泉州市惠安縣某超高層住宅樓抗震設計

溫偉雄

[中科博能（福建）工程設計集團有限公司，福建 泉州362000]

0 引言

隨著城市土地供應的日益緊張，超高層住宅樓因其對土地的利用率較高，市場上得到廣泛應用。超高層建筑結構的平面布置和體型更復雜，對抗震設計要求更高，保證超高層建筑結構的抗震安全尤為重要[1-2]。本文以泉州市惠安縣某超高層住宅樓為例，對超高層住宅進行抗震性能分析，介紹該結構設計關鍵節點處理措施，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

本項目位于泉州市惠安縣，有11 棟普通高層住宅和1 棟超高層住宅。本文主要介紹超高層住宅12#樓，地上48 層，建筑面積約3.2 萬m2。總平面圖和立面圖，如圖1～2 所示。

圖1 總平面圖

圖2 立面效果圖

2 地震作用

根據《建筑抗震設計規范》[3]和地質勘察報告，本工程地震作用如下：抗震設防烈度：7 度0.15g；設計地震分組：第三組；建筑場地類別：Ⅱ類；場地特征周期：0.45s。

3 結構設計

3.1 主體結構設計

本工程采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構。地上48 層，建筑結構高度為148.10m。標準層層高2.9m，建筑平面長度為40m，寬度為20.60m，高寬比為4.4。標準層平面圖，如圖3 所示。

圖3 超高層住宅標準層平面圖

3.2 超限情況

根據國家《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》[5]的規定，對所涉及的結構超限和不規則性做逐條檢查，判別超限情況見表1。本塔樓屬于B 級高度超限高層，存在扭轉不規則、凹凸不規則兩項不規則情況，需要進行抗震設防專項分析和審查。

表1 超限判別

3.3 抗震性能目標

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》[4]3.11 節進行抗震性能評估，本塔樓采用D 級抗震性能目標設計，各類構件的抗震性能目標具體見表2。

表2 抗震性能目標

對應《高層建筑混凝土結構技術規程》第3.11 節“結構抗震性能設計”中結構抗震性能水準宏觀判別，本結構預期的震后性能狀況如表3 所示。

表3 預期震后性能狀況

4 主要分析結果

4.1 整體計算指標

本工程整體計算分析采用了YJK 和SATWE 兩種軟件進行比較，在常遇地震（小震）和風荷載作用下，具體計算結果見表4-5。

表4 周期計算結果

表5 位移計算結果

綜上分析，多遇地震和風荷載作用下：

（1）經比較，YJK 和SATWE 兩個軟件的計算結果均能滿足現行國家規范及規程的要求，結構布置合理，兩種軟件的各項指標偏差較小，具有一致性和規律性，說明結構分析模型準確。

（2）在小震和風作用下，各項設計控制指標均滿足性能水準1 的抗震性能目標。

4.2 彈性時程分析

根據《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》[5]的規定，B 級高度的高層建筑結構應進行常遇地震下彈性時程分析補充計算，根據抗震設防標準、場地條件、建筑物第一振型對應的周期等因素，地震動參數選取適宜本場地的兩條人工波和五條天然波，采用YJK 軟件進行計算，結構底部剪力計算結果見表6。

表6 結構底部剪力計算結果

表6 中可以看出，每條時程曲線計算所得結構底部剪力大于CQC 計算結果的65%且小于135%，多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值大于CQC 計算結果的80%，且小于平均值的120%，地震波的選取滿足規范要求。

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》[4]，采取七組時程分析曲線時，結構地震作用效應可取時程法計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。振型分解反應譜法算出的剪力值基本能夠包絡住時程分析法的剪力值，僅41～49 結構層的時程剪力比反應譜略大。因此可以采用振型分解反應譜法進行結構設計，同時將41～49 結構層地震作用放大1.15 倍。

4.3 偶遇地震（中震）作用分析

底部加強區豎向構件偏壓承載力按中震不屈服復核，受剪承載力按中震彈性復核。經核算，在中震不屈服狀態下，局部配筋較大部位剪力墻在提高分布筋配筋率、增設型鋼后，約束邊緣構件縱筋能滿足計算要求；在中震彈性狀態下，斜截面均能滿足，剪壓比均小于0.15。

在中震不屈服狀態下，考慮恒活及地震組合，對剪力墻進行內力分析，發現在底部加強區部位外周圈墻出現拉力。對出現小偏心受拉的剪力墻采用特一級構造；拉應力超過ftk 的部分考慮用剪力墻豎向鋼筋及型鋼承擔。

4.4 罕遇地震下的靜力彈塑性分析

本項目罕遇地震下的靜力彈塑性分析采用贏建科軟件的YJK-PushOver 來實現。地震參數為地震影響系數最大值0.72、特征周期0.50s、水平荷載形式為規定水平力、考慮P-Δ效應。

推覆計算為X+向、X-向、Y+向、Y-向四個工況，在性能點處，罕遇地震作用下，剪力墻在底部加強部位只出現輕微損傷，具有足夠的安全儲備。X+向推覆出現最不利的最大樓層彈性位移角1/152 小于規范的1/120 要求，滿足“大震不倒”的要求。

5 薄弱位置加強措施

根據建筑平面功能布局，由于平面凹凸不規則，樓電梯間無樓板使樓面產生較大削弱。故凸出平面外的樓、電梯間以及外連廊等為連接薄弱處，針對該薄弱處，采用如下加強措施：

（1）陰影區域樓板均加厚至160mm，并加強配筋，樓板鋼筋按配筋率0.3%控制，且雙層雙向拉通；

（2）陰影區域樓板用有限元法補充樓板應力分析，保證小震工況下樓板應力小于混凝土抗拉強度標準值、中震工況下樓板鋼筋不屈服。

6 結論

綜上所述，本工程屬于超高層剪力墻結構，雖然高度超限，平面凹凸不規則，但結構布置合理，采用兩種軟件對結構進行小震彈性時程分析、偶遇地震（中震）作用分析和罕遇地震下的靜力彈塑性分析，同時對薄弱位置采取加強措施，整體結構具有較好的剛度和承載力，結構的安全度均能滿足國家規范和規定的各項要求。本工程已通過超限審查及施工圖審查，目前處于施工階段。