某超限建筑可行性研究報告

1、PAGE 結(jié)構(gòu)超限設(shè)計可行性報告 工程概況該項目地塊總用地面積8593.32m2, 東西方向長約為124m，南北邊約為73m。本擬建的工程為一棟31層綜合性建筑,帶三層商業(yè)裙房,裙房以上通過架空層轉(zhuǎn)換為兩個L形平面的塔樓；有兩層地下室，負(fù)一層地下室為停車場，負(fù)二層地下室設(shè)人防區(qū)以及停車場。結(jié)構(gòu)最大高度99.8米，屬A級高度建筑，總建筑面積約71224.87。結(jié)構(gòu)的平、立面圖見圖1.1.1和圖1.1.2。圖1.1.1 裙樓平面圖圖1.1.2 塔樓平面圖圖1.1.3 結(jié)構(gòu)東立面圖本工程的平、立面概況表見表1.1.1。表1.1.1 結(jié)構(gòu)平、立面概況表高度(m)99.8地面以上層數(shù)31層地下室層高地下

2、室兩層，其中地下1層4.5m，地下二層4.3m建筑層高裙樓：首層3層6.0m，4（架空）層5.0m；塔樓：5層3.2m，631層2.8m平面長(m)X寬(m)裙樓：124x73m；塔樓1：47.45x21.6m；塔樓2：45.2x21.6m最大高寬比4.62結(jié)構(gòu)形式部分框支剪力墻、多塔結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)超限類型和程度參照“抗規(guī)”、“高規(guī)”和“省補(bǔ)充規(guī)定”有關(guān)規(guī)定，本工程結(jié)構(gòu)超限情況見下表。表2.1.1 結(jié)構(gòu)超限類型和程度結(jié)構(gòu)形式部分框支剪力墻、多塔結(jié)構(gòu)高度超限(m)A級高度 (99.80.35，塔樓2：l/Bmax=0.480.35）平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則扭轉(zhuǎn)位移比（層數(shù)）=1.34(31)I類不規(guī)則樓板局部

3、不連續(xù)是（塔樓平面有效樓板寬度小于開洞處樓面寬度的50%，開洞面積超過該樓層面積的30%，局部位置開洞后樓板最小凈寬度小于5m）側(cè)向剛度不規(guī)則否抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)類不連續(xù)（墻不連續(xù)）樓層承載力突變無超限情況總結(jié)4項（平面凹凸不規(guī)則，I類扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，樓板局部不連續(xù)，類豎向不連續(xù)）注：a. 結(jié)構(gòu)高度限值按“高規(guī)”4.2.2條部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)7度A級為100m；b表中復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)按照“高規(guī)”10.1.1條，本結(jié)構(gòu)含有帶轉(zhuǎn)換層和多塔結(jié)構(gòu)兩種復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)類型，但未超10.1.4條“不宜同時采用超過兩種本節(jié)第10.1.1條所指的復(fù)雜結(jié)構(gòu)”的規(guī)定；c. 塔樓樓層平面凹進(jìn)一側(cè)尺寸大于總尺寸35，屬凹凸不規(guī)則；

4、d表中體型不規(guī)則程度分類系按照“廣東省實施高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）補(bǔ)充規(guī)定”DBJ/T15-46-2005確定，當(dāng)E1/2000時,平面扭轉(zhuǎn)位移比大于1.35且小于1.5為I類扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。墻不連續(xù)為II類豎向不連續(xù)；e各棟塔樓平面有效樓板寬度小于開洞處樓面寬度的50%，開洞面積超過該樓層面積的30%，且局部位置開洞后樓板最小凈寬度小于5m；f側(cè)向剛度不規(guī)則按照“省補(bǔ)充規(guī)定”第3.3.1條，在地震作用下，本工程的層間位移角i均小于相鄰上一層的1.3倍，和其上相鄰三個樓層層間位移角平均值的1.2倍，側(cè)向剛度規(guī)則。g樓層承載力突變按照“省補(bǔ)充規(guī)定”第3.3.1條，本工程的抗側(cè)

5、力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力均大于相鄰上一樓層的80%，無樓層承載力突變。 工程地質(zhì)概況和基礎(chǔ)選型3.1 場地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件超限設(shè)計依據(jù)的巖土工程勘察報告其主要內(nèi)容如下：（1）位置及環(huán)境及地形地貌地貌為海成階地，后經(jīng)填土整平，形成現(xiàn)有地面，地面標(biāo)高4.775.52米。（2） 巖土物理力學(xué)指標(biāo)地層編號成因類型地層名稱樁端土承載力特征值qpa(kpa)樁周土摩阻力特征值qsa(kpa)打入式預(yù)制樁、沉管灌注樁沖、挖鉆孔灌注樁樁入土深度（米）10米10米15米Qml填土-1 Qmc粗砂含土20-2粗礫砂40-3粘土（含有機(jī)質(zhì)）35-4泥炭質(zhì)土15Qal+pl含砂粘土30Qel礫質(zhì)粘性土18002

6、0002200120040-1全風(fēng)化花崗巖25002200602-2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖28002500100-2中風(fēng)化花崗巖5000（3） 場區(qū)水文地質(zhì)條件及基礎(chǔ)設(shè)計水位的確定a. 水文地質(zhì)特征勘察場地內(nèi)地下水根據(jù)其賦水介質(zhì)的不同可分為兩類：上部為存在于第四系松散地層中的孔隙潛水，-1層粗砂含土、-2層粗礫砂是主要含水層，其透水性較強(qiáng)，含水量較豐富；下部為存在于強(qiáng)中風(fēng)化花崗巖中的裂隙水，其含水性及透水性一般。據(jù)本次勘察，場地內(nèi)各鉆孔均見地下水，勘察期間測得其混合穩(wěn)定水位埋深在2.042.80m，相應(yīng)標(biāo)高為2.603.03m。地下水位受季節(jié)及降雨量影響b. 地下水腐蝕性地下水在強(qiáng)透水層中對基礎(chǔ)混凝土結(jié)

7、構(gòu)有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性c. 基礎(chǔ)設(shè)計水位的確定地下水的設(shè)防水位標(biāo)高可按4.5m考慮，抗浮設(shè)計水位標(biāo)高可按3.0m考慮。（4）場地地震效應(yīng)擬建場區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組第一組，場地土類型為中軟場地土，建筑場地類別為類，無可液化土層。3.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計選型基礎(chǔ)類型擬采用靜壓式預(yù)應(yīng)力管樁，底板采用梁樁筏基礎(chǔ)。 結(jié)構(gòu)選型和布置4.1 結(jié)構(gòu)選型本工程底部為商業(yè)裙樓，上部兩個塔樓為住宅，建筑和使用的要求較高。4.1.1 豎向結(jié)構(gòu)體系的選擇由于建筑上下部使用功能的不同，底部三層商業(yè)裙房采用框架+核心筒剪力墻的結(jié)構(gòu)形式，以形成更大的建筑使用空間；上部兩棟住

8、宅塔樓采用剪力墻結(jié)構(gòu)形式，以有效利用建筑外墻、各戶型之間的隔墻來布置剪力墻，同時剪力墻結(jié)構(gòu)具有較大的抗側(cè)剛度，容易滿足上部結(jié)構(gòu)的剛度要求；由于上下部結(jié)構(gòu)形式的不同，利用第四層架空層來設(shè)置轉(zhuǎn)換層，以轉(zhuǎn)換豎向布置不連續(xù)的豎向抗側(cè)力構(gòu)件。4.1.2 水平樓蓋體系的選擇均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋，具有良好的整體性。人防地下室的頂板厚度h=200mm，以承受核爆動荷載的作用，并對早期核輻射進(jìn)行防護(hù)，地下室頂板厚度h=250mm。裙房樓板厚度h=100mm，第四層轉(zhuǎn)換層樓板厚度h=180mm。兩棟住宅塔樓樓蓋亦采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板體系，梁寬取同墻寬，以滿足房間內(nèi)不露梁以及單元內(nèi)房間可靈活分隔的建筑設(shè)計意圖

9、，樓板厚度h=100mm。4.2 結(jié)構(gòu)布置4.2.1 地下室的結(jié)構(gòu)布置底下室車庫的柱網(wǎng)布置根據(jù)建筑使用要求，柱網(wǎng)的典型尺寸為1000 x1000mm，柱典型截面為1200 x1800mm；考慮地下室車庫豎向空間的要求，采用主梁+大板的樓蓋體系，主梁典型截面為500 x800mm，大板厚度不小于200mm。地下室的結(jié)構(gòu)平面布置見圖4.2.1。圖4.2.1 地下室結(jié)構(gòu)平面布置4.2.2 裙樓的結(jié)構(gòu)布置 裙樓的結(jié)構(gòu)布置為了滿足商業(yè)的大空間要求，仍采用與地下室一致的大柱網(wǎng)尺寸；樓蓋則采用受力更合理、更經(jīng)濟(jì)的井字形樓蓋，樓蓋主梁典型截面為500 x800mm，井字形梁截面為200 x500；樓板厚度取h

10、=100mm，電梯筒外圈剪力墻厚度取600mm。裙房結(jié)構(gòu)平面布置見圖4.2.2。由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度較大，為滿足轉(zhuǎn)換層下一層裙樓的層間位移角不大于轉(zhuǎn)換層層間位移角的1.3倍，在第三層裙房增設(shè)了幾片200mm厚的剪力墻，以提高該樓層的抗側(cè)剛度，該層的剪力墻布置見圖4.2.3。圖4.2.2 裙樓結(jié)構(gòu)平面布置圖4.2.3 裙樓3層結(jié)構(gòu)平面布置4.2.3 轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置由于上部住宅塔樓的戶型較為復(fù)雜，剪力墻的平面布置無法做到完全對齊，因此轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換構(gòu)件的布置也將較為復(fù)雜。本工程均采用梁式轉(zhuǎn)換，并且與上部塔樓剪力墻共同協(xié)調(diào)布置，以盡量減少使用二次轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換梁水平地震作用計算內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.8。轉(zhuǎn)換層

11、樓板做為大底盤的屋面，為保證大底盤與塔樓整體工作，轉(zhuǎn)換層的樓板厚度取h=180mm，同時加強(qiáng)兩個塔樓之間連接體的轉(zhuǎn)換梁布置。轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置如圖4.2.4。圖4.2.4 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)平面布置4.2.4 塔樓的結(jié)構(gòu)布置兩個住宅塔樓的平面為L形，屬平面凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)抗扭不利。并且由于建筑戶型布置的需要，塔樓樓板開洞較多，開洞面積已經(jīng)超過了樓層面積的30%，局部開洞較大位置樓板的最小凈寬度不足5m，屬樓板局部不連續(xù)。因此為了降低塔樓平面凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，在進(jìn)行塔樓的抗側(cè)力構(gòu)件布置時需考慮盡量降低結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減少樓板為協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)平面各部位的相對變形而承擔(dān)的地震力。

12、針對該種剛心與質(zhì)心偏離較大的L形結(jié)構(gòu)平面，采取盡量將抗側(cè)力構(gòu)件均勻布置在L形平面的兩側(cè)，而舍棄高層建筑常用的在平面中間電梯間形成剪力墻核心筒的布置方式，并加強(qiáng)L形平面兩端的剪力墻、連梁和L形平面兩側(cè)的框架梁剛度，以通過增強(qiáng)結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的抗側(cè)剛度來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。塔樓L形平面兩端的剪力墻加厚至300mm，外側(cè)的框架梁截面取600 x650mm，并且保證外圈框架梁布置連續(xù)、閉合，以保證樓面的整體性。在樓板開洞較大位置布置柵格狀樓面梁，以增強(qiáng)洞口周邊構(gòu)件的連接。上部住宅塔樓的結(jié)構(gòu)布置如圖4.2.5圖4.2.6。圖4.2.5 塔樓奇數(shù)層結(jié)構(gòu)平面布置圖4.2.6 塔樓偶數(shù)層結(jié)構(gòu)平面布置結(jié)構(gòu)自下到上的

13、剪力墻厚度如下表：樓層-24層56層6層以上剪力墻厚600，200300300，200混凝土材料強(qiáng)度等級如下表：樓層柱、剪力墻混凝土強(qiáng)度等級梁板混凝土強(qiáng)度等級主體結(jié)構(gòu)23屋面C30地下室C35、4層（轉(zhuǎn)換層）C55，其它C301422C40713C50-26C55基礎(chǔ)地下室底板、外墻C35（抗?jié)B等級1.0MPa）基礎(chǔ)墊層C15墻、柱、梁鋼筋強(qiáng)度等級，直徑16mm及以上為HRB400，直徑12mm、14mm為HRB335，直徑小于12為HPB235；板筋強(qiáng)度等級為CRB400及HPB235。 抗震等級本工程按7度抗震設(shè)防、類場地，設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計基本地震加速度為0.1g。抗震設(shè)防類別為

14、丙類建筑，地震作用及抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。結(jié)構(gòu)各部位構(gòu)件的抗震等級如下： 結(jié)構(gòu)構(gòu)件樓層剪力墻框架-2層三級三級-16層一級一級7屋面層二級二級注：(1)剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)高度為-16層；(2)框支柱抗震等級為特一級；(3)混凝土剪力墻軸壓比控制按“高規(guī)”要求：7度一級抗震剪力墻在重力荷載代表值作用下墻肢軸壓比小于0.5。 彈性計算結(jié)果及分析6.1 整體計算結(jié)果選用中國建筑科學(xué)研究院編制的SATWE軟件（簡化墻元模型）和美國CSI公司的ETABS軟件（細(xì)分墻元模型，8.40中國規(guī)范版）進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈性分析，考慮偶然偏心地震作用、雙向地震作用，扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)及施工模擬。本工程僅在計算扭轉(zhuǎn)

15、位移比時采用剛性樓板假定，其余計算結(jié)構(gòu)位移及構(gòu)件內(nèi)力和軸壓比時均全樓采用彈性樓板計算。為了準(zhǔn)確反映兩棟塔樓各自的振動特性，還將本大底盤多塔結(jié)構(gòu)人為切分為兩個單棟結(jié)構(gòu)后進(jìn)行各自的振動特性分析。切分的方法為從塔樓與裙房頂板交界處做45度向外斜線交于裙房底部，斜線范圍內(nèi)的構(gòu)件與上部構(gòu)件作為一個單棟結(jié)構(gòu)的分析模型。6.1.1 地震參數(shù)取值本場地“安評報告”中的max=0.094（規(guī)范為0.08）, Tg=0.38s（規(guī)范為0.35），=1.091（規(guī)范為0.9,此值對應(yīng)的阻尼比為0.05）。如圖6.1.1所示，本工程的前三個振動周期在23s之間，該區(qū)域的規(guī)范反應(yīng)譜地震影響系數(shù)值均比安評反應(yīng)譜大。通過在

16、ETABS軟件中按照上述參數(shù)取值，進(jìn)行結(jié)構(gòu)采用安評反應(yīng)譜和規(guī)范反應(yīng)譜計算的樓層剪力比較（圖6.1.2），規(guī)范反應(yīng)譜樓層剪力均大于安評反應(yīng)譜結(jié)果，因此在設(shè)計中仍取規(guī)范反應(yīng)譜進(jìn)行計算。圖6.1.1 規(guī)范反應(yīng)譜與安評反應(yīng)譜的對比 圖6.1.2 規(guī)范反應(yīng)譜與安評反應(yīng)譜計算的樓層剪力比較6.1.2 風(fēng)荷載參數(shù)取值基本風(fēng)壓取值，強(qiáng)度驗算時按100年重現(xiàn)期W0=0.9kN/m2考慮，位移驗算時按50年重現(xiàn)期W0=0.75kN/m2考慮，建筑物體型系數(shù)取1.3，地面粗糙度類別為C類。各項計算參數(shù)如下表6.1.1所列。表6.1.1 計算參數(shù)計算目標(biāo)多遇地震（小震）多遇地震（小震）偶遇地震（中震）計算內(nèi)容變形承載

17、力主要構(gòu)件承載力計算軟件SATWE,ETABSSATWE,ETABSSATWE,ETABS水平力與整體坐標(biāo)夾角（度）66660混凝土容重262626鋼材容重787878裙房層數(shù)444地下室層數(shù)222墻元細(xì)分最大控制長度m222對所有樓層采用剛性樓板假定否（僅計算扭轉(zhuǎn)位移比時采用）否否墻元側(cè)向節(jié)點信息內(nèi)部節(jié)點內(nèi)部節(jié)點內(nèi)部節(jié)點結(jié)構(gòu)材料信息砼結(jié)構(gòu)砼結(jié)構(gòu)砼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)恒活荷載計算信息模擬施工加載1模擬施工加載1模擬施工加載1風(fēng)荷載計算信息計算計算不計算地震作用計算信息水平地震水平地震水平地震地面粗糙度類別CC-修正后基本風(fēng)壓0.750.9-結(jié)構(gòu)基本周期2.6(剛性樓

18、板2.56)2.62.71體型分段數(shù)11-第一段最高層號3333-第一段體型系數(shù)1.31.3-結(jié)構(gòu)規(guī)則性不規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則設(shè)計地震分組一一一設(shè)防烈度777場地類別2類2類2類剪力墻抗震等級一級一級一級考慮偶然偏心是是否計算振型個數(shù)181818活荷載折減系數(shù)0.50.50.5周期折減系數(shù)0.80.81結(jié)構(gòu)阻尼比0.050.050.05特征周期0.350.350.35地震影響系數(shù)最大值0.080.080.224斜交抗側(cè)力構(gòu)件方向附加地震數(shù)000柱墻設(shè)計時活荷載不折減不折減不折減傳給基礎(chǔ)的活荷載折減折減折減梁活荷不利布置最高層號333333梁端負(fù)彎矩調(diào)整系數(shù)0.850.850.85梁設(shè)計彎矩放大系數(shù)

19、111剪力墻加強(qiáng)區(qū)起算層號111連梁剛度折減系數(shù)0.700.700.30中梁剛度放大系數(shù)221按抗規(guī)（5.2.5）調(diào)整各樓層地震內(nèi)力是是是全樓地震作用放大系數(shù)111考慮P-效應(yīng)否否否結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.01.01.0梁柱重疊部分簡化為剛域是是是按高規(guī)或高鋼規(guī)進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計是是是混凝土柱的計算長度執(zhí)行鋼混規(guī)范7.3.11-3條是是是柱配筋計算原則單偏壓單偏壓單偏壓恒荷載分項系數(shù)1.21.21.0活荷載分項系數(shù)1.41.41.0活荷載組合值系數(shù)0.70.7-活荷載重力代表值系數(shù)0.50.50.5風(fēng)荷載分項系數(shù)1.41.4-風(fēng)荷載組合值系數(shù)0.60.6-水平地震作用分項系數(shù)1.31.31.0層剛度比計算

20、層間位移角之比層間位移角之比層間位移角之比地震作用分析方法總剛分析方法總剛分析方法總剛分析方法計算模型坐標(biāo)系方向定位如圖6.1.3。圖6.1.3 計算模型坐標(biāo)系方向定位結(jié)構(gòu)的整體計算結(jié)果見表6.1.2表6.1.3。表6.1.2 整體模型和切分模型的結(jié)構(gòu)振動周期 模型振型號切分塔1切分塔2整體模型12.58（X）2.54（Y）塔1：2.60（X）；塔2：2.57（Y）22.49（Y）2.42（X）塔1：2.43（Y）；塔2：2.47（X）32.11（T）2.10（T）塔1：2.03（T）；塔2：1.99（T）Tt/T10.820.83塔1：0.78；塔2：0.77a） 切分塔1模型 b） 切分塔

21、2模型 c） 整體模型圖6.1.4 三種模型的前三階振型圖表6.1.3 整體計算結(jié)果(多遇地震)軟件SATWEETABS*計算振型數(shù)1830第1，2平動周期及方向塔1：2.60（X）；塔2：2.57（Y）塔1：2.45（X）；塔2：2.32（Y）塔1：2.43（Y）；塔2：2.47（X）塔1：2.41（Y）；塔2：2.30（X）第一扭轉(zhuǎn)周期塔1：2.03（T）；塔2：1.99（T）塔1：1.81（T）；塔2：1.72（T）第1扭轉(zhuǎn)/第1平動周期塔1：0.78；塔2：0.77塔1：0.74；塔2：0.74地震下基底剪力（KN）X2098422504Y2166820591結(jié)構(gòu)總質(zhì)量（KN）1548

22、94154650單位面積重度(KN/m2) 計算21.721.7計算剪重比(地面以上,不足時已按規(guī)范要求放大)X1.67%1.79%Y1.72%1.64%地震下傾覆彎矩(kN*m)X11820001172865Y11792401172397有效質(zhì)量系數(shù)X94.30%99.04%Y95.33%98.76%50年一遇風(fēng)荷載下最大層間位移角(塔號、層號)(高規(guī)限值1/1000）X1/1418 (塔2、14)-Y 1/1436 (塔1、14）-地震作用下最大層間位移角(塔號、層號)(高規(guī)限值1/1000）X 1/1327（塔1、14）1/1462（塔1、14）Y1/1318（塔1、16)1/1395（

23、塔1、15）地震作用下考慮偶然偏心最大扭轉(zhuǎn)位移比（塔號、層號）(對應(yīng)層間位移角)X1.34（塔1、31）(1/1452)-Y1.23（塔1、9）(1/1746)-構(gòu)件最大軸壓比(SATWE)電梯筒600mm剪力墻0.28-框支柱0.66-轉(zhuǎn)換層上一層剪力墻0.43-底部加強(qiáng)區(qū)上一層剪力墻0.48-地震作用下本層層間位移角與上層層間位移角的1.3倍或上3層層間位移角平均值的1.2倍比值中最大值（層號）(廣東超限審查細(xì)則第三條)X0.88(2)0.79(3)Y0.91(2)0.86(2)層側(cè)剛與上層70或上3層平均值80比值中最小值（層號）X1.2054 (3)1.3468 (2)Y 1.2441

24、（3） 1.2584（3）轉(zhuǎn)換層上、下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比EX0.23360.2509Y0.24050.2138樓層受剪承載力與上層的比值(層號)X0.86(3)Y0.86(3)剛重比EJd/GH2X5.10Y5.32注：層號均不包括地下室。根據(jù)上述計算結(jié)果，結(jié)合規(guī)范規(guī)定的要求及結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計理論，可以得出如下結(jié)論：多塔結(jié)構(gòu)切分模型和整體模型分別計算的結(jié)構(gòu)振動特性一致，第一、二振型均為平動，第三振型為扭轉(zhuǎn)，并且兩個塔樓第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期之比均小于0.85，滿足“高規(guī)”4.3.5條要求；X，Y向有效質(zhì)量系數(shù)均大于90，所取振型數(shù)滿足要求；按高規(guī)第“4.6.3”條，高度不大于150m的高

25、層建筑層間位移角限值u/h=1000，結(jié)構(gòu)主體在地震荷載及風(fēng)荷載作用下層間位移角均滿足規(guī)定的要求；在考慮偶然偏心的地震作用下，最大扭轉(zhuǎn)位移比X向為1.34、Y向為1.23，相應(yīng)“地震作用下的層間位移角”均小于1/1000，屬扭轉(zhuǎn)I類不規(guī)則平面；混凝土剪力墻的最大軸壓比均小于0.5，普通鋼筋混凝土柱最大軸壓比均小于0.7，滿足高規(guī)軸壓比限值要求。框支柱最大軸壓為0.66，擬對所有框支柱全高采用井字復(fù)合箍，箍筋間距不大于100mm、肢距不大于200mm、直徑不小于12mm，以滿足高規(guī)框支柱的軸壓比限值；各層層間位移角度滿足廣東省超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查細(xì)則補(bǔ)充規(guī)定表3.3.1-1中第4條“層間

26、位移角小于相鄰上一層的1.3陪，且小于其上相鄰三個樓層層間位移角平均值的1.2倍”，且各層側(cè)向剛度滿足抗規(guī)表3.4.2-2第一條“本層側(cè)向剛度大于上層的70%，且大于上3層平均值的80%”，表明本工程的側(cè)向剛度是規(guī)則的；轉(zhuǎn)換層設(shè)置在4層，其上、下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比均小于1.3，其樓層側(cè)向剛度均不小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的60，滿足“高規(guī)”附錄E要求；各樓層承載力滿足抗規(guī)和廣東省細(xì)則“抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力大于相鄰上一樓層的80%”的要求，表明結(jié)構(gòu)無樓層承載力突變；結(jié)構(gòu)剛重比X向為4.96，Y向為5.33，根據(jù)高規(guī)5.4.1條和5.4.4條，不需要考慮P-效應(yīng)的影響，并且滿足高層建筑結(jié)構(gòu)整

27、體穩(wěn)定的要求；整體計算結(jié)果表明，各項指標(biāo)符合規(guī)范要求，層間位移角及剪重比適中，結(jié)構(gòu)體系選擇和布置合理。6.2 彈性時程分析根據(jù)抗規(guī)5.1.2條表5.1.2-1規(guī)定，采用ETABS程序?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了常遇地震下的彈性時程分析。按地震波選取三要素(頻譜特性，有效峰值和持續(xù)時間)，選取II類場地上兩組實際地震記錄tianran1波和tianran2波，以及由安評提供的一組人工模擬的場地波rengong1（圖6.2.1）進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈性時程分析。 a）Rengong1波 b）Tianran1波 c）Tianran2波圖6.2.1 彈性時程分析所采用的地震波波形及與規(guī)范反應(yīng)譜的對比（人工波加速度峰值37Gal

28、，天然波加速度峰值35Gal，持續(xù)時間15s） a) X向地震作用下最大樓層剪力曲線 b) Y向地震作用下最大樓層剪力曲線 c) X向地震作用下最大樓層彎矩曲線 d) Y向地震作用下最大樓層彎矩曲線 e) X向地震作用下最大樓層位移角曲線 f) Y向地震作用下最大樓層位移角曲線 g) X向地震作用下最大樓層位移曲線 h) Y向地震作用下最大樓層位移曲線圖6.2.2 彈性時程分析與反應(yīng)譜分析結(jié)果對比彈性時程分析結(jié)果如圖6.2.2，分析結(jié)果表明： a. 時程分析結(jié)果滿足平均底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的80，每條地震波底部剪力不小于反應(yīng)譜法結(jié)果的65的條件；b. 由上述樓層剪力曲線可知，彈性

29、時程分析剪力平均值均小于反應(yīng)譜結(jié)果，反應(yīng)譜分析的層剪力在彈性階段對結(jié)構(gòu)起控制作用；c樓層位移曲線下部以彎曲型為主，上部以剪切型為主，位移曲線在5層以上有轉(zhuǎn)折，反映結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度在轉(zhuǎn)換層頂部有突變；d各條時程地震波下的層間位移角曲線形狀均較相似，但轉(zhuǎn)換層附近樓層的位移角曲線有突變，反映出轉(zhuǎn)換層上一層由于豎向構(gòu)件轉(zhuǎn)換和層高較高，存在明顯剛度突變，設(shè)計時加強(qiáng)了轉(zhuǎn)換層以上兩層的剪力墻厚度和配筋是有必要的。6.3 結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)與構(gòu)件屈服判定 針對本工程結(jié)構(gòu)的特點和超限內(nèi)容，結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵部位的抗震性能目標(biāo)設(shè)定如下表6.3.1。表6.3.1 結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵部位抗震性能控制目標(biāo)構(gòu)件位置中震下設(shè)定性能目標(biāo)大震下設(shè)定

30、性能目標(biāo)框支柱、轉(zhuǎn)換梁彈性不屈服剪力墻、框架柱不屈服抗剪不屈服樓面梁、連梁允許出現(xiàn)屈服，但不應(yīng)發(fā)生剪切破壞允許出現(xiàn)屈服表6.3.2 中震設(shè)計分析條件項 目中震不屈服設(shè)計中震彈性設(shè)計分析條件地震組合內(nèi)力調(diào)整系數(shù)1.01.0作用分項系數(shù)1.0與小震彈性分析同材料分項系數(shù)1.0與小震彈性分析同抗震承載力調(diào)整系數(shù)1.0與小震彈性分析同材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值采用設(shè)計值計算方法彈性計算彈性計算結(jié)構(gòu)中震不屈服計算采用SATWE的“按中震不屈服做結(jié)構(gòu)設(shè)計”功能進(jìn)行，各項分析條件取同表6.3.2第二列，不同時考慮風(fēng)荷載，地震影響系數(shù)最大值max 按中震（2.8倍小震）取0.224。中震彈性計算采用SATWE的彈性設(shè)

31、計功能，各項分析條件取同表6.3.2第三列，不同時考慮風(fēng)荷載，地震影響系數(shù)最大值max取0.224。計算判斷結(jié)構(gòu)構(gòu)件在中震下的屈服情況，并得出最終結(jié)論如表6.3.3。表6.3.3 SATWE計算中震不屈服和中震彈性下構(gòu)件屈服情況首層4層（轉(zhuǎn)換層）5層6層13層14層中震不屈服均未屈服均未屈服個別梁端及剪力墻出現(xiàn)抗彎屈服，其余構(gòu)件均未屈服個別梁端抗彎屈服，其余構(gòu)件均未屈服個別梁端及連梁抗彎屈服，其余構(gòu)件均未屈服個別梁端及連梁抗彎屈服，其余構(gòu)件均未屈服中震彈性個別梁端屈服電梯筒內(nèi)小墻肢屈服框架梁和連梁及個別剪力墻出現(xiàn)抗彎屈服個別框架梁、連梁及剪力墻出現(xiàn)抗彎屈服部分框架梁、連梁出現(xiàn)抗彎屈服部分框架梁

32、、連梁出現(xiàn)抗彎屈服由表6.3.3可以看到，本結(jié)構(gòu)在中震下的屈服主要為連梁屈服及個別框架梁抗彎屈服，框架柱、框支柱、轉(zhuǎn)換梁及大部分剪力墻均未屈服，滿足“中震不屈服”的性能目標(biāo)要求。在施工圖階段將進(jìn)一步采取有效構(gòu)造措施，保證框架梁的轉(zhuǎn)動延性及屈服后不出現(xiàn)剪切破壞。轉(zhuǎn)換層上一層（五層）有個別剪力墻出現(xiàn)抗彎屈服（圖6.3.1），經(jīng)過檢查計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，主要原因是由于在豎向荷載作用下轉(zhuǎn)換梁的變形造成該墻肢底部產(chǎn)生了較大的彎矩。在SATWE計算中，本工程截面高達(dá)2m的轉(zhuǎn)換梁亦只能采用一維的梁單元模擬，轉(zhuǎn)換梁的變形能力沒有得到真實的反映。因此，通過在ETABS軟件中采用殼單元來模擬轉(zhuǎn)換梁，并對轉(zhuǎn)換梁及其上一層

33、的剪力墻進(jìn)行精細(xì)的單元劃分，驗算轉(zhuǎn)換層上一層的剪力墻在中震不屈服下的實際受力情況。圖6.3.1綠色圈所示剪力墻的計算結(jié)果如表6.3.4。圖6.3.1 SATWE中震不屈服計算轉(zhuǎn)換層上一層剪力墻屈服位置表6.3.4 中震不屈服下轉(zhuǎn)換層上一層剪力墻內(nèi)力對比（kN、kN.m）SATWEETABS重力荷載地震中震不屈服重力荷載地震中震不屈服軸力552117497270608215607642剪力14621033249574813662114彎矩5287548910776207253987470從表6.3.4可見，殼單元能夠更真實地反映轉(zhuǎn)換梁的抗彎剛度，重力荷載作用下轉(zhuǎn)換層上一層的剪力墻底部ETABS計

34、算的實際彎矩比SATWE計算小一倍以上，轉(zhuǎn)換層上一層的剪力墻能滿足“中震不屈服”的性能要求。同時，中震彈性的計算結(jié)果表明，轉(zhuǎn)換梁及框支柱均能滿足中震彈性的抗震性能要求。對比小震和中震下的構(gòu)件配筋發(fā)現(xiàn)，雖然剪力墻和框架柱在中震下未出現(xiàn)屈服，但部分構(gòu)件的配筋需要增大，主要是底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻，故對這部分構(gòu)件按中震不屈服進(jìn)行配筋，以保證其滿足性能設(shè)計要求。6.4 樓板應(yīng)力分析由于本工程樓板開洞較多，樓板局部不連續(xù)，需驗證地震作用下樓板能否保證結(jié)構(gòu)的整體工作，并且為保證轉(zhuǎn)換梁滿足中震彈性的設(shè)計要求，轉(zhuǎn)換層樓板在中震下也需保持不屈服，因此采用ETABS軟件進(jìn)行了樓板的應(yīng)力分析。樓板的應(yīng)力分析結(jié)果見圖6.

35、4.1圖6.4.6，結(jié)果表明：a. 首層樓板大開洞并未造成應(yīng)力集中，在多遇地震作用下樓板最大拉應(yīng)力僅0.62N/mm2；b. 上部住宅塔樓樓板開洞較多，幾乎每個戶型之間均樓板開洞分隔，樓板之間較為離散，但是設(shè)計時盡量使塔樓剪力墻的布置均勻，同時適當(dāng)調(diào)整了剪力墻的厚度，盡量減少了結(jié)構(gòu)在地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，樓板在地震作用下的變形基本保持為平動，并且在樓板開洞較大部位設(shè)置了柵格梁加強(qiáng)樓板之間的連接。因此塔樓標(biāo)準(zhǔn)層樓板僅在連接最薄弱的中間走廊處出現(xiàn)了2N/mm2左右的拉應(yīng)力，其余部位樓板應(yīng)力均在1N/mm2左右，設(shè)計中已將該部位樓板加厚至150mm，并且擬采用10100的雙層雙向配筋；c中震不屈服控

36、制下，轉(zhuǎn)換層以上兩層樓板在連接最薄弱的中間走廊處及開洞較大部位沿著洞口邊緣出現(xiàn)了3N/mm2左右的拉應(yīng)力，設(shè)計中已將中間走廊部位樓板加厚至150mm，并且擬對該兩層的樓板采用12100的雙層雙向配筋；d中震彈性控制下，轉(zhuǎn)換層樓板僅沿著轉(zhuǎn)換梁及電梯筒剪力墻處出現(xiàn)了3N/mm2左右的拉應(yīng)力，轉(zhuǎn)換層樓板厚度為180mm，擬采用14100的雙層雙向配筋。X向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力0.54N/mm2）Y向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力0.62N/mm2）圖6.4.1 多遇地震作用下首層樓板應(yīng)力圖X向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力2.0N/mm2）Y向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力2.0N/mm2）圖6.4.2 多遇地震作用下標(biāo)準(zhǔn)層奇數(shù)層樓板應(yīng)

37、力圖X向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力2.0N/mm2）Y向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力2.0N/mm2）圖6.4.3 多遇地震作用下標(biāo)準(zhǔn)層偶數(shù)層樓板應(yīng)力圖X向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力3.0N/mm2）Y向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力3.0N/mm2）圖6.4.4 中震不屈服下5層（轉(zhuǎn)換層上一層）樓板應(yīng)力圖X向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力3.0N/mm2）Y向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力3.0N/mm2）圖6.4.5 中震不屈服下6層（轉(zhuǎn)換層上二層）樓板應(yīng)力圖X向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力3.0N/mm2）Y向拉應(yīng)力（最大拉應(yīng)力3.0N/mm2）圖6.4.6 中震彈性下4層（轉(zhuǎn)換層）樓板應(yīng)力圖 靜力彈塑性（PUSHOVER）分析靜力彈塑性（Pushover）

38、分析是將靜力荷載（Static Force）逐步加載至結(jié)構(gòu)的最高性能點來生成橫向荷載與變形的關(guān)系（Capacity Spectrum），并將之與按反應(yīng)譜形式所表現(xiàn)的對于地震荷載的性能要求（Demand Spectrum）相比較，以評估該建筑物是否能夠發(fā)揮所設(shè)定的目標(biāo)性能（Target Performance）。所以Pushover分析是在一般的結(jié)構(gòu)分析和初步設(shè)計完了之后，通過進(jìn)一步分析來驗算結(jié)構(gòu)性能的方法。由于結(jié)構(gòu)的剛度會由于塑性鉸的生成而發(fā)生變化，橫向位移則會隨減小的剛度而逐漸增加。為真實反映荷載與變形的關(guān)系，PKPM的靜力彈塑性PUSHOVER分析程序使用如下的分析方法：1）使用切線剛度矩

39、陣（Secant Stiffness Matrix）；2）位移控制法（Displacement Control）；3）考慮P-Delta效應(yīng)和大變形（Large Deformation）效應(yīng)。由于本工程尚處于初設(shè)階段，尚無構(gòu)件實際配筋，因此在計算構(gòu)件塑性鉸特性時，采用SATWE計算配筋結(jié)果并考慮實際配筋的適當(dāng)放大。本工程對較弱的X向進(jìn)行結(jié)構(gòu)的推覆分析，加載至結(jié)構(gòu)層間位移角大于1/120后（總加載步號54）人為停止推覆計算。需求譜地震影響系數(shù)最大值取0.5，特征周期取0.35，彈性狀態(tài)阻尼比取0.05。從圖7.1.1的結(jié)構(gòu)抗倒塌驗算可見，結(jié)構(gòu)的能力曲線與需求譜曲線相交點（即性能控制點）坐標(biāo)（T，

40、A）為（2.923，0.092），需求層間位移角為1/226，與需求點相對應(yīng)的總加載步號為28。第28和54加載步下結(jié)構(gòu)的層間位移角和樓層剪力曲線如圖7.1.2所示，從圖中可見第28加載步各層層間位移角均遠(yuǎn)小于1/120，結(jié)構(gòu)基底剪力為82252kN（剪重比6.7%），滿足高規(guī)罕遇地震下層間位移角限值的要求；第54加載步最大層間位移角為1/112，發(fā)生在第14層,結(jié)構(gòu)基底剪力為123371kN（剪重比10%），為性能控制點對應(yīng)的結(jié)構(gòu)基底剪力的1.5倍。通過提取結(jié)構(gòu)典型構(gòu)件的塑性鉸分布情況（圖7.1.3圖7.1.8）可見，在第28加載步，僅有個別榀構(gòu)件的局部梁端出現(xiàn)了塑性鉸，豎向構(gòu)件及轉(zhuǎn)換構(gòu)件均

41、未出現(xiàn)塑性鉸；第54加載步，1軸的局部梁端和剪力墻端柱的柱端出現(xiàn)了塑性鉸，這是因為設(shè)計時為了加強(qiáng)平面周邊構(gòu)件的拉接，周邊框架梁的截面較大（600 x650mm），致使該處的框架梁在超大震下未能先于柱屈服耗能，但是該設(shè)計完全能滿足結(jié)構(gòu)在大震下的性能要求。結(jié)構(gòu)的其余部位均為梁端及剪力墻連梁出現(xiàn)塑性鉸，轉(zhuǎn)換層以上幾層剪力墻亦出現(xiàn)了半塑性鉸，轉(zhuǎn)換梁及框支柱在第54加載步仍未出現(xiàn)塑性鉸。從結(jié)構(gòu)靜力彈塑性推覆分析的結(jié)果可見，結(jié)構(gòu)的屈服順序符合設(shè)定的抗震性能目標(biāo)，同時能滿足大震下的性能要求，并且仍有一定的抗震富余。圖7.1.1 結(jié)構(gòu)抗倒塌驗算 圖7.1.2 第28和54加載步結(jié)構(gòu)層間位移角與樓層剪力曲線圖7

42、.1.3 典型榀構(gòu)件軸線編號 a）28加載步 b）54加載步圖7.1.4 1軸構(gòu)件塑性鉸圖a）28加載步 b）54加載步圖7.1.5 2軸構(gòu)件塑性鉸圖 a）28加載步 b）54加載步圖7.1.6 3軸構(gòu)件塑性鉸圖 a）28加載步 b）54加載步圖7.1.7 4軸構(gòu)件塑性鉸圖 a）28加載步 b）54加載步圖7.1.8 轉(zhuǎn)換梁塑性鉸圖 針對超限情況采取的主要措施本工程結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，同時采用了兩種帶轉(zhuǎn)換層和多塔樓的復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)類型。結(jié)構(gòu)超限內(nèi)容較多，為特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，超限項目包括：(1)平面凹凸不規(guī)則；(2) 樓板局部不連續(xù)；(3)I類扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；(4)II類抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。針對上述超限情況及設(shè)

43、計中的關(guān)鍵技術(shù)問題，采取了如下主要措施。8.1 計算手段1）設(shè)計時分別采用兩個不同力學(xué)模型的空間結(jié)構(gòu)分析程序SATWE和ETABS進(jìn)行計算，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)和偶然偏心水平地震作用，對關(guān)鍵構(gòu)件如加強(qiáng)區(qū)剪力墻、框支柱、轉(zhuǎn)換梁、外圈框架梁等采用兩種軟件計算結(jié)果的包絡(luò)值進(jìn)行設(shè)計；2）分別采用切分模型和整體模型計算結(jié)構(gòu)的自振周期，以深入了解多塔結(jié)構(gòu)的振動特性；3）按規(guī)范要求，選用兩組II類場地上的天然波和一組地震安全性評價報告提供的場地人工波，對結(jié)構(gòu)作彈性時程分析，并將結(jié)果與反應(yīng)譜分析結(jié)果相比較，以保證按照反應(yīng)譜分析結(jié)果設(shè)計的安全性；4）對首層及標(biāo)準(zhǔn)層開大洞的樓板、轉(zhuǎn)換層樓板采用ETABS軟件進(jìn)行有限元應(yīng)力分析，對應(yīng)力集中明顯的部位加強(qiáng)