超限高層建筑奧園國際中心三期的抗震性能設計

許業浩

（華南理工大學建筑設計研究院，廣東廣州　510000）

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超限高層建筑奧園國際中心三期的抗震性能設計

許業浩

（華南理工大學建筑設計研究院，廣東廣州510000）

摘要：介紹了廣州市奧園國際中心三期工程的結構體系，分析了該工程的結構超限類別，并結合規范要求，提出了針對性的結構加強措施，從小震、中震、大震三方面，按設定的抗震性能目標對結構進行了分析，指出該建筑抗震性能優良，能滿足性能要求。

關鍵詞：高層建筑，結構體系，抗震性能，地震作用

1　工程概況

本工程位于廣州市番禺區，地下4層，底板面標高-16. 400 m，主要為商業、車庫和設備房，地上為單棟主塔樓及裙樓，1層～4層裙樓為酒店辦公、餐廳、健身娛樂設施，塔樓46層，為辦公、酒店綜合體，主要屋面高度197. 2 m，外圍幕墻高度213. 0 m，總建筑面積約12. 6萬m2。

2　地震作用

1）抗震設防烈度7度，場地類別Ⅱ類，地震分組第一組，特征周期Tg=0. 35。

2）本工程5層及以上屬丙類建筑，按設防烈度7度計算及采取抗震措施。5層以下屬乙類建筑，按設防烈度計算地震作用，按8度確定抗震措施。

3）根據安評報告，場地50年超越概率水平為63%，10%和2%的地震影響系數最大值αmax= 0. 086，0. 252，0. 479；特征周期Tg=0. 35，0. 36，0. 38；衰減指數γ均為0. 9。根據參數計算可知中、小震的規范反應譜均小于安評報告反應譜，大震的規范反應譜大于安評報告反應譜。按《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》（下稱《要點》）規定：中、大震的地震動參數可采用規范值。故小震計算偏安全采用安評反應譜，中、大震采用規范反應譜計算。

3　結構體系

圖1　主要標準層平面布置圖

本工程平面47. 5 m×42. 3 m，采用鋼筋混凝土框架—核心筒結構。核心筒26. 50 m×15. 85 m，外框架由16根矩形邊柱及框梁組成，截面自下而上分段縮小。核心筒外墻厚700 mm，上部縮至300 mm，內墻厚400 mm，250 mm，上部縮至250 mm?？蛑讓咏孛? 500×1 600～1 600×1 800，上部縮至600×1 500～700× 900。連梁寬同墻寬，梁高辦公層一般為700 mm，酒店層一般為650 mm。樓蓋采用普通梁板結構，辦公層外框梁高900 mm，內框梁和次梁因走廊凈高要求，一般采用變截面梁300×700/600，樓板厚度一般100 mm。酒店層外框梁高800 mm，因走廊凈高要求，內框梁采用變截面梁，房間段梁高1 000 mm，走廊段梁高650 mm，次梁截面300×650，200×500，150×400，樓板厚100 mm，120 mm。

主要標準層平面見圖1。

4　結構超限類別

根據《要點》，本工程超限情況如下：

1）高度超限：框架—核心筒結構在7度區的高度超過130 m，本工程為197. 20 m＞130 m，屬超B級高度的超限結構；

2）扭轉不規則：考慮偶然偏心的扭轉位移比大于1. 2，本工程首層Y向的最大值為1. 30；

3）樓板不連續：平面有效寬度小于50%，開洞面積大于30%，錯層大于梁高，本工程2層～4層有效寬度小于50%，開洞面積大于30%；

4）其他不規則：局部穿層柱、斜柱、夾層、個別構件錯層或轉換，本工程局部有穿層柱。

5　超限加強措施

本工程塔樓平面及豎向均較規則，傳力路線明確直接，但存在超高、裙樓扭轉不規則、局部樓板不連續、局部穿層柱等不規則情況，除按規范要求外，還采取針對性加強措施：加強核心筒和框架柱；加強裙樓邊梁和邊柱；加強洞口邊梁和連接薄弱處樓板；加強該穿層柱及其附近框架柱。具體做法如下：

1）加強核心筒。

控制剪力墻軸壓比小于0. 5，適當提高墻配筋率：底部加強區豎向分布筋加大至不小于0. 8%，水平分布筋加大至不小于0. 6%，暗柱加大至不小于1. 6%；底部加強區以上5層的豎向分布筋加大至不小于0. 6%，水平分布筋加大至不小于0. 5%，暗柱加大至不小于1. 4%；其他位置的水平及豎向分布筋不小于0. 4%，暗柱不小于1. 2%，以提高核心筒極限變形能力；控制底部剪力墻的大震剪應力水平，滿足“抗剪不屈服”的性能目標，確保核心筒在大震時有較大安全度。

2）加強框架柱。

控制柱軸壓比，底部要求滿足“中震抗剪彈性，抗彎不屈服，大震抗剪不屈服”的性能目標，其他位置滿足“中震抗彎、抗剪不屈服，大震不受剪破壞”性能目標要求。且彈塑性分析應保證在大震作用下底部框架柱仍保持彈性狀態。

3）加強裙樓邊梁、邊柱。

要求滿足“中震抗剪彈性，壓彎不屈服，大震不受剪破壞”性能目標要求。

4）加強裙樓樓板不連續處邊梁，加大縱筋和腰筋，加厚連接薄弱處樓板，采用雙層雙向配筋并適當提高配筋率，控制樓板在中震作用下的剪應力水平，并滿足“抗剪彈性，拉、壓不屈服”的性能目標，保證地震作用下水平力的可靠傳遞。

5）穿層柱及其附近的框柱采取全高復合箍加密的方式加強其全高范圍的抗剪能力和延性。

6　抗震性能目標

為實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”抗震設計目標，對結構進行性能化設計，按JGJ 3—2010高層建筑混凝土結構技術規程（下稱《高規》）和DBJ 15—92—2013高層建筑混凝土結構技術規程（廣東省標準），設定性能目標為C，各水準地震作用下的性能水準、層間位移角限值及結構構件的性能目標如表1所示。

表1　抗震性能目標表

7　計算分析

按設定的性能目標對結構進行分析。

7.1小震作用分析

采用YJK和ETABS計算，兩程序計算的質量、周期與振型、剛重比、水平荷載作用下的反力及位移等均較接近且滿足規范要求，無原則性沖突。

表2為YJK的主要結果。

表2　YJK結果表

7.2中震作用分析

采用等效彈性法進行構件中震承載力驗算，核心筒外墻在中震作用下出現拉力，加大底部加強區核心筒外墻配筋，墻身縱向配筋率提高到不小于0. 8%，暗柱配筋率提高到不小于1. 6%，可滿足中震性能目標。連梁、框梁和框柱等均滿足性能目標。各層樓板除局部核心筒周邊樓板外，大部分樓板拉、剪應力均較小，基本小于0. 9 MPa，拉應力小于樓板混凝土抗拉強度設計值ft= 1. 43 MPa，剪應力小于0. 7ft，處于彈性狀態。核心筒周邊局部區域，因剪力墻剛度較大的影響，樓板產生應力集中，適當加強其配筋，根據應力結果雙層雙向配筋，可滿足要求。

7.3大震作用分析

采用PERFORM-3D程序進行罕遇地震下的抗震性能評估。選用1組人工波和2組天然波進行彈塑性計算。地震波峰值加速度取220gal，按主方向∶次方向=1∶0. 85雙向輸入。

總體結果見表3。

表3　總體計算結果表

1）連梁基本都出現塑性鉸，大部分處于輕度和中度損壞水平，個別端部轉角較大，達到嚴重損傷。

2）隨著地震荷載增大，框柱在裙房頂層及塔樓頂層彎矩增大，鋼筋達到屈服，但全樓框柱均未壓碎。

3）底部加強區個別剪力墻輕度受壓損傷，均未現輕度及輕度以上受拉損傷；一般部位剪力墻均未現中度及中度以上拉壓損傷。

4）整個分析過程，梁、柱均滿足受剪截面限值條件；底部加強區剪力墻水平筋配筋率提高至0. 6%，可滿足大震受剪不屈服的性能要求。

5）根據上述分析，大震作用下結構構件滿足性能目標要求。

綜上所述，本建筑抗震性能優良，能滿足性能要求。

8　結語

本文簡單介紹奧園國際中心三期項目的抗震性能設計以及超限加強措施，廣州市建委組織有關專家對本結構設計進行了超限審查，一致認定結構合理，措施有效，順利通過審查，希望本文對同類工程可以起到借鑒作用。

Seismic performance design of out-of-code high-rise building Aoyuan international center phaseⅢ

Xu Yehao
（South China Technology University Building Design Academy，Guangzhou 510000，China）

Abstract：The paper introduces the structural system of Aoyuan international center phaseⅢin Guangzhou city，analyzes its out-of-code structural categories，and puts forward corresponding structure strengthening measures by combining with regulations. It analyzes the structure according to seismic performance targets from three aspects of small earthquake medium earthquake and big earthquake，and finally points out that：the building seismic performance is good，which can meet property demands.

Key words：high-rise building，structural system，seismic performance，seismic action

中圖分類號：TU352

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）09-0058-02

收稿日期：2016-01-20

作者簡介：許業浩（1975-），男，工程師