某超限住宅高層多遇地震分析

文/李青青 深圳市清華苑建筑與規劃設計研究有限公司 廣東深圳 518000

1、工程概況

本項目位于某市高新區工業園，本工程由4棟住宅樓及2棟兩層商業樓組成，其中1、2、3號樓為31層，結構高度為92.75米；4號樓為30層，結構高度為90.750米，兩層地下室。涉及申報超限的為4號樓。

4#塔樓采用部分框支剪力墻結構體系。塔樓平面尺寸24.6m×23.6m，結構高度90.75m，室內外高差為0.3，結構高寬比為4.19（按等效寬度21.68m計算）。標準層層高2.95m，首層層高8.75m，地下一層和地下二層的層高為4.1和4.0m。由于建筑功能需要，結構南面二層存在局部轉換，上部剪力墻通過框支梁和框支柱將荷載傳遞至基礎。

2、荷載取值

2.1 樓面荷載

根據《建筑結構荷載規范GB 50009-2012》，同時結合業主使用要求，

2.2 風荷載

本工程地面粗糙度類別為C類，結構體型系數為1.4。50年一遇基本風壓為0.55kN/m2

2.3 地震作用

本工程設計地震分組為第一組，抗震設防烈度為6度，抗震設防類別為丙類，場地類別為Ⅱ類。

3、結構體系及結構超限設計情況

3.1 主要結構構件尺寸及材料

(見表1、表2）

3.2 樓蓋體系

4#塔樓采用現澆鋼筋混凝土樓蓋體系，標準層樓板板厚100mm～150mm，轉換部位樓板樓180mm，屋面板厚120mm。圖 3.1.3 1陰影部位轉換部位板厚180mm厚。

3.3 超限情況

4#樓結構存在扭轉不規則和、平面凹凸不規則、豎向構件不連續及個別構件錯層等一般不規則，屬A級高度超限高層建筑。

3.4 抗震性能目標簡述

本工程選擇C級性能目標。在常遇地震下，結構構件滿足性能水準1；在設防烈度地震下，結構構件滿足性能水準3；在預估罕遇地震下，結構構件滿足性能水準4。

4、多遇地震分析過程

4.1 分析計算程序

采用了SATWE和MIDAS兩種軟件對比分析，確保分析結果的合理、可靠。

4.2 周期

（見表3）

4.3 樓層剪力和樓層傾覆彎矩

（見表4、表5）

4.4 最大層間位移角

（見表6）

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上述結果表明，兩種軟件計算模型的前6階周期較為接近，結構振型參與質量系數均大于90%，第一扭轉周期與第一平動周期的比值均小于規范限值0.9，結構的第一、第二振型平動為主，第三振型為扭轉振型。

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表5給出了規定水平力作用下結構底部落地剪力墻承擔的傾覆力矩占總傾覆力矩的百分比，結果表明落地剪力墻承擔的傾覆力矩占總傾覆力矩的79%（X向）和74%（Y向），大于50%，而框支框架承擔的傾覆力矩占比小于50%。

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上述結果表明，每條時程曲線計算所得基底剪力均在振型分解反應譜計算結果的65%和135%之間；七組時程曲線計算所得基底剪力均在振型分解反應譜計算結果的80%和120%之間，滿足《高規》第4.3.5條的規定。

4.5 扭轉位移比

（見表7）

4.6 彈性時程分析

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）要求本工程采用時程分析方法進行多遇地震補充驗算。

選用五組天然波和兩組人工波進行彈性時程分析，根據時程分析的和CQC法的層剪力包絡值進行結構設計。

5、分析結論

綜上分析，在多遇地震及風荷載作用下：

（1）Satwe和MIDAS兩種軟件分析的各項指標比較接近，說明分析模型具有一定合理性。

（2）各樓層水平地震剪力系數最小值滿足規范限值要求。

（3）反應譜分析表明塔樓受力及變形均無明顯突變，結構具有合適的抗側剛度。

（4）扭轉周期與平動周期之比小于0.85，結構具有合適的抗扭剛度。

（5）X向層間位移角由風荷載控制，最大層間位移角為1/1455；Y向層間位移角由風荷載控制，最大層間位移角為1/1987，均滿足規范要求的1/800。

（6）結構剛重比、整體抗傾覆、頂點舒適度以及剪力墻墻肢軸壓比及穩定性均滿足規范要求。

（7）時程波的選取與安評反應譜在統計意義上相符，分析結果滿足規范要求。