福州長樂區(qū)三館三中心超限高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析

吳 炅，劉 寧，常為華，宮貞超

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100045)

引言

隨著城市功能的發(fā)展，城市公共建筑的造型趨于復(fù)雜化和立體化。采用多塔樓連體形式的公共建筑頻繁出現(xiàn)，如常州工學(xué)院新校區(qū)師生活動(dòng)中心[1]，采用頂部設(shè)計(jì)了架空的整體屋蓋聯(lián)系兩座塔樓，形成一個(gè)整體。浙江科技學(xué)院學(xué)生活動(dòng)中心[2]，采用鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架作為屋面結(jié)構(gòu)體系，達(dá)到造型目的。也有部分公共建筑采用大體量單塔的建筑，在造型上追求視覺沖擊力，如深圳青少年活動(dòng)中心[3]，網(wǎng)新準(zhǔn)乾科研用房A3樓[4]，設(shè)計(jì)了鋼結(jié)構(gòu)懸挑，達(dá)到外立面的輕盈效果。

公共建筑項(xiàng)目體量日趨增大，結(jié)構(gòu)形式上傾向于采用大跨度、大空間結(jié)構(gòu)，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了體系選型、樓板舒適度等問題和挑戰(zhàn)。長樂區(qū)三館三中心項(xiàng)目，不僅兼具了大跨度、大空間的特點(diǎn)，更是將大量使用功能放在結(jié)構(gòu)的高層。通過對三館三中心的抗震分析，有助于更好地了解這種高位連體形成大空間的結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的受力特點(diǎn)，為高地震烈度區(qū)大跨大懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供范例支撐。

1 項(xiàng)目概述

長樂三館三中心為政府投資的青少年活動(dòng)中心公共建筑項(xiàng)目，建成后將會成為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)性建筑之一。該項(xiàng)目總建筑面積約11.85萬m2，其中地上約7.7萬m2，地下約4.15萬m2。主屋面結(jié)構(gòu)高度29.3 m，建筑高度37.33 m，屬于高層建筑。建筑整體效果見圖1。

圖1 三館三中心建筑效果

建筑整體效果取意于吳航十二景之一。首石凝云，寓意：下部為石，頂部為云，剛?cè)峤Y(jié)合。為充分表達(dá)立意，項(xiàng)目底部分為6個(gè)獨(dú)立塔樓，在屋頂兩層連接成整體大空間區(qū)域。項(xiàng)目主要使用功能為青少年活動(dòng)中心及綜合文化館。底部6個(gè)獨(dú)立單體分別為：工人文化宮、婦女兒童活動(dòng)中心、檔案館、青少年活動(dòng)中心、圖書館、綜合文化館。各單體在地下與純地下車庫連為一體，地下室長度308.4 m，寬度152.2 m。建筑地上1層～4層(檔案館為5層)為6個(gè)塔樓。為實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)空中環(huán)廊的設(shè)計(jì)效果，頂部通過兩層樓(屋面)板連成一個(gè)整體。 頂部連體尺寸為265 m(長)×97 m(寬)，遠(yuǎn)超規(guī)范限值，且均從各塔樓核心筒挑出。

各塔樓及頂層連體使用功能示意見圖2。

圖2 建筑使用功能示意

塔樓之間距離間隔較遠(yuǎn)。頂部連體相比下部塔樓，平面面積增加，大量質(zhì)量集中在頂部，使整個(gè)結(jié)構(gòu)在水平地震作用及豎向地震作用下，各塔樓剪力墻易出現(xiàn)破壞情況。大量大跨和懸挑桁架連接在框架柱、剪力墻上，對豎向構(gòu)件的精確性能化設(shè)計(jì)提出了要求。

上部連體部分面積較大，且存在樓板不連續(xù)及開大洞情況。為保證水平構(gòu)件安全性，需對樓板在各種工況下的應(yīng)力進(jìn)行分析，確保各塔結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)，并根據(jù)分析結(jié)果有針對性的對樓板的薄弱部位進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)。同時(shí)由于建筑使用功能要求，頂部連體兩層不設(shè)伸縮縫，其長寬尺寸遠(yuǎn)超過GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱“《混規(guī)》”)[5]要求。

2 結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)體系

考慮本工程下部多塔，上部連體的特殊性，綜合施工、造價(jià)等多方面因素，確定了下部塔樓(1層～4層)采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，水平構(gòu)件采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)；上部連體層(5層～7層)大跨連體區(qū)域采用鋼結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)體系，如圖3、圖4所示。

圖3 各塔樓框架剪力墻結(jié)構(gòu)示意

框架柱主要分為兩種類型。一種作為框架-剪力墻受力體系中的普通框架柱，選用截面尺寸為 800 mm×800 mm鋼筋混凝土柱；與頂部大跨桁架相連的框架柱，與核心筒組成豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也作為頂部大跨連體桁架的支座節(jié)點(diǎn)。考慮到設(shè)計(jì)強(qiáng)度需求以及與純鋼結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)造需要，決定采用鋼骨混凝土柱作為這類框架柱的主要形式。鋼骨采用“十”字形，柱外徑與鋼骨尺寸根據(jù)柱上承受荷載分為4個(gè)等級，具體配置見表1，鋼骨混凝土截面見圖5。

圖5 鋼骨混凝土柱截面示意

剪力墻作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的最重要的一道抗震防線，其底部加強(qiáng)區(qū)的安全更關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的安危。因此對本項(xiàng)目，通過適當(dāng)增加剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)墻身分布鋼筋的配筋率，中震驗(yàn)算下，不滿足剪力承載力要求的墻體，采用加鋼板或者端部內(nèi)埋型鋼的方式，提高和改善其抗震性能。剪力墻厚度為300～600 mm，混凝土強(qiáng)度等級為C30～C60。部分內(nèi)置型鋼或鋼板剪力墻平面位置示意見圖6。

頂部連體中，大跨桁架最大處為25.2 m以及33.6 m跨度，最大懸挑跨度為15 m，桁架高度2 m。桁架選型時(shí)參考文獻(xiàn)[6]成果，桁架構(gòu)件尺寸最終確定為H500×300×22×26 mm(弦桿)，H400×300×18×22 mm(斜腹桿)，H300×300×18×22 mm(豎腹桿)。樓面水平構(gòu)件采用鋼梁，尺寸H750×300×12×20 mm(主梁)，H500×200×10×18 mm(次梁)。材質(zhì)均為Q345?；A(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，地下室采用現(xiàn)澆樓板結(jié)構(gòu)。

圖6 型鋼、鋼板剪力墻位置示意(單位：mm)

2.2 設(shè)計(jì)主要參數(shù)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，結(jié)構(gòu)安全等級二級，項(xiàng)目位于福州市，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第三組。建筑場地類別為Ⅲ類?；A(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)等級為乙級。

本項(xiàng)目建筑功能復(fù)雜，根據(jù)GB 50223—2008《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》[7]，6#樓1層～3層設(shè)有人數(shù)697人展廳以及600個(gè)座位的小型劇場，為重點(diǎn)設(shè)防類(乙類)，其余位置為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類)。根據(jù) JGJ 3—2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱“《高規(guī)》”)[8]，設(shè)定本結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)為性能D，不同地震水準(zhǔn)下的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件性能詳見表2。

表2 結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)匯總

3 結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)本工程的抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型、超限情況和不規(guī)則性，按照《高規(guī)》[8]第3.11節(jié)的相關(guān)內(nèi)容，根據(jù)表2設(shè)定的抗震性能目標(biāo)，進(jìn)行小震、大震的驗(yàn)算復(fù)核。

采用Midas Gen V8.75和PKPM(10版V4.3)空間結(jié)構(gòu)分析軟件整體計(jì)算。多遇地震作用計(jì)算采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動(dòng)影響的振型分解反應(yīng)譜法，振型個(gè)數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量系數(shù)需達(dá)到總質(zhì)量的90%。多遇地震下計(jì)算雙向水平地震作用效應(yīng)時(shí)可不考慮偶然偏心的影響，同時(shí)應(yīng)與單向地震作用考慮偶然偏心的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，取不利的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)行位移比計(jì)算時(shí)，按單向地震作用考慮偶然偏心影響計(jì)算。

兩種軟件小震反應(yīng)譜對比計(jì)算分析結(jié)果如表3所示。

表3 多遇地震反應(yīng)譜分析主要結(jié)果匯總

由表3可知，兩種軟件計(jì)算主要結(jié)果基本一致。考慮結(jié)構(gòu)本身存在多塔，但各塔自身由于剪力墻偏置以及頂部連體桁架部分面積較大，難以有效均攤荷載至特定塔樓，故模型的前三階振型計(jì)算較為關(guān)鍵。對兩種軟件計(jì)算前三階振型進(jìn)行分析，可見第一階、第二階均為平動(dòng)振型，第三階為扭轉(zhuǎn)振型，如表4所示。

表4 兩種軟件計(jì)算前三階振型匯總

多塔高層連體結(jié)構(gòu)中，各塔樓在不同振型時(shí)的相對運(yùn)動(dòng)會對連體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的荷載。通過兩種軟件互相校核，在小震工況下，整體結(jié)構(gòu)可以保證上部連體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)連接，使各塔樓整體振型滿足GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱“《抗規(guī)》”)[9]要求。

本工程屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，為了充分研究建筑動(dòng)力特性和地震反應(yīng)，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的薄弱部位，對結(jié)構(gòu)抗震能力進(jìn)行合理估計(jì)，應(yīng)選擇合適的地震波輸入進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力時(shí)程分析。根據(jù)《高規(guī)》[8]第4.3.4條，本工程采用彈性時(shí)程分析方法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，選用計(jì)算軟件為PKPM-satwe。

按照頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時(shí)間的地震動(dòng)三要素需符合規(guī)定的原則，根據(jù)建筑場地類別和設(shè)計(jì)地震分組，采用1條多遇地震人工波(RH4TG065)以及2條Ⅲ類場地的實(shí)際記錄天然地震波(TH006TG065和TH091TG065)。3條地震波擬合反應(yīng)譜對比見圖7。

圖7 小震時(shí)程分析地震波譜

時(shí)程作用下的結(jié)構(gòu)底部剪力與規(guī)范反應(yīng)譜作用下的底部剪力對比見表5。

表5 小震時(shí)程分析底部剪力

由表5可見，每條波底部剪力均滿足《高規(guī)》[8]第4.3.5條要求。時(shí)程法基底剪力包絡(luò)值與反應(yīng)譜法比值在X方向和Y方向接近1，不需要對反應(yīng)譜法的樓層剪力放大。

小震時(shí)程分析下，樓層最大層位移角計(jì)算結(jié)果見表6。

在小震時(shí)程作用下，X方向最大層位移角出現(xiàn)在第2層，Y方向最大層位移角出現(xiàn)在第4層。這種情況與X方向頂部連體長度較長，形成了剛度較大的有效約束有關(guān)。兩個(gè)方向的層位移角均小于規(guī)范限值1/800，滿足設(shè)計(jì)要求。

表6 小震時(shí)程分析層位移角

頂部連體桁架和懸挑桁架連接4層和5層的大部分區(qū)域，且承擔(dān)重要使用功能，其布置見圖8。按《抗規(guī)》[9]要求，大跨、連體桁架及內(nèi)延一跨桁架的弦桿、腹桿抗震性能設(shè)防目標(biāo)定為中震彈性。

圖8 4層和5層大跨、懸挑桁架布置示意

根據(jù)計(jì)算，小震及中震工況下，桁架大部分構(gòu)件受力范圍均保持彈性，滿足抗震性能設(shè)計(jì)要求。

典型工況下桁架構(gòu)件最大應(yīng)力比如表7所示。

表7 桁架構(gòu)件各工況下應(yīng)力比

由表7可知，桁架單元在中震作用下，仍能保持0.69的較低應(yīng)力比水平，結(jié)構(gòu)本身有一定安全儲備。由于高層連體依賴桁架作為水平傳力體系，在后續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)，除控制應(yīng)力比外，應(yīng)按GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[10]、《抗規(guī)》[9]以及JGJ 99—2015《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[11]，并參考文獻(xiàn)[12]對構(gòu)件截面承載力和整體截面穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全可靠。

除小震與中震外，對抗震超限設(shè)計(jì)項(xiàng)目，應(yīng)采用罕遇地震時(shí)程波進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析，研究結(jié)構(gòu)薄弱位置并加以補(bǔ)強(qiáng)。下文將針對大震工況下，結(jié)構(gòu)的受荷及破壞情況進(jìn)行分析。

4 罕遇地震(大震)時(shí)程分析

考慮結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，采用PKPM SAUSAGE[13]軟件，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了罕遇地震彈塑性時(shí)程分析。采用2組天然波(TH001TG075和TH025TG075)和1組人工波(RH1TG075)，各條波的頻譜特性及加速度時(shí)程曲線如圖9所示。比較結(jié)果表明，各條波彈性反應(yīng)譜在基本振型周期點(diǎn)處與規(guī)范反應(yīng)譜相差不超過20%，滿足統(tǒng)計(jì)意義上相符要求。地震波峰值加速度取220 gal，各組波按水平主方向：水平次方向1∶0.85雙向輸入， TH001TG075持時(shí)44 s、TH025TG075持時(shí)38.7 s、人工波RH1TG075持時(shí)40 s，加載時(shí)間步長0.02 s，阻尼比采用5%。

圖9 罕遇地震時(shí)程分析地震波譜示意

SAUSAGE采用模型如圖10所示。在非線性過程中，樓板將發(fā)生開裂使其平面內(nèi)剛度下降，對結(jié)構(gòu)各抗側(cè)力構(gòu)件剛度分配和剪力傳遞也將產(chǎn)生一定影響。因此，本工程非線性分析中不采用剛性樓板假定，對各層樓板均劃分為殼單元進(jìn)行分析。

圖10 大震SAUSAGE模型示意

對模型的周期和總質(zhì)量進(jìn)行了對比分析，結(jié)果顯示SAUSAGE罕遇地震計(jì)算模型與SATWE小震計(jì)算模型在結(jié)構(gòu)前三階周期及質(zhì)量均接近一致，罕遇地震計(jì)算模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效，可以作為罕遇地震彈塑性分析模型進(jìn)行分析。

根據(jù)計(jì)算，所有結(jié)構(gòu)最大層間位移角均小于1/100 rad，滿足預(yù)設(shè)性能目標(biāo)要求。

在大震作用下，連梁率先出現(xiàn)彎曲塑性鉸，達(dá)到“比較嚴(yán)重?fù)p壞”的程度，滿足預(yù)先設(shè)定的抗震性能要求。連梁先行屈服形成鉸機(jī)制有重要意義，其進(jìn)入塑性狀態(tài)后，一方面使整體結(jié)構(gòu)剛度退化，有效地降低了整體結(jié)構(gòu)和剪力墻所承受的地震作用，另一方面又通過自身的塑性變形耗散了較大部分的地震能量，實(shí)現(xiàn)了作為第一道設(shè)防體系消能和保護(hù)墻肢的目的，是其“保險(xiǎn)絲”功能得以實(shí)現(xiàn)的體現(xiàn)。

在大震作用下，底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻出現(xiàn)彈塑性變形：對于軸彎，底部部分墻端受拉出現(xiàn)了輕度損壞，受拉損傷系數(shù)最大值Dt=0.745<1.0，平均值小于0.44，剪力墻端受壓則均未壓碎；對于抗剪和抗彎，剪力墻滿足屈服承載力設(shè)計(jì)的要求，通過對剪應(yīng)力較大部位的相應(yīng)加強(qiáng)，可使剪力墻在大震下滿足不屈服的性能要求。因此，底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻能滿足預(yù)定的抗震性能要求。一般區(qū)域的剪力墻未超過抗剪截面限制條件，滿足預(yù)定的抗震性能要求。滿足大震不屈服的性能要求設(shè)定，如圖11所示。

圖11 罕遇地震剪力墻破壞示意

對于框架柱，在受壓狀態(tài)下，框架柱混凝土壓應(yīng)力達(dá)到30%～60%的混凝土抗壓強(qiáng)度，受拉狀態(tài)下，少量混凝土框架柱開裂，鋼筋或鋼管未屈服。全樓框架柱絕大部分無損壞或輕微損壞，少數(shù)框架柱中度損壞，因此結(jié)構(gòu)能滿足預(yù)定性能目標(biāo)的要求，并有一定安全富余度，保證了結(jié)構(gòu)抗震安全性。

綜上所述，在大震作用下，結(jié)構(gòu)的水平豎向構(gòu)件均能滿足預(yù)設(shè)的抗震設(shè)防性能目標(biāo)。

5 連體結(jié)構(gòu)樓板水平荷載與溫度作用應(yīng)力分析

樓板作為主要水平構(gòu)件，不僅需要承受和傳遞豎向荷載，而且需要把地震作用及風(fēng)荷載等引起的水平力傳遞和分配到各豎向抗側(cè)力構(gòu)件，從而協(xié)調(diào)各抗側(cè)力構(gòu)件之間的變形。

由于本項(xiàng)目在頂部兩層各塔連為一體，并且樓面局部開大洞，因此針對頂部兩層連體及連體下一層樓板，采用PMSAP進(jìn)行了樓板軸向正應(yīng)力以及剪應(yīng)力分析，揭示樓板在傳遞水平荷載時(shí)，在多向應(yīng)力作用下的工作狀態(tài)，以確保各塔結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)，并能根據(jù)分析結(jié)果有針對性地對樓板的薄弱部位進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)。參考《廈門英藍(lán)國際金融中心雙塔高位連體結(jié)構(gòu)分析》[14]的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)規(guī)范構(gòu)造要求，頂部兩層連體結(jié)構(gòu)樓板厚度為150 mm，雙層雙向配筋率，每層每向配筋率為0.25%。連體下一層最小板厚為150 mm。采用PMSAP軟件建模時(shí)，對樓板屬性設(shè)為彈性膜，采用尺寸0.5～1.0 m的網(wǎng)格劃分，模擬樓板平面內(nèi)受力行為。

樓板應(yīng)力分析考慮恒荷載+活荷載+風(fēng)荷載以及恒荷載+活荷載+風(fēng)荷載+地震作用的各種組合工況，鑒于連體樓蓋存在大懸挑(約15 m)及大跨桁架(約25.2 m)，因此分析時(shí)考慮地震作用與風(fēng)作用同時(shí)組合。有限元分析結(jié)果表明，各層樓板應(yīng)力均發(fā)生在各塔樓相連接的大跨度桁架根部、周邊長懸挑根部及筒體角部附近集中，由于彈性有限元分析的特點(diǎn)以及計(jì)算模型(梁、柱為線狀，板、墻為無厚度的平面單元，構(gòu)件交接處通常為無尺度的點(diǎn)或線)與實(shí)際的差異，彈性結(jié)果常常會在某個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生高度的應(yīng)力集中，是考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)中構(gòu)件及構(gòu)件交接處均有一定的尺度，混凝土材料本身就是一種彈塑性材料而非純彈性材料，且混凝土樓板具有較強(qiáng)的彈塑性調(diào)節(jié)能力及變形協(xié)調(diào)能力，可將應(yīng)力進(jìn)行平均化處理。

典型水平荷載工況下樓板應(yīng)力分布結(jié)果如圖12所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，各層樓板均滿足規(guī)范規(guī)定工況下承載力性能要求，但應(yīng)力集中較大的板塊適當(dāng)增加配筋。塔樓與大跨桁架及懸挑桁架連接處樓板存在局部應(yīng)力較大的情況，應(yīng)在對應(yīng)位置加大樓板配筋，避免因?yàn)閼?yīng)力集中產(chǎn)生的局部破壞。

圖12 典型水平荷載工況下樓板應(yīng)力分布(單位：kPa)

根據(jù)樓板抗震性能目標(biāo)要求，大震作用下樓板應(yīng)滿足抗剪截面限值條件。對頂部3層進(jìn)行樓板應(yīng)力分析可以得出，樓板靠近開大洞處和懸挑桁架根部，存在應(yīng)力偏大的情況。開大洞處應(yīng)力較大的原因主要是因?yàn)闃前宀贿B續(xù)造成的應(yīng)力集中現(xiàn)象，可以靠增大樓板配筋率，提高樓板整體性的方式來解決。懸挑桁架由于跨度較大，根部產(chǎn)生的內(nèi)力作用對樓板形成較大拉力，最終考慮增加根部位置樓板厚度。增厚后樓板承載力可滿足要求。除個(gè)別應(yīng)力集中板塊需要提高配筋率外，絕大部分樓板剪應(yīng)力均值都小于抗剪截面限值，滿足性能目標(biāo)要求。

另外，本工程由于建筑使用功能要求，頂部連體不設(shè)伸縮縫，遠(yuǎn)超過《混規(guī)》[5]要求，超長結(jié)構(gòu)在溫度作用下會產(chǎn)生收縮應(yīng)力及收縮裂縫，影響結(jié)構(gòu)的正常使用功能。本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)高度約為27.3m，平面尺寸超長，結(jié)構(gòu)豎向溫差效應(yīng)影響不明顯，水平溫差效應(yīng)顯著，需對超長樓板溫度應(yīng)力進(jìn)行一定分析，針對性提出裂縫控制方法。

福州市基本氣溫為：月平均最低氣溫3 ℃，月平均最高氣溫37 ℃，結(jié)構(gòu)初始平均溫度T0=20 ℃。根據(jù)GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[15]，分析時(shí)取升溫溫差為17 ℃，降溫溫差為-17 ℃。

參考文獻(xiàn)[16-17]計(jì)算方法，采用PMSAP軟件膜單元模擬樓板溫度應(yīng)力，分析時(shí)為考慮混凝土的徐變應(yīng)力松弛，恒+活+風(fēng)+溫度控制工況下樓板應(yīng)力。

各樓層分析結(jié)果：升溫工況樓板主要受壓應(yīng)力，各樓層應(yīng)力集中同樣發(fā)生在周邊長懸挑根部板塊、塔樓間大跨連接桁架根部板塊、剪力墻筒邊角部位及凹凸角部部位。樓板受壓均滿足要求，較大樓板拉應(yīng)力發(fā)生在周邊懸挑部分根部，應(yīng)力集中較大板塊需提高配筋率以抵抗樓板拉應(yīng)力。降溫工況樓板主要受拉應(yīng)力，各樓層應(yīng)力集中同樣發(fā)生在周邊長懸挑根部板塊、塔樓間大跨連接桁架根部板塊、剪力墻筒邊角部位，以及凹凸角部部位。

具體溫度應(yīng)力分布見圖13。

圖13 溫度工況下樓板應(yīng)力分布(單位：kPa)

6 結(jié)語

針對當(dāng)今公共建筑造型趨于復(fù)雜化和立體化，多塔樓連體結(jié)構(gòu)形式增多的現(xiàn)狀，以長樂區(qū)三館三中心項(xiàng)目為例，總結(jié)出多塔大跨高層連體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和流程。針對該項(xiàng)目特有的265 m×97 m高位連體結(jié)構(gòu)，提出了多塔樓高位連體結(jié)構(gòu)中，底部剪力墻、框架柱和大跨、懸挑桁架、超長樓板等關(guān)鍵構(gòu)件在設(shè)計(jì)中可能存在的問題，采用抗震性能化設(shè)計(jì)方法，保證整體指標(biāo)和受力構(gòu)件滿足規(guī)范要求。針對大跨樓板，進(jìn)行了水平荷載應(yīng)力分析和溫度荷載應(yīng)力分析。最終保證建筑功能與結(jié)構(gòu)安全性的統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，為此類高層大連體項(xiàng)目提供了計(jì)算實(shí)例和參考。