超限高層建筑結構抗震設計需重視的幾個問題二

超限高層建筑結構抗震設計需重視的幾個問題中國建筑科學研究院徐培福1一、汶川大地震高層

鋼筋混凝土結構震害概括2汶川大地震高層鋼筋混凝土結構震害概括建研院70多名專家反映的四川、甘肅、陜西某些城鎮(zhèn)情況：高度：8層～30層結構類型框架框架－剪力墻剪力墻框架－核心筒結構比較規(guī)則3設防烈度6度，實際影響烈度7度輕微損壞設防烈度7度，實際影響烈度8度強～9度損壞比較多，沒有嚴重破壞設防烈度7度，實際影響烈度9度強沒有嚴重破壞4二、超限高層應適當提高

抗震設防標準51.提高抗震設防標準的必要性地震發(fā)生的不確定性地震區(qū)劃（設防烈度）可能出現(xiàn)的誤差地震區(qū)劃考慮地震發(fā)生的概率、風險及現(xiàn)實的經(jīng)濟條件確定30多年來，仍有8次強震發(fā)生在低烈度區(qū)或附近1976年唐山大地震2008年汶川大地震6國家、業(yè)主有較好的經(jīng)濟實力超限高層嚴重破壞、倒塌對社會、人民生命、經(jīng)濟產(chǎn)生巨大傷害和沖擊超限高層建筑集中成千上萬人員強震時難以逃生（絕對位移振幅可達幾米）目前國內(nèi)外的技術水平很難對超限高層強震下的性能作出有把握的判斷適當提高抗震設防標準，增加的造價僅占總造價的5～10％72.提高抗震設防標準的主要措施適當提高抗震性能目標對設計反應譜和地震動參數(shù)、地震波選取的要求8適當提高抗震性能目標根據(jù)超高和復雜的程度確定性能目標加強范圍：豎向構件、轉(zhuǎn)換構件、斜撐等關鍵構件全高范圍關鍵部位性能目標正截面承載力（壓彎、拉彎、軸壓、軸拉）中震彈性中震不屈服抗剪承載力大震不屈服中震彈性相當于設防烈度提高1度多9對設計反應譜和地震動參數(shù)、

地震波選取的要求小震反應譜、地震動參數(shù)取規(guī)范和安評報告的較大值中震、大震以規(guī)范為主，如安評報告的地震反應較大，作為參考彈性和彈塑性時程分析至少采用三組地震波，各組地震波反應譜要與設計反應譜相近設計中取三組地震波反應的包絡值美國2007年舊金山北加州結構工程師協(xié)會“非常規(guī)高層建筑抗震設計和審查公告”規(guī)定七組地震波反應的平均值101112三、超限高高層抗震設設計的若若干要求13超限高層抗抗震設計的的若干要求求對業(yè)主及建建筑師要從從技術可行行性及經(jīng)濟濟代價上加加以必要協(xié)協(xié)調(diào)和約束束對無震害經(jīng)經(jīng)驗、無試試驗依據(jù)、、現(xiàn)有軟件件難以分析析判斷或抗抗震概念上上難以接受受的結構方方案、構件件、節(jié)點，，要進行必必要的試驗驗研究結構方案設設計中需注注意的問題題對計算分析析的要求143.結構方案設設計中注意意的問題特別復雜或或高度超B級高度宜采用鋼與與混凝土組組合構件或或鋼構件控制自重（（1.6t/m2）和剪力墻墻厚度（1.2m）15沈陽茂業(yè)中中心主塔樓樓：7度，70層，284m16結構方案對比結構體系總質(zhì)量（萬噸）每平米質(zhì)量（噸/米2）鋼筋混凝土框架型鋼混凝土筒26.51.76鋼管砼柱鋼梁型鋼混凝土筒21.81.43調(diào)整后最大大墻厚1m17北京財富中中心II期,61層，264m18北京財富中中心II期8度，61層，264m鋼管混凝土土柱、鋼梁梁鋼管混凝土土柱外徑1.3m鋼板剪力墻墻：基底～～13層首層層高10.47m，墻厚1.2m二層墻厚1m26層、41層設加強層層193.結構方案設設計中注意意的問題框架－核心心筒及框架架－剪力墻墻結構中，，框架剪力力調(diào)整取0.2V0和1.5Vimax的較小值（（不能自定定放大系數(shù)數(shù)2.0等），有利利于防止各各個擊潰超B級高度較多多時，取0.2V0和1.5Vimax的較大值20中震復核計計算中，框框架剪力調(diào)調(diào)整仍需要要，但框架架梁不必調(diào)調(diào)整，有利利于強震下下的“強柱柱弱梁”除9度一級外，，按，，低估了了梁的極限限抗彎承載載力（實配配鋼筋及樓樓板作用未未考慮），，相反高估估了柱的承承載力（強強震下柱軸軸力變化降降低其承載載力）212223243.結構方案設設計中注意意的問題層剛度比和和層抗剪承承載力比不宜有層剛剛度和層抗抗剪承載力力都比較弱弱或剛滿足足規(guī)范限值值的樓層剛度計算美美國UBC國內(nèi)有不同同意見，目目前正在研研究。一般般情況下仍仍先按規(guī)范范規(guī)定純框架結構構：砌體填填充墻對層層剛度影響響大，計算算中宜考慮慮層高增加加直接降低低層抗剪承承載力，按按規(guī)范計算算層剛度比比較合適剪力墻、框框剪、框架架－核心筒筒結構，與與純框架結結構不同。。通過研究究確定是否否采用。。對加強層層、設備層層也可先按按此計算。。層抗剪承載載力計算中中，加強層層的斜撐承承載力不能能采用絕對對值的疊加加25南京德基廣廣場：49層，209m，11層、24層、37層設加強層層26273.結構方案設設計中注意意的問題樓板大開洞洞情況復雜彈性樓板不不計入平面面外剛度，，按大震計計算樓板應應力計算對豎向向構件的不不利影響287度，65層，305m2層、5層樓板開大大洞293.結構方案設設計中注意意的問題結構兩個正正交方向的的第一平動動周期比大大于0.8天津嘉里中中心，59層，200m調(diào)整前T1x=4.654s，T1y=3.653s，T1x/T1y=0.785303.結構方案設設計中注意意的問題加強層伸臂臂桁架深入入筒體剪力力墻伸臂桁架內(nèi)內(nèi)力計算可可不計樓板板作用31北京財富中中心II期323.結構方案設設計中注意意的問題滑動連體要要按大震計計算其位移移量，預留留足夠的間間隔北京當代MOMA33罕遇地震作作用下，所所有連廊隔隔震支座的的最大變形形分別為39.5cm，支座選用用最大位移移量50cmX向El-Centro波34353.結構方案設設計中注意意的問題鞭梢效應的的計算按大震分析析364.對計算分析析的要求現(xiàn)有軟件為為結構工程程師提供了了十分必要要的分析工工具，但仍仍需要工程程師的分析析判斷彈性靜力分分析的計算算原則嚴格格遵守規(guī)范范規(guī)定工程計算出出現(xiàn)怪異情情況的，設設計工程師師要分析，，軟件工程程師要及時時改正374.對計算分析析的要求彈塑性分析析的軟件，，工程計算算結果有時時出現(xiàn)不合合理情況。。如不能比比較合理的的計入結構構阻尼比，，使彈塑性性計算的基基底剪力大大于彈性計計算結果。。計算參數(shù)數(shù)的隨意性性大彈塑性分析析軟件要加加緊研究改改進384.對計算分析析的要求高度超過200m的超限高層層結構要進行彈塑塑性時程分分析高度超過300m或新型結構構體系或特特別復雜的的超限高層層要有另一個個單位，采采用不同的的軟件進行行獨立計算算校核394.對計算分析析的要求特別復雜的的超限高層層結構計算算應考慮施施工模擬抗震設計的的內(nèi)力組合合應以施工工全過程完完成后的靜靜載內(nèi)力和和位移為初初始狀態(tài)施工中應采采取可靠的的支撐