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基于菱形平面的超高层结构抗震设计_赵楠

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第35卷第1期2013年2月工程抗震与加固改造EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingVol.35，No.1Feb．2013

EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingVol.35，No.12013［文章编号］1002-8412（2013）01-0069-06DOI：10．3969/j．issn．1002－8412．2013．01．013

基于菱形平面的超高层结构抗震设计赵楠（北京市建筑设计研究院，北京100045）

［提要］菱形平面结构核心筒较为集中，刚度聚集效应明显，在抗震及抗风设计中具有较高的难度。本文结合一栋193m超高层实际工程，对超限结构设定了抗震性能目标，并针对性能目标提出了抗震措施及抗震构造措施。考虑结构材料的非线性属性，采用动力非线性分析方法，分析了结构在地震作用下的非线性动力响应，并对关键部位进行了罕遇地震专项分析。结果表明，结构在罕遇地震下满足规范要求，结构是安全可靠的。［关键词］超高层建筑；型钢混凝土；非线性；弹塑性分析

［中图分类号］TU973+．31［文献标识码］A

SeismicDesignofSuper-high-riseStructureBasedonDiamond-planeZhaoNan（BeijingInstituteofArchitecturalDesign，Beijing100045，China）

Abstract：Coretubeisrelativelyconcentratedindiamond-planestructure，theeffectofstiffnessclusterisobvious．Itisdifficultyinseismicandwinddesign．Combinedwithasuper-high-risebuildingof193meterstall，thedesigngoalisproposedforthistransfinitestructure．Nonlinearpropertyofthematerialsisconsideredandnonlinearanalysismethodisused．Seismicreactionanalysisofstructureiscarriedout，especiallynonlinearreactionunderrareearthquake，andthekeypartsofthebearingcapacityunderrareearthquakeareanalyzed．Theresultsshowthatthestructureissafeandreliableunderrareearthquake．Keywords：superhighrise；steelreinforcedconcrete；nonlinear；elastoplasticanalysis

E-mail：baidlsl@126．com

［收稿日期］2012-02-241工程概况沈阳世茂五里河项目T5及S3商业工程位于沈阳市和平区原五里河体育场地块，是一个集商业和公建于一体的城市综合体。本工程主楼为超高层建筑，建筑高度为193m，地上46层，地下4层。裙房部分地下4层，地上4层，建筑高度26.15m。总建筑面积约12万m2。结构体型上存在平面及竖向不规则，顶部楼层有较大收进。采用框架－核心筒结构体系，工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.35s。按50年一遇风荷载取值，基本风压为0.55kN/m2，地面粗糙度C类。本工程的建筑平面较为特殊，呈菱形布置，中央核心筒较为集中，刚度聚集效应较为明显，弱轴方向的刚度控制更具挑战。平面简图见图1，剖面见图2，三维模型如图3所示。按照国家相关规定，本工

程需进行超限抗震审查，并已顺利通过。

图1结构平面简图Fig．1Structureplanediagram

2性能设计目标及抗震概念设计

基于设计周期执行的《建筑结构抗震设计规范》（GB50011-2010），为了更好地满足结构抗震性能的多种需要［1］，对结构提出了适当的抗震性能目·70·工程抗震与加固改造2013年2月

EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingFebruary2013图2建筑剖面图Fig．2Architecturalsection

图3结构三维模型简图Fig．33-Dmodelstructurediagram

标和相应的抗震措施和构造措施，根据工程的特点制定了特殊的设计方法，保证结构在罕遇地震下的安全。性能目标是社会和业主期望的结构性能，包括两方面内容，即地震动性能指标和相应地震作用下

结构抗震的性能目标［3～5］。建筑规范仅提供建筑物

所应具有的“最低”要求的标准，对特殊结构应选择高于规范要求的性能目标。抗震结构设计中，抗震计算分析和抗震措施是两个不可分割的组成部分，要建立基于性能的结构抗震设计方法，不仅要提出确定结构地震作用的方法，而且要给出相应配套的抗震措施。结合工程结构超限的情况，为提高结构的承载力及延性变形能力，同时兼顾经济性，经超限抗震审查委员会审定的性能设计目标及抗震概念如下：（1）本工程的设计地震动参数，中震、大震按

2010抗震规范采用，设计特征周期内插取值。即设

计特征周期取为0.39s。（2）底部加强部位在双向水平地震作用下，墙

肢和外框柱的偏压、偏拉承载力按中震不屈服复核，受剪承载力按中震弹性复核，并满足大震下的截面剪应力控制要求；墙肢的抗震等级为特一级。过渡区取至墙肢轴压比0.30的高度，墙肢的受剪承载力满足中震不屈服，构造的抗震等级采用特一级。（3）顶部转换桁架的主要构件要求大震不屈

服，相邻下部2层的竖向构件承载力满足中震弹性。（4）支承框架梁的墙体连梁应满足中震受剪承

载力要求。外框柱应按塔楼自身结构底部总剪力20%和外框柱最大层剪力1.5倍二者的较大值设

计，并满足计入多道防线的性能要求。（5）顶部转换结构及相邻构件的设计应适当改

进，内筒墙体相应加强，减少层间变形突变。注意改进型钢混凝土柱和梁柱偏心较大的相关构造。3结构体系

根据建筑布置情况和结构抗力要求，主楼部分主体结构采用现浇钢筋混凝土柱/型钢混凝土柱框架－钢筋混凝土核心筒结构，裙房部分采用现浇钢筋混凝土框架－剪力墙结构，裙房与主楼连为一体。框架柱截面及核心筒外墙截面从下到上逐渐减小，变截面的位置根据轴压比及混凝土强度等级确定；核心筒内墙厚度保持不变。为提高结构刚度，T5塔楼局部设置沿短向的剪力墙，并在地下2层顶局部转换。结构具体形式见表1所示。在框架与核心筒间沿弱轴方向设置两道剪力墙可以有效提高结构抗侧刚度，降低菱形平面刚度过于聚集的不利影响。第35卷第1期赵楠：基于菱形平面的超高层结构抗震设计·71·EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingVol.35，No.12013表1T5主体结构形式Table1T5Towerstructureform

项目T5建筑高度193.1m层数地下4/地上46层结构形式钢筋（型钢）混凝土框架－核心筒

框架≤40层：型钢混凝土柱；41层～46层；钢筋混凝土柱

核心筒钢筋（型钢）混凝土剪力墙框架与核心筒之间设置两道剪力墙

根据现行规范规程及抗震性能目标，结构抗震等级如表2所示。

表2抗震等级Table2Seismicgrade

项目T5抗震设防分类丙类

抗震等级7层～顶层B1～6层B2层B3层B4层剪力墙一级框架一级剪力墙特一级框架柱一级框架梁一级剪力墙一级框架柱一级框架梁二级剪力墙二级框架柱二级框架梁三级剪力墙三级框架柱三级

主要构件尺寸：（1）核心筒内部墙厚：主要墙体为800mm～600mm，楼电梯分割墙为200mm～300mm，且由基础

顶至结构顶不变；（2）核心筒外圈墙厚：500mm～400mm；（3）框架与核心筒之间的剪力墙厚度：700mm～200mm；（4）框架柱：1200×2300～500×500。

混凝土强度等级除按计算分析及刚度渐变原则确定外，尚结合沈阳市当地施工水平考虑。4主要分析结果

4.1结构振动特性

多遇地震及抗风设计采用PKPM及ETABS两个程序，结构自振周期见表3所示。

表3结构自振周期Table3Structureperiod

振型号PKPM结果（s）ETABS结果（s）平动系数14.97724.77040.99（0.20+0.78）23.90673.84080.89（0.68+0.22）33.46083.34980.12（0.12+0.00）41.32201.26400.90（0.40+0.51）51.17301.11990.17（0.00+0.17）61.03980.96760.93（0.60+0.33）70.69180.66530.12（0.09+0.03）80.63590.59330.88（0.39+0.49）90.49880.46840.20（0.12+0.08）100.49010.45990.82（0.31+0.51）110.40820.38150.02（0.00+0.02）120.38340.37680.93（0.64+0.29）

两个程序的计算结果误差均在10%以内，满足对比分析要求。振型质量参与系数均大于95%，扭转周期比为0.70，满足规范要求。4.2地震动参数

地震作用分析中，多遇地震下的地震影响系数按“安评谱”与“规范谱”的较大值采用，设计地震与罕遇地震分析中的地震影响系数按“规范谱”采用。

表4安评谱特征参数Table4Spectrumcharacteristicparametersinseismicevaluationreport

地震烈度超越概率（%）T

g（s）Amax（cm/s2）αmax

（g）

多遇地震630.38470.125设计地震100.451310.401罕遇地震20.802050.627

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超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析

超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析

第35卷第3期2021年6月Vol・35No・3Jun.2021粉煤灰综合利用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析Seismic Performance Design and Stress Analysis of Over-limit High-rise Buildings彭茹(新疆建设职业技术学院，新疆乌鲁木齐832000)摘要：深圳市罗湖区兆鑫汇金广场项目大屋面高度147.9m，地下5层，地上44层，为部分框支剪力墙结构，属于B级高度超限的超高层建筑。

根据不规则项目特点并结合结构超限判定，确定各构件的抗震性能目标，通过分析建筑在不同地震工况下的弹性分析和弹塑性分析，验证结构性能设计的可靠性。

计算模型采用YJK、ETABS、PKPM-SAUSAGE程序进行分析，根据分析结果，采取了一系列加强措施。

结果表明：结构能够满足竖向荷载和风荷载作用下的有关指标，抗震性能能够达到设定的性能目标。

文中所采用的设计及加强措施为类似工程提供重要的参考和借鉴价值。

关键词：超限高层建筑；剪力墙结构；时程分析；抗震性能分析；抗震加强措施中图分类号：TU318文献标志码：A文章编号：1005-8249(2021)03-0008-06D0I：10.19860/ki.issn1005-8249.2021.03.002PENG Ru(Xinjiang Construction Vocational and Technical College，Urumqi832000，China)Abstract:The height of the roof of the Zhaoxin lluijin Plaza project in Luohu District，Shenzhen City is147.9m，with5stories underground and44stories above ground，which is a partial frame-supported shear wall structure，belongs to the super high-rise building with B-class height exceeding the limit.According to the characteristics of the irregular profect and combined with the structural over-limit determination，the seismic-performance targets of each component were determined，and verified the reliability of structural performance design by analyzing the elastic and elastic-plastic analysis of buildings under frequent earthquake，seismic fortification earthquake and rare earthquake.The calculation model is analyzed by YJK，ETABS and PKPM-SALSAGE programs.According to the analysis results，a series of strengthening measures were taken.The results show that the structure can meet the relevant indexes under vertical load and wind load，and the seismic performance can reach the set performance target.The design and measures adopted in this paper provide important reference value for similar projects.Keywords:over-limit high-rise building；shear wall structure；time history analysis；seismic performance analysis；seismic strengthening measures0引言超限高层建筑因为大幅度提升土地利用率而逐作者简介：彭茹（1985-），女，硕士，讲师，研究方向为土木工程。

高层建筑结构抗震设计现状及措施分析

高层建筑结构抗震设计现状及措施分析

高层建筑结构抗震设计现状及措施分析汇报人：2024-01-08•高层建筑结构抗震设计概述•高层建筑结构抗震设计现状•高层建筑结构抗震设计措施分析目录•高层建筑结构抗震设计发展趋势•高层建筑结构抗震设计案例分析01高层建筑结构抗震设计概述高层建筑是指高度超过一定范围（通常为40米或10层以上）的建筑物。

定义高层建筑由于其高度和体量较大，在地震等自然灾害中容易受到较大的影响，因此抗震设计尤为重要。

特点高层建筑的定义与特点抗震设计可以有效提高建筑物的结构安全性，减少地震对建筑物造成的破坏，保障人民的生命财产安全。

地震灾害往往会造成巨大的经济损失，包括建筑物的损坏、设备损失和生产中断等。

抗震设计可以降低这些损失，减轻社会负担。

抗震设计的重要性减少社会经济损失提高建筑物的安全性能抗震设计的原则与目标高层建筑结构抗震设计应遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，即建筑物在小地震中不损坏、中等地震中可以修复、大地震中不倒塌。

目标通过合理的抗震设计，提高高层建筑物的结构安全性和稳定性，确保建筑物在地震中的安全性能，保障人民的生命财产安全。

02高层建筑结构抗震设计现状当前抗震设计的方法与技术基于性能的抗震设计根据建筑物的重要性和用途，制定不同的性能目标，如防止倒塌、限制损坏等，并采用相应的抗震措施。

结构减震与隔震技术利用减震器和隔震支座等装置，减小地震对建筑物的影响，提高结构的抗震性能。

抗震加固技术对现有建筑物进行抗震性能评估，针对不足之处进行加固改造，提高其抗震能力。

建筑材料与施工质量的差异不同地区、不同项目所采用的建筑材料和施工质量存在差异，对抗震性能产生影响。

地震作用的不可预测性地震具有随机性和不可预测性，如何准确评估和应对地震作用是抗震设计的难题。

复杂结构分析难度大高层建筑结构形式多样，复杂度较高，对地震作用的传递路径和响应机制难以准确把握。

抗震设计的挑战与问题各国抗震设计规范在基本理念、规定和计算方法等方面存在差异，反映了不同国家和地区的地震环境、经济条件和技术水平。

岳阳友阿国际广场—超高层结构抗震性能设计

岳阳友阿国际广场—超高层结构抗震性能设计

岳阳友阿国际广场—超高层结构抗震性能设计本文主要论述岳阳友阿国际广场超高层建筑结构抗震性能设计，并对加强层伸臂桁架的设置进行探讨。

标签：超高层；抗震性能设计；加强层；伸臂桁架1、工程概况本项目位于湖南省岳阳市巴陵中路交城东路东南角，项目共有6栋塔楼，本文仅研究酒店式公寓A栋。

A栋结构高度为253.4米，结构单元内经常使用人数超8000，为重点设防类。

公寓A栋由四层地下室，-1F至6F层为商业裙房（其中-1F是半地下室）、35层公寓标准层（层高5.8米）和4层避难层（第7、16、26、36层）组成。

建筑平面图见如下本工程建筑结构安全等级为二级，设计使用年限50年。

本工程抗震设防烈度7度，基本加速度为0.10g，建筑场地为二类，设计地震分组为第一组，特征周期0.35S，重点设防。

基本风压值为0.4kN/m2，地面粗糙为B类。

本工程抗抗震等级为剪力墙特一级。

2、计算分析2.1计算软件：PKPM4.1和midas结构大师20172.2计算方案在高层及超高层建筑中，当结构的侧向位移角不能满足规范要求时，可设置加强层提高结构的整体刚度。

但设置加强层易导致结构侧向刚度的突变，形成薄弱层，对结构抗震设计极为不利[1]。

必须要设加强层，设置几个加强层、加强层位置选取是本工程的重点。

本工程不设置加强层时不满足规范要求，根据建筑避难层在7、16、26、36层。

选取以下三种加强层方案进行比较：方案一：框架-核心筒+ L26层XY向均设置伸臂桁架方案二：框架-核心筒+L16、L26层XY向均设置伸臂桁架方案三：框架-核心筒+L16、L26层XY向均设置伸臂桁架+L36层Y向设置伸臂桁架伸臂方案立面示意图结构各方案参数对比根据以上计算结果可知：方案一：加强层刚度特别大，加强层下层出现薄弱层。

方案二：加强层刚度特别大，加强层下层出现薄弱层。

方案三：满足设计要求，且两个方向的动力特性接近。

经以上对比综合考虑，选择方案三作为本工程结构体系。

高层建筑穿层柱抗震分析与设计探讨

高层建筑穿层柱抗震分析与设计探讨

高层建筑穿层柱抗震分析与设计探讨发布时间：2021-01-25T10:57:30.617Z 来源：《基层建设》2020年第26期作者：吴阁[导读] 摘要：在高层建筑中，由于建筑师对空间变化的要求越来越高，各种穿层高大空间的使用也越来越多。

天元建设集团有限公司山东临沂276000摘要：在高层建筑中，由于建筑师对空间变化的要求越来越高，各种穿层高大空间的使用也越来越多。

常见的功能有建筑门厅、大堂、中庭、宴会厅等等，挑空高度从2～3层的常规尺度，到十几层的通高中庭。

穿层柱、穿层抗震墙不可避免的出现在这些高大空间中，在结构设计时，如何处理这些非常规构件，如何在保证安全的情况下，使设计尽可能简单便捷，易于实际操作，这是结构工程师需要思考解决的问题。

关键词：高层建筑; 穿层柱; 抗震分析引言中国是世界上人口最多的国家，我国无论在建筑上还是人均资源消耗量上都是世界首位，但是我国在能源利用率上仍然处于不发达阶段，这对可持续发展有制约作用。

现如今，许多建筑业学者投身于高层建筑结构中。

我国现代建筑层数越来越高，结构形式也越来越多。

对于高层建筑结构来说，其抗震性能及其安全性对于人们居住有着很大的影响，因此，高层建筑的抗震设计需要从高层建筑的结构设计、材料选择、地理位置的选择等方面进行综合思考，从而使其满足可持续发展的原则，使高层建筑达到抗震设计要求，避免因自然灾害造成人员伤亡和财产损失。

1高层建筑抗震设计分析抗震设计理念在建筑设计过程中尤为重要。

高层建筑中的抗震措施、抗震计算均属于抗震设计中需要分析的内容。

建筑设计人员在对高层建筑进行抗震设计时，必须考虑各种地震过程中不确定因素，相关建筑设计人员要全面掌握抗震结构原理与建筑材料性能，在此基础上利用相关的理论知识对建筑结构进行综合设计,以此确保抗震性能良好。

在钢筋混凝土主体结构设计中，抗震设计的重要性不言而喻。

在设计初期阶段，要考虑建筑物结构类型、建筑物高度、抗震设防类别、地震烈度分类等因素，从而选择与之相适应的抗震等级，并且必须与相应的构造要求相匹配。