某超高層建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

齊建林

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣州510010）

1 工程概況

湛江某超高層大廈項(xiàng)目位于湛江市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，緊鄰人民大道中，地形基本平坦，交通便利?？偨ㄖ娣e11.3萬m2，包含1棟超高層塔樓和1棟能源中心，地下室3層。地上建筑面積約7.9萬m2，屋面高度179.9 m，其按體型建筑功能主要分為3段，具體如表1所示，整體效果如圖1所示。

圖1 整體效果Fig.1 Project Rendering

表1 建筑特征Tab.1 Architectural Features

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

本次勘察在場(chǎng)地內(nèi)土層等效剪切波速在205～209 m∕s之間，場(chǎng)地土為中軟土，場(chǎng)地覆蓋層度大于50 m，場(chǎng)地類別為Ⅲ類，屬抗震一般地段。建筑場(chǎng)地地震抗震設(shè)防烈度為7度（0.10g），本工程地震作用計(jì)算和抗震措施采用的抗震設(shè)防烈度均為7度［1］。設(shè)計(jì)地震分組為第一組，基本地震加速度值為0.10g，多遇地震下的水平地震影響系數(shù)最大值為0.08，反應(yīng)譜特征周期Tg=0.45 s，罕遇地震的影響系數(shù)最大值為0.45 s，特征周期為0.9 s。本項(xiàng)目的建筑體型相對(duì)規(guī)整，高度小于200 m，沒有進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，基本風(fēng)壓按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：JGJ 3—2010》［2］采用0.8，體型系數(shù)取1.4。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB 50223—2008》第6.0.11 條及條文說明，地上建筑使用人數(shù)不超過8 000 人，地上建筑面積7.8 萬m2＜8.0萬m2，抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類［3］，根據(jù)文獻(xiàn)［2］，本工程的框架柱、核心筒和一般墻肢抗震等級(jí)均為一級(jí)。

3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)地勘剖面揭露，基底大部分位于黏土層?？辈煦@孔在塔樓范圍深度100 m，仍未揭露巖層。土層主要為黏土、粗砂、中砂和粉質(zhì)黏土?？辈煦@孔揭露顯示，樁端阻力較小，故采用后注漿工藝提高樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，基礎(chǔ)形式為后注漿灌注樁基礎(chǔ)，塔樓下方采用樁筏形式，樁徑采用小直徑1 000 mm灌注樁，擴(kuò)大整體樁側(cè)接觸面，有效樁長(zhǎng)42～48 m，樁端持力層選在注漿效果提高比較明顯的中砂層。

4 結(jié)構(gòu)體系

主體塔樓采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，核心筒剪力墻采用普通混凝土墻，外框柱采用混凝土柱，樓蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

⑴框架柱：2 層因建筑功能需求有較大的開洞，導(dǎo)致首層部分外框柱在2 層樓板位置沒有水平拉結(jié)，形成跨層柱。本塔樓從上到下主要變化集中在四角平面的5 次退縮，在酒店與辦公區(qū)分段的位置，23 層以上抽掉了四角的外框柱。在36層以上區(qū)域，通過轉(zhuǎn)換抽掉了8個(gè)角部框架柱。本工程在地上35層的位置設(shè)置8 根斜柱，斜柱水平偏移尺寸1.25 m，層高4.3 m，上下層錯(cuò)位角度約為17°，斜柱采用鋼筋混凝土柱，尺寸為1 100 mm×1 100 mm。

⑵核心筒：核心筒從上到下相對(duì)比較規(guī)則，左上和右下2 個(gè)角部剪力墻因設(shè)備需求，開洞位置離轉(zhuǎn)角位置太近，造成四角成為相對(duì)薄弱的位置。

⑶樓蓋結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)平面除2 樓有大開洞外，其余樓層只有電梯洞口，平面相對(duì)規(guī)則。主要可以分成2個(gè)區(qū)段：酒店段和辦公區(qū)段。在辦公區(qū)段內(nèi)，布置不同主要體現(xiàn)在四角，四角因建筑外立面需求，不斷退縮，合計(jì)退縮5 次，所以樓蓋四角的布置有較大的不同。在方案設(shè)計(jì)階段針對(duì)酒店區(qū)域外框架柱與核心筒角部的連接方式進(jìn)行了2個(gè)方案的對(duì)比分析。最終通過經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析和建筑功能的影響評(píng)估，選擇了斜梁直拉到核心筒角部的形式。

本項(xiàng)目盈建科整體模型如圖2 所示，辦公區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層布置如圖3所示。

圖2 盈建科整體模型Fig.2 YJK Model

圖3 辦公區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層布置Fig.3 Standard Floor Layout

5 超限類別和抗震性能目標(biāo)

根據(jù)《廣東省超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查實(shí)施細(xì)則》，本項(xiàng)目存在的超限內(nèi)容有：①塔樓高度179.9 m，為B 級(jí)高度；②考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，屬扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；③2 層局部樓板大開洞，屬樓板局部不連續(xù)；④36層存在斜柱，37層存在轉(zhuǎn)換柱，屬抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)［4］。整體結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)設(shè)定為C 級(jí)，相應(yīng)的抗震性能在多遇、設(shè)防烈度、罕遇地震下分別為1、3、4 水準(zhǔn)［3］。

本項(xiàng)目將底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻、35層斜柱和與斜柱相連的框架梁，37 層轉(zhuǎn)換層梁板柱設(shè)置為關(guān)鍵構(gòu)件，需滿足多遇地震和設(shè)防地震下彈性，罕遇地震下不屈服的性能要求。

6 小震彈性分析結(jié)果

6.1 小震彈性分析

塔樓小震彈性計(jì)算采用盈建科和ETABS 進(jìn)行計(jì)算對(duì)比。小震反應(yīng)譜分析分別考慮了雙向地震和偶然偏心的影響，并采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。計(jì)算時(shí)根據(jù)樓層側(cè)移剛度，考慮重力二階效應(yīng)。局部樓層樓板采用彈性膜，大部分樓層樓板采用剛性樓板假定。計(jì)算結(jié)果表明：塔樓由小震水平地震引起的基底剪力與風(fēng)荷載引起的基底剪力比值X向?yàn)?.76，Y向?yàn)?.73，說明水平荷載主要由地震作用控制［3］。

層間位移角X方向最大值為1∕1 039（12F）；Y方向最大值為1∕1 101（19F），風(fēng)荷載與地震作用效應(yīng)幾乎相當(dāng)，滿足文獻(xiàn)［2］1∕678的要求（見圖4）。

圖4 小震下的層間位移角Fig.4 Displacement Angle under Small Earthquake

從計(jì)算結(jié)果可以看出，結(jié)構(gòu)在36F 處層間位移角和扭轉(zhuǎn)位移比（扭轉(zhuǎn)位移比大于1.4）明顯增大，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是36F處有8根框架柱為斜柱，導(dǎo)致樓層抗側(cè)剛度發(fā)生突變，造成層間位移角出現(xiàn)較大的變化（見圖5）。

圖5 小震下的扭轉(zhuǎn)位移比Fig.5 Torsional Displacement Ratio under Small Earthquake

6.2 彈性時(shí)程分析

本項(xiàng)目抗震設(shè)防烈度為7 度，根據(jù)文獻(xiàn)［3］第4.3.4 條第2、3 款和第5.1.13 條的規(guī)定，應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行小震作用下的補(bǔ)充計(jì)算。本項(xiàng)目采用盈建科軟件進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析，輸入地震波為多遇地震的5組實(shí)際地震記錄和2組場(chǎng)地合成人工波。進(jìn)行彈性動(dòng)力分析時(shí)按7度地震，場(chǎng)地類別Ⅲ類，50年時(shí)限內(nèi)超越概率為63.2%（小震），阻尼比按0.050考慮。

小震彈性時(shí)程分析下的層間位移角如圖6 所示，由圖6可發(fā)現(xiàn)斜柱層對(duì)位移角有一定的影響。

圖6 小震彈性時(shí)程分析下的層間位移角Fig.6 Displacement Angle under Small Earthquake（Time History Analysis）

通過小震彈性時(shí)程分析的結(jié)果可知：

由彈性時(shí)程分析的7組加速度時(shí)程包絡(luò)值的結(jié)果與規(guī)范反應(yīng)譜的結(jié)果對(duì)比圖，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于層間位移角，有地震波作用下下部樓層超出CQC 的情況存在，塔樓X向最大層間位移角為1∕1 039，塔樓Y向最大層間位移角為1∕1 287，均滿足文獻(xiàn)［2］要求。

對(duì)于樓層剪力，有些樓層存在時(shí)程分析的剪力平均值大于反應(yīng)譜的情況。經(jīng)分析比較，剪力放大系數(shù)曲線如圖7 所示，本工程施工圖繪制時(shí)采用時(shí)程分析結(jié)果與CQC結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。

圖7 剪力放大系數(shù)曲線Fig.7 Shear Magnification Factor

根據(jù)傾覆彎矩結(jié)果，主要特征是在11F∕22F 存在明顯突變，33F存在較小突變，以上樓層主要為設(shè)備避難層，層高比相鄰樓層高，故存在剛度突變，抗剪承載力也較弱，在小震計(jì)算時(shí)將上述樓層層設(shè)置為薄弱層，同時(shí)將柱子箍筋加密，以保證延性的需要。

根據(jù)位移結(jié)果，主要特征是層間位移在36F 存在位移突變，36F 存在斜柱轉(zhuǎn)換，故引起剛度突變，在將斜柱層設(shè)置為薄弱層，并將柱子箍筋加密［5-7］。

7 中震分析

本項(xiàng)目采用盈建科軟件對(duì)中震作用下，除普通樓板、次梁以外所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的進(jìn)行承載力驗(yàn)算，在計(jì)算中震作用時(shí)，采用規(guī)范反應(yīng)譜計(jì)算，水平最大地震影響系數(shù)αmax=0.23；混凝土構(gòu)件阻尼比取0.05。

中震驗(yàn)算的整體計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 計(jì)算結(jié)果Tab.2 Calculation Results

首層墻肢在中震工況下，共3處墻肢存在大偏心受拉，其平均名義拉應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值比值均小于1，經(jīng)驗(yàn)算首層全部墻肢均滿足偏拉驗(yàn)算要求。

因本項(xiàng)目地處湛江市，基本風(fēng)壓為0.80，風(fēng)荷載較大。在小震風(fēng)荷載組合作用下墻肢同樣出現(xiàn)拉力，故而補(bǔ)充計(jì)算風(fēng)荷載組合下墻肢偏拉驗(yàn)算。小震風(fēng)荷載作用下，首層共2處墻肢受拉，將小偏心受拉墻肢提高為特一級(jí)構(gòu)造。其平均名義拉應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值比值均小于1。經(jīng)復(fù)核，上部墻肢個(gè)別墻肢出現(xiàn)較小拉力絕大部分墻肢均沒有出現(xiàn)拉力。經(jīng)驗(yàn)算全部墻肢均滿足偏拉驗(yàn)算要求。

底部加強(qiáng)區(qū)墻肢彎矩較大，以首層為例，墻肢需加大墻體配筋以滿足抗彎需求，經(jīng)驗(yàn)算墻肢配筋均小于限值。綜上，核心筒墻肢均滿足中震抗彎驗(yàn)算要求。

底部加強(qiáng)區(qū)大部分外框墻肢需加大水平分布鋼筋配筋率以滿足中震抗剪彈性要求，局部墻肢按一級(jí)構(gòu)造水平配筋率亦能滿足中震抗剪彈性要求；其余樓層大部分墻肢只需滿足構(gòu)造水平配筋率則均能滿足中震抗剪彈性，局部墻肢需加大水平分布鋼筋配筋率以滿足中震抗剪彈性要求；框架柱配筋計(jì)算結(jié)果滿足最小配筋率即可滿足中震抗剪彈性。

各層框架梁、連梁的抗剪不屈服配筋結(jié)果表明：框梁抗剪均滿足不屈服驗(yàn)算要求，框梁和連梁配箍基本無超筋，截面均滿足要求。

8 罕遇地震分析

本項(xiàng)目綜合采用等效彈性方法（YJK）與動(dòng)力彈塑性（PKPM-SAUSAGE）方法進(jìn)行大震性能目標(biāo)驗(yàn)算。主要驗(yàn)算內(nèi)容為：①等效彈性方法驗(yàn)算關(guān)鍵構(gòu)件的抗剪截面；②動(dòng)力彈塑性方法驗(yàn)算彈塑性變形，了解結(jié)構(gòu)的薄弱樓層、部位及構(gòu)件的性能水平。

根據(jù)大震下位移結(jié)果（見表3），2個(gè)方向最不利工況下的樓層層間位移角分別為1∕253（X）和1∕207（Y），均滿足1∕125 的限值要求。結(jié)果的主要特征是層間位移在5F、11F、22F、33F、39F 存在位移突變，5F 為裙樓收進(jìn)位置，39F 層高6.0 m 較高，其余樓層主要為設(shè)備避難層，層高比相鄰樓層高，故存在剛度突變（見圖8），抗剪承載力也較弱，在小震計(jì)算時(shí)將上述幾層設(shè)置為薄弱層，同時(shí)將豎向構(gòu)件箍筋加密，以保證延性的需要。層間位移角整體變化趨勢(shì)較為均勻，但在35F 有較小突變，35F 因建筑空間及立面要求，有部分斜柱轉(zhuǎn)換，引起剛度及承載力變化，為薄弱層，斜柱層的豎向構(gòu)件箍筋加密，抗震等級(jí)措施提高一級(jí)以提高斜柱層的延性。

圖8 罕遇地震下的彈塑性層間位移Fig.8 Displacement Angle under Huge Earthquake（Elastoplastic）

表3 大震整體計(jì)算結(jié)果Tab.3 Structure Calculation Results（Huge Earthquake）

罕遇地震作用下，核心筒主體結(jié)構(gòu)受壓損壞主要集中在底部洞口處和核心筒連梁處，底部幾層的設(shè)備小開洞口處的剪力墻也出現(xiàn)部分受壓損傷，其余位置未出現(xiàn)明顯的受壓損傷。

底部區(qū)剪力墻為輕度損壞，其底部筒體洞口處因開洞削弱出現(xiàn)了比較嚴(yán)重受壓損傷，但是損傷面積小于50%，剪力墻仍可承受重力。上部區(qū)剪力墻為輕度損壞，部分構(gòu)件中度損壞，整片墻未出現(xiàn)明顯的剪切型受壓損傷，筒體墻肢鋼筋應(yīng)變均未超過屈服應(yīng)變，所以剪力墻可以滿足部分受彎屈服的性能。

連梁大部分處于中度損傷，部分比較嚴(yán)重?fù)p傷，極個(gè)別連梁塑性應(yīng)變達(dá)0.002～0.003，超過屈服應(yīng)變，其余連梁鋼筋未超屈服應(yīng)變。

罕遇地震作用下，底部加強(qiáng)部位剪力墻滿足不屈服、其它剪力墻滿足部分受彎屈服的性能要求，剪力墻受剪截面均可滿足要求；連梁滿足大震下多數(shù)屈服的性能。

框架架柱混凝土未出現(xiàn)較嚴(yán)重的受壓損傷，大部分框架柱損傷因子＜0.1，屬于輕度損壞。轉(zhuǎn)換層的柱出現(xiàn)中度損壞，以上部分輕度損壞，因此施工圖設(shè)計(jì)時(shí)將轉(zhuǎn)換層柱的配筋率適當(dāng)提高，以保證延性。

罕遇地震作用下，部分梁出現(xiàn)受壓損傷，最大損傷因子0.52，梁鋼筋均未超屈服應(yīng)變，整體處于輕度損壞，滿足不屈服的性能目標(biāo)。樓板整體損傷情況輕微，只有在中部核心筒狹長(zhǎng)板帶處和洞口角落處存在應(yīng)力集中的情況，其余位置均無損傷。鋼筋均無屈服。

9 專項(xiàng)分析

9.1 樓板分析

本項(xiàng)目2 層核心筒以外均無樓板且存在較多開洞，5 層為裙樓屋面層，35～36 層位置存在斜柱，37 層為轉(zhuǎn)換層，故采用Midas Gen 對(duì)有核心筒外無樓板連接的樓層、斜柱起始層以及大開洞標(biāo)準(zhǔn)層的樓板進(jìn)行樓板應(yīng)力分析，通過樓板應(yīng)力分析圖可以直觀地看到結(jié)構(gòu)樓面系統(tǒng)中相對(duì)薄弱的部位，為樓板采取加強(qiáng)措施提供圖形和數(shù)據(jù)的依據(jù)。

2 層的開洞范圍最大，以2 層為例進(jìn)行分析。在“中震”工況下，樓板拉應(yīng)力普遍不大于0.9 MPa＜1.43 MPa（混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）；核心筒的角部或連梁及樓板開洞角部、核心筒中間走道位置出現(xiàn)應(yīng)力集中，裙樓范圍內(nèi)主梁附近也出現(xiàn)較大拉應(yīng)力。

在2 層核心筒以外均無樓板且存在較多開洞，開洞附近樓板宜加厚及適當(dāng)增加配筋以增強(qiáng)其整體性；核心筒的角部及中間走道位置容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，宜適當(dāng)增配附加板筋尤其是陽角處的加強(qiáng)鋼筋；核心筒連梁位置存在較大的拉應(yīng)力，連梁配筋需適當(dāng)加強(qiáng)，以分擔(dān)樓板所承擔(dān)的拉力。

9.2 斜柱分析

因建筑功能需要，本項(xiàng)目在地上35層的位置設(shè)置斜柱。斜柱上下層錯(cuò)位角度約為17°，斜柱采用鋼筋混凝土柱，截面尺寸為1 100 mm×1 100 mm。 本工程采用有限元分析軟件Midas Gen 對(duì)斜柱進(jìn)行的承載力分析。斜柱層平面結(jié)構(gòu)布置如圖9所示。斜柱層立面三維布置如圖10所示。

圖9 斜柱層平面結(jié)構(gòu)布置Fig.9 Structure Layout（35th Floor）

圖10 斜柱層立面三維布置Fig.10 Structure Layout（3D）

斜柱層立面結(jié)構(gòu)受力如圖11 所示，由Midas Gen分析的結(jié)果可得：

圖11 斜柱層立面結(jié)構(gòu)受力圖-軸力Fig.11 Inclined Column Layer Facade structure Force Analysis Result（Axial Force） （kN）

⑴斜柱的軸力主要由恒荷載、活荷載和風(fēng)荷載控制；彎矩和剪力隨地震作用增大而顯著增大；中震工況下最大軸力約為5 100 kN，最大彎矩約為3 000 kN·m，最大剪力為1 300 kN；大震工況下最大軸力約為5 500 kN，最大彎矩約為3 600 kN·m，最大剪力為1 500 kN。

⑵斜柱的設(shè)置對(duì)與其相連的框架有額外的拉壓作用，斜柱上端（36F）的水平梁承擔(dān)斜柱引起的拉力，下端（35F）的水平梁則承擔(dān)壓力，當(dāng)?shù)卣鹆υ龃髸r(shí)，斜柱間的框架梁內(nèi)力均有上升。

因此，斜柱及其相連的框架應(yīng)采取以下的加強(qiáng)措施：①箍筋最小直徑12 mm，沿柱全高加密；②斜柱相關(guān)的框架梁加入型鋼，箍筋全長(zhǎng)加密；③斜柱上下層的樓板加厚至150 mm，雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%，以使其與連接斜柱的框架梁協(xié)同工作。

此外，斜柱及其相連的框架梁作為關(guān)鍵構(gòu)件，為滿足“中震彈性，大震不屈服”的性能要求，采用軟件XTRACT 進(jìn)行截面承載力補(bǔ)充驗(yàn)算，如表6 所示（梁、柱配筋按YJK 配筋結(jié)果輸入），得到補(bǔ)充驗(yàn)算構(gòu)件的軸力-彎矩曲線，驗(yàn)算結(jié)果表明性能要求可以得到滿足。

9.3 跨層柱分析

本項(xiàng)目在首層、2 層處有共11 根框架柱穿越了首層、2層，形成幾何長(zhǎng)度為11.0 m的跨層柱。具體位置及柱截面如圖12所示。

圖12 存在跨層柱的局部樓層有限元模型Fig.12 FEA Model of Local Floors with Straddle Column

在YJK程序中，柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)一般按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（2015年版）：GB 50010—2010》［8］第6.2.20條的規(guī)定，對(duì)單根構(gòu)件取為1.00～1.25H（H為層高），而單一構(gòu)件的穩(wěn)定必定受周邊構(gòu)件約束作用的影響，其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)與周邊支承條件、結(jié)構(gòu)整體剛度有關(guān)，因此計(jì)算構(gòu)件長(zhǎng)度系數(shù)時(shí)須建立整體模型［9-11］。本項(xiàng)目的跨層柱的穩(wěn)定性計(jì)算按歐拉公式進(jìn)行長(zhǎng)度系數(shù)的反算。本項(xiàng)目采用有限元分析軟件Midas Gen 計(jì)算跨層柱的計(jì)算長(zhǎng)度，模型如圖13所示。

圖13 跨層柱一階屈曲模態(tài)示意Fig.13 Schematic Diagram of First-order Buckling Mode of Straddle Column

由有限元分析結(jié)果可知，臨界荷載特征值為18.61，選柱初始荷載（1.0 恒載+0.5 活載）工況下軸向力，按歐拉公式反推可得出跨層柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。本項(xiàng)目西南側(cè)的角柱最先出現(xiàn)屈曲，μ=0.687，計(jì)算長(zhǎng)度lc=7.56 m。

根據(jù)以上分析及計(jì)算，在未考慮初始位移缺陷的情況下，遠(yuǎn)小于文獻(xiàn)［2］要求值μ=1.25，因此，可判定本工程跨層柱截面合理，對(duì)側(cè)向位移缺陷并不敏感，穩(wěn)定性比較容易得到滿足。

在YJK 軟件中對(duì)涉及跨層柱的標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行“并層”處理。復(fù)核配筋設(shè)計(jì)結(jié)果，可知跨層柱配筋滿足文獻(xiàn)［2］要求，但仍需用根據(jù)處理后的模型包絡(luò)設(shè)計(jì)，結(jié)果顯示并層后配筋較大，施工設(shè)計(jì)時(shí)按并層配筋。

9.4 轉(zhuǎn)換層構(gòu)件分析

本項(xiàng)目38 層～屋面層在4 個(gè)角部處有共8 根框架柱為梁托柱轉(zhuǎn)換。利用有限元分析軟件Midas Gen 對(duì)涉及轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的梁、柱和樓板進(jìn)行分析。轉(zhuǎn)換層盈建科和Midas Gen三維模型如圖14、圖15所示。

圖14 轉(zhuǎn)換層盈建科三維模型示意Fig.14 The YJK 3D Model of the Conversion Layer

圖15 轉(zhuǎn)換層Midas Gen三維模型示意Fig.15 Midas Gen Model of the Conversion Layer

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)中震工況下Midas Gen 分析所得的轉(zhuǎn)換梁層剪力和彎矩圖可知：轉(zhuǎn)換梁滿足“中震彈性”的性能目標(biāo)，Midas Gen的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果接近YJK的結(jié)果，在設(shè)防地震作用下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用較大的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)?？紤]梁、板協(xié)調(diào)變形和應(yīng)力分布，轉(zhuǎn)換層角部與轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)相關(guān)的樓板應(yīng)進(jìn)行加厚，板厚加至150 mm并采用雙層雙向配筋，配筋率大于0.25%。

10 抗震構(gòu)造與措施

根據(jù)塔樓的超限情況、受力特點(diǎn)及建筑重要性，結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)選為C 級(jí)，并采用以下抗震構(gòu)造加強(qiáng)措施：

⑴設(shè)置約束邊緣構(gòu)件上2層為過渡層，適當(dāng)加強(qiáng)過渡層的配筋。

⑵根據(jù)樓板應(yīng)力分析結(jié)果，對(duì)薄弱部位樓板加厚及配筋適當(dāng)采取加強(qiáng)措施。

⑶為提高承載力，保證水平力更好地傳遞，核心筒之間的電梯前室樓板板厚加厚至150 mm，配筋率不小于0.25%。

⑷對(duì)于小偏心受拉剪力墻，提高柱子的構(gòu)造抗震等級(jí)為特一級(jí)。

⑸底部加強(qiáng)區(qū)框架柱配筋適當(dāng)加強(qiáng)，提高其配箍率，以提高其延性。

⑹ 避難層設(shè)為薄弱層，該位置地震剪力放大1.25倍，柱箍筋加密。

⑺根據(jù)大震結(jié)果轉(zhuǎn)換層的柱出現(xiàn)中度損壞，因此將轉(zhuǎn)換層柱的配筋率適當(dāng)提高，以保證延性，并按小震和中震彈性計(jì)算結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。

⑻根據(jù)專項(xiàng)分析，35層斜柱及其下方的框架柱內(nèi)力較大，構(gòu)造措施按轉(zhuǎn)換柱的構(gòu)造措施加強(qiáng)。與斜柱相連的型鋼框架梁，箍筋全長(zhǎng)加密，按轉(zhuǎn)換梁的構(gòu)造要求設(shè)計(jì)。斜柱梁端相關(guān)層的樓板加厚至150 mm，雙層雙向配筋，配筋率大于0.25%。

11 結(jié)論

依據(jù)本項(xiàng)目超限的實(shí)際情況，進(jìn)行了YJK 和Mi?das 對(duì)比分析、彈性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算和罕遇地震下的彈塑性分析，分析結(jié)果表明能滿足抗震相關(guān)規(guī)范的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的性能要求。整體計(jì)算和施工圖繪制時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)多處不規(guī)則地方，采取了加強(qiáng)措施，并針對(duì)性地提出了高于相關(guān)規(guī)范的設(shè)計(jì)要求。通過這些工作來保證結(jié)構(gòu)在高于設(shè)防烈度的地震作用下仍具有一定的安全性。對(duì)跨層柱利用有限元軟件進(jìn)行屈曲分析，按歐拉公式反算出其實(shí)際的計(jì)算長(zhǎng)度，證明按相關(guān)規(guī)范取值有一定的安全富余度。對(duì)大開洞位置、跨層柱、斜柱、轉(zhuǎn)換層構(gòu)件均進(jìn)行了有限元分析，并根據(jù)有限元結(jié)果采取了相應(yīng)的構(gòu)造加強(qiáng)措施，以保證相關(guān)不規(guī)則位置的安全富余度。