浅谈超限高层结构的抗震设计.docx

浅谈超限高层结构的抗震设计摘要：随着高层建筑的增多结构抗震分析和设计已越来越重要。特别是我国处于地震多发区高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务某酒店二期项目拟建工程区域范围内有两条断裂带及两条断裂系对工程场地地震危险性有影响。本文针对本项目主楼平面及立面都不规则的超限情况及结构特性对结构进行了弹性动力时程补充计算以确保抗倒塌能力关键词：框架-剪力墙；超限高层；断裂带（系）影响；弹性时程；静力弹塑性一、结构设计该酒店主楼平面呈S形标准层中间轴向长度约124.1m在主楼中部凸出的楼电梯井边设置一道抗震缝将主楼切分为两个独立的振动体系地下室顶板结构连成一体地下室顶板（±0.000处）作为裙楼及主楼的嵌固端结构布置时保证地下室的楼层侧向刚度大于相邻上一层侧向刚度的2.0倍满足规范嵌固条件的要求。本文以主楼抗震缝左侧的结构为例进行抗震设计的介绍。本工程设有一层地下室底板结构面标高-5.400m主楼及裙房基础采用桩承台+防水板的型式桩端持力层为⑧层（中砂层）均按抗压桩设计有效桩长约14m左右。单桩竖向承载力特征值在桩基全面施工之前通过试桩确定。地下室底板、外墙、顶板有覆土部分均采用结构自防水+建筑外防水做法采用C35防水密实性混凝土抗渗等级为P6。根据建设部第111号令及《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》对本工程的各项指标检查如下：（1）建筑高度主屋面标高43.5m室内外高差0.3m建筑高度小于100m属于A级高度钢筋混凝土框架剪力墙结构。（2）长宽比建筑标准层宽度B=10.7m（计算至主要抗侧力竖向构件边缘）建筑长度（沿弧向取中间3-F轴的轴向长度）L=61.2mL/B=61.2/10.7=5.730%且大于40%属平面凸出特别不规则。（4）上部楼层竖向收进在四层楼面（18.300m标高18.3/43.5=42%>20%）处裙房局部收进后的水平尺寸为10.7m相邻下一层水平尺寸为17.5m10.7/17.5=61%小于75%且小于65%属竖向局部收进特别不规则。（5）在偶然偏心影响下楼层的最大弹性层间位移大于该楼层层间位移平均值的1.2倍。综上所述本工程存在平面凸出、竖向立面收进等规则性超限该酒店主楼判定为超限的A级高度钢筋混凝土框架剪力墙结构。采用中国建筑科学研究院的高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE对整体结构进行分析；同时采用PMSAP对SATWE结构计算进行校核和对比分析。二、电算分析设防烈度7度（0.15g）设计地震分组为第一组周期折减系数取0.75场地类别为Ⅱ类场地特征周期Tg根据安评报告取0.40s。多遇地震影响系数αmax=0.15地震力振型组合数30。（1）嵌固端判别：该工程地下室结构的楼层刚度和相邻上部结构楼层剪切刚度比XY向均大于2.0故地下室顶板可以作为上部结构的嵌固端。（2）重力二阶效应及结构稳定判别：X向刚重比EJd/GH**2=9.54>1.4且大于2.7Y向刚重比EJd/GH**2=11.50>1.4且大于2.7能够通过高规（5.4.4）的整体稳定验算可以不考虑重力二阶效应。（3）结构周期比：SATWE和PMSAP计算分析结果都显示了第一、二振型为平动振型第三振型为扭转振型第一扭转周期与第一平动周期的周期比均小于0.90纵横向的周期也比较接近对比分析的结果可以接受。（4）有效质量系数：本工程选取30个振型累计的有效质量系数均大于90%说明所选的计算振型数已满足要求。（5）侧向刚度和扭转刚度控制：框架-剪力墙结构弹性层间位移角的限值为1/800且控制偶然偏心下位移比小于1.3。满足规范要求。（6）剪重比：计算分析结果显示了结构在阻尼比为5%时结构底部第1层及第2层剪重比满足规范2.40%的要求X向、Y向程序调整系数均为1.0。（7）竖向结构轴压比控制：框架柱轴压比均控制在0.85以内剪力墙轴压比均控制在0.5以内。（8）层间刚度比：计算分析结果显示该工程结构沿高度方向的刚度基本均匀变化无突变。（一）小震弹性动力时程分析采用PMSAP程序进行小震弹性动力时程分析选用三条波（两组自然波一组人工波）每条波的有效持续时间均大于结构自振周期的5倍地面运动加速度峰值为60.6gal结构阻尼比为0.05。结构底部剪力不小于振型分解反应谱计算结果的65%平均值与CQC法的比值x向与y向分别为99%97%均大于80%。（二）静力弹塑性分析用静力弹塑性分析PUSH验算了在罕遇地震作用下的楼层位移。侧推荷载类型为倒三角形基底剪力与总重量的比值为1走步控制采用球面弧长法。经过计