第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 大连星海湾金融商务区XH-15地块超高层综合体 结构设计 宋莉，邱韶光，关立军，王鹏 （大连城建设计研究院有限公司，大连116021） 提要：大连星海湾金融商务区XH-15地块超高层综合楼建筑高度为193.30m，共51层，超B级高度高层结构，钢筋混 凝土框架-核心简结构，采用SATWE及MIDAS二个程序计算分析，计算结果相近，小震下结构周期比、位移角、位移比、 剪重比均满足规范要求，进行弹性时程计算，顶部楼层地震力放大，中震、大震下底部加强部位的主要墙肢、框架柱及其余 楼层的主要墙肢、框架柱均满足规范要求和性能目标，穿层柱需满足中震弹性：支撑楼面梁的连梁受剪承载力满足中震弹性： 框架柱在下部增设构造型钢，提出本工程结构加强措施.
关键词：性能目标，中震，大震，弹性，不屈服 1.工程概况 大连星海湾金融商务区XH-15地块超高层综合楼位于大连市沙河口区太原街西侧，新盛荣丰田4S店 南侧.
项目建筑面积约82642平方米，地下三层，B1层层高5.4m，B2层层高：4.2m，B3层层高：4.8m，地 下室功能为平战转换核六级人防、停车库、超市：主塔楼建筑高度为193.30m，共51层，设4层裙房，在 地上裙房与单体间通过设置抗震缝将其分为两个独立的结构单元，该楼功能为商业、办公、公寓：标准层 层高3.5m、3.6m、3.65m、3.7m，平面轴线尺寸为38.8x38.8m.
图1综合楼效果图 图2计算模型图 作者美介：宋莉，1961.7生，教授级高工.
一继注册结构师 1
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 2.设计基本参数和条件 结构设计使用年限：50年，建筑结构安全等级：二级，地基基础设计等级：甲级，抗震设防分类： 丙类，抗震设防烈度：7度，结构重要性系数：1.0，设计基本地震加速度值：0.1g，设计地震分组：第二 组：场地特征周期：依据地勘报告及安评报告本工程覆盖层厚度16.8m，土层等效剪切波速136.7m/s：按 《抗规》4.1.6条内插Tg=0.49s：结构阻尼比：0.05：场地50年超越概率63%地表水平向设计峰值加速度 45m/s²，βm取2.25时，水平地震影响系数最大值umax=0.10l：小震作用下，本工程设计地震动参数按"安 评报告"取值，其中βm、Tg按规范取值，弹性时程分析采用一组人工波和四组天然波，中震、大震计算的 设计地震动参数按照规范GB50011-2010采用，见表1.
中震、大震计算的设计地震动参数 表1 基本风压：0.65kN/m2（用于 参数设置 中震弹性/中震不屈服 大震不屈服 位移计算），1.1X0.65=0.715kN/m2 （用于承载力计算），地面粗糙度B 场地特征周期 0.49 0.54 类，风荷载体型系1.4.
水平地震影响系数最大值0.23 0.50 3.结构设计 3.1基础 本工程±0.00相当于绝对标高4.60m，三层满铺整体地下室，地下室不设缝，1号楼地上4层裙房，首 层以上用抗震缝将塔楼与裙房分开，各自成为独立结构单元，塔楼在首层与地下一层之间设设备夹层，夹 层层高2.0m：根据地勘报告，本工程采用天然基础，主塔采用筏板，板厚2.8m，核心筒范围3.3m，持力 层为中风化石英岩，主塔范围以外采用独立柱基础加防水板，持力层为中风化石英岩、强风化石英岩，地 基承载力特征值中风化岩fa=1500kPa，强风化岩fak=450kPa：应进行基础沉降验算，主塔与裙房及地下车 库间考虑不均匀沉降，满足规范要求.
3.2地下室结构 塔楼范围内与塔楼结构体系一致，塔楼范围以外：现浇钢筋混凝土框架结构.
地下室整体不设缝，平面尺寸为300X95米属超长结构，设计和施工中须考虑温度应力、水浮力等不 利影响.
对地下室相应结构构件采取加强措施，采取设施工后浇带（加强带）、配置抗裂钢筋，使用复合 抗裂防水剂等抗裂防水措施.
依据地勘报告，抗浮设计水位标高为4.0m，地下室中上部为多层结构及无上部结构部分存在整体上浮， 采用抗浮锚杆进行整体抗浮设计，并按抗浮设计水位进行底板的局部抗浮承载力验算.
地下室顶盖（±0.00）作为上部结构嵌固端，按规范要求采用现浇梁板结构，顶板厚180mm，双层双 向配筋，梁、柱等其他构件均按规范要求加强.
依据地勘报告提供的地下水对建筑材料腐蚀性评价，本场地地下水对混凝土结构具弱腐蚀，对钢筋混 凝土中钢筋长期浸水环境下具微腐蚀，干湿交替环境下具微腐蚀.
按规范要求进行地下室结构的防水和耐 久性设计，如控制外墙裂缝宽度，增加保护层厚度，提高混凝土密实度加阻锈剂等.
3.3上部结构 结构体系：本工程采用钢筋混凝土框架-核心筒结构，为满足规范框架柱轴压比限值要求，钢筋混凝土 框架柱在下部增设构造型钢，最小含钢率24%，型钢设置范围地下1层-24层：楼屋面采用现浇钢筋混凝 土梁板结构，地上塔楼：核心筒剪力墙一级，框架一级：相关范围内的地下室（主楼周边外延2跨）：夹层、 B1层抗震等级一级，B2层抗震等级二级，B3层抗震等级三级：相关范围以外上部裙房外延一跨范围： B1层抗震等级三级，B2、B3抗震等级4级：相关范围外且无上部结构的地下室：B1~B3层抗震等级四级： 中震时出现小偏心受拉的混凝土构件采用特一级构造：底部加强部位：1F~4F（标高±0.00米~20.40米）： - 2-
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 塔楼外框架平面轴线尺寸为38.8米X38.8米，长宽比为1.0.混凝土核心筒外墙中心尺寸为16.75米X16.80 米，长宽比为1.0：二层楼面局部楼板开大洞，穿层柱进行性能化设计，二层楼面板厚加厚为150mm，采 用双层双向配筋并提高配筋率，洞口周边墙设暗梁，承载力验算时，该层按弹性楼板计算，具体布置见图 3，图4.
图3二层结构布置图 图4标准层结构布置图 4.结构超限类别及程度 塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构，高度超过B级高层建筑适用的最大高度13.3米：楼面局部开 大洞，开洞面积占本层面积的32%，大于30%，楼板不连续，结构平面不规则：沿竖向有穿层柱，结构局 部不规则.
5.抗震性能目标2] 表2 地震烈度 多遇地震 设防烈度 罕遇地震 抗震性能水准 完好无损坏 可修复的轻度损坏 中度损坏，不倒塌 层间位移限值 1/635 1/100 底部加强区剪力墙 弹性 弹性 其他部位剪力墙 弹性 正截面承载力 不屈服 受剪 弹性 满足 底部加强区柱 弹性 弹性 受剪截面控制条件 构 其他部位柱 弹性 正截面承载力 不屈服 件 受剪 弹性 性 穿层柱 弹性 弹性 受剪不屈服 能 连 支撑楼面梁的连 弹性 受剪弹性 满足受剪截面 梁 梁 控制条件 框 架 其他连梁、框架梁 弹性 正截面允许屈服， 受剪不届服 梁 - 3 -
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 6.结构计算及分析论证 6.1嵌固分析 地下室顶（±0.000m）为上部结构的嵌固端，按规范要求进行嵌固端部位的结构设计，设备夹层与首 层侧向刚度比大于2. 6.2多遇地震下的弹性分析 本工程分别采用SATWE和MIDAS两种分析软件进行整体内力计算，采用SATWE程序的弹性时程 分析进行多遇地震下的补充计算，抗震计算考虑扭转耦联效应，对楼板开大洞的楼层采用弹性楼板计算： SATWE和MIDAS累计有效质量参与系数两个方向均达90%以上，两个程序得到的周期比较接近，第一振 型以x向平动为主，第二振型以y向平动为主，第三振型为扭转振型，第一扭转周期与以平动为主第一周 期之比分别为0.56，0.54，均满足规范0.85的限值要求.
（1）层间位移角 表3 SATWE MIDAS 规范限值 X方向地震 层间位移角 1/815 1/836 1/635 发生位置（层） 39 39 最大 Y方向地震 层间位移角 1/816 1/834 1/635 发生位置（层） 层间 42 42 位移 x方向风 层间位移角 1/859 1/882 1/635 发生位置（层） 34 34 Y方向风 层间位移角 1/854 1/880 1/635 发生位置（层） 42 39 （2）最大水平位移和层间位移平均值之比 表4 SATWE MIDAS X方向地震 1.19 1.18 Y方向地震 1.20 1.20 （3）依据抗震规范，楼层最小剪重比： =0.0124× 45 =1.60% =0.0129× 45 35 =1.66% 35 楼层剪重比均大于最小剪重比 （4）楼层层间抗侧力结构的受剪承载力无突变，各楼层满足楼层层间抗侧力结构受剪承载力不小于其上 一层受剪承载力的75%.
（5）刚度比：二层以上楼层与相邻上层的比值均大于0.9，一层为嵌固层，比值大于1.5.
(6）框架地震剪力按0.2V0调整.
（7）框架承担的倾覆力矩比例在27%-42%之间，小于50%.
（8）刚重比：X向：2.85，Y向：3.24大于《高规》规定的1.4，满足稳定要求，大于2.7不需要考虑重 力二阶效应.
（9）剪力墙轴压比均小于0.5，框架柱轴压比均小于0.75.
（10）弹性分析结论：SATWE和MIDAS两种不同软件整体计算结果的对比可知，其整体计算结果基本相 同，各项整体指标均满足规范要求，构件配筋率、轴压比在合理范围之内.
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第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 6.3多遇地震弹性时程分析补充计算 地震波采用一组人工波和四组天然波，弹性时程分析（EDA）与振型分解反应谱法（CQC）计算结果见下 表： 表5 地震波 Vx(kN) EDA/CQC Vy(kN) EDA/CQC User2-02 15870 80.4% 19703 92.6% User2-03 19468 98.7% 16514 77.6% USER63-4 18671 %96 19184 90.2% TH3TG055 16138 %818 17257 81.4% TH4TG055 15605 79.1% 15669 73.7% 平均 17151 86.9% 17666 83.1% CQC 19727 21268 五条波的弹性时程计算结果的楼层剪力包络值在上部楼层大于振型分解反应谱的计算结果，采用反应 谱法进行多遇地震的弹性计算，按包络值时43层以上楼层地震剪力进行放大，放大系数为1.10.
6.4结构舒适性验算 根据SATWE计算结果，在10年一遇的风荷载标准值作用下，塔楼顺风向与横风向的顶点最大加速度 值均小于住宅、公寓的规范限值0.15m/s².
6.5中震弹性、中震不屈服验算（SATWE) 中震弹性设计采用荷载作用分项系数，材料分项系数和抗震承载力调整系数、材料强度取设计值.
不 屈服设计荷载作用分项系数取1.0（组合值不变），抗震承载力调整系数取1.0，材料强度取标准值.
以上设计均不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数），不计风荷载作用效应 的组合，考虑重力荷载与地震作用组合：中震计算时，连梁刚度折减取0.5，框架部分分担地震剪力标准 值按基底总剪力标准值20%调整框架柱剪力，考虑双向地震作用，按设定的抗震性能目标进行计算，剪力 墙墙肢编号见图5，受剪承载力比值见表6.
（1）核心筒主要墙肢中震弹性受剪验算： 中震弹性的剪力设计值与受剪承载力的比值 表6 02 03 层号 10 Q2 剪力 承载力 比值 剪力 承载力 比值 1 3464 5908 65°0 7059 9722 0.73 2 3966 6137 590 7530 9881 0.76 12 4442 5653 0.79 7025 8409 80 42 1354 1849 0 2445 3126 0.78 图5剪力墙墙肢编号图 -5-
