某高位转换超限高层抗震设计实例浅析

王兵弟

摘要：对高烈度区高位转换超限高層实例抗震分析，阐明合理布置选型、控制各项参数，对超限项采取抗震措施，对关键构件进行抗震性能设计。

关键词 ：超限;高位转换;性能设计;抗震措施

一、工程概况

主楼地下2层地下室与地下车库相连，地上29层（有3层裙房），三层以上住宅，裙房无地下室。房屋高度85.70米。房屋高宽比6.10。商业沿街要求大空间。抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度值0.20g，设计地震分组第三组，场地类别II类，地面粗糙度类别C类，基本风压0.30 kN/m2， 多遇地震水平地震影响最大值αmax=0.16，特征周期0.45s，设计使用年限50年。

二、结构选型及布置

依功能，主楼采用部分框支剪力墙结构体系，梁式转换，转换梁在三层顶（裙房顶），裙房采用框架。据地质，主楼基础平板式筏形基础，裙房基础人工挖孔灌注桩。商业和标准层结构平面如图：

三、结构设计

此工程为B级高度高层建筑。抗震设防类别一～三层为乙类，其余层为丙类。底部加强区抗震等级特一级，其余部位一级。

（一）结构整体计算：

1、多遇地震，采用两种不同的力学模型进行分析比较。模型选用中国建筑科学研究院PK.PMCAD的结构分析程序《SATWE》（ V3.1.5版）和《PMSAP》（ V3.1.5版）。并采用SATWE弹性动力时程分析补充计算。弹性动力时程分析时，选用软件地震库中的天然波5条，人工波2条，记录时间长不小于20s，地震加速度时程曲线的最大值70cm/s2。2）罕遇地震作用下薄弱部位进行弹塑性变形验算，选用《弹塑性静力分析软件（PUSH）》进行分析。

（二）关键构件补充计算（抗震性能目标选D级）

1、对易出现薄弱部位及关键部位，进行抗震性能设计。关键构件（底部加强区的落地剪力墙，框支框架）在设防地震作用下用SATWE程序进行中震抗剪弹性，抗弯不屈服设计。2、底部加强区的落地剪力墙及框支框架在罕遇地震作用下，满足受剪截面控制条件。3、在中震不屈服地震作用下对外纵墙的名义拉应力验算，采取合理的抗震措施。4、框支梁和框支柱采用型钢梁和型钢柱以减小截面满足功能和相关规范承载力等设计要求。5、指定第3层（转换层）为薄弱层，据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）3.5.8和4.3.12条乘1.25放大系数，以加强转换层部位构件承载力。

（三）进行整体抗倾覆验算以基底零应力区的面积百分率为控制指标。

四、计算结果分析

（一）多遇地震主要计算结果

结果表明，数据基本相近，各控制指标满足规范要求，结果合理有效，模型能较为真实反映结构实际受力。配筋设计时采用SATWE的结果。

（二）弹性动力时程分析结果知，每条时程曲线所得结构底部剪力不小于振型分解反应谱法结果的65%，所选7条时程曲线所得结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法结果的80%，7条波时程法结果平均值小于振型分解反应谱法（CQC法）计算结果，结构无薄弱层或明显薄弱部位。此处不具体列举计算结果。

（三）（PUSH）分析弹塑性层间位移角最大值1/215小于1/135，满足规范要求。

（四）依计算知，多遇地震基础底未出现零应力区，罕遇地震基底零应力区的面积百分率为20%，满足设计相关要求。

五、抗震加强措施

在满足规范一般要求外，还采取一些构造加强措施：外纵墙约束边缘构件配筋率≥1.30%，并≥8根18。箍筋全高加密，配箍特征值增大10%;提高约束边缘构件高度范围内剪力墙最小配筋率，外纵墙≥0.35%，其它墙≥0.30%;控制外纵墙轴压比≤0.40;约束边缘构件高度取底部加强区及其上两层，约束构件之上增加两层过渡层;角窗处边缘构件沿墙通高为约束边缘构件且所在房间楼板厚取150mm，双层双向配筋，约束构件间设斜向暗梁;主楼范围内转换层楼板加厚至180mm，上下层板厚150mm，均双层双向配筋且每层单向配筋率≥0.25%。

六、结语：

高烈度区高位转换超限高层建筑结构设计有些难度，希望依此浅析，供类似工程参考体会。

参考文献：

[1]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中国建筑工业出版社

[2]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）中国建筑工业出版社

[3]多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例  李国胜编著