第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 巨型框架与框筒双重结构体系抗震性能分析 李霆，陈焰周，肖飞 （中南建筑设计院股份有限公司，武汉430071） 摘要：合肥滨湖时代广场C1栋超高层建筑平面具有-凹形不规则平面，对结构抗震不利.
为改善结构抗震性能， 本工程结构采用了“巨型钢框架圆钢管混凝土柱钢框架梁（桁架）钢筋（钢骨）混凝土核心简“组合面成的新 型双重抗侧力结构体系.
本工程进行了基于性能化抗震设计的各种整体分析（包括静力弹性分析、动力弹性时程 分析、等效弹性分析以及动力弹塑性分析），结构及结构构件达到设定的性能目标.
本文性能分析的结果表明，对 于本工程具有的“凹“形不规则平面，采用“巨型钢框架框架一核心筒”的新型双重结构体系，在不明显增加结构造 价的条件下，能够取得较好的抗震性能.
关键词：超高层结构：“凹"形平面：巨型钢框架：性能设计：性能目标 1工程概况 滨湖时代广场C-01地块（效果图见图1）工程东临合肥市南北主动脉徽州大道，北靠城市南门户方 兴大道，西接西藏路：南面为烟墩路.
其它结构概况详参考文献[1].
下文分析采用的坐标X向与Y向如图2所示.
图1CI栋效果图 图2坐标系标示 本工程上部结构为"巨型钢框架圆钢管混凝土柱钢框架梁（桁架）钢筋（钢骨）混凝土核心筒” 的双重抗侧力结构体系.
在计算分析中，对于本结构的钢与混凝土的混合结构形式，在小震下对结构的 阻尼比采用0.04，风载下结构阻尼比采用0.02（舒适度验算采用0.01）.
地下一层与首层侧向刚度比大于2.0，满足嵌固端要求，上部结构整体分析以地下室顶板为嵌固端.
对结构进行内力与位移计算时，对楼板采用刚性楼板与弹性楼板相结合进行计算，对“凹"形两肢范 围楼板以及加强层、连接层上下楼板采用弹性板，其他楼板采用刚性楼板.
作者简介：李露（1964-)，男，硕士，教授级高级工程师
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014 年 2地震动参数及抗震性能目标14 2.1地震动参数 对本工程抗震计算的主要地震参数如表1： 表1抗震计算的主要地震参数 静力分析 动力时程分析 阻尼比 超越概率 T () an(g) A (gal) 0.05 50年10%（中震） 0.36 0.230 50年2%（大震） 0.40 0.500 220 0.04 50年63%（小震） 0.36 0.096 36 2.2结构的超限情况 根据建设部建质[2010]109号文规定，本工程有多项指标超过规范要求，属超限高层建筑工程，结构不 规则及超限情况见表2.
表2结构超限表 结构状态 规范要求 超限判断 是否超过规范 结构类型 巨型钢框架圆钢管混凝土柱钢框架梁（桁架）钢筋（钢骨）混凝土核心简 超规范 高 塔楼 241.50m 高规JGJ3-201011.1.2提出钢管混凝土框架-核心简结构 7度最大适用高度为190m 241.50>190 超规范 度 49.5x49.5m，长宽比1 JGJ3-20103.4.3要求长宽比小于6.0. 1.0<6.0 长宽比、高宽比 高宽比4.9 11.1.3要求高宽比小于7.0. 5.0612，内筒 满足 核心简高宽比15.3 9.2.1内筒的宽度不宜小于高度的1/12 宽度偏小 考虑偶然偏心时， GB50011-20103.4.3条，JGJ3-20103.4.5条以及建质 平 SATWE分析结果最大 [2010]109号文规定扭转不规则为“考虑偶然偏心的扭 扭转不规则 转位移比大于1.2" 1.35>1.2 面 1.30，Building 分析结 1.35<1.4 超规范 不 果最大1.35 建质[2010]109号文规定扭转特别不规则为裙房以上 规 的较多楼层，考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.4" 则 平面“凹形，两肢伸出 GB50011-20103.4.3条，JGJ3-20103.4.3条及建质 回凸不规则18.9m，为投影方向总 [2010]109号文规定：平面凹凸尺寸大于相应边长30% %0E<%8 超规范 尺寸的38% 等属凹凸不规则 抗侧力构件 存在多个连接层及腰 GB50011-20103.4.3条及建质[2010]109号文规定构件 有连接层 向 不连续 布架层 间断包含上下墙、柱、支撑不连续，含加强层、连体类. 有腰桁架层 超规范 楼层承载力 5层、悬挑屋项层下 GB50011-20103.4.3条，JGJ3-20103.5.3条及建质 规 突变 层的受剪承载力小于 [2010]109号文规定承载力突变为相邻层受剪承载力变 不满足要求 超规范 相邻上一层80% 化大于80%. 2.3结构抗震性能目标 按照高规3.11节结构抗震性能设计方法，设定该结构抗震性能能目标为C. 结构各构件对照性能目标 C的细化性能目标见表3. 对结构的性能分析方法如下：（1）先按现行规范进行小震阶段的结构设计：（2）中、大震下的等效弹性方 法设计：（3）动力时程分析校核大震下结构抗震性能水准. 根据校核结果调整结构设计进行二次设计，直至 2 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 得到最后的结果. 3弹性时程分析 3.1地震波选择 时程分析采用安评单位提供的2条人工波及5条天然波数据. 表3结构抗震设防性能目标细化表 地震烈度 多遇地震 设防地震 罕调地震 宏观损坏程度 无损坏 轻度损坏 中度损坏 层间位移角 1/515 1/250 1/100 关键构件 底部加强部位的核心简外围剪力境 小震弹性 中震正截面不屈服 大震正截面不屈服 框架柱 中震抗剪弹性 大震抗剪不屈服 普通竖向 简体其他剪力墙 小震弹性 中震正截面不屈服 构件 中最抗剪不屈服 大震满足抗剪截面控制条件 连梁 耗能构件 框架钢梁 小震弹性 中震受剪不屈服 大震允许形成充分的塑性较 腰桁架及跨层的连接桁架 小震弹性 中震弦杆不屈服 大震允许弦杆进入屈服 一般构件 屋项悬挑桁架 中震腹杆不屈服 大震腹杆不屈服 立面跨层大斜撑 小震弹性 中震不屈服 大震不屈服 7条波的地震影响系数曲线（4%阻尼比）见图3，在图4中给出了7条波平均地震影响系数曲线与振 型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线比较. 在图4及表4中给出了本工程前6阶振型的周期点，从图表中可以看出前6个周期点上，第1周期点 到第3周期点对应的两个地震影响系数相差较小. 第4周期点到第6周期点对应的两个地震影响系数相差 大于20%，但均是偏大的正误差，计算分析结果是偏安全. 表4周期点的平均地震影响系数与规范差值 第1周期 第2周期 第3周期 第4周期 第5周期 第6周期 特征周期 相差百分数 0% -3.9% -12.9% 27% 26% 34% 1% 4.96 9.32 4.99 4. 1.90 图3各波的地震影响系数曲线 图4平均地震影响系数曲线与规范地震影响系数曲线 3.2弹性时程分析结果 各条波时程分析的层剪力图形结果见图5. 七条波计算的各层剪力曲线变化形式各不相同，但七条波的层剪力平均值曲线与CQC法计算的层剪 力曲线变化形式一致. 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 由于大部分楼层CQC法计算的剪力均大于七条波的剪力平均值，少量楼层七条波的剪力平均值超过 CQC法剪力，但不大于CQC法剪力值的1.02倍，相差较小. 因而对该结构进行设计时，可直接采用CQC 法计算的层剪力，不需进行剪力调整. 各条波时程分析的层间位移角图形结果见图6. 七条波计算的各层间位移角曲线变化形式基本一致，其平均层间位移角曲线小于CQC法计算的层间 位移角曲线. 时程分析的层间位移角平均值的最大值为1/1106，满足规范要求. 对于层间位移角时程分析结果表明，在楼层顶部层间位移角变化较大. 50 01082 121 RIM 49 46 6 TR34 TR84 TRB6 26 21 2 13 2990 19000 15066 20600 2000 图5(a）X向层剪力曲线（小震时程分析） 图5(b)Y向层剪力曲线（小震时程分析） 32 8区9 m81 984 (583 F均鱼 0. 9004 0.0096 0.190 0.0112 0.0004 4.0013 图6（a）X向层间位移角曲线（小震时程分析） 图6(b)Y向层间位移角曲线（小震时程分析） 另外，由于连接层（5F、16F、2IF等）设有X向的跨层桁架，对X向具有加强作用，在层间位移角 曲线上可以看出各连接层层间位移角较小. 在38层Y向设有腰桁架，对Y向具有加强作用，在层间位移 角曲线上可以看出该层层间位移角较小. 4结构中/大震的等效弹性设计方法 本文中，对于中震作用下的等效弹性方法时取结构阻尼比为0.06，剪力墙连梁刚度为0.4：大震作用下 的等效弹性方法时取结构阻尼比为0.07，剪力墙连梁刚度为0.3. 等效弹性方法分析的结构中/大震下的基底剪重比与其他软件和方法的比较如表5. 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表5基底剪重比统计 小震 中震 大震 X向 Y向 X向 Y向 X向 Y向 弹性分析（SATWE） 1.38% 1.40% 弹性分析（Buiding） 1.43% 1.44% 弹性时程分析 1.39% 1.30% 等效弹性分析 2.93% 2.98% 6.78% 7.14% 动力弹塑性时程分析（平均值） 10.20% 8.20% 5弹塑性时程分析 在下述弹塑性时程分析中，地震波输入中只采用水平向双向输入. 分别进行了以Y向为地震输入主方向（即水平向地震动输入X：Y=0.85：1.00）和以X向为地震输入 主方向（即水平向地震动输入X：Y=1.00：0.85）的动力时程分析. 本文仅给出以Y向为地震输入主方向 的结构. 5.1剪力分析结果 0 图7(a）X向层剪力曲线（弹塑性时程分析） 图7(b）Y向层剪力曲线（弹塑性时程分析） 条波作用下楼层的X向的层剪力变化曲线形式一致，并在每个连接层处，层剪力曲线略有变化，这是 由于这些连接层存在X向的跨层桁架，在统计楼层剪力时将跨层桁架腹杆的剪力也统计在内，造成连接层 的层剪力突变. 各条波作用下X向、Y向的基底剪力大小基本相当. 5.2层间位移角分析结果 一人 一人 -人 L8 I8 68C L8 18I 686 18 L8C 58 1B L8I 图8（a）X向层间位移角曲线（弹塑性时程分析）） 图8(b）Y向层间位移角曲线（弹塑性时程分析
