北大時代D5地塊3＃結構設計

襲金真，秦學慶（山東大衛(wèi)國際建筑設計有限公司，山東　濟南　250100）

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北大時代D5地塊3＃結構設計

襲金真，秦學慶
（山東大衛(wèi)國際建筑設計有限公司，山東濟南250100）

摘要：北大時代是集商業(yè)、公寓及辦公等于一體的超限高層綜合性大樓。該樓采用鋼筋混凝土剪力墻結構，建筑高度96.92 m，應用PKPM軟件對結構進行反應譜分析，根據(jù)結構自身的特點及分析結果對結構薄弱部位采取加強措施，保證小震下結構處于彈性狀態(tài)，中震時重要部位不屈服，滿足正常狀態(tài)下的使用要求。

關鍵詞：超限高層；鋼筋混凝土剪力墻結構；加強措施

0　引 言

北大時代D5地塊位于山東省濟南市北湖城市副中心北大時代地塊內，由辦公及商業(yè)組成，是集辦公、商業(yè)于一體的一類高層綜合建筑，由4棟主樓和連接裙房組成，見圖1。地下2層為機械立體車庫；地上1～2層為獨立小商鋪；3層為綜合商鋪及附屬用房；4層及以上為公寓式辦公，總建筑面積為30 832 m2。

3＃主樓東西長35.90 m，南北寬50.40 m，1～3層層高均為4.50 m，4～21層層高為4.49 m，建筑高度96.92 m。

1　結構體系

該工程的特點是建筑平面為L型，平面不規(guī)則，且由于建筑功能的要求，2層開洞率大，連接薄弱，扭轉不規(guī)則，樓板不連續(xù)，同時存在局部穿層柱情況。

基于以上特點，結構設計時采用框架－剪力墻結構體系，中間核心筒，周邊采用一系列短小的墻肢，既保證結構計算指標合理，又滿足建筑功能要求。結構1～4層為底部加強區(qū)，抗震等級為3級。典型樓層立面及主體結構平面布置見圖2～4。結構主要構件尺寸及混凝土強度等級見表1。

圖1 建筑平面圖Fig.1 Floor plan

圖2 典型樓層立面Fig.2 Typical floor elevation

圖3 標準層結構平面布置圖Fig.3 Standard layer structure layout

圖4 2層結構平面布置圖Fig.4 Two-layer structure layout

表1 結構主要構件尺寸及混凝土強度等級Tab.1 Main component size and strength grade of concrete structure

2　主要設計參數(shù)

2.1基本荷載取值

結構構件自重由程序自動計算，樓面活荷載按規(guī)范取值：辦公室活荷載標準值2.0 kN／m2，樓梯、侯梯廳活荷載標準值3.5 kN／m2，儲藏室、工具間活荷載荷載標準值5.0 kN／m2，走廊活荷載荷載標準值2.5 kN／m2，衛(wèi)生間活荷載荷載標準值2.5 kN／m2，公共衛(wèi)生間（帶蹲位）活荷載標準值8.0 kN／m2，商店活荷載標準值3.5 kN／m2，上人屋面活荷載荷載標準值2.0 kN／m2，非上人屋面活荷載荷載標準值0.5 kN／m2，電梯機房7.0 kN／m2，樓梯欄桿頂部水平荷載取0.5 kN／m。

2.2風荷載及地震作用

該工程設計使用年限為50年，結構安全等級為二級；抗震設防烈度為6度（0.05 g），設計地震分組為第3組，場地類別為Ⅲ類，特征周期為0.65 s?；撅L壓取50年一遇0.45 kN／m2，地面粗糙度類別為B類，體型系數(shù)取1.4。

3　風荷載干擾作用及抗震性能化設計

該工程主樓平面不規(guī)則，扭轉不規(guī)則，2層樓板開洞率過大，通過分析制定了結構抗震性能目標：小震下結構處于彈性狀態(tài)，控制結構構件的抗震承載力，層間位移等各項指標滿足抗規(guī)要求；中震下底部加強區(qū)部位豎向構件不屈服。風荷載計算時考慮了群體干擾效應。對于結構中為數(shù)不多的連梁，計算時采用墻上開洞的方式，盡量減小連梁截面，某些抗剪超限的連梁采用對角暗撐配筋構造。

4　計算模型與計算分析

4.1反應譜法分析

該工程采用satwe進行分析計算，梁柱采用空間桿單元，剪力墻采用墻單元，樓板采用板單元進行模擬分析，采用CQC法進行小震作用下的彈性分析，考慮5%偶然偏心，分別計算X、Y兩個方向的水平地震作用，所得關鍵參數(shù)的結果見表2、表3。

表2 前6階自振周期Tab.2 Natural vibration periods of the first six orders

表3 關鍵計算參數(shù)Tab.3 Key calculation parameters

由表2、表3可知，結構的最大層間位移角、周期比、剛重比及考慮偶然偏心下的豎向構件位移比均滿足抗規(guī)要求；且結構剛重比均＞2.7，可不考慮二階效應。地震作用下結構X、Y向層間位移角見圖5。

圖5 地震作用下　X、Y方向層間位移角Fig.5 Inter-story displacement angle along X and Y direction under earthquake

4.2結構彈性時程分析

根據(jù)工程特點和場地條件，從SATWE軟件中選用2條天然波TH3TG065、TH1TG075和1條人工模擬加速度時程曲線RH1TG065，峰值加速度取18 cm／s2，彈性時程分析計算出的基底剪力與CQC法計算出的基底剪力對比見表4。

由表4可知，每條時程曲線計算所得結構底部剪力均大于CQC法的65%，且3條時程曲線計算所得的結構底部剪力平均值大于振型分解反應譜法計算結果的80%，表明彈性時程計算結果滿足抗規(guī)的要求。

4.3中震不屈服分析

中震不屈服即在中震作用下結構承載力滿足不屈服設計要求。計算時不考慮地震內力調整（強柱弱梁、強剪弱彎），荷載分項系數(shù)、抗震承載力調整系數(shù)取1.0，材料強度取標準值，將地震影響系數(shù)最大值調整為小震時的2.8倍，即取0.112，構件的抗震等級為4級。中震作用下SATWE軟件分析的結構各樓層剪力見圖6。

圖6 中震作用下各樓層剪力Fig.6 Story shear force under medium earthquake

取圖6中的剪力值對底部加強區(qū)內的豎向構件及2層樓板進行中震不屈服驗算，結果表明，底部加強區(qū)核心筒墻體及2層板在重力荷載和中震作用下滿足中震不屈服的抗震性能要求，具有適宜的承載力、延性及抗震安全儲備。

4.4風荷載干擾系數(shù)計算

根據(jù)荷載規(guī)范，施擾建筑與受擾建筑在X或Y方向任一方向距離為0時，順風向干擾系數(shù)及橫風向干擾系數(shù)均＜1，故1＃與2＃之間，3＃與4＃之間干擾系數(shù)均可忽略不計。只需要計算2＃與3＃之間或者1＃與4＃之間的相互干擾系數(shù)即可。

圖　7 2＃與　3＃風荷載干擾系數(shù)計算簡圖Fig.7 Calculation of interference factor of 2＃and 3＃wind load

取2＃與3＃形心，X向距離為64 m，Y向距離為68 m，根據(jù)主樓平面尺寸b×h＝34×50，可以計算出x＝1.88b，y＝2b；x＝1.28h，y＝1.36h；根據(jù)荷載規(guī)范，在此范圍內，順風向干擾系數(shù)與橫風向干擾系數(shù)均＜1.0，故可不考慮風荷載群體干擾效應，見圖7。

5　工程技術措施

為保證結構具有足夠的強度和延性，充分利用結構平面布置特點，加強核心筒與周邊梁板之間的聯(lián)系，保證核心筒與周邊梁板共同受力，對結構的重要部位采取加強措施?？紤]到2層開洞面積較大，將整個2層板厚加厚為150 mm，并雙層雙向配筋。將地下室頂板視作嵌固部位，在地震作用下，結構的屈服部位發(fā)生在地上樓層，同時影響到地下2層，將加強部位的范圍向下延伸到地下2層，并設置約束邊緣構件。底部加強區(qū)的抗震等級不變，但構造措施提高1級，同時，為提高結構構件的抗震能力和延性，設計中將所有剪力墻的軸壓比控制在0.7以下，局部超過0.7時采取將剪力墻和柱箍筋加密的加強措施。

6　結 語

該工程在小震作用下，各項設計指標比較接近且均滿足抗規(guī)要求。由于主體結構平面不規(guī)則，扭轉不規(guī)則，且2層開洞率過大，為提高其抗震能力和延性，通過合理的平面布置，形成空間整體受力體系，并采取了一些局部加強措施，使得結構在小震及中震作用下無明顯的薄弱層，滿足小震不壞，中震可修的抗震設防目標。

參考文獻：

［1］《建筑結構荷載規(guī)范》修訂組.GB 50009－2012建筑結構荷載規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB 50011－2010建筑抗震設計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.JGJ 3－2010高層建筑混凝土結構技術規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［4］中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部.SATWE S－3多層及高層建筑結構空間有限元分析及設計軟件用戶手冊［Z］.北京：中國建筑科學研究院，2010.

中圖分類號：TU3

文獻標識碼：B

文章編號：1004－2660（2015）03－0042－06

收稿日期：2015－06－25.

作者簡介：襲金真（1983－），女，山東人，工程師.主要研究方向：結構工程.

Structure Design of Plot 3＃of Peking University Age D5

XI Jin－zhen，QIN Xue－qing
（Shandong Dawei International Architecture Design Co.Ltd.，Jinan 250100，China）

Abstract：Peking University Age is a super high－rise comprehensive building with the collection of business，apartment and office.The building adopts reinforced concrete shear wall structure with building height 96.920 m. PKPM software was used in the response spectrum analysis.Measures were taken to strengthen the weak structures according to the characteristics and analysis results to make the structure in elastic state under small earthquakes and in unyielding in important parts.Consequently，the requirements on formal service can be met.

Key words：super high－rise building；reinforced concrete shear wall structure；strengthening measures