此，本塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。
由于核心筒高宽比较大（比值为18.7），如何充分发挥核心筒的抗侧效率工程面临的一个挑战，在设计中通过加厚外围墙体厚度（即筒体翼缘墙体的厚度），以使核心筒获得较大的抗侧刚度，筒体翼缘墙体的厚度随着建筑高度增加逐渐减小（核心筒墙体厚度由1300mm逐渐变化到400mm厚），以获得较大的使用空间。
弹性动力时程分析地震波选取方法探讨
弹性动力时程分析地震波选取方法探讨摘要：本文根据珠海市某超限高层弹性动力时程分析结果，探讨了选波方法。
研究表明，采用小样本容量的地震波输入时，天然波输入数量的增加可以降低地震波的总体离散性，按规范推荐的比例输入三向地震波加速度是合理的。
关键词：结构设计；弹性动力时程分析；地震波Abstract: in this paper, according to the Zhuhai city high-rise overrun elastic dynamic time-history analysis results, discusses the selection of wave method. Studies show that, using the small sample size of earthquake input, natural wave input quantity increase can reduce the overall dispersion of seismic wave, according to the standard recommended proportional input three to seismic wave acceleration is reasonable.Key words: structural design; elastic time-history dynamic analysis; seismic wave近年来，随着我国社会经济的发展，各类高层建筑在全国各地日益增多。
它们新颖别致、多样化、复杂化和独特个性等特点给城市带来崭新面貌的同时也给高层建筑结构设计者带来了严峻的挑战。
《建筑抗震设计规范》[1]第5.1.2条和《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]第4.3.4条规定了高层建筑应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充验算的范围。
本文对珠海市某超限高层建筑进行弹性动力时程分析，探讨地震波的选取方法。
某超限高层住宅结构设计
某超限高层住宅结构设计摘要：该项目为110米框支剪力墙结构的超限高层住宅，采用satwe及midas building进行弹性时程分析，采用push&epda进行大震下的推覆分析，同时用midas gen进行了楼板的应力分析。
通过分析得出结构能满足抗震性能设计的要求，可供同类工程参考。
关键词：超限高层；框支剪力墙结构；时程分析；弹塑性分析中图分类号：1 工程概况本工程位于深圳市南山区，总用地面积约2.4万平方米，总建筑面积为12.6万平方米，由两栋25层的高层住宅和三栋32层的高层住宅组成。
由于该项目场地为山地且微风化岩石面较浅，a、b、c座无全埋地下室，嵌固端取在基础面，建筑的结构计算高度为110.3米。
本文以c座为例进行介绍（图1）。
结构设计使用年限为50年，安全等级为二级，结构重要性系数γ。
= 1.0，抗震设防类别为丙类，所在地区抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，基本加速度值为0.10g，50年一遇基本风压0.75kn/m2，地面粗糙度类别为c类。
2 抗侧力及竖向承重体系结构为底部大空间部分钢筋混凝土框支剪力墙结构体系。
根据建筑功能要求并结合结构受力的需要，利用电梯井、楼梯间设置筒体剪力墙，标准层墙厚为 200～300mm，转换层周边等局部位置设落地剪力墙，其它位置均为框支墙柱转换墙体，以满足建筑对裙楼及地下室设计大空间的要求。
为减少转换层的上、下层刚度突变，通过计算分析，落地剪力墙及筒体厚度一般在400mm左右，局部设200～600mm厚的墙体。
转换层布置见图2。
3 超限判定依据《高规》（jgj3-2010）及《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）规定：1）高度超限：7度区的钢筋混凝土部分框支抗震墙结构超过100米时为超限高层建筑，本塔楼结构计算高度为110.35m，超过限制；2）扭转不规则：较多层考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2；综上所述，本工程为超限的复杂高层建筑，应进行超限抗震专项审查。
超限高层结构抗震分析方法及要点
超限高层结构抗震分析方法及要点目前，超限建筑工程的判别的具体实施是按照根据建质[2015]67号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对规范涉及结构不规则性的条文进行逐条检查，该检查又分为一般规则性超限检查和特别规则性超限检查。
某竖向体型收进的复杂高层建筑，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组为第三组，场地类别Ⅱ类。
地上20层（不包括机房层），结构主屋面高度为103米，本工程属于竖向体型收进体系，立面每隔五层三次收进，且收进尺寸大于《高规》3.5.5条要求。
平面布置偏心率较大，属于平面不规则竖向不规则结构。
2 针对上述超限建筑的结构抗震性能目标的确定根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，并参考《建筑工程抗震性态设计通则》，综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构本身特点、建造费用和修复难易程度等因素，根据《高规》对抗震性能目标的划分，结构抗震性能目标定为C级。
性能目标C是指小震下满足结构抗震性能水准1的要求，中震下满足性能水准3的要求，大震下满足性能水准4的要求。
其性能目标的细化如下表所示：3 结构分析方法及步骤3.1 多遇地震分析（1）应用SATWE和YJK、PMSAP结构分析软件分别对结构分析，对比结构的阵型、周期和质量等，用以验证软件结构计算结果的一致性和准确性。
（2）通过分析比较结构在各种作用效应组合下的整体性能指标，进一步验证两种计算模型的一致性和准确性，并验证结构的整体性能指标和构件的内力分布是否符合设计规范的要求和结构抗震概念设计的原则。
（3）多遇地震下的弹性时程分析，按建筑场地类别和设计地震分组选用5条实际强震记录和2条人工模拟地震地面加速度时程曲线，通过YJK模型对结构进行小震弹性时程分析，以确定地震波弹性时程分析结果的有效性。
3.2 设防地震分析（1）采用SATWE/YJK软件进行中震弹性及中震不屈服计算，复核各类构件是否达到性能目标C在中震作用下对构件性能水准的要求。
某超高层建筑结构超限设计
某超高层建筑结构超限设计摘要：本文结合某超高层建筑结构的超限设计实例，对其结构选型、弹性计算、弹性时程分析和静力弹塑性推覆计算等进行了分析，并提出超限处理措施。
关键词：超高层建筑结构设计超限设计1 工程概况及超限情况该工程总面积17.5万m2,由8栋塔楼组成,设2层地下室。
本文介绍两栋塔楼结构超限设计情况,供设计人员参考。
本工程地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,建筑场地为ⅱ类。
主体采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构,部分采用钢-混凝土组合结构。
墙柱混凝土强度等级为c60～c25,梁板为c35～c30。
除外墙采用190mm厚混凝土空心砌块作围护墙外,其余内隔墙均采用蒸压加气混凝土砌块。
本工程基本风压按100年重现期风压w0=0.6knm2, 地面粗糙类别为c类,体型系数为1.4。
各楼层构件主要截面分别如下:地下1、2层底板厚度分别为150, 500mm,顶板厚180mm;楼板厚度为3层150mm,标准层120～150mm,屋面层150mm。
从下至上,柱截面由1200×600缩小至1000×500,剪力墙厚400～300mm;框架梁截面300×650～400×900,次梁为200×400～200×700。
按《高规》[3]4.2.2条规定,全落地剪力墙结构高度限值7度a级为120m,b级为150m,因此本工程结构高度超限是设计中需要解决的主要问题,且高宽比均超出b级高度建筑的高宽比限值为7.0,而两栋分别为7.10和7.12, 也已超出规范限值。
此外,一栋还存在ⅰ类平面扭转不规则的超限情况。
2 结构选型与布置针对上述工程情况的特殊性,我们在结构选型和布置方面采取了以下措施:（1）在两栋之间设置防震缝,缝宽350mm,±0.000以上分开。
（2）本工程结构布置采用剪力墙结构体系,主要抗侧力构件为剪力墙,除围绕电梯间设置核心筒外,各栋在外围均通过设置剪力墙和连梁的围合结构形成多个闭合或半闭合筒体,以增强整体结构的抗侧刚度(如图1)图1标准层结构平面布置图⑶由于各栋房间均集中在平面的下方,而核心筒偏于平面的上方,因此布置剪力墙时适当减小了平面上方的剪力墙长度,使各栋塔楼刚度中心与质量中心均基本重合,同时避免了上下剪力墙压缩比相差过大而造成的结构前倾现象(如图1) 。
103 天津某超高层项目ABAQUS软件大震弹塑性时程分析报告
[] = [] + []
α = 4ξπ/T
上式中，[]为结构阻尼矩阵，[]和[]分别为结构质量矩阵和刚度矩阵。实际工程计算时，
常忽略 β 阻尼，α 由阻尼比 ξ与周期 T 反算而得。
1.4.6
分析步骤
第一步：施工模拟加载。利用 ABAQUS 隐式计算模块 ABAQUS/STANDARD，通过单元的“生”
1.5.1
结构总体变形控制
（1）能够完成整个弹塑性时程分析过程而不发散；
（2）结构的最终状态仍然竖立不倒；
（3）结构主体的最大层间位移角小于规范限值，框架-核心筒结构为 1/100。
1.5.2
构件性能目标
《高层建筑混凝土结构技术规程》 （JCJ3-2010）第 3.11 节 结构抗震性能设计，将结
构的抗震性能分为 1～5 五个水准，对应的构件损坏程度则分为“无损坏、轻微损坏、轻度
损坏、中度损坏、比较严重损坏”五个级别。
《建筑抗震设计规范》
（GB5001-2010）附录 M
提供了实现构件性能水准评价的具体方法。
在 Abaqus 软件中构件的损坏主要以混凝土的受压损伤因子及钢材（钢筋）的塑性应变
程度作为评定标准，参照前述规范条文采用如下损伤程度与构件性能水准的对应关系：
1）钢材在屈服后其强度并不会下降，衡量其损坏程度的主要指标是塑性应变值。设钢
条相同。但对整个剪力墙构件而言，由于墙肢一般不满足平截面假定，在边缘混凝土单元出
现受压损伤后，构件承载力不会立即下降，其损坏判断标准应有所放宽。考虑到剪力墙的初
始轴压比通常为 0.5～0.6，当 50%的横截面受压损伤达到 0.5 时，构件整体抗压和抗剪承
载力剩余约 75%，仍可承担重力荷载，因此以剪力墙受压损伤横截面面积作为其严重损坏
某超限高层结构的多程序弹塑性时程分析对比
主要 抗 侧 力构 件 模 型 的 对 比
Ｐｅ ｆ ｍ ． ｒｏｒ ３Ｄ Ａｂａ ｕｓ ｑ
非 线 性 分析 能 力 ，在 航 空汽 车石 油 等众 多领 域 的有 广泛 的应 用 ，在 我 国用
计 算地 震质 量 Ａ ａ ｕ 进 行 建筑结 构 的弹 塑 ｂ ｑｓ
２ ０９ ０ ｏ ９ ，６ ｎ ｔ
领 域较 为 认 可 且 应用 较 多 的程 序 ， 体现 了 “ 于性 基 能 的抗 震 设 计 ” 的思 想 ， 能够 实 现 基 于 Ａ Ｃ ４ Ｔ 一 ０和
Ｆ Ｍ 一 ４ 对 结构 进 行抗 震性 能评 估 。Ａ ａ ｕ ＥＡ４０ ｂ ｑ ｓ足通用
地址 ： 深圳市福 田区中审人 厦 ８楼
，
１模型 与相关参数
１ １整体模 型 ．
； 其他 部分 用 弹 性 壳 元 模 拟
１ 层 （ 高 ３ ．ｍ ６ ．ｍ 从塔 楼 外伸 大悬 臂 ，Ｘ向 Ｏ 标 ８７￣ ３１）
两 侧外伸 ５ ｍ ４ ，Ｙ向两侧外 伸 ２ ｍ ２ ，形 成 １ ２ ６ ｍ× ９ ｍ ８ 的大悬 臂裙楼 ，Ｘ向外伸 １ ｍ 设支 撑一 道 以支撑 裙 ８处 楼 的 竖 向荷 载 。整体 结 构体 系 可 以认 为 由三 部 分构
成 ：（） 楼部 分为框 筒 结构 ， 由核心 筒和 外 围框 架 １塔
构成， 而框 架梁 柱大 都为 型钢混 凝土 或钢 管混凝 土组
灞一
合 构件 ；（） ２ 大悬 臂裙楼 部 分为钢 桁架 体系 ；（） 部 ３底 支 撑 则 由钢 管 混 凝 土 和 钢 桁 架构 成 。
根据 《 高规 》的规 定 ，Ｂ 高度钢 筋混 凝 土框架 级
地 震作 用下的整体反应 指标 和构件损伤 情况进行 了对 比，结 果表 明，三个程序得到 的整体反应计算 结
超限高层住宅建筑的抗震设计
超限高层住宅建筑的抗震设计摘要：目前超限高层建筑越来越多，本文采用PKPM和ETABS、PERFORM 3D有限元分析程序，对工程进行了详细的弹性及弹塑性的计算分析，根据分析结果，就工程中的各项超限指标提出了相应的概念设计原则及处理措施。
关键词：超限高层住宅建筑；抗震性能设计；弹性分析；弹塑性分析1、工程概况某超高层住宅建筑位于深圳市南山区，地面以上54层，地下2层，主体结构建筑高度 175.6m。
设计使用年限50年，结构安全等级二级，抗震设防类别为丙类，地基基础设计等级为甲级；根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及工程地质勘察报告，本场区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，特征周期值为0.35s，属建筑抗震一般地段。
风荷载计算时，整体位移验算采用50年重现期的风压值0.75kN/m2，承载力计算采用50年重现期风压值的1.1倍0.83kN/m2。
2、荷载及作用2.1 风荷载2.1.1 规范风荷载2.1.2 风洞试验数据本工程建筑风洞实验模型由广东省建筑科学院完成，以下列出相关的风洞实验结果。
风洞实验报告提供了各楼层等效风荷载值，风洞实验结果表明基底剪力作用最大的风作用方向同风吹来的方向有一定的夹角。
50年重现期风压下塔楼基底最不利结果见下表。
2.1.3 风荷载计算数据的选择（1）风荷载作用下X方向楼层剪力（2）风荷载作用下Y方向楼层剪力图2.1 规范风荷载和风洞实验的计算结果对比图为便于同规范风荷载比较，我们将基底剪力最大的方向作为相应的风作用方向，分别按照规范风荷载和风洞实验数据进行计算，图2.1给出了塔楼X、Y向按风洞实验和规范风荷载计算结果的比较。
从图中结果可以看出来风洞实验结果比规范风荷载小。
考虑到周边建筑实际同风洞试验有一定差别（周边超高层建筑实际施工情况），因此本工程进行风荷载作用下位移及构件承载力计算时，取规范风荷载进行设计计算。
某超高建筑结构的弹塑性动力时程反应分析
３ 分 析 方 法
弹塑 性 时程反 应分 析是 对结 构物 在 实 际地震 波 的激励 下进 行数 值求 解 ，能对 复杂 结构 的地震 反应 效应 做 出直接 的判 断 。本次 弹塑 性地 震 时程 反应 分析 就采 用 了 ＡＢ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ软件 。
３ ． １ 非线 性地震 反 应分 析模 型
示。
系属型钢混凝土框架一 钢筋混凝土核心筒一 伸臂 结构。 通过三道钢桁架伸臂 ， 使周边框架柱有效发 挥作用 ， 增强整个结构的抗侧力刚度 。 （ ２ ）主 楼 框架 柱 采 用 钢 管 混 凝 土 叠 合 柱 ， 增 强对核心区混凝土的约束作用 ，有效减小框架柱 轴压比， 轴 压 比控 制在 ０ ． ５以下 ， 提 高 框架 柱 的延
强层 上下 ２层 楼板做 特 殊考 虑外 ，均 采用 刚性 楼 板 假定 进行 楼板 作用 的模 拟 。弹 塑性 动力 时程 分 析 中的配筋 数 据取 自Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ计 算 结果 ，因此 ， 计 算 模 型 中的配 筋参 数可 以说 与实 际初 设 配筋 是接
近 的。
采 用本 结构 抗震 超 限审查 专家 组在 初审 中建 议 的
２ ０ １ ４年 ４月
１ ５ ２
安 沁丽 ， 等
某超 高建 筑结 构 的弹 塑性 动力 时程反 应 分析
Ｆ ｅ ｂ ． ， ２ ０ １ ４
部， 计算结构模型顶部取至大屋面层。 计算模型中 所包含 的地下室部分 ，仅为主体结构投影以内的 地下室部分 ， 因此 ， 计算结果是偏于保守的。除加
纂 超 高 建筑 结 构 的 弹 塑 性 动力 日程 反 应 分 析
安沁丽 ， 陈军科
（ １ ． 江苏建筑职业技术学院， 江苏 徐州 ２ ２ １ １ １ ６ ； ２ ． 徐 州 中国矿 业大 学建筑设计咨询有限公 司， 江苏 徐州 ２ ２ １ ｌ １ ６ ）
深圳某高层办公超限结构抗震设计
深圳某高层办公超限结构抗震设计摘要：深圳某超B级高度超限高层，结构主体高度218.550m，属于高度超限的特别不规则高层建筑工程。
首先简要介绍了结构体系、超限情况及抗震性能目标。
由于结构高度超过200m，故对该结构进行了风洞模拟试验，并采用YJK、ETABS、SAUSAGE等软件，对结构进行小震反应谱分析、小震弹性时程分析、中震反应谱分析和大震弹塑性分析。
分析结果表明，该结构满足抗震性能目标设定的在指定地面运动下的各项抗震性能水准要求。
关键词：超限高层；风洞试验；抗震性能设计；弹塑性分析1 工程概况本工程为46层超高层办公楼，标准层层高为4.500m，结构主要屋面高度为218.550m，塔楼下设置5层地下室。
结构设计使用年限为50年，结构安全等级为二级。
抗震设防类别为丙类，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为7度（0.10g），特征周期为0.35s。
基本风压为0.75kN/m2（承载力计算取0.825 kN/m2），地面粗糙度为D类。
2 结构体系与超限情况2.1 结构体系塔楼结构体系采用框架-核心筒结构，低区标准层结构平面布置见图1。
底部12层为1500x1500mm型钢混凝土柱，13层及以上楼层为普通钢筋混凝土柱，截面尺寸由1500x1500mm渐变至800x800mm。
结构外围尺寸37.9mx49.6m，下部1～4层剪力墙墙身均匀加设工字钢，型钢间距1.5～2.0m，型钢尺寸为400x200x30x30。
核心筒内板厚取150mm，角部楼板取120mm，一般区域为100mm。
外框梁截面采用500X800～600X1000。
3 风荷载根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012[3]，本工程基本风压取值：承载能力极限状态计算时取0.825kN/m2（50年重现期的1.1倍）; 风荷载作用下结构水平位移计算时取0.75kN/m2；风振舒适度分析时取0.45kN/m2。
由于塔楼高度超过200m，需进行风洞试验，风洞实验荷载数据按照50年基本风压0.75kPa（考虑风方向系数影响），阻尼比取为5%。
某超限高层结构设计分析
某超限高层结构设计分析随着我国经济高速发展，高层建筑已成为城市建设中的重要组成部分，超限高层在设计中也是越来越常见。
本文就某超限高层建筑结构设计的特点进行了分析，并根据结构超限情况提出了结构设计方法和措施，并加以总结，以供类似工程设计参考。
标签：高层建筑；结构超限；设计体会本工程的结构二层平面开洞比较大，导致楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，该楼层有效楼板宽度为该层楼板典型宽度的37%左右小于50%，而且该层开洞面积为该层面积的32%也超过30%，属于平面不规则的类型。
结构十三层平面开洞也比较大，导致楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，该楼层有效楼板宽度为该层楼板典型宽度的36%左右小于50%，属于平面不规则的类型。
结构五层平面局部收进的水平方向尺寸为相邻下一层的49%大于25%，属于竖向不规则的类型。
根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2001），该办公楼属于超限高层。
3、措施及对策：1）、设计中洞口周边楼板按弹性板考虑，相应楼层楼板加厚为150mm，配筋率控制在0.35%以上，并采取楼板双层双向通长配筋的加强措施。
2）、增加框架部分外圈边梁的截面，以有效提高结构整体抗扭的能力。
而且使质心与刚心的位置尽量接近，以减小地震作用时的扭转反映。
3）、严格控制框架柱的轴压比，加强框架柱的配筋，确保符合强柱弱梁的设计原则。
4)、对超限高层采用了两个不同的适合于结构实际受力情况的有限元分析计算程序，采用了振型分析反应谱法对结构进行了多遇地震作用下的整体分析和多遇地震作用下的弹性时程分析及时程分析。
4、计算分析：分别采用SATWE和PMSAP进行了整体分析计算，取前24个振型，考虑双向地震作用及扭转藕联作用，采用CQC法计算扭转与平动振动的藕联反应，以反映扭转效应的动力增大作用。
在抗震计算时，按规范进行活荷载折减，地震作用方向分别取沿各抗侧力构件方向，最大地震作用方向与X轴的夹角为25度。
计算结果详见附录。
主要计算结果整理分析如下：1）振型分析前3个振型的结构自振特性基本参数列于表1。
浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤
浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤摘要：随着城市超高层建筑越来越多，超高层建筑结构的超限审查也越来越严格，因此结构超限计算和分析也显得尤为重要，超限计算包括弹性计算、弹性时程分析、等效弹性分析、静力弹塑性和动力弹塑性分析，本文仅针对过程和方法较为复杂的动力弹塑性分析方法和步骤作简单介绍。
关键词：超限性能目标罕遇地震地震波动力弹塑性分析结构损伤1概述本文以武汉某超高层住宅楼为例，简要介绍超限高层结构的动力弹塑性方法和步骤。
2工程概况武汉某超高层住宅楼，结构高度为166.6m，为B级高度，地上55层，地下3层。
结构标准层长约48m，等效宽度约18.7m，高宽比约9.1；采用混凝土剪力墙结构型式。
按《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）及武城建[2016]5号、[2016]154号文规定，本楼栋抗震设防类别为标准设防类。
剪力墙、框架梁及连梁抗震等级均为二级。
本楼栋建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限为50年。
根据《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》），本地区设计抗震设防烈度为6度，场地类别为Ⅱ类，基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为一组；按《中国地震动参数区划图》相关规定，多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的地震加速度的最大值分别为17cm/s2、50cm/s2、115cm/s2，水平地震影响系数最大值αmax分别为0.0417、0.125、0.2875，特征周期分别为0.35、0.35、0.4.3结构超限情况及解决方案3.1结构超限情况根据国家《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》中的相关规定，本项目为钢筋混凝土剪力墙，超限高度限值为140m，因此高度超限，无其他超限项；需要进行抗震超限审查。
3.2抗震性能目标根据《高规》第3.11节及条文说明，本项目可选用结构抗震性能目标为D级，具体如下：规范抗震概念：小震不坏、中震可修、大震不倒；性能水准为1、4、5；性能目标：关键构件（底部加强区、楼梯间及端山墙通高剪力墙）：在小震作用下无损坏、弹性；中震作用下轻度损坏、抗震承载力满足不屈服；大震作用下中度损坏、抗震承载力宜满足不屈服。
某超限高层结构性能设计与分析
表 １ 计 算 控 制 指 标
建筑周边场地为坡 地 ， 地 面最低点 标高 平负二 层楼 面 ， 自此 标 高处算 至结 构大屋面共 ５ ７层 。塔 楼结 构高度 ２ ０ ８ ． ８ ｍ， 为 Ｂ级高度 。负二层至地上二层层高分别为 ４ ． ８ ｍ、 ５ ． ７ ｍ、 ５ ． ６
某超限高层结构性能设计与分析
胡 恩 ， 施法科
（ １ ． 中铁二 局集 团勘测 设计 院有 限责任 公 司 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ； ２ ． 成 都博 城建 筑师事 务所 有 限公 司 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ０ ０ ）
【 摘 要】 本工程为 Ｂ级高度的框 架 一 核 心 筒结构 ， 介 绍 了工程的特 点和结构 体 系的选择 ， 并针对 结
筑工程抗 震设 防分类标 准》 第６ ． ０ ． １ １ 条款 ， 抗 震设 防类别 应 为重点设 防类 （ 即乙类 ） ， 应按 高于本地 区抗震设 防烈度提 高
１ 度 的要求加强其抗震措施 ， 因此本工程 的框架及 核心筒 的 抗震 等级均为一级。
范为 ０ ． ４（ ０ ５ ０年重现期 ） 和０ ． ３ ５ 。通过安评报告和规范 的反
高层建筑结构超限设计分析
高层建筑结构超限设计分析发布时间：2021-03-03T07:47:06.124Z 来源：《新型城镇化》2020年21期作者：曹俊镐向俊志陈晨胡晓梅[导读] 文章从实际案例进行分析，阐述某超限高层建筑结构设计实例，针对建筑结构的上部分设计、结构超限情况等进行了具体的分析。
超限高层建筑结构设计过程中，结构选型、计算、抗震设计等都是设计人员在设计过程中需要深入思考的。
曹俊镐向俊志陈晨胡晓梅中建四局第六建设有限公司安徽合肥 230000摘要：文章从实际案例进行分析，阐述某超限高层建筑结构设计实例，针对建筑结构的上部分设计、结构超限情况等进行了具体的分析。
超限高层建筑结构设计过程中，结构选型、计算、抗震设计等都是设计人员在设计过程中需要深入思考的。
关键词：超限高层建筑；不规则建筑；设计；结构建筑行业的快速发展让建筑结构衍生出了很复杂的形式，诸如复杂化、多样化等特征，人们在研究的过程中发现，高度发展的物质文明让人们对建筑结构产生了诸多理解，同时对建筑外观设计也有了更深层次的解读。
这就导致高层建筑结构超限设计已经成为热潮。
高层建筑结构设计已经超出了技术标准、规定高度，与传统设计有本质的区别。
1.高层建筑与普通高层之间的差异在楼层高度对比上，高层建筑非常明显的层数增加、高度增加，竖向荷载力续期也不断增加，墙体、梁柱结构面积也在不断增加。
其次由于高度的增加，超限结构的水平荷载断增加，风荷载在楼层高度之间穿梭，根据楼层高度的增加而增加，重力荷载力代表值、各层作用点高度、构建横截面刚度等，也会在地震作用下增加，结构受力的主要因素是水平荷载力。
其三，随着楼层建筑层数的增加，楼层堆叠效应也会越来越明显，在这个过程中，还会由于压缩变形等导致结构附近产生形变、弯矩等，这是超限结构设计当中不可忽视的重点。
最后，由于楼层数量的增加，需要调整系数也相应增加，构件内里变形、位移值、位移比等控制难度也会增加，这就要求提高抗震等级 [1]。
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某超限高层建筑弹性时程分析
摘要：本文简要阐述了弹性时程分析的原理、时程分析地震波的选取；利用pkpm的satwe软件对一超限高层建筑进行弹性时程分析，分析结果表明该结构在7度多遇烈度地震作用下，基地剪力等指标符合规范的要求，能够满足我国现行抗震规范的抗震设计标准。
关键词：超限高层；弹性时程
abstract: this paper briefly expounds the elastic time history analysis, the principle of the time history analysis of the selection of seismic waves; use the software to a pkpm satwe overrun highrise for elastic time history analysis, the analysis results show that the structure in more than seven degrees in under the action of earthquake intensity, base and shear index comply with the requirement of the specifications, and can satisfy the current seismic code of the seismic design standards.
keywords: overrun top; flexible schedule
中图分类号： tu97 文献标识码：a文章编号：
本工程为高层住宅项目，总建筑面积约20万平米，由12栋高层
住宅组成。
地面以上层数均为15层，无地下室，采用框支剪力墙
结构，其中首层为地铁车辆段，二层为框支转换层，上部为住宅；工程抗震设防烈度为7度，底部加强部位及框支框架的剪力墙抗震等级为二级，上部剪力墙抗震等级为三级。
由于本工程存在扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、构件不连续、多塔等多项结构超限，因此，为确保结构的可靠性及抗震性能，有必要对本工程进行弹性时程分析。
1弹性时程分析原理
时程分析法是基于反应谱法更为有效的抗震计算方法，它能确切地了解结构在地震过程中的内力与位移随时间的反应，通过将建筑物作为弹性或者弹塑性振动系统，直接输入地面地震加速度记录，对运动方程直接积分，从而获得计算系统各质点的位移、速度、加速度等的时程变化曲线，因此这种方法更能准确而完整地反映出结构在地震作用下的全过程。
许多国家已经把时程分析法列入设计规范。
我国的《高层建筑混凝土结构技术规程》规定: 7～9度抗震设防的高层建筑,下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算:“( 1)甲类高层建筑结构；(2)表3.3.4所列的乙、丙类高层建筑结构；(3)不满足本规程第4.4.2～4.4.5条规定的高层建筑结构; (4)本规程第10章规定的复杂高层建筑结构；(5)质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构。
”
结构的动力方程如下：
式中:为质量矩阵，采用集中质量方法时为对角矩阵,每层质量应包括结构自重及部分楼面使用荷载；为阻尼矩阵；为刚度矩阵,当结构为弹性时,取为常量,当结构为弹塑性时,取为变数；为地面加速度，为时间t的函数；、、分别为结构的加速度、速度和位移反应列阵,均为时间t的函数。
当地面运动为已知时, 通过上式动力方程采用逐步积分法求解、、，进而求得结构在地震时的响应，并进一步校核和检验所设计的结构是否存在强度、变形或延性等方面的薄弱部位,尽可能避免在罕遇地震下出现倒塌等严重破坏现象。
2时程分析采用的地震波的选用
对结构进行时程分析时，输入不同的地震波会有不同的地震反应，因此，地震波的选择要满足一定的条件，地震加速度时程曲线的频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合具体工程的实际情况。
对输入的地震加速度所产生的地震反应也要满足《建筑抗震设计规范》的要求，即：每条时程曲线所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65％，多条时程曲线计算的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80％。
选择满足这些条件的地震波才能模拟结构在真正地震作用下地震反应。
通过分析对比，最终选用《场地安全性评价报告》中给出的两条天然波及一条人工波，各条波的时间-加速度曲线见图1~图3，地震波拟合反应谱与规范反应谱的对比见图4。
图1天然地震波1图2天然地震波2
图3人工波地震波1
图 4 地震影响系数曲线对比
3结构的动力特性分析
鉴于本工程单体较多，本文以其中的6#为例进行计算分析。
采用pkpm及etabs软件对结构进行了模态分析，得到了结构对应的自振周期、模态振型参与质量比、固有振型等动力特性。
结构的前三阶自振周期及相应的模态振型参与质量比见表1。
鉴于本工程为多塔结构，计算时划分为三个分塔，分别为塔1、塔2、塔3，表1中,给出了各个分塔的计算结果，时程分析也相应分塔的计算结果。
表1 自振周期表
通过振型参与质量比可以判断：
（1）从表中可以看出振型满足规范当中90%的参与系数的要求，说明所取的振型数能够满足计算精度的要求；
（2）第一扭转周期与第一平动周期的比为0.846，小于规范要求的0.85的限制，说明结构体系是满足规范要求。
4结构的弹性时程分析
采用pkpm软件对原型结构进行弹性时程分析，计算分析时，地震波的加速度峰值取35gal，并从x、y两个方向分别输入地震作用进
行时程分析。
结构在地震作用下基底剪力统计见表2及图5~图10。
表2 时程分析的基地剪力
图5 塔1x向地震楼层剪力图6 塔1y向地震楼层剪力
图7 塔2x向地震楼层剪力图8 塔2y向地震楼层剪力
图9 塔3x向地震楼层剪力图10 塔3y向地震楼层剪力
从以上计算结果中可以看出：
1.上述平均剪力值大于振型分解反应谱法的80%，各条波分别作用下的底部剪力值大于振型分解反应谱法的65%，满足规范
gb50011-2001第5.1.2条中规定。
2．从最大楼层剪力曲线图看， cqc法的层间剪力曲线基本能包络所选的三条地震波对应的平均层间剪力曲线，满足要求。
5结论
1．结构进行时程分析时，地震波的选择是个关键的问题，不同的地震波所产生的地震反应差别较大，选择的地震波特性应跟振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,且其所得的结构基底剪力也应满足规范的要求。
2．本工程通过对结构进行分析，所选用的3 条地震波其产生的地
震反应在平均值上与振型分解反应普法进行比较，其结果能够符合规范的要求，因此，可以认为该结构在经受真实地震作用下具有一定的安全和可靠性。
参考文献:
[1] gb 50011-2001 ,建筑抗震设计规范
[2] jgj 3-2002 ,高层建筑混凝土结构技术规程
注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。