广州某超高层住宅结构分析与设计

谭剑锋

（广东省建筑设计研究院 广东广州 510010）

1 工程概况

工程位于广州市越秀区，地上建筑面积为19233m2，地下建筑面积2087m2，作为带底部商业的超高层住宅，首层为商业裙房，2～41层为塔楼，地下1层，主要用于设备用房及停车，结构体系为剪力墙结构，厚度由底部350mm向上逐步收至200mm。建筑高度为123.95m，高宽比6.2，按照《高规》规定，剪力墙结构7度A级高度钢筋混凝土建筑适用的最大高度为120m，B级高度钢筋混凝土建筑适用的最大高度为150m，本工程属B级高度超限高层建筑。

本工程设计基准期为50年，结构的设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，建筑耐火等级为一级。

2 结构整体计算

2.1 弹性阶段计算分析

采用SATWE计算，并与YJK进行对比，模型共42个结构层，建筑首层存在错层不适合作为上部结构的嵌固端，且上下层刚度比不满足作为上部结构嵌固端要求，故嵌固端下放至地下室底板。模型1层为地下室底板，模型2层为结构首层梁板，以下所示层号为模型结构层层号。

以水平力与整体坐标夹角为0°时，刚性楼板假定的计算结果为例，主要结果如表1。

表1

结合《高规》及《抗规》的要求，可以得出结论：

（1）第一扭转周期与第一平动周期之比小于0.85，满足规范要求。

（2）有效质量系数大于90%，所取振型数足够。

（3）在风荷载及地震作用下，层间位移角均满足规范要求。

（4）X、Y方向结构剪重比均满足规范要求。

（5）首层剪重比不满足《高规》第4.3.12条，根据规范要求将所有楼层的楼层剪力乘以1.074的增大系数，调整后首层X、Y方向剪重比均满足《抗规》第5.2.5条要求。

（6）按《高规》4.4.2条：抗震设计的高层建筑结构，其楼层的侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%，或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，满足侧向刚度规则性要求。

（7）结构的刚重比大于1.4，满足《高规》（5.4.4）整体结构的稳定验算。

2.2 弹性时程分析

本工程需采用弹性时程分析程序对建筑物在多遇地震作用进行补充验算。在《场地安评报告》中选取五条天然波和两条人工波。分析时按Ⅶ度地震Ⅱ类土，超越概率为63.2%，地震动峰值加速度为37.57cm/s2，αmax=0.086，阻尼比为0.05。以塔楼水平力与整体坐标夹角为0°时计算结果为例，计算结果如表2。

表2 基底最大总剪力及最大层间位移角

（1）时程分析结果满足平均底部剪力不小于振型分解反应谱法结果的80%，每条地震波底部剪力不小于反应谱法结果的65%的条件。

（2）施工图阶段，结构地震作用采用时程法计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值进行包络。

2.3 中震验算

中震作用下，采用YJK对结构构件的承载力进行结构构件性能计算分析。

表3 计算结果

2.4 静力弹塑性分析

参数设置：

（1）阻尼比：弹性初始阻尼比0.05，附加阻力折减系数0.7。

（2）场地特征周期：计算罕遇地震作用时增加0.05s，取值0.40s。

表4 简要结果

结论：罕遇地震作用下，在性能点处，各方向最大层间弹塑性位移角均小于剪力墙结构层间弹塑性位移角限值1/120，符合《高规》规定，建筑物可以实现“大震不倒”的抗震设防目标。

3 加强构造措施

剪力墙是主要抗侧力构件，应提高关键部位墙肢的延性，使结构抗侧刚度和延性更好地匹配，有效地协同抗震。

3.1 针对高度超限

（1）加强顶部两层及屋面突出物竖向构件的延性，对底部竖向构件控制轴压比不超过0.50。

（2）墙身竖向分布筋配筋底部加强部位最小配筋率0.30%。

（3）小墙肢约束边缘构件配筋率提高至1.60%。

3.2 针对扭转不规则

（1）裙房主要楼板厚度h=120mm；塔楼角部板厚度h=120mm，钢筋双层双向拉通，配筋率0.25%。

（2）塔楼外围剪力墙墙身水平分布筋配筋率0.30%，边梁两侧抗扭腰筋的总面积配筋率不小于0.3%。3.3针对平面凹凸不规则

（1）计算模型全楼采用弹性楼板，考虑平面凹凸不规则给楼板造成的刚度削弱影响；

（2）在平面凹凸不规则位置，全楼设置连接梁，连接梁支座上部纵筋不少于50%沿梁全长贯通。

4 结语

在抗震设计中，采用SATWE及YJK程序对结构进行了弹性及弹塑性计算分析，除保证结构在小震下完全处于弹性工作外，还补充了关键构件在中震和大震下的验算。结果表明，各项指标表现良好，满足规范的有关要求。根据计算结果，对关键和重要构件作了适当加强，以保证其在地震作用下的延性，提高安全度。

[1《]建筑抗震设计规范》（GB50011－2010）.

[2《]高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2010）.

[3《]建筑结构荷载规范》（GB50009－2012）.