1、 “成都金牛XX场写字楼”超限高层建筑抗震设计可行性论证报告超限高层建筑抗震设计可行性论证报告兰州城关XX场7号楼（甲级写字楼） 2012年10月 兰州城关XX场7号楼（甲级写字楼）超限高层建筑抗震设计可行性论证报告目录1 工程概况11 工程概况12 设计依据.53 设计条件和参数53.1 结构设防标准53.2 荷载53.2.1 竖向荷载53.2.2 风荷载63.2.3 雪荷载63.3荷载效应组合73.3.1 无地震作用组合73.3.2 有地震作用组合73.3.3 中震不屈服组合73.3.4 中震弹性组合83.3.5 大震组合83.4主要勘察成果83.4.1 地貌地形83.4.2 场地地质条件2、83.4.3 水文地质条件83.4.4 场地抗震性能83.4.5 地勘报告建议94 结构体系94.1上部结构型式94.2结构材料和主要构件尺寸94.2.1 混凝土94.2.2 钢筋94.2.3钢材94.2.4 主要构件尺寸及混凝土强度等级95地基基础设计105.1 基础持力层105.2基础形式105.3地下室抗浮115.4地下室环境类别及混凝土抗渗等级125.5建筑物的沉降控制、温度应力控制126 写字楼超限高层建筑结构设计及可行性分析126.1 写字楼结构体系及平面布置126.2 结构超限检查136.3 结构特点及抗震措施136.3.1 结构抗震设计参数、结构主要尺寸及抗震等级136.3.23、结构抗震设计要求及性能目标146.4 超限设计的措施及对策146.5弹性分析156.5.1 结构分析软件及分析模型156.5.2 多遇地震下的弹性分析156.5.3 中震计算296.5.4大震截面控制316.6 弹塑性分析326.7 风荷载下舒适度验算526.8 写字楼抗震设计可行性小结527、结论53附录： 结构计算书建筑结构初设图纸工程名称兰州城关XX场写字楼申报人联系方式齐英泉建设单位：齐英泉 15605363373设计单位：丁继永 13810600380建设单位兰州XX场投资有限公司建筑面积73700 设计单位北京XX建筑设计有限公司设防烈度8度0.20g，第三组勘察单位甘肃省建筑设计4、研究院设防类别标准设防类建设地点兰州市城关区建筑高度层数主楼结构高度 176.750 m（42层）；底部无裙房，地下室埋深14.4m（2层）。场地类别液化判别II类场地，波速等效剪切波速Vse为378496m/s；不考虑液化影响平面规则性结构长宽比44.1/39.7=1.11核心筒长宽比22.0/18.4=1.20基础持力层平板式筏板埋深14.4m，底板厚度2.2m，核心筒下2.7m；持力层为卵石，根据平板载荷实验，承载力特征值为807Kpa,压缩模量为40MPa。竖向规则性结构高宽比176.75/39.7=4.45核心筒高宽比176.75/18.4=9.6结构类型钢筋混凝土框架-核心筒抗震等5、级框架：特一级；核心筒外墙：特一级计算软件PKPM-2012YJK-2012Midas Building2012ABAQUS6.9材料强度梁C35C30；柱C60C40墙C60C40；板C30钢骨 Q390计算参数周期折减系数0.9，刚性楼面考虑双向地震及5%偶然偏心作用梁截面标准层框梁：500800、500900结构总重剪重比总重GE=141434tX向剪重比2.92%Y向剪重比3.07% 柱截面下部15001500mm 轴压比:0.65中部15001300mm 轴压比:0.55顶部900900mm 轴压比:0.38自振周期X=4.029秒；Y=3.461秒；T=2.91秒周期比2.91/46、.029=0.72筒体四边剪力墙厚下部1000mm轴压比:0.42中部700mm 轴压比:0.31顶部400mm 轴压比:0.07最大层间位移角X=1/711（27F），位移比1.03Y=1/811（22F），位移比1.17钢梁钢柱钢支撑无钢梁无钢柱无钢支撑超限高层建筑工程初步设计抗震设防专项审查申报表扭转位移比偏心率5%X=1.19（4F），位移角1/1002Y=1.22（3F），位移角1/1785短柱跃层柱短柱范围-2F42F小震弹性时程分析波形峰值两条人工波、五条天然波峰值70gal转换层刚度比无转换层剪力比较X= 30420.307/33269.744=91%（基底）Y=34051.17、86/34434.729=98%（基底）错层无错层位移比较X= 210/238.5=88.05%Y= 168/198.7=84.5%连体含连廊无连体弹塑性位移角X=1/101（25F）1286mmY=1/105（37F） 987mm加强层刚度比无加强层，刚度比满足JGJ3-2010第3.5.2条要求框架承担的比例地面层倾覆力矩X= 28.4%，Y=24.5%13层剪力X=25.36%，Y=19.58%多塔偏心无裙房，塔楼在基础处嵌固，故不属于多塔体系大型屋盖无大型屋盖超限设计简要说明对于底部加强区剪力墙、框架柱受剪按中震弹性验算，底部加强区剪力墙、外框柱受弯按中震不屈服验算，非底部加强区剪力墙8、外框柱按中震不屈服验算，经验算其构件承载力均满足要求。经弹塑性时程分析验算，8度罕遇地震作用下，结构主要竖向构件损伤程度非常低，竖向承重以及水平抗侧功能基本完好，结构仍然具备一定的承载能力，结构层间位移角小于规范规定的限值。主要加强措施：1. 提高底部加强区水平分布筋的配筋率（加大至0.4%0.5%）及约束边缘构件的配筋率（加大至1.2%以上），提高底部加强区筒体的竖向分布筋配筋率（加大至0.5%），核心筒角部及主要墙肢节点布置型钢（地下二层至地上八层），提高筒体底部的延性。2. 提高框架所承受剪力小于0.1Q0楼层的筒体剪力墙的水平分布筋的配筋率（加大至0.35%0.4%）及约束边缘构件的9、配筋率（加大至1.4%以上），确保在第一道防线有较强抗震能力抵抗地震作用。3. 提高底部加强区筒体内部小墙肢的水平分布筋的配筋率（加大至0.3%0.4%），确保小墙肢延性。核心筒四角全高做约束边缘构件。4. 筒体剪力墙在楼层标高处增设暗梁，增强筒体剪力墙的整体性；适当的提高连梁箍筋配筋，在跨高比较小的连梁中增设交叉暗撑，提高连梁延性，避免脆性破坏。5. 提高框架柱的承压能力和延性，框架柱-2至16层设置型钢。6. 中震作用下核心筒外墙受拉墙肢布置型钢，型钢承担所有墙肢拉力，同时提高核心筒外墙承压能力，抗剪能力以及延性。7. 加强外框架角柱的截面及含钢率，降低角柱轴压比，提高角柱的延性。8. 核10、心筒剪力墙布置多层钢筋，确保墙体受力均匀。9. 采取施工措施，控制核心筒及外框柱竖向变形差异。 兰州城关XX场7号楼（甲级写字楼）超限高层建筑抗震设计可行性论证报告1 工程概况本工程为超高层写字楼。建筑面积约7.72万，地下建筑面积0.35万，地上建筑面积7.37万。写字楼为42层办公楼，高度176.75米，标准层层高4.0m。首层层高6.1m，二至五层层高5.1m，14、28层设备避难层层高5.1m。地面以上无裙房，2层地下室。地下一、二层为车库。写字楼主体结构为钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。框架柱内-2至16层设置型钢。核心筒剪力墙贯通建筑全高。主体结构高度为176.75m（从室外地坪算11、至结构屋面，室内外高差0.15m）。建筑抗震设计规范GB50011-2010中规定的8度区钢筋混凝土框架-筒体高层建筑最大适用高度：A级100m、B级140m， 写字楼高度为超规范B级高度建筑(超26.25%)。综上，写字楼属于超限高层，需进行抗震设防专项审查。图1.1 建筑效果图图1.2 地下二层平面图 图1.4 地下一层平面图 图1.5 首层平面图 图1.6 二层平面图 图1.7 三至五层平面图 图1.8 标准层平面图 图1.9 剖面图2 设计依据u 对该项目建设的立项批复u 业主提供的设计任务书u 建设单位与设计单位会议及其会议纪要、来往函件等；u 岩土工程勘察报告u 工程场地地震安全性12、评价报告u 兰州城关XX场CFD数值风洞报告（2012.10）u 本工程建筑、空调、给排水、电气、弱电及智能化等各专业提供的设计资料。u 本工程使用的主要规范：建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑结构荷载规范 GB50009-2012混凝土结构设计规范 GB50010-2010建筑抗震设计规范 GB50011-2010高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010钢结构设计规范 GB50017-2003高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99-98型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2010钢骨混凝土结构设计规范 YB913、082-2006建筑地基基础设计规范 GB50007-2011高层建筑箱形与筏形基础技术规范 JGJ6-2011混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002(2011年版)钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001建筑抗震设计规程 甘肃省地方标准 u 本工程使用的主要计算程序：PKPM-SATWE、YJK-2012、midas Buliding2012 、ABAQUS3 设计条件和参数3.1 结构设防标准根据场地地震安评报告、建筑抗震设计规范GB50011-2010及建筑抗震设防分类标准GB50233-2008对主楼结构分析和设计采用的建筑物分类参数如表3.1：表3.1结14、构基本参数结构设计基准期50年结构设计使用年限50年建筑结构安全等级二级（01.0）建筑抗震设防类别标准设防类地基基础设计等级甲级基础设计安全等级二级抗震设防烈度8度抗震措施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类特征周期Tg0.45s阻尼比小震0.05、大震0.07周期折减系数0.903.2 荷载3.2.1 竖向荷载楼面活荷载根据建筑结构荷载规范GB50009-2012取用如表3.2：表3.2.1楼面荷载统计（单位:kN/m2）位置/荷载活荷载备注不上人屋面0.5上人屋面2.0办公室、会议室、客房2.0消防疏散楼梯、避难区3.5楼梯、走道、电梯厅2.5卫生间2.5餐15、厅2.5门厅、走廊3.5厨房4.0微机房3.0地下一层顶板4.0考虑施工荷载地下停车库及车道4.0小汽车车库设备机房电梯机房7.0变配电间水箱间10.0其它楼面荷载按建筑结构荷载规范采用。3.2.2 风荷载根据建筑结构荷载规范GB50009-2012及高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010，甘肃省兰州市10年一遇的基本风压为0.20KN/ m2，50年一遇的基本风压为0.30kN/m2，100年一遇的基本风压为0.35 kN/ m2。地面粗糙度按B类。根据兰州城关XX场项目CFD数值风洞报告(2012.10)，住宅楼迎风面最大平均风压系数为2.2，270度工况下最大值为2.6，根据建筑结16、构荷载规范，相应高度处（按150米高度处计算）相应的平均风压系数约为2.38X0.8=1.904。四个工况下，背风面最大平均风压系数为-1.4，规范值为2.38X（-0.5）=1.19。总体上，分析结果略大于规范值。此平均值小于规范值，本工程采用规范值进行计算。3.2.3 雪荷载根据建筑结构荷载规范GB500092012，雪荷载按100年一遇的雪压S0=0.20kN/m23.2.4 地震作用本工程按建筑抗震设计规范GB 50011-2010及场地地震安全性评估报告计算地震作用及采用抗震措施。1）地震动参数由建筑抗震设计规范GB50011-2010，地震动参数见表3.2.4a。表3.2.4a规范17、地震动参数设计基准期50年设防水准63.2%10%2%重现期50年（小震）475年（中震）2475年（大震）地震影响系数max0.160.450.90曲线下降段衰减指数0.90.90.9直线下降段斜率调整系数 10.020.020.02阻尼调整系数 21.01.01.0时程波加速度峰值Amax70cm/s2200cm/s2400cm/s2特征周期 Tg0.45s0.45s0.50s由场地地震安全性评估报告，地震动参数见表3.2.4b。表3.2.4b安评报告地震动参数设计基准期50年设防水准63.2%10%2%重现期50年（小震）475年（中震）2475年（大震）地震影响系数max0.160.518、20.98曲线下降段衰减指数0.90.90.9地震动加速度放大系数 m2.252.252.25阻尼调整系数 21.01.01.0时程波加速度峰值Amax70cm/s2230cm/s2440 cm/s2特征周期 Tg0.40s0.45s0.45s2）反应谱根据建筑抗震设计规范GB50011-2010及高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010，地震影响系数曲线（地面设计地震加速度反应谱）形式如下：上式中：各参数见表3.2.4a。根据场地地震安全性评估报告，工程场地的地震影响系数曲线（地面设计地震加速度反应谱）形式如下：上式中：T0=0.04，T1=0.1，m，Amax见表3.2.4b。根据以上19、两组公式，绘制出的小震反应谱图如下图所示：中震及大震安评谱与规范谱如下图：3）地震作用的选取由上图可见，场地地震安全性评估报告小震反应谱与建筑抗震设计规范小震反应谱相比，在结构第一自震周期附近，两条反应谱交汇。根据计算，对比结构在两条反应谱下的地震力，本工程小震分析计算的地震动参数按建筑抗震设计规范小震反应谱选取。根据超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点（建质2010109号）第四章第十二条第二款“选择与其水准的地震作用参数设计时，中震和大震仍可按规范的设计参数采用”，即中震、大震计算分析地震动参数按规范选取。3.3荷载效应组合3.3.1 无地震作用组合无地震作用效应组合时，荷载效应组合设20、计值按下式确定：S=GSGk+QQSQk+WWSWk式中：S荷载效应组合的设计值G永久荷载分项系数Q活荷载分项系数w风荷载分项系数SGk永久荷载效应标准值SQk活荷载效应标准值SWk风荷载效应标准值Q活荷载组合值系数W风荷载的组合值系数各分项系数及组合系数如下表所示：控制参数GQQWW永久荷载效应控制1.351.40.71.4控制参数GQQWW可变荷载效应控制1.21.41.01.41.00.60.71.03.3.2 有地震作用组合有地震作用效应组合时，荷载效应组合设计值按下式确定：S=GSGe+EhSEhk+WWSWk式中：Ge重力荷载代表值分项系数Eh水平地震作用分项系数SGe重力荷载代表21、值SEhk水平地震作用效应标准值各分项系数及组合系数如下表所示：控制参数GEhWW永久荷载效应控制1.21.30.2可变荷载效应控制1.21.31.40.23.3.3 中震不屈服组合根据建筑抗震设计规范中提供的50年超越概率为10%的地震动参数进行中震效应计算。中震的地震影响系数取0.45。当按中震不屈服进行构件设计时，不考虑地震内力调整，荷载作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数均取1.0，即：SkRk式中，Sk为荷载效应的标准组合，Rk则为未考虑分项系数的材料强度标准值。3.3.4 中震弹性组合根据建筑抗震设计规范中提供的50年超越概率为10%的地震动参数进行中震效应计算。当按中震22、弹性进行构件设计时，不考虑地震内力调整，荷载作用、材料强度均按设计值，即：SRdRE式中，S为荷载效应设计值，Rd则为抗力设计值，RE为构件承载力抗震调整系数。3.3.5 大震组合重要的钢筋混凝土竖向构件及转换构件应符合受剪截面满足大震下的截面控制条件，即：VGk+VEk0.15fckbh0式中，VGk为对应于永久荷载标准值的剪力，VEk对应于水平地震作用（大震）标准值的剪力。3.4主要勘察成果3.4.1 地貌地形拟建场地属黄河南岸级阶地后缘、II级阶段前缘；地形总体平坦，局部临路较高，高程介于1510.971513.93m之间。3.4.2 场地地质条件根据甘肃省建筑设计研究院提供的岩土工程勘23、察报告（以下简称“勘察报告”），本次岩土工程勘察勘探深度范围内（最深35.80m）的地层，按岩性及工程特性划分为4个主层4个亚层，将场地内岩土分层描述如下：（1）填土层：灰褐色，土质不均匀，以粉土为主，含煤渣、砖块、粉细砂、角砾、卵石、建筑垃圾等，稍湿，稍密。厚度为0.706.30m，地面标高为1510.971513.93m。拟建场地内普遍分布。（2）卵石层：冲洪积成因。杂色，成份以石英岩、花岗岩、变质岩等为主，颗粒磨圆度较好，呈亚圆形，一般粒径210cm，含漂石，交错排列，充填物以细砂及圆砾为主，含少量粉土，卵石颗粒约占全重的65%左右，卵石颗粒中等风化，表层2.0m左右稍密状态，其下中密密24、实状态。该层中夹有粉细砂薄层或透镜体，厚度较薄，呈中密密实状态。卵石层埋深为0.706.30m，层顶标高为1510.971513.93m，层底标高为1499.001503.05m，厚度为5.2012.80m；1、35、36、37、42、45、46、47、90、91、92号勘探点附近，揭露卵石层厚度较大，厚度为10.5020.60m，层底埋深为12.8022.30m，标高为1488.801498.44m。砂岩：黄褐色砖红色，半成岩状，泥钙质胶结，矿物成份以长石、石英为主，细中粗粒碎屑结构，厚层状构造，遇水易软化，属软岩。表层1.505.40m为强风化状态，其下为中等风化状态；强风化状态下，微裂隙25、及风化裂隙发育，风化后结构大部分破坏，呈碎屑状，岩体基本质量等级为级；中风化-微风化状态下，见微裂隙，风干后呈碎块状，岩体基本质量等级为。该层普遍埋深为8.8013.30m，层顶标高为1499.001503.05m，1、35、36、37、42、45、46、47、90、91、92号勘探点附近，揭露砂岩层埋深较深，深度为13.4022.30m，标高为1488.801498.44m。勘探深度内未揭穿。 地层承载力特征值及模量 地层编号地层名称fak(kPa)Es (Eo) (MPa)填 土60卵 石550（40.0）砂岩（强风化）500（35.0）砂岩（中风化）600（50.0）备注当未被地下水浸泡26、扰动时，中风化砂岩承载力可达到750kPa。甲方提供的甘肃省建筑科学研究院工程质量检测中心做的浅层地基平面载荷试验，卵石的地基承载力特征值为807KPa。3.4.3 水文地质条件在勘探过程中各孔均见地下水，地下水埋深在2.905.90m，水位标高介于1507.671508.15m，平均标高1508.04m。地下水主要赋存于卵石层中，属潜水类型。卵石层、砂层渗透系数为K4555m/d。地下水主要接受大气降水、地表水入渗等补给，排泄方式主要以径流排泄、人工开采和蒸发消耗为主，地下水流向北侧。3.4.4 场地抗震性能根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）附录A，本场地抗震设防烈度为8度，27、设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第三组。根据场地剪切波速测试结果，场地土覆盖层厚度为1114m，其土层等效剪切波速值Vse为378m/s496m/s，场地类别为类。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）及兰州市区建筑抗震设计规程（DB62/T25-3037-2006）第4.1.1条，拟建场地内饱和砂土均不液化，可不考虑液化的影响，属抗震有利地段。3.4.5 地勘报告建议建议采用筏板基础，持力层为卵石层。考虑到地下水的影响，纯地下室基础设计时应考虑抗浮要求。建议抗浮水位标高为1509.50m对地下室基础进行抗浮计算。4 结构体系4.1上部结构型式写字楼采用钢筋混凝土框架28、-核心筒结构。在钢筋砼框架-核心筒结构与型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构之间进行了比较，经甲方确认选择了性价比较好的钢筋砼框架-核心筒结构。为减小外框柱的截面、增加外框柱的延性性能，同时满足轴压比的要求，在钢筋砼外框柱内保留了型钢，型钢含钢量在45%。纯地下室部分采用钢筋砼框架结构。 4.2结构材料和主要构件尺寸4.2.1 混凝土结构构件所用混凝土不低于C30，根据GB50010-2010的规定，材料参数如下：强度等级标准值fck（N/mm2）设计值（N/mm2）弹性模量Ec（N/mm2）fcftC3020.114.31.433.00104C3523.416.71.573.15104C4029、26.819.11.713.25104C4529.612.11.803.35104C5032.423.11.893.45104C5535.525.31.963.55104C6038.527.52.043.601044.2.2 钢筋结构构件所用混凝土不低于C30，根据GB50010-2010的规定，材料参数如下：钢筋种类符号直径（mm）fyk（N/mm2）fy（N/mm2）Es（N/mm2）HPB3006-223002702.1105HRB3356-503353002.0105HRB4006-504003602.01054.2.3钢材钢材牌号钢材板厚（mm）强度设计值（N/mm2）强度标准值（N30、/mm2）抗拉、抗压、抗弯f抗剪fv抗拉、抗压、抗弯Q235162151252351640205120225406020011521560100190110205Q345163101803451635295170325355026515529550100250145275Q390163502053901635335190370355031518035050100295170330弹性模量E（N/mm2）剪变模量G（N/mm2）线膨胀系数（/。C）质量密度（Kg/mm3）206103791031210-678504.2.4 主要构件尺寸及混凝土强度等级3号楼：混凝土强度：地下-220层2129层31、3035层36层以上混凝土墙（柱）、连梁C60C55C50C50梁、顶板C35C35C35C35楼梯随楼层梁、板基础垫层C20基础底板C40板厚地下室顶板180mm，标准层120mm、屋面150mm， 剪力墙厚度核心筒外墙厚度：1000mm500mm核心筒内墙厚度：400500mm，框架柱型钢柱：15001500 框架柱1500X1300900X900型钢：100010003030框架梁框架梁：柱与核心筒500800 外框梁500x900次梁：3507005地基基础设计5.1 基础持力层根据甘肃省建筑设计研究院提供的岩土工程勘察报告提供的剖面图，基础持力层为卵石，根据甘肃省建筑科学研究院工程质32、量检测中心提供的平面载荷试验报告，地基承载力特征值为807KPa，卵石层与砂岩层压缩模量为40MPa、35 MPa，天然地基满足承载力要求，筏板厚度2.2m，核心筒下筏板2.7m，经计算地基整体变形及基底应力详见下图。 地基沉降图 基底反力图 地基承载力验算5.2基础形式本工程0.000相当于黄海高程为1514.00m，地下二层建筑地面标高为-10.65m。地基基础设计等级为甲级。基础为筏板基础，筏板厚度2.2m，核心筒范围2.7m。筏板底标高为-13.45m=1500.55m。主楼区域板厚向外与地下室延伸2.50m。纯地下室采用独立柱基加防水板，防水板板厚度为0.5m，出于对建筑使用功能的考33、虑，地下室不设永久缝，在主楼和纯地下室之间设置沉降后浇带，以减小地基不均匀沉降对整体结构带来的不利影响。5.3地下室抗浮根据勘察报告，本工程的抗浮设计水位为1509.50m ，裙房及纯地下室区域地下水头高度为7.15m。主楼区域上部结构自重较大，无抗浮问题；纯地下室区域地下2层，地面覆土较少，自重较轻，抗浮问题更突出。因此，本工程纯地下室区域，采用设置抗浮锚杆解决抗浮问题。5.4地下室环境类别及混凝土抗渗等级混凝土结构的环境类别：地下室与土、水接触部位的构件为二b类，地下室底板和外墙混凝土强度等级采用C40，地下室抗渗等级：P8。5.5建筑物的沉降控制、温度应力控制在主体结构周围设置沉降后浇带34、，待主体结构完工后浇筑。地下室平面尺寸较大，为解决超长结构混凝土易产生裂缝问题，在正负零标高及以下地下室结构设置施工后浇带，间距不大于40m。6 写字楼超限高层建筑结构设计及可行性分析6.1 写字楼结构体系及平面布置写字楼采用钢筋混凝土框架核心筒结构体系，建筑物总高度为176.75m。结构采用双重抗侧力体系，钢筋混凝土核心筒作为第一道防线，框架作为第二道防线，各层框架承担的地震总剪力不小于底部总剪力的20%。写字楼首层为大堂，层高6.15m；25层为酒楼，层高均为5.1m；14、18层为设备层，层高为5.1m；其余各层为办公标准层（详结构平面图）。标准层平面呈39.7m44.1m的矩形，长宽比35、为1.11。外框柱最大间距为9.6m，外框柱与核心筒之间的距离X向为10.00m，Y向为10.7m。核心筒剪力墙贯通建筑物全高，核心筒外墙厚度为1000500mm，逐层减小。核心筒平面尺寸为18.4m22.0m，长宽比为1.20，核心筒高宽比为9.6。框架柱在基础顶至地上16层为型钢混凝土柱，17层以上为钢筋混凝土柱，外框梁和楼层梁均采用钢筋混凝土梁。外框柱截面1500x1500900x900mmxmm，型钢混凝土柱（型钢含钢率4%5%）。框架梁截面为500800，楼面次梁350x700。核心筒外楼板120mm，核心筒内楼板厚120mm。本工程外框架与核心筒之间楼面梁的跨度较大。根据规范要求，36、大跨度楼面次梁应避免搭在核心筒连梁区域，结合办公标准层平面布置，并且尽可能增加室内净高，故在每个柱跨内布置一根次梁，次梁间距约为4.8m，次梁高度不超过700mm。6.2 结构超限检查本工程根据超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点（建质2010109号），对规范涉及结构不规则性的条文进行了检查。检查结果详见下表6.2a6.2c：表6.2a 建筑结构高度超限检查项目超限类别超限判断备注高度8度区A级高度框架-核心筒结构100米8度区B级高度框架-核心筒结构140米176.75米高度为超B级高层超B级26.25% 表6.2b 建筑结构一般性超限检查项目超限类别超限判断备注扭转不规则考虑偶然偏心37、的扭转位移比大于1.2超限（最大1.26）同时有三项及三项以上不规则的高层建筑即为超限（前两项不重复计算）凹凸不规则平面凹凸尺寸大于相应边长的30%不超限组合平面细腰形或角部重叠形不超限楼板不连续有效宽度大于50%，开洞面积大于30%，无错层 ，穿层柱、单边梁。超限刚度突变考虑层高刚度修正的相邻层侧向刚度比小于0.9、1.1（当本层层高大于相邻上层层高1.5倍时）1.5（底部嵌固层）不超限尺寸突变缩进大于25%,外挑大于10%和4米不超限构件间断上下墙、柱、支撑不连续，含加强层不超限承载力突变相邻层受剪承载力变化大于80%不超限表6.2c 建筑结构严重规则性超限检查项目超限类别超限判断备注扭转38、偏大不含裙房的楼层扭转位移比大于1.4不超限具有一项不规则的高层建筑即为超限扭转刚度弱扭转周期比大于A级高度0.9，B级高度大于0.85不超限层刚度偏小本层侧向刚度小于相邻上层的50%不超限高位转换框支转换构件位置：8度超过3层不超限厚板转换79度设防的厚板转换结构不超限塔楼偏置单塔或多塔与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长的20%不超限复杂连接各部分楼层、刚度、布置不同的错层或连体结构不超限多重复杂结构同时具有转换层、加强层、错层、连体和多塔类型的2种以上不超限超限小结：从以上三个检查表格可知：本工程写字楼结构高度为176.75m（按室外地坪算至结构屋面标高），超过了高层建筑混凝土结构技术规39、程JGJ3-2010规定的8度区框架-核心筒结构B级高层的最大高度140m，故本工程写字楼属超B级高度的房屋。本工程平面布置基本规则，竖向构件连续，刚度比满足规范要求。在规定水平力作用下位移比X方向大于 1.20（1.26）。 6.3 结构特点及抗震措施6.3.1 结构抗震设计参数、结构主要尺寸及抗震等级表6.3.1a 结构抗震设计参数结构类型框架-核心筒安全等级二级设防烈度8度建筑结构抗震设防类别丙类表6.3.1b 结构主要尺寸及抗震等级层数地上42层地下室2层高度主楼176.75m地下室埋深约13.45m塔楼标准层平面尺寸（长宽）39.7m44.1mm（结构外轮廓尺寸）结构高宽比176.740、5/39.7=4.45（6）核心筒高宽比176.7518.4=9.6（12）上部结构嵌固部位基础 剪力墙底部加强部位-24层抗震等级地下二层及以上框架：特一级；-2层屋顶层筒体：特一级；地震参数小震：按安评报告特征周期0.45s，地震影响系数max=0.160中震：按规范特征周期0.45s，地震影响系数max=0.45大震：按规范特征周期0.50s，地震影响系数max=0.90周期折减系数框筒0.90 6.3.2结构抗震设计要求及性能目标 ： 整体D级 ，性能水准1.4.5表6.3.2 结构抗震设计要求及性能目标地震烈度水准多遇地震设防地震罕遇地震性能水准完好、无损坏轻度损坏大震不倒最大层间位41、移角1677-1100底部加强区核心筒剪力墙及框架柱满足弹性设计要求正截面抗弯承载力不屈服，抗剪承载力弹性正截面承载力允许进入塑性，抗剪满足截面控制条件底部加强区核心筒连梁及框架梁正截面抗弯承载力允许进入塑性，抗剪承载力不屈服正截面承载力允许进入塑性，抗剪满足截面控制条件非加强区核心筒剪力墙及框架柱承载力不屈服部分构件允许进入屈服阶段底部加强区核心筒连梁及框架梁正截面抗弯承载力允许进入塑性，抗剪承载力不屈服部分构件允许进入屈服阶段其他结构构件6.4 超限设计的措施及对策本工程超限问题单一，为将本超限结构设计做到安全、经济、合理，对超限设计采取以下措施及对策： 采用三个不同力学模型的空间分析程序42、PKPM、YJK-2012、和Midas Building2012进行对比校核计算，保证小震下整体结构各项指标符合规范要求，结构变形满足规范要求。 小震计算时采用场地地震安全性评估报告以及建筑抗震设计规范（GB50011-2010）提供的地震动参数的较大值。 根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010 5.1.13条规定，本工程采用小震作用下的弹性时程分析法进行补充计算，所采用时程曲线的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。施工图设计时，取七组地震波弹性时程分析结果的平均值与振型分解反应谱法分析结果二者的较大值对结构进行设计。 中震计算取建筑抗震43、设计规范（GB50011-2010）提供的地震动参数，验算各构件符合中震作用下的性能目标。对于中震时出现小偏心受拉的混凝土构件采用特一级构造，拉应力超过混凝土抗拉强度标准值设置型钢承担所有拉应力。 在罕遇地震作用下，采用ABAQUS软件进行动力弹塑性分析，找出结构薄弱部位，并观察结构在罕遇地震力作用下的塑性铰发展趋势。检验结构在罕遇地震下的弹塑性变形满足规范限值1/100要求，保证大震不倒的设防目标。 验算在10年一遇的风荷载作用下建筑使用的舒适度，满足规范要求。 控制外框柱轴压比（0.65）及墙肢的轴压比（0.45）； 对于底部加强区核心筒剪力墙抗剪按中震弹性、抗弯按中震不屈服验算，底部加强44、部位边缘构件中设置型钢增强其抗弯、抗剪能力，同时增强其延性。 外框柱的地震剪力取基底地震总剪力的20%和框架按刚度分配最大层间剪力的1.5倍二者的较小值。对于柱分配层剪力小于基底地震总剪力的10%的楼层，框架柱分配的剪力不应小于基底地震总剪力的15%。同时核心筒剪力乘以1.1。 底部加强区外框柱抗剪按中震弹性验算，抗弯按中震不屈服验算。为提高框架柱的承压能力和延性，外框柱内基础至地上16层设置型钢型钢含钢率为4%5%。 对连梁和框架梁加强构造措施，适当提高连梁箍筋配筋，并在跨高比较小的连梁中增设交叉暗撑，提高其变形能力。 核心筒抗震等级按特一级。主要墙肢的约束边缘构件向上延伸至轴压比小于0.245、5的高度；同时加大水平分布筋的配筋率（加大至0.35%0.4%）及约束边缘构件的配筋率（加大至1.4%1.83%），确保筒体剪力墙有较强抗震能力抵抗地震作用。 提高底部加强区筒体的竖向分布筋配筋率（加大至0.4%0.5%），提高筒体底部的延性。 筒体剪力墙在楼层标高处增设暗梁，增强筒体剪力墙的整体性，提高结构的抗震性能，更好的发挥结构的空间作用。 加强外框架角柱的截面及含钢率，降低角柱轴压比，提高角柱的延性。 核心筒剪力墙布置多层钢筋，确保墙体受力均匀。 采取施工措施，控制核心筒及外框柱竖向变形差异。6.5弹性分析6.5.1 结构分析软件及分析模型本工程弹性计算分析软件分别采用PKPM-20146、2、YJK-2012、Midas Building-2012空间分析软件进行对比校核计算，计算分析采用整体空间结构模型。计算时按刚性楼板假定，按高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010第5.1.13.1条规定，计算振型数不少于15个，本工程计算取30个振型。本工程地下室二层，主楼地下室基坑约-13.45米深。基础为嵌固端，避难层层高5.10m，与上、下层层高相差较大，通过墙厚、梁高的调整，从表6.5.1可见，避难层等层高变化的相邻层竖向刚度均匀无突变。6.5.2 多遇地震下的弹性分析6.5.2.1振型分解反应谱法分析（1）振型、周期比及质量参与系数表6.5.2a 振型、周期对比振型号写字楼47、SATWEYJKMidas14.0332（x方向平动）4.0294（x方向平动）3.9208（x方向平动）23.4480（Y方向平动）3.4611（Y方向平动）3.4506（Y方向平动）32.8170（扭转）2.9108（扭转）2.6368（扭转）41.21501.22941.134351.06551.03941.008160.90500.91880.876170.63750.65180.598180.62910.64160.580290.45420.46500.4414100.43130.44040.4092110.41220.42120.3791120.33030.33550.3152T348、/T10.6980.7220.673注：（仅取前12阶振型数据）第一周期第二周期第三周期表6.5.2b 质量参与系数方向写字楼SATWEYJKMidasX向99.93%90.55%98.81%Y向99.87%90.29%98.33%由上表可见，本工程小震弹性计算各软件分析结果较为接近，且三个软件的质量参与系数均满足高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010中第5.1.13条不小于90%的要求。（2）楼层质量表6.5.2c 楼层质量（t）楼层写字楼楼层写字楼SATWEYJKMidasYJKMidas1F10971.710967.910998.62427932790.42857.72F8717.49、18713.58763.425F27932790.42857.73F3048.630423106.726F27932790.42857.74F3225.73223.1329527F27932790.42857.75F3225.73223.1329528F27932790.42857.76F3225.73223.1329529F2910.529032977.97F3171.53169.23240.530F30463042.63122.28F2927.22920.62988.331F2659.82652.52719.99F2922.92920.62988.332F2656.62652.52719.50、910F2922.92920.62988.333F2550.62543.52608.211F2831.72825.12892.734F2547.92543.52608.212F2827.72825.12892.735F2547.92543.52608.213F2827.72825.12892.736F2638.52633.22706.214F2827.72825.12892.737F2638.52633.22706.215F2827.72825.12892.738F2638.52432.72706.216F3210.43207.62892.739F24402432.72495.617F282751、.72525.12892.740F2437.72432.72495.618F2827.72825.12892.741F2437.72432.72495.619F27932790.42857.742F2440.62434.92501.120F27932790.42857.743F2440.62434.92501.121F27932790.42857.744F2741.62734.52803.322F27932790.42857.745F911910.1973.623F27932790.42857.7（3）地震作用主要计算结果表6.5.2d 写字楼地震作用主要计算结果项目SATWEYJKMidas52、备注X向地震作用基底剪力Qx（kN）35218.0435909.4433766.24X向地震作用基底倾覆弯矩Mx（kNm）3810783.753831401.253705989.9Y向地震作用基底剪力Qy（kN）36966.9936034.4934763.15Y向地震作用基底倾覆弯矩My（kNm）3825145.003742261.563767798.23结构总重量Geq（t）137981.266137803.568140818.613剪重比QxGeq2.81%2.802%2.84%剪重比QyGeq2.97%2.899%2.93%剪重比：3.2 %（4）100年风荷载楼层顶点位移(mm)方向写53、字楼SATWEYJKMidasX向60.3359.6158.23Y向40.5440.6939.51（5）地震作用下楼层最大位移表6.5.2e 写字楼地震作用下楼层最大位移（mm）楼层X向Y向SATWEYJKMidasSATWEYJKMidas1F0.040.030.000.050.040.002F0.760.790.000.610.620.003F4.404.623.1913.323.542.1654F8.448.916.8686.216.694.6985F13.0113.7511.0439.4410.207.5796F17.9518.9615.59012.9413.9710.7807F23.54、1524.4120.42016.6317.9214.2608F27.3828.8224.41319.6221.0917.1569F31.8033.3428.60822.7524.3620.21710F36.3737.9832.96025.9927.7223.42011F41.0942.7937.51929.3931.2226.80812F45.9747.6842.25132.9234.8230.34913F50.9752.6547.10636.5338.4734.01214F55.9757.6452.05540.2142.1637.77715F60.9962.6257.05443.9345.855、641.62016F67.2168.7863.35648.6150.4946.55417F72.2273.7068.43352.3954.1750.53518F77.3978.7773.67956.2957.9654.64919F82.6683.9379.03460.2661.8358.85620F87.9889.1384.46164.2965.7263.13221F93.3394.3589.94368.3569.6367.45822F98.6999.5695.46672.1573.5571.81723F104.05104.76101.02276.5777.4876.22024F109.04156、09.93106.60180.7181.4180.70025F114.73115.06112.19184.8685.3285.21726F120.02124.76117.78580.9289.2289.73927F125.28129.89123.37593.1893.1094.25928F130.49134.93128.95497.3496.9498.78529F135.64139.91134.536101.51100.76103.32130F142.09146.08141.590106.79105.58109.08831F147.17150.92147.180110.95109.29113.57、64332F152.29155.80152.853115.15113.03118.25633F157.45160.72158.605119.41116.81122.94334F162.58165.56164.357123.67120.55127.64135F167.64170.32170.074127.90124.22132.32636F172.65175.00175.758132.13127.86137.00737F177.55179.55181.373136.30131.40141.65338F182.34183.97186.923140.41134.86146.26839F187.06158、88.32192.444144.50138.28150.88140F191.63192.48197.845148.52141.62155.42741F196.06196.47203.096152.44144.85159.88942F200.36200.32208.206156.29148.02164.28143F204.52204.02213.138160.05151.08168.56744F208.64207.64218.003163.81154.11172.83745F241.84210.00225.110168.04156.09179.165（6）地震作用下层间位移角表6.5.2f 写字59、楼地震作用下楼层最大层间位移角（mm）楼层X向Y向SATWEYJKMidasSATWE YJKMidas1F1/99991/99991/99991/99991/99991/99992F1/75531/71731/99991/63821/61921/99993F1/16261/15301/18581/17351/15961/21704F1/12061/11201/13311/13541/12211/15805F1/10701/9931/12321/12231/11001/14246F1/9901/9231/11411/11421/10311/13177F1/9411/8821/10821/10960、01/9921/12398F1/9101/8571/10331/10691/9781/11949F1/8741/8371/9891/10261/9531/114610F1/8461/8141/9571/9931/9261/110611F1/8181/7861/9161/9471/8881/105112F1/7931/7721/8871/9151/8641/101413F1/7771/7601/8671/8931/8491/99114F1/7681/7541/8541/8811/8411/97615F1/7681/7571/8491/8761/8421/97016F1/7891/7791/86661、1/8981/8671/99017F1/7681/7621/8431/8751/8501/96718F1/7411/7381/8161/8451/8231/93219F1/7271/7221/7991/8281/8051/91220F1/7191/7161/7901/8211/8001/90221F1/7141/7131/7831/8151/7981/89522F1/7121/7121/7791/8131/7981/89123F1/7111/7121/7761/8111/7991/88724F1/7121/7141/7741/8131/8021/88625F1/7141/7181/7751/862、141/8071/88726F1/7181/7241/7761/8171/8141/88927F1/7231/7321/7791/8211/8221/89428F1/7301/7421/7831/8281/8321/90029F1/7391/7511/7851/8311/8381/90530F1/7511/7721/7931/8451/8601/92131F1/7441/7611/7851/8391/8561/91632F1/7341/7541/7731/8271/8441/89933F1/7251/7411/7641/8111/8291/88234F1/7271/7501/7671/815163、/8391/88735F1/7351/7591/7771/8261/8531/90036F1/7401/7661/7851/8311/8611/91037F1/7551/7841/8011/8491/8861/93238F1/7731/8041/8171/8721/9141/95139F1/7841/8131/8271/8831/9281/96240F1/8101/8511/8541/9131/9691/99541F1/8401/8891/8881/9481/10121/103342F1/8721/9271/9191/9781/10511/106543F1/9081/9761/9601/10164、11/11041/110944F1/9481/10281/10001/10401/11531/114045F1/9431/10261/9831/10381/11471/1129（7）地震作用下层间位移比（规定水平力作用下，同时考虑5%偶然偏心）表6.5.2g 写字楼地震作用下层间位移比(YJK数据)楼层X向Y向楼层X向Y向YJKYJKYJKYJK1F1.001.0024F1.131.162F1.001.0025F1.131.163F1.161.2226F1.131.164F1.171.2127F1.131.165F1.171.2028F1.121.156F1.171.2029F1.121.1565、7F1.171.1930F1.121.148F1.171.1931F1.121.149F1.171.1932F1.121.1410F1.171.1833F1.121.1411F1.161.1834F1.111.1412F1.161.1835F1.111.1413F1.161.1836F1.111.1414F1.151.1837F1.111.1315F1.151.1838F1.111.1316F1.151.1739F1.111.1317F1.151.1740F1.111.1218F1.141.1741F1.111.1219F1.141.1742F1.101.1220F1.141.1743F1.166、01.1221F1.141.1744F1.101.1122F1.131.1745F1.051.0523F1.131.16（8）楼层最大位移、层间位移角及层间位移比计算结果小结从（5）（7）小节所列表格可以看出：写字楼SATWE、YJK及Midas三个软件计算结果接近，未发现异常情况，计算结果具有较高的可信程度。从（5）小节楼层最大位移计算结果可以看出：SATWE、YJK及Midas三个软件计算结果接近，未发现异常情况，无突变情况，说明结构竖向刚度分布均匀，有利于抵抗地震效应。从（6）小节层间位移角计算结果可以看出：X向和Y向的位移角无突变情况，结构最大位移角均小于1/677，满足规范要求。从（67、7）小节层间位移比计算结果可以看出：YJK计算中在规定水平力作用下同时考虑0.05偶然偏心，写字楼结构层间位移比X方向底部楼层略大于1.2，其余均小于1.2，说明结构的平面布置较规则。（9）整体稳定根据JGJ3-2010中5.4.4条要求，剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构应符合下式要求：当刚重比大于2.7，即时，可不考虑重力二阶效应的不利影响。多遇地震作用下的刚重比计算结果如下表所示：刚重比SATWEYJKMidas方向XYXYXY3.194.483.2104.5033.764.873#楼X、Y方向的刚重比满足稳定的要求，不需要考虑重力二阶效应的不利影响。（10）墙柱最大轴压比由于在框架68、柱中加设了Q390高强度型钢（型钢含钢率约为4%5%），柱轴压比控制在0.65以内，核心筒剪力墙轴压比在0.45以内。框架柱及核心筒均能满足规范关于轴压比的限值要求，具有足够的延性。（11）框架剪力调整及框架承担的倾覆弯矩比例框架-核心筒结构在水平地震作用下，框架部分计算所得的剪力一般都较小，为保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧力能力，需要对框架承担的剪力予以适当的调整。在本工程中通过调整，使对应于地震作用标准值的各层框架承担的地震总剪力Vf不小于结构底部总剪力Q0的20%与1.5Vfmax的较小者，即Vfmin0.2Q0,1.5Vfmax。YJK调整结果见表6.5.2h。YJK框架承担的69、倾覆弯矩比例见表6.5.2i。0.2Vox = 6723.89 1.5Vxmax = 13091.51 0.2Voy = 6959.32 1.5Vymax = 11237.87表6.5.2h 写字楼X向框架剪力0.2Q0调整（YJK）楼层X方向（kN）楼层调整后剪力（kN）放大倍数柱剪力与底层总剪力比值Y方向（kN）楼层调整后剪力（kN）放大倍数柱剪力与底层总剪力比值12796.4846723.892.4048.32%1385.9356959.325.0003.98%22834.1456723.892.3728.43%1428.8886959.324.8704.11%37117.123672370、.891.00020.63%5558.5496959.321.25214.71%45104.9236723.891.31714.83%3268.2976959.322.1298.65%54773.3766723.891.40913.87%3624.8446959.321.9209.59%65513.3696723.891.22016.024002.0176959.321.73910.59%74866.5616723.891.38214.14%4087.3586959.321.70310.81%86830.5476723.891.00019.85%5156.9326959.321.35013.671、4%97345.2046723.891.00021.35%6023.3026959.321.15515.94%107108.8266723.891.00020.66%5795.7336959.321.20115.33%118004.8006723.891.00023.26%6526.0936959.321.06617.27%127457.5756723.891.00021.67%6488.5536959.321.07317.17%137778.7596723.891.00022.61%6669.3026959.321.04317.64%147698.9206723.891.00022.37%672、631.9116959.321.04917.55%158727.6716723.891.00025.36%7399.7666959.321.00019.58%163955.5986723.891.70011.49%4146.2696959.321.67810.97%177284.6346723.891.00021.17%6500.5476959.321.07117.20%188373.0156723.891.00024.33%7491.9176959.321.00019.82%197257.3396723.891.00021.09%6462.7146959.321.07717.10%2075573、7.9826723.891.00021.96%6782.1796959.321.02617.94%217462.5926723.891.00021.69%6719.8826959.321.03617.78%227403.0516723.891.00021.51%6697.1406959.321.03917.52%237325.6686723.891.00021.29%6652.0956959.321.04617.60%247242.3456723.891.00021.05%6606.9476959.321.05317.48%257140.1796723.891.00020.75%6544.2274、06959.321.06317.31%267017.1736723.891.00020.39%6466.2376959.321.07617.11%276955.0956723.891.00020.71%6431.7336959.321.08217.02%286451.6766723.891.04218.75%6063.4356959.321.14816.04%297520.5946723.891.00021.85%6898.2536959.321.00918.25%303416.1256723.891.9689.93%3553.0966959.321.9599.40%316409.31767275、3.891.04918.63%5910.2886959.321.17715.64%325876.7336723.891.14417.08%5552.2096959.321.25314.69%335975.3126723.891.12517.36%5596.6816959.321.24314.81%345604.2476723.891.20016.29%5378.4036959.321.29414.23%355780.2676723.891.16316.80%5522.4176959.321.26014.61%364860.2106723.891.38314.12%4635.6756959.3276、1.50112.26%374987.6036723.891.34814.49%4783.5606959.321.45512.66%384809.9256723.891.39813.98%4688.2656959.321.48412.40%394168.2426723.891.61312.11%3999.8676959.321.74010.58%403949.5696723.891.70211.48%3923.6336959.321.77410.38%413873.2776723.891.73611.26%3906.1786959.321.78210.33%422992.9196723.892.77、2478.70%3054.7696959.322.2788.08%432838.2926723.892.3698.25%2970.1636959.322.3437.86%443420.1566723.891.9660.94%3637.5116959.321.9139.62%4506723.891.0000.00%06959.321.0000.00%表6.5.2i 写字楼框架所承担倾覆弯矩比例（YJK）楼层数X方向框架倾覆弯矩X方向墙倾覆弯矩X方向框架承担倾覆弯矩比例Y方向框架倾覆弯矩Y方向墙倾覆弯矩Y方向框架承担倾覆弯矩比例11104926.82696543.829.1%1031581.93178、92655.024.4%21120941.02762889.528.9%1039356.83225139.824.4%31138927.62877323.328.4%1048771.43226481.324.5%41094313.82710305.528.8%1014228.03028560.025.1%51067733.92563087.329.4%996669.52855720.825.9%61042707.22416516.830.1%977693.62687446.826.7%71013740.42276514.030.8%956255.32525259.527.5%8988060.279、2136077.331.6%934370.92367503.328.3%9959956.42036742.332.0%912793.42252033.828.8%10929583.41941255.032.4%887686.32142477.529.3%11900124.91846968.632.9%863400.82035024.429.8%12867096.61758861.333.0%836272.41933722.130.2%13836164.01670062.533.4%809105.91834621.030.6%14803835.71584679.633.7%781119.317380、8886.331.0%15771774.61501050.834.0%753126.11645630.431.4%16735558.61423629.934.1%722248.11557678.531.7%17713919.81303100.835.4%698809.81432632.032.8%18683363.61224701.535.8%670882.71346828.533.2%19648251.31153072.336.0%638919.71267408.433.5%20617746.21079115.836.4%611165.11186146.934.0%21585931.510081、8755.836.7%581932.11108741.934.4%22554470.3940358.837.1%552866.61033621.434.8%23523205.8874148.737.4%523788.9961052.435.3%24492226.6810082.937.8%494816.0890989.935.7%25461535.5748184.338.2%465925.9823525.136.1%26431211.8688445.838.5%437193.9758656.136.6%27401342.3630859.438.9%408683.7696377.837.0%2882、371654.2575755.939.2%380204.0636921.037.4%29344031.8521347.939.8%353176.8578887.837.9%30311797.7474726.739.6%322472.3527696.137.9%31292639.2396823.542.4%301528.4447631.640.2%32264887.5352142.642.9%274687.2398714.940.8%33239438.5307805.843.8%249388.7350622.341.6%34213498.8267271.544.4%223891.7305640.83、442.3%35189087.3227999.245.3%199163.3262321.343.2%36163724.7192878.3459.9%173502.3222743.843.8%37142307.2157148.447.5%151808.2182233.445.4%38120182.3125802.948.9%129194.7146101.746.9%3998652.097817.750.2%106751.0113679.548.4%4079854.171530.052.7%87440.982690.951.4%4161893.148735.255.9%68291.156109.184、54.9%4244042.030927.958.7%48997.735206.458.2%4330070.215087.366.6%33752.816789.366.8%4416699.25494.875.2%18820.25748.776.6%4506783.70.00%07259.10.00%本工程结构高度为B及高度，柱剪力调整取0.2V0和1.5Vf,max的较大值。实际1.5Vf,max取值为1.5Vf,max-X=7548kN ，1.5Vf,max-Y=7455kN。由表6.5.2h可知：本工程各个楼层框架承担剪力调整按0.2V0调整。经过调整，框架部分承担柱剪力也满足建筑抗震设计规85、范GB50011-2010第6.7.1条“任一层框架部分承担地震剪力不应小于结构底部总地震剪力的15%”的规定。6.5.2.2弹性时程反应分析（1）地震波的选取（地震波由北京震泰工程技术有限公司提供）根据建筑抗震设计规范GB50011-2010第5.1.2条规定，8度区高度超过80m的高层建筑应采用时程分析法进行多遇地震的补充计算。当取七组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值；时程分析时，应按建筑场地类别和地震分组选用不少于五组实际地震记录和二组人工模拟的加速度时程曲线进行弹性时程分析，且每条时程曲线计算所得的结果底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的底部86、剪力的65%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%。另外，地震波的持续时间不宜小于结构基本自振周期的5倍，也不宜小于15秒。本工程弹性时程计算采用YJK，阻尼比为0.05，计算时选用了五条天然波和二条人工波，根据场地地震安全性评估报告时程曲线峰值加速度取70gal，时程函数分别图6.16.7所示，其对应的加速度反应谱分别如图6.8、6.9所示。从图中可以看出：时程分析所选用的七条时程波平均的地震影响系数曲线与振型分解反应谱所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，即七组时程曲波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震力影响系数曲线87、相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不会大于20%。1. 人工波：User1地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持续时间30秒，步长0.02秒。图6.1 人工小震波User12. 天然地震波一：User2地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持续时间43.20秒，步长0.02秒。图6.2 天然小震波User23. 天然地震波二：User3地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持续时间82.14秒，步长0.02秒。图6.3 天然小震波User34. 人工波二：User4地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持续时间40.00秒，步长0.02秒。图6.4 人工88、小震波User45. 天然地震波三：User5地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持续时间45.02秒，步长0.02秒。 图6.5 天然小震波User56. 天然地震波四：User6地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持续时间44.88秒，步长0.02秒。 图6.6 天然小震波User67. 天然地震波五：User7地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持续时间49.44秒，步长0.02秒。 图6.7 天然小震波User7 图6.8规范谱与平均反应谱对比图 图6.9规范谱与时程应谱对比图（2）主要计算结果表6.5.2j 写字楼基底剪力（kN）X方向与反应谱比值Y方向89、与反应谱比值人工波USER133336.132100%35818.874104%天然波USER227121.79981%28840.85383%天然波USER331226.19593%38790.497112%人工波USER431817.84995%36312.302105%天然波USER523136.03269%23298.56367%天然波USER628010.43584%35008.280101%天然波USER738293.710115%40288.937117%平均值30420.30791%34051.18698%反应谱33269.74434434.729表6.5.2k 写字楼最大层间90、位移角X方向楼层Y方向楼层人工波USER11/700231/72634天然波USER21/74026 1/123433天然波USER31/622331/88234人工波USER41/949331/93936天然波USER51/949251/120233天然波USER61/815251/104233天然波USER71/606241/68033反映谱法1/711231/81123（3）结论由于选取的七组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响曲线在统计意义上相符（在主要周期点上反应谱误差不超过20%），故每条时程曲线计算所得的结果底部剪力大于振型分解反应谱法求得的底部剪力的691、5%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值也大于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%，满足建筑抗震设计规范GB50011-2010第5.1.2的要求。但从图中可以看出：根据计算，七组地震波的层剪力和倾覆弯矩平均值和振型分解法的结果比较接近，在个别楼层大于振型分解法的结果，说明振型分解反应谱法计算中对高阶振型的影响估计不足，施工图设计将对中部楼层的地震剪力进行调整，满足对时程分析法和振型分解法的内力取包络。从下图中可以看出：写字楼根据时程曲线在X向和Y向计算所得位移曲线平滑，曲线无明显突变点，与振型分解反应谱法计算所得位移曲线趋势无明显差异，表明结构竖向刚度均匀，无明显薄弱层；另外，根据92、时程曲线在X向和Y向计算所得位移角曲线角为较为平滑，位移角曲线走势基本与振型分解反应谱法计算所得位移角曲线相同，能够满足规范各项要求。表为弹性时程分析与反应谱计算结果比较后，写字楼结构需按弹性时程分析结果取包络后相对反应谱计算放大地震力的放大比例。（4）结构弹性时程反应分析主要计算结果附图表6.5.2l 写字楼楼层地震作用放大系数楼层XY双向放大系数楼层XY双向放大系数3F0.9140.9891.025F1.0190.9811.0194F0.9190.9821.026F1.0350.9911.0355F0.9240.9851.027F1.0441.0081.0446F0.9180.991.0293、8F1.0511.0191.0517F0.9070.9891.029F1.0521.0341.0528F0.9020.9831.030F1.0441.0511.0519F0.9020.971.031F1.0311.061.0610F0.90.9571.032F1.0281.0631.06311F0.8940.9431.033F1.041.0651.06512F0.8870.931.034F1.0491.0591.05913F0.8790.9291.035F1.0521.0491.05214F0.8740.9291.036F1.0451.0371.04515F0.8780.9261.037F1.94、0371.0271.03716F0.8850.9311.038F1.0261.0251.02617F0.8920.9361.039F1.0111.0381.03818F0.9050.9421.040F1.0091.0531.05319F0.9230.951.041F1.0081.081.0820F0.9350.9561.042F1.0411.1061.10621F0.9480.9571.043F1.1111.1141.11422F0.9630.9621.044F1.1421.1051.14223F0.980.9711.045F1.0951.0821.09524F0.9990.9751.06.595、.3 中震计算1 ）中震作用结构设计和分析目标由于本工程高度超限，为保证结构的安全，设计中提高了重要结构构件的安全度水平，对于底部加强区核心筒剪力墙及框架柱受剪承载力中震弹性设计，对于底部将强区核心筒剪力墙及框架柱受弯承载力按中震不屈服设计，框架梁及核心筒外墙连梁正截面抗弯承载力允许进入塑性，抗剪承载力不屈服。计算程序采用YJK，中震弹性计算中地震最大影响系数按中震考虑，保留荷载的分项系数，材料分项系数，但不计结构抗震的内力增大系数、结构的抗震内力调整。中震不屈服计算中地震最大影响系数按中震考虑，荷载的分项系数和材料分项系数均取1.0，钢筋和混凝土材料均采用标准强度，但不计结构抗震的内力增大系96、数、结构的抗震内力调整和承载力抗震调整系数RE。2）计算结果计算结果见计算书附图。计算结果表明，在中震作用下底部加强区剪力墙受剪承载力满足中震弹性的设防目标，少数连梁、楼面梁出现超筋，剪力墙受弯承载力和外框柱经中震不屈服验算，满足中震不屈服的设防目标。同时，根据计算结果对比，施工图设计中底部加强区剪力墙水平配筋以及框架柱箍筋以中震弹性分析结果为依据，边缘约束构件以及型钢柱配筋以中震不屈服分析计算结果为依据。3）核心筒底部墙肢受拉根据中震计算结果，在中震作用下结构底部1-4层外框筒剪力墙部分墙肢拉应力大于混凝土抗拉强度标准值（个别到第5层），墙肢出现受拉情况。根据超限高层建筑工程抗震设防专项审查97、技术要点（建质2010109号）第四章第十二条第四款，“中震时出现小偏心受拉的混凝土构件应采用高层混凝土结构技术规程中规定的特一级构造，拉应力超过混凝土抗拉强度标准值时宜设置型钢。”本工程中震作用下受拉墙肢分布状况如下图所示。本工程计算结果表明，中震下底部核心筒出现拉应力，根据墙肢出现拉应力大小，施工图设计时在拉应力超过混凝土抗拉强度标准值墙肢中设置型钢（地下二层至地上八层），且型钢应能承担所有中震作用下产生的拉力。另根据中震计算结果核算墙肢受压应力小于墙体混凝土抗压强度设计值。中震下墙肢抗拉验算表楼层墙肢编号Nbhtftk地震方向1墙肢120499100038005.392.85X方向墙肢298、24664100033007.472.85X方向墙肢3-1440110005100受压2.85X方向墙肢423995100025009.602.85Y方向墙肢58189100031252.622.85Y方向墙肢611915100016007.452.85Y方向墙肢712149100023505.172.85Y方向墙肢821806100022509.702.85Y方向墙肢9-998710005100受压2.85X方向墙肢1023473100033007.112.85X方向墙肢1124089100038006.342.85X方向墙肢1230892100071504.322.85Y方向墙肢1317399、58100072502.392.85Y方向墙肢1422260100038005.842.85Y方向2墙肢115185100038004.002.85X方向墙肢218135100033005.502.85X方向墙肢3-1047310005100受压2.85X方向墙肢415931100025006.372.85Y方向墙肢57563100031252.392.85Y方向墙肢69923100016006.202.85Y方向墙肢711083100023504.722.85Y方向墙肢814521100022506.452.85Y方向墙肢9-526510005100受压2.85X方向墙肢1017490100100、033005.32.85X方向墙肢1117534100038004.612.85X方向墙肢1222778100071503.192.85Y方向墙肢1313027100072501.802.85Y方向墙肢1414262100038003.752.85Y方向3墙肢112188100038003.212.85X方向墙肢213162100033004.002.85X方向墙肢3-800510005100受压2.85X方向墙肢410258100025004.102.85Y方向墙肢56399100031252.052.85Y方向墙肢68435100016005.272.85Y方向墙肢794351000235101、04.012.85Y方向墙肢89682100022504.302.85Y方向墙肢9-356010005100受压2.85X方向墙肢1013110100033003.972.85X方向墙肢1113314100038003.502.85X方向墙肢1217459100071502.442.85Y方向墙肢1310090100072501.392.85Y方向墙肢145350100038001.412.85Y方向4墙肢19734100038002.562.85X方向墙肢29573100033002.902.85X方向墙肢3-760710005100受压2.85X方向墙肢46637100025002.652102、.85Y方向墙肢54997100031251.602.85Y方向墙肢67104100016004.442.85Y方向墙肢77691100023503.272.85Y方向墙肢86667100022502.962.85Y方向墙肢9-375710005100受压2.85X方向墙肢1010100100033003.062.85X方向墙肢1110336100038002.722.85X方向墙肢1213343100071501.872.85Y方向墙肢137600100072501.052.85Y方向墙肢143720100038000.982.85Y方向5墙肢17534100038001.982.85X方向103、墙肢26877100033002.082.85X方向墙肢3-818910005100受压2.85X方向墙肢44104100025001.642.85Y方向墙肢53457100031251.112.85Y方向墙肢66124100016003.832.85Y方向墙肢75983100023502.552.85Y方向墙肢84505100022502.002.85Y方向墙肢9-476010005100受压2.85X方向墙肢107767100033002.352.85X方向墙肢117981100038002.102.85X方向墙肢129721100071501.362.85Y方向墙肢13534010007104、2500.742.85Y方向墙肢142093100038000.552.85Y方向核心筒剪力墙加设型钢示意图6.5.4大震截面控制本工程用ABAQUS进行了在大震作用下动力弹塑性分析，判断大震作用下建筑物是否倒塌，找到大震作用下的薄弱部位，以对薄弱部位采取构造加强措施，保证抗震性能目标的实现。这里采用SATWE进行了大震近似计算。此种工况保证底部剪力墙，柱剪力按大震的标准组合，材料强度按标准值进行验算时，满足截面控制条件。在SATWE中，选择按中震（或大震）不屈服进行结构设计。其余抗震计算参数如下表：计算参数取值计算参数取值考虑偶然偏心否特征周期0.50s考虑双向地震作用否地震影响系数最大值0105、.90结构阻尼比0.07 连梁刚度折减系数0.3表中抗剪承载力参照混凝土结构设计规范(GB50010-2010)中11.7.3节公式，取墙计算结果如下表：楼层墙肢编号V(kN)B(mm)H(mm)H0(mm)cfck(N/)0.15cfckbh0截面控制1墙肢110169.11000380037700.9338.520247.7275符合墙肢213794.81000330032700.9338.517562.3525符合墙肢319748.71000510050700.9338.527229.7025符合墙肢45047.81000250024700.9338.513265.7525符合墙肢567106、48.91000312530950.9338.516622.47125符合墙肢63014.41000160015700.9338.58432.0775符合墙肢74743.71000235013200.9338.57089.39符合墙肢844681000225022200.9338.511923.065符合墙肢916567.91000510050700.9338.527229.7025符合墙肢1011628.41000330032700.9338.517562.3525符合墙肢119065.91000380037700.9338.520247.7275符合墙肢1228095.4100071507107、1200.9338.538239.74符合墙肢1331140.11000725072200.9338.538776.815符合墙肢149144.21000380037700.9338.520247.7275符合3墙肢112476.51000380037700.9338.520247.7275符合墙肢216531.91000330032700.9338.517562.3525符合墙肢318457.51000510050700.9338.527229.7025符合墙肢44665.21000250024700.9338.513265.7525符合墙肢568321000312530950.9338.5108、16622.47125符合墙肢64737.21000160015700.9338.58432.0775符合墙肢76049.81000235013200.9338.57089.39符合墙肢83840.81000225022200.9338.511923.065符合墙肢915998.51000510050700.9338.527229.7025符合墙肢1015695.71000330032700.9338.517562.3525符合墙肢1111048.31000380037700.9338.520247.7275符合墙肢12285921000715071200.9338.538239.74符合墙肢109、1334411.71000725072200.9338.538776.815符合墙肢1410818.51000380037700.9338.520247.7275符合计算结果表明，核心筒墙肢满足大震下受剪截面控制。柱计算结果如下表：楼层柱编号V(kN)B(mm)H(mm)H0(mm)cfck(N/)0.15cfckbh0截面控制3柱13（最大）38821500150014400.9338.511600.82符合计算结果表明，框架柱满足大震下受剪截面控制。连梁计算结果如下表：楼层连梁编号V(kN)B(mm)H(mm)H0(mm)cfck(N/)0.15cfckbh0截面控制5连梁11069510110、00120011500.9338.56176不符合连梁2165371000120011500.9338.56176不符合连梁3143831000120011500.9338.56176不符合连梁4112381000120011500.9338.56176不符合连梁5115911000120011500.9338.56176不符合连梁648161000120011500.9338.56176符合连梁763761000120011500.9338.56176不符合连梁890471000120011500.9338.56176不符合连梁956151000120011500.9338.56176符合连111、梁10102691000120011500.9338.56176不符合计算结果表明，部分连梁截面不符合大震下截面控制，须加设型钢，以保证大震下的截面控制。框架梁计算结果如下表：楼层框架梁编号V(kN)B(mm)H(mm)H0(mm)cfck(N/)0.15cfckbh0截面控制2框架梁1413265009008701.023.41526.85符合2框架梁2611055008007701.023.41351.35符合计算结果表明，框架梁满足大震下受剪截面控制。6.6 弹塑性分析66.1、结构动力弹塑性分析的目的通过弹塑性分析，拟达到以下目的： 对结构在设计大震作用下的非线性性能给出定量解答，研究112、本结构在强烈地震作用下的变形形态、构件的塑性及其损伤情况，以及整体结构的弹塑性行为，具体的研究指标包括最大顶点位移、最大层间位移及最大基底剪力等； 给出结构的塑性发展发展过程，描述各构件出现塑性的先后次序，分析结构的屈服机制并对其合理性作出评价。 研究结构关键部位、关键构件的变形形态和破坏情况，重点考察的部位主要包括但不限于下列部位：结构的加强部位、结构的底层、结构的顶层等； 论证整体结构在设计大震作用下的抗震性能，寻找结构的薄弱层或（和）薄弱部位； 根据以上研究成果，对结构的抗震性能给出评价，并对结构设计提出改进意见和建议。66.2、计算条件本报告计算的直接资料来自北京市建筑设计研究院设计所113、提供的结构计算模型、弹性分析报告及其他相关资料。66.3、计算分析方法66.3.1 分析软件及考虑的非线性因素本报告计算分析采用大型通用有限元分析软件ABAQUS，该软件被工业界和学术研究界广泛应用，是非线性分析领域的顶级软件。钢筋混凝土梁柱单元采用了建研科技股份有限公司自主开发的混凝土材料用户子程序进行模拟。在本结构的弹塑性分析过程中，以下非线性因素得到考虑： 几何非线性：结构的平衡方程建立在结构变形后的几何状态上，“P-” 效应，非线性屈曲效应，大变形效应等都得到全面考虑； 材料非线性：直接采用材料非线性应力-应变本构关系模拟钢筋、钢材及混凝土的弹塑性特性，可以有效模拟构件的弹塑性发生、发114、展以及破坏的全过程； 施工过程非线性：本结构为超高层钢筋混凝土结构，较为细致的施工模拟与结构的实际受力状态更为接近，分析中按照整个工程的建造及加固过程，总共分为7个施工阶段，采用“单元生死”技术进行模拟，由下至上每个施工阶段激活5层构件，加载并计算。此外，本分析中楼板按弹性进行计算。需要指出的是，上述所有非线性因素在计算分析开始时即被引入，且贯穿整个分析的全过程。66.3.2 构件模型及材料本构关系本结构中的构件类别主要有梁、柱、斜撑及剪力墙，分析中采用如下构件有限元模型： 梁、柱及斜撑等杆件：采用纤维梁单元，该单元基于Timoshenko梁理论，可以考虑剪切变形刚度，而且计算过程中单元刚度在115、截面内和长度方向两次动态积分得到； 剪力墙：采用四边形或三角形缩减积分壳单元模拟； 楼板：采用四边形或三角形缩减积分壳单元模拟；本工程中主要有两类基本材料，即钢材和混凝土。计算中采用的本构模型依次为： 钢材采用双线性随动硬化模型（如图5.2.1所示）。考虑包辛格效应，在循环过程中，无刚度退化。图5.2.1 钢材双线性随动硬化模型示意图计算分析中，设定钢材的强屈比为1.2，极限应变为0.025。 混凝土采用弹塑性损伤模型, 该模型能够考虑混凝土材料拉压强度差异、刚度及强度退化以及拉压循环裂缝闭合呈现的刚度恢复等性质。计算中，混凝土材料轴心抗压和轴心抗拉强度标准值按混凝土结构设计规范表4.1.3取116、值。需要指出的是，偏保守考虑，计算中混凝土均不考虑截面内横向箍筋的约束增强效应，仅采用规范中建议的素混凝土参数。混凝土本构关系曲线如图5.2.2图5.2.3。当荷载从受拉变为受压时, 混凝土材料的裂缝闭合, 抗压刚度恢复至原有的抗压刚度; 当荷载从受压变为受拉时, 混凝土材料的抗拉刚度不恢复, 如图5.2.4所示。图5.2.2 混凝土受拉应力-应变曲线及损伤示意图图5.2.3 混凝土受压应力-应变曲线及损伤示意图图5.2.4 混凝土拉压刚度恢复示意图可以看到，伴随着混凝土材料进入塑性状态程度大小，其刚度逐渐降低, 在弹塑性损伤本构模型中上述刚度的降低分别由受拉损伤因子dt和受压损伤因子dc来表117、达。采用Najar的损伤理论，脆性固体材料的损伤定义如下（参见图5.2.5所示）： ，式中：，依次为无损材料及损伤材料的应变能密度；及分别为无损材料及损伤材料的四阶弹性系数张量；为相应的二阶应变张量。 图5.2.5 混凝土单轴应力状态损伤定义示意图66.3.3 构件配筋参数按照结构设计师提供配筋信息。6.6.3.4 地震输入的选择根据抗震规范要求，在进行动力时程分析时，按建筑场地类别和设计地震分组选用二组实际地震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线。计算过程中，峰值加速度取400gal（罕遇地震），地震波持续时间取25秒。如图5.4.15.4.2为三条地震波及其反应谱分析曲线。人工波（主方向输入118、）人工波（次方向输入）天然波1（主方向输入）天然波1（次方向输入）天然波2 （主方向输入）天然波2 （次方向输入）图5.4.1 输入地震波人工波天然波1天然波2图5.4.2时程波反应谱与规范反应谱的比较6.6.3.5 地震分析过程进行本结构动力弹塑性分析的基本步骤如下：1）根据弹性设计的YJK模型，经细分网格并输入配筋信息后导入ABAQUS程序；2）考虑结构施工过程，进行结构重力加载分析，形成结构初始内力和变形状态；3）计算结构自振特性以及其它基本信息，并与原始结构设计模型进行对比校核，保证弹塑性分析结构模型与原模型一致；4）输入地震记录，进行结构大震作用下的动力响应分析。6.6.4、动力弹塑119、性分析结果及分析6.6.4.1计算模型的转换计算模型是进行大震时程反应的基础，因此，在大震弹塑性时程分析之前，首先进行了YJK模型的静力和模态分析，以及ABAQUS施工模拟和模态分析，用来校核模型从YJK转换到ABAQUS的准确程度。表6.1.1为经过细分网格后ABAQUS模型计算的结构主要信息，并与YJK计算结果的对比。YJK模型重量为1451427kN，ABAQUS的模型质量为1495250kN，误差在5%以内。表6.1.1 各种模型计算结果比较YJKAbaqus说明结构总重量（重力荷载代表值:kN）14514271495250T1(s)4.09554.1322X向平动T2(s)3.403120、63.4975Y向平动T3(s)2.92302.5677扭转T4(s)1.19541.1210X向二阶平动T5(s)1.07590.8869二阶扭转T6(s)0.86760.8213Y向二阶平动图6.1.1给出了模型的前5阶振型图。ABAQUS模型中第一阶扭转振型的周期与第一阶水平振动周期之比为2.5677 /4.13220.62，满足高规4.3.5中，比值不超过0.85的规定。第一模态 T1=4.1322s第二模态 T2=3.4975s第三模态T3=2.5677s第四模态T4=1.1210s第五模态T5=0.8869s第六模态T5=0.8213s图6.1.1 结构前6阶振型图6.6.4.2 121、重力加载分析在进行罕遇地震下的弹塑性反应分析之前，进行了结构在重力荷载代表值下的重力加载分析，现将重力加载分析的结果介绍如下：6.6.4.2.1 剪力墙及外框柱剪力墙混凝土处于弹性状态。钢骨柱处于弹性阶段。（如图6.2.1）。 (a) 剪力墙 (b) 钢骨柱 图6.2.1 重力作用下竖向构件损伤因子、塑性应变6.6.4.2.2露面梁单元楼面钢筋混凝土梁均未进入塑性阶段，如图6.2.2。钢筋混凝土梁图6.2.2 重力作用下水平构件塑性应变6.6.4.3 罕遇地震分析参数在进行结构8度（400gal）罕遇地震弹塑性分析时，采用符合规范要求的一条人工波和两条天然波，共三条地震记录，进行了大震弹塑性时122、程分析。地震波的输入方向，依次选取结构X或Y方向（参见图6.3.1）作为主方向，另两方向为次方向，分别输入三组地震波的两个分量记录进行计算。结构阻尼比取4，峰值根据建筑抗震设计规范2010版，取400gal。每个工况地震波峰值按水平主方向：水平次方向：竖向=1：0.85：0.65进行调整。 （a）X主方向输入 （b）Y主方向输入图6.3.1 地震波输入方向示意图（未标竖向）6.6.4.4 罕遇地震弹塑性分析按照上节确定的参数，进行了三组地震波，调换主方向总计6个工况的罕遇地震弹塑性分析，分析的宏观结果指标（基底剪力和层间位移角）介绍如下：6.6.4.4.1 基底剪力响应表6.4.1给出了基底剪123、力峰值及其剪重比统计结果。表6.4.1 大震时程分析底部剪力对比X主方向输入Y主方向输入Vx/MN剪重比Vy/MN剪重比人工波146.56 9.80%183.3312.26%天然波1143.13 9.57%187.1112.52%天然波2161.38 10.79%152.6610.21%三组波均值150.36 10.06%174.37 11.66%6.6.4.4.2 楼层位移及层间位移角响应图6.4.5 结构位移考察点示意图 楼层位移和层间位移角基本结果如图6.4.5所示，每层取4个参考点A、B、C、D，结果整理过程中根据各点位移的时程输出进而求得层间位移以及最大层间位移等数据。表6.4.2汇124、总了取4个参考点的最大值时，三组波分别取X、Y方向为主方向时的结构位移结果。X为主输入方向时，楼顶最大位移为1286mm（天然波1），楼层最大层间位移角为1/101（天然波1，第25层）；Y为主输入方向时，楼顶最大位移为987mm（天然波2），楼层最大层间位移角为1/105（人工波，第37层）。表6.4.2 楼层位移结果输入方向地震波楼顶位移mm最大层间位移角最大层间位移角位置X主方向人工波10371/101第33层天然波112861/101第25层天然波29031/107第37层Y主方向人工波9381/105第37层天然波17751/148第36层天然波29871/129第30层图6.4.6125、-6.4.8中，给出了4个参考点的层位移分布结果，可以看到人工波和天然波2工况下，参考点的楼层位移均有一定差别，说明结构中上部出现了一定的扭转效应。图6.4.9给出了三组波的楼层最大位移响应图6.4.11至图6.4.13给出了三组波的楼层最大位移响应和结构的层间位移角结果。 楼层最大位移 （a） X方向 （b） Y方向图6.4.9 三组波最大楼层位移响应比较 楼层最大层间位移角 （a） X方向 （b） Y方向图6.4.13 三组波的最大层间位移角曲线比较6.6.4.6 罕遇地震下结构的损伤破坏情况下面给出六个工况下结构主要构件的破坏损伤状态，找出结构的薄弱环节。6.6.4.6.1 竖向构件损伤126、破坏情况分析主要墙肢的编号如图6.6.1所示，图6.6.2给出了剪力墙混凝土的压应力应变关系和受压损伤因子应变关系曲线，对照该曲线，利用受压损伤因子的概念，可以从图6.6.3至图6.6.17可以看出剪力墙在大震情况下的损伤破坏情况。图6.6.2中，横坐标为混凝土的压应变，对于混凝土压应力应变关系曲线，纵坐标为混凝土的压应力与峰值的比值，即按照混凝土峰值压力归一化的压应力应变关系曲线；对于混凝土受压损伤因子压应变关系曲线，纵坐标为混凝土的受压损伤因子，从图中可以看出，当混凝土达到压应力峰值时，受压损伤因子基本上位于0.2-0.3之间，因此，当混凝土的受压损伤因子在0.3以下，混凝土未达到承载力峰127、值，基本可以判断剪力墙混凝土尚未压碎。图6.6.3至图6.6.14给出了各个墙肢的受压损伤因子分布示意图，从图上可以看出，8度三向、罕遇地震作用下，大部分连梁混凝土受压损伤因子超过0.5，破坏较重，形成了铰机制，发挥了屈服耗能的作用；底主要剪力墙墙肢基本完好，仅局部轻微损伤。111.65米以上混凝土墙肢损伤较严重。图6.6.1 墙肢编号图图6.6.2 剪力墙混凝土压应力应变关系和受压损伤因子应变关系曲线X1轴X2轴图6.6.3 人工波，X向为输入主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图1y1轴y2轴图6.6.4 人工波，X向为输入主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图2 A轴B轴图6.6.5 人工波128、，Y向为主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图11轴2轴图6.6.6 人工波，Y向为输入主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图2 A轴线B轴线图6.6.7 天然波1，X向为输入主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图11轴2轴图6.6.8 天然波1，X向为输入主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图2 A轴B轴图6.6.9 天然波1，Y向为主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图11轴2轴图6.6.10 天然波1，Y向为输入主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图2A轴B轴图6.6.11 天然波2，X向为输入主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图11轴2轴图6.6.12 天然波2，X向为输入主方向时剪力墙受压损伤因129、子分布示意图2 A轴B轴图6.6.13 天然波2，Y向为主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图11轴2轴图6.6.14 天然波2，Y向为输入主方向时剪力墙受压损伤因子分布示意图2 (a)X输入主方向 (b)Y输入主方向图6.6.15 人工波输入核心筒受压损伤因子分布示意图 (a)X输入主方向 (b)Y输入主方向图6.6.16 天然波1输入核心筒受压损伤因子分布示意图 (a)X输入主方向 (b)Y输入主方向图6.6.17 天然波2输入核心筒受压损伤因子分布示意图6.6.4.7 外框柱在罕遇地震下的响应图6.7.1至图6.7.3为各工况下混凝土柱内钢筋的塑性应变情况。在8度三向、罕遇地震作用下个别混130、凝土柱钢筋进入塑性阶段，最大塑性变形4.721e-09（人工波、X为输入主方向）。 （a）人工波，X为输入主方向 （b）人工波，Y为输入主方向 图6.7.1 混凝土柱内钢筋塑性应变分布 （a）天然波1，X为输入主方向 （b）天然波1，Y为输入主方向 图6.7.2 混凝土柱内钢筋塑性应变分布 （a）天然波2，X为输入主方向 （b）天然波2，Y为输入主方向 图6.7.3 混凝土柱内钢筋塑性应变分布 6.6.4.8 钢筋混凝土梁在罕遇地震下的响应如图6.8.1至图6.8.3所示，在8度三向、罕遇地震作用下，少数钢筋混凝土梁进入塑性阶段，最大塑性应变7.410e-02（天然波2、X为输入主方向）。（a131、）人工波，X为输入主方向 （b）人工波，Y为输入主方向 图6.8.1钢筋混凝土梁内钢筋塑性应变分布（a）天然波1，X为输入主方向 （b）天然波1，Y为输入主方向图6.8.2钢筋混凝土梁内钢筋塑性应变分布（a）天然波2，X为输入主方向 （b）天然波2，Y为输入主方向图6.8.3钢筋混凝土梁内钢筋塑性应变分布6.6.5、结论与建议根据第4节结构8度罕遇地震的计算分析结果，本结构在上述大震输入下的抗震性能评价如下：1）X为主输入方向时，楼顶最大位移为1286mm（天然波1），楼层最大层间位移角为1/101（天然波1，第25层）；Y为主输入方向时，楼顶最大位移为987mm（天然波2），楼层最大层间位移132、角为1/105（人工波，第37层）。整个计算过程中，结构始终保持直立，能够满足规范的“大震不倒”要求。2）大部分连梁混凝土受压损伤因子超过0.5，破坏较重，形成了铰机制，发挥了屈服耗能的作用。3）底部主要剪力墙墙肢基本完好，但在人工波x向及天然波1x向工况下111.65米以上混凝土墙肢损伤较严重。图7.1损伤较严重的区域4）少数混凝土柱内钢筋进入塑性阶段，最大塑性变形4.721e-09（人工波、X为输入主方向）；5）少数钢筋混凝土梁进入塑性阶段，最大塑性应变7.410e-02（天然波2、X为输入主方向）；针对结构111.65米以上混凝土墙肢损伤较严重，建议适当增大该区域主要墙肢截面、提高配筋指133、标，以提高其承载力，防止该位置发生较大破坏。6.7 风荷载下舒适度验算为确保高层建筑内使用者之舒适，需考虑风振建筑物加速度。根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010表3.7.6，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点最大加速度max限值为0.25 m/s2；加速度按高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98第5.5.1条计算。 顺风向顶点最大加速度：w=sr0Amton式中：脉动增大系数，取1.65脉动影响系数，取0.48s风荷载体型系数，取1.4r重限期调整系数，取0.830基本风压，取0.20 kN/m2A建筑物总迎风面积，取7805.7m2mton建筑物总质量，取1134、17981 t计算结果表明，顺风向顶点最大加速度满足规范要求。 横风向顶点最大加速度：tr=brBLTt2bt,cr，br=2.0510-4vn,mTtBL3.3式中：vn,m建筑物顶点平均风速ms，vn,m=40sz0z风压高度变化系数，取2.61b建筑物所受的平均重力，写字楼取4.15kN/m3t,cr建筑物横风向的临界阻尼比，取0.02Tt建筑物横风向的第一自震周期，为4.029sB、L分别为建筑物平面的宽度和长度，分别为44.1m、39.7mX向顺风向顶点最大加速度(m/s2) = 0.0122X向横风向顶点最大加速度(m/s2) = 0.0128Y向顺风向顶点最大加速度(m/s2) 135、= 0.0116Y向横风向顶点最大加速度(m/s2) = 0.0128计算结果表明，横风向顶点最大加速度满足规范要求。6.8 写字楼抗震设计可行性小结 采用了三个不同力学模型的空间分析程序PKPM-SATWE、Midas Building2012和YJK进行常遇地震分析和弹性时程分析对比校核计算，计算结果拟合程度较高，亦未发现异常情况，计算结果具有较高的可信程度，用ABAQUS进行动力弹塑性分析。 小震计算时根据场地地震安全性评估报告提供的地震动参数，低于建筑抗震设计规范的设计标准，按规范提供的地震动参数设计。中震、大震计算时采用建筑抗震设计规范GB50011-2010提供的地震动参数，设防水136、准高于普通高层建筑。 小震反应谱计算分析结果表明，结构的平面较规则，竖向刚度较均匀，层间位移角满足规范要求，结构在小震下处于弹性变形状态，框架、筒体的承载能力满足二道抗震防线要求。 根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010 5.1.13条规定，本工程采用了弹性时程分析法进行了补充计算。选取的七组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响曲线在统计意义上相符，每条时程曲线计算所得的结果底部剪力大于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值也大于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%，满足建筑抗震设计规范GB50011-2010第137、5.1.2的要求。 弹性时程分析得到的结构位移曲线平滑，与振型分解反应谱法计算所得位移曲线趋势无明显差异；计算所得位移角曲线角为平滑，位移角曲线走势基本与振型分解反应谱法计算所得位移角曲线相同，满足规范要求。但计算结果也反映出，根据时程分析计算所得地震剪力与倾覆弯矩在部分楼层大于振型分解反应谱法计算所得地震剪力，说明振型分解反应谱法计算中对高阶振型的影响估计不足，施工图设计将对中部楼层的地震剪力进行调整，满足对时程分析法的内力包络。 中震作用下，底部加强部位剪力墙抗剪保持弹性状态，其余竖向构件保持不屈服状态。 通过对10年一遇的风荷载作用下建筑使用舒适度验算，本工程满足高层建筑舒适度的要求。 138、通过弹塑性时程分析，结果显示：由于底部加强区剪力墙抗剪按中震弹性、抗弯按中震不屈服验算，提高底部加强区筒体剪力墙的竖向及水平分布筋配筋率（加大至0.4%0.5%）及约束边缘构件的配筋率（加大至1.2%以上），在筒体剪力墙楼层标高处增设暗梁，这些措施保证了核心筒有足够的刚度以及抗震能力，核心筒亦无明显的薄弱环节，整个结构具有良好的空间效应。在罕遇地震作用下筒体连梁出现塑性铰，进入屈服阶段，出铰连梁表现出良好的耗能性和延性。筒体剪力墙底部出现一定程度损伤，但未出现贯穿性压溃，仍具有进一步的抗侧变形能力，层间位移角小于1/100，结构在抗倒塌能力上有较大余地。中下部楼层框架柱内设置型钢，在控制框架柱139、轴压比的同时，也极大的保证了框架柱的延性，在罕遇地震作用下，框架柱损伤程度非常低，竖向承重以及水平抗侧功能基本完好，表明框架柱内型钢发挥了一定的作用。总体上结构出铰顺序及位置符合设计预期，层间位移角满足规范要求，达到了预期的抗震性能与目标。综上所述，本工程结构布置合理，平面较为规则，竖向刚度基本均匀，混凝土框架-筒体结构具有良好的结构刚度以及耗能性，能够达到高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010 表3.11.1中性能水准1、4、5（性能目标D级）的要求，即：在多遇地震作用下结构完好无损；在设防地震作用下结构轻微损坏；在罕遇地震作用下结构中等破坏但不倒塌。7、结论根据以上各章分析，可以得出140、以下结论：7.1.1 在风荷载作用下计算出来的100年风荷载作用下的结构层间位移角小于1/800，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点最大加速度max限值小于0.25 m/s2，结构处于弹性状态，能够满足规范对层间变形以及舒适度的要求。7.1.2 在小震作用下写字楼结构层间位移角最大值为1/711，弹性时程分析位移角最大值1/769，除个别连梁外，结构整体处于弹性状态，满足规范在多遇地震下不坏要求。7.1.3 在中震作用下写字楼大部分结构连梁发生塑性变形，底部加强区核心筒剪力墙及框架柱受剪承载力中震弹性设计，非底部加强区核心筒剪力墙及框架柱受弯承载力按中震不屈服设计，框架梁及核心筒连梁正截面抗弯承载力允许进入塑性，抗剪承载力不屈服，其余竖向构件不屈服，结构轻微破坏，满足规范中制定的抗震性能目标。7.1.4 在大震作用下写字楼最大层间位移角为1/101，最大顶点位移1286mm，结构构件塑性变形及破坏位置和先后顺序符合设计预期，整体满足规范大震不倒要求。综上所述，本工程写字楼结构布置较为合理，平面规则，竖向刚度均匀，在设防目标范围内具有较好的结构刚度以及耗能性，结构的整体抗震性能满足规范要求。抗震计算分析的结果表明，本工程的结构设计满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防目标。第54页