花園賓館主樓超限專項審查問題淺析

郝成義　（安徽省建筑科學研究設計院，安徽　合肥　230001）

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花園賓館主樓超限專項審查問題淺析

郝成義（安徽省建筑科學研究設計院，安徽合肥230001）

合肥花園賓館改擴建一期工程主樓因為高度超限、樓板不連續等需進行抗震超限專項審查。在編制該工程的超限審查報告過程中遇到一些需要明確的問題。文章對報告中抗震性能指標的確定、結構構件抗震等級的確定、彈塑性變形驗算的方法、彈塑性時程分析中地震波的選取以及地震作用設計參數的選擇等作了簡單的見解和闡述，這些問題在超限建筑工程審查過程中具有一定的普遍性和代表性，對未來相似工程超限審查具有一定的指導和借鑒意義。

超限審查；抗震性能指標；彈塑性變形驗算；地震作用參數

1　概述

隨著國民經濟發展，建筑行業及房地產行業得到了極大的發展，全國建筑中超高超限建筑越來越多，住房與城鄉建設部也發布了超限高層工程抗震設防專項審查要點，其中規定了：“房屋高度超過規定，包括超過《建筑抗震設計規范》（以下簡稱《抗震規范》）第6章鋼筋混凝土結構和第8章鋼結構最大適用高度、超過《高層建筑混凝土結構技術規程》（以下簡稱《高層混凝土結構規程》）第7章中有較多短肢墻的剪力墻結構、第10章中錯層結構和第11章混合結構最大適用高度的高層建筑工程[1]”。合肥花園賓館改擴建一期工程主樓（以下簡稱“本工程”）因為建筑高度超限、穿層柱等需要進行工程抗震設防專項審查，在審查過程中遇到了一些問題。本文針對這些問題進行了分析和解決，對以后超限審查工程進行專項審查具有一定的指導和借鑒意義。

2　工程概況

擬建合肥花園賓館改擴建一期工程位于合肥市廬陽區長江中路與花園街交口西北角，安徽省政府大門對面。由主樓及裙房、住宅和地下室四部分組成，總建筑面積154243m2。其中主樓45層，樓高180.3m，建筑標準層形狀為正方形，外輪廓尺寸為43.4m× 43.4m，內筒尺寸為18.2m×18.2m，外框架柱距從6.93m～8.40m間距不等，框架柱距核心筒邊距最大為12.1m。結構標準層詳見圖1。本工程主要抗側力體系為混凝土框架-核心筒結構，高度超過該結構體系A類的最大適用高度，所以須作超限審查。

圖1　標準層結構布置圖

3　超限審查過程中的常見問題及解決方法

3.1高層超限工程中抗震性能指標的確定

結構抗震性能目標應綜合考慮抗震設防類別、設防烈度、場地條件、結構的特殊性、建造費用、震后損失和修復難易程度等各項因素選定。結構抗震性能目標分為A、B、C、D四個等級，結構抗震性能分為1、2、3、4、5五個水準，每個性能目標均與一組在指定地震地面運動下的結構抗震性能水準相對應，詳見《高層混凝土結構規程》表3.11.1。性能指標的確定直接影響到整個結構體系的計算和未來的工程經濟性，所以一個合理的性能指標非常重要，對于一般的超限高層建筑結構，一般選用性能目標B、C、D。根據本工程結構特點和超限類型并征詢業主的意見，選用性能目標為D+級（性能水準1、3、5）。按高規條文說明也建議：特別不規則的、房屋高度超過B級高度很多的高層建筑或處于不利地段的特別不規則結構，可考慮選用A級性能目標；房屋高度超過B級高度較多或不規則性超過本規程適用范圍很多時，可考慮選用B級或C級性能目標；房屋高度超過B級高度或不規則性超過適用范圍較多時，可考慮選用C級性能目標；房屋高度超過A級高度或不規則性超過適用范圍較少時，可考慮選用C級或D級性能目標[2]。選擇性能目標時，一般需征求業主和有關專家的意見。根據本工程結構特點和超限類型并征詢業主的意見，選用性能目標為D+級（性能水準1、3、5）。

3.2結構構件抗震等級的確定

確定抗震等級首先應確定建筑的抗震設防類別，根據規范規定，建筑面積約17000m2或營業面積7000m2以上的商業建筑應劃為重點設防類。而本工程底下7層為商業，以上為酒店和辦公，雖然本工程底下7層面積不大，但考慮到裙房一起總商業建筑面積超過17000m2，故雖然跟裙房已設結構縫分開，但消防疏散是一起考慮的，底下7層設防類別按重點設防類，以上各層按標準設防類[3]。當地下室頂層作為上部結構的嵌固端時，地下一層相關范圍的抗震等級應按上部結構采用，地下一層以下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應低于四級。本工程具體抗震等級劃分詳見表1。

結構構件抗震等級　表1

3.3彈塑性變形驗算的方法的選取

《抗震規范》及《高層混凝土結構規程》皆規定了，超過150m的高層結構應做彈塑性變形驗算，而《抗震規范》規定了可采用靜力彈塑性分析方法或彈塑性時程分析法等[4]。對于超限高層，到底采用靜力彈塑性分析還是彈塑性時程分析，《高層混凝土結構規程》第3.11.4條做了規定：“高度不超過150m的高層建筑可采用靜力彈塑性分析方法；高度超過200m時，應采用彈塑性時程分析法；高度在150m～200m之間，可視結構自振特性和不規則程度選擇靜力彈塑性方法或彈塑性時程分析方法。高度超過300m的結構，應有兩個獨立的計算，進行校核”。根據該條款的條文說明，對于高度在150m～200m的基本自振周期大于4s的應采用彈塑性時程分析方法[2]。本工程基本自振周期Y向為4.14s，X向為4.10s，故采用了動力彈塑性時程分析法。

3.4彈塑性時程分析中地震波的選取

在進行動力彈塑性時程分析的時候，往往很難選擇到合適的地震波，超限審查要點中明確要滿足規范規定，并明確地震持續時間一般不小于結構基本周期的5倍，分析結果，3組取包絡，7組取平均值。《高層混凝土結構規程》第4.3.5條規定了“多組時程曲線的平均地震影響系數曲線應與振型分解反應譜法所采用的地震影響系數曲線在統計意義上相符”等，本工程工程采用MIDAS Building進行動力彈塑性時程分析，選波時主要考慮三點：第一，初步判斷看持續時間，從首次達到該時程曲線最大峰值的10%那一點算起到最后一點達到最大峰值的10%為止，有效持續時間一般為結構基本周期的5～10倍，并不小于15s；第二，二次判斷看地震影響系數與設計反應譜數據在統計意義上相符，主要振型周期點上相差不超過20%；第三，基底剪力S與振型分解反應譜法結果R相比，單條波：65%R≤ S≤ 135%R；多條波平均值：80%R≤ M≤ 120%R。圖2為規范譜和地震潑譜對比圖，圖中看到幾個周期點基本相符。

圖2　規范譜和地震潑譜對比圖

3.5地震作用設計參數的選擇

超限高層一般均需做地震安全性評價，安評單位會提供相應的地震作用設計參數，一般與規范規定的有差距，而審查要點則明確了，選擇預期水準的地震作用設計參數時，中震和大震仍按規范規定的設計參數采用，而小震（多遇地震）一般選擇兩者中的大值[1]。

3.6建筑使用年限的確定

一般超限建筑對投資方來說相當重要，若投資方提出的所謂設計使用年限100年的功能要求，或者因為與其它100年使用年限的工程相連，投資方要求該工程要滿足100年使用年限。這種所謂的100年使用年限僅僅是耐久性100年的要求，則抗震設防類別和相應的設防標準仍按本標準的規定采用[3]。

4　結論

合肥花園賓館改擴建一期工程主樓在超限審查報告編制過程中遇到了一些問題，筆者在相關專家的幫助下解決了上述問題并且找到了依據。對本工程抗震性能指標以及結構構件抗震等級的確定、彈塑性變形驗算的方法、地震波的選取以及地震作用設計參數的選擇等作了簡單的見解和闡述，對進行超限審查工作的設計人員具有一定的借鑒和指導意義。

[1]建質[2015]67號，超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點[S].

[2]JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結構技術規范[S].

[3]GB 50223—2008，建筑工程抗震設防分類標準[S].

[4]GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].

TU318

B

1007-7359(2016)03-0080-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.027

郝成義（1981-），男，安徽六安人，畢業于合肥工業大學，碩士；工程師，國家注冊一級結構工程師。