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1、浅谈超高层结构抗震设计悉地国际设计顾问(深圳)有限公司摘要：目前我国超高层建筑越来越多，而H多功能及空间多变。木文根据工程案例，对某超高层建筑的结构抗震方案设计进行分析。关键词：超高层结构方案抗震设计一、工程概况某超高层建筑地下设置3层，总建筑面积134572.03m2；裙楼5层，层高5〜6nn主楼地面53层，层高4.2m。采用钢筋混凝土框架■核心筒结构体系，结构抗震设防烈度为8度(0.20g),基木风压按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)取值，为0.30kN/m2。二、结构方案需重点解决的问题及思路(1)结构方案选择由于项目核心筒高宽比偏
2、大，而且关于工程造价的目标值限制，项目在地震时如何控制最大位移处于［1,2］规范限值内是结构设计的重点。木项目优先考虑钢筋混凝土结构；并做了四种方案进行比选。方案一：钢筋混凝土方案lo其标准层典型梁高为700mm,配合建筑平面功能及立面造型的需要，沿建筑外围共布置了16根框架圆柱，其中23层及以下为型钢混凝土柱，23层以上为钢筋混凝土柱，典型柱直径为1600mmo方案二：钢筋混凝土方案2。梁柱平面布置基木同方案一，但通过在设备层增设伸臂桁架，在满足刚度要求的前提下，将结构梁高减小。其标准层典型梁高为500mm,典型柱直径为1600mm。方案三：混合结构方
3、案梁柱平面布置基木同方案一，但梁采用钢梁,柱采用钢管混凝土柱。其标准层典型梁高为700mm,典型钢管混凝土柱直径为1600mm。方案四：混合结构方案2。梁柱平面布置基木同方案一，同样采用钢梁及钢管混凝土柱，但通过在设备层增设伸臂桁架，并加大钢管混凝土柱截面，在满足刚度要求的前提下，将结构梁高减小。其标准层典型梁高为400mm,典型钢管混凝土柱直径为1800mm。各方案标准层造价比较见表1,方案三、方案四因采用了钢梁及钢管混凝土柱，相应构件造价高于方案一、方案二，业主决定采用钢筋混凝土方案，而加强层需进一步比选其优劣性。为进一步比较加强层的敏感性，根据建筑
4、功能需求及结构受力要求，对可能采用的结构方案进行了进一步分析比较，各方案层间位移角比较见表2o注：方案二中C工况的刚度不满足规范［1,2］要求，其他均满足规范1/530的要求。经对比分析设加强层与不设加强层的小震计算结果发现，不设加强层时,结构仍能满足规范［1,2］有关整体计算指标，且避免了加强层带来的刚度和内力突变，故最后决定采用不设加强层的外框架+核心筒体系。主要框架梁采用截面为600mm×700mm的框架梁。（2）结构体系为配合建筑平面功能及立面造型的需要，沿建筑外围共布置了16根框架圆柱，其中23层及以下为型钢混凝土柱，23层以上为钢
5、筋混凝土柱，框架柱直径由底部的1600mm渐收至顶部的1400mm;中部的钢筋混凝土核心筒沿建筑全高连续贯通布置，核心筒周边剪力墙厚度由底部的1300mm（X向）,1200mm（Y向）渐收至顶部的500mm（X向），400mm（Y向）。外框柱与核心筒共同构成两道抗震防线，为结构提供必要的重力荷载承载能力和抗侧刚度。水平荷载作用下产生的剪力和倾覆力矩由外框架和核心筒两道防线共同承受，其中核心筒承担了结构大部分剪力和弯矩。三、结构分析及计算结果（1）结构超限类型工程超限有两项:1）扭转位移比超过1.2（最大值为1.31）,属于扭转不规则;2）建筑高度超过了规
6、范［1］中B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度，此项为本项目结构设计的难点和重点。针对本工程的结构特点，参照规范［1］,设定结构的抗震性能目标为C,不同地震水准下的结构构件的抗震性能目标见表3o注：轻微损坏为稍加修理即可继续使用，承载力按标准值复核;轻度损坏为一般修理后可继续使用，承载力按极限值复核；中度损坏为修复或加固后可继续使用，承载力达到极限值后能维持稳定，降低少于5%;比较严重损坏为需排险大修，承载力达到极限值后能维持稳定，降低少于10%。（2）风荷载和小震作用下的弹性分析按规范［1,2］要求，本项目采用2个不同力学模型结构分析软件（SATW
7、E,ETABS）进行小震作用下的结构整体计算。结构嵌固部位设在首层，整体计算吋输入地下室以考虑其对上部塔楼的影响。在规定水平力作用下，结构底层（首层）框架和核心筒剪力墙承担的剪力比例结果表明，工程各项整体指标均能满足相关规范［1,2］的要求；墙、柱的轴压比和各构件的强度及变形也均能满足要求，完全能达到小震作用下“完好无损坏、变形小于弹性位移限值”的第一阶段的抗震性能目标。通过SATWE软件，采用振型分解反应谱（CQC）法和吋程分析法对结构进行小震作用下的弹性时程分析。结果表明，在多遇地震作用下，CQC法的计算结果大于7条波时程分析结果的平均值。在进行施工
8、图设计时，按CQC法的计算结果进行配筋设计。（3）中震分析及结构抗震性能评价根据
