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某超限高层建筑的结构设计与分析
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摘要：本文介绍了广州某超限高层建筑的结构设计与应用，详细介绍了方案选择、结构布置、结构分析与构造处理，并结合此工程总结了此超限高层建筑结构设计的关键问题。
关键词：结构超限结构选型弹塑性静力分析
1引言
本工程位于番禺南村南大干线以南，西侧毗邻汉溪大道，包括3栋43层超高层住宅及2层地下室。地下一层为住宅配套用房、设备用房和车库；地下2层为车库，局部战时作为人防工程使用。地上一层为架空层，局部为商业用房，二层及以上均为住宅。
2结构选型与结构布置
本工程地震和风荷载等水平力由结构的抗侧力体系承担。由于建筑效果的需要，建筑在x向设有较多的门、窗，结构不可设置过多的x向剪力墙，为保证x向的整体抗侧能力，三栋塔楼x方向连在一起共同抵抗侧向力。从体型上来说，Y向的抗侧刚度是较弱的，需要设置较多的y向剪力墙，以保证y向的抗侧刚度。在另一方面，由于此结构的平面x、y方向尺寸相差较大（L/B=3），为保证结构足够的抗扭刚度，尽量在周边设置较强的剪力墙。经综合分析，结构采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构。
本工程各栋楼盖均采用整体性良好的现浇混凝土梁板式结构。首层作为上部结构嵌固端，楼板厚度不小于180mm。标准层局部位置为保证建筑厅、房不露梁的效果，局部设置大板。核心筒开洞较多，为保证楼层平面内刚度，核心筒范围内板厚度不小于150mm。（标准层结构平面图详图1）

图1标准层结构平面布置图
3结构超限类型和程度
参照《建筑抗震设计规范》[1]、《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]及广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》补充规定[3]有关规定，结构超限情况详表2.1。
表2.1结构超限类型
结构高度超限超A级高度建筑的最大适用高度
（138.30米>120米）是否为复杂高层否（全部落地剪力墙钢筋混凝土结构）扭转不规则Ⅱ类狭长、凹凸不规则否楼板局部不连续否侧向刚度不规则否竖向抗侧力构件不连续否楼层承载力突变否整体超限情况共2项指标超限：1、超A级高度建筑的最大适用高度；2、Ⅱ类扭转不规则。4结构分析
4.1风荷载作用下的结构分析
风荷载作用下的结构计算，计算模型按刚性楼板假定，连梁的刚度折减系数为0.85。广州市基本风压：重现期为50年时，W0=0.50kN/m2；重现期为100年时，W0=0.60kN/m2；地面粗糙度类别为C类；风载体型系数：1.4。
风荷载作用下的结构位移计算分别采用空间程序SATWE和ETABS进行计算。计算结构详表3.1和表3.2
表3.1各栋风荷载作用下的层间位移角及最大位移（重现期为50年）
SATWEETABS最大层间位移角
（层号）X向：1/2060(20F)X向：1/2354(19F)Y向：1/1367(29F)Y向：1/1567(27F)顶点位移(mm)X向：52.51X向：45.4Y向：73.78Y向：66.1两个分析软件的结果基本吻合，X、Y向的最大层间位移角均满足规范1/1000的要求。
表3.2各栋风荷载作用下的总剪力及基底倾覆弯矩（重现期为100年）
SATWEETABS总剪力
（kN）X向：Vx=8063X向：Vx=7277Y向：Vy=15799Y向：Vy=15840基底倾覆弯矩
（kN.m）X向：Mx=676601X向：Mx=617520Y向：My=1322068Y向：My=1299600从以上楼层内力表可见，两个分析程序所得的结果基本一致，均在合理范围内。
通过计算可知，Y向的受风面积大且高宽比较大，Y向风荷载下的结构刚度问题较为突出。因此，增强Y向刚度对抵御风荷载的作用是必要的，控制风荷载作用下的位移及位移角是结构设计的主要控制因素。
4.2常遇地震作用下的结构分析
本工程属丙类建筑，场地地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，建筑场地类别为Ⅱ类，地震分组为第一组。常遇地震作用下结构的弹性整体计算分别采用空间程序SATWE和ETABS进行计算。
本工程以首层作为嵌固端，对塔楼单独进行结构计算。整体计算的主要结果如表3.3所示
表3.3常遇地震作用下整体计算结果
软件SATWEETABS单位面积重度（T/㎡）1.51.5第一、二平动周期（s）
及方向4.0163(X)3.902(X)3.3100(Y)3.176(Y)第一扭转周期（s）2.98652.932第一扭转周期/第一平动周期0.740.75地震下基底剪力(kN)X向：1318