●房建工程.超限結構時程分析與中震分析楊明杰(中鐵十六局集團北京建筑工程設計有限公司北京100018)摘要超限結構建筑體型復雜、高度較高、平面不規(guī)則、剛度突變、豎向抗側力構件間斷、承載力突變等多種因素,需確定合理的抗震性能目標。本文結合諾金飯店項目,重點解析時程分析與中震設計等性能目標，明確相關概念設計,列舉具體計算分析方法及構造措施,在規(guī)范的基礎上加以理解運用。關鍵詞超限結構 時程分析 中震設計 .中圖分類號TU973. 31文獻標識碼A文章編號1009-4539 (2016) 07 -0103 -03.Analysis of Overrun Structural Time-history and Middle SeismYang Mingjie( China Railway 16h Bureau Group Beijing Arhitectural Engineering Design Co. Ltd. ，Beiing 100018, China)Abstract It was necessary to confirm reasonable anti-seismic performance targets for the overrun structure due to a varietyof factors such as the complicated shape of the building, high altitude ，irregular plane，stiffness mutation, discontinuouscomponent of vertical lateral force and mutation of bearing capacity. This paper, combined with NUO Hotel Project, mainlyanalyzed the time-history analysis and middle seismic design of performance goals , made clear the related concept design,and listed the specific calculation method and construction measures. Moreover, it was understood and applied on the basisof the speeification.Key words overrun structure ; time-history analysis ; middle seismic design(以下簡稱《抗規(guī)》) .《高層建筑混凝土結構技術規(guī)1引言時代的發(fā)展，滿足人們日常文化、交流、業(yè)余生活程》[2]及《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技等超高建筑不斷應運而生。這類建筑基本都突破規(guī)術要點》[3],判斷是否為超限結范的規(guī)定,形成超限結構。超限結構建筑因體型復構。以諾金飯店為例,主體采用雜高度較高、平面不規(guī)則、剛度突變、豎向抗側力構鋼筋混凝土框架一剪力墻結構件間斷、承載力突變等因素,設計時有很大難度,需多體系,整體模型見圖1。有以下條件分析、合理判斷,采取適當加強措施,尤其在高烈不規(guī)則問題[4] ,屬于超限高層建度地區(qū)更為顯著。超限結構建筑又因其突破現行規(guī)筑結構，需進行超高超限結構抗范規(guī)定,沒有衡量標準,確定合理適度的抗震性能目震性能化設計:標尤為重要。要根據建筑的超限程度,采取概念設(1)平面及豎向的不規(guī)則性,計、計算措施及構造措施,并進行中震設計與時程分結構高度為98.39 m(大于90 m),析等性能目標,后者也是本文的重點解析。屬中國煤化工水圖1整體空間模型2結構超限判定MHCNMHG平位移與次餒)層位夠平均值的比值大于1.2,屬于一般建筑應根據《建筑抗震設計規(guī)范》18-10扭轉不規(guī)則;收稿日期:2016-04 -07(3)主平面凹進尺寸占主體平均寬度的35%，鐵道建筑技術RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2016(07)103●房建工程.屬于凹凸不規(guī)則;表1地震波的最大加速度值 Ama;和持續(xù)時 間等參數(4)F3層局部墻體與上下層不連續(xù),屬于豎向適宜地震波Ama/持續(xù)時波的數|有效持續(xù)時間步范圍編號(e.s-2)| 間/s值個數時間/s 長/s構件上下不連續(xù)。多遇地RDX1(User1)| 703(1 50028. 420.02針對具體的超限情況,力求結構沿豎向的布置震人工RDYI(User1)| 6(30I 50025.82規(guī)則、均勻,盡可能使結構豎向和水平向荷載傳力地震波RDZI( User1)_ 46 _30| 1 50026.26| 0. 02| TDX3( User2)| 740.00 200037.48明確直接[5] ;提高關鍵構件抗震等級,部分構件進多遇地.| TDY3(User2)| 60| 40.00 200034.24| 0.02行中震分析設計;同時進行多遇地震下的彈性反應震天然| TDZ3( User2)4640.00 2 00039. 50| TDX5(User3)| 70| 49. 86| 2 49339. 80[ 0.02譜分析和彈性時程分析。| TDY5( User3)60| 70.64| 353260.56TDZ5( User3)4632.90164522.56| 0. 023結構時程分析注: 有效持續(xù)時間指從首次達到該時程曲線最大峰值的10%那點算起,到最后一點達到最大峰值的10%為止的時間段?！犊挂?guī))》[1]31-47及《復雜高層結構設計》[6]規(guī)定,3.1結構地震 動參數判斷特別不規(guī)則的建筑應采用時程分析法進行多遇地.本項目抗震設防烈度為8度,建筑場地為II類,震下的補充驗算。據此相應的地震波,進行了多遇特征周期為0.45s,水平地震影響系數最大值為地震作用下的彈性時程分析。所選地震波及其參0.16;“安評報告”(北京市工程建設場地地震安全數見表1,各地震波加速度反應譜與規(guī)范譜比較及性評價管理辦法的規(guī)定)結論,場地特征周期為各地震波加速度時程曲線見圖2(以人工波User10.42 s,水平地震影響系數最大值為0.18。應先判中X、Y方向為例)。斷各地震動參數按什么標準采用。0.18根據“安評報告”地震影響系數a(r) =Ams x-規(guī)范譜-人工波譜B(r)/980,B(r) =B(T:/T)y(Tg 0.1X向剪力Y向剪力經SATWE計算,M,= 1692.9 kN●m;V, =23 84024 866User2Vg/(O. 65V,)1.201.21104.2 kN;N=17 818 kN。(天然波)V。/V。0.780.79λ, =M,/(V,ho) =1 692.9 x 106/(104.2 x 103Vo26 29629 705User3x1 165) =13.9>3,取λ,=3Vg/(0. 65V。)1.33 .1.45_0. 860.940.3f.A。=0.3x27.5x1 200x1 200=11 880 kN_Vo25 65527 298<17 818 kN,取N=11 880 kN平均值V。Vo/(0.8V,)1.051.08O.16反應譜V。30 49831 488γε°λ +1.5fobho +0.8f;,"=ho +9058f.1.hw +4中震分析與設計0.056 N] = 1/0.85 x[0.16/(3 + 1.5) x27.5 x1 200x1 165 +0.8x360x(2x11.3/100) x1 165項目有局部墻體轉換,對轉換層層框支梁及框+(0.58/3) x295 x30 x900 +0. 056 x 11 880 x支柱、與框支部分相鄰落地剪力墻進行中震設計。1 000] =5091.88 kN> V,經過分析,豎向構件配筋結果很大,采取了豎綜合以上結果,該框支柱中震設計配筋滿足抗向內加型鋼、轉換梁內加型鋼等措施[7-8]，達到中震剪承載力要求。的抗震性能目標。以框支柱抗剪承載力為例,復核5小結計算如下:經SATWE計算,3層,X方向地震前力為28 648 kN,復雜高層建筑，應采取相應概念設計、計算措Y方向地震剪力為29 407 kN;底部剪力,X方向地施及構造措施,選取合理性能目標、適當加強措施，震剪力為30 498 kN,Y方向地震剪力為31 488 kN。使結構方案可行。同時也需要大量的計算、分析、轉換層面積為1926 m2 ,框支柱從屬面積為:(9 +比較判斷等重復工作，其科學縝密性毋庸置疑。4.5 +18) x7.1 =223. 65 m2結構的中震設計與時程分析是大多數超限建筑的按X方向從屬面積計算框支柱剪力: .抗震性能目標,結構越復雜,目標要求越高,更不限V、=223.65/1926x28648=3326.65kN于彈性階段的分析。按Y方向從屬面積計算框支柱剪力:參考文獻V.=223.65/1926x29407=3414.78kN.按結構基底剪力的3%計算X方向框支柱剪力:[1] 中國建筑科學研究院. GB 50011 -2010 建筑抗震設V。= 0.03 x30498 = 914. 94 kN計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.按結構基底剪力的3%計算Y方向框支柱剪力:[2]中國建筑科學研究院.JGJ3-2010高層建筑混凝.V。=0.03 x31 488 = 944. 64 kN土結構技術規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,故框支柱地震剪力按從屬面積的地震剪力計2010: 25 -54.算,即:V、=3326. 65 kN;V, =3 414.78 kN。[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建質[2015]67根據《型鋼混凝土組合結構技術規(guī)程》[9]第及號超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點[ S/0L]. http: // www. mohurd. gov. cn/ zcfg/jsbwj_ 0/js-《混凝土結構技術規(guī)程》[10]、《混凝土結構計算手bwjgczl/201505/t20150528_ 220992. html.冊》"進行復核,框支柱截面1 200 mmx1 200 mm,[4]楊明杰.諾金飯店超限結構設計[J].工程建設與設砼強度等級C60,箍筋采用HRB400級12@ 100(2)。計,2015(6) :28 -30.以Y方向為例計算:[5]中國煤化工[J].鐵道建筑技術,2012(0. 36fbho)=osx0.36 x27.5 x1 200 xHCNMHGYRE0.85[6徐培福、復雜高層建筑結構設計[M].北京:中國建1 165=16 282.5 kN> V,筑工業(yè)出版社,2005:20 -35.ftwh.w/(f.bhg) = (295 x30 x 900)/(27.5 x(下轉第109頁)鐵道建筑技術RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2016(07)105●房建工程●可能會造成業(yè)主工期滯后的罰款392.05萬元?？偓F結構封頂、降低工程施工成本、提高安全性等方體費用為579.7萬元。面帶來了良好的效益。同時基于該技術的使用,獲而采用可傾斜集成式操作平臺在同樣的時間得國家知識產權局授予的“一種集成架提升過程中內,總體費用為270萬元。的角度調整裝置"實用新型專利(專利號:ZL 2014 2采用可傾斜集成式升降操作平臺可節(jié)省施工0507129. 7)和“一種集成架提升過程中的角度調整成本約281.75萬元，經濟效益顯著。裝置及施工方法”發(fā)明專利(專利號:ZL 2014 14.2社會 效益0447141. 8) ,這在異性結構超高層施工時具有極高(1)該平臺作為高層建筑施工外圍護腳手架工的推廣價值。程的成套設備,機械化和設備工具化得以體現,處參考文獻于國內領先水平[12] ;該技術獲得國家實用新型專利及發(fā)明專利。[1]白朋飛,許華斌,高波.悅公館4#、5#樓工程圓簡包裹(2)對超高層建筑,尤其是外輪廓為變化曲面十字形盤扣直插式梁板支撐架施工技術[J].低碳世界, 2014(22) :250 -251.結構或斜面結構工程,可傾斜集成式升降操作平臺[2]董璇.導軌式附著升降腳手架在高層建筑施工中的應更能發(fā)揮保安全、促進度的整體效果。用[J].鐵道建筑技術, 2007(S1): 197- 198.5結束語[3]王大慶. 關于集成式升降操作平臺的使用和優(yōu)點[J].城市建筑, 2013(18):188.可傾斜集成式升降操作平臺作為導軌式爬架[4] 趙雨軍.整體提升腳手架施工技術[J].鐵道建筑技的- -種類型，與傳統(tǒng)集成式升降操作平臺技術相術,2001(4): 50-51.比,其主要特點如下:在結構外輪廓線為逐層均勻[5]張海軍,李靜,李明洋。超高層施工升降平臺(折疊式內收,結構外形不規(guī)則,集成式操作平臺無法垂直升降腳手架)施工技術[J].城市建設理論研究:電子版，2013(20).提升的情況下,利用簡單工具完成架體整體垂直角[6]王鵬.高層施工升降平臺在超高層中的應用[J].城度調整,一-次角度調整后,架體可沿此角度爬升至市建設理論研究:電子版, 2013(16).頂,無需進行架體的拆除及重新安裝定位。可大大[7]陳勇輝,楊新茂,李奇強.高層建筑施工智能防護架施節(jié)省施工時間,同時降低了安全風險。造價方面,工技術[J].建筑工程技術與設計, 2014(30) :24.可傾斜集成式升降操作平臺整體費用雖然比傳統(tǒng)[8]陶燕，陳耀鋼.全集成升降式外腳手架在超高層建筑升降操作平臺費用高,但安全系數明顯增加,尤其施工中的應用[J].建筑施工, 2013(2):131 - 133.是斜爬方式的處理,大大降低了拆裝造價和降低了[9]解巍，謝成龍,李曉瓊,等.新型可遙控外爬架在超高層公寓樓施工中的應用[J].施工技術, 2012(23) :97 - 101.管理費支出。在燕翔飯店改擴建項目超高層寫字樓施工中,[10]張富卷.智能折疊分片式爬架施工控制[J].山西建筑，2012(17):116-118.采用集成式升降操作平臺方案,并在- -般集成式升趙金先,李龍,劉敏,等.高層施工升降平臺安全施工降操作平臺上結合項目結構特點,進行了傾斜升降控制措施的探討[J].建筑安全,2014(4):12- 16.結構的深化設計,成功實現了超高層建筑中異形部[12] 蔣小青.建筑升降式腳手架施工技術工藝要點分析位集成式升降操作平臺的整體運行,為項目按期實[J].建筑工程技術與設計, 2014( 14) :965 - 965.(上接第105 頁)[9] 中國建筑科學研究院JGJ 138 -2001 型鋼混凝土組合結[7]李飛前.地震作用下RC框剪結構剪力墻和框架柱的中國煤化工克工業(yè)出版,002.30 -32.曲率延性與結構層間位移延性關系[J].鐵道建筑技[1(.MCHCNMHG:0010-2010 混凝土結構術,2014(9):134- 138.規(guī)范[S]."中國建筑工業(yè)出版社,2010:34 -42.[8] 尹華鋼,李志強,劉曉華,等.北京新保利大廈結構抗 [11] 吳德安.混凝土結構計算手冊[M].北京:中國建筑震設計[J].建筑結構,2007(4);1 -5.工業(yè)出版社, 2002:241 -245.鐵道建筑技術RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2016(07)109