160118 超限高层总结（共6篇）
160118 超限高层总结 篇1
超限高层设计总结
1、超限高层的判定
主要依据：
《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》建质[2010] 109号(以下简称审查要点)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称抗规）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ-3-2010简称《高规》 上海工程还需满足《上海市超限高层建筑设防管理实施细则》
超限类别主要可以分为4大类： A)高度超限；
B)三项或三项一般不规则； C)一项严重不规则；
D)超限大跨空间结构及其他未例如规范的特殊高层建筑类型。具体细节详见《审查要点》以下几点需要注意：
“尺寸突变：竖向构件位置缩进大于25%，或外挑大于10%和4m、多塔”
外挑大于10%和4m，应是指有竖向构件的不连续，单纯的梁挑大于10%或4m不应当做尺寸突变；
“扭转偏大：裙房以上的较多楼层，考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.4；”
并不是位移比超过1.4就认为是超限，一般是指裙房以上至少超过1/3的楼层位移比大于1.4；
2、结构抗震性能目标的确定
抗震性能设计的基本思路是：“高延性，低弹性承载力”或“低延性，高弹性承载力” 《抗规》附录M 表M.1.1-1为承载力要求；附录M 表M.1.1-2为变形要求； 《高规》3.11条文说明给出了一般的选取原则：
1）特别不规则的、房屋高度超过B级高度很多的高层建筑或处于不利地段的特别不规则结构，可考虑选用A级性能目标。
2）房屋高度超过B级高度较多或不规则性超过《高规》适用范围很多时，可考虑选用B级或C级性能目标。
3）房屋高度超过B级高度或不规则性超过《高规》适用范围较多时，可考虑选用C级性能目标。
4）房屋高度超过A级高度或不规则性超过《高规》适用范围较少时，可考虑选用C级或D级性能目标。
5）结构方案中仅有部分区域结构布置比较复杂或结构的设防标注、场地条件等特殊性，难以直接按《高规》规定的常规方法进行设计时，可考虑选用C级或D级性能目标。《抗规》性能
1、性能
2、性能
3、性能4与《高规》性能目标A、B、C、D相对应。
在《抗规》性能1中提出的承载力要求是大震基本弹性要求，但在《高规》性能目标A中未提出大震承载力基本弹性的要求，主要着眼于通过提高结构的变形能力来提高结构的抗
震性能，并适当提高结构的抗震承载力，推迟结构进入弹塑性工作阶段以减少弹塑性变形。
《高规》中性能水准1的结构要求满足“中震基本弹性”（采用带*的地震作用值）； 性能水准2与性能水准1的差别是框架梁、连梁等耗能构件可以放宽到“屈服承载力设计”要求（即不屈服设计）；
性能水准3中，部分框架梁、连梁进入“屈服状态”，竖向构件及关键构件承载力满足“屈服承载力设计”要求。整体进入弹塑性阶段，应进行弹塑性分析。
性能水准4中，关键构件仍满足“屈服承载力设计”要求，允许部分竖向构件及大部分框架梁、连梁进入屈服状态，但受剪截面满足截面限制条件。结构的抗震性能分析必须通过弹塑性计算加以深入分析。性能水准5与4的差别是，允许比较多的竖向构件进入屈服阶段，并允许部分耗能构件发生比较严重的破坏。结构的抗震性能分析必须通过弹塑性计算加以深入分析。应避免同一楼层的全部竖向构件进入屈服并宜控制整体结构的承载力不发生下降。
3、计算分析总体要求
要根据实际的结构的受力特点进行建模分析，选取合理的计算参数，计算假定要符合实际受力，并对计算结果进行分析判断。
3.1 小震分析
超限分析的前提条件：多遇地震条件下，满足规范关于位移角、轴压比以及构件配筋的要求。
1）对结构的基本特征进行初步判断： a、质量及荷载沿高度分布是否合理；
b、振型、周期、位移形态和量值是否合理； c、地震作用沿高度分布是否合理； d、不同程序的比较；
e、受力复杂构件的内力及应力分布于概念、经验是否一致。2）地震波的选取 根据《高规》4.3.5 a、实际地震记录的数量不应少于总数量的2/3（一般2条人工波加1条实际波，或者5条人工波加2条实际波）
b、每条时程曲线计算的底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%； c、多条时程曲线计算所得结构的底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法的80%； d、取三组时程曲线时，取时程曲线的包络值与振型分解反应谱计算结果的较大值，取七组及七组以上时程曲线时，取时程曲线的平均值与振型分解反应谱计算结果的较大值。
e、时程法计算结果也不必太大，每条地震波输入的计算结果不大于135%，多条地震波输入的计算结果平均值不大于120%；
f、统计意义相符：多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%(一般取结构的前15个振型周期)。
采用2种软件进行小震分析，可以选择YJK和Midas Building。将YJK模型转换为Midas Building 中需要注意以下几个方面：
1）多塔结构从YJK转换到Building的时候不能直接一步到位，具体的操作方法详见附件一；
2）关于重力加速度，PKPM以及YJK都是默认取10，Building默认取9.8，这个对统计总质量有一定的影响。
3）关于结构容重，Building中混凝土默认是25，若YJK中取得是26，若要保持一致需要在Building中对每一种材料进行修改。
4）考虑梁柱部分刚域效果
5）中梁刚度放大系数：两种软件按规范计算的中梁刚度放大系数有比较大的差异，因而可以通过直接指定中梁刚度放大系数来减小两者的差异。
3.2 中震分析
对应于第1、第2性能水准可以考虑弹性的计算方法，第3性能水准及以上应该进行弹塑性分析。
其中第3性能水准时，结构进入塑性阶段，构件总体上处于开裂或刚刚进入屈服阶段，可以采用等效刚度和等效阻尼，按等效线性方法估算。实际计算软件中需要注意以下几点：
1）水平地震影响系数采用设防地震的影响系数；
2）框架梁的刚度放大系数比小震时相对减小，若是大震，可以不考虑中梁刚度放大系数，连梁折减系数中震可以考虑0.5，若是大震，一般不小于0.3； 3）不考虑抗震等级的调整系数，在YJK可以设置为不抗震；
4）阻尼比可以适当增大（增加值一般不大于0.02，钢筋混凝土结构在大震下的阻尼比可取不超过0.07的数值）
5）可以不考虑计算整体指标时的双向地震、偶然偏心等参数；（一般均这样操作，未找到书面的依据）
6）在实际的计算中需要根据不同部位的性能目标选取相应的计算模型进行计算。中震作用下的验算一般包括以下方面：
*关键构件的中震受弯弹性或中震受弯不屈服（采用洋葱头计算XTRACT软件）
3.3 弹塑性分析
进行弹塑性分析的主要目的： 通过对结构、构件的承载能力和延性的判断进行性能设计（调整线弹性设计结果）； 2 通过小震、中震、大震分析结果的比较判断结构、构件的承载能力和延性； 3 通过弹塑性层间位移角验算结构大震下的位移是否满足规范要求； 4 通过出铰顺序判断“强柱弱梁”、通过铰类型判断“强剪弱弯”。
3.4 Midas Building 弹塑性分析要点
Midas Building 有着良好的操作性以及界面友好，用来做弹塑性分析比较方便，下面主要介绍如何利用Midas Building进行动力弹塑性分析。
1）完成小震设计：需保证小震情况绝大多数构件配筋满足要求，若构件在小震时就进入塑性，会影响到后续的弹塑性分析。
2）进入动力弹塑性分析选项进行相关设置。A、设置“动力弹塑性首选项”
一般梁柱采用的“修正武田三折线”模型——基于截面的塑性铰滞回模型； 剪力墙单元采用的剪切本构模型，剪切本构采用了理想弹塑性双折线模型。B、点击“自动生成铰数据”
需要完成设计状态，即生成配筋的情况下，无配筋结果的不分配铰数据。C、输入动力弹塑性荷载 第一、添加初始荷载；
计算中可能出现某一步不收敛，此时可以将收敛标准提高
第二、选定地震波 Midas Building能够识别的地震波数据格式后缀名为.sgs 2 导入波数据时需要注意
其中导入地震波的时候需要注意选择地震是小震、中震还是大震。
第三、填入荷载数据
参数参照上图，其中一般考虑双向地震，主方向为
1、另一方向为0.85
第四、修改墙铰数据
默认的墙铰的剪切参数需要进行修改，不然计算得到墙的结果会失真。
第五、计算并查看结果
框架塑性发展对应的三个等级分别代表以下含义：第1等级为开裂到屈服之前的状态（对应于下图的蓝色）；第2等级为塑性铰阶段（对应于下图的绿色）；第3等级为退出工作状态（对应于下图的红色）。是判断框架受弯不屈服的依据。
下图是混凝土剪切应变的发展情况。
墙单元剪切应变等级
第1等级可认为是弹性状态，第2等级可认为是开裂状态，第3等级可定义为屈服状态，第4等级可认为是屈服后状态，第5等级可认为是极限状态。是判断剪力墙受剪不屈服的依据。
下图是剪力墙混凝土εx
下图是剪力墙中钢筋的应变情况ε
z
混凝土及钢筋的应变等级的说明：第1等级可认为是弹性状态，第2等级可认为是开裂状态，第3等级可定义为屈服状态，第4等级可认为是屈服后状态，第5等级可认为是极限状态。
混凝土材料应变等级钢筋材料应变等级
通过剪力墙中钢筋及混凝土的应变等级来确定结构是否满足受弯不屈服的要求。
3.5 框架受剪弹性或不屈服验算
由于在Building分析中，梁柱采用的是杆件模型，弹塑性分析中无法得出关于剪切屈服的判断。因而对框架的受剪弹性或不屈服的验算只能通过弹性等代的方法进行验算。
1）根据验算的性能目标的要求选择适当的等代弹性模型；
2）提取相应模型下构件的剪力进行抗剪截面以及受剪配筋的验算。
160118 超限高层总结 篇2
超高层建筑的抗震性能设计方法有一定的规律和章法可循。本文以广州猎德天盈广场C1栋办公楼 (总高175m, 钢管混凝土柱框架-筒体结构, 平面如图1所示) 为例, 详细阐述超限高层抗震性能设计全过程。
1 设置合适的性能目标
高规[1]中指出, 在选用性能目标时, 需考虑各种因素。笔者认为, 设计人员除满足规范的基本要求外, 应在不增加或者少增加造价的情况下尽可能的挖掘结构本身的能力, 这样才到达到安全性与经济性的平衡。
以C1栋办公楼为例, 总高175m, 采用钢管混凝土柱框架-筒体结构体系, 超限情况为:超A级高度 (未超B级高度) ;在6层有3根柱转换,
属于一类竖向构件不连续;由于设置转换梁, 造成6层刚度突变。按照规范, 选取性能目标C或者D为宜。在综合考虑多项因素后, 将结构的性能目标设为D, 但考虑到总高度接近B级高度, 托柱转换梁跨度较大 (转换柱距16m) , 故本工程特别要求转换构件在设防地震下承载力仍能满足弹性设计要求 (无损坏) 。综上, 结构各构件的性能目标如表1所示。
2 小震常规分析 (谱分析)
设置了合适的性能目标后, 可按规范进行小震的常规设计, 保证结构的周期比、扭转位移比、位移角、剪重比、侧向刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、框架承担倾覆力矩的比值等相关指标均满足规范的要求;并使各构件的截面取值合理, 满足抗震延性的要求。此阶段地震作用采取的是谱分析方法, 这里需特别注意的是, 应对比结构在规范谱与安评谱下, 其基底剪力、倾覆弯矩、顶点位移、层间位移角等指标的大小, 设计时应取两者计算的包络值。由于规范对该部分的说明较为详细, 此处不赘述。C1办公楼的小震分析结果详文献[2]。
3 小震弹性时程分析
由于小震谱分析的方法为近似算法, 为进一步了解结构体在小震作用下的实际响应, 需对结构体进行小震弹性时程分析。
C1办公楼的小震弹性分析的结果如下: (1) 所选的各条时程波以及计算所得的基底剪力满足规范要求 (每条波基底剪力不小于谱分析的65%) ; (2) 弹性时程分析的楼层内力平均值均小于安评反应谱结果 (但不小于谱分析80%) , 安评反应谱分析结果在弹性阶段对结构起控制作用; (3) 弹性时程分析的位移角曲线, 地震波0度时在6层处有明显突变, 反映X向在6层 (转换层) 结构刚度有突变;地震波0度和90度时在10、24层处有轻微突变;反映X、Y向在10、24层 (加强层) 结构刚度有轻微突变。须按规范要求采取针对性的加强措施。
4 中、大震等效弹性分析
完成了小震弹性计算后, 需要对结构中各个构件在中、大震下的性能水准做相应验算。此时采用等效弹性计算法是最快速最便捷的。等效弹性法是实质也是弹性计算法, 只是通过调整各种参数, 用以模拟进入弹塑性后结构刚度的变化。
C1办公楼按照表2的参数设置进行计算后, 计算结果表2。
中震作用下, 转换构件满足弹性的受力要求, 如表3所示。其余构件满足不屈服的相关性能水准要求。大震作用下, 以应力最大首层墙肢Q1 (0.7m×5.9m) 为例 (位置如图1中墙肢A) , 其剪力VGE+V*EK=10848k N≤0.15βcfckbwhw0=23446k N剪压比为0.069, 受剪截面满足要求。经逐层复核, 各层墙肢、框架柱抗剪截面均满足要求, 构件在罕遇地震下不会出现发生脆性的剪压破坏。
5 中、大震弹塑性静力推覆分 (PUSHOVER)
若结构体进入明显进入塑性时, 等效弹性分析结果与实际情况有一定偏差。这时应采用弹塑性计算分析, 一般分为静力和动力两种, 高规[1]规定, 高度不超过150m以及高度在150~200m之间, 自振周期小于4s的高层建筑可采用静力弹塑性分析 (PUSHOVER) 法。并可采用规定水平力的分布形式以适当考虑高振型的影响。
注:其它参数与小震弹性计算相同。
注:表中弯矩方向遵循右手法则。
C1办公楼静力推覆的结果如下。从整体结果上看: (1) 在大震性能点时, X、Y向最大层间位移角分别为1/269、1/147, 小于规范最大值1/100;最大的顶点位移分别为530.8mm、862.4mm, 结构可以做到大震不倒。 (2) 对比小、中、大震对应性能点的基底剪力, 中震性能点对应的X、Y向基底剪力分别为小震性能点的2.71、2.25倍, 大震性能点对应的X、Y向基底剪力分别为小震性能点的5.4、4.5倍, 说明在推覆过程中, X向结构整体刚度退化不明显, 特别在中震下几乎没有刚度损失, 而Y向整体刚度在推覆退化明显。
从局部构件上看 (如图2所示) , 大震下, 关键构件中底部加强部位剪力墙出现轻度损坏 (参照FEMA[3]标准中的LS点) , 转换构件均未出现塑性铰, 由于转换框架均为于X向, 这可能也是X向整体刚度退化不明显的原因之一。普通竖向构件中外框钢管混凝土柱未出现塑性铰, 非底部加强部位的剪力墙在底部加强部位以上约4~5层范围内, 以及顶部1~2层范围内也出现不同程度损坏。框架梁和连梁部分出现塑性铰, 起到了很好的耗能作用。
综上, 根据静力推覆的结果, 整体结构可以达到高规中第5甚至第4性能水准的要求。
6 大震弹塑性时程分析
动力弹塑性分析是最接近实际情况的弹塑性分析法。高规明确规定:高度超过200m, 以及高度界于150~200m, 但自振周期大于4s的建筑应采用弹塑性时程分析法。
C1办公楼虽然总高度未超过200m, 但其周期大于4s, 可采用动力弹塑性法进行补充分析。选取多条波计算最响应结果如下。从整体结果上看: (1) X、Y向最大层间位移角分别为1/170、1/110, 小于规范最大值1/100;最大的顶点位移分别为543.1mm、1175mm, 结构可以做到大震不倒。 (2) 大震弹塑性时程分析X、Y向基底剪力分别为小震谱分析的3.69、4.6倍。说明在弹塑性时程分析下X向结构整体刚度退化明显, 这与静力推覆的结果差异较大, 而Y向整体刚度退化情况与静力推覆分析结果较为吻合。说明静力推覆分析法在分析高层建筑的地震弹塑性上还是存在一定的不足。
从局部构件上看, 核心筒墙体均未出现明显损伤, 但X向墙肢由于开洞原因形成的连梁上出现较多受压损伤, 并且分布于转换层以上约2/3楼层高度范围内, 转换层由于层高较高所形成的跨高比较小连梁也出现较多受压损伤, 起到了很好的耗能作用;而Y向墙体较为完整, 墙体也没有出现明显受压损伤。这与整体指标中X向的刚度退化明显而Y向的刚度退化不明显是非常吻合的。而关键构件中转换构件均未出现明显的受压损伤, 钢筋和钢管的塑性应变也小于0.006[3]。框架梁除局部梁端出现塑性铰外也未出现明显损伤。
综合分析, 结构在大震下的性能应该界于规范规定的C和D之间。
7 根据分析结果设置抗震加强措施
在完成上述的各项分析后, 可以有针对性的对结构采取相应的抗震加强措施。
以该项目为例, 其加强措施如下: (1) 转换构件采用型钢混凝土构件, 柱型钢含钢率6%, 梁型钢含钢率4%, 并将其抗震等级定为特一级。 (2) 圆钢管混凝土柱, 控制一级部位套箍指标θ≥1.0, 保证其进入屈服阶段的延性。 (3) 转换层及其以下落地剪力墙约束边缘构件设置芯柱 (1%配筋率) 。 (4) 底部加强部位剪力墙抗震等级定为特一级, 其竖向分布筋的配筋率提高至1%, 水平钢筋构造配筋率提高为0.6%;底部加强部位以上设置三层过渡层, 其竖向分布筋的配筋率提高至0.6%, 水平钢筋构造配筋率提高为0.4%。 (5) 转换层楼板厚度为200mm, 双层双向拉通配筋, 配筋率0.25%。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3-2010) [S].
[2]张达明, 林敏波, 等.猎德西区综合发展项目C区地块C1办公楼建筑结构超限设计可行性报告, 2012, 12, 20.
某超限高层住宅结构抗震设计 篇3
本工程位于广州市天河区珠江新城花城大道南侧,海明路北侧,猎德涌以东的珠江新城L2地块,拟建一栋52层超高层住宅及一栋2层肉菜市场。超高层住宅带有两层裙房,首层为住宅入户大堂、商务中心,2层、3层为服务中心及架空花园,4～52层为住宅(含两层避难层)。屋顶建筑标高为183.900 m,幕墙顶标高为197.100 m。地下室共3层,埋深15.000 m,地下1、2、3层均为停车库及设备用房。本项目总用地面积16 024.3 m2,总建筑面积94 862 m2,其中地下室37 542 m2、地面以上57 320 m2。超高层住宅主要楼层平面图及剖面图如图1～图4所示。
本工程结构设计使用年限为50年,建筑结构安全等级为二级;抗震设防分类为丙类,抗震设防烈度为7度、Ⅱ类场地,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.10g,特征周期0.35 s。混凝土结构的环境类别:地下室临水面和露天混凝土结构为二类a组,其余均为一类;建筑结构防火等级为一级;地基基础的设计等级为甲级。
2 主体结构设计
2.1 结构体系
本工程塔楼除首层、2层为餐饮、商业,3层为架空花园外,4层以上均为住宅,功能较为单一,所有竖向构件均直接落地。
塔楼结构的抗侧力构件主要由设置在中部电梯间、楼梯间以及分户墙处的剪力墙形成核心筒子塔楼,加上核心筒周围的剪力墙组成,以提供结构高效的抗侧及抗扭刚度,位置如图5虚线框部分。结合建筑视觉效果通透和布置灵活的要求,其它子塔楼尽量不设置剪力墙而设置框架柱,主要用于支承楼面竖向荷载。抗侧体系与竖向承载体系通过刚性楼盖协调作用,从而使得塔楼具有良好抗侧能力和竖向承载能力。塔楼结构体系组成如图5。
塔楼框架柱承担的地震倾覆力矩和楼层剪力如图6所示。从图6可以看出,除顶部少数楼层外,各层框架柱承担的倾覆弯矩和楼层剪力均较小。XY方向各层框架承担的倾覆弯矩均小于10%,XY方向上部楼层框架柱剪力稍大于10%,XY方向下部楼层框架柱剪力小于10%,同时计算结果框架柱中地震作用引起的轴力占构件总轴力的10%左右。因此本工程结构体系属于带少量框架的框架-剪力墙结构体系。综合来看,塔楼抗侧力构件主要为剪力墙,框架柱主要承受竖向荷载。
由于本工程高度超高且结构形式复杂,因此本工程各项指标从严控制。本工程结构侧移按剪力墙体系控制,底部加强部位剪力墙抗震等级取为特一级,非底部加强部位剪力墙、框架柱抗震等级取为一级。框架柱按框架-剪力墙结构体系取0.2Q0和1.5V0的小值进行内力调整。
2.2 主要超限内容
根据国家相关规范及规程的规定,本工程的超限情况详见表1。
2.3 结构各关键部位性能目标
针对本工程结构的特点和超限内容,设定了结构各关键部位性能目标如表2。
3 结构弹性计算分析
本工程选用中国建筑科学研究院编制的SATWE软件(简化墙元模型)和美国CSI公司的ETABS软件(细分墙元模型,8.40中国规范版)进行计算。结构计算考虑偶然偏心地震作用,双向地震作用,扭转耦联及施工模拟。在结构位移计算中考虑了单向地震作用下偶然偏心时结果,构件内力和轴压比结果则分别取考虑偶然偏心和双向地震时的较大值。由于本工程平面为Y形组合平面,各子塔抗侧力构件不是正交,而是不同角度斜角,为了确保塔楼能抵御各方向地震和风荷载作用,根据竖向构件与整体坐标夹角,水平力与整体坐标夹角分别取0°、18°、45°、72°。
3.1 小震下主要计算结果
小震作用下结构的整体计算对比结果详见表3～表4。
根据上述计算结果,结合相关规范规定的要求及结构抗震概念设计理论,可以得出如下结论:
1)第一扭转周期与第一平动周期之比均小于0.85,满足“高规”3.4.5条要求。
2)有效质量系数均大于90%,所取振型数足够。
3)在风荷载作用下层间位移角<1/790,满足《高规》3.7.3条的要求,剪力墙结构高度在150～250 m间可在1/1 000～1/500线性插值。按核心筒高度177.4 m按剪力墙结构进行插值求得位移角限值为1/790。
4)Y方向所有楼层剪重比均满足“抗规”第5.2.5条要求,X方向底部少数楼层剪重比不满足“抗规”第5.2.5条要求,为保证结构抗震的安全性,施工图配筋设计时,对X方向地震力进行全楼放大1.2/1.14=1.06倍。
5)在偶然偏心地震荷载作用下,最大扭转位移比均大于1.20,但均小于1.4,属于扭转不规则结构,满足“高规”3.4.5条“B级高度建筑不应大于该楼层平均值1.4倍”要求。
6)按《高规》3.5.2条地震作用下本层与上部相邻楼层侧向刚度比γ2不宜小于0.9;楼层层高大于相邻上部楼层层高1.5倍时,γ2不宜小于1.1,其中;计算结果表明侧向刚度规则性满足规范要求。仅避难层由于层高较大,抗侧刚度比规范要求的1.1稍小,施工图设计时通过加强避难层抗剪承载力来提高其抗震能力。
7)楼层层间抗侧力结构的受剪承载力大于其上一层受剪承载力的80%,结构无薄弱层,满足“高规”第3.5.3条楼层承载力均匀性要求。
8)由于塔楼高宽比较大,刚重比均接近或小于2.7,表明本工程因超B高度和Y向过大的高宽比而导致重力二阶效应的不利影响较为显著,根据“高规”5.4.1条,应考虑P-Δ效应的影响;但各栋满足刚重比均大于1.4,仍可满足高层建筑结构整体稳定的要求(“高规”5.4.4条)。
9)剪力墙最大轴压比均小于0.5,框架柱最大轴压比均小于0.7,满足“高规”轴压比限值。
10)从上表可以看出,SATWE与ETABS的计算结果相近,这说明计算结果合理、有效,计算模型符合结构的实际工作状况。
11)多角度水平力(风、地震)计算表明:由于结构为Y形组合平面,各方向抗侧刚度和抗侧能力不同,不同角度水平力作用下,结构所承受的作用力不同,结构反应也有所不同,因此施工图设计阶段,将进行多角度水平力输入,并按不同角度下最不利内力进行配筋。
12)计算结果表明,结构周期及位移符合规范要求,剪重比适中,整体抗侧刚度合适,构件截面取值合理,结构体系选择恰当。
3.2 结构弹性时程分析
本工程采用SATWE程序对结构进行了常遇地震下的弹性时程分析。按地震选波三要素(频谱特性,有效峰值和持续时间),选取Ⅱ类场地上两组实际强震记录L755-4波和us640波,以及一组人工模拟的场地波tt63%波进行弹性时程分析。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;每条地震波弹性时程分析的塔楼楼层剪力和楼层倾覆弯矩与安评反应谱结果基本接近,个别地震波楼层剪力在部分楼层大于安评反应谱分析结果。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)5.1.2条的规定,当取三组加速度时程曲线输入时,计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值,因此施工图设计时将根据包络值与反应谱的差距进行全楼地震力放大;楼层位移曲线以弯曲性为主,曲线光滑无突变,反映结构侧向刚度较为均匀;曲线斜率变化最大位置接近底部,说明最大有害层间位移角位于底部楼层,需特别增大该部分的竖向构件刚度,减小层间位移角,并予以构造加强;楼层位移以及层间位移角曲线在顶部有突变,这主要是由于顶部塔楼收进,立面收进过过造成刚度突变且有顶部小塔楼鞭稍效应,这在时程分析曲线反应尤为明显。
4 中震弹性验算
按照“中震可修”的原则和本工程的特点,需要对中震作用下主要抗侧力构件(中部核心筒剪力墙)的承载力进行复核,确定其达到设定的性能指标。中震作下的构件强度复核采用SATWE进行计算。
由于中部核心筒承担大部分倾覆弯矩,中震作用引起很大的拉力,而该部分承担的竖向荷载不大,因此中震作用下核心筒周边及附近的剪力墙肢呈拉弯受力状态,构造配筋不能满足受力要求,需按中震计算结果加强相应位置剪力墙配筋。
5 动力弹塑形分析
按照“抗规”5.5.2第2条规定,对高层住宅结构在抗震设防专项审查阶段进行大震弹塑性时程分析计算;在考虑重力二阶效应及大变形的条件下,通过各组双向地震波的大震动力弹塑性分析,得出以下结论:
1)在大震作用下,结构仍能保持直立,满足“大震不倒”的基本抗震要求。
2)结构在地震作用下的最大弹塑性层间位移角为1/112,略大于剪力墙结构1/120的限值要求,但小于框架—剪力墙结构1/100的限值。
3)在对核心筒外圈剪力墙墙及各塔单片剪力墙进行针对性配筋加强后,罕遇地震下仅左侧子塔楼的单片墙在首层端部出现了小范围受压损伤,该位置设计中已增设了端柱进行加强。剪力墙连梁和核心筒内的较薄剪力墙是出现损伤的主要位置,尤以核心筒内剪力墙的边缘带状损伤最为明显,但这些损伤情况对结构抗震承载力影响不大。
4)在罕遇地震作用下,框架柱没有出现混凝土受压损伤和钢筋塑性应变,仅出现了局部混凝土开裂,没有接近破坏的塑性铰出现,满足所设定的性能要求。
5)各层楼板在与核心筒子塔楼连接位置出现明显拉裂,但未发现大范围的楼板钢筋塑性应变及混凝土受压损伤,表明楼板开裂后的拉应力没有超过钢筋的抗拉承载力,仍能保持各塔有效连接。顶部的第50层有局部板带出现受压损伤,建议加强配筋。
6)总的来看,本结构构件抗震承载力较大,罕遇地震下各项指标均满足所设定的性能要求,未发现斜向地震及斜柱P-delta效应对结构造成明显影响,结构抗震性能良好。
6 结论
综上所述,本工程虽然高度超出规范限值较多,平面凹凸不规则,扭转不规则,立面尺寸突变、抗侧刚度突变,周边框架柱为斜柱、少数穿层柱等不利情况,但我们在设计中充分利用概念设计方法,从分析和研究结构整体性能入手,并对关键构件设定抗震性能化目标。在抗震设计中,采用多种程序对结构进行了小震弹性、小震弹性时程分析、中震弹性、大震弹塑性计算分析,除保证结构在小震下完全处于弹性阶段外,还补充了关键构件和楼板在中震和大震下的验算。计算结果表明,各项指标均表现良好,满足规范的有关要求。根据计算分析结果和概念设计方法,对关键和重要构件作了适当加强,以保证在地震作用下的延性。可以认为本工程除能满足竖向荷载和风荷载作用下的有关指标外,亦满足“小震不坏;中震下主要构件弹性,普通构件不屈服,震后可以修复;大震不倒塌”的抗震设防目标。结构是可行且安全的。
摘要：从结构体系、性能设计等方面对某超限高层住宅结构进行了详细论述,并采用多种计算软件对其进行了弹性、弹塑性分析。计算结果表明,各项指标均表现良好,满足规范的有关要求,结构是可行且安全的。
关键词：超限高层,超限,性能设计,弹塑性分析
参考文献
[1]JGJ3-2011,高层建筑混凝土结构技术规程[S]北京:中国建筑工业出版社,2011
[2]徐培福,王亚勇,戴国莹.关于超限高层建筑抗震设防审查的若干讨论[J].建筑结构,2009,39(S1):258-261
[3]徐培福,戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].土木工程学报,2005,38(1):1-10
[4]GB 50011-2010,建筑抗震设计规[S].北京:中国建筑工业出版社,2011
某高层住宅楼超限抗震分析 篇4
本工程为现浇钢筋混凝土剪力墙结构, 为A级高度高层建筑。剪力墙及局部相连裙楼的框架抗震等级均为二级。结构平面见图1。
2 超限情况说明
本高层住宅结构超限情况说明依据为建质[2010]109号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》、DB51/T5058-2008《四川省抗震设防超限高层建筑工程界定标准》。
1) 在考虑偶然偏心影响的地震作用下, 楼层短向 (SATWE模型的X方向) 的最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值的比值最大为1.09;在楼层长向 (SATWE模型的Y方向) 的最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值的比值最大为1.31, 超过1.2。属扭转不规则。
2) 因为建筑功能的原因, 跃层上结构平面局部大开洞。有效楼板宽度为3.20 m, 小于该层楼面宽度的50%, 且小于4 m。属楼板不连续。
3 住宅楼抗震性能计算分析
3.1 多遇地震下第1性能水准 (小震静力分析)
本工程采用如下两种符合实际情况的空间分析程序进行计算和对比分析, 中国建筑科学研究院编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》SAT-WE (2010年版) 、《复杂空间结构分析与设计软件》PMSAP (2010年版) 。位移、位移角控制计算时楼板假定为刚性板 (PMSAP中楼板大开洞位置相邻板采用弹性膜) , 配筋计算时楼板假定为弹性板。地震作用计算考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应, 计入双向水平地震作用下的扭转影响, 并选用较多振型以充分考虑高阶振型的影响。
1) 计算假定。
SATWE:全楼采用强制刚性楼板假定;
PMSAP:跃层洞口位置相邻一跨楼板定义弹性膜;对非弹性板区域采用刚性楼板假定。
2) 反应谱分析结果。
(1) 振型分解反应谱法计算结果:
3) 弹性时程分析。
(1) 分析概述:假定各构件均为弹性, 用SATWE软件对住宅楼进行了弹性时程补充分析, 以弥补振型分解反应谱法的不足, 并验证所选地震记录的代表性。根据相关规定, 本工程选择用于动力时程分析的地震加速度时程记录遵循以下原则: (1) 输入的地震波有效持续时间为结构基本周期的5倍~10倍。 (2) 弹性时程分析得到的每条地震波所对应的结构底部剪力应为振型分解反应谱法计算结果的65%~135%;多条地震波的平均底部剪力应为振型分解反应谱法计算结果的80%~120%。 (3) 多组时程曲线的平均地震影响系数曲线与规范谱曲线在统计意义上相符, 即在对应于结构第1周期点上相差不大于20%。 (4) 按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线, 其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3。本工程各塔楼分别选用了5组天然地震波和2组人工地震波。
(2) 弹性时程分析结果:弹性时程分析所得结构底层剪力与振型分解反应谱法 (CQC振型组合) 底层剪力的比较见表2。
各组地震时程记录激励下, 弹性时程分析得到的楼层位移、层间位移角分布见下图a) 、b) 所示。
由图2可见, 最大楼层位移曲线、最大层间位移角曲线在主方向上, 各条曲线基本光滑平顺, 中间基本无转折点, 符合要求。时程分析平均值小于振型分解反应谱法, 结构地震作用效应取振型分解反应谱法计算结果。
4) 多遇地震分析小结。
在多遇地震水准作用下, 振型分解反应谱法和时程分析法的分析结果均表明, 结构的各项控制指标满足规范要求, 结构构件在多遇地震下基本处于弹性状态, 各构件的截面尺寸合适、配筋构造合理, 整体结构的变形能有效防止非结构构件的破坏, 结构在多遇地震作用下能够满足住宅楼初步设计抗震设防专项审查申报表所确定的性能目标的要求。
3.2 设防水准地震作用下第4性能水准设计 (中震不屈服验算)
本工程还利用SATWE进行了中震不屈服验算。验算时取地震影响系数αmax=0.23。计算结果表明, 剪力墙墙肢均没有屈服, 部分连梁、框架梁进入屈服阶段。本工程高层住宅结构满足中震第4性能水准要求。
3.3 罕遇地震作用下第5性能水准设计 (大震静力推覆分析)
3.3.1 分析概述
本工程采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构弹塑性静力分析软件PUSH程序对结构进行X、Y及地震最不利三个方向罕遇地震作用了静力推覆分析。分析结果用以确定建筑潜在薄弱层和建筑的塑性铰的形成机制, 推覆分析的曲线也用于估算罕遇地震下的弹塑性位移。
3.3.2 分析结果
1) X向的最大层间弹塑性位移角θmax=1/183, 此时底部加强区各层的弹塑性位移角分别为1/427 (4层) , 1/274 (5层) , 1/237 (6层) , 1/215 (7层) 。
2) Y向的最大层间弹塑性位移角θmax=1/267, 此时底部加强区各层的弹塑性位移角分别为1/648 (4层) , 1/501 (5层) , 1/442 (6层) , 1/399 (7层) 。
3.3.3 PUSH分析小结
通过以上分析, 在性能点处, 结构首先是梁端产生塑性铰, 局部剪力墙连梁开裂;底部加强区 (特别是第1~2层) 较多剪力墙出现水平和斜向裂缝, 标准层剪力墙则只有较轻微的局部水平裂缝。塑性铰的出现顺序也表明结构满足连梁强剪弱弯、墙剪力墙弱连梁、剪力墙强剪弱弯。
由于PUSH分析是采用等价单自由度体系模拟整体结构, 对于不高的建筑分析较为准确, 本工程高层建筑均超过80m, 因此我们采用等效弹性方法对结构构件进行补充计算, 并对PUSH分析所反映的构件屈服情况进行校核。
4 分析结论及加强措施
4.1 住宅楼结构抗震性能分析结论
总体而言, 高层住宅楼抗震性能满足JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》结构抗震性能目标D, 具有良好的抗震性能。
4.2 住宅楼结构针对超限内容采取的加强措施
根据性能化设计, 采取如下加强措施:
1) 底部加强区的剪力墙按照设防地震不屈服计算结果配筋。
2) 根据弹塑性分析, 我们将薄弱层处剪力墙 (层高较高的首层及2层端山墙处、平面凹凸处) 墙肢水平和竖向钢筋的配筋率提高到不低于0.3%, 边缘构件纵筋的配筋率提高到不低于1.2%。以提高其承载力及延性, 满足强剪弱弯的抗震概念设计。
根据楼板应力分析, 楼板局部开大洞在剪力墙结构中, 对洞口周边楼板虽然有影响, 但是影响并不大。楼板应力较大处, 仍然位于结构平面凹凸、拐角处。因此对楼板我们采取如下加强措施:
1) 加厚大洞口附近楼板, 提高楼板的配筋率;采用双层双向配筋, 或加配斜向钢筋。
2) 大洞口边梁上下纵筋通常设置, 并加强抗扭筋。
3) 加厚洞口周边剪力墙墙截面, 并提高墙肢水平和竖向钢筋的配筋率提高到不低于0.3%。
参考文献
某超限高层建筑结构设计分析 篇5
某超限高层建筑为框架-核心筒结构,含两栋研发办公楼,两办公楼左右对称,地上28层,地下3层,建筑高124.3m。两办公楼之间在22层楼面(标高89.900m)处为一个屋顶花园,花园上方为露天,两侧通过建筑幕墙与两办公楼主体幕墙形成整体,以达到建筑立面效果,平面及剖面如图1,2所示。工程的主要结构特征如下。
1)场地的地震基本烈度为8度,本场地设计抗震加速度为0.20g,设计地震分组为第二组,建筑场地类别为Ⅲ类,场地特征周期值为0.55s。工程总高超过100m,为B级高层建筑。
2)位于办公楼22层(标高89.900m)的屋顶花园水平长29.800m,采用悬挑14.5m的悬臂桁架,分别从两办公楼主体结构挑出,两桁架之间预留600mm(净宽)的抗震缝。
工程设计难点在于针对超高和大悬挑两项分别进行分析及设计加强。
2 抗震性能目标的确定
根据结构超限程度,考虑到本工程所在地区地震烈度高、悬臂桁架高位悬挑等因素,兼顾经济性,结构抗震性能目标定为D级,同时对结构关键构件要求达到比D级更高的性能水平。
1)在小震作用下,所有构件按规范要求设计,保持弹性。
2)在中震作用下,底部加强区主要墙肢抗剪弹性,抗弯不屈服;剪力墙拉应力较大的墙肢增设型钢,墙肢拉应力由型钢承担;悬臂桁架中震下杆件保持弹性,悬臂桁架连接节点保持弹性。
3)在大震作用下,弹塑性层间位移角满足规范要求,连梁和框架梁可部分进入屈服,出现部分非倒塌塑性铰,少量重要竖向构件可轻微损伤,产生少量第一阶段塑性铰。对于底部加强区的墙体,验算抗剪截面限制条件。悬臂桁架主要构件大震下不屈服。
3 结构弹性计算分析
整体结构计算采用SATWE、MIDAS两种计算程序,计算结果互相校核以确定分析模型的准确性。表1为结构自振周期,可以看出扭转周期T3/第一平动周期T1=0.676 9<0.85,结构具有较好的扭转刚度;表2为结构总体参数,可以看出结构具有适宜的刚度及整体稳定性;表3为地震作用规定水平力下的楼层最大位移比和层间比,比值最大不超过1.2,结构质量刚度分布均匀,扭转规则。
4 中震作用下的主体构件验算加强措施
底部加强区主要墙肢按照中震下抗剪弹性、抗弯不屈服进行设计,验算中震弹性时主要墙肢的截面抗剪承载力如表4所示,墙肢编号如图3所示。可以看出,主要墙肢抗剪承载力均满足中震弹性的性能要求。
主楼筒体主要墙肢在中震时墙肢拉应力如表5所示。可以看出,墙肢拉应力超过混凝土抗拉强度标准值。在构件设计时考虑在墙体内增设型钢,拉应力全部由型钢来承担。
5 结构整体静力弹塑性分析
在进行Pushover分析时,侧向荷载的分布模式对分析结果尤为重要,荷载分布模式应能反映地震作用下结构各层惯性力的分布特征,又应使所求得的位移能真实反映地震作用下的结构位移形状。事实上任何一种分布模式都不能全面反映结构的变形及受力性能,因为无论何种加载模式都会使与之相近的振型作用得到加强而使其他振型被忽视。考虑到本结构为超高层结构,采用基本振型不能反映结构的振动特性,同时参考《FEMA356》的建议,采用弹性多遇地震的振型叠加反映谱法(振型有效参与质量>90%)计算的地震作用作为侧向加载的模式。
在进行推覆分析中,考虑结构的竖向初始荷载作用及P-Δ效应,初始竖向荷载为1.0倍恒荷载标准值+0.5倍活荷载标准值,Pushover分析采用位移主节点控制,对于x方向:结构的控制位移取顶层的节点最大位移为600mm,分30步加载;对于y方向:结构的控制位移取顶层的节点最大位移600mm,分30步加载。采用目标位移法进行结构的静力弹塑性推覆分析,并迭代得到结构的性能点(见图4)。
从图4可以看出,能力曲线前段较为平滑,显示结构处于弹性阶段,位移与基底剪力呈线性递增;曲线后半部分出现波动,显示结构进入塑性阶段。结构在自定义加载模式沿x,y方向输入时,结构在8度(0.20g)小震和中震作用下结构整体基本处于弹性阶段。x向和y向性能控制点结构顶点位移和基底剪力分别是572,518mm和101 800,107 100kN;结构等效阻尼比分别为16.62%,11.08%;根据设定位移得到的能力谱曲线,在中震与大震需求谱下均能得到性能点,性能点参数合理。同时从能力曲线可以看出结构在大震(8度)性能点时能力曲线并未进入下降段,所以在大震时结构还有一定的安全储备。表6反映了罕遇地震性能点的结构最大层间位移角,可以看出其值均小于1/100,结构具有大震下的抗倒塌能力。
6 屋顶花园悬臂桁架设计
6.1 计算模型
结构方案采用左右塔楼各悬挑一半,做成两个对称的悬臂桁架,悬挑桁架之间缝宽为600mm。悬臂桁架的悬挑长度14.5m,桁架高8.2 (端部)～4.1m,桁架间距5.1～4.4m,桁架形式为上弦H型钢,下弦和腹杆为圆钢管。竖向桁架主要作用为支撑幕墙,竖向桁架高33m,桁架厚2.3m,桁架形式为圆钢管桁架。
将悬臂桁架和结构主体合模进行整体计算,考虑双向地震和竖向地震,水平地震影响系数最大值取0.17,竖向地震影响系数最大值取0.11,荷载组合增加竖向地震为主的组合。结构计算简图如图5所示。
由于悬臂桁架平台位于标高89.900m的高空,地震时一旦损坏将产生严重后果,所以对悬臂桁架平台要求达到中震弹性的性能目标。根据中震弹性计算调整桁架杆件,要求杆件应力比<1.0。
6.2 节点设计与分析
悬臂桁架与主体的连接节点如图6所示。桁架上弦、中弦、下弦与塔楼钢骨柱中的钢骨连接,与桁架弦杆对应的梁做成钢骨梁,并延伸至核心筒,与核心筒外墙内的钢骨连接。
鉴于桁架上弦与主体连接节点受力很大,有必要对节点本身进行重点分析,工程分析采用三维实体有限元计算模型通过ANSYS软件完成,应力分析结果如图7所示。在中震作用下最大应力约280MPa,小于钢材应力设计值295MPa,节点处于弹性阶段,满足节点中震弹性的设计目标。
6.3 相连主体部分楼板应力分析及构造加强措施
对悬臂桁架上弦所在楼层楼板进行整体有限元分析,恒荷载控制的楼板应力如图8所示。可以看出,塔楼部分应力最大点位于与桁架弦杆连接点,此部分应力由型钢梁内的型钢承担,从连接点向外应力迅速衰减,应力减小到1.5～2.0MPa。考虑此连接部位重要性,构件设计时根据应力分布特点进行楼板加厚,并增强配筋。
7 结论及设计建议
1)超限高层结构应根据其超限的类别及严重程度设定结构抗震性能目标,做到结构安全并兼顾经济合理。
2)对于高度超限的高层结构应特别注意底部加强区范围内核心筒墙肢的应力状态,避免出现全截面受拉墙肢,必要时可采用型钢承担全部拉力。
3)高位大跨悬挑结构应特别注意竖向地震作用下的构件应力设计,提高其安全储备;同时注意加强节点及主体连接部位的应力分析,并做适当结构加强。
摘要：通过对某超限高层的结构设汁分析,介绍了抗震性能优化设计过程。针对结构重点分析底部核心筒墙肢应力,并采取型钢加强。针对高位大悬挑钢结构进行重点研究,揭示其与主体结构的相互影响。进行相关重要节点的有限元分析,结果表明,大悬挑结构根部连接部位应作加强。
关键词：高层建筑,抗震性能,推覆分析,桁架
参考文献
[1]侯爱波,汗梦甫,周锡元.Pushover分析方法巾各种不同的侧向荷载分布方式的影响[J].世界地震丁程,2007(3):120-128.
160118 超限高层总结 篇6
本超限高层住宅塔楼高143.40 m，地上4层商业38层住宅，地下2层地下室。属超B级高层建筑，在6层板面转换，为部分框支剪力墙结构。
本塔楼根据建筑功能要求并结合结构抗侧力的需要，利用电梯井、楼梯间设置筒体剪力墙，标准层墙厚为200 mm～400 mm。转换层以下、塔楼中心筒体及周边部分墙体落地，其余均为框支柱转换。为减少转换层上、下层刚度突变，落地剪力墙及筒体加厚，厚度200 mm～1 200 mm。
工程设计年限50年，地震烈度7度，设计地震分组为第一组，基本加速度值为0.10g。根据《钢筋混凝土高层建筑设计规范》(以下简称《高规》)，框支框架及底部加强区剪力墙为特一级，一般部位剪力墙抗震等级为一级。
根据JGJ 3-2002广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》补充规定，变形验算按50年重现期风荷载，基本风压值Wo=0.85 k N/m2;强度验算按100年重现期风荷载，基本风压值Wo=0.90 k N/m2。地面粗糙度为C类，风载体形系数取μs=1.4。
为满足框支层上下层之间内力重分布的要求，转换层楼板厚度取180 mm;标准层核心筒部位板厚150 mm，其他薄弱部位楼板进行了适当加强;103.350标高处楼板不连续，开洞较多，板厚不小于120 mm，同时该部位部分剪力墙与主体连接薄弱。图1，图2分别为塔楼标准层及103.350标高处结构图。
2 楼板应力分析
楼板不连续是本塔楼的超限项目之一，主要对风荷载、多遇地震及设防地震作用下各层楼板应力进行分析。通过分析，可以直观的看到结构楼面系统中的相对薄弱部位，为楼板局部加强提供了图形和数据依据。计算分析采用北京金土木软件有限公司编制的《ETABS结构分析与设计软件》空间分析程序。计算中楼板采用四节点壳单元，楼板在梁和剪力墙处剖分，最大单元尺寸为1.5 m。
2.1 风荷载作用下楼板应力分析
风荷载取100年重现期风荷载，基本风压值Wo=0.90 k N/m2。由于篇幅有限，仅给出标准层(15层)及103.350标高处楼板X向风荷载作用下X向楼板应力图，见图3，图4。
通过分析得到，在风荷载作用下，各楼板在竖向构件附近区域，楼梯、电梯筒口周围区域及楼板有效宽度较小区域内易产生较大的应力集中，X向风荷载作用下楼板面内会产生较大的X向拉应力，Y向风荷载作用下会产生较大的Y向拉应力;在风荷载作用下，绝大部分楼板应力不大于1 MPa，低于混凝土抗拉强度标准值(C30)，个别应力集中处楼板局部应力最大值大于2 MPa。转换层局部应力集中处最大值为3.4 MPa，楼梯电梯筒周围区域应力最大值为3.7 MPa。
2.2 多遇地震作用下楼板应力分析
仅给出标准层(15层)及103.350标高处楼板X向多遇地震作用下X向楼板应力图，见图5，图6。
通过分析可知，在多遇地震作用下，各楼板在竖向构件附近区域，楼梯、电梯筒口周围区域及楼板有效宽度较小区域内易产生较大的应力集中，但绝大部分楼板应力最大值不大于1 MPa，低于混凝土抗拉强度标准值(C30)，仅个别应力集中处楼板局部应力最大值大于2 MPa。
2.3 设防地震作用下楼板应力分析
由于篇幅有限，仅给出103.350标高处楼板X向设防地震作用下X向楼板应力图，见图7。
通过分析得到，设防地震作用下楼板应力集中部位分布情况基本与多遇地震作用下分布情况相同，大部分楼板应力不大于2 MPa，仅个别部位最大值会达到6 MPa以上。
3 薄弱部位墙体应力分析
由于建筑设计需要，本塔楼在30层～31层空中会所部位楼层刚度变化较大，且个别外围墙体在103.350标高处与整体结构连接较弱，具体情况见图2。用ETABS分析了部分会所外围墙体在无地震作用组合，有地震作用组合及单项荷载作用下的应力，并给出墙Q1在风荷载，多遇地震作用下的应力图，见图8，图9,Q1具体位置见图2。
通过分析可知，无地震作用组合工况下，Q1主要产生压应力，最大值不大于10 MPa，低于混凝土抗压强度设计值(C30),103.350标高处Q1范围内墙体的轴压比不大于0.20;在有地震作用组合工况下，Q1中主要产生拉应力，但应力值均较单项地震作用下小;在风荷载与地震作用下，最大应力值一般均小于2 MPa，低于混凝土抗拉强度标准值(C30)，仅个别墙与梁连接部位应力大于2 MPa;在设防地震作用下，个别墙体应力介于3 MPa～4 MPa之间。
4 楼板及墙体抗震加强措施
针对本工程楼板及墙体情况，采取了以下措施:
1)采用多个程序进行比较分析，施工图设计时主要构件取各程序计算得到的不利结果进行设计。
2)对薄弱部位楼板采取加强措施。转换层楼板厚度取180 mm，转换层相邻楼层楼板厚度取150 mm;各单元标准层核心筒部位的楼板厚度取150 mm;屋面楼板取不小于120 mm;各加强部位均采用双层双向配筋，局部应力较大的区域根据实际情况加强配筋。
3)在30层～31层空中会所部位楼层刚度变化较大，采取以下加强措施:a．外围跨层墙柱加芯柱，适当加强配筋，增加构件延性。b．该2层范围内剪力墙按底部加强区剪力墙进行设计。c.30层，103.350标高处及31层板厚不小于120 mm。
4)加大底部加强区剪力墙约束边缘构件纵向钢筋及竖向分布筋配筋率;在底部筒体外围剪力墙的约束边缘构件内配置钢筋芯柱，配筋率大于0.8%，同时保证其抗剪承载能力达到“强剪弱弯”的抗震结构要求。
5 结语
总体上看，在风荷载、多遇地震及设防地震作用下，各层楼板的应力均处于可控制范围。设计时适当增加楼板厚度，从应力图看，楼板刚度适中，足够传递水平力，不会导致水平力作用下楼板开裂从而引起楼板刚度大幅削弱的情况。此外对部分应力集中处加强楼板配筋，使其在多遇地震作用下楼板基本处于弹性状态，在设防地震作用下楼板裂缝宽度及刚度退化程度得到有效控制。
参考文献
[1]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].
[2]JGJ3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
[3]赵明,于海博,毛英杰,等.超限高层小震设计与中震设计的对比分析[J].建筑结构,2010,40(10):121-122.