某超限高层结构与设计

文章编号：1009-6825（2012）22-0051-03

某超限高层结构分析与设计

收稿日期：2012-06-04

作者简介：李志刚（1973-），男，高级工程师

李志刚

林元庆章少华

（中国核电工程有限公司郑州分公司，河南郑州450052）

摘

要：介绍了某超限高层结构的抗震分析与设计方法，针对该超限结构，在分析与设计中采取了抗震性能设计方法和比现行规

范更为严格的抗震措施；同时重点介绍了双向密肋空腔楼盖分析与设计的重点和难点；对本工程关键部位如型钢混凝土梁柱节点

采取精细化空间设计方法，制定严格的施工控制措施，以确保该结构达到预期的抗震性能设计目标和规范要求。关键词：超限高层，抗震性能设计，框架—核心筒结构，双向密肋空腔楼盖，节点三维空间精细设计中图分类号：TU972

文献标识码：A

1工程概况

郑州新东站升龙站前广场位于郑州市商鼎路与东风东路交

叉口，其中B-14地块由两栋超高层5A 甲级写字楼及附属商业组成，本文主要介绍两栋超高层建筑中较复杂的B 塔，该结构主体

高度147．950m ，地下3层，地上36层，结构顶设停机坪，其顶标高为155．0m ，地下3层为停车库，1层 5层为商业，6层以上为办公，其中6层及22层为避难层；该结构建筑标准层平面图见图1。

图1标准层建筑平面布置图

3-53850

7375×29600×4

7375×2

4350

717503850

7375×29600×47375×243507175027001550

127506950×2126501550270042400

4250

127506950×212650425039300

3-73-8

3-9

3-113-133-143-153-163-53-73-8

3-93-113-13

3-143-153-16

3-E 3-D 3-C 3-B 3-A

3-E 3-D 3-C 3-B 3-A

建筑结构的安全等级为二级，结构设计使用年限为50年。工

程抗震设防类别为丙类，

抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0．15g ；建筑场地类别为Ⅲ类，

100年重现期的基本风压值为0．50kN /m 2，地面粗糙度为C 类。

2结构体系

该塔楼采用框架—核心筒结构体系，其抗侧力体系由钢筋混凝土核心筒和外框架组成，结构楼盖采用双向密肋空腔楼盖，其楼盖外围为明框梁，内部由厚度450mm 的双向密肋空腔楼板及暗梁组成，双向密肋空腔楼板厚度450mm ，上下层板厚60mm ，空腔厚度330mm （见图2）；商业采用框架结构，

与塔楼设缝分开。肋梁宽

150

肋梁宽150

箱体模盒

框架暗梁宽800～1000

60

33060450

≈500

图2双向密肋空腔楼板剖面示意图

3

地基基础

本工程塔楼地基基础为桩筏基础，桩基采用钻（冲）孔灌注

桩，

桩径800mm ，有效桩长为33m 和39m ，桩端持力层为第 瑏瑣层粉质粘土；为了提高单桩承载力和控制桩底沉渣厚度，采用桩端

后压浆技术，压浆后单桩承载力特征值不小于6150kN ，典型筏板

厚度为2700mm 。

4结构超限情况及设计对策

本工程B 塔结构主体高度147．950m ，超过规范A 级高度高

层建筑最大适用高度130m 的限值；建筑标准层平面见图1；结构在平面规则性上，考虑偶然偏心规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值在Y 方向上最大为1．30，大于1．20的限值，属于扭转不规则结构；在竖向规则性上，属于竖向规则结构；本工程属于超限高层。针对本工程

存在的超限情况，

采取了如下主要设计对策：1）采用不少于两个不同的力学模型，并对其计算结果进行分析对比；2）对该结构进行弹性时程分析，对其结果进行分析比较，用以补充反应谱法的计算结果；3）对结构关键部位和构件按性能目标进行设计（性能目标见表1）；4）对该结构进行大震下动力弹

塑性时程分析，以确保结构实现“大震不倒”的抗震设防目标；5）结构底部部分楼层框架柱采用型钢混凝土柱，以提高框架柱的承

载力和延性；6）双向密肋空腔楼盖采用有限元分析方法，其上下层板及肋梁根据有限元分析结果进行设计。

表1

性能目标

地震水准多遇地震

设防烈度地震

预估的罕遇地震

层间位移角限值1/800—1/100核心筒墙体按规范要求

设计，保持弹性底部加强部位抗剪弹性，抗弯不屈服底部加强部位满足抗剪截面控制条件

核心筒连梁按规范要求设计，保持弹性允许出现抗弯屈服，不出现抗剪屈服允许破坏主楼框架柱按规范要求设计，保持弹性底部加强部位抗剪弹性，抗弯不屈服底部加强部位满足抗剪截面控制条件

主楼框架梁

按规范要求设计，保持弹性

允许出现抗弯屈服，不出现抗剪屈服

允许破坏

5结构分析

结构分析主要采用PMSAP 和ETABS 软件进行整体计算分析

和比较，同时为了详细分析双向密肋空腔楼盖的受力特性以及在结构整体中的作用，在结构分析中还采用了MIDAS 软件专门针对

双向密肋空腔楼盖进行有限元分析，结构计算模型、软件及主要用途见表2，结构计算模型如图3所示。

5．1

小震弹性分析主要结果

小震下PMSAP 和ETABS 计算的前六阶周期如表3所示，PM-SAP 计算的结构总质量为253655t ，

ETABS 计算的结构总质量为254600t ；两种软件计算的结构周期比分别为0．846和0．847，满

足规范不大于0．85的要求，结构具有较好的抗扭刚度；结构各楼

·

15·第38卷第22期2012年8月

山西

建筑

SHANXI

ARCHITECTURE

Vol．38No．22Aug．2012