第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 大连城市经纬复杂结构设计研究 李东方，刘楠，王立长，邱旭光 （大连市建筑设计研究院有限公司，大连116021） 摘要：本工程平面凹凸尺寸大于相应边长30%，属于凹凸不规则结构：结构在标高151.5米体型发生收进，刚度不连续：部 分墙肢在一层项进行转换，部分竖向构件不连续：连接处每三层设置连接楼板，但楼板需要开洞，对结构整体性及连接处受 力极为不利，为了保证结构的整体性，在两个设备层处加强连接，设备层连接处上下层相关范围采用钢支撑析架加强.
本文 通过多种有限元软件对结构进行了弹性、弹蟹性分析，分析了结构不规则部位对整体结构的影响：同时对不规则部位的受力 性能及相应节点做了详细有限元分析，对结构进行性能化设计.
根据分析结果，采取必要的构造措施保证结构的安全性.
分 析表明，结构的工作性能达到了设计的预期目标及规范要求.
关键词：结构不规则：连接部位：弹塑性分析：性能化设计 1工程概况 星海湾金融商务区XH-2-B地块（城市经纬）项目位于大连星海湾金融商务区，毗邻期货大厦、环球 金融中心、石油大厦.
建筑平面、剖面图见图1、图2，建筑三维效果图见图3. 本工程为钢筋混凝土框架-核心筒、剪力墙结构.
A、B座塔楼为钢筋混凝土框架-核心筒结构：C座 塔楼为钢筋混凝土剪力墙结构：楼面采用现浇钢筋混凝土梁板体系.
A座、B座在两侧、C座在中间，依 靠连接构件连接为整体.
图1平面图 图2剖面图 图3效果图 2结构体系不规则状况 2.1结构平面不规则 结构短边平面尺寸为48.4米，中间收进到18.45米，平面凹凸尺寸大于相应边长30%，属于凹凸不规 则结构.
结构在平面收进部位，即C塔与A、B塔结构连接处，每3层设置连接楼板，并且结构连接处楼板要 求开洞：其他部位层层设梁，无楼板，对结构整体抗震十分不利.
连接结构布置图见图4： 作者简介：李东方，1985.3，男，硕士，工程师
A塔 图4连接处开润示意图 2.2结构竖向不规则 A、B塔结构体系为框架一核心筒结构，高度为199.5米：C塔结构体系部分框支一剪力墙结构，高 度为151.5米，结构竖向刚度在C塔顶部发生突变，结构形成双塔鞭梢效应.
由于A、B塔与中间C塔结构连接处楼板开润，为了保证结构整体性，同时使A、B塔结构响应更好 的传递到C塔结构上.
A、B塔在两个设备层（即15、16与30、31层）设置加强构造措施与C塔结构连接， 构造示意见图5. TAT 图5结构连接加强部位布置图 C塔结构在一层项设置转换梁，转换上部槽型墙结构，造成竖向构件不连续，布置图见图1.
3结构分析 本工程超过目前国内有关规范规定的要求较多，为保证工程安全、经济适用，设计中从结构体系、构 件等采取增强措施，制订合理的性能化设计目标.
抗震设防性能目标见表1： 表1抗震设防性能目标 构件 抗震烈度 频遇地震 设防烈度地震 罕遇地震 底部加强区墙肢中震弹性：加 底部加强区、加强层破坏 偏拉偏压 弹性 强层及其相关范围层墙肢中 程度轻微：其他区域破坏 震弹性：其余部位墙肢中震不 程度可修复并保证生命 剪力瑜墙 屈服.
安全.
构件性能目 肢 抗剪 按抗震要求设计， 标 保持弹性 保持弹性 满足受剪截面控制 抗剪 弹性 弹性 条件.
抗剪 弹性 不届服 转换梁、柱 弹性* 保持弹性* 不屈服*
加强层连接构件 弹性 弹性 其他部位连接构件 弹性 节点 不先于构件破坏 注：1.加强层连接构件：连接囊、桁架杆件、楼面水平支撑等，以及与其相连接的框架柱、框架梁、剪力墙、以及受力路径贯穿的连梁.
2.加强层：15层、31层.
加强层相关范围层：加强层上、下各1层.
3.带号表示计算时考虑经向地震作用组合.
3.1计算模型及参数取值 本工程计算采用的计算软件：PKPMSATWE2010版、ETABS9.7.1版.
计算分析模型见图6： (a)单体 SATVE (b)整体模型 （c）整体模型ETABS SATVE 图6分析计算模型图 3.2反应谱分析 A塔、B塔与C塔单独结构比较规则，受力体系比较明确.
根据专家审查意见，各部分单塔必须满足 各自抗震承载力要求，同时A、B与C塔连接成整体也必须满足整体抗震承载力要求.
结构设计需按两种 工况包络设计.
连接部位的设置，给各个单塔结构的受力体系造成较大的影响，且连接部位本身结构受力 情况比较复杂，因此有必要对连接部位对结构受力影响及连接部位本身进行分析.
3.2.1连接对结构整体反应影响 各个单塔结构的周期见表2，整体结构周期见表3： 表2各个单塔结构振型 结构单塔 第一周期（Y向平动） 第二周期（x向平动） 第三周期（扭转） A塔 5. 491 (s) 3. 818(s) 2. 905 (s) C塔 2. 795(s) 2. 527 (s) 1. 394 (s) 表3整体结构振型 振型 周期 第一扭转周期与平动周期的比值 SATVE ETABS SATVE ETABS 1 4.3853 4. 2673 2 3. 6591 3. 6958 0.831 0. 839 3 3.6441 3 5816 小震作用下，A、C塔最大层间位移角见表4： 表4A、C塔最大层间位移角 工况 计算模型 最大层间位移角 EX A塔 1/1315
C塔 1/1739 EY A塔 1/764 C塔 1/1594 EX 整体模型 1/1343 EY 整体模型 1/967 分析表明，小震作用下，结构各项指标在单体模型及整体模型计算工况下均满足规范要求，结构构件 处于弹性状态.
结构顶点的最大加速度为0.130m/s²，满足规范要求.
A塔、C塔结构单独分析与整体结构分析结果比较可以看出，单塔结构位移角比整体结构模型大.
通 过连接部位增加了结构的抗侧刚度，使三个塔更好的协同工作，共同抵抗侧向荷载.
3.2.2连接部位反应 根据抗震超限审查要求，在三个区段各自的承载力均可满足中震性能要求的前提下，连接部位的性能 目标如下： 模型一：按仅在15层和31层等楼层上下楼板相连且连接部位楼板用零刚度板的连体模型，连接构件 （梁、桁架杆件、楼面水平支撑等，需延伸到墙体）承载力满足中震弹性.
模型二：按整体模型进行常规设计.
15层和31层连接加强部位杆件按模型一和模型二包络设计：连接部位的其他构件按模型二进行常规 设计，并满足性能化目标要求 1.连接部位传递的地震力 结构布置图见图5，模型一状况下加强层连接部位传递地震力见表5~7： 表5小震下加强层连接部位传递地震力 层数 1-1制面 2-2 剖面 X方向（KN） Y方向（KN） X方向（KN） Y方向（KN） 15层 1548 14099 2018 7705 16层 286 13793 772 6808 30 层 1095 12956 1470 6314 31层 747 16907 634 2529 表6加强层连接部位传递地震力（人工波） 层数 1-1创面 2-2 剖面 X方向（KN） Y方向（KN） X方向（KN） Y方向（KN） 15层 1687 14497 2234 7805 16层 949 14245 932 30层 1141 13056 1520 6298 31层 1189 16819 572 2716 表7加强层连接部位传递地震力（天然波1） 层数 1-1制面 2-2剖面 x方向 Y方向 X方向 Y方向 (KN) (KN) (K%) (KN) 15层 1000 11631 7959 6665 16层 1100 11847 995 6448 30层 1123 10041 1496 4926 31层 1189 12785 929 2318
结果分析表明，小震下结构时程分析结果比反应谱结果略小，约占反应谱分析的78%，连接部位构件 设计根据专家意见，可按反应谱与时程分析结果的包络值进行设计复核.
模型二状况下加强层连接部位传递地震力见表8： 表8小震下加强层连接部位传递地震力 层数 A-A制面 B-B剖面 x方向 Y方向 X方向 Y方向 (KN) (KN) (KN) (KN) 15层 1379 10647 1851 8995 16层 905 11151 747 8479 30层 1065 8488 1425 8393 31层 999 16070 108 1593 模型二状况下，结构每3层设置连接楼板，层层设梁，由梁承担结构的连接力.
小震下各层连接部位 传递地震力见图7： 35 30 25 X方向剪力 层 20 Y方向剪力 15 10 5 0° -1000 9000 19000 剪力(KN) 图7小震下各层连接部位传递地震力 分析表明，考虑到结构层层设梁连接，加强层上下相关部位对加强层分担一定的比例，加强层连接部 位传递内力减小，构件内力也相应减小.
地震作用下连接部位的轴力基本上通过墙或柱后侧的梁通过轴力形式传递分散，对连接部位两侧墙或 柱的剪力影响较小.
2.连接部位构件内力 根据模型一及模型二分析结果，加强层连接部位根据两种模型计算结果包络设计，中震下杆件最大应 力比为0.7，满足中震弹性要求：同时弹塑性分析下结构构件也满足中震弹性要求.
取加强层连接部位上 下各一层的连接梁作为相关范围，中震下连接部位相关范围层连接梁轴力见表9： 表9连接部位相关范围层连接梁轴力标准值 杆件所在楼层 轴力 (KN) 14 432 17 466 30 229 注：荷披组合为 1.0D0 5L1.0Eh 计算结果表明，加强层相关范围连接部位连接梁内需设置抗拉钢筋或型钢地震所产生的轴向拉力.
3.3弹性动力时程分析 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）要求，本工程采用SATWE弹性动力时程方法对结构 进行多遇地震下的补充计算.
选用两组S0176和S0184天然地震动和一组适合Ⅱ类场地土的人工模拟波 50y63%tcdzd的时程曲线，主分量峰值加速度为42cm/s2，次分量峰值加速度为35.7cm/s2，步距均为0.02s，
