超限高层结构抗震计算分析及结构设计

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1、超限高层结构抗震计算分析及结构设计【】本文结合某复杂超限高层建筑结构，采用结构空间有限元分析软件对该超限高层结构进行抗震计算以及分析，根据所得到的结构自振特性、层间位移等计算结果以及现行规范对该高层结构进行超限评估。评估结果表明，本超限高层结构设计中所采取的抗震计算分析要点以及相应抗震构造措施对于实现超限要求相当有效，为实现超限高层结构及关键技术措施提出借鉴。　　【关键词】超限高层结构；复杂结构；抗震计算分析；平立面规则性　　　　1工程概况　　本项目位于南京市浦口区，处于柳州路与滨江大道交汇处。拟建威尼斯水城第三街区由T2、T

2、3、T4、T6、T8号楼住宅楼、商业X点、会所、地下车库组成，其中T3，T4，T6，T8号楼高层住宅均由3个单元组成，在±0.000标高以上各单元之间均设防震缝分开。其中T2为超限高层住宅，其超高层住宅的具体层数、高度、单元组成、结构形式、基础形式等见表1所示。基本风压按100年重现期取为0.45kN/m2，雪压按50年重现期取为0.65kN/m2。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计分组第一组，场地类别Ⅲ类，特征周期0.50S（由地质报告提供）。结构安全等级均为二级，设计使用年限为50年，建筑抗震设防类

3、别为标准设防类（丙类）。　　拟建场地在勘探深度内全为第四纪全新统新近沉积土层。在83m深度内所揭露的土层，按其沉积环境、成因类型，以及土的工程地质性质，自上而下分为4大层，13个亚层。场地内及其附近无污染源存在，地下水及地基土对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有弱腐蚀性。场地浅层20米深度范围内存在②-1、②-3、②-4、②-5饱和粉土、粉砂层层分布，综合判定场区为中等液化场地。②-1层桩周土摩阻力折减系数取1/3；②-3层桩周土摩阻力折减系数取2/3；②-4层桩周土摩阻力折减系数取1.0。由地基土特性发现，场地内⑤

4、-2层中风化泥质砂岩，土性较好，其单桩承载力和变形可以满足高度接近150米的高层建筑设计要求，故选择⑤-2层中风化泥质砂岩作为超高层住宅的桩端持力层，桩型选用直径800mm钻孔灌注桩，单桩承载力特征值4600kN，桩基计算沉降量约40mm。　　2超限结构类型与布置　　对于结构类型来说，高层建筑由于出现超限，所以其结构类型以及结构构件布置等相当讲究，这将决定超限结构是否能满足其抗震以及抗风等问题。为此，在考虑结构类型以及布置方面的加以考虑：　　2.1本主楼结构形式采用剪力墙结构，结构高度为145米，结构高度超过《高规》A级高度钢

5、筋混凝土结构最大适用高度，但符合《高规》B级高度钢筋混凝土结构最大使用高度范围之内。主楼与地下车库连为一体，主楼±0.000标高设为嵌固端，为解决高层与地下车库之间差异沉降问题，主楼与地下车库在基础及顶板设置沉降后浇带，并严格控制主楼的绝对沉降，桩端持力层选择入中风化岩。主楼平面形态为Y字型，平面属于不规则形状，主楼核心筒与各单元入户之间采用廊桥形式刚性连接。核心筒区与各单元之间设天井以满足建筑采光通风所需。平面展开总长度约88米左右，为减少温度对结构的影响，主楼范围内设置了两条温度后浇带。　　2.2本项目建筑立面为典型的欧式

6、风格，屋顶采用大面积屋顶构架，且高度较高，如采用砼浇筑，势必导致自重较大，顶部地震力鞭梢效应明显，且施工困难。在不改变其立面风格的前提下，大部分屋顶构架均采用钢结构制作，自重大大减轻，同时给施工带来较大方便，结构计算时按混凝土构架补充建模输入以考虑风荷载及地震力对下部结构的影响。　　2.3本工程核心筒区域与各单元入户之间采用廊桥形式连接，住宅左右单元与中间单元之间连接楼板宽度也较小，考虑到连接宽度较小以及核心筒区域开洞面积较大，廊桥及核心筒区域、住宅左右单元与中间单元结构楼板均做加厚处理，并在结构结算时定义为弹性楼板，真实反映

7、楼板平面内刚度变化。立面上各层刚度基本均匀，44层立面收进面积不超过25%，48~49层立面收进超25%，属于竖向不规则，收进层数为2层且已经接近屋面。　　　　3超限高层结构计算分析要点　　3.1超限高层分析要点　　按照《高规》第3.3.4条要求，7度区100米以上建筑应进行弹性动力时程分析，本次审查对主楼进行了弹性动力时程分析，按照《高规》第3.3.5条要求选取了五条天然波和两条人工波进行多遇地震下弹性动力时程分析，所选地震波由甲方委托中国地震局工程力学研究所提供。　　计算分析结果主要包括动力特性分析（周期、振型、扭转周期比

8、）、位移和扭转位移比分析（位移、考虑偶然偏心的扭转位移比）、质量分布分析、轴压比分析、刚度比分析（各层刚度比、地下室嵌固端上下刚度比）、地震剪力系数分析以及振型参与质量与总质量之比、舒适度验算以及各层轴压比简图。　　3.2本超限高层情况　　由于本工程为复杂高层结构，因此按照《