都會(huì)晶彩園商辦樓超限審查概要及相關(guān)概念剖析

韋 霽，樊蕾雷

（中交浚浦建筑科技（上海）有限公司，上海 201600）

1 項(xiàng)目概況

都會(huì)晶彩園二期商辦樓位于江蘇省昆山市花橋鎮(zhèn)，總建筑面積約68623.08m2。功能布局：主要為商業(yè)辦公混合建筑，第1、2 層商戶主要功能為餐飲及零售，建筑中心設(shè)有一個(gè)中庭形成區(qū)域的公共空間；3～9 層為商業(yè)空間：10 層以上為辦公空間。該項(xiàng)目地下2 層，地上18 層。地下2 層均為地下車庫及設(shè)備用房。地上分為南北2 個(gè)區(qū)域，南側(cè)為18 層，高度71.2m；北側(cè)為9 層，高度36.1m。建筑立面效果如圖1 所示。

圖1 建筑立面效果圖

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

2.1 平剖面布置

1～9 層標(biāo)準(zhǔn)層布置如圖2 所示，9～18 層標(biāo)準(zhǔn)層布置如圖3 所示。

圖2 1～9 層標(biāo)準(zhǔn)層布置圖

圖3 9～18 層標(biāo)準(zhǔn)層布置圖

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

該項(xiàng)目屬于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)專業(yè)在方案設(shè)計(jì)階段提供兩種思路供業(yè)主選擇：（1）高區(qū)低區(qū)設(shè)縫脫開，按2 個(gè)單體進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）高區(qū)低區(qū)按整體設(shè)計(jì)。采用第一種方案的優(yōu)點(diǎn)在于，可以避免9 層以上單塔樓偏置對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不利影響，但是設(shè)縫對(duì)于建筑立面效果會(huì)有較大影響。業(yè)主綜合考慮各方面意見之后，決定采用第二種方案。第二種方案優(yōu)點(diǎn)是可以保證立面效果。采用整體設(shè)計(jì)方案的主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)整體長(zhǎng)寬比過大（剪力墻容易產(chǎn)生拉力），中庭大開洞（樓板應(yīng)力分析），9 層以上單塔樓偏置（扭轉(zhuǎn)不利）。

2.3 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

地震設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示。

表1 地震設(shè)計(jì)參數(shù)

結(jié)構(gòu)類型：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，盡管高區(qū)剪力墻形成筒體，但是對(duì)于整體來說結(jié)構(gòu)仍屬于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)范疇，且框架柱較多，根據(jù)框架部分所占地震傾覆力矩來判別屬于正?？蚣?；高度判別：A 級(jí)高度；抗震設(shè)防類別：1～9 層商業(yè)部分定為重點(diǎn)設(shè)防類，9 層以上辦公部分定為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類；抗震等級(jí)：需根據(jù)抗震設(shè)防分類以及相關(guān)超限措施全樓區(qū)分定義；周期折減系數(shù)：0.85（規(guī)范中框架剪力墻的周期折減系數(shù)推薦范圍是0.7～0.8，該項(xiàng)目因業(yè)主提出使用對(duì)剛度影響較小的特制墻體，折減系數(shù)與評(píng)審專家商定后，取0.85）。

3 超限判別

根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》，對(duì)該工程超限項(xiàng)判別：（1）考慮偶然偏心的位移比大于1.2（扭轉(zhuǎn)不規(guī)則）；（2）樓板有效寬度小于50%（樓板不連續(xù)）；（3）單塔與大底盤的質(zhì)心偏心距大于底盤相應(yīng)邊長(zhǎng)的20%（塔樓偏置）；（4）局部穿層柱及轉(zhuǎn)換柱（局部不規(guī)則）。

4 超限措施

根據(jù)該工程的超限判斷，針對(duì)以上不規(guī)則項(xiàng)，采取的措施及性能目標(biāo)設(shè)置如表2、表3 所示。

表2 超限措施

表3 性能目標(biāo)

5 專家評(píng)審意見

（1）在高、低區(qū)部位適當(dāng)位置按切分和整體模型分別計(jì)算，低區(qū)部位按框架、少墻框架，高區(qū)和低區(qū)按框架-剪力墻，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。（2）抗震性能目標(biāo)：底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻按中震抗剪彈性、抗彎不屈服設(shè)計(jì)。進(jìn)一步復(fù)核墻體名義拉應(yīng)力，當(dāng)大于混凝土的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)應(yīng)設(shè)置型鋼；當(dāng)大于2 倍混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)采取必要措施。（3）結(jié)構(gòu)開洞過大且超長(zhǎng)，豎向收進(jìn)不規(guī)則，水平樓蓋宜采用現(xiàn)澆。

6 相關(guān)結(jié)構(gòu)概念分析

6.1 剪力墻受拉的原因

在該工程中，高區(qū)剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)的部分墻肢在小震時(shí)就出現(xiàn)了拉應(yīng)力，在中震時(shí)由于地震力的增大，受拉情況更為嚴(yán)重。筆者認(rèn)為結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬比過大、高區(qū)剪力墻集中這兩方面是導(dǎo)致剪力墻名義拉應(yīng)力過大的主要原因。地震力是慣性力，由于地面的震動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的震動(dòng)，F(xiàn)=ma。對(duì)于長(zhǎng)寬比較大的工程，X/Y 方向剪力墻布置存在較大差異，但是地震力的大小兩個(gè)方向卻差異不大。該工程X 向長(zhǎng)度為50m，Y 向長(zhǎng)度120m，由于兩方向剪力墻布置差異，可以近似理解成一個(gè)工字鋼。當(dāng)發(fā)生Y 向地震時(shí)，地震剪力產(chǎn)生的彎矩是繞強(qiáng)軸作用，在上下翼緣產(chǎn)生的拉力不大，可以被結(jié)構(gòu)的自重抵消。但是發(fā)生X 向地震時(shí)，地震剪力產(chǎn)生的彎矩是繞弱軸作用，產(chǎn)生的拉力較大，大于結(jié)構(gòu)自重時(shí)，剪力墻就會(huì)產(chǎn)生拉力。而且由于該工程9 層以上塔樓偏置，故剪力墻主要集中在高區(qū)，根據(jù)剛度分配的原理，高區(qū)筒體必然會(huì)吸引大量地震力，產(chǎn)生更大的拉力。

6.2 義雙肢剪力墻對(duì)剪力墻拉力的影響

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》7.2.4：抗震設(shè)計(jì)的雙肢剪力墻，其墻肢不宜出現(xiàn)小偏心受拉。當(dāng)任一墻肢為偏心受拉時(shí)，另一墻肢的彎矩設(shè)計(jì)值及剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25。該條文說明：在地震作用的反復(fù)荷載下，兩個(gè)墻肢都要增大設(shè)計(jì)內(nèi)力。該工程雙肢剪力墻出現(xiàn)拉力，根據(jù)規(guī)范，兩個(gè)墻肢的設(shè)計(jì)內(nèi)力均會(huì)放大。這種情況下，對(duì)墻肢底部的控制拉力是否會(huì)有影響。首先在計(jì)算程序中不定義雙肢剪力墻，這樣內(nèi)力就不會(huì)放大，選取左下角雙肢剪力墻，拉力為N=1283kN。然后在程序中定義此墻為雙肢剪力墻，重新計(jì)算。在構(gòu)件信息中看到，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力已經(jīng)放大，接著觀察拉力，發(fā)N=1283kN 沒有變化。假設(shè)該工程中左下角受拉墻肢為A 墻肢，雙肢墻的另一墻肢為B 墻肢，對(duì)于受拉開裂這一工況，需要放大的是B 墻肢的內(nèi)力，所以A 墻肢的拉力沒有變化。當(dāng)?shù)卣鹜鶑?fù)作用時(shí)，需要放大A 墻肢的內(nèi)力時(shí)，受拉的是B 墻肢，A 墻肢是受壓。所以，兩個(gè)墻肢都增大設(shè)計(jì)內(nèi)力并不是在同一工況，都是針對(duì)受壓墻肢的內(nèi)力放大，所以對(duì)拉力沒有影響。

7 結(jié)束語

工程整體分析分別采用PKPM 和MIDAS 兩種不同力學(xué)模型的程序計(jì)算，分析結(jié)果基本一致，工程的計(jì)算結(jié)果具有一定可靠性。除按照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范有關(guān)要求進(jìn)行承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算外，還進(jìn)行了一些結(jié)構(gòu)性能補(bǔ)充分析，并針對(duì)超限的內(nèi)容采取了一定的構(gòu)造加強(qiáng)措施?？偨Y(jié)如下：（1）振型分解反應(yīng)譜分析的基底剪力平均值大于彈性時(shí)程分析；（2）彈（塑）性及構(gòu)件性能分析可實(shí)現(xiàn)根據(jù)性能化分析準(zhǔn)則預(yù)先設(shè)定的性能目標(biāo)；（3）抗震構(gòu)造采取提高豎向構(gòu)件延性、控制軸壓比、增加墻配筋、樓板加強(qiáng)等措施，保證性能化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)以上結(jié)論，認(rèn)為本工程具有良好的抗震性能，能滿足根據(jù)“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防性能化分析的原則確定的抗震設(shè)防各階段的性能化目標(biāo)。