大连天地软件园A-9地块T5和T6塔楼结构设计

李 军 胡玉海 孙晓刚

(大连市建筑设计研究院有限公司，辽宁 大连 116021)



大连天地软件园A-9地块T5和T6塔楼结构设计

李 军 胡玉海 孙晓刚

(大连市建筑设计研究院有限公司，辽宁 大连 116021)

以大连天地软件园A-9地块T5,T6塔楼工程为例，对比了两种软件的弹性及动力弹性，并对中震弹性、大震弹塑性进行了分析，针对本项目的特点进行了结构加强，指出经过抗震设计后的结构符合设定的抗震性能目标。

抗震结构，超高层，弹塑性时程，地震

1 工程概况

大连天地软件园A-9地块T5,T6塔楼工程位于大连市高新区河口湾产业区，为两栋地上45层高层住宅(互为镜像关系)，两栋塔楼结构高度为135 m超限高层住宅。单体地下及地下车库为地下2层。建筑效果图及剖面图如图1所示。

2 结构体系及设计参数

2.1 结构体系

T5号、T6号楼为钢筋混凝土剪力墙结构。竖向抗侧力构件为剪力墙，其厚度由650,500渐收到300,200，混凝土强度由C60降至C30。塔楼标准层结构布置图如图2所示。

2.2 抗震主要参数

结构抗震设防类别丙类，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值0.1g，设计地震分组第二组，场地土类别Ⅲ类，设计特征周期0.55 s(规范)，0.40 s(安评)，水平地震影响系数最大值为0.102(小震取自安评)；0.23(中震取自规范)；0.50(大震取自规范)，剪力墙抗震等级：地下2层为二级,其余为一级。

2.3 反应谱及地震波

各烈度地震下安评与规范谱的参数如表1所示。

表1 各烈度地震下安评与规范谱的参数

从表1可以看出，本场地安评反应谱大于规范反应谱，设计时必须考虑安评反应谱的影响。

3 超限判断

超限情况小结如下：结构在X向在规定水平力作用下考虑偶然偏心的扭转位移比最大值为1.31>1.2，但满足规范不应大于1.4的要求，为扭转不规则；X方向偏心率最大值为0.181 2，为偏心布置；本工程结构高度超限，达到B级高度。综上，本工程需要进行详细的抗震分析，同时需要进行超限高层抗震设防专项审查。

4 抗震性能目标

本项目结构高度135 m，为B级高度超限高层，结构抗震设计应采用基于性能化的设计方法。结构抗震性能目标定为D级。

5 小震下结构分析

本项目采用两种结构计算软件ETABS和SATWE进行了小震计算。

5.1 周期与振型

结构地下1层与地上1层侧向刚度比在X向及Y向分别为2.82与2.51，刚度比均大于2满足规范的嵌固端要求，结构的嵌固部位定为地下室顶板。

两种软件计算的周期如表2所示。

表2 两种软件计算的周期

两种软件计算的周期之比均小于0.85,两种软件计算模态基本一致。

5.2 位移角

本项目结构高度135 m，介于高规中规定的120 m与150 m之间。两种软件计算的层间位移角X向1/1 264～1/1 329,Y向1/1 143～/1 192，层间位移角均满足不超过1/1 000的要求。

5.3 基底剪力及剪重比

本项目SATWE层剪重比X向为1.92%，Y向为1.86%，满足大于规范1.6%要求。

5.4 刚重比

塔楼X向及Y向的刚重比分别为4.88和3.44，大于1.4和2.7，刚重比满足规范要求且不需要考虑重力二阶效应的影响。

5.5 弹性时程分析

本工程时程分析选用Ⅲ类场地土上的Wrightwood-Nielson Ranch地震记录(Hector Mine)和Tekirdag地震记录(KocaeliTurkey)两条天然地震波和安评提供的1条人工波，3条地震波进行时程计算所得底部剪力值与振型分解反应谱法计算结果比较，3条地震波的选择满足建筑抗震设计规范5.1.2条要求，振型分解反应谱法计算的地震作用起控制作用，其作为结构设计依据是安全可靠的。

6 中震下结构分析

按照“中震可修”的原则，采用等效弹性方法进行中震下的关键构件验算，确保其达到设定的性能指标。

6.1 中震抗剪弹性验算

底部加强部位的墙肢满足中震抗剪弹性的要求，墙肢的水平分布筋均不超筋，墙肢截面抗剪承载力满足中震抗剪弹性的要求。

6.2 中震抗剪不屈服验算

底部加强区以外的墙肢按中震不屈服进行验算，满足抗剪截面的要求。

6.3 中震偏拉偏压不屈服验算

除底部加强部位个别墙肢出现较大拉应力状态外，其余部位的墙肢均满足偏拉、偏压承载力中震不屈服的要求。墙肢未出现整体受拉的情况，保证了墙肢抗剪的有效性。

7 大震下结构分析

采用等效弹性和静力弹塑性的方法进行大震下构件验算，验证结构构件的抗震性能目标。

7.1 大震作用下主要墙肢受剪截面验算

验算了大震下主要墙肢受剪截面，无论底部加强区还是非底部加强区(变混凝土标号)的主要墙肢在大震作用下截面剪应力均满足截面控制要求。

7.2 大震作用下静力弹塑性分析

为了找出结构薄弱部位，控制整体结构的弹塑性变形，确保结构在大震作用下不发生倒塌，对主体结构进行了大震作用下的弹塑性静力分析(PUSH-OVER)。

分别沿X向和Y向施加侧推荷载，进行PUSH-OVER分析，抗倒塌验算结果如表3所示。

由表3中可以看出，结构在大震作用下能力曲线能够与需求谱曲线相交，说明结构在大震作用下不会倒塌。性能点对应的层间位移角均满足规范不大于1/120的要求，结构进入弹塑性阶段后未出现明显薄弱层，刚度分布较为合理。

表3 抗倒塌验算结果

8 结构加强措施

1)B级高度剪力墙抗震等级定为一级。2)计算中控制墙肢的重力荷载代表值作用下的轴压比最大为0.41。3)适当加强山墙端部、突出部位转角处节点构造措施：约束边缘构件上延至轴压比不大于0.3处,相应暗柱截面加长，最小配筋率取1.4%和配箍特征值取0.25。4)结构静力弹塑性分析结果揭示，结构在性能控制点出现的墙肢破坏主要集中在底部及顶部几层外围墙肢上，基本都是长度较短且分布在洞口两侧的墙肢，而建筑物这种洞口短墙数量较多，设计时将适当提高构造措施进行加强：加大底部加强区及顶部三层窗洞附近的短墙截面配筋率、配箍率,短墙最小配筋率取1.2%和配箍特征值取0.15。5)转角窗处是结构相对薄弱的部位，其两侧的墙肢在中震弹性单向地震力作用下出现拉力，其构造加强措施为转角窗两侧约束边缘构件沿建筑物全高度布置，并在底部加强区约束边缘构件中增设型钢暗柱；与转角窗相接楼板也采取加强措施：楼板取为150 mm厚，钢筋双层双向通长至相邻板块，墙肢间楼板内增设暗梁，以增大水平刚度。6)结构南侧部分户纵墙长度超过8 m，为了减小刚度，在这些墙中间增设“结构洞”。“结构洞”边设置边缘构件，洞顶设置连梁，洞内弱配筋。

9 结语

本超限项目对抗震性能化设计所设定的各项抗震设防目标，进行了弹性、弹塑性、中震和大震不屈服计算以及小震时程分析，各项指标均满足规范要求，各种加强措施保证了结构的安全可靠。并于2012年1月通过了辽宁省初步设计抗震设防专项审查。

注：超限文件编制过程中感谢大连建筑设计研究院有限公司结构首席总工程师王立长和技术处结构总工程师曲鑫蕃的帮助和指导。

[1] 徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社,2005.

[2] 傅学怡.实用高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社,2010.

[3] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[4] 建质[2010]109号，超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点[S].

[5] JGJ 3—2010,高层建筑混凝土结构设计规程[S].

[6] GB 50020—2010,混凝土结构设计规范[S].

Design of A-9 block T5 and T6 tower building structure of Tiandi software garden in Dalian

Li Jun Hu Yuhai Sun Xiaogang

(Dalian Building Design Academy Co., Ltd, Dalian 116021, China)

Taking A-9 block T5 and T6 tower building engineering of Tiandi software garden in Dalian as an example, the paper compares elastic performance and dynamic elastic performance of two kinds of software, carries out an analysis for medium-size elastic and large-size elastic-plastic performance, and carries out structural strength in light of the project characteristics, and finally points out that: the designed anti-seismic structure meet seismic-resisting performance demands.

anti-seismic structure, super high-rise building, elastic-plastic time-history, earthquake

1009-6825(2017)16-0039-02

2017-03-27

李 军(1975- )，男，高级工程师，国家一级注册结构工程师

TU352.11

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