刘云浪，李建伟，陈有仲，宁 旭，凌振杰，张 鑫

（悉地国际设计顾问（深圳）有限公司 深圳 518048）

1 工程概况

深业中城项目位于深圳市福田区红荔西与农园路交汇处。项目总占地面积为36 115 m2，总建筑面积为350 440 m2。该项目由4 层地下室、4 层裙房及5 栋高层塔楼组成。其中，1 号楼为150.300 m 超高层住宅（46 层，标准层层高为 3.150 m），2 号楼为 99.650 m 高层住宅（30 层，标准层层高为3.150 m），3 号楼为99.650 m 高层住宅（30 层，标准层层高 3.150 m），6A号楼为185.200 m 办公和公寓（44 层，办公标准层层高 4.200 m，公寓标准层层高 3.600 m），6B 号楼为159.150 m 酒店和公寓（42 层，标准层层高 3.600 m），效果图如图1所示。其中，1 号楼、6A 号楼、6B 号楼属于超限高层建筑，以下将主要对该3 栋塔楼进行描述。

图1 建筑效果图Fig.1 Architectural Rendering View

2 结构特点

1 号楼为剪力墙结构。底部标准层平面为T 字形，39～47 层剪力墙内收后为矩形；塔楼高宽比6.32。存在高度超限、扭转不规则、凹凸不规则、尺寸突变等多项超限情况［1-3］。结构构成及典型平面图如图2所示。

6A 号楼为框架-核心筒结构。底部标准层平面为矩形40.7 m×41.2 m，整体高宽比为4.55；首层核心筒尺寸为20.1 m×25 m，核心筒高宽比为9.21。39 层～44层东侧柱子内退7 m，在38 层设置转换层。底部存在通高24 m 跃层柱。存在高度超限、扭转不规则、楼板不连续、竖向构件不连续、跃层柱等多项超限情况［1-3］。结构构成及典型平面图如图3所示。

6B 号楼为框架-核心筒结构。底部标准层平面为矩形29.0 m×50.0 m，整体的高宽比为5.49；核心筒长扁形，首层核心筒尺寸为10.4 m×26.8 m，核心筒高宽比为15.30，核心筒设计为双筒，筒间距为6.6 m。29 层东侧剪力墙转换为框架柱。6B 塔楼存在高度超限、扭转不规则、楼板不连续等多项超限情况［1-3］。结构构成及典型平面图如图4所示。

主要针对以上结构特点，对上部楼层竖向收进、跃层柱、双筒间连系梁、墙转柱节点进行了专项分析。

图2 1 号塔楼结构示意图Fig.2 Illustration of Tower 1 structure

图3 6A 号塔楼结构示意图Fig.3 Illustration of Tower 6A Structure

3 上部楼层剪力墙内收分析

1 号楼结构在39 层～47 层剪力墙内收，通过分析剪力墙内收结构（以下简称“内收结构”）和不内收结构（以下简称“不内收结构”）（见图5）的楼层刚度比、楼层剪力、层间位移角以及剪力墙内力等，以评估上部8 层剪力墙局部内收对结构的影响。

图4 6B 号塔楼结构示意图Fig.4 Illustration of Tower 6B Structure

图5 内收结构和不内收结构示意图Fig.5 Illustration of Vertical Setback or Not

3.1 楼层刚度比

内收结构在39 层剪力墙内收层刚度有小突变，主要为竖向构件消失所致，但总体能保证结构的刚度较平稳过渡。楼层刚度比曲线如图6所示。

图6 楼层刚度比曲线Fig.6 Illustration of Story Lateral Stiffness Ratio

3.2 楼层剪力

由于不内收结构刚度增加、质量增加，导致楼层的地震剪力增加，X 向约增加10%～12%，Y 向增加5%～10%。内收结构在39 层刚度及质量均有突变，因此39 层楼层剪力略有突变，但总体变化平缓。楼层剪力曲线如图7所示。

图7 楼层剪力曲线Fig.7 Illustration of Story Shear

3.3 最大层间位移角

内收结构Y 向最大层间位移角较为敏感，主要表现在39 层刚度突变减弱后，Y 向最大层间位移角突然增加。在地震作用下，结构X 向最大层间位移角相当；在风荷载作用下，不内收结构X 向最大层间位移角均比内收结构大，主要是由于39 层以上受风面积加大导致风荷载增加所致。内收结构与不内收结构最大层间位移角曲线如图8所示。

图8 最大层间位移角曲线Fig.8 Illustration of Inter-story Drift Angles

3.4 剪力墙内力

选取非内收区Q1 和内收取Q2 两片剪力墙（见图9）相邻层剪力进行分析。如图10所示，在地震作用下，剪力墙内收后，非内收区墙肢（往上延伸墙肢）Q1剪力在内收楼层发生剪力突变，39 层墙肢剪力是38层墙肢剪力的2 倍；39 层以上墙肢剪力比不内收结构大，最大增幅约50%，38 层及以下墙肢剪力比不内收结构小，最大降幅约45%，且越靠近内收楼层影响越大。剪力墙内收后，内收区墙肢（39 层取消的墙肢）Q2在38 层及以下墙肢剪力比不内收结构大，约为不内收结构的1.9 倍，且越靠近内收楼层影响越大。结合性能化设计，对该区域剪力墙进行了加强。

图9 选取典型剪力墙示意图Fig.9 Illustration of Typical Shear Wall

图10 地震作用下剪力墙剪力分布图Fig.10 Shear Distribution of Shear Wall under Earthquake

4 跃层柱分析

为满足建筑效果和大使用空间的需要，6A 号楼底部8 颗（占比50%）存在跨4 层（24 m）的通高跃层柱。

4.1 计算长度

由于相邻楼盖对跃层柱存在有限约束，本工程采用欧拉公式反算构件计算长度的方法［8］进行复核，初始轴力为32475 kN，临界系数为21.1，临界荷载为68 5231 kN，抗弯刚度为 1.28×107kN·m2，几何长度为24 m，计算长度系数为0.57。按欧拉公式反算构件计算长度系数0.57＜1.0，偏安全按规范1.0 取值。

4.2 墙柱内力

为考察跃层柱的影响，建立跃层柱结构模型（以下简称“跃层结构”）与非跃层柱结构模型（以下简称“非跃层结构”），进行比较分析，两结构模型楼层剪力相当。跃层柱Z1 与非跃层柱Z2、剪力墙Q1 与Q2（如图11所示）等构件剪力分配如图12、图13所示。

图11 选取典型墙柱示意图Fig.11 Illustration of Typical Walls and Column

图12 地震作用下剪力墙剪力分布图Fig.12 Shear Distribution of Shear Wall under Earthquake

图13 地震作用下柱剪力分布图Fig.13 Shear Distribution of Column under Earthquake

柱跃层后，跃层柱承担剪力减小，楼层部分剪力转移到了同层剪力墙和非跃层柱上，同层剪力墙和非跃层柱剪力增大。剪力墙在1～4 层剪力增大3%～11%，跃层柱Z1 在1～4 层柱剪力减小26%～87%，非跃层柱Z1 在1～4 层柱剪力增大3%～17%。结合性能化设计，对1～4 层非跃层的墙柱进行抗剪加强。

5 双筒间连系梁分析

6B 号楼双筒间连系梁长6.6 m，梁高700 mm，跨高比9.4。分别定义为框架梁和连梁以评估对结构的影响。建立按框架梁定义的结构模型（以下简称“框架梁模型”）与按连梁定义的结构模型（以下简称“连梁模型”），框架梁结构与连梁结构的相关参数分别按如下设定：框架梁中梁刚度2.0，连梁刚度折减0.7。

5.1 模态及楼层剪力

框架梁模型和连梁模型主要对X 向指标和内力影响较大，对Y 向几无影响。由于连梁刚度调整影响，连梁模型X 向刚度较弱，周期延长约6%，同时X 向楼层剪力减小。结构模态如表1所示，楼层剪力如图14所示。

表1 结构模态Tab.1 Table of Structural Modal

图14 楼层剪力曲线Fig.14 Illustration of Story Shear

5.2 构件内力

在X 向地震作用下，连系梁内力在框架梁模型中比在连梁模型中大，弯矩增大28%～86%，剪力增大18%～76%，低区较高区增大幅度更为明显；与连系梁相邻的双筒内连梁内力在框架梁模型中较大，增加幅度约4%；与连系梁相邻的剪力墙内力增加2%～13%，越靠近连系梁的剪力墙影响越大。连系梁跨高比9.4，且框架梁模型各构件内力较大，根据包络思想，该连系梁偏安全按框架梁设计。在地震作用下该梁弯矩及剪力均较大，表现出连梁受力特征，故该梁箍筋采取通长加密配置。该梁满足设防地震下受剪不屈服的要求，且经大震动力弹塑性分析，该梁 20%在 LS 阶段［5，9］以内，80%在 IO 阶段［5，9］以内，满足性能目标要求［10］。

6 墙转柱节点分析

6B 号楼东侧由于功能改变，在29 层开始电梯筒不再上升，为保证使用面积最大化，方案要求在29 层以上东侧核心筒剪力墙转换成两颗柱。为保证内力有效传递，将柱往28 层延伸一层作为墙转柱节点过渡段。墙转柱节点三维示意如图15所示。

在保证构件满足按规范设计要求基础上，为研究复杂的墙转柱节点应力扩散情况，把墙柱节点单独取出，采用通用有限元软件Abaqus 进行在重力荷载作用下的有限元应力分析。为消除边界条件对节点受力的影响，计算范围取相邻1～2 跨，上下延伸两层作为子结构分析模型，子结构以上恒载、活载按实际加载至节点，保证子结构不丢失荷载。采用实体单元模型，在交界区域的剖分尺寸控制在0.15 m。柱截面尺寸700 mm×2 000 mm，墙截面厚 400 mm，C50 混凝土。实体模型三维示意如图16所示，应力云图如图17所示。

图15 墙转柱节点三维示意图Fig.15 Illustration of Shear Wall Change into Columns

图16 实体模型三维示意图Fig.16 Illustration of Solid Model

图17 应力云图Fig.17 Illustration of Stress

在1.35 恒+0.98 活组合工况下，与柱根相交部位墙体最大压应力为22 MPa，其它部分应力小于19 MPa；柱在截面1、截面2、截面3 处的轴力分别为23 910 kN、19 210 kN、13 860 kN，根据这 3 个截面的轴力分布可以看出，上部柱的轴力往墙体扩散，截面3 处扩散程度为58.5%。墙柱交界区域，在重力荷载代表值作用下墙最大轴压比为0.41＜0.5，满足规范要求。上柱应力水平较高，墙上起柱的柱根部位压应力集中，但不大于混凝土强度设计值。经大震动力弹塑性分析，墙转柱位置，28 层剪力墙剪切应变发生突变，按小震、中震配筋基础上，28 层剪力墙配筋率需提高至0.35%。

7 结语

深业中城项目从方案到施工图设计，历经一年多，经过广东省超限审查委员会的论证，于2015年10月通过了广东超限审查，目前已封顶。经过设计人员的研究和分析，得出如下结论：

⑴结构布置合理，针对结构特点采取对应加强措施，满足结构性能化设计要求。

⑵分析了上部楼层竖向收进后，对结构指标及相邻构件内力的影响，并采取了加强措施。

⑶复核了跃层柱计算长度系数，并对跃层区构件内力进行了分析，并据此对跃层楼层的非跃层墙柱进行抗剪加强。

⑷分析了双筒间连系梁的受力特点，并采取合适计算模型和加强措施。

⑸对墙转柱节点的应力分布进行了分析，并有针对性采取加强措施。