第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 海西金融大厦超高层结构设计 刘云浪，杨峰，李建伟 (悉地国际设计顾间（深圳）有限公司，深圳S18048) 提要海西金融大厦塔楼是存在多项超限情况的超高层框架-核心简结构.
确保在结构重力、风荷转作用下的安全性 能和舒适度满足要求的前提下，对结构抗震性能进行了详细分析.
确定了抗震性能目标及设计方法，然后对结构及构 件在小震、中震、大震作用下的性能进行了分析，最后基于结构特点、抗震性能分析结果有针对性地采取了抗震措施.
通过一系列分析与设计，提高了结构安全性.
关键词抗震性能，动力弹塑性，抗震设计措施 1工程概况 海西金融大厦位于福州市台江区闽江北岸中央商务区.
规划用地面积15624.6m²，总建筑面积 439848.0m²，其中地下建筑面积35419m².
由三层地下室、三层附属商业裙楼及一幢47层的办公主楼组 成.
塔楼总高199.7m，共47层，其中第15层、31层为设备层兼避难层：结构体系为用框架-核心筒.
标准层平面为矩形45.2m×58.9m，整体的高宽比为4.42：首层核心筒尺寸为18.3m×30.5m，核心筒高 宽比为10.91.
柱跨8.3~12m.
地下室埋深17.3m，为结构高度的1/11.5，满足要求.
(a) 核心筒 (b）外瓶架 (c)整体 图1结构构成示童图 图2典型平面布置图 该塔楼属超B级高度建筑，还存在扭转不规则（底部裙房影响）、局部楼层（2层、3层）楼板不连 续、局部楼层（1层-2层）穿层柱等多项超限情况3.
结构构成及典型平面图如图1、图2所示.
2工程地震动参数选取 该项目抗震设防类别为乙类，根据场地地震安评报告及规范相关要求叫，本工程抗震设防烈度为7度， 按8度采取抗震措施，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为二组，场地类别为Ⅲ类.
小震、中 震、大震规范反应谱和场地地震安评报告提供的场地反应谱（括号内数值）参数比较如表1所示.
小震规 范反应谱与场地反应谱曲线对比如图3所示.
作者简介：刘云浪，1981.9出生，男，工学硕士，工程师
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表1反应谱参数 50年超越概率 63% 10% 2% 地震影响系数最大值a 0.08 (0.083) 0.23 (0.214) 0.50 (0.405) 特征周期Ts 0.55 (0.5) 0.55 (0.60) 0.60(0.60) 峰值加速度A/cms² 35 (38) 100 (102) 220 (212) 由图3可知，安评场地谱地震影响系数比规范谱大，偏安全取规安评场地谱用于本工程小震分析设 计.
中震、大震采用规范参数用于分析设计.
0.09 0.08 0.07 场地墙 -规范 0.06 0.05 00 0O 0.02 0.01 0 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 T(s) 图3规莊反应请与场地反应普由线 3风荷载参数选取及舒适度验算 风荷载10年一遇的基本风压为0.4kN/m2，50年一遇的基本风压为0.7kN/m²，地面粗糙度取为B类， 体型系数为1.4.为进一步摸清风荷载的影响，在湖南大学进行了风洞试验研究.
风洞试验结果比按规范 计算结果大，偏安全取风洞试验结果用于结构设计.
由表2可知，结构在10年一遇的风荷载作用下，顶 点峰值加速度小于0.25m/s²，满足舒适度要求.
表2风荷载作用下（10年一遇）结构顶峰值加速度（ms²） X向 Y向 0.041 0.063 0.032 0.073 4 抗震性能目标与设计方法 结合工程的重要性、抗震设防烈度、结构特性和造价、震后损失和修复难度并征求业主和专家意见， 本工程抗震性能目标设定为C级.
因此，在小震、中震、大震作用下，结构性能水准应分别达到1、3、 4水准，构件具体设计方法见规范
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表3各性能水准结构预期的震后性能状况 性能水准 关键构件 无损坏 轻微损坏 轻度损坏 普通竖向构件 无损坏 轻微损坏 部分构件中度损坏 耗能构件 无损坏 轻度损坏、部分中度损坏中度损坏、部分比较严重损坏 注：关键构件指底部加强部位的竖向构件：普通竖向构件指除关键构件以外的竖向构件：耗能构件指框架梁、连骤.
5 小震弹性分析 结构采用SATWE、MidasBuilding两个软件进行小震校核分析，两软件分析结果基本一致.
结构前三阶主振型及质量参与系数如表4所示.
在小震反应谱作用下，主要计算指标如图4-7所示.
由上述图表可知，周期比T/T=0.76，小于规范限值0.85.在考虑偶然偏心影响的规定水平地震作 用下，楼层扭转位移比均小于1.2，结构具有较好抗扭性能.
层间位移角、剪重比均满足规范要求.
表4结构前三阶主振型 Midas Building T1=4.6921s T2=4.1994s T3=3.5798s SATWE T1 =4.7209 s T2=4.2482 s T3=3.7107 s
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 .. 5 -l -il 1.4 图4层间位移角 图5扭转位移比 TR 21.105 图6楼层剪重比 图7楼层框架剪力占比 由图7可知，框架分配的地震剪力最大值大于10%.
框架分配的地震剪力小于基底总剪力20%的楼 层，已按结构底部总地震剪力标准值的20%和框架部分楼层地震剪力标准值中最大值的1.5倍二者的较 小值进行调整.
经承载能力极限状态设计验算，在小震组合工况作用下，各构件均满足规范要求.
综上所述，结构在弹性设计阶段能保持良好的抗侧性能和抗扭转能力，可达到小震“完好、无损坏” 的抗震性能目标.
6 中震不屈服分析 通过中震不屈服分析，主梁抗弯及抗剪均能保证不屈服，可达到预定抗震性能目标：连梁17~20层 共有7根连梁有剪压比超限，通过局部加宽连梁措施予以解决，连梁可以满足预定抗震性能目标：底部 型钢混凝土、上部钢筋混凝土框架柱在中震作用下抗弯不届服.
7 中震弹性分析 通过中震弹性分析，剪力墙、框架柱剪压比满足要求，其水平分布钢筋或抗剪箍筋按小震设计结果 均能保证受剪承载力中震弹性，满足预定抗震性能目标.
8中震楼板应力分析
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 在框架-核心筒体系高层建筑中，楼面系统是联系核心筒和外框架结构体系变形协调、发挥结构空间 整体性能的重要构件.
二层及三层楼面开大洞，楼板在地震作用下可能产生较大的面内变形、出现贯通 裂缝，导致结构刚度的下降和破坏结构的整体性.
因此，采用ETABS软件对二层、三层及四层楼面进 行有限元分析，探讨在中震作用下楼板是否出现贯通性裂缝，即面内的拉应力小于混凝土抗拉强度标准 值fk，并对分析结果提出处理措施.
X主方向和Y主方向的面内应力图如图8~9所示.
223VP (a) 二层楼板 (b)三层楼板 (c)四层楼板 图8X方向中震作用下楼板应力S11/N/mm² ()二层模板 (b) 三层楼板 (c)四层楼板 图9Y方向中震作用下极板应力S22/N/mm 由以上楼板应力分析可知，在地震作用下，楼板面内拉应力大部分区域小于0.5MPa，远小于混凝土 抗拉强度标准值（C40，f=2.39MPa）.
楼板应力较大位置主要集中在核心筒外围剪力墙周边楼板及核心 简内部的连接楼板等位置，而且在连梁边缘的楼板及核心筒走道与小墙肢交界处的边缘楼板有较大的应 力集中，但应力超过混凝土抗拉强度标准值的区域大部分位于小墙肢宽度及连梁宽度范围内，其他区域 均小于混凝土抗拉强度标准值，在应力最大的走道范围内均未出现贯通裂缝.
由此可见，在中震作用下， 楼板能保持较好整体性.
对局部应力超过混凝土抗拉强度的楼板，适当加厚楼板并加大配筋率予以加强， 可控制裂缝发展.
9大震动力弹塑性时程分析 通过动力弹塑性时程分析，得到结构在地震作用下的反应，对结构整体及构件进行充分的研究，探 讨结构在预估大震作用后可以达到的性能，发现薄弱部位并通过设计加强措施以确保结构具备良好的承 载能力和延性.
