华润大涌商务中心6#楼多遇地震抗震分析

2019-09-10李靖

锦绣·下旬刊 2019年4期

李靖

摘要：本文主要介绍了深圳一超限高层建筑多遇地震下的若干问题，包含结构选型、抗震设防目标及实现、弹性阶段多软件对比分析、静力动力对比分析，供同类型项目进行参考。

关键词：超高层建筑;satwe和Midas对比;动力弹性时程分析

一、工程概况

华润大涌商务中心6#楼定位为高端科研办公商务写字楼，地上总建筑面积为85767. 28 m2，其中规定计容建筑面积为80000m2，核增建筑面积为5767. 28 m2。建筑高度为199. 60;首层高8.7米，二层高5.1米，其余层高3.8米，地面以上共48层。地下室共3层，深度12.2米，设计使用期限为50年。

二、结构布置和选型

根据建筑物的总高度、抗震设防烈度、建筑的用途等情况，6#楼采用框架一核心筒结构体系。框架核心简体系分别由外框架与核心筒组成，共同构成多道设防的结构体系。结构竖向荷载及地震作用通过楼面水平构件传递给核心筒和外框柱，由现浇外框架和钢筋混凝土简体共同承担。混凝土框架主梁与核心筒刚接，混凝土次梁与核心筒根据计算需要考虑为铰接。据此可形成很好的框架与核心筒共同工作效果，来承担由于风荷载及地震作用产生的水平剪力以及倾覆弯矩，其中剪力主要由核心筒承担，倾覆弯矩由外框架和核心筒共同承担。框架柱内放置型钢，形成钢骨混凝土柱。结构标准层平面图参见图1。

三、结构超限类型、设计条件及抗震性能目标

1、不规则类型判别

本工程采用框架一核心筒结构，存在1项不规则（扭转不规则），属B级高度的超限高层建筑。在计算、设计方法上采取的措施总结如下：采用了SATWE和MIDAS BUILDING两种软件进行结构整体分析;场地地震安全性评价报告提供的反应谱与抗震规范反应谱进行了比较，确保设计采用两者中较保守的进行设计。 2、设计条件 2.1自然条件本工程抗震设防烈度为7度，Ⅱ～Ⅲ类场地（根据安评报告确定），设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.10 g，特征周期0.42 s（根据安评报告确定）。

2.2抗震设防分类为丙类

2.3工程场地安全性评价

在7度地震作用下，本场地没有软土震陷问题，但可能发生轻微中等程度的砂土液化现象。场地地形较平坦，不存在不利地形地貌。未发现滑坡、塌陷、土洞、活动断裂等不良地质现象。

3、抗震设防要求及抗震性能设计

3.1结构抗震性能设计

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的要求，建筑结构以“三个水准”为抗震设防目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。本工程依据《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）》第3.11节 “结构抗震性能设计”的要求进行设计。

针对本工程结构的特点和超限情况，本工程总体按性能目标C的要求设计，计算方法依据《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）》3.11条所列各水准的验算公式计算。

在多遇地震（小震）下满足第1抗震性能水准的要求，结构构件实现抗震性能要求的层间位移角指标按照《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）》来确定。

3.2构件抗震等级

四、弹性计算结果及分析

1、结构的整体计算结果

本结构模型分58个结构层，4层模型结构层梁板为建筑结构首层梁板，5层模型结构层墙柱为建筑结构首层墙柱。本项目弹性阶段采用satwe和Midas两种设计软禁进行对比分析。

水平力与整体坐标夹角为O度时，刚性楼板假定的计算结果，见下表3：

根据上述图表分析计，结合《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010的要求及结构抗震概念设计理论，可以得出如下结论：

（1）塔楼均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（ JGJ3-2010）第3.4.5条关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比A级高度高层建筑不应大于0.9和复杂高层建筑不应大于0. 85的要求;

（2）在风荷载作用下和地震作用下，层间位移角均满足有关规范的要求;

（3）X、Y方向剪重比均满足《建筑抗震设计规范》第5.2.5条要求;

（4）满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.4.5条关于不规则建筑各楼层的竖向构件最大水平位移不应大于该楼层平均值的1.4倍的规定;

（5）首层不满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（ JGJ3-2010）第3.5.2条关于高层建筑相邻楼层的侧向刚度变化的规定，但已考虑对本层地震剪力进行放大1. 25倍;

（6）满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.5.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80%规定（B级高度不应小于75%）：

（7）满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第5.4.4条关于结构稳定性的规定;

（8）水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力均按《高层建筑混凝土结构技术规程》（ JGJ3-2010）第4.3.12条的规定进行调整;

（9）墙、柱的轴压比均符合“高层建筑混凝土结构技术规程”的要求;

（10）通过对比分析可知，SATWE和midas Building计算结果整体吻合，

2、结构的弹性时程分析

本工程为超B级高度的超高层建筑，抗震设防烈度为7度，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第4.3.4条和第5.1. 13条规定，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。输入地震波为3组实际地震记录（安评报告提供3组天然波），并在由安评报告提供的地震波中选取两条场地合成人工波输入SATWE进行弹性动力时程分析。进行弹性动力分析时按7度地震Ⅱ～Ⅲ类土，50年时限内超越概率为63.2%（小震），阻尼比为0. 05考虑。

2.1地震波适宜性的判断

抗规5.1.2条对地震波的要求：

谱值：三组或者七组时程曲线的地震影响系数曲线与设计反应谱在结构周期点上相差不大于20%。

基底剪力：每条地震波的基底剪力/振型分解反应谱的基底剪力：65%～135%。

地震动三要素：1）持续时间：基本周期的5～10倍，一般从首次到达该时程曲线最大峰值10%那一点算起，到最后一点到达最大峰值的10%为止。2）有效峰值加速度：规范的加速度为有效峰值加速度。3）频谱特性：地震影响系数曲线，Tg。

根据以上要求，分别安评报告中提供的5条天然波和2条场地人工合成波。

2.2主要计算结果

2.3结构弹性时程分析结论

（1）时程分析结果满足平均基底剪力不小于振型分解反应谱法计算结果的80%，每条地震波计算的基底剪力不小于反应谱法计算结果的65%的条件。

（2）弹性时程分析的楼层剪力和位移平均值均小于反应谱法计算的结果，说明反应谱分析结果在弹性阶段对结构起控制作用。

（3）楼层位移曲线以弯曲型为主，位移曲线光滑无突变，反映结构侧向刚度较为均匀。

（4）各条地震波弹性时程分析所得层间位移角曲线形状均较相似，表明此结构刚度较为均匀。