中旅城二期南楼超限高层结构设计中旅城二期南楼超限高层结构设计胡贤忠( 福州国伟建设设计有限公司 福建福州 350001)［摘要结构设计提出了严峻挑战。

本论文介绍此超限结构的抗震和抗风设计，进行了不同力学模型的多种软件静力对比分析、弹性时程 中震作用并对控制结构的扭转效应和计算中部分构件的超筋信息的做了研究处理; 同时对型钢混凝土转换结构和连体的设计做了论 述，并介绍了其节点的构造设计。

South － t o w e r s t r u c t u r e d e s i g n of s up e r h i r e － r i s e building of CTS second －ph a s eA b s t r acli m it s o f t h i s bu il d i n g w e r e a n a l y z e d ，a nd t h e r e l eva n t s o l u ti o n s c h e m e s w e r e p r o p o s e d ． A cco r d i n g t o t h e co m p a r i s o n on t h e a n a l y s i s r e s u lt s o f t h e t h r ee p r og r a m s ，e l a s ti c ti m e － h i s t o r y a n a l y s i s ，m e d i u m ea r t hqu a k e e ff ec t a n a l y s i s ，pu s h － o ve r a n a l y s i s ，s t r u c t u r a l s y s t e m acco r d i n g t o d iff e r e n t p a r t s a d o p t co rr e s p o nd i n g t o t h e va r i o u s t y p e s o f co m b i n a ti o n co m p o n e n t t o s a ti s f y s tiff n e ss ，du c tilit y and r e dund a n cy ． The key p o i n t s o f t h i s s t r u c t u r e as w e ll as i m p o r t a n t s eg m e n t s w e r e a n a l y z e d and d i s c u ss e d ． Key words : u lt r a li m it e d h i g h － r i s e bu il d i n g ; s e i s m i c d e s i g n ; t o r s i o n a l e ff ec t ;co m p o s it e s t r u c t u r e ; p e r f o r m a n ce based s e i s m i c d e s i g n 1 工程概况中旅城二期座落在福州市金融文化中心五四路的黄金位 置，其由南楼、北楼、办公楼和高档商业裙房组成的大型商住 楼。

南楼、北楼、办公楼和裙房在地面以上用抗震缝分开。

南 楼建筑高度 149. 85m ，地面八层高位转换的连体建筑，其立面 效果图如图 1; 地下二、三、四层为车库及设备用房，地下一层 至七层为高档商业中 心，在 七 ～ 八层设一5. 6m 高的物业会所，其上至四十四层 为 住 宅，建 筑 立 面 如 图 2 所示。

本项目设计所依据规 范 版 本 为 2000 年 系 列。

结 构 体 系 为框支剪力墙转换层以下为型钢混凝土柱 + 钢筋混凝 土核心筒，转换层以上为钢筋混凝土剪力墙结构，连体为强连 接的钢桁架。

结构设计基准期为 50 年，结构安全等级为二 级; 抗震设防烈度为 7基准期为 100 年 2 超限情况及抗震性能目标 2. 1 超限判定 依据《全国超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要 点》相关规定进行超限判定。

( 1) 塔楼高度为近 150m ，超过了“高规”所规定的框支剪 力墙结构适用的 B级 最 大 高 度，超 限 幅 度 为 25% ; 判 定 为 超 限。

图 1 南楼立面效果图( 2) 转换层位于七层顶 ( 34. 45 米) ，超 过 了《高 规》第 10 章中“7 度不超过 5 层”的规定，属高 位 转 换; 为 一 项 不 规 则， 判定为超限。

23福建建设科技 2013. N o . 1.■建筑结构( 3) 转换层以上为双塔结构，在高 133. 35 米至屋顶处设 置 5 层高的架空跨度为 14 ～ 20 米; 属多重复杂不规则， 判定为超限。

( 4) 平面凹凸不规则，住宅部分结构属于“细腰”类型; 为一项不规则。

( 5) 楼板不连续; 为一项不规则。

( 6) 扭转不规 则，在偶然偏心地震 作用下扭转位移比大于 1. 2; 为一项不规则。

第6 点属于“专项审查技术要点”的表二中“三项不 规则”，判定为超限。

2. 2 结构抗震性能目标 本工程属于严重超限的结构体系，依据建设部有关 文 件 和工程的重要性，进行了抗震超限专项审查。

结 合“抗 震 设 防专项审查 意 见 ”，提 出 了 下 表 1 的“结 构 抗 震 设 计 性 能 目 标”。

同时也应考虑满足，( 1) 转换层楼板有些部位可能出现 拉力，应计算清楚并采取措施，控制裂缝; 支承在剪力墙时应 设扶壁柱; 转换层以上墙肢做些调整，尽 量 减 少 转 换; ( 2) 细 腰部位宜进一步 加 强; ( 3) 连体桁架的上下弦宜设水 平 支 撑 并延伸到塔楼内 一 跨: ( 4) 考虑双塔的位移不同步带 来 的 问 题，分单塔复核验算。

表 1 结构抗震设计性能目标图 2 南楼建筑立面图 3 基础设计本项目土层除表层为人工填土外，其余土层主要为第 四 系冲於积形成的粉质粘土、淤泥、淤泥质土，冲洪积形成的圆 角砾和卵砾石层，下伏残积土、全风化、强风化和侵入的中微 风化 花 岗 岩，覆 盖 层 厚 度 约 30 － 60m 。

抗浮设计水位 罗 零 6. 80 米。

地下主楼基础采用桩筏基桩为桩端注浆的冲 ( 钻) 孔灌 注桩。

主楼建筑桩基设计级为甲级，根据上部结构传至基 础的荷载，桩身强度和土456桩筏计算采用考虑上部结构刚度的桩筏弹性地基梁板计 算基底 基 床 系 数 取 2000 ～ 3000k N /m 3 。

计 算 时 需 分 多 步进行，初步计算完根据桩顶反力，结合试桩的竖向静载曲线 定范围内结束。

基桩竖向刚度计算按以下二式综合取值。

图 3 浮力释放系统局部大样抗震设防水准 多遇地震( 小震)设防地震( 中震) 罕遇地震( 大震)性能水平定性描述不损坏 可修复的损坏无倒塌 层间位移值≤h/1000≤1/100竖向构件底部加强区要求服 无塑性铰 连体两侧支撑柱和剪力墙弹性无塑性铰 其它构件允许出现塑性铰联系薄弱的楼板 不屈服 转换层楼板 弹性连体及其延伸的梁板不屈服无塑性铰24福建建设科技2013.N o.1.■建筑结构ApEpApEp4 结构整体静力分析4.1 计算模型采用S A T W E、P M S A P和E T A B S(V9.2.0 中国规范版) 不同力学模型的三维空间分析软件进行了多遇地震作用和风荷载作用下结构的内力和位移计算。

周期折减系数取0.9，中梁刚度放大系数对刚性楼盖取2、对弹性楼盖取1，考虑双向地震和偶然偏心(配筋4.2 计算结果分析从三种计算程序计算结果比较可知: 三种程序计算结果基本吻合。

由程序计算得: X、Y向刚重比均大于1.4，能够通过“高规”第5.4.4 条的整体稳定验算，同时该结构刚重比大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。

选取75个振使振型参与质量之和不小于总质量的9满足规范要求。

结构前6 个振型的周期及振型形态见表2，同时也进行分塔分析，计算表明无论是整体还是分塔均能满足以扭转为主的第 1 自振周期T t和以平动为主的第 1自振周期T1 之比小于0.85。

在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层的竖向构件的最大水平位移和层间位移均满足不大于该层平均值的1.4 倍。

从多遇地震和风荷载下楼层剪力曲线和楼层位移角曲线来看，显示该楼层剪力和位移角曲线基本光滑，无明显结构薄=( 0．031L/D－0．15( 1)( 2)kv=αkii=ζQ q /S a 试桩沉降完成系数ζ=1．0由于底板是按照弹性力学计算，墙柱结构为点线荷载，必须会产生一定的应力集力现象，对计算的最大配筋可以适当折减，实际配筋时，对底板一定范围进行平均化配筋。

对筏板不满足角桩冲图4筏板角桩抗冲切钢筋大样南楼E T A B S 三维计算模型( 主体、转换层、连体)图5图6 南楼标准层和连体层平面图筏板厚达2.6m，属于大体积混凝土，为确保混凝土不产生弱层，且层间位移角均满足规范要求，说明结构刚度比较均匀。

25福建建设科技2013.N o.1.■建筑结构( a) 主分量( b) 次分量图7 计算用地震波反应谱与规范谱比较行结构弹性时程分析。

设计时取时程分析结果包络值与反应表2 结构主要计算结果谱计算结果的较大值。

从图7 可以看出选用的地震波的地震影响系数曲线与规范提供的表3基底剪力计算结果足要求5 多遇地震作用下的弹性时程分析依据“抗规”和“高规”的规定，本工程共选择了2 组天然地震波( San F e r n a nd o，U s e r2和K e r n C o un t y，C a lif o r n i a E a r t h-qu a k e，U s e r3)和1 组人工模拟的加速度时程曲线( U s e r1)进图8 地震波主分量沿X、Y方向输入时最大楼层剪力、弯矩曲线以上图表分析可知，①本工程共选择了 2 组天然地震波和1 组人工模拟的加速度时程曲线进行结构分析，所选用地震波的平均反应谱满足《建筑抗震设计规范》的相关要求; ② 各组地震波的计算结果及评价值满足《建筑抗震设计规范》分析结果沿结构X 方向时程分析平均结果稍小，沿Y方向时程分析平均结果接近; ④在Y 方向时程分析时，个别地震波计算结果明显大于反应谱值，将转换层以下( 包括转换层) 、连体结构的楼层地震剪力予以放大，放大系数取GB50011 －2001 关于时程分析计算结果的规定; ③与反应谱X－向Y－向基底剪力( k N)与反应谱比值是否满足要求基底剪力( k N)与反应谱比值是否满反应谱U s e r1U s e r2U s e r3平均20650.419939.318289.414419.817549.5－0.97 ＞0.650.89 ＞0.650.70 ＞0.650.85 ＞0.80满足满足满足满足22522.819398.720123.727520.222347.50.86 ＞0.650.89 ＞0.651.22 ＞0.650.99 ＞0.80满足满足满足满足计算软件S A T W E P M S A P E T A B S 备注周期T1 /s3.2587 3.4439 3.024 Y向平动T2 /s3.0747 3.2181 3.002 X向平动T3 /s2.6692 2.7898 2.548 扭转T4 /s0.9326 0.9898 0.904 X向平动T5 /s0.8135 0.8818 0.805 Y向平动T6 /s0.7831 0.7942 0.774 扭转地震作用偶偏扭转位移比X向1.38 1.38Y向1.28 1.23最大层间位移角X向 1 /1587 1 /1595 1 /1718Y向 1 /1465 1 /1373 1 /1583风荷载作用下层间位移角X向 1 /1643 1 /1731 1 /1665Y向 1 /1028 1 /1001 1 /101626福建建设科技 2013. N o . 1.■建筑结构6 性能化设计本工程超限内容较多，按表 1 进行性能 化 设 计。