超限高层建筑结构抗震设计需重视的几个问题

超限高层建筑筑结构抗震设计需重视的的几个问题中国建筑科学学研究院徐培福1一、汶川大地地震高层钢钢筋混凝土结结构震害概括括2汶川大地震高高层钢筋混凝凝土结构震害害概括建研院70多名专家反映映的四川、甘甘肃、陕西某某些城镇情况况：高度：8层～30层结构类型框架框架－剪力墙墙剪力墙框架－核心筒筒结构比较规则则3设防烈度6度，实际影响响烈度7度轻微损坏设防烈度7度，实际影响响烈度8度强～9度损坏比较多，，没有严重破破坏设防烈度7度，实际影响响烈度9度强没有严重破坏坏4二、超限高层层应适当提高高

抗震设防防标准51.提高抗震设防防标准的必要要性地震发生的不不确定性地震区划（设设防烈度）可可能出现的误误差地震区划考虑虑地震发生的的概率、风险险及现实的经经济条件确定定30多年来，仍有有8次强震发生在在低烈度区或或附近1976年唐山大地震震2008年汶川大地震震6国家、业主有有较好的经济济实力超限高层严重重破坏、倒塌塌对社会、人人民生命、经经济产生巨大大伤害和冲击击超限高层建筑筑集中成千上上万人员强震时难以逃逃生（绝对位位移振幅可达达几米）目前国内外的的技术水平很很难对超限高高层强震下的的性能作出有有把握的判断断适当提提高抗抗震设设防标标准，，增加加的造造价仅仅占总总造价价的5～10％72.提高抗抗震设设防标标准的的主要要措施施适当提提高抗抗震性性能目目标对设计计反应应谱和和地震震动参参数、、地震震波选选取的的要求求8适当提提高抗抗震性性能目目标根据超超高和和复杂杂的程程度确确定性性能目目标加强范范围：：竖向向构件件、转转换构构件、、斜撑撑等关关键构构件全高范范围关键部部位性能目目标正截面面承载载力（（压弯弯、拉拉弯、、轴压压、轴轴拉））中震弹弹性中震不不屈服服抗剪承承载力力大震不不屈服服中震弹弹性相当于于设防防烈度度提高高1度多9对设计计反应应谱和和地震震动参参数、、地地震波波选取取的要要求小震反反应谱谱、地地震动动参数数取规规范和和安评评报告告的较较大值值中震、、大震震以规规范为为主，，如安安评报报告的的地震震反应应较大大，作作为参参考弹性和和弹塑塑性时时程分分析至至少采采用三三组地地震波波，各各组地地震波波反应应谱要要与设设计反反应谱谱相近近设计中中取三三组地地震波波反应应的包包络值值美国2007年旧金金山北北加州州结构构工程程师协协会““非常常规高高层建建筑抗抗震设设计和和审查查公告告”规规定七七组地地震波波反应应的平平均值值101112三、超超限高高层抗抗震设设计的的若若干要要求13超限高高层抗抗震设设计的的若干干要求求对业主主及建建筑师师要从从技术术可行行性及及经济济代价价上加加以必必要协协调和和约束束对无震震害经经验、、无试试验依依据、、现有有软件件难以以分析析判断断或抗抗震概概念上上难以以接受受的结结构方方案、、构件件、节节点，，要进进行必必要的的试验验研究究结构方方案设设计中中需注注意的的问题题对计算算分析析的要要求143.结构方方案设设计中中注意意的问问题特别复复杂或或高度度超B级高度度宜采用用钢与与混凝凝土组组合构构件或或钢构构件控制自自重（（1.6t/m2）和剪剪力墙墙厚度度（1.2m）15沈阳茂茂业中中心主主塔楼楼：7度，70层，284m16结构方案对比结构体系总质量（万吨）每平米质量（吨/米2）钢筋混凝土框架型钢混凝土筒26.51.76钢管砼柱钢梁型钢混凝土筒21.81.43调整后后最大大墙厚厚1m17北京财财富中中心II期,61层，264m18北京财财富中中心II期8度，61层，264m钢管混混凝土土柱、、钢梁梁钢管混混凝土土柱外外径1.3m钢板剪剪力墙墙：基基底～～13层首层层层高10.47m，墙厚厚1.2m二层墙墙厚1m26层、41层设加加强层层193.结构方方案设设计中中注意意的问问题框架－－核心心筒及及框架架－剪剪力墙墙结构构中，，框架架剪力力调整整取0.2V0和1.5Vimax的较小小值（（不能能自定定放大大系数数2.0等），，有利利于防防止各各个击击溃超B级高度度较多多时，，取0.2V0和1.5Vimax的较大大值20中震复复核计计算中中，框框架剪剪力调调整仍仍需要要，但但框架架梁不不必调调整，，有利利于强强震下下的““强柱柱弱梁梁”除9度一级级外，，按，，低低估了了梁的的极限限抗弯弯承载载力（（实配配钢筋筋及楼楼板作作用未未考虑虑），，相反反高估估了柱柱的承承载力力（强强震下下柱轴轴力变变化降降低其其承载载力））212223243.结构方方案设设计中中注意意的问问题层刚度度比和和层抗抗剪承承载力力比不宜有有层刚刚度和和层抗抗剪承承载力力都比比较弱弱或刚刚满足足规范范限值值的楼楼层刚度计计算美美国国UBC国内有有不同同意见见，目目前正正在研研究。。一般般情况况下仍仍先按按规范范规定定纯框架架结构构：砌砌体填填充墙墙对层层刚度度影响响大，，计算算中宜宜考虑虑层高高增加加直接接降低低层抗抗剪承承载力力，按按规范范计算算层刚刚度比比较合合适剪力墙墙、框框剪、、框架架－核核心筒筒结构构，与与纯框框架结结构不不同。。通过过研究究确定定是否否采用用。。对加加强层层、设设备层层也可可先按按此计计算。。层抗剪承承载力计计算中，，加强层层的斜撑撑承载力力不能采采用绝对对值的叠叠加25南京德基基广场：：49层，209m，11层、24层、37层设加强强层26273.结构方案案设计中中注意的的问题楼板大开开洞情况复杂杂弹性楼板板不计入入平面外外刚度，，按大震震计算楼楼板应力力计算对竖竖向构件件的不利利影响287度，65层，305m2层、5层楼板开开大洞293.结构方案案设计中中注意的的问题结构两个个正交方方向的第第一平动动周期比比大于0.8天津嘉里里中心，，59层，200m调整前T1x=4.654s，T1y=3.653s，T1x/T1y=0.785303.结构方案案设计中中注意的的问题加强层伸伸臂桁架架深入筒筒体剪力力墙伸臂桁架架内力计计算可不不计楼板板作用31北京财富富中心II期323.结构方案案设计中中注意的的问题滑动连体体要按大大震计算算其位移移量，预预留足够够的间隔隔北京当代代MOMA33罕遇地震震作用下下，所有有连廊隔隔震支座座的最大大变形分分别为39.5cm，支座选选用最大大位移量量50cmX向El-Centro波34353.结构方案案设计中中注意的的问题鞭梢效应应的计算算按大震分分析364.对计算分分析的要要求现有软件件为结构构工程师师提供了了十分必必要的分分析工具具，但仍仍需要工工程师的的分析判判断弹性静力力分析的的计算原原则严格格遵守规规范规定定工程计算算出现怪怪异情况况的，设设计工程程师要分分析，软软件工程程师要及及时改正正374.对计算分分析的要要求弹塑性分分析的软软件，工工程计算算结果有有时出现现不合理理情况。。如不能能比较合合理的计计入结构构阻尼比比，使弹弹塑性计计算的基基底剪力力大于弹弹性计算算结果。。计算参参数的随随意性大大弹塑性分分析软件件要加紧紧研究改改进384.对计算分分析的要要求高度超过过200m的超限高高层结构构要进行弹弹塑性时时程分析析高度超过过300m或新型结结构体系系或特别别复杂的的超限高高层要有另一一个单位位，采用用不同的的软件进进行独立立计算校校核394.对计算分分析的要要求特别复杂杂的超限限高层结结构计算算应考虑虑施工模模拟抗震设计计的内力力组合应应以施工工全过程程完成后后的静载载