第二十届全国高层建筑结构学术会议论文 2008年 华为上海基地结构抗震设计 杨必峰吴景松虞炜沈忠贤 （上海建筑设计研充院，上海200041） 提要 通过介绍华为上海基地两种超限高层的超限情况及针对性的结构抗震措施，并采用SATE和ETABS两种程序 建立合理的模型，得到满是规范要求的结录，为同类超限商层设计提供参考.
关键词 超限商层建筑：执震设计：平面不规测：童向不规则 1工程概况 华为技术有限公司-上海基地建设项目园区位于中国上海浦东金桥开发区内，基地星矩形，东西向从 申江路至金穗路，沿线长度约为860米，南北向从新金桥路至金海路，沿线长度约为320米，总建筑面 积约28万平方米， 园区建筑以Z型布置，按建坑功能，可分为A~J共九个区域，C、D区和F、G区之间设有沉降缝， 将地下室分成三段：上部结构各区域块之间通过300m宽的抗震缝断开，形成独立的抗震单元，各区域 西南翼（包括A、B、C分区）和东北翼（包括G、H、J分区）总体尺寸约为330米长（东西向）、 56米宽（南北向）.
分区A、B、C、G、H、J形体相同，由办公和软件生产区的典型建筑模块组成（每个 模块东西向约110米长、南北向约22米宽），含六层地上层和一层地下层，以停车一层为嵌因晚.
建筑 物总高度在嵌固端以上约30.95米，基坑开挖深度约6.9米.
6 ③- ③ 图1建筑分区示意图 2基础设计 本工程土层分布情况见表1.根据本工程地基条件及业主、建筑师对建筑物严格的变形要求，本工 程采用常规桩基础.
在主要承受压力的区域采用预制预应力高强度混凝土（PHC）管桩，在主要承受拔 析必峰，男，19782出生，工学硬士，工程师 -319.
第二十届全国高层建筑结构学术会议论文 2008年 力的区域采用预制混凝土方桩.
柱基持力层为-2层土.
桩型为：PHC管柱，直径600.桩长36~46 米，单桩竖向承载力设计值约为3150kN（承压）和1200kN（抗拨）：预制600方桩，桩长31~39米， 单桩竖向承载力设计值约为4010kN（承压）和1300kN（抗拨）.
基础采用独立承台筏板基础拉梁的形式，建筑物最大沉降计算值小于15mm， 表1地基土层分布（勤查报告孔C12） 土层名称 层底标高 压缩权量 侧阻特征值 端阻特征值 (n) (Mpa) (kPa) (kPa) 天然地面标高 3.87 ①-1杂填十 2.67 ②福黄~灰黄色粉质粘土 1.07 7.5 ③-1粉质粘土夹帖质粉土 -0.83 7.5 ③-2粘质粉十夹粉质粘土 -3.23 7.5~15 ③-3淤泥质粉质粘土 -6.93 12.5 ④游泥质粘士 -14.73 15 ③-1-1灰色粘土 缺失 22.5 -1-2灰色粉质粘土 缺失 25 -2灰色秒质粉士 缺失 18 27.5 1500 -3-1灰色粉质粘土夹粘质粉土 21. 13 10 30 750 -1略绿色粘上 23. 93 12 32.5 800 ③-2草黄色粉质粘上夹粘质粉土 27.33 16 40 1500 ②-1草黄色粘质粉十夹粉质粘土 32.33 22 45 2500 ③-2草黄~灰黄砂质粉土 42 33 36 50 3000 ②-3灰黄~灰色粉砂 . 42 55 3500 3上部结构超限情况及所采取的抗震措施 3.1上部结构的超限情况 本工程属丙类建筑，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g.
建筑场地为IV类（上海），场地的特征周期为0.90秒.
100年重现期的基本风压w=0.60N/m²，地面 粗度为B类，建筑体形系数为1.3.剪力墙抗震等级为2级，框架抗震等级为3级，墙、柱、板、梁 的混凝土强度等级为C40，由于内部填充墙分布很少，周期折减系数取0.8. 由于A、B、C区及G、H、J区类同，D、F区类同，故分别取B、D区作为典型单体进行分析.
E区 为非超限建筑，下文将不予详述.
B区地下一层与一层为常见的矩形平面的框架剪力墙结构，剪力墙分布与建筑物四角，整体刚度较 好.
二~五层中庭楼板缺失，形成两个长条形的双塔结构，每个单塔两端集中分布剪力墙，中部由九福 单跨框架组成，每福栏架的跨度为19.05米，柜架梁为变截面后张预应力梁，高度从支座处400mm至跨 中的1125m，宽度则从跨中向两端逐步加宽.
屋项处由预制混凝土屋架将双塔联系起来.
屋架间另有 水平及竖向钢交叉斜杆组成的支撑体系， B区上部结构超限主要体现在下面几方面：1.在考虑单向地震作用偶然偏心的情况下，部分楼层的 最大弹性水平位移值大于平均值的1.2倍，扭转不规则：2.二~五层在南、北两个模块间楼板缺失形成 中庭，局部楼板不连续：3.屋项通过屋架连成一体使之成为双塔连体结构.
因此B区属于平面规则性超 限的复杂高层建筑，图2为B区的结构计算根型（平面、制面与三维视图）.
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第二十届全国高层建筑结构学术会议论文 8002 图2B区继构计算模形示意 D区地下一层与一层亦为规则的框架剪力墙结构.
二层以上南侧楼板大面积缺失，造成南侧一排板 架柱成穿层柱，另外结构上较为独特的是，中庭处局部结构通过钢拉杆，吊挂于屋架之下.
D区上部结构超限主要体现在下面几方面：1.在考虑单向地震作用偶然偏心的情况下，部分楼层的 最大弹性水平位移值大于平均值的1.2倍，扭转不规则：2.部分楼层楼板大面积缺失（大于楼板面积的 30%），楼板局部不连续：3.竖向存在立面的内收，4.南侧一排框架穿层柱直接支撑屋架体系，缺乏二 道防线，必须特别加强，5.局部楼板采用悬挂式，形成荷载转化，竖向不规则，因此D区属于平面规则 性及整间现则性均超限的复杂高层建筑.
图3为D区的结构计算模型（平面、刘面与三维视图）.
5883 图3D区继构计算狼型示意 -321-
第二十届全国高层建筑结构学术会议论文 2008年 3.2针对超限情况所进行的结构分析及采取的措施 结构分析计算分别采用了SETWE（2005.04）、ETABS（V9.0）两种程序.
主要计算结果如下： 表2B区主要分析结果 项目 SETWE ETABS 总质量（吨） 50961 49237 周期 T1(X向) 0.624 T2（Y向） 0.590 (B) 0.366 0.314 T3（抽转） 0.261 0.218 地票作用下基底药力（剪重比）（kN） 28636(5. 6%) 27037(5.6%) Y向 31491 (6. 2%) 29171 (6. 0%) 风作用下基底剪力（剪重比）(kN) 工向 2088 1492 Y向 6311 5885 地露作用下 间 1.26 1.01 层最大位移与层平均位移比值 Y肉 1.36 1.12 地震作用 1/2197 最大层位移角 1/2511 Y肉 1/5690 1/8506 表3D区主要分析结果 项目 SETVE ETARS 总质量（吨） 56646 57119 周期 T1(X向） 0.711 0.622 (秒) T2(Y向） 0.476 0. 456 T3(相转) 0.372 0.346 地震作用下基底剪力（剪重比）（N) 向 26834 (4. 7%) 22366 (4. 0%) Y 28571(5. 0%) 25428(4.5%) 风作用下基底剪力（剪重比）0N X肉 2206 1048 Y肉 4705 2940 地展作用下 X肉 1.36 1.47 层最大位移与层平均位移比值 Y肉 1.22 1.33 地作用 X肉 1/1539 1/1981 最大层位移他 Y肉 1/3236 1/3473 3.2.1B区分析 本工程结构高度（约30.95米）仅略高于JGJ3-2002所界定的高层建筑高度（28米）.
这样的高 度采用了概架剪力墙结构体系是偏刚性的，结构在地震作用下的弹性水平位移绝对值是比较小的，同时， 剪力墙集中分布在建筑物两端，对结构的抗扭是比较有利的.
结构的扭转期比第一平动周期仅0.4 左右，形成结构的扭转不规则，是因为结构长度较大，偶然偏心距也较大，同时平均位移的绝对值很小 （超限楼层的绝对位移仅1mm），造成最大位移比平均位移超过1.2.因此，这样的结果对类似本工程这 样的A级高度高层建筑中偏低的建筑物应该是可以接受的.
二~五层中庭楼板缺失，形成双塔楼.
塔楼基狭长的矩形，长宽比为4.13.每个塔楼的剪力墙集中于 两端，中间为开间9米，跨度19.05米的单跨框架.
由于剪力墙间距偏大，楼板偏狭长，横向地震作用 下楼板有明显的剪力滞后效应，产生平面内的弯曲，因此，分析塔楼时不能采用楼板刚性假定，宜采用 膜单元或壳单元以考虑板的面内刚度.
设计时还应加强楼板整体性能，如采用双面双向配筋，加厚楼板 等，使楼板在水平地震作用下（大震）仍处于弹性阶段.
值得注意的是，此时X向的两条边框架梁成为 板的“翼缘”，也应采取提高配答率，纵第、腰通长布置等加强措施，本工程我们按弹性壳单元模 报楼板，网格正交划分，最大尺寸为2.3米，则SPECY（Y向地震作用）工况下楼板变形、正应力、剪 -322-
第二十届全国高层建筑结构学术会议论文2008年 应力分别见图4、图5、图6.从变形和应力图中可以看到，楼板存在明显的弯曲受力特性.
翼缘最大 拉、压应力约在1.0N/mm²，小于C40混凝土f.-1.71N/m²，尚不至引起混凝土的开裂，楼板剪力能 比较平滑的从中间跨框架向两边核心筒传递，至核心簧边剪应力达到最大，约0.7N/mw²，也小于C40 混凝土的抗拉强度.
F面视图-B00F-高26.45rforeShpe（5PECY） 图4T向地震作用下神哲楼板变形 (DSS) 43041510801583085018 图51向地震作用下楼板正所为分布别 F-26410 Stresr Siz Biagts 图6Y向地费作用下楼板养应力分布图 屋顶通过屋架将双塔连成一体是不利抗震的，在连体处往往形成应力集中，并造成构件破坏.
同时， 在竖向上，结构的抗侧刚度也会发生突变.
因此，连体处通常是需要加强的，但本工程与通常的连体结 构是有所区别的.
表现在：其一，星面是由一相程预制屋架，通过交叉钢拉杆构成的水平及垂直支撑体 系面构成的.
平面内整体刚度相较于现浇混凝土楼层润的多；其二，从横向剖面上看，连体仅由一个”点” 相连，一且将此“点”断开，两边结构可自成一体，这与常见的连体结构往往由若干层楼组成是不同的.
因此，最终采用的设计思路为通过巧妙的屋架节点设计，在多遇地震下使屋架保持为整体，而在罕遇地 -323-