嘉定宝龙广场商业裙房超限设计

嘉定宝龙广场商业裙房超限设计

董春来

上海天华建筑设计有限公司200235

摘要：某工程采用框架结构体系，房屋高度26.6米，总平面尺寸约为97mx70m，存在楼板不连续、扭住不规则、竖向构件不连续等超限情况，属超限高层建筑。本文从结构体系、结构设计计算要点及采取的抗震加强措施出发，介绍本工程的结构分析与设计过程。

关键词：商业裙房；框架结构；超限设计

1.项目概况

嘉定宝龙城市广场项目用地位于上海市嘉定区新城，东至阿克苏路、南至宝塔路、西至德富路、北至天祝路。整个项目由3栋高层（公寓办公楼3、4#，办公楼5#）和2栋4~5层商业裙房（商业裙房1、2#）组成，3栋高层在地下室顶板以上设置抗震缝和裙房脱开，商业裙房1#内部在地下室顶板以上设置抗震缝形成一共5个结构单体，地下室顶板以下形成两层大地库。地块总用地面积为40904.8m2，总建筑面积为198909.03m2。

公寓办公3、4#和办公楼5#以及商业裙房1#影院部分属于超限高层建筑。本文主要介绍商业裙房的抗震超限设计。

图1建筑效果图

商业裙房地上5层，总平面尺寸约为97mx70m。高度达到26.6米，属于高层建筑。由于建筑造型及功能的需要，商业裙楼具有平面及竖向多项不规则情况，商业裙房的平面如图2所示

图2商业裙房平面图

2.基础设计

商业裙房1#影院部分采用桩基+承台，筏板厚650mm，承台厚度1400mm；抗压桩采用PHC400AB管桩，单桩抗压承载力设计值为1400KN；抗拔桩采用PHC400AB管桩，单桩抗拔承载力设计值为400KN。

3.上部结构体系及超限情况

3.1上部结构体系

裙房虽由于东南侧影院存在已属高层，但其层数不多，总体而言地震力不大，取框架结构也能满足抗侧要求。经初步试算，结构的周期、位移、振型、地震剪力等主要计算整体指标基本能满足规范要求。由于裙房水平向尺寸大，平面规则性差，位移比难于满足规范要求，为加强结构四周，考虑在西南区域影院的建筑外墙、楼梯间等位置增大框梁高度增强抗侧能力。

考虑到建筑功能的因素，因此裙房选择灵活性更高的框架结构，一般结构构件采用普通钢筋混凝土，混凝土强度等级为C40，柱截面尺寸为800x800，框架梁截面尺寸为400x800，楼板厚度为120mm。

3.2结构超限检查

按照《上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则》，结合建设部《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，裙房的不规则情况见表1.由表1可判断裙房为超限高层建筑。

4.结构计算分析

4.1主要计算参数

联合裙楼的抗震设防烈度为7度，抗震设防类别为乙类。设计基本地震加速度为0.10g，所属的设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅳ类，基本风压为0.55KN/m2，地面粗糙度为C类。框架抗震等级为一级。

4.2结构抗震性能目标

根据《建筑抗震设计规范》以及《高层建筑混凝土结构技术规程》相关条文及条文说明，本项目参考《高层建筑混凝土结构技术规程》整体性能目标为“D”，具体如下：

4.3多遇地震下的弹性时程分析

整体分析分别采用YJK和PMSAP两种程序进行计算，采用振型分解反应谱法计算地震作用，并考虑偶然偏心及双向地震作用，分析结果见表4.两种软件分析得出的结构反应特征基本吻合，结构周期比、层间位移角及位移比均能满足规范要求。

上述计算结果可以看出，每条地震波大于反应谱法的65%且小于反应谱法的135%；各条地震波的平均值大于反应谱法的80%且小于反应谱法的120%。因此，时程分析和反应谱法所得底部剪力基本接近，所选取的地震波满足规范的要求。反应谱法计算的基底剪力略大于弹性时程分析平均计算结果，在后续结构设计中，采用反应谱法计算结果进行设计。

4.4静力弹塑性分析

为避免地震作用下结构薄弱部位较早破坏导致严重后果，对商业裙房进行了PUSHOVER弹塑性静力分析。在验算弹塑性层间位移角时，根据上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》的规定，地震影响系数最大值取0.45，场地特征周期取1.1s，结构弹性状态阻尼比取0.05。结构性能点处X向和Y向楼层最大层间位移角分别为1/185和1/133，分别位于3层和4层，均小于大震作用下弹塑性层间位移角限值1/50。宏观上表明结构能满足“大震不倒”的抗震性能。分析结果表明，X向和Y向加载的结构塑形发展规律基本相同。以X向加载为例，在小震作用下，整体结构保持弹性，构件中均未出现塑性铰。在大震作用下，随着推覆力的增加，塑性铰首先在梁端。当推覆力的进一步加大至33步时，柱的塑性铰首先出现在二层。随着推覆力的进一步加大，沿加载方向较多梁端出现了塑性铰，柱的塑性铰逐渐向其他层开展。在大震性能点对应时刻，沿加载方向大部分梁均已出现塑性铰，各层框架柱均已出现了塑性铰。由于此时柱出现塑性铰的个数较少，结构仍具有一定的抗侧力能力，整体结构不会发生倒塌。随着侧向力的增加，结构变形进一步加剧，底层局部柱发生破坏，最后由于底层柱出现塑性铰而形成破坏。

5.抗震构造加强措施分析

本单体属A级高度的超限高层建筑，采用框架结构应加强仅有的一道防线，设计中采用的加强措施如下：

1）调整抗侧力结构的布置，尽量使结构两方向刚度布置均匀，增大结构的抗扭刚度，加强外围构件的刚度

2）夹层楼板厚度加厚至150mm，对应上层楼板也适当加厚。并加强走廊楼板配筋。

3）本层楼板进行PMSAP弹性板应力分析，小震下控制混凝土主拉应力小于混凝土抗拉强度标准值，中震下保证钢筋不屈服）

4）商业裙房中的楼梯按整浇设计，整体指标计算时不考虑楼梯刚度影响，楼梯周边构件按沪建建管办[2012]16号文件考虑楼梯的影响。

5）商业裙房尽管已设置抗震缝分成若干单体，影院部分平面还是长度达到60x90米左右，在设计和施工中拟采用设置后浇带、添加减水剂、控制现场的合拢温度等措施，以达到抵抗或减小温度引起的楼板应力：

6）对于工程中悬挑较大部位（达到6m左右），该工程拟采用预应力做法，以减小挠度变形的影响。

7）对于工程中（如影院部分）转换梁转换柱采用计算时对其进行定义，并适当加强配筋及相接部分的板厚。

8）对于工程中的穿层柱，计算时对其定义计算长度，并对其加强纵向配筋，适当加强箍筋。

6.结语

商业裙房（影院部分）属于A级超限高层建筑。存在扭转不规则、平面不规则、竖向构件不连续三向不规则。在结构设计中采取了较为合理的结构布置，并对结构的薄弱处采取了有效的构造加强措施，从而减小了由于平面和立面不规则带来的不利影响，结构仍然具有良好的抗震性能，计算的各项结果满足现行的规范和规程的要求。

YJK和PMSAP两种程序的反应谱法和时程分析计算结果比较吻合，对关键构件设定了抗震性能化目标，进行了弹性、弹塑性计算分析，补充了关键构件在中震和大震下的验算，通过以上计算分析和针对不规则处采取的相应的抗震加强措施，本工程的抗震性能能满足规范要求，也满足建筑的使用要求，设计方案是可行的、安全的，可以为类似工程设计提供参考。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范GB50010-2015

[2]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010

[3]上海嘉定宝龙城市广场项目超限高层抗震专项审查报告