合肥超限高层建筑抗震设计可行性论证报告

沈阳财富中心（三期）超限高层建筑抗震设计可行性论证报告项目名称沈阳财富中心（三期）项目地址沈阳市沈河区北站路南侧建设单位沈阳英特纳房产开发有限公司院长冯晓明总建筑师王洪礼总工程师吴一红项目总负责人王洪礼审定人陈勇专业负责人郑孝党校对人董志峰设计人陈鹏吕延超目录1工程概况2设计依据21设计规范和标准22工程地质勘察报告23场地地震安全性评价报告3结构设计条件31设计基本参数32材料33楼层面荷载34楼层线荷载35风作用36地震作用37雪荷载38荷载效应组合39验算要求4工程地质概况5结构布置51结构体系52楼盖体系53主要构件截面尺寸54基础选材6结构超限类型和程度7抗震设防要求71抗震设防基本要求72抗震等级73抗震性能指标74整体变形控制目标8弹性计算分析81整体计算82计算结果汇总83弹性时程分析84弹性分析结论9构件验算91构件验算流程92核心筒剪力墙93框架柱10风作用舒适度验算11大悬挑挠度及舒适度计算111大悬挑挠度计算112大悬挑舒适度计算12静力弹塑性PUSHOVER分析121静力弹塑性分析模型及荷载模式122结构相对位移与结构整体抗震性能评价13动力弹塑性时程分析与抗震性能评价131概述132结构非线性弹塑性分析模型133动力弹塑性时程分析134抗震性能评估方法135小结及设计建议14风荷载数值模型141数值模拟方法142单体结构的风洞数值模拟143考虑周围高层建筑影响的风洞数值模拟附录一建筑初步设计图纸附录二结构初步设计图纸1工程概述沈阳财富中心由沈阳英特纳房产开发有限公司开发建设，建筑用地位于沈阳市沈河区沈阳金融商贸开发区的中心地段，北临北站路，南侧为团结路，东侧为迎宾路，西侧紧邻新港澳大厦，工程分三期建设，总用地面积为205公顷。沈阳财富中心（三期）总建筑面积109932。其中地下6层为停车库，建筑面积20793地上44层为办公楼（包括两层避难层），建筑面积89139。建筑总高度1871M，结构主要屋顶楼面高为1799M，建设用地位置见图11，建筑效果图见图12，建筑主要功能分区和各层层高情况，见表11及图13，标准层平面见图14。表11建筑功能分区和层高楼层建筑功能层高（M）46电梯机房水箱间层3945机房层333144办公4030避难层401629办公4015避难层40414办公403办公/会议室542银行401写字楼大堂62地下1层汽车大堂50地下2层地下车库29地下36层地下车库242设计依据21设计规范和标准建筑结构可靠度设计统一标准GB500682001建筑工程抗震设防分类标准GB502232008建筑结构荷载规范GB5000920012006年版）建筑抗震设计规范GB5001120012008年版）混凝土结构设计规范GB500102002高层建筑混凝土结构技术规程JG732002型钢混凝土组合结构技术规程JGJ1382001钢结构设计规范GB500172003地下工程防水技术规程GB501082001高层民用建筑钢结构技术规程JGJ9998建筑地基基础设计规范GB500072002建筑钢结构焊接规程JGJ812002钢筋焊接及验收规程JGJ182003钢筋机械连接通用技术规程JGJ1072003高层建筑结构用钢板YB41042000建筑地基基础设计规范DB21/0972005工程建设标准强制性条文房屋建筑部分2002版钢结构工程施工质量验收规范GB50205200122工程地质勘察报告沈阳建材地质工程勘察院提供的沈阳财富中心A座沿途工程勘察报告（以下简称岩土报告），2010年5月。23场地地震安全性评价报告辽宁省地震研究所提供的沈阳市财富中心工程场地地震安全性评价（以下简称安评报告），2003年4月。3结构设计条件31设计基本参数本工程采用的结构设计分析基本参数，见表31。表31办公楼结构分析和设计采用的建筑物分类参数结构设计基准期50年结构设计使用年限50年结构设计耐久性50年建筑结构安全等级二级结构重要性系数010建筑抗震设防分类乙类建筑高度类别超A地基基础设计等级甲级基础设计安全等级一级抗震设防烈度7度抗震措施8度场地类别类（根据岩土报告确定特征周期（TG）035弹性分析阻尼比5剪力墙抗震等级特一级框架柱抗震等级一级周期折减系数085注建筑使用的隔墙或填充墙对结构的刚度会产生影响，这也会引起结构地震效应的变化，本工程考虑到隔墙或填充墙对结构的影响，设定结构周期折减系数为085。32材料321混凝土表31混凝土强度等级楼层位置核心筒剪力墙框架柱梁、板L21以下C60C60C35L22L36C50C50C35L36以上C40C40C35322钢筋表32钢筋表钢筋种类直径（MM）标准值FYFYN/MM2设计值FYFYN/MM2弹性模量ESN/MM2HPB23582023520121105HRB33565033530020105HRB40065040036020105323型钢结构用型钢均采用Q345B级。33楼层面荷载楼层附加恒荷是指除了结构构件自重以外的建筑吊顶、地面以及设备等荷载，特殊设备荷载由相关单位提供；楼、屋面活荷载按建筑结构荷载规范（GB500092001,2006版）规定取值。表33附加恒荷载及活荷载用途附加恒载KN/活荷载KN/办公室找平层连饰面吊顶1530（隔墙）电梯大堂找平层连饰面吊顶1535不上人屋顶找平层连饰面隔热防水层36050上人屋顶找平层连饰面隔热防水层3620银行找平层连饰面吊顶设备2030（隔墙）通风机房找平层连饰面吊顶1570电梯（升降机房）找平层连饰面吊顶1570配电室找平层连饰面吊顶1570车库找平层连饰面设备1840汽车大堂找平层连饰面吊顶3540首层大堂找平层连饰面吊顶3535洗手间找平层连饰面吊顶1525走廊找平层连饰面吊顶1525储藏室/垃圾房找平层连饰面1525避难层找平层连饰面吊顶2010034楼层线荷载外围玻璃幕墙按15KN/；砌体容重12KN/，考虑双面抹灰20MM厚混合砂浆，所有隔墙上方梁高按实际尺寸考虑，200MM厚隔墙取32KN/，100MM厚隔墙取20KN/。35风作用本工程地处沈阳市中心区域，根据建筑结构荷载规范GB500092001,2006版），100年重现期基本风压值06KPA，风压高度变化系数按C类地面粗糙度采用，由于规范没有适合本工程的风荷载体型系数，利用风洞数值模拟结果与规范附录比较，建筑物风荷载体型系数取为14，风洞数值模拟结果详见第13章。36地震作用根据建筑抗震设计规范（GB500112001，2008年版）和岩土报告，本工程抗震设防烈度为7度，水平地震影响系数最大值为008，设计地震分组为第一组，场地土类别为II类。进行了安全报告提供的场地设计反应谱参数与规范反应谱参数的比较，见图31、图32及表34。表34安评报告地表地震动设计参数多遇地震（小震）设防地震（中震）罕遇地震（大震）抗震规范安评报告抗震规范安评报告抗震规范安评报告抗震影响系数MAX008007902302670500562特征周期TG（S）035031035038035045阻尼比005005005005005005加速度峰值（CM/S2）3534610011852202452曲线下降段衰减指数091060910109092M动力系数最大值225225225225225225从图表中可以看出，安评报告给出的小震水平地震影响系数最大值和谱曲线均小于规范给定的数值，因此，本工程在进行抗震设计时，地震作用（小震、中震及大震）均采用建筑抗震设计规范（GB500112001，2008年版）给定的参数。37雪荷载根据建筑结构荷载规程（GB500092001，2006版），沈阳地区100年一遇的基本雪压为055KPA，屋面积雪的分布系数为10。38荷载效应组合在进行构件承载力验算时，其荷载或作用的分项系数按表35取值，并取各构件可能出现的最不利组合进行截面设计。表35设计荷载分项系数恒载活载组合有利不利有利不利风地震1恒活135100714002恒活121014003恒活风121007140010144恒活风12101014005恒活水平地震12100512056恒活风水平地震121005120539验算要求391正常使用极限状态SDC式中，SD荷载效应设计值（如变形、裂缝）；C设计对该效应的相应限值。构件竖向变形限制条件楼面梁LO9M时，1/300；式中，LO梁的计算跨度。主钢梁或钢桁架可变荷载作用，1/500；永久和可变荷载作用，1/400；次钢梁可变荷载作用，1/300；永久和可变荷载作用，1/250。392承载能力极限状态1）验算构件承载力极限状态时，对于非地震组合应满足0SR式中，0结构重要性系数，本工程010；R结构构件承载力设计值。2）在第一阶段抗震设计，构件的承载力应满足下列要求RESR式中，RE承载力抗震调整系数，见表36S结构构件内力组合的设计值。表36RE取值材料结构构件受力状态RE钢柱、梁节点板件、连接螺栓连接焊缝075085090混凝土梁轴压比小于015的柱受弯偏压075075轴压比不小于015的柱剪力墙各类构件偏压偏压受剪、偏拉080085085型钢混凝土梁柱支撑剪力墙各类构件及节点焊缝及高强螺栓受弯偏拉、偏压拉、压偏拉、偏压受剪0750800850850850904工程地质概况根据岩土报告，本工程场地地形较平坦，地面标高介于45674620M，稳定性较好，适宜建筑。除杂填土不宜做天然地基外，其余各层土均可做天然地基，地基承载力特征值FAK及变形模型E0等数据见表41，根据基础埋深，选用圆砾作为基础持力层。表41各层地基土承载力及变形参数底层名称承载力特征FAK（KPA）变形模量EO（MPA）层厚（M）桩端阻力标准值QPAKPA桩侧阻力标准值QSAKPA杂填土10737中砂2180950439201中砂2906006337砾砂3300212105445圆砾4450322105855砾砂5480291093970圆砾65503501765751砾砂64802911028701中砂63001701327粉质粘土718050（压缩模量）040220301细砂7210141112818圆砾86003222868671砾砂85002631465砾砂960030411702800651圆砾960032221305070圆砾1060032088167305067泥质砾岩11400302250065拟建场地地下水属孔隙潜水，微承压性。勘探期间，受地铁施工降水影响，静水位埋深为1710M1760M，静水位高程为2846M2770M，未降水前，地下水位一般埋深为600M800M。地下水位季节性变幅在10M20M，抗浮设计水位建议按绝对高程4000M进行设计。地下水对混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。拟建场地自地面下20M深度范围内的砂土层经试验证明均不会产生液化。本工程室内0000相当于绝对标高4600M，基础埋深21190M，计算浮力时水头高差1519M，则地下水浮力标准值为1519X10152KPA，整体计算时筏板在恒荷载作用下，最小反力标准值为330KPA，抗浮验算满足要求。5结构布置51结构体系本工程的总建筑高度1871M，结构主要屋顶楼面高1799M，基础埋深2119M，满足规范大于塔楼高度1/18的要求。地下室共6层，地下26层为地下机械停车库，层高24M，地下1层为汽车大堂，层高50M。地下室平面为塔楼向周围延伸一、二跨，借助建筑隔墙位置，设置剪力墙增加地下室刚度，同时刚度，使塔楼框架柱内力均匀扩散到基础底板，用以减少基础的厚度和配筋，详见图51。标准层建筑平面尺寸为408MX555M，外轮廓接近矩形，南北向为弧形，东西向为折线形，核心筒为矩形，塔楼地上44层，首层为塔楼大堂，2层为银行，3层以上为办公室，标准层层高40M，见图52。选择钢筋混凝土框架一核心筒作为结构体系，以混凝土核心筒为主要抗侧力构件，外框架柱承受竖向荷载为主，提供部分抗侧力刚度以及二道防线作用；核心筒宽度150M，高宽比为1199；建筑物高宽比为44，满足A级高度高层建筑结构最大高宽比6的要求。52楼盖体系521地下室由于层高的限制，地下25层楼板采用钢筋混凝土厚板形式，楼板厚度250MM，局部500MM厚，框架柱之间以及框架柱与核心筒之间采用宽扁梁形式进行连接；考虑到地下室对上部结构的嵌固作用，地下I层和首层采用普通钢筋混凝土主次梁楼盖形式，楼板厚度200MM。522塔楼塔楼范围内采用现浇钢筋混凝土主次梁楼盖形式，标准层楼板厚度120MM，避难层楼板厚度150MM。按建筑使用功能要求，在地上2,34层局部以及标准层的东南角和西北角采用了大悬挑结构形式，悬挑区域的挑梁采用钢结构形式，楼板采用110MM厚压型钢板组合楼板，详见图111、图112，与悬挑相连的框架梁和柱内部配置型钢。53主要构件截面尺寸表51主要构件的截面尺寸楼层核心筒剪力墙（外/内）框架柱框架梁次梁基础首层900/60014001800（型钢）14001600（型钢）800500450850300700地上1地上5800/60014001800（型钢）14001600（型钢）600750500850350650地上6地上10800/600、800/50014001600（型钢）14001600（型钢）500850600750350650地上11地上16700/50014001600（型钢）14001400（型钢）600750500750350650地上17地上24600/500、600/40014001400（型钢）13001300（型钢）600750500750350650地上25地上36500/400、500/30014001400（型钢）1300130012001200600750500750350650地上37地上44400/3001100110010001000800800600750400750350650地上45顶层300/300800800350650注框架柱与剪力墙布置、尺寸及构件验算详见第9章54基础选型根据岩土报告，经过技术和经济对比分析，本工程采用平板式筏板基础。基础持力层为圆砾，天然地基承载力特征值600KPA。筏板混凝土强度等级C40，塔楼底部筏板厚度33M，有坑槽的部分局部加厚，塔楼范围以外周边筏板厚23M。经计算天然地基的平均沉降为2601MM,塔楼内筒下的最大沉降为3100MM。6结构超限类型和程度根据建筑抗震设计规范、高层建筑混凝土结构技术规程和超限高层建筑工程抗震设防审查细则有关规定，本工程结构超限情况见表61。表61结构超限情况汇总超限项目判定结果判定原因高度超限（M）是超A级高度钢筋混凝土框架核心筒高层建筑（1799M130M，但小于180M）；复杂高层否扭转不规则是最大扭转位移比X向118（7），Y向126（9），大于12但小于14；楼板局部不连续否地上2层楼板开洞面积占楼层面积的21，不超过30；竖向不规则否侧向刚度不规则否抗侧力构件不连续否不规则类型楼层承载力突变否超限情况总结1建筑高度超高A级限制；2扭转不规则。说明1根据高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）第422条规定，A级高度钢筋混凝土框架核心筒结构7度抗震的最大高度为130M，B级高度为180M，故本工程属高度超A级限制建筑。2表中“复杂高层”按高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）第1012条确定，属于非复杂高层建筑。3表中“平面扭转位移比”按照高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）第435条规定，B级高度高层建筑、混合结构高度建筑及复杂高层建筑的楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，不宜大于该楼层平均值的12倍，不应大于该楼层平均值的14倍，本工程考虑5偶然偏心时，最大位移比126，属于扭转不规则建筑。4地上2层开大洞面积占楼面面积的21，标准层开洞面积占楼面面积的56，满足高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）第436条和建筑抗震设计规范（GB500112001）第342条的规定，为凹凸规则和楼板连续结构；5楼层层间抗测力构件的受剪承载力和其上一层受剪承载力的比值最小为092（第4层），满足高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）第443的规定，不属于楼层承载力突变类型，详见图827所示及相应计算书。7抗震设防要求71抗震设防基本要求按照国内现行抗震设计规范，要求建筑结构采用三水准进行抗震设防，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，本工程各阶段抗震性能水准的具体建议，见表71。表71抗震设防的基本要求抗震性能水准小震结构在地震后完好、无损伤，一般不需修理即可继续使用，人们不会因结构损伤造成伤害，可安全出入和使用。中震地震后将诶够的薄弱部位和重要部位的构件轻微损坏，出现轻微裂缝，其他不问有部分选定的具有延性的构件发生中等损坏，出现明显裂缝，进入屈服阶段，需要修理并采用以下安全措施才可继续使用。大震结构在地震作用下发生明显损坏，多数构件中等损坏，进入屈服，有明显的裂缝，部分构件严重损坏，但整个结构倒塌，人员会受到伤害，但不危及生命安全。72抗震等级表72抗震等级结构部位抗震等级剪力墙三级地下6地下2层柱三级剪力墙特一级地下1层以上柱一级73抗震性能指标表73结构关键部位的抗震性指标结构构件类别小震中震大震钢框架梁弹性屈服屈服外框钢管混凝土柱弹性弹性屈服伸臂桁架斜撑弹性不屈服屈服底部加强区及相邻上一层弹性弹性加强层及其上二层弹性弹性其它层弹性不屈服（偏压、偏压验算）弹性（受剪）不屈服剪压比满足规范要求核心筒连梁弹性不屈服（剪压比满足规范要求）屈服74整体变形控制目标表74层间位移角限制工况层间位移角风1/681小震1/681大震1/1008弹性计算分析81整体计算本工程弹性分析采用中国建筑科学研究院编制的SATWE软件（2007版）作为主要计算分析软件，以美国CSI公司的ETABS（970）软件作为辅助软件进行计算校核，计算模型如图81所示，模型中的楼层与建筑楼层关系，见表81。分析时，采用振型分解反应谱法计算地震作用，考虑了偶然偏心作用，采用CQC法进行振型组合。表81模型中的楼层与建筑楼层关系建筑楼层模型中的结构楼层建筑标高说明B6B1161760000006层地下室L1L4710000019600入口大堂、银行会议室L5L1311191960059600办公楼层避难层205960063600避难层L14L27213463600119600办公楼层避难层35119600123600避难层L28L423650123600179600办公楼层L43L445152179600186800出屋面机房水箱间注室内外高差03M。表82嵌固层刚度比位置X向刚度（KN/M）Y向刚度（KN/M）KX首层/L2层KY首层/L2层首层（1）32341E0747388E07L2层（1）70480E0698079E06459483首层（2）20298E0825402E08L层（2）79532E0792005E07255276注第（1）种采用“层间剪力与层间位移之比”的方法计算，在SATWE计算总信息中的“地下信息”参数项内的“回填土对地下室约束相对刚度比”指定为0；第（2）种采用“剪切刚度”。取首层底板作为结构嵌固层，其与地上一层侧向刚度比，见表82，从表中可知，嵌固层放在首层，满足建筑抗震设计规范GB500112001第6114条嵌固层刚度比限制20的要求。整体计算参数及结果见表83、表84。表83整体计算参数计算目标多遇地震（小震）偶遇地震（中震）罕遇地震（大震）计算内容变形（承载力）主要构件承载力主要构件承载力计算软件SATWE、ETABSSATWESATWE水平力与整体坐标夹角（度）0混凝土容重26钢材容重78裙房层数0转换层所在层号0地下室层数6墙元细分最大控制长度M2对所有楼层采用刚性楼板假定是（否）否否墙元侧向节点信息内部节点结构材料信息混凝土结构结构体系框架核心筒结构恒活荷载计算信息模拟施工加载3风荷载计算信息计算不计算不计算地震作用计算信息水平地震地面粗糙度类别C修在后基本风压06结构基本周期482体型分段数1第一段最高层好52第一段体形系数14结构规则性不规则设计地震分组一设防烈度7场地类别类考虑偶然偏心是考虑双向地震是框架抗震等级一级四级四级剪力墙抗震等级特一级四级四级计算振型个数20活荷载折减系数050周期折减系数085结构阻尼比005特征周期035地震影响系数最大008023050斜交抗震册立构件方向数0用户自定义地震影响参数否（附加地震）相应角度0柱墙设计时活荷载折减传给基础的活荷载折减梁火鹤不利布置最高层号52梁端负弯矩调整系数085梁设计弯矩放大系数1剪力墙加强层起算层号7连梁刚度折减系数070705中梁刚度放大系数2按抗规（525）调整阁楼层地震内力是全楼地震作用放大系数102Q0调整其实层号/终止层号1考虑P效应是结构重要性系数1梁柱重叠部分建华为刚域是按高规或高钢规进行构件设计是混凝土柱的计算长度执行混规第73113条是柱配筋计算原则双偏压恒荷载分项系数12121活荷载分项系数14141活荷载组合系数0707活荷载重力荷载代表值系数05风荷载分项系数14风荷载组合系数06水平地震作用分项系数13层刚度比计算层间位移角之比地震作用分析方法总刚分析方法表84整体计算结构计算软件SATWEETABS计算振型书20204823（X向）496（X向）第12平动周期4711（Y向）460（Y向）第一扭转周期40414206第1扭转/第1平动08380848X1762817240地震下基底剪力（KN）Y1837418550结构总质量（KN）189692521964160标准层单位面积重度（KN/）17261787X125118剪重比（不足时已按规范要求放大）Y128127X20081282052210地震下倾覆弯矩（KNM）Y19732992037027X9797有效质量系数Y9793X1/1574（25）1/1477（19）100年一遇风荷载下最大层间位移角限制（1/681）Y1/954（36）1/1126（32）X1/1054（27）1/949（25）地震荷载下最大层间位移角（1/681）Y1/896（36）1/908（32）X118（7）113（9）考虑偶然偏心最大扭转位移比Y126（7）125（7）剪力墙05构件最大轴压比（SATWE）柱065X11022（9）层刚度上层70或上3层平均值80比值中最小值（层号）Y11415（9）X096（9）楼层受剪承载力与上层比值（层号）Y091（9）X225刚重比EJD/GH2Y226根据上述计算结果，结合规范规定的要求，可以得出如下结论（1）第一扭转周期与第一平动周期之比小于085，满足高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32002第435条要求；（2）有效质量系数大于90，所取振型数满足要求；（3）水平力作用下的层间位移角小于1/681，满足高层建筑混凝土结构技术规程第463条的要求（注层间位移角限制按框架一核心筒结构考虑，建筑高度在150250M间在1/8001/500线性插值）；（4）X、Y方向剪重比，地下6层地上3层小于建筑抗震设计规范GB500112001第525条要求，但经过调整，满足最小剪重比的要求；（5）在偶然偏心地震荷载作用下，最大扭转位移比大于12，但不大于14，属于扭转不规则结构。满足高层建筑混凝土结构技术规程第435条“B级高度建筑不应大于该楼层平均值14倍”的要求；（6）剪力墙轴压比小于05，框架柱轴压比小于07，满足规范对轴压比的规定；（7）本工程地上部分各楼层的侧向刚度与上层70或上3层平均值80的比值均大于10，故没有弱层；（8）本工程各楼层受剪承载力均不小于上一层的75，不属于楼层承载力突变；（9）结构刚重比大于14，小于27，满足规范对结构稳定的要求，但应考虑重力二阶效应的影响；（10）SATWE与ETABS的计算结果相近，说明计算结果合理有效，计算模型符合结构的实际工作状况；（11）计算结果表明，结构周期及位移符合规范要求，剪重比适中，构件截面取值合理，结构体系选择恰当。82计算结果汇总821周期和振型PKPM与ETABS计算的前十阶模态基本一致，见表85。从表中可知，结构前三阶振型分别为X向平动、Y向平动及扭转，结构的第一扭转周期与第一平动周期之比为0838，满足高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）第435条中关于周期比的要求，PKPM计算的前3阶振型，如图82所示。表85结构周期与振型PKPMETABS振型周期振型（XYZ）周期ETABS/PKPM方向1482280990001496291029X247110010459850976Y3404150010099420581041Z4157570990001163461037X513813001002097138961006Z6128050098002124560973Y7087670990001090321030X807854001001098077250984Z9063300098002060610958Y10058340990002059621022X822结构质量分布结构总面积1099X104，总恒载171X104KN，平均每平方米恒荷载156KPA，活载169KPA，荷载沿楼层分布基本均匀，如图83所示。823结构位移和位移比指标1）结构在风荷载和地震作用下的位移曲线，如图84图811所示。2）刚性楼板假定下，地震作用层间最大位移与平均位移之比，见图812图813（PKPM模型）。从图中可以看出，结构在Y5工况下底部部分楼层位移比略大于12，最大值126，小于14。824风、地震剪力及倾覆弯矩分析首层竖向荷载、地震与风作用下剪力及倾覆弯矩见表86，可以看出PKPM和ETABS的结果很接近。表86首层竖向荷载、地震与风作用下轴力、剪力及倾覆弯矩竖向荷载重力荷载代表值（105KN）PKPM1897ETABS1906比值995X向地震作用Y向地震作用X向风Y向风剪力103KN倾覆弯矩106KNM剪力103KN倾覆弯矩106KNM剪力103KN倾覆弯矩106KNM剪力103KN倾覆弯矩106KNMPKPM176282008183471973135221528199572260ETABS172402052185502037135101529202502348比值10239799919691001999986963地震与风作用下结构各楼层的作用力、楼层剪力、弯矩分布见图814图825所示（PKPM模型）。825结构层间侧移刚度比与层间抗剪承载力之比（PKPM模型）结构各楼层侧移刚度与上一层侧移刚度70或上三层侧移刚度平均值80的比值中较小值（对比系数），如图826所示；楼层刚度及刚度比，见表87；楼层层间抗侧力结构的受剪承载力与其上一层受剪承载力之比，见图827。从图中可知，抗剪承载力之比均大于075，满足高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32002第443条的要求。表87楼层刚度及刚度比楼层X刚度（KN/M）Y刚度（KN/M）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注RATX1，RATY1为X，Y方向本层刚度与上一层相对应刚度70的比值或上三层平均侧移刚度80的比值中之较小者。826结构剪重比分析（PKPM模型）结构隔层剪重比如图828所示。从图可知，结构X、Y向剪重比相差不大，地上3层以下小于规范要求（剪重比125），经调整满足规范要求。827框架柱承担层剪力与层倾覆弯矩之比分析（PKPM模型）地震作用下，结构中框架柱所承担的剪力占层剪力百分比见图829；框架柱所承担的倾覆弯矩所占百分比见图830。高层建筑混凝土结构技术规范第814条规定，框架承担的总剪力小于02Q0时，框架总剪力按02Q0和15VF，MAX二者较小进行调整。考虑到本工程为超A级高度建筑，为了加强二道防线的抗震能力，比较了02Q0、15VF，MAX和11VF，MAX的结果，见表88。综合考虑后，本工程框架总剪力取02Q0和11VF，MAX二者较大值，调整系数见图831。（注因嵌固层位于首层，调整中VF，MAX的最大值没有考虑地下室各层，具体数值见计算书02Q0调整信息）。表8802Q0与15VF,MAX、15VF,MAX值比较02Q0X15VFX,MAX15VFX,MAX/（02Q0X）11VFX,MAX11VFX,MAX/（02Q0X）X向352566697119049112139Y向36749746362035472614983弹性时程分析831天然波及人工波的选取根据建筑抗震设计规范（GB500112001）第512条，本工程应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，地震剪力取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果二者的较大值，图832给了4条天然波和2条人工波的波形。采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不小于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，即两组天然波和一组人工波。分析时，采用了安评报告所给出的地震波，水平向（X、Y）加速度峰值取安评报告（346CM/S2）和规范（35CM/S2二者的较大值35CM/S2，反应谱法不考虑双向地震，只考虑输入一个方向的地震波，不分主次。根据建筑抗震设计规范GB500112001）第512条，所选波应满足平均地震影响系数曲线应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。所谓意义上相符，即其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相比，在各周期点上相差不大于20，具体见图833、图834。832时程分析与反应谱分析剪力对比所选波还应该满足每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱结果的65，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应刁、于振型分解反应谱法计算结果的80。时程分析与反应谱分析，楼层底部剪力对比结果详见表89，各楼层剪力对比见图835、图836所示。从结果看，所选地震波的底部剪力计算结果满足规范要求，在上部楼层，时程分析的平均剪力大于反应谱计算结果，X向在地上32层以上，应放大111倍；Y向在地上40层以上，应放大11倍。表89时程分析与放音谱分析底部剪力对比项次X向Y向规范小震底部剪力176452183866底部剪力170694165056天然波1时程/反应谱659790底部剪力140592125145天然波2时程/反应谱658068底部剪力154962184207天然波3时程/反应谱6588100底部剪然波4时程/反应谱65107112底部剪力16780188846人工波1时程/反应谱6595103底部剪力182158195288人工波2时程/反应谱65103106底部剪力167644177166平均值时程/反应谱809596833时程分析与反应谱分析倾覆力矩对比时程分析与反应谱分析，各楼层倾覆力矩对比如图837、图838所示，由图可知，时程分析结果底部小于反应谱结果，上部稍稍大反应谱结果。834时程分析与反应谱分析位移及位移角对比时程分析与反应谱分析的各楼层位移及位移角结果如图839图842所示，时程分析所得的层间位移角满足规范要求。835弹性时程分析主要结论时程分析六条波底部剪力平均值大于振型分解反应谱法的80，各条波分别作用下的底部剪力值大于振型分解反应谱法的65，满足规范建筑抗震设计规范（GS500112001）第512条中的规定。时程分析的X向地上32层（Y向地上40层）以上楼层剪力平均值大于反应谱值，表明结构上部受高阶振型影响较大，实际设计中考虑时程分析结果，X向放大111倍（地上32层以上），Y向放大11倍（地上40层以上）。84结论1）结构楼层质量分布较为均匀。2）结构竖向刚度分布均匀，不存在薄弱层；楼层抗剪承载力满足规范限值要求。3）地上3层以下结构剪重比稍小于规范要求，已通过放大楼层底部地震力的方法进行调整。4）框架将按照不小于结构基底总剪力20和框架部分地震剪力最大值11倍两者较大值的要求进行内力调整，保证框架柱能满足二道防线要求。5）结构在规范小震作用下的位移比指标满足规范要求，Y向位移角在某些楼层略大于12，但是不会超过14的限值要求。6）PKPM和ETABS两种软件分析结果基本一致，结构整体模型和分析正确。9构件验算91构件验算流程按照“中震可修”的原则，对中震作用下关键构件的承载力进行复核（中震弹性作用下进行核心筒墙肢和框架柱进行偏压、偏拉承载力验算，剪力墙受剪承载力验算），确定其是否达到设定的性能目标。按照“大震不倒”的原则，对大震作用下核心筒墙肢进行剪压比验算。采用SATWE计算结果，对所有主要构件（型钢混凝土框架柱、核心筒剪力墙），提取内力并组合所有工况，考察抗震性能目标的满足清况。92核心筒剪力墙921墙体尺寸及配钢率为提高核心筒的承载力和延性，核心筒部分底部加强区设置了型钢，主要剪力墙编号、厚度及配钢率，见图91及表91、表92。表91剪力墙厚度（MM）楼层W1W4/W11W17/W22W25楼层W5W10/W18W21L1以下900L1以下600（W20、W21）700）L2L11800L2L10600L12L17700L11L19500L18L25600L20L33400L27L37500L34以上300L38L45400L46L47300表92底部加强区剪力墙配钢率（B6L5）墙号配钢率墙号配钢率W1W32W41W5W71W8W101W11W142W15W161W181W19W202W212W22/W252W23/W241922轴压比按N/（FAAAFCAC）计算了各墙肢轴压比。其中，N重力荷载代表值作用下墙体的轴力设计值；AC扣除型钢后的混凝土截面面积；FC混凝土的轴心抗压强度设计值；FA型钢的抗压强度设计值。首层和地上代表层的轴压比见图92、图93。从结果看，各墙体的轴压比均控制在05的限值内。主要墙肢在地上L35层时的轴压比约为025。923剪截面验算根据高层混凝土结构技术规程JGJ32002，采用大震反应谱分析，进行了各主要墙体的受剪截面验算。V（1/RE）（015CFCKBWHWO）其中，V大震下墙体剪力标准组合值；FCK混凝土的轴心抗压强度标准值；C混凝土强度影响系数；BW墙体截面厚度；HWO墙体截面有效高度；RE构件承载力抗震调整系数，此处验算取10；图94给出了按上述公式验算的剪压比VRE/（CFCKBWHWO）结果，可以看出，核心筒主要剪力墙肢均满足大震下的最小受剪截面要求（剪压比小于015。924正截面承载力验算采用混凝土结构设计规范（GB500102002）附录F方法进行了核心筒剪力墙正截面承载力验算。1）小震作用下底部加强区及相邻上一层核心筒正截面承载力验算图95给出了底部加强区及相邻上一层在小震下正截面承载力包络和各组内力组合值的NM曲线，结果表明各墙体正截面承载力满足小震弹性要求，在内力组合时考虑了风荷载（028W）。2）中震作用下底部加强区及相邻上一层核心筒正截面承载力验算图96给出了底部加强区及相邻上一层在中震下正截面承载力包络和各组内力组合值的NM曲线，结果表明各墙体正截面承载力满足中震弹性要求。925核心筒剪力墙墙肢轴力分布核心筒外圈墙肢在小震、风荷载、中震弹性作用下的最大轴力和最小轴力如图97所示，计算设计值时考虑了所有组合，取所有组合中轴力的最大值和最小值，其中小震组合考虑028W，中震组合不考虑风作用，风荷载组合不考虑地震作用，压力为正，拉力为负。表93列出了地下一层顶层各核心筒墙肢在中震弹性、小震和风作用下的最大和最小轴力设计值，考虑了所有组合，压力为正，拉力为负。表93小震、中震及风荷载单独作用下的最大与最小轴力最大轴力设计值（KN）最小轴力设计值（KN）墙号中震小震风中震小震风最大拉应力（MPA）W1632374847947645381482130W2654285282451727351031350W340806332433266921291880W4604764461243584601221730W54666836389371671012553240W64779944594478692923694650W75699945233457391873814950W84769237589383761042793570W94623143811474312443284240W105693845355459741713645360W111199199246789153572814250W12362212905728340791221640W13948097300470623882123210W147336255782555762216152255092W156610850166505932605159222112W166722851154515611944153245084W177982660628603482416146240082W18160081298512895201081300W19682345272550878823183312060W20682135438752826476231437035W211302810803107171065910W227047452944525303873129224161W236734350647508173748202313162W246753650990512473060226306132W257245053813531595098140202212由表可知，在中震弹性作用下，墙肢W14W17、W22W25（L1层），墙肢W19,、W20L44层）出现拉应力。在不考虑竖向钢筋影响时，混凝土最大拉应力除墙肢25以外，混凝土拉应力均小于混凝土轴心抗拉强度设计值（L1层为204MPA,L44层为171MPA，墙肢25拉应力不超过混凝土轴心抗拉强度标准值285MPA。926戴性斜截面承载力验算墙肢水平分布钢筋，满足中震弹性斜截面承载力验算。图98给了底部几层墙体的配筋，从图中可知，在底部加强区楼层，墙体约束边缘构件纵向钢筋由中震弹性控制；墙体水平钢筋部分墙肢由小震控制，部分墙肢有中震弹性控制。93框架柱931框架柱布置塔楼框架柱在底部采用型钢混凝土柱，上部采用普通钢筋混凝土柱，共18根，表94为框架柱的截面尺寸。表94框架柱的尺寸及型钢混凝土柱的配钢表Z1楼层尺寸BFH1H2板厚配钢率L8以下14001600500120010003055L9L1914001400500100010003059L20L32130013005009009002555L33L36120012004008008001839L37L45100010004006006001439L46L478008003005005001447楼层Z2L8以下14001600500120010003055L9L2014001400500100100030594L21L2514001400混凝土L26L3213001300L33L3612001200L37L3811001100L39L4510001000L46L47800800楼层Z3L8以下14001600500120010003055L9L19140014005001000100030594L20L2514001400混凝土L26L3213001300L33L3612001200L37L3811001100L39L4510001000L46L47800800楼层Z4L8以下14001600500120010003055L9L1414001600混凝土L15L1814001500L19L2514001400L26L3213001300L333612001200L37L4811001100L39L4510001000L46L47800800楼层Z5L8以下140014005001000100030594L9L1914001400混凝土L20L2513001300L26L3212001200L33L4110001000L42L47800800楼层Z6L5以下14001800500140010003559L6L11140016