浅析高宽比超限高层建筑结构设计_张大伟

5 构造措施
1） 多遇地震作用下弹性层间位移角限值控制 不大于 1 /1050； 罕遇地震作用下宽度方向弹塑性层 间位移角限值结构不大于 1 /135；
2） 罕遇地震作用下的筏形基础底面零应力区 不超过基础底面面积的 25% ；
6 结语
对于高宽 比 超 限 的 高 层 建 筑，为 了 实 现“小 震
刚重比 最小楼层塔侧移刚度与上 1 层相应塔侧移刚度 70% 的比值或上 3 层平均侧 移刚度 80% 的比值中之较小者（ 层号）
最小楼层与上 1 层的抗剪承载力之比值（ 层号）
最大弹性层间位移角（ 层号） （ 不考虑偶然偏心）
最大位移与层平均位移的比值（ 层号）
最大层间位移与平均层间位移的比值（ 层号）
故障，所以，电子血压计如果故障，一般容易出现在
1． 4 水银柱有气泡不连续
电源部分，包括控制系统、测量部分、气泵部分及显
这也是比较常见的现象，造成的原因一般有两 示部分这几个方面。但是由于电子血压计测量比较
种： 1） 水银壶内水银的容量不足，加水银后将血压 灵敏，所以在使用中一定要注意以下几点：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
计向水银壶方向倾斜 45°，在桌面上敲打几下使加
第 29 卷 第 20 期 2013 年 10 月
甘肃科技 Gansu Science and Technology
Vol. 29 No. 20 Oct. 2013
浅析高宽比超限高层建筑结构设计
张大伟，雷引弟，祁 鑫
（ 甘肃土木工程科学研究院，甘肃 兰州 730020）
摘 要： 为了最大限度地获取土地的经济效益，建筑充分利用高度空间，“超薄建筑”大量涌现，高宽比超限高层建筑 越来越常见。结合某工程实例，依据相关规范规定对高宽比限制大于 1 但不大于 2 者高层建筑进行了抗震验算和分 析，并采取多重构造措施，以达到对结构整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。 关键词： 高宽比超限； 结构分析； 弹性动力时程分析； 弹塑性分析； 构造措施 中图分类号： TU311． 41
符合实际受力情况的三维空间力学分析模型。
整体计算结果见表 1。
表 1 多遇地震作用下整体计算结果
计算软件 周期折减系数 连梁刚度折减系数
计算振型数 T1（ s） T2（ s） Tt（ s） Tt / T1
有效质量系数
最小楼层剪重比
基底剪力（ kN）
抗倾覆验算 Mr / Mov 多遇地震作用下基底面零应力区
0% X 向： 8． 29 Y 向： 6． 85 X 向： 1． 01（ 5F） Y 向： 1． 02（ 5F） X 向： 0． 98（ 1F） Y 向： 1． 00（ 1F） X 向： 1 /1136（ 16F） Y 向： 1 /1102（ 18F） X 向： 1． 083（ 30F） Y 向： 1． 198（ 1F） X 向： 1． 131（ 30F） Y 向： 1． 198（ 1F）
是不同制造商的电子血压计，其软件完全不同，其测
1． 3 血压计不能正常充气加压
量结果的稳定性与准确性也相差甚远； 二是未经校
1） 气门芯上的开口较小，使通气不畅，可将开 准，或未定期校准； 三是使用方法不当。各类电子血
口剪大； 2） 金属开关阀门堵塞，检查看开关阀进气 压计在功能上差异不大，主要是外形结构上有所不
球擦拭干净或者用纱布过滤。
后使袖带高度距离与心脏保持在同一水平位置；
关于汞柱式血压计的维修，还要注重维修人员
4） 测量结果如果偏离正常值太大，就休息一会
的个人防护问题，这里需要特别注意的是： 1） 修理 等待重新测量，不要着急换另一侧胳膊测量。
汞柱式血压计的房间要专用且保证良好的通风； 2） 参考文献：
罕遇地震作用下结构的弹塑性整体计算采用多 层及高层建筑结构弹塑性静力分析软件 EPDA。计 算假定采用刚性楼板假定，荷载类型选择倒三角形 荷载，材料强度采用标准值，弹塑性分析中的配筋数 据来自 SATWE 软件的小震计算结果。Y 向的能力 曲线、需求曲线及防倒塌验算结构如图 2 所示。
图 2 结构的 Y 向能力曲线、需求曲线及防倒塌验算
不坏、中 震 可 修、大 震 不 倒 ”的 设 防 目 标，提 出 了 比
规范、规 程 规 定 更 高 的 抗 震 措 施，是 对“三 水 准、两
阶段设计”的一种补充，提高了超限高层建筑的“大
震不倒”的可靠性。
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慢下降，即水银平面不能稳定在某一刻度。维修方 管制度，最好专人负责。
钢筋配筋率不小于 0． 3% ，底部加强部位纵向外墙 不小于 0． 35% ；
5） 剪力墙约束边缘构件从基础底板以上设置， 设置高度在高规 7． 2． 14 条基础上再向上延伸一层， 纵向外墙 约 束 边 缘 构 件 配 筋 率 不 小 于1． 30% （ 一 级） 。配箍特征值增大 10% ；
6） 跨高比小于 2． 5 的连梁，设置斜向交叉钢筋。
没有及时回到水银壶中。处理方法： 将玻璃管卸下， 下缘松紧适度，缠得过紧，测得的血压偏低，过松则
用专用玻璃刷或一根长细铁丝一端拧上小棉球，另 测得血压偏高；
一端穿出玻璃管，牵拉棉球擦拭玻璃管内壁，或更换
3） 正确的测量姿势，最好坐端正测量，身体不
胶垫片。若是水银脏可把水银倒在瓶中，用酒精棉 能紧张也不要说话，肘部不能离开桌面，上臂缠袖带
建筑场地特征周期为 0． 45s，选用两条实际强 剪力在 X、Y 向所计算的基底剪力见表 2。
震记录加速度时程曲线 TH3TG045、TH4TG045 和一
表 2 ＲH1TG045、TH3TG045、TH4TG045 及平均基底剪力在 X、Y 向的计算结果
地震波名 ＲH1TG045 TH3TG045 TH4TG045 平均基底剪力
CQC
X 向基底剪力（ kN） 6184． 1 7570． 8 7359． 8 7038． 2 7552． 33
Vx / Vcx 0． 82 1． 00 0． 97 0． 93 ———
Y 向基底剪力（ kN） 6668． 4 6896． 1 7164． 3 6909． 6 7380． 72
Vy / Vcy 0． 90 0． 93 0． 97 0． 94 ———
根据上述整体计算结果，SATWE、PMSAP 计算 条人工模拟加速度时程曲线 ＲH1TG045 进行结构弹
结果基本相同，结果均符合规范规定的合理范围内。 性动力时程分析。时程分析所用地震加速度时程的
4． 2 多遇地震作用下的结构弹性动力时程分析
最大值为 70cm / s2 。经计算得这三条波及平均基底
弹性时程分析计算结果显示，每条时程曲线计 算所得结构底部剪力小于振型分解反应谱法计算结
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张大伟等： 浅析高宽比超限高层建筑结构设计
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果的 65% ，三条时程曲线计算所得结构底部剪力的 平均值不小于振型分解反应谱法计算结果的 80% 。 三条时程曲线计算所得结构的位移、位移角、剪力、 弯矩的平均值均小于振型分解反应谱法。由此可 知，振型分解反应谱法的计算结果满足要求。 4． 3 罕遇地震作用下的结构分析（ 弹塑性静力分析）
抗震设防烈度为 8°，设计基本地震加速度值为 0． 20g，设计地震分组为第三组，多遇地震影响系数 最大值为 0． 16，罕遇地震影响系数最大值为0． 90， 特征周期值为 0． 45s。
3 设计要求及结构选型
建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级 为二级，设计使用年限为 50 年，地基基础设计等级 为甲级。结构采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，剪 力墙抗震等级为一级。基础采用混凝土平板式筏 基，持力层为②层卵石。标准层结构平面布置如图 1 所示。
图 2 显示，该工程的需求层间位移角为 1 /141，
3） 外纵墙轴压比小于 0． 4；
满足罕遇地震作用下规范规定的变形要求。与需求
4） 剪力墙底部加强部位墙体水平及竖向分布
点相对应的总加载步号为 48． 8。 在性能点处，在罕遇地震作用下，整个结构首先
是梁端产生塑性铰，且进入塑性阶段的时间也比较 早，分布比 较 广 泛，大 多 数 梁 都 基 本 进 入 了 塑 性 阶 段。除剪力墙连梁出现开裂外，核心筒及外围剪力 墙体均出现水平和斜向裂缝。通过以上分析，结构 在罕遇地震作用下，关键部位仍可处于不屈服状态， 满足规范的抗震设防目标。
图 1 标准层结构平面布置
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4 结构分析
1） 多层及高层建筑结构空间有限元分析与设 计软件（ 墙元模型） SATWE（ 2010 版） ；
4． 1 多遇地震作用下的结构分析
2） 复杂多高层建筑结构分析与设计软件（ 广义
多遇地震作用下结构的弹性整体计算采用两个 协调墙元模型） PMSAP（ 2010 版） 。
端隔尘金属网上灰尘太多使气流不通，把灰尘清洗 同，使用操作简单。电子血压计的好处是避免了水
干净即可； 3） 打气球漏气、进气单阀门失灵、开关金 银汞柱式血压计在测量时因人在视角上的读数误差
属阀体堵塞都可造成此情况，可根据情况逐一排除 和人在听力上的误差因素，电子血压计不容易出现
法找出问题的部件更换或清洗。
1） 用电子血压计测量血压前应休息数分钟，减
入的水银充分进入水银壶内，水银加至规定的刻度 少身体不适因素对血压的影响；
线即可； 2） 并无水银泄露，出现此现象则很有可能
2） 测量血压最常用的部位是上肢肱动脉，所以
是玻璃管内壁、水银或者是橡胶垫太脏。因为水银 测量时手掌朝上，将袖带平整的缠于上臂中部，袖带
2 设计依据及条件
2． 1 自然条件 基本风压 w0 = 0． 33kN / m2 ； 基本雪压 s0 = 0． 15
kN / m2 ； 地面粗糙度为 C 类； 场地类别为 II 类。 2． 2 工程地质及水文地质
该场地地层自上而下依次分布为： ①杂填土层，
②卵石层，③ 砂岩 层。② 层 卵 石 层 顶 埋 深 9． 70 ～ 13． 30m，层面稳定，中密 － 密实，fak = 500kPa。场地 地下水位埋深在 6． 0 ～ 7． 0m 范围内，对混凝土结构 具有中等 － 强腐蚀性。 2． 3 地震作用
PMSAP 0． 98 0． 60
21 2． 138368 1． 901966 1． 255513
0． 587 X 向： 98． 20% Y 向： 96． 30% X 向： 3． 82% Y 向： 3． 56% X 向： 7564． 3 Y 向： 7053． 7
X 向： 6． 46 Y 向： 3． 38
法： 在加压后，分别折叠压紧各段橡胶管，观察水银
是否下降，逐段排除并查出漏气的部位。1） 橡胶管 2 电子血压计常见故障及使用注意事项
或气囊破损漏气则需要更换橡胶管或气囊； 2） 橡胶
管的结头或者阀门漏气这及时更换或者清洗； 3） 气
影响电子血压计测量结果准确性的因素有： 一
门芯漏气更换新的气门芯配件。
1 工程概况
兰州某高层综合楼，位于兰州市城关区段家滩。 地下 2 层，地上 30 层，地下 2 层为战时核六级人防， 层高 5． 10m； 地下 1 层为地下车库，层高 4． 80m； 1 ～ 5 层均为开放式办公，层高均 4． 20m； 5 层以上均为 住宅，层高均 2． 90m。室内外高差 0． 30m，房屋高度 为 93． 80m。建筑长度为 27． 40m，建筑宽度为15． 50 m，等效宽度 14． 81m（ Bt = 3． 5r，r 为结构平面不计 外挑部分最小回转半径） ，高宽比 6． 34。
SATWE 0． 98 0． 60 21 2． 2691 2． 0297 1． 2940 0． 570
X 向： 99． 50% Y 向： 99． 85% X 向： 3． 70% Y 向： 3． 62% X 向： 7552． 33 Y 向： 7380． 72
X 向： 8． 79 Y 向： 5． 28
0% X 向： 6． 82 Y 向： 5． 90 X 向： 1． 0111（ 5F） Y 向： 1． 0205（ 5F） X 向： 0． 97（ 1F） Y 向： 0． 93（ 1F） X 向： 1 /1132（ 14F） Y 向： 1 /1067（ 19F） X 向： 1． 10（ 30F） Y 向： 1． 22（ 1F） X 向： 1． 14（ 30F） Y 向： 1． 24（ 3F）