超高层住宅剪力墙结构抗震性能化设计

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1、超高层住宅剪力墙结构抗震性能化设计　　[摘要]本工程为超高层住宅项目，建筑高度米，采用钢筋混凝土剪力墙结构，综合考虑结构体系特点及分析结果，主楼结构抗震性能目标为D级；对该超高层建筑进行了整体结构弹性计算，弹性动力时程分析和静力弹塑性分析，重点阐述了对于超高层住宅项目的设计思路、常见问题以及应采取的技术措施。[关键词]超高层；住宅；性能化设计；关键构件；时程分析；静力弹塑性分析　　　　1工程概况：　　　　本工程为合肥市政务文化新区某项目中的9#楼，为超高层住宅楼，东西长米，南北宽米，地上41F，地下-2F，

2、总建筑面积万m2，标准层高米，总高，高宽比。建筑立面和剖面见图1，2所示。　　本工程设计使用年限为50年，结构安全等级为二级；基本风压为/m2，本工程对风荷载较敏感，承载力设计时按基本风压的倍采用，风载体系系数取。建筑场地类别为II类，抗震设防烈度为7度，特征周期Tg=，阻尼比取；地下室顶板作为上部结构的嵌固端。　　2结构体系与布置　　本工程为纯剪力墙结构，其抗侧力及竖向承重体系主要为剪力墙、连梁以及框架梁形成整体结构体系，主要墙肢的厚度随楼层变化依次为350、300、250、200；砼强度等级依次从下向上

3、由C60变化到C30。楼面采用现浇钢筋混凝土梁板，砼强度等级均为C30，楼层及屋面板厚一般取120mm，其中对跨度较大的客厅板厚取160mm，对于左右单元连接薄弱部位板厚取140mm；地下室顶板180mm.；为增加结构的整体抗扭刚度楼面梁位于建筑四周的边梁高取900mm，内部梁高根据跨度和荷载情况取200mm～600mm，梁宽同墙厚；剪力墙抗震等级为一级。　　　　3超限情况与抗震性能目标　　根据高规、抗规和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的有关规定本工程高度超过120米，为高度超限；一般不规则超

4、限仅有一项，主要是门厅部位楼板有效宽度小于50%。针对超限情况对本工程进行了抗震性能化设计，对重要部位的构件有针对性的设置适当的抗震性能目标，针对不同部位的构件设定其在小震、中震、大震下性能目标如下。　　1）小震：要求结构整体完好、无损坏，所有构件为弹性；最大层间位移角限值小于1/1000。　　2）中震：对于底部加强区墙肢要求满足受弯不屈服，受剪弹性；底层门厅位置的跨层墙要求中震弹性；普通竖向构件要求不屈服；连梁、框架梁要求屈服不超过50%；中震下结构最大层间位移角限值小于1/350。　　3）大震：对于底部

5、加强区墙肢要求满足受剪不屈服，受弯屈服不超过10%；底层跨层墙要求不屈服；普通竖向构件要求受弯屈服不超过50%，受剪截面满足截面限值条件；结构弹塑性最大层间位移角限值小于1/135。　　4结构弹性分析　　1）结构弹性分析分别采用SATWE和PMSAP软件进行。弹性分析采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法并考虑偶然偏心的影响。分析结果表明两中软件计算的自振周期、结构总质量和基底总剪力结果相差均小于3%，说明两种模型分析结果基本一致且第一扭转周期与第一平动周期之比小于，有效质量参与系数大于95%；楼层层间

6、最大位移与层高之比△u/h为1/1547，均满足高规要求。　　2）在结构平面布置时为了加强结构的抗扭刚度，减少扭转的影响，剪力墙尽量沿周边布置，加大边梁高度，弱化中间剪力墙并减小梁截面。计算结果显示，在考虑偶然偏心的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移与平均值的比值的最大值X向为，Y向为，均小于，满足规范要求。　　3）超高层建筑控制刚重比对结构整体p-△效应和整体稳定性起着十分重要的作用，本工程X向和Y向刚重比分别为和，均大于，可以不考虑重力二阶效应。　　4）本工程弹性时程分析选择了5条天然波和2条人工波

7、，所选七条时程波计算所得底部剪力均大于振型分解法所得底部剪力的65%，平均值大于振型分解法所得底部剪力的80%，且规范谱与地震波谱在主要振型周期点上的对比，其平均值均小于20%，说明该组地震波其地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线“在统计意义上相符”。计算结果显示弹性时程分析得到的基底剪力略小于振型分解反应谱法的结果，但结构的中上部时程分析的平均值大于反应谱计算结果，在35层以上应放大倍。　　　　5中震构件承载力验算　　对关键构件、普通竖向构件和耗能构件均进行了中震弹性和中震不屈服验算

8、，通过调整构件的配筋进行承载力复核，使所有构件均满足设定的性能目标。嵌固层至5层在建筑沿纵向外边缘墙肢在中震下出现了拉应力，但拉应力均小于砼抗拉强度标准值，本工程对于出现拉应力的墙肢采取附加竖向钢筋以抵消受拉墙肢的拉力，同时受拉墙肢的抗震等级按特一级进行设计。　　　　6大震静力弹塑性分析　　本工程采用静力弹塑性分析，用以评估结构在罕遇地震作用下的抗震性能，静力侧向荷载采用“CQC地震力”模式并同时补充“倒三角形”