第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 陕西金融大厦1#、2#写字楼结构设计 刘伟华，马校峰，赵爽“ （1.北京首都工程建筑设计有限公司，北京100089：2.中国建筑科学研究院，北京100013) 提要：陕西金融大厦1#、2#写字楼檐口高度139.90m，采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系，为8度区B级高度超限 高层建筑.
对结构进行抗震性能化设计，计算分析表明，结构满足规范的各项要求及本工程所设定的性能目标要求.
关键词：高层建筑，框架-核心筒结构，超限 1.工程概况 陕西金融大厦位于陕西省西安市沪蒲区，由地下三层车库，地上五层裙房及两栋34层的办公塔楼（1#、 2=写字楼）和一栋15层配套酒店（配楼）组成，基地总用地面积为43543.1m²，地上建筑面积201582.10m， 总建筑面积310953.67m，整体效果图见图1，1#、2#写字楼建筑剖面见图2.
图1建筑效果图 图21#、2#写字楼剂面图 1#、2#写字楼地上建筑面积为132504.0m，地下建筑面积为56391.21m²，人防面积：4334.19m².
两 栋写字楼在土0.000以上完全对称，地上34层（34层顶为主要建筑楼屋面，35层为电梯机房主要屋面）， 下部5层为商业，上部为办公用房.
首层3层层高4.50m，4层层高4.80m，5层层高4.20m，标准层层高 4.0m，22层（避难层）层高5.20m，总高139.90m（主要屋面）.
地下三层，层高分别为地下1层6.0m，地 作者美合：刘伟华（1969.10-)，女，学土.
高级工程都
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 下2层3.7m，地下3层3.7m，地下三层底板顶建筑标高为-13.40m.
本工程主体结构的设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级 建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类），抗震设防烈度为8度（0.20g）.
2.结构布置 1#、2#两栋写字楼，分别位于两块用地中部，通过五层的裙房连接在一起.
为避免塔楼形成多塔，在 地面以上设防震缝将两栋塔楼和裙房分成各自独立的结构单元，这样不仅各个结构单元受力明确，同时避 免了裙房与塔楼相连使裙房采用与主楼相同的抗震等级以适当降低造价.
1#、2#写字楼均采用钢筋混凝土框架-核心筒结构（图3、图4），框架抗震等级为一级，核心筒抗震 等级为特一级.
写字楼在裙房屋面以上的建筑形状为长方形，外轮廊尺寸为48.20mX35.9m，核心筒尺寸 为24.80m×16.20m，外框柱柱距8.40m、8.70m、7.35m、7.60m、7.25m，外框柱与核心筒距离8.40米、 8.70米、7.60米.
核心筒外墙厚度主要为800mm（700mm）~500mm，核心筒内墙厚主要为400mm~200mm， 混凝土强度等级C60~C40，底部部分楼层核心筒外墙在洞边、角部等受力较大部位埋设型钢.
主要连梁截 面高度800～2000mm，宽同墙厚，受力较大的连梁内设交叉斜筋.
外围混凝土柱的截面底层为1400mmX 1400mm，随楼层升高逐步减小到顶层1000mmX1000mm，底部加强区采用型钢混凝土柱，核心筒内和框架柱 内的型钢均采用Q345B级钢材.
楼盖体系为现浇钢筋混凝土梁板结构，混凝土强度等级C40~C30，框架梁 主要高度为800mm.
图31#、2#楼底部加强区结构平面布置 图41#、2#楼标准层结构平面布置
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 3.结构性能目标 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010)第3.3.1条的规定，1#、2#写字楼结构高度超过 A级钢筋混凝土框架-核心筒结构房屋适用的最大高度100m，为超限高层建筑，需进行结构抗震设防专项 审查.
为此对本工程进行了建筑抗震性能化设计，主楼抗震性能整体达到性能目标D的要求，具体结构性 能目标详见表1. 表1结构抗震性能目标 性能目标 D 地震烈度水准 小震 中震 大霞 性能水准 1 4 5 性能水平定性描述 不损坏 可修复损坏 不例塌 结构工作特性 弹性 允许部分次要构件屈服 允许进入塑性，控制楼层位移 层间位移角 1/800 1/100 底部加强区：斜截面不屈 核心筒主要墙体 服，正截面不屈服：上部 允许屈服，受剪满足截面限制 其它楼层：允许屈服，受 条件.
竖向 剪满足截面限制条件.
构 构件 剪力墙底部加强区范围 件 结构完好无损坏，构 内：斜截面弹性，正截面 框架柱 件均处于弹性状态 不屈服：上部其它楼层： 允许屈服，受剪满足截面限制 允许屈服，受剪满足截面 条件.
限制条件.
水平 核心筒连梁 允许屈服 允许屈服 构件 框架梁 允许屈服 允许屈服 4.计算分析 采用中国建筑科学研究院PKPM系列PMCAD、SATVE、PMSAP、PUSH&EPDA（2010版）进行计算分析.
主要进行了小震弹性分析、中震不屈服、弹性动力时程分析和罕遇地震下的弹塑性动力时程分析.
4.1多遇地震分析
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表2结构计算结果比较 计算软件 SATVE PMSAP 方向 X向 Y向 X向 Y向 基底剪力（kN） 37145 40017 36554 39282 剪重比 3. 68% 3. 97% 3.65% 3. 92% 地震作用下 1/914 1/1000 最大层间位移角 1/891 1/972 地震作用下 最大层间位移比 1.05 1. 31 1. 08 1. 32 有效质量参与系数 99. 5% 99 92% 97.7% 97. 3% T1 2.8538 2. 9045 周期（s） ↑2 2.6267 2. 6776 T3 1. 9492 2. 0245 PMSAP和SATTE的主要计算结果基本一致，计算结果表明： （1）结构楼层质量分布均匀，扭转效应较小.
（2）结构整体抗侧刚度可以保证结构正常工作，满足风荷载及地震作用下的变形要求及风荷载作用下 的舒适度要求.
（3）结构刚重比大于规范规定的限值要求，不需考虑重力二阶效应的不利影响.
（4）底部加强区及其它楼层结构重要部位的构件验算均满足抗震性能目标要求.
（5）结构竖向构件轴压比满足规范要求，可保证地震作用下的构件延性.
（6）根据抗倾覆验算结果，结构可满足风荷载、整体稳定性.
4.2弹性动力时程分析 选用《陕西金融大厦工程场地地震安全性评价工作报告》建议的2组人工、5组天然共7组加速度时 程曲线进行分析.
表3基底剪力计算结果 X向复核（双向波输入） 波号 主波名 Vx (kN) 与反应谱比值 校核 1 usera (人工 1) 42952. 5 1. 16 符合要求 2 userb (人工 1) 45653. 6 1. 23 符合要求 3 userc (ag050_063_1_h1、2) (天然 1) 45874. 9 1. 23 符合要求 4 userd(ag050_063_2_h1、2)(天然 2) 33742. 9 0. 91 符合要求 5 usere(ag050_063_3_h1、2)(天然 3) 36367. 2 0.98 符合要求 6 userf (ag050_063_4_h1、2)（天然 4) 41451. 5 1. 12 符合要求 7 userg(ag050_063_5_h1、2)（天然5) 38097. 1 1.03 符合要求 平均值 39528. 0 1. 06 符合要求
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 Y向复核（双向波输入） 波号 主波名 Vy (kN) 与反应谱比值 校核 1 usera (人工 1) 38556. 6 0.96 符合要求 2 userb (人工 1) 45036. 5 1. 13 符合要求 3 userc (ag050_063_1_h1、2) (天然 1) 54456. 2 1. 36 基本符合要求 4 userd(ag050_063_2_h1、2) (天然 2) 39477. 1 0. 99 符合要求 5 usere (ag050_063_3_h1、2) (天然 3) 46265. 9 1. 16 符合要求 6 userf (ag050_063_4_h1、2) (天然 4) 47309. 7 1. 18 符合要求 7 userg (ag050_063_5_h1、2)(天然 5) 37146. 9 0.93 符合要求 平均值 43415. 9 1. 08 符合要求 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.1.2条第3款规定：每条时程曲线计算所得结构底 部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，不大于135%，多条时程曲线计算结果的平均值不应小 于振型分解反应谱法计算结果的80%，不大于120%.
计算结果表明：各条时程曲线计算所得结构底部剪力均不小于振型分解反应谱法计算结果的65%，且 多条时程曲线计算结果的平均值不小于振型分解反应谱法计算结果的80%，且小于120%，故可认为波 的主方向及其平均值均能满足规范的要求.
小震时程的计算结果比反应谱结果略大，起控制作用，强度设 计中通过放大全楼地震作用放大系数来实现包络设计.
4.3中震不屈服分析 根据抗震性能目标对重要部位的竖向构件采用SATE进行中震不屈服设计，以达到设防烈度下的工作 性能.
中震不屈服设计采用规范反应谱的参数，即取地震影响系数最大值amax为0.45g，特征周期取0.35s， 并参考《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）“第3.11.3条的要求，采用标准值进行计算.
对钢 筋混凝土核心筒墙体和框架柱的复核结果表明，在中震不届服作用下承载力有较大富余量，能满足抗震性 能目标的要求.
4.4罕遇地震分析 罕遇地震下的弹塑性动力时程分析采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部研发的三维非线性结 构分析软件PUSH&EPDA.
根据小震和中震分析结果，多构件进行包络设计，并根据性能目标，输入构件 配筋-采用符合本场地特征的5组天然波USERC~USERCG(ag050_002_1~5)和2组人工波USERA、USERB 共7组加速度时程曲线进行分析.
按规范规定进行双向地震计算，主、次向峰值加速度的比值为1：0.85.
水平向地震动峰值加速度Amax取规范数值400gal.
计算结果表明：该工程的最大平均位移角为：X向 1/115.6 Y向1/110.1，满足罕遇地震作用下规范1/100的限值要求.
大震下动力弹塑性时程分析结果表明：
