陈佳琪

（广州市住宅建筑设计院有限公司）

1 工程概况

陈田村城中村改造融资区项目位于广州市白云区陈田村，陈田中路以南，规划横一路以北，云城东路以东，白云大道以西，净用地面积约32844m2。本场地拟建建筑为3 栋46 层超高层住宅（编号为B2、B4、B5），1 栋带有两层裙房的46 层超高层住宅（编号为B3），1 栋44层超高层住宅（编号为B1），1 栋3 层配套公建（编号为P1），3 层地下室，总建筑面积约213700m2，总平面图和立面图，如图1、图2 所示。其中B3 栋首层层高为5.2m，标准层及避难层层高为3.15m，天面层标高为147.1m，存在3 项不规则项，本文主要介绍B3 栋的结构超限设计情况。

2 结构设计

2.1 主要设计条件

结构设计的基准期为50 年，抗震设防烈度为7 度(0.10g)，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，建筑抗震设防类别为标准设防类。

基本风压W0=0.50kN/m2(50 年一遇)，承载力计算时按基本风压的1.1 倍采用。场地地面粗糙度C 类，体型系数双向按1.4，考虑风力相互干扰的群体效应，将体系系数放大1.05。

2.2 主体结构设计

B3 塔楼的平面尺寸为37.5m×37.2m，呈十字形，见图3，采用剪力墙混凝土结构，楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板体系，上部结构嵌固端为地下室顶板。塔楼基础采用灌注桩基础，持力层为微风化灰岩。上部结构剪力墙主要墙厚为200～450，竖向构件混凝土等级从C60～C30 逐渐变化。

2.3 超限情况

根据国家《超限审查技术要点》[1]的规定，对所涉及的结构超限和不规则性做逐条检查，超限情况如表1 所示。本塔楼属于超A 级高度，存在扭转不规则、凹凸不规则和楼板不连续三项不规则。

表1 超限判别

2.4 抗震性能目标

根据《高规》[2]的3.11 节明进行抗震性能评估，本塔楼采用C 级抗震性能目标设计，各类构件的抗震性能目标具体见表2。

表2 各构件结构抗震性能目标

3 主要分析结果

3.1 整体计算指标

考虑平面呈十字型，在地震和风荷载作用下，本塔楼按X、Y 方向及±45°、±135°方向进行包络计算设计。计算结果表明，结构整体指标为X、Y 两个方向控制。具体计算结果见表3。

表3 整体分析计算结果对比

综上分析，在多遇地震和风荷载作用下：

⑴本工程整体计算分析采用了YJK 和SATWE 两个软件，各项指标具有一致性和规律性，说明结构分析模型准确。

⑵结构的各项控制指标均在合理范围之内，计算结果均满足现行国家（广东省[3]）规范及规程的要求，表明结构具有合适的刚度和承载力，结构体系选择合适。

⑶在多遇地震作用下，各项设计控制指标均满足性能水准1 的抗震性能目标。

3.2 设防烈度地震作用分析

根据性能目标的要求，在设防烈度地震作用下对结构各构件进行验算，采用YJK 对结构进行中震弹性及中震不屈服计算[4]，计算简要结果见表4。

表4 中震计算简要结果

在设防烈度地震作用下，经逐层复核，剪力墙及框架柱的剪压比均满足要求，且均未出现超筋情况，剪力墙及框架柱的承载力均满足抗弯不屈服和抗剪弹性的性能要求；连梁及框架梁的剪压比均满足要求，且均未出现抗剪超筋情况，满足抗剪不屈的性能要求。

在设防烈度地震作用下，考虑双向水平地震，所有框架柱均未出现拉力，仅底部和顶层区域外侧局部较短墙肢出现拉力，且所有墙肢全截面的平均名义拉应力均小于混凝土抗拉强度标准值。

3.3 罕遇地震下动力弹塑性分析

根据性能目标的要求，本项目采用SAUSAGE 软件对结构进行罕遇地震下动力弹塑性分析来评估结构的变形性能、构件的塑性及损伤情况，发现结构的薄弱部位，并通过设计加强措施来提高结构的承载力和延性。

根据《高规》[2]的4.3.5 条要求，本工程选取1 组人工波和2 组天然波进行动力弹塑性计算，符合条件的地震波时程曲线图，如图4、图5 所示。

3.3.1 主要计算结果

经计算分析，可得到各地震波下的主要计算结果，如表5 所示，层间位移角曲线，如图6 所示。可知，最大层间位移角为1/211 小于《高规》[2]所规定的限值1/120，大震下结构基底剪力约为小震（CQC）设计值的5.43～6.78 倍，表明该结构在大震下发生了一定的损伤，产生了刚度退化，也满足“大震不倒”的抗震设防要求。

表5 主要计算结果

3.3.2 结构损伤情况

根据结构的损伤情况，在罕遇地震作用下，大部分连梁出现中度损伤以上，大部分楼层框架梁出现轻微～中度损伤，起到了耗能的作用；底部加强区剪力墙洞口边缘和墙垛出现轻微～轻度损伤，非底部加强区的电梯筒南部位置剪力墙洞口边缘出现轻度～中度损伤，其它位置剪力墙局部出现轻度损伤，大部分剪力墙基本为轻微损伤或无损伤，边缘构件配筋未出现明显塑性应变；中下部楼层个别框架柱出现轻微～轻度损伤，顶部楼层框架出现轻微损伤，裙楼框架柱出现轻微～轻度损伤，其他框架柱基本无损伤，框架柱内钢筋均未屈服。

本结构的抗震性能较好，可满足预设的罕遇地震作用下的抗震性能目标。

4 专项分析

4.1 楼板应力分析

该结构三层存在楼板不连续情况，楼板在地震作用下可能产生较大的面内变形，出现贯通裂缝，导致结构刚度的下降，因此对三层楼板进行应力分析，面内典型主应力如图7 所示。

中震作用下，除个别位置应力集中外，楼板拉应力小于楼板混凝土抗拉强度标准值，大开洞周边楼板拉应力没有明显增大。根据应力分布情况，大开洞周边和电梯筒弱连接部的楼板加厚至150mm，并采用双层双向拉通板筋，配筋率取0.25%，对楼板应力较大的部位，考虑配置另加钢筋，控制楼板应力和裂缝发展。由此可见，楼板能保持较好的完整性，实现力的传递，能满足中震不屈服的要求。

4.2 跃层柱分析

为满足建筑功能需要，塔楼二至三层的部分框架柱存在二层跨层情况，跃层柱缺乏楼层内梁板的侧向支撑，对跨层柱的实际计算长度进行分析。本项目采用Midas gen 软件对整体结构进行线性屈曲分析，本文列出受力较大的框架柱计算结果，第一阶屈曲模态见图8，该柱截面为0.7m×0.9m，柱高为6.3m，混凝土等级为C60，临界屈曲荷载Pcr=920876.8kN，经计算后，该柱的计算长度为4.05m，计算长度系数为0.643。该跃层柱的实际计算长度系数小于设计时取的长度系数（1.25），表明该跃层柱在设计荷载工况下不会发生局部屈曲，有足够的安全储备，可满足承载力及延性要求。

5 结论

该结构属于超限高层结构，采用了基于性能的抗震设计方法，对各部位构件设定抗震性能化目标，采用多种程序对结构进行了弹性、弹塑性分析，各项指标均表现良好，基本满足规范的有关要求，实现了预期的性能目标。根据计算分析结果，对关键、重要构件和薄弱部位作了适当加强，对受力复杂的部位进行补充分析，以保证在地震作用下的结构承载力和延性，实现了“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计思想。