第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 某大底盘双塔结构超限设计 李毅，杜文博，孙建超，周吉祥，金晓鹏，徐小童 （中国建筑科学研究院建筑设计院，北京100013） [摘要]本工程由于建筑平面布局原因，塔楼与裙房之间无法设置防震缝，两塔楼平面不对称，因此成为超 限高层结构.
在结构的超限设计中，通过对单塔及整体模型的分析对比，确定了包络设计的原则，并对二道防线 设计的框架剪力调整进行了分析研究.
通过对塔楼连接薄弱部位的计算及分析，采取了相应加强措施，从而保证 了结构设计的合理性及安全性.
[关键词]大底盘双塔：包络设计：框架剪力调整：性能目标： 1工程概况 本工程位于北京中轴线北段、奥林匹克公园南区，东临安定路，南侧为北土城东路.
本项目总建筑面 积12.96万㎡，地上主体由两栋塔楼及裙房组成，地下为五层地下室.
地上两栋塔楼及裙房建筑高度分别 为98.10m及34m，层数分别为20层及5层，塔楼与裙房之间未设缝.
建筑平面及剖面见图1及图2. 主楼设计使用年限为50年，设计基本风载为0.45KN/，地面粗糙度类别为C类.
抗震设防烈度为8 度，设计基本地震加速度为0.2g：I类场地，特征周期0.45s.
图1二层平面图（阴影区为塔楼范围） 图2创面图 2结构设计 作者简介：李毅（1982-) 男，研士，工程师
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 2.1基础及地下室 本工程根据结构布置、楼层与荷载情况，并结合地勘报告，采用天然地基及筏板基础，塔楼核心筒下 筏板厚度2.8m，塔楼核心筒外底板厚度为2.2m，塔楼外底板厚度为0.9m，局部上反柱墩.
地下室采用钢 筋混凝土梁板结构，首层楼板厚度为180~300mm不等.
2.2上部结构 本工程大底盘以上塔楼标准层平面较为规则，为典型框架-核心筒结构，裙房标准层平面见图3.
大底 盘未设置防震缝，裙房五层楼面为了实现影院大空间要求，有三颗柱子梁托柱转换，塔楼有一颗柱子在五 层项部转换.
图3六层结构平面图 图4整体计算模型 2.3结构超限情况分析 本工程高度小于A级高度，主要超限项为大底盘不对称双塔，四层及五层有梁托柱转换，双塔之间及 塔楼与裙房之间存在薄弱连接部位，首层至二层局部、19至20层局部存在穿层柱.
2.4包络设计 将裙房与塔楼分开，分别形成三个独立的模型，将计算结果与整体模型结果对比，根据其地震反应分 布规律进行包络设计，以保证设计结果的合理性及安全性.
2.4.1大底盘以上塔楼的框架剪力调整与设计 响地项下别力 &RB力0S [990] R (IX 图5X向地震下各模型楼层剪力对比 图6Y向地震下各模型楼层剪力对比
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 体！
2/2080 2/3) 4/298 图7X向地震下各模型楼层位移角对比 图8Y向地震下各模型楼层位移角对比 由图5和图6大底盘以上楼层剪力曲线对比可知，整体模型的楼层剪力比单塔模型的楼层剪力大，因 此在设计时可取整体模型计算结果.
2.4.2大底盘的框架剪力调整与设计 整体模型计算时大底盘框架剪力分布如下： 排地炭 性员力更1) 0. 21 登作电频 89 15*90 0 1800 1Sa06 8力 (X) 图9X向地震下框架承担剪力 图10Y向地震下框架承担剪力 （整体模型，大底盘） （整体模型，大底盘） 整体模型中框架剪力调整后数值与裙房单塔计算的框架剪力比较如下： 与地下模形有力 -1：6 兵 2060 算本 GC0 糖况病力 115) II0) 图11X向地震下裙房楼层剪力比较 图12Y向地震下裙房楼层剪力比较 从图11~12可知，整体模型裙房部分的框架剪力与裙房单塔模型框架剪力沿楼层分布情况为：裙房单 塔模型下部楼层大但上部楼层小，结合基底剪力情况，裙房部分的框架设计应按两个计算模型配筋取包络 进行设计.
整体模型计算时，裙房框架剪力调整按照整体模型的0.2Vo和1.5Vfmax取小值调整.
根据上述分析得出最终设计原则如下：
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 1)大底盘以上楼层设计取整体模型计算结果，框架剪力调整系数为：框架梁按0.2V.
及1.5Vfmax的小 值进行调整，框架柱按0.2Va及1.5Vfmax的大值进行调整.
其中大底盘以上框架剪力调整系数的Va取对 应单塔计算的基底剪力，Vf取单塔模型的楼层剪力.
2)大底盘楼层塔楼投影范围内设计时采用整体模型计算结果，框架剪力调整系数采用对应单塔的框架 调整系数，即框架柱调整系数采用对应单塔模型框架柱调整系数（按0.2V.
及1.5Vfmax的大值），框架梁 调整系数采用对应单塔模型框架梁调整系数（按0.2V.及1.5Vfmax的小值）进行调整.
3)大底盘裙房范围内框架设计时采用整体模型和裙房单塔模型配筋结果进行包络设计.
其中在整体模 型计算时，裙房框架剪力调整按照整体模型的0.2V.
和1.5Vfmax取小值进行调整.
2.5楼板应力分析 由于本工程为大底盘不对称双塔结构，大底盘连接两个塔楼处和塔楼与裙房出的楼板在地震作用下由 于两个塔楼不对称变形会受到拉力.
所以有必要对大底盘进行地震作用下楼板应力分析，考虑多遇地震工 况1.2（D0.5L）1.3EQ工况和设防地震工况1.0（D0.5L）1.0EQ，分别对裙房各层进行楼板应力分析， 6层计算结果如下： 图13X向地震楼板x向应力（N/mm²） 图14X向地震楼板Y向应力（N/mm²） 图15Y向地震楼板x向应力（N/mm²） 图16Y向地震楼板Y向应力（N/mm²） 由楼板应力云图可以得出如下结论： 1）在5层、5夹层、6层处，即大底盘顶部部分楼层，在多遇地震作用下，沿框架梁周围及梁柱连接节 点区域内的楼板应力略高，核心筒和洞口处由于应力集中出现较大的拉应力，大部分楼板应力均不超过混 凝土的抗拉强度，楼板基本处于弹性.
2)在设防地震作用下，大部分楼板均存在拉应力，部分区域拉应力已经超过楼板混凝土的抗拉强度标 准值，这些位置主要在双塔连接的位置和塔楼和裙楼连接的区域，这些区域需要加大板厚及楼板配筋.
2.6针对超限采取的措施 针对本工程存在的大底盘不对称双塔，及局部竖向构件不连续、竖向局部收进、存在穿层柱等特征，
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 主要采取了以下加强措施： 核心筒底部加强部位高度取至7层，提高底部1至7层顶框架及剪力墙抗震构造措施等级至特一级.
塔楼与裙房相连区域的框架柱在6、7层柱抗震等级提高至特一级.
核心筒外墙水平及竖向分布筋配筋率 在1~7层提高至0.6%，9~10层设置过渡层.
1至6层连接两个塔楼之间的局部薄弱部位楼面梁按拉弯或压弯设计，计算其轴力时不考虑楼板面内 刚度，同时相关区域板加厚至200mm.
双层双向配筋，截面每个方向单侧配筋率不小于0.25%.
4层及5层转换梁按大震不屈服设计，转换柱按中震弹性设计.
塔楼按照大底盘多塔整体模型设计：裙房按照大底盘多塔整体模型和裙房独立计算取包络进行设计.
穿层柱在设计时小震剪力按邻近的普通柱采用，轴力按自身采用，考虑穿层柱的自身计算长度进行验 算.
3结论 通过对大底盘不对称双塔的包络设计分析，确定了本工程的设计原则，并对二道防线设计的框架剪力 调整进行了分析研究，确保调整的合理性及安全性：通过对裙房及塔楼之间连接部位的应力分析，确定了 薄弱部位，采取了相应措施，从而使得整个设计更加合理可靠，达到本工程设定的抗震性能目标.
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