某超限高层结构设计的超限审查，三塔连体超高层建筑--泾河·创智中心

3 月 29 日，由陕西省住房和城乡建设厅抗震办公室组织召开了对 “ 泾河 · 创智中心二期 1# 、 2# 楼及空中连廊 ” 项目的超限高层结构抗震设防专项审查。陕西省超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会专家组听取了超限审查设计汇报，审阅了相关材料，经过现场研讨论证后，一致认为该项目采用的结构体系成立、抗震设防标准正确，抗震措施基本符合规范要求，计算结果基本满足规范规定，同意该项目结构设计通过超限审查。

该项目位于陕西省西安市西咸新区泾河新城泾河一路以南，泾河一街以东。其中，1#、2#楼为地下2层、地上21层并带有空中连廊的高层建筑；塔楼平面呈长方形，结构高度96.30m，采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，在F11~ F 13设平面呈L形的钢结构连接体，并在连接体转角处利用观光梯设竖向钢筋混凝土结构支承筒体。基础采用桩筏基础，核心筒下筏板厚度2.0m，柱下桩承台厚度2.2m，桩基采用钢筋混凝土螺杆灌注桩，桩径600mm，桩长27m，桩端持力层为⑦层粉质黏土层，单桩承载力特征值3400kN，基础埋深为10.80m。项目属《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定的超限高层建筑工程，具有5项一般不规则项和1项特别不规则项。

在整个初步设计过程中，结构团队始终以专业负责、严谨认真、积极务实的态度进行设计。项目初期，对比了多种不同结构方案，设计过程中，邀请院内结构专业专家进行阶段性成果指导论证。经过多方案论证对比，为增加连体结构的可靠性和结构的整体性，空中连廊与塔楼采用刚性连接，1#楼和2#楼采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，与连廊相连的框架柱采用型钢混凝土柱，观光电梯采用钢筋混凝土剪力墙结构体系，四个角部从上到下设置型钢混凝土柱。1#楼、2#楼和观光电梯在F11~F13通过连廊相连，F13采用钢桁架结构，F11~F12用钢框架结构悬挂于F13钢桁架上，与主体结构刚性连接，形成空腹桁架。F2~F4局部楼层无楼板，存在 跃 层柱，增大F2~F4楼板厚度为140mm。连体结构楼板厚度不小于150mm，连体结构顶板楼板厚度增大为180mm，在连体顶板无楼板层设置水平交叉支撑，增强连接结构的整体稳定性。

项目的超限分析不仅包含小震弹性分析、中震等效弹性分析和大震动力弹塑性时程分析等常规分析，针对本项目结构受力特点和方案存在的各种难点，还包含 跃层柱抗连续倒塌分析、连体结构抗连续倒塌分析、 连体结构楼板舒适度计算及楼板应力分析、关键节点精细化有限元分析、加强层敏感性分析、考虑收缩和徐变的施工模拟分析。分析报告采用了ETABS、MIDAS FEA、MIDAS GEN、SAUSAGE、YJK等多款有限元分析软件进行了大量细致的分析工作。

本项目塔楼底部两层存在大开洞，底部角柱形成跃层柱，采用拆除构件法和施加外力法对跃层柱进行了抗连续倒塌性能分析，在跃层柱施加80kN/m2的侧向偶然作用设计值，各层杆件均未超筋，可满足抗连续倒塌的设计要求。

  

连体结构是连系各塔楼正常工作的关键构件，采用拆除构件法对连廊层关键构件的抗倒塌性能进行分析，分别拆除主桁架和次桁架的关键杆件后，相连构件应力比均小于1.0，能够承担规定的竖向荷载和水平荷载，表明桁架具有足够的抗连续倒塌能力。

1#、2#楼通过3层连廊在空中连接，连廊的舒适度分析是设计重点之一。采用Midas Gen对连廊进行竖向自振特性分析和人群竖向荷载激励。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）3.7.7条，楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz，楼盖前三阶竖向振动频率分别为4.73Hz、5.60Hz、7.63Hz，均远大于3Hz，满足规范要求。采用动力时程分析方法对连廊层施加竖向荷载激励，计算连廊层在竖向荷载激励下的加速度响应，单位面积人群竖向荷载激励按照《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》JGJ/T441-2019第9章的规定计算，人群竖向荷载激励作用下最大加速度为0.0109m/s2，小于加速度限值0.15m/s2，满足舒适度要求。

刚性连接的连体部分结构在地震作用下需要协调两侧塔楼的变形，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）10.5.7条的规定验算楼板的受剪截面和受剪承载力，计算剪力取连体楼板承担的两侧塔楼楼层地震作用力之和的较小值。

通过YJK软件定义属性为弹性膜的壳元进行计算分析，揭示楼板传递水平荷载时的复杂受力状态，确保楼板协调竖向构件变形功能的有效性，并根据分析结果对楼板薄弱部位采取针对性的加强措施。通过钢筋承担水平荷载作用下的拉应力，按照中震弹性控制楼板配筋。

连体桁架与塔楼相连节点受力复杂，为了保证节点承载力具有足够的安全度，采用MIDAS FEA建立连体结构与塔楼相连节点的三维有限元分析模型，进行精细化有限元分析。考虑大震不屈服作用下的两种最不利工况组合，计算结果表明节点区和外围钢材基本保持弹性状态，Mises应力小于钢材的屈服强度，满足“强节点，弱构件”的设计要求。

该项目的结构设计和超限分析由中国建筑西北设计研究院结构技术研究中心和深圳市清华苑建筑与规划设计研究有限公司共同完成。与会专家对提交的设计成果给予了高度评价，赞扬了设计工作严谨细致，同时也提出了宝贵意见，对该项目的进一步优化完善和后续工作推进具有重要的指导意义。