淺談某住宅超限結構抗震性能設計

【摘要】本項目為126米剪力墻結構的超限高層住宅，采用SATWE及ETABS進行彈性時程分析，EPDA&PUSH進行彈塑性分析，同時用ETABS進行樓板應力分析。通過分析得出結構能滿足抗震性能設計的要求，可供同類工程參考。

【關鍵詞】超限結構；彈塑性分析；性能設計

1、工程概況

本工程位于佛山市夏西良沙路，由5棟41層的超高層住宅樓及周圍裙樓組成，其中5#樓建筑高度最高126米，抗震設防烈度7度，設防地震分組第一組，場地類別Ⅱ類，特征周期0.36s（安評報告數據），中震和大震的特征周期按規范取用，抗震設防分類為丙類。因5#高度超過A級高度，同時具有多項不規則，根據相關規范要求需要做超限結構設計審查。

2、結構體系

5#結構采用剪力墻結構，結構的主要抗側力構件為剪力墻，主要設置在電梯間核心筒、東西兩側以及部分內隔墻位置，以提供結構的抗側及抗扭剛度。首層架空層由于建筑使用需要，層高大于其上標準層。為了減少樓層剛度突變，同時保證豎向抗側力構件抗剪承載力無太大突變，設計中對各棟底部的剪力墻都作了加厚處理，墻厚為300～450mm。 樓蓋體系均采用現澆鋼筋混凝土梁板體系，整體性良好。

3、抗震性能設計

按照國內現行抗震設計規范，要求建筑結構采用三水準進行抗震設防，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，根據《高層建筑混凝土結構技術規程》，結合本工程情況，經與建設單位協商， 5#樓性能目標定為D級，見表3.1：

表3.1結構構件抗震性能目標.

3.1多遇地震性能設計

多遇地震結構計算考慮偶然偏心地震作用，雙向地震作用，扭轉耦聯及施工模擬3，且進行彈性時程分析。選取II類場地上兩組實際強震記錄TH2TG035波和TH3TG035波，以及一組人工模擬的場地波進行彈性時程分析，并對分析結果進行放大調整，以確保平均底部剪力不小于振型分解反應譜法結果的80%，每條地震波底部剪力不小于反應譜法結果的65%。各條時程地震波時程分析結果中的層間位移角曲線形狀均較相似，但架空層部分斜率較大，反映出由于本工程各棟架空層層高較高導致側向剛度突變，為保證滿足“抗規”第3.4.2條側向剛度規則性要求，需特別增大該部分的豎向構件剛度，并在設計中適當加強該部位構件的配筋。

3.2設防地震性能設計

對設防烈度地震（中震）作用下，除普通樓板、次梁以外所有結構構件的承載力，按中震不屈服計算，不考慮規范規定的構件內力增大、調整系數。根據規范提供的地震影響系數和阻尼比。個別墻在中震作用下出現屈服，部分樓層的個別連梁、框架梁的配筋需求比多遇地震作用下的需求要高，僅小部分連梁和框架梁出現屈服情況。對于剪力墻底部加強區出現抗彎屈服時，通過調整其截面尺寸或豎向分布鋼筋配筋率加強至1.2%，調整后重新進行中震不屈服計算，經過結構分析計算，滿足設防地震作用下抗震性能設計目標。

3.3罕遇地震性能設計

按規范要求的“大震不倒”的抗震設防目標，采用PUSHOVER程序對建筑物在罕遇地震作用下進行靜力彈塑性推覆分析。加載順序與水平荷載豎向分布模式

分兩步進行加載。第一步為施加重力荷載代表值，并在后續施加水平荷載過程中保持恒定。第二步為逐步施加豎向分布模式為倒三角形的水平荷載。

在罕遇地震作用下，性能點處各層彈性位移角最大值均小于1/120，符合《高層建筑混凝土結構技術規程》規定，建筑物可實現“大震不倒”的抗震設防目標。結構在加載開始時，極少數連梁出現損傷，在性能點處時6層以下剪力墻主要在底部推覆的受拉一側出現小面積的損傷，與其相交的同推覆向的墻也同時出現一些損傷，但未有連續發展的情況出現。為確保結構中震可修，在5層樓面以下根據中震計算結果適當增加墻體配筋率，底部墻體分布筋配筋率增加0.6%，并適當增加1-5層結構梁配筋，增加結構延性，避免屈服破壞。

結語：

本工程雖然超過A級高層建筑適用高度，但結構形式比較簡單、體型規則，我們在設計中充分利用概念設計方法，對關鍵構件采取了加強措施，保證結構能滿足抗震性能設計的要求。

參考文獻：

[1]建筑抗震設計規范-（GB50011-210）.中國建筑工業出版社.

[2]高層建筑混凝土結構技術規程-（JGJ3-2010）.中國建筑工業出版社.

作者簡介：

王春志，廣東華方工程設計有限公司。