基于菱形平面的超高层结构抗震设计_赵楠

第35卷第1期2013年2月

工程抗震与加固改造

Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting

Vol.35，No.1Feb．2013

［文章编号］1002-8412（2013）01-0069-06DOI ：10．3969/j．issn．1002－8412．2013．01．013

基于菱形平面的超高层结构抗震设计

赵

楠

（北京市建筑设计研究院，北京100045）

［提

要］菱形平面结构核心筒较为集中，刚度聚集效应明显，在抗震及抗风设计中具有较高的难度。本文结合一栋193m

超高层实际工程，对超限结构设定了抗震性能目标，并针对性能目标提出了抗震措施及抗震构造措施。考虑结构材料的非线性属性，

采用动力非线性分析方法，分析了结构在地震作用下的非线性动力响应，并对关键部位进行了罕遇地震专项分析。结果表明，结构在罕遇地震下满足规范要求，结构是安全可靠的。［关键词］超高层建筑；型钢混凝土；非线性；弹塑性分析［中图分类号］TU973+．31

［文献标识码］A

Seismic Design of Super-high-rise Structure Based on Diamond-plane

Zhao Nan （Beijing Institute of Architectural Design ，Beijing 100045，China ）

Abstract ：Core tube is relatively concentrated in diamond-plane structure ，the effect of stiffness cluster is obvious．It is difficulty in seismic and wind design．Combined with a super-high-rise building of 193meters tall ，the design goal is proposed for this transfinite structure．Nonlinear property of the materials is considered and nonlinear analysis method is used．Seismic reaction analysis of structure is carried out ，especially nonlinear reaction under rare earthquake ，and the key parts of the bearing capacity under rare earthquake are analyzed．The results show that the structure is safe and reliable under rare earthquake．Keywords ：super high rise ；steel reinforced concrete ；nonlinear ；elastoplastic analysis E-mail ：baidlsl@126．com

［收稿日期］2012-02-24

1工程概况

沈阳世茂五里河项目T5及S3商业工程位于沈

阳市和平区原五里河体育场地块，是一个集商业和公建于一体的城市综合体。

本工程主楼为超高层建筑，建筑高度为193m ，地上46层，地下4层。裙房部分地下4层，地上4

层，建筑高度26.15m 。总建筑面积约12万m 2

。

结构体型上存在平面及竖向不规则，顶部楼层有较大收进。采用框架－核心筒结构体系，工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g ，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.35s 。按50年一遇风荷载取值，基本风压为0.55kN /m 2

，地面粗糙度C 类。

本工程的建筑平面较为特殊，呈菱形布置，中央核心筒较为集中，刚度聚集效应较为明显，弱轴方向的刚度控制更具挑战。平面简图见图1，剖面见图

2，三维模型如图3所示。按照国家相关规定，本工程需进行超限抗震审查，

并已顺利通过

。图1结构平面简图

Fig．1

Structure plane diagram

2性能设计目标及抗震概念设计

基于设计周期执行的《建筑结构抗震设计规

范》（GB50011-2010），为了更好地满足结构抗震性能的多种需要

［1］

，对结构提出了适当的抗震性能目

·70·工程抗震与加固改造

2013年2月

图2建筑剖面图

Fig．2

Architectural

section

图3结构三维模型简图

Fig．3

3-D model structure diagram

标和相应的抗震措施和构造措施，根据工程的特点制定了特殊的设计方法，保证结构在罕遇地震下的安全。

性能目标是社会和业主期望的结构性能，包括两方面内容，即地震动性能指标和相应地震作用下

结构抗震的性能目标

［3 5］

。建筑规范仅提供建筑物

所应具有的“最低”

要求的标准，对特殊结构应选择高于规范要求的性能目标。抗震结构设计中，抗震计算分析和抗震措施是两个不可分割的组成部分，要建立基于性能的结构抗震设计方法，不仅要提出确定结构地震作用的方法，而且要给出相应配套的抗震措施。

结合工程结构超限的情况，为提高结构的承载力及延性变形能力，同时兼顾经济性，经超限抗震审查委员会审定的性能设计目标及抗震概念如下：

（1）本工程的设计地震动参数，中震、大震按2010抗震规范采用，设计特征周期内插取值。即设

计特征周期取为0.39s 。

（2）底部加强部位在双向水平地震作用下，墙肢和外框柱的偏压、

偏拉承载力按中震不屈服复核，受剪承载力按中震弹性复核，并满足大震下的截面剪应力控制要求；墙肢的抗震等级为特一级。过渡区取至墙肢轴压比0.30的高度，墙肢的受剪承载力满足中震不屈服，

构造的抗震等级采用特一级。（3）顶部转换桁架的主要构件要求大震不屈服，相邻下部2层的竖向构件承载力满足中震弹性。

（4）支承框架梁的墙体连梁应满足中震受剪承载力要求。外框柱应按塔楼自身结构底部总剪力20%和外框柱最大层剪力1.5倍二者的较大值设计，并满足计入多道防线的性能要求。

（5）顶部转换结构及相邻构件的设计应适当改进，内筒墙体相应加强，减少层间变形突变。注意改进型钢混凝土柱和梁柱偏心较大的相关构造。3

结构体系

根据建筑布置情况和结构抗力要求，主楼部分主体结构采用现浇钢筋混凝土柱/型钢混凝土柱框架－钢筋混凝土核心筒结构，

裙房部分采用现浇钢筋混凝土框架－剪力墙结构，裙房与主楼连为一体。框架柱截面及核心筒外墙截面从下到上逐渐减小，变截面的位置根据轴压比及混凝土强度等级确定；

核心筒内墙厚度保持不变。

为提高结构刚度，

T5塔楼局部设置沿短向的剪力墙，并在地下2层顶局部转换。结构具体形式见表1所示。

在框架与核心筒间沿弱轴方向设置两道剪力墙可以有效提高结构抗侧刚度，降低菱形平面刚度过于聚集的不利影响。