泉州市惠安县某超高层住宅楼抗震设计

温伟雄

[中科博能（福建）工程设计集团有限公司，福建 泉州362000]

0 引言

随着城市土地供应的日益紧张，超高层住宅楼因其对土地的利用率较高，市场上得到广泛应用。超高层建筑结构的平面布置和体型更复杂，对抗震设计要求更高，保证超高层建筑结构的抗震安全尤为重要[1-2]。本文以泉州市惠安县某超高层住宅楼为例，对超高层住宅进行抗震性能分析，介绍该结构设计关键节点处理措施，可为类似工程提供参考。

1 工程概况

本项目位于泉州市惠安县，有11 栋普通高层住宅和1 栋超高层住宅。本文主要介绍超高层住宅12#楼，地上48 层，建筑面积约3.2 万m2。总平面图和立面图，如图1～2 所示。

图1 总平面图

图2 立面效果图

2 地震作用

根据《建筑抗震设计规范》[3]和地质勘察报告，本工程地震作用如下：抗震设防烈度：7 度0.15g；设计地震分组：第三组；建筑场地类别：Ⅱ类；场地特征周期：0.45s。

3 结构设计

3.1 主体结构设计

本工程采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构。地上48 层，建筑结构高度为148.10m。标准层层高2.9m，建筑平面长度为40m，宽度为20.60m，高宽比为4.4。标准层平面图，如图3 所示。

图3 超高层住宅标准层平面图

3.2 超限情况

根据国家《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》[5]的规定，对所涉及的结构超限和不规则性做逐条检查，判别超限情况见表1。本塔楼属于B 级高度超限高层，存在扭转不规则、凹凸不规则两项不规则情况，需要进行抗震设防专项分析和审查。

表1 超限判别

3.3 抗震性能目标

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》[4]3.11 节进行抗震性能评估，本塔楼采用D 级抗震性能目标设计，各类构件的抗震性能目标具体见表2。

表2 抗震性能目标

对应《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.11 节“结构抗震性能设计”中结构抗震性能水准宏观判别，本结构预期的震后性能状况如表3 所示。

表3 预期震后性能状况

4 主要分析结果

4.1 整体计算指标

本工程整体计算分析采用了YJK 和SATWE 两种软件进行比较，在常遇地震（小震）和风荷载作用下，具体计算结果见表4-5。

表4 周期计算结果

表5 位移计算结果

综上分析，多遇地震和风荷载作用下：

（1）经比较，YJK 和SATWE 两个软件的计算结果均能满足现行国家规范及规程的要求，结构布置合理，两种软件的各项指标偏差较小，具有一致性和规律性，说明结构分析模型准确。

（2）在小震和风作用下，各项设计控制指标均满足性能水准1 的抗震性能目标。

4.2 弹性时程分析

根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》[5]的规定，B 级高度的高层建筑结构应进行常遇地震下弹性时程分析补充计算，根据抗震设防标准、场地条件、建筑物第一振型对应的周期等因素，地震动参数选取适宜本场地的两条人工波和五条天然波，采用YJK 软件进行计算，结构底部剪力计算结果见表6。

表6 结构底部剪力计算结果

表6 中可以看出，每条时程曲线计算所得结构底部剪力大于CQC 计算结果的65%且小于135%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值大于CQC 计算结果的80%，且小于平均值的120%，地震波的选取满足规范要求。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》[4]，采取七组时程分析曲线时，结构地震作用效应可取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。振型分解反应谱法算出的剪力值基本能够包络住时程分析法的剪力值，仅41～49 结构层的时程剪力比反应谱略大。因此可以采用振型分解反应谱法进行结构设计，同时将41～49 结构层地震作用放大1.15 倍。

4.3 偶遇地震（中震）作用分析

底部加强区竖向构件偏压承载力按中震不屈服复核，受剪承载力按中震弹性复核。经核算，在中震不屈服状态下，局部配筋较大部位剪力墙在提高分布筋配筋率、增设型钢后，约束边缘构件纵筋能满足计算要求；在中震弹性状态下，斜截面均能满足，剪压比均小于0.15。

在中震不屈服状态下，考虑恒活及地震组合，对剪力墙进行内力分析，发现在底部加强区部位外周圈墙出现拉力。对出现小偏心受拉的剪力墙采用特一级构造；拉应力超过ftk 的部分考虑用剪力墙竖向钢筋及型钢承担。

4.4 罕遇地震下的静力弹塑性分析

本项目罕遇地震下的静力弹塑性分析采用赢建科软件的YJK-PushOver 来实现。地震参数为地震影响系数最大值0.72、特征周期0.50s、水平荷载形式为规定水平力、考虑P-Δ效应。

推覆计算为X+向、X-向、Y+向、Y-向四个工况，在性能点处，罕遇地震作用下，剪力墙在底部加强部位只出现轻微损伤，具有足够的安全储备。X+向推覆出现最不利的最大楼层弹性位移角1/152 小于规范的1/120 要求，满足“大震不倒”的要求。

5 薄弱位置加强措施

根据建筑平面功能布局，由于平面凹凸不规则，楼电梯间无楼板使楼面产生较大削弱。故凸出平面外的楼、电梯间以及外连廊等为连接薄弱处，针对该薄弱处，采用如下加强措施：

（1）阴影区域楼板均加厚至160mm，并加强配筋，楼板钢筋按配筋率0.3%控制，且双层双向拉通；

（2）阴影区域楼板用有限元法补充楼板应力分析，保证小震工况下楼板应力小于混凝土抗拉强度标准值、中震工况下楼板钢筋不屈服。

6 结论

综上所述，本工程属于超高层剪力墙结构，虽然高度超限，平面凹凸不规则，但结构布置合理，采用两种软件对结构进行小震弹性时程分析、偶遇地震（中震）作用分析和罕遇地震下的静力弹塑性分析，同时对薄弱位置采取加强措施，整体结构具有较好的刚度和承载力，结构的安全度均能满足国家规范和规定的各项要求。本工程已通过超限审查及施工图审查，目前处于施工阶段。