【解构】超限高层抗震设防分析

来源：CCDI高成结构（id：CCDI_GCJG）

今天以红土创新广场为例，分析一下超限高层抗震防设。

工程概况

建设地点：南山中心区东南部，东临科苑南路、南临海德三道、北临滨海大道。

项目包括A-16和A-17两个地块，两个地块大小均约为65m×65m，总用地面积10438.7m2，建筑面积约101600m2。两个地块中间以一条23m宽的市政道路隔开。A-16地块规划用途为商业，A-17地块规划用途为超甲级办公楼。

办公塔楼主屋面高249.9m，地上五十五层，出屋面构架两层，构架层顶高度259.5m，地下四层，总建筑面积约101600m2，采用钢管混凝土斜交网格外框架+单向伸臂+混凝土核心筒体系

嵌固端位于地下一层楼板

塔楼高宽(H/B)256.8/43.2=5.94

X向核心筒高宽比(H/C)266.4/16.8=15.86

Y向核心筒高宽比(H/C)266.4/30.4=8.76

分析设计参数

抗震防设性能目标

荷载与地震作用

楼面荷载

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010），确定楼面荷载。

风荷载

根据项目场地周围的地形、地貌，同甲方、风洞试验单位协商确定试验时0°~110°采用《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）中规定的B类地貌风剖面、120°~350°采用C类地貌风剖面。

地震作用

本工程地处深圳市，按规范取值如下：

抗震设防烈度                  7度（0.10g）

α max                                   0.08

场地类别                          Ⅲ类(第一组)

场地特征周期Tg              0.45s

安评小震反应谱与规范谱比较如下：

下面给出安评谱与规范基两者的基底剪力对比 ：

据场地安评谱与规范谱对比可知：小震作用下，结构前两阶平动周期处的规范谱地震影响系数大于安评谱地震影响系数，且按规范谱计算的基底剪力比按安评谱计算的基底剪力大。因此，本项目按规范谱进行小震分析设计，中震、大震分析复核亦采用规范谱地震动参数。

结构布置、造型及超限情况

基础设计概况

根据勘察报告，我司对该工程的各种基础方案进行了详细的分析，从造价，施工质量，难易程度等各方面综合考虑，建议对本工程分别采用如下基础方案：

塔楼基础拟采用钻孔灌注桩，桩端持力层为强风化粗粒花岗岩，桩径为1200 mm，共174根桩；核心筒下承台厚度为3.5 m，框架柱承台厚度为4.4m，塔楼底板厚度0.8 m。

裙房及地下室采用桩筏基础，底板厚度800mm，持力层为强风化粗粒花岗岩。由于本工程地下室较深，地下水位较浅，建筑物受到的浮力较大，地下室及裙房自重不足以抵抗水浮力，因此地下室及裙房部分采用抗拔桩抗浮，桩径为800 mm，桩长约40m。

桁架示意图

竖向及抗侧结构系统

塔楼采用钢管混凝土斜交网格外框架+单向伸臂+混凝土核心筒体系。

31~32层和44层设置两道伸臂。

外框柱双向倾斜。

楼面梁全铰接，外框梁刚接。

结构平面图

中下区楼层平面布置图

高区楼层平面布置图

小震和中震分析成果

弹性分析结果

模态

重力及地震总作用力

时程分析结果

加速度时程曲线

层间位移角对比

X向地震作用下的层间位移角

Y向地震作用下的层间位移角

上图表明，结构在各工况下X向最大位移角位于54层的1/1140，Y向最大位移角位于54层的1/1464，均小于1/500，满足规范要求，且时程结果总体上小于场地反应谱结果。

中震分析结果

中震性能目标

构件屈服抗力计算方法

中震不屈验算的主要对象是组成结构的主要构件，包括剪力墙、柱、连梁和框架梁。根据极限状态和小震设计下得到的配筋计算各主要构件的屈服承载力（按材料的标准值计算），并与中震下的效应组合进行比较，确定构件的状态。若组合效应小于屈服承载力，表示构件未屈服，否则表示构件屈服。

罕遇地震弹塑性动力时程分析

分析步骤

第一步：施工模拟加载。

第二步：地震加载。

全过程考虑  材料非线性，几何非线性效应，P-Delta效应

结构整体结果评价

各组地震波作用下结构最大基底剪力

各组地震波作用下结构最大顶点位移及最大层间位移角

结构整体计算结果评价：

a)弹塑性分析模型与弹性模型周期、质量吻合较好；

b)在考虑重力二阶效应及大变形的条件下，X向最大层间位移角为1/136，Y向最大层间位移角为1/182，均小于1/100的规范限值，能达到“大震不倒” 的目标；

c)弹塑性分析基底剪力约为弹性大震的71.7%～76.8%，约相当于小震的4.5～4.8倍。

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