超限高层建筑工程抗震设防曹军波

超限高层建筑工程抗震设防曹军波
发布时间：2023-06-30T08:50:12.999Z 来源：《工程管理前沿》2023年8期作者：曹军波
[导读] 本项目地上 51 层，地上建筑面积 2.46 万m2。

建筑高度 157.2m，建筑平面最大长度为 37.7m，宽度为 16.85m，主要为住宅用途。

建筑底部为两层地下室，主要作为地下车库及设备用房。

本文主要超限高层建筑工程抗震设防基本工况进行设定。

中南建筑设计院股份有限公司武汉 430000
摘要；本项目地上 51 层，地上建筑面积 2.46 万m2。

建筑高度 157.2m，建筑平面最大长度为 37.7m，宽度为 16.85m，主要为住宅用途。

建筑底部为两层地下室，主要作为地下车库及设备用房。

本文主要超限高层建筑工程抗震设防基本工况进行设定。

关键词：超高层；抗震；结构
一、上部结构设计概况
1.1结构安全等级
主楼、地下室建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限为 50 年，设计基准期为 50 年。

1.2 结构形式
主楼地上 51 层，地上总高度 157.2m，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，属 B 级高度建筑，结构高宽比为 9.3。

结构采用钢筋混凝土剪力墙结构体系，剪力墙全部落地。

楼屋盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构。

1.3 结构布置
5号楼主楼与裙楼商业结构之间采用抗震缝分开，使主楼形成一个独立的结构单元。

上部结构嵌固端设在地下室顶板处。

主楼与地下室之间设置沉降后浇带，消除施工期间不均匀沉降。

增大主楼与地下室连接部分梁、板截面，以增加连接部位的刚度。

结构平面形状有一定的外突，但突出部分长度满足规范要求；结构竖向体型规则、均匀，无过大外挑和内收。

竖向抗侧力构件上下连续贯通，结构无转换，结构楼层侧向刚度变化均匀，抗侧力构件的受剪承载力变化均匀。

通过调整墙体布置减小结构偏心率，控制扭转的影响；楼盖整体性良好，无较大削弱和错层。

剪力墙厚度从底部 400mm 厚，向上逐步递减四次，至顶部为 200mm 厚；混凝土强度从底部 C55，向上逐级递减至 C30。

二、结构超限情况判定
2.1 结构规则性情况
（1）结构标准层平面形状有一定的外突，突出部分长度满足《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.3 的要求和《建筑抗震设计规范》3.4.3 条的要求。

（2）结构竖向体型规则、均匀，无过大外挑和内收；竖向抗侧力构件上下连续贯通，结构无转换；结构楼层侧向刚度及抗侧力构件的受剪承载力变化均匀，满足《高层混凝土结构设计技术规程》要求。

（3）结构考虑偶然偏心的扭转位移比下大于 1.2，小于 1.4，属扭转不规则结构。

2.2 结构超限情况
本工程地上总高度 157.2m，属 B 级高度结构。

根据建设部令第 111 号《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和 2010 年 7 月 16 日颁布的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，本工程属扭转不规则和高度超限的高层建筑工程，须做结构抗震性能设计
三、结构抗震性能设计
3.1 结构抗震性能目标
根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》要求，参考《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录 M 对抗震性能化设计的要求，本工程结构抗震性能目标选定为“性能 4”，性能目标具体如下：
（1）小震作用下，结构在地震后承重构件完好、无损伤。

结构不需修理即可继续使用。

（2）中震作用下，结构轻微至中等破坏。

结构的薄弱部位和重要部位的构件轻微损坏，出现轻微裂缝，其他部位中等破坏。

结构稍加修理并采取一些安全措施仍可以继续使用。

（3）大震作用下，结构发生中等程度的破坏，接近严重破坏。

部分构件出现构件严重破坏，但整个结构不倒塌，也不发生局部倒塌。

结构需要采取安全措施，经过修理、加固后才可继续使用。

3.2 结构抗震性能水准要求
为保证结构性能目标的实现，需要落实到具体的设计指标，即各个地震水准下构件的承载力、变形和细部构造的指标。

本工程结构必须满足以下抗震性能水准：
性能水准 1：小震作用下，结构满足弹性设计要求。

包括全部构件的抗震承载力设计值满足现行规范对承载力的要求 S<R/γRE；设计计算应采用作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数。

结构层间变形小于规范多遇地震下的位移角限值[Δue]。

性能水准 2：中震作用下，进行非线性分析，剪力墙允许出现轻微损坏，连梁构件允许进入屈服阶段。

结构构件承载力按照极限值复核。

结构层间变形小于3 倍的弹性位移角限值[Δue]。

性能水准 3：大震作用下，进行非线性分析，结构剪力墙、连梁构件允许进入屈服阶段，但不发生剪切等脆性破坏。

结构构件层间变形小于 0.9 倍弹塑性位移角限值[Δup]。

结构构件达到承载力后能维持稳定，降低少于 5%。

四、结构分析内容
（1）按现行规范要求进行小震阶段的结构设计。

采用 PKPM CAD 系统，由中国建筑科学研究院 PKPM CAD 工程部编制。

包括：高层建筑结构空间有限元分析与设计软件（墙元模型）SATWE（2008 版），复杂高层建筑结构分析与设计软件（空间杆-薄壁柱模型）TAT（2008 年版）。

（2）采用结构静力弹塑性分析方法（Pushover）校验结构在中震、大震作用下结构的性能。

在强震作用下，结构处于弹塑性工作状态，传统的承载力设计方法还不能有效估计结构在强震下的作用。

采用 Pushover 方法能够较好的估计结构的整体和局部弹塑性变形，反映结构的非线性地震反应特性，是一种可行的简化分析方法。

静力非线性分析同非线性时程分析相比可以获得更加稳定的分析结果，且减少分析工作量，减小结果的偶然性。

因此，本工程采用采用北京迈达斯技术有限公司开发的MIDAS（730 版）结构分析软件进行了静力弹塑性分析。

分析目的如下：1）根据弹塑性静力分析结果，确认结构是否满足相应的设防水准要求。

2）在中震、大震作用下，根据性能点时的结构变形，评价结构层间位移角是否满足抗震规范规定的弹塑性层间位移角限值；确定罕遇地震下的最大顶点位移，最大层间位移。

3）分析弹塑性静力分析结果，提出相应的结构抗震措施。