超限高層建筑奧園國際中心三期的抗震性能設(shè)計(jì)

許業(yè)浩

（華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州　510000）

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超限高層建筑奧園國際中心三期的抗震性能設(shè)計(jì)

許業(yè)浩

（華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州510000）

摘要：介紹了廣州市奧園國際中心三期工程的結(jié)構(gòu)體系，分析了該工程的結(jié)構(gòu)超限類別，并結(jié)合規(guī)范要求，提出了針對(duì)性的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施，從小震、中震、大震三方面，按設(shè)定的抗震性能目標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，指出該建筑抗震性能優(yōu)良，能滿足性能要求。

關(guān)鍵詞：高層建筑，結(jié)構(gòu)體系，抗震性能，地震作用

1　工程概況

本工程位于廣州市番禺區(qū)，地下4層，底板面標(biāo)高-16. 400 m，主要為商業(yè)、車庫和設(shè)備房，地上為單棟主塔樓及裙樓，1層～4層裙樓為酒店辦公、餐廳、健身娛樂設(shè)施，塔樓46層，為辦公、酒店綜合體，主要屋面高度197. 2 m，外圍幕墻高度213. 0 m，總建筑面積約12. 6萬m2。

2　地震作用

1）抗震設(shè)防烈度7度，場(chǎng)地類別Ⅱ類，地震分組第一組，特征周期Tg=0. 35。

2）本工程5層及以上屬丙類建筑，按設(shè)防烈度7度計(jì)算及采取抗震措施。5層以下屬乙類建筑，按設(shè)防烈度計(jì)算地震作用，按8度確定抗震措施。

3）根據(jù)安評(píng)報(bào)告，場(chǎng)地50年超越概率水平為63%，10%和2%的地震影響系數(shù)最大值αmax= 0. 086，0. 252，0. 479；特征周期Tg=0. 35，0. 36，0. 38；衰減指數(shù)γ均為0. 9。根據(jù)參數(shù)計(jì)算可知中、小震的規(guī)范反應(yīng)譜均小于安評(píng)報(bào)告反應(yīng)譜，大震的規(guī)范反應(yīng)譜大于安評(píng)報(bào)告反應(yīng)譜。按《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》（下稱《要點(diǎn)》）規(guī)定：中、大震的地震動(dòng)參數(shù)可采用規(guī)范值。故小震計(jì)算偏安全采用安評(píng)反應(yīng)譜，中、大震采用規(guī)范反應(yīng)譜計(jì)算。

3　結(jié)構(gòu)體系

圖1　主要標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖

本工程平面47. 5 m×42. 3 m，采用鋼筋混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)。核心筒26. 50 m×15. 85 m，外框架由16根矩形邊柱及框梁組成，截面自下而上分段縮小。核心筒外墻厚700 mm，上部縮至300 mm，內(nèi)墻厚400 mm，250 mm，上部縮至250 mm?？蛑讓咏孛? 500×1 600～1 600×1 800，上部縮至600×1 500～700× 900。連梁寬同墻寬，梁高辦公層一般為700 mm，酒店層一般為650 mm。樓蓋采用普通梁板結(jié)構(gòu)，辦公層外框梁高900 mm，內(nèi)框梁和次梁因走廊凈高要求，一般采用變截面梁300×700/600，樓板厚度一般100 mm。酒店層外框梁高800 mm，因走廊凈高要求，內(nèi)框梁采用變截面梁，房間段梁高1 000 mm，走廊段梁高650 mm，次梁截面300×650，200×500，150×400，樓板厚100 mm，120 mm。

主要標(biāo)準(zhǔn)層平面見圖1。

4　結(jié)構(gòu)超限類別

根據(jù)《要點(diǎn)》，本工程超限情況如下：

1）高度超限：框架—核心筒結(jié)構(gòu)在7度區(qū)的高度超過130 m，本工程為197. 20 m＞130 m，屬超B級(jí)高度的超限結(jié)構(gòu)；

2）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比大于1. 2，本工程首層Y向的最大值為1. 30；

3）樓板不連續(xù)：平面有效寬度小于50%，開洞面積大于30%，錯(cuò)層大于梁高，本工程2層～4層有效寬度小于50%，開洞面積大于30%；

4）其他不規(guī)則：局部穿層柱、斜柱、夾層、個(gè)別構(gòu)件錯(cuò)層或轉(zhuǎn)換，本工程局部有穿層柱。

5　超限加強(qiáng)措施

本工程塔樓平面及豎向均較規(guī)則，傳力路線明確直接，但存在超高、裙樓扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、局部樓板不連續(xù)、局部穿層柱等不規(guī)則情況，除按規(guī)范要求外，還采取針對(duì)性加強(qiáng)措施：加強(qiáng)核心筒和框架柱；加強(qiáng)裙樓邊梁和邊柱；加強(qiáng)洞口邊梁和連接薄弱處樓板；加強(qiáng)該穿層柱及其附近框架柱。具體做法如下：

1）加強(qiáng)核心筒。

控制剪力墻軸壓比小于0. 5，適當(dāng)提高墻配筋率：底部加強(qiáng)區(qū)豎向分布筋加大至不小于0. 8%，水平分布筋加大至不小于0. 6%，暗柱加大至不小于1. 6%；底部加強(qiáng)區(qū)以上5層的豎向分布筋加大至不小于0. 6%，水平分布筋加大至不小于0. 5%，暗柱加大至不小于1. 4%；其他位置的水平及豎向分布筋不小于0. 4%，暗柱不小于1. 2%，以提高核心筒極限變形能力；控制底部剪力墻的大震剪應(yīng)力水平，滿足“抗剪不屈服”的性能目標(biāo)，確保核心筒在大震時(shí)有較大安全度。

2）加強(qiáng)框架柱。

控制柱軸壓比，底部要求滿足“中震抗剪彈性，抗彎不屈服，大震抗剪不屈服”的性能目標(biāo)，其他位置滿足“中震抗彎、抗剪不屈服，大震不受剪破壞”性能目標(biāo)要求。且彈塑性分析應(yīng)保證在大震作用下底部框架柱仍保持彈性狀態(tài)。

3）加強(qiáng)裙樓邊梁、邊柱。

要求滿足“中震抗剪彈性，壓彎不屈服，大震不受剪破壞”性能目標(biāo)要求。

4）加強(qiáng)裙樓樓板不連續(xù)處邊梁，加大縱筋和腰筋，加厚連接薄弱處樓板，采用雙層雙向配筋并適當(dāng)提高配筋率，控制樓板在中震作用下的剪應(yīng)力水平，并滿足“抗剪彈性，拉、壓不屈服”的性能目標(biāo)，保證地震作用下水平力的可靠傳遞。

5）穿層柱及其附近的框柱采取全高復(fù)合箍加密的方式加強(qiáng)其全高范圍的抗剪能力和延性。

6　抗震性能目標(biāo)

為實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)，按JGJ 3—2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（下稱《高規(guī)》）和DBJ 15—92—2013高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（廣東省標(biāo)準(zhǔn)），設(shè)定性能目標(biāo)為C，各水準(zhǔn)地震作用下的性能水準(zhǔn)、層間位移角限值及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能目標(biāo)如表1所示。

表1　抗震性能目標(biāo)表

7　計(jì)算分析

按設(shè)定的性能目標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

7.1小震作用分析

采用YJK和ETABS計(jì)算，兩程序計(jì)算的質(zhì)量、周期與振型、剛重比、水平荷載作用下的反力及位移等均較接近且滿足規(guī)范要求，無原則性沖突。

表2為YJK的主要結(jié)果。

表2　YJK結(jié)果表

7.2中震作用分析

采用等效彈性法進(jìn)行構(gòu)件中震承載力驗(yàn)算，核心筒外墻在中震作用下出現(xiàn)拉力，加大底部加強(qiáng)區(qū)核心筒外墻配筋，墻身縱向配筋率提高到不小于0. 8%，暗柱配筋率提高到不小于1. 6%，可滿足中震性能目標(biāo)。連梁、框梁和框柱等均滿足性能目標(biāo)。各層樓板除局部核心筒周邊樓板外，大部分樓板拉、剪應(yīng)力均較小，基本小于0. 9 MPa，拉應(yīng)力小于樓板混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft= 1. 43 MPa，剪應(yīng)力小于0. 7ft，處于彈性狀態(tài)。核心筒周邊局部區(qū)域，因剪力墻剛度較大的影響，樓板產(chǎn)生應(yīng)力集中，適當(dāng)加強(qiáng)其配筋，根據(jù)應(yīng)力結(jié)果雙層雙向配筋，可滿足要求。

7.3大震作用分析

采用PERFORM-3D程序進(jìn)行罕遇地震下的抗震性能評(píng)估。選用1組人工波和2組天然波進(jìn)行彈塑性計(jì)算。地震波峰值加速度取220gal，按主方向∶次方向=1∶0. 85雙向輸入。

總體結(jié)果見表3。

表3　總體計(jì)算結(jié)果表

1）連梁基本都出現(xiàn)塑性鉸，大部分處于輕度和中度損壞水平，個(gè)別端部轉(zhuǎn)角較大，達(dá)到嚴(yán)重?fù)p傷。

2）隨著地震荷載增大，框柱在裙房頂層及塔樓頂層彎矩增大，鋼筋達(dá)到屈服，但全樓框柱均未壓碎。

3）底部加強(qiáng)區(qū)個(gè)別剪力墻輕度受壓損傷，均未現(xiàn)輕度及輕度以上受拉損傷；一般部位剪力墻均未現(xiàn)中度及中度以上拉壓損傷。

4）整個(gè)分析過程，梁、柱均滿足受剪截面限值條件；底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻水平筋配筋率提高至0. 6%，可滿足大震受剪不屈服的性能要求。

5）根據(jù)上述分析，大震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足性能目標(biāo)要求。

綜上所述，本建筑抗震性能優(yōu)良，能滿足性能要求。

8　結(jié)語

本文簡單介紹奧園國際中心三期項(xiàng)目的抗震性能設(shè)計(jì)以及超限加強(qiáng)措施，廣州市建委組織有關(guān)專家對(duì)本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了超限審查，一致認(rèn)定結(jié)構(gòu)合理，措施有效，順利通過審查，希望本文對(duì)同類工程可以起到借鑒作用。

Seismic performance design of out-of-code high-rise building Aoyuan international center phaseⅢ

Xu Yehao
（South China Technology University Building Design Academy，Guangzhou 510000，China）

Abstract：The paper introduces the structural system of Aoyuan international center phaseⅢin Guangzhou city，analyzes its out-of-code structural categories，and puts forward corresponding structure strengthening measures by combining with regulations. It analyzes the structure according to seismic performance targets from three aspects of small earthquake medium earthquake and big earthquake，and finally points out that：the building seismic performance is good，which can meet property demands.

Key words：high-rise building，structural system，seismic performance，seismic action

中圖分類號(hào)：TU352

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）09-0058-02

收稿日期：2016-01-20

作者簡介：許業(yè)浩（1975-），男，工程師