正奇未来城1栋B座塔楼结构超限分析

正奇未来城1栋B座塔楼结构超限分析

肖鹏

深圳机械院建筑设计有限公司518000

摘要：正奇未来城1栋B座塔楼高度150m，是办公和商业的综合使用功能的超高层建筑，采用了框架-核心筒结构体系。介绍了该工程的结构选型、抗震性能目标以及主要中震和大震的分析结果。采用了Building软件进行了罕遇地震弹塑性分析，计算结果表明，弹塑性位移角满足要求。该工程结构安全可靠，满足抗震性能设计目标。

1.工程概况

正奇未来城位于广东省深圳市坪山新区深汕路以东，龙坪路以北，金牛路以西，金全路以南。内部被正盛路和正启路分为四个板块。本项目集新型产业、商业一体，总建筑面积87.4693万平方米，地下3层，地上由7栋超高层建筑和3栋普通高层建筑裙房商业组成的建筑群。其中1栋B座塔楼地上34层（3层地下室），结构高度153.300m，最大建筑高度（含幕墙）为162.3m。其中第6、20层为避难层，层高分别为7m和5.1m，首层层高为11m为商业架空层，2~6层为商业用房，层高为4.5m。本文介绍1栋B座塔楼抗震设计。

结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级。抗震设防类别为丙类，抗震设法烈度为7度（0.1g），场地土类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.35s，基本风压取0.70kN/m2，地面粗糙度为C类。

2.结构选型

1栋B座塔楼主体采用框架-核心筒混合结构，核心筒采用型钢混凝土剪力墙，外围框架柱采用混凝土柱，外框架及核心筒抗震等级均为一级。核心筒X向高宽比为2.81，Y向高宽比为4.58。核心筒面积占标准层面积比例约15%，占比较小。

3.结构超限情况及抗震性能设计目标

本项目结构高度为153.3m，未超过《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)(简称高规)规定框架-核心筒7度区最大适用高度180m的限值;塔楼结构高宽比为4.58，未超过限值7;由于首层又11m架空层，有刚度突变、构件不连续、承载力突变等情况。

本工程根据粤建市函【2016】20号《广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》，对规范及结构不规则性的条文进行了检查。

3.1建筑结构高度超限检查

3.2建筑结构一般规则性超限检查

具有下列三项及以上为不规则，如表所示。

注：1、序号a、b不重复计算不规则项；Ⅰ类扭转不规则及Ⅰ类竖向构件不连续可各计0.5项不规则；2、局部的不规则，视其位置、数量等对整个结构影响的大小判断是否计入不规则的一项。

3.3抗震性能目标

综上所述，本栋塔楼为高度超限。参考高规及抗规有关章节，制定抗震性能目标为C级（水准为：多遇1，设防3,罕遇4）。具体构件抗震性能目标详见表3.3-1。

4.罕遇地震作用下非线性地震反应分析与抗震性能评价

弹性时程相应地震波小震底层地震力：场地波X:13224.93KN;Y:10757.08KN；

天然波1X:14496.91KN;Y:9670.724KN；

天然波2X:13998.66KN;Y:12086.07KN。

图1为剪力墙在X向大震作用下的墙体剪应变等级，由图可知，95.5%混凝土剪应变等级处于开裂前工作状态；2.6%混凝土剪应变等级处于开裂后屈服前；1.9%混凝土剪应变等级处于屈服后状态（主要集中在底部墙脚及核心筒剪力墙变化处）。

图2连梁在Y向大震作用下的抗剪性能屈服状态。由图可知，77.9%的连梁构件处于第一屈服阶段，即开裂至屈服前状态；22.1%的连梁处于屈服后状态，且由延性指数可知，延性系数大于5的为0.3%，且分散于不同楼层，对结构的整体安全不构成威胁，连梁仍具有较大的变形耗能能力。

图3为框架梁在Y向大震作用下的抗弯性能屈服状态。由图可知，6.5%的框架梁构件处于弹性状态；24.8%的框架梁构件处于第一屈服状态，即开裂状态；68.7%的框架梁处于屈服后状态；右图为抗剪性能屈服状态，由图可知仅有0.1%的框架梁处于屈服状态，满足强剪弱弯的设计要求。在Y向大震作用下框架梁起到了较好的耗能作用。

图1图2图3

X、Y两方向地震波作用下构件的屈服顺序基本一致，以X向为例，将不同时间对应的框架梁的屈服状态列于图10.3-24～33。

由图10.3-24～33可知，框架梁和连梁的出铰顺序为：

1）、第2s时81.5%框架处于开裂到屈服前工作状态；

2）、第4s时12.2%的框架梁屈服；

3）、第6s和8s时分别有31.4%和43.2%的框架梁屈服；

4）、第12s，14s时分别有54.9%和55.9%的框架梁屈服；

5）、第16s，18s时有57.4%的框架梁屈服,塑性铰进一步发展；

6）、第20s时60.3%的框架梁屈服，塑性铰基本稳定。

综上所述，该结构主要是通过框架梁的屈服作为第一道耗能防线，有效的保护了竖向构件，实现良好的耗能机制。

5.总结

1)对于多遇地震，采用两种软件YJK和MidasBuilding进行了反应谱分析，同时采用YJK进行了弹性时程分析，完成了第一水准的分析；

2)对于设防地震，采用YJK进行了中震弹性以及不屈服的补充分析；

3)对于罕遇地震，采用YJK进行了大震不屈服反应谱补充分析，采用MidasBuilding进行了动力弹塑性时程分析，对结构的受力及变形进行了进一步补充分析。

经过三个水准的分析，由其结果可知，该结构满足抗震性能目标设定的在指定地面运动下的各项抗震性能水准要求，是安全、可靠、合理且满足规范要求的。

参考文献

[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].

[2]粤建市〔2016〕20号《广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》[S].