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1、第八描辛旨现代鲒构T 程学术研讨台 深圳卓越皇岗世纪中心项目二号塔楼结构抗震设计 黄用军尧国皂宋宝东1 王传甲 l 十h ( # ，& “ * 0 - 4 5 ：2 “m mb # m 目m * w “w 。l H n i ：“w # * i H 十n q ，H # 接建M 物十镕H 2 3 ，# 0 筒* H * * t 月f2 6 0m # o * 日 J T3 ，* B a 口建筑$ 女舟r # 目# * * * ”0 * 十T d m n * 自女* m * “ * # * 目f * 。$ 女* 自# _ j r 目* L “m $ * t 目目目* * 口 - 自女* g n * *
2、 ，“ R * * r ，* 工程概况 深圳卓越皇岗卅纪中心忙于潍圳市福m 中心阿务R 建成后将成为深圳i H 中心区的标忠性建筑群，折射着 谚R 域作为整座城市址展的核心地位和商务前沿。率项I 位于深圳市福H J R 益路与金路之问紧邻金口路， 总建筑朋地3 0 6 6 77m ，总理筑面积4 2 4 9 0 8 m2 丰项【lt 要由凹座塔楼及裙房地r 窜自i 成。裙房地面以上娃 层，总高为2 05 米，r l J f i ；商业选，总建筑面* ! 约为46J J 平方米。地下事烛3 层，地F 培地甜杯高1 45 米， 总建筑l m # 约 8 7 2 0 0 平打米，土里用1 。停午场部
3、5 ，用J 二艘置设器。糕个项H 巾中建咽环( 深圳) 设 颢问有 限公t d 荧凼L e o a d a l y 建筑州事务所I 同设计完成。圈1 为奉琐目的建筑效果阁。 奉立舟绑的号塔楼( 如斟1 所“) 建筑画税9 0 0 0 0 ( 十古避难层) m i 主要包括办公、洲J 自和公寓，建筑 物1 体高度2 3 8 m 。高宽比为7 2 ，地I 培吩5 9 层。核心筒部分厦艋项钢颦商度升至2 6 0 m ( 超B 级) ，棱心简岛 宽比为1 73 。I 程的结构设计桀准期为5 0 年，塔楼的宣士等级为级，抗震设防烈度为7 度，场地特0 E 周期为 03 5 s ，基奉地震加速度为0 l
4、g ，建筑场地类别为1 1 娄抗震设防类别为丙荧殴计地震分组为组。= 号塔楼 3 体平面为矩形，其办公 i 域标准层的平面目如图2 所吓。 鳐 蹬： 麟i-。-iT 葡节_ 苇，- + ：曼 藤 图1 卓越皇岗世纪中，u 效果图2 = 号楼标准雇平面围 二、结构体系与整体弹性分析 薹 ： 二*筹拇砖捧 第八届全国现代结构工程学术研讨会 本塔楼采用钢筋混凝土框架核心筒结构体系。对于本塔楼采用的框筒结构体系，外框架体系将作为有效承 重支撑，大部分竖向荷载通过轴力的方式向下传送。由于结构的层数较多，外框架柱承受很大的竖向倚载， 为了减小框架柱的截面面积，以增加有效使用面积，因此考虑采 j 钢混凝土组
5、合结构柱。在组合结构柱的选型 上，我们对型钢混凝土柱、钢管混凝土柱和钢管混凝土叠合柱1 1 1 进行了深入比较和论证。由于钢管混凝土叠合柱 同时具有钢管混凝土和型钢混凝土的优点，具有刚度、强度均大、耐火性能好的优点，因此外框架柱采用了钢管 混凝土叠合柱。 通过对结构的整体计算分析，在建筑中段往上的外框柱由于内力下降可采用钢筋混凝土柱而不必继续使用钢 管混凝土叠合柱，外框架沿竖直方向在建筑结构底部1 2 6 层为钢管混凝土叠合柱框架，L 2 6 层以上则为钢筋混 凝土柱框架。这样既能保证外框架刚度和强度不致严重突变，保证了r 外框架沿竖商方向具有较好的连续性，同时 也具有较好经济效益。 在结构整
6、体弹性计算时使用了美国C S I 公司开发的E T A B S 、国内的S A T W E 软件和国际大型通用有限元软 件A B A Q U S 对整体结构的自振特性进行了分析计算，表l 给出了三种彳i 同软件的计算结果，其中A B A Q U S 建 模方法后文有较为详细的介绍。 表1 周期计算结果 周期( S )S A T l i | I EE T A B SA B A O U S备注 T 15 8 25 6 25 8 9 Y 向平动 T 25 6 l5 4 55 7 8 X 向平动 T 33 9 33 7 13 9 8扭转 T 41 8 61 8 l2 0 7X 向平动 1 51 4 9
7、1 4 51 5 4 Y 向平动 T 61 3 l1 2 81 4 0 扭转 从表I 的比较结构可见，三个软件计算结果较为接近。结构的主要振型以平动为主，扭转为主的第一自振周 期与平动为主的第一自振周期之比为0 6 7 0 8 5 ，满足商层建筑混凝土结构技术规范1 2 1 ( 以下简称高规) ( J G J 3 2 0 0 2 ) 的要求。同时，三个分析软件的计算结果较为接近，从侧面反映出结构模型和分析的正确性。表2 给出了结构在风荷载及小震作用下结构最大的层间位移，其中风荷载作用考虑了5 0 年遇的风压( 位移控制) 和1 0 0 年一遇的风压( 承载力控制) 两种情形，并考虑了周围建筑的
8、影响。从表2 可见，在风和地震作用下的层 问位移角满足规范限值【2 “，且层间最大位移角由风荷载控制。 表2 风荷载及小震作用下结构最大的层间位移“ 项次E T A B S 计算结果s A T I y E 计算结果 方向 XYXY 5 0 年风 最大层间位移角l 1 1 1 31 6 9 21 9 7 51 5 6 1 所在楼层3 94 04 04 0 荷载 规范限值 1 5 2 51 5 2 51 5 2 5l 5 2 5 地震 最大层问位移角l 1 2 3 1 l 1 0 5 6i 1 2 0 0l 1 0 0 7 所在楼层 3 54 04 l4 3 作用 规范限值1 5 2 51 5 2
9、 51 5 2 51 5 2 5 三、弹性时程分析 在对结构进行弹性时程分析时，采用3 条地震波，包括一条安评单位提供的地面人工波，以及另外两条天然 波，场地时程加速度峰值为加7 0 9 a l 。表3 给出了3 条地震波和规范反应谱的计算结果，图3 给出了时程分析获 得的对应层阃剪力值与楼层的关系曲线。 工业建筑2 0 0 8 增刊 赫 崩个【目现代结柑r 科学术哪怕 表3 基雇剪力计算结果( K N ) 图3 地震作用下的层间剪力值 通过对结构的弹性时程分析结粜一“得剑：( 1 ) 每条时程曲线计算所得结构基底耵力均大干振犁分解反麻谱 洼的6 5 ，三条时程曲线计算所得结构基底翦的f 均值
10、均大于振型分解反应潜法的8 帆，地震渡的选择满足胤 范要求；( 2 ) O 虻法的层问剪力曲线基本能包绺所选的四条地震波对应的甲均层问剪力曲线“ 在结构顶部少数 楼层，啡法的地震剪力偏小说明设计反应谱在托目期阶段的 为调整以及计算中对高阶振型的影响估计不足， 施1 罔设计t p 对顶都楼层的地震蚺力进行调整，满足对时程分折法的内力包络。 四、中震不屈服分析 由于奉塔楼为超限结构为确保结构的安伞可靠，进行丁在中震( 设防烈度) F 的抗震计葬，使这些重要的 抗震构件( 蚂力墙、连粱和框架梁) ，在中震作用F 不屈服。 通过中震币屈服分折和判断可埘得到结论为w ：结构体系巾怪向构件在中震下保持着好
11、的弹性性能，而水 平构件特别是琏粱则肯转多的进 屈服状态，通过调整连架利椭架粱的配筋和对部分连架截向调整才使所有t 要水平构件不进 屈服。这从设计上保证了中震不屈服概盘的具体落实也体现了地震中各构件的屈服顺序基本 上是首先是连粱屈服。其次有都分框架粱屈服，而竖向构件则没有H ：珧屈服的情况，结构设计可以满足规范中震 ”r 修的抗震设防标准。 第n 届全国现代结构程学术研时叠 五、动力弹塑性分析 图4 罕逞地震非线性分析模型 车文采用 型通用软件A B A Q U S 进行动力掸塑性时程分析。钢的托，应力应变曲线似设为理想弹塑性等 向掘化= 折线模型，衲始塑性应变为t y , E s ，其破坏应
12、变取为0l5 。其中强化段E - - 00 1 E 。混凝土采用塑性损伤 破坏模型。粱、柱采用= 啦梁单元，剪力墙、楼板采用准壳单元进行模拟以E 构件均按照“算结果及规范要 求进行配筋，剪力墙的约柬边缘构件和暗柱按照实际情况配筋。几何模型建屯后对模型进行嘲格划分最大单 元尺qI m ，局部重要部位删讲加密( 接个模型分约1 2 万十单元) 。圈4 所示为动力弹塑性分析模型。在分析中 重山荷馥的施加地震波的输入将分两步进行。泞先施加哐山荷我的代点债，然后地震加速度时程作用在地面节 点i - 沿总体坐标系的X 或Y 向施加。地震作用盎结构正常住用荷载完仝加载的情况F 施加干结构的正负0 0 0 标
13、R 上e 将茸虑日向地震输 ，地震输入点在模型5 地衙的节点处地攫方向将沿着横犁赫一和第= 模态变膨方 向，峰值加速度按照x ：Y - - - O8 5 ：I 输入。 l 嫩由安评撤肯提供，天然娃采抖jE L ，C e n u o 波，场地地震加速度 峰值为2 0 88 c m , s 2 。 图5 绪出了鲒构顶点位移时程曲线r 从图5 町以看m ，同条地震被作用下，结构X 、Y 向顶点位移峰值出 观的时刘存明显的错位，H 峰值嚣驯也较人，这也说明结构x 、Yl 抗震性能存扯圳显的置i f - ，这与前文弹性 丹析所得到的结论是致的。 1 书l i 以沙 目目“ 目cs ) ( a ) x 向
14、场地波 ( b ) Y 向场地波 图5 顶点位移时程曲线 柱4 给出，场地渡和E l - C e n t t o 被作坩F + 7 度大墟的结构反应，1 4 见，均满足高捌4 65 条针时框粜， 性心简结构屠目弹塑性位移墙限值1 1 0 0 。 T 2 n2 0 0 8 镕“ N * m O m H iitE 第八膳全国现代结构T 程学术研讨会 表47 度大震结构反应 图6 给出丁核心筒剪力墙昂终韵受拉损伤和受压损伤i 图( 数值0 代表没有损伤数值1 代表完辛损伤) ， 可见，罕遇地震作用下r 结构位f 上部( 5 3 5 7 层) 的核心简外围剪力墙出现了中等程度的受拉损伤，其它部位 的受
15、拉损伤很小，而结构沿全高的受压损伤都很小。 通过对本塔楼进行动力弹掣性时程分析，可以得到的结论为：( 1 ) 罕遇地震作用F ，结构屉大层问位移角 小于规范限值； 2 ) 罕遇地震作用F ，结构位于上部( 5 35 7 层) 的核心筒外围剪力培出现，中等程度的受拉损 伤r 而结构的受压损伤报小；( 3 ) 该结构能罅抵御E LC e n t r o 波及场地渡( 峰值加速度2 0 8 9 a 1 ) ，能够空现“大 震不倒”的性能目标。 六、结论 ( a ) 受拉损伤 ( b ) 受压损伤 图6 剪力墙混凝损伤情况 本立舟绍7 深圳卓越皇岗 纪中心项目= 号塔楼结构整体升析，弹性对程分析、中震不屈服分析和动力弹 塑性分析的结粜及相应结论。丰文有关世计的思路和卉法n f 为超高脏建筑结构抗震蹬计提供参考。 参考文献 ( 】) 目* 月* i e # 镕日# $ * 8c E C s l ：2 0 0 5 S 十I 目l n 惴砒+ 2 0 0 5 ( 2 ) 自4 * l 镕目 m J 6 J 32 0 。2 【s 】r | 】# R # 自目“ q E # m ，2 0 0 2 ( 3 ) 4 n # * * “G B S O O l l _ 2 0 0 l 【s 】，十# * H 目H 目# m ，Z 0 0 2 (
