超限高层建筑奥园国际中心三期的抗震性能设计

许业浩

（华南理工大学建筑设计研究院，广东广州　510000）



超限高层建筑奥园国际中心三期的抗震性能设计

许业浩

（华南理工大学建筑设计研究院，广东广州510000）

摘要：介绍了广州市奥园国际中心三期工程的结构体系，分析了该工程的结构超限类别，并结合规范要求，提出了针对性的结构加强措施，从小震、中震、大震三方面，按设定的抗震性能目标对结构进行了分析，指出该建筑抗震性能优良，能满足性能要求。

关键词：高层建筑，结构体系，抗震性能，地震作用

1　工程概况

本工程位于广州市番禺区，地下4层，底板面标高-16. 400 m，主要为商业、车库和设备房，地上为单栋主塔楼及裙楼，1层～4层裙楼为酒店办公、餐厅、健身娱乐设施，塔楼46层，为办公、酒店综合体，主要屋面高度197. 2 m，外围幕墙高度213. 0 m，总建筑面积约12. 6万m2。

2　地震作用

1）抗震设防烈度7度，场地类别Ⅱ类，地震分组第一组，特征周期Tg=0. 35。

2）本工程5层及以上属丙类建筑，按设防烈度7度计算及采取抗震措施。5层以下属乙类建筑，按设防烈度计算地震作用，按8度确定抗震措施。

3）根据安评报告，场地50年超越概率水平为63%，10%和2%的地震影响系数最大值αmax= 0. 086，0. 252，0. 479；特征周期Tg=0. 35，0. 36，0. 38；衰减指数γ均为0. 9。根据参数计算可知中、小震的规范反应谱均小于安评报告反应谱，大震的规范反应谱大于安评报告反应谱。按《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（下称《要点》）规定：中、大震的地震动参数可采用规范值。故小震计算偏安全采用安评反应谱，中、大震采用规范反应谱计算。

3　结构体系

图1　主要标准层平面布置图

本工程平面47. 5 m×42. 3 m，采用钢筋混凝土框架—核心筒结构。核心筒26. 50 m×15. 85 m，外框架由16根矩形边柱及框梁组成，截面自下而上分段缩小。核心筒外墙厚700 mm，上部缩至300 mm，内墙厚400 mm，250 mm，上部缩至250 mm。框柱底层截面1 500×1 600～1 600×1 800，上部缩至600×1 500～700× 900。连梁宽同墙宽，梁高办公层一般为700 mm，酒店层一般为650 mm。楼盖采用普通梁板结构，办公层外框梁高900 mm，内框梁和次梁因走廊净高要求，一般采用变截面梁300×700/600，楼板厚度一般100 mm。酒店层外框梁高800 mm，因走廊净高要求，内框梁采用变截面梁，房间段梁高1 000 mm，走廊段梁高650 mm，次梁截面300×650，200×500，150×400，楼板厚100 mm，120 mm。

主要标准层平面见图1。

4　结构超限类别

根据《要点》，本工程超限情况如下：

1）高度超限：框架—核心筒结构在7度区的高度超过130 m，本工程为197. 20 m＞130 m，属超B级高度的超限结构；

2）扭转不规则：考虑偶然偏心的扭转位移比大于1. 2，本工程首层Y向的最大值为1. 30；

3）楼板不连续：平面有效宽度小于50%，开洞面积大于30%，错层大于梁高，本工程2层～4层有效宽度小于50%，开洞面积大于30%；

4）其他不规则：局部穿层柱、斜柱、夹层、个别构件错层或转换，本工程局部有穿层柱。

5　超限加强措施

本工程塔楼平面及竖向均较规则，传力路线明确直接，但存在超高、裙楼扭转不规则、局部楼板不连续、局部穿层柱等不规则情况，除按规范要求外，还采取针对性加强措施：加强核心筒和框架柱；加强裙楼边梁和边柱；加强洞口边梁和连接薄弱处楼板；加强该穿层柱及其附近框架柱。具体做法如下：

1）加强核心筒。

控制剪力墙轴压比小于0. 5，适当提高墙配筋率：底部加强区竖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%；底部加强区以上5层的竖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%；其他位置的水平及竖向分布筋不小于0. 4%，暗柱不小于1. 2%，以提高核心筒极限变形能力；控制底部剪力墙的大震剪应力水平，满足“抗剪不屈服”的性能目标，确保核心筒在大震时有较大安全度。

2）加强框架柱。

控制柱轴压比，底部要求满足“中震抗剪弹性，抗弯不屈服，大震抗剪不屈服”的性能目标，其他位置满足“中震抗弯、抗剪不屈服，大震不受剪破坏”性能目标要求。且弹塑性分析应保证在大震作用下底部框架柱仍保持弹性状态。

3）加强裙楼边梁、边柱。

要求满足“中震抗剪弹性，压弯不屈服，大震不受剪破坏”性能目标要求。

4）加强裙楼楼板不连续处边梁，加大纵筋和腰筋，加厚连接薄弱处楼板，采用双层双向配筋并适当提高配筋率，控制楼板在中震作用下的剪应力水平，并满足“抗剪弹性，拉、压不屈服”的性能目标，保证地震作用下水平力的可靠传递。

5）穿层柱及其附近的框柱采取全高复合箍加密的方式加强其全高范围的抗剪能力和延性。

6　抗震性能目标

为实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”抗震设计目标，对结构进行性能化设计，按JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程（下称《高规》）和DBJ 15—92—2013高层建筑混凝土结构技术规程（广东省标准），设定性能目标为C，各水准地震作用下的性能水准、层间位移角限值及结构构件的性能目标如表1所示。

表1　抗震性能目标表

7　计算分析

按设定的性能目标对结构进行分析。

7.1小震作用分析

采用YJK和ETABS计算，两程序计算的质量、周期与振型、刚重比、水平荷载作用下的反力及位移等均较接近且满足规范要求，无原则性冲突。

表2为YJK的主要结果。

表2　YJK结果表

7.2中震作用分析

采用等效弹性法进行构件中震承载力验算，核心筒外墙在中震作用下出现拉力，加大底部加强区核心筒外墙配筋，墙身纵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%，可满足中震性能目标。连梁、框梁和框柱等均满足性能目标。各层楼板除局部核心筒周边楼板外，大部分楼板拉、剪应力均较小，基本小于0. 9 MPa，拉应力小于楼板混凝土抗拉强度设计值ft= 1. 43 MPa，剪应力小于0. 7ft，处于弹性状态。核心筒周边局部区域，因剪力墙刚度较大的影响，楼板产生应力集中，适当加强其配筋，根据应力结果双层双向配筋，可满足要求。

7.3大震作用分析

采用PERFORM-3D程序进行罕遇地震下的抗震性能评估。选用1组人工波和2组天然波进行弹塑性计算。地震波峰值加速度取220gal，按主方向∶次方向=1∶0. 85双向输入。

总体结果见表3。

表3　总体计算结果表

1）连梁基本都出现塑性铰，大部分处于轻度和中度损坏水平，个别端部转角较大，达到严重损伤。

2）随着地震荷载增大，框柱在裙房顶层及塔楼顶层弯矩增大，钢筋达到屈服，但全楼框柱均未压碎。

3）底部加强区个别剪力墙轻度受压损伤，均未现轻度及轻度以上受拉损伤；一般部位剪力墙均未现中度及中度以上拉压损伤。

4）整个分析过程，梁、柱均满足受剪截面限值条件；底部加强区剪力墙水平筋配筋率提高至0. 6%，可满足大震受剪不屈服的性能要求。

5）根据上述分析，大震作用下结构构件满足性能目标要求。

综上所述，本建筑抗震性能优良，能满足性能要求。

8　结语

本文简单介绍奥园国际中心三期项目的抗震性能设计以及超限加强措施，广州市建委组织有关专家对本结构设计进行了超限审查，一致认定结构合理，措施有效，顺利通过审查，希望本文对同类工程可以起到借鉴作用。

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

中图分类号：TU352

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）09-0058-02

收稿日期：2016-01-20

作者简介：许业浩（1975-），男，工程师