超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需重視的幾個問題二

超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需重視的幾個問題中國建筑科學(xué)研究院徐培福1一、汶川大地震高層

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)震害概括2汶川大地震高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)震害概括建研院70多名專家反映的四川、甘肅、陜西某些城鎮(zhèn)情況：高度：8層～30層結(jié)構(gòu)類型框架框架－剪力墻剪力墻框架－核心筒結(jié)構(gòu)比較規(guī)則3設(shè)防烈度6度，實(shí)際影響烈度7度輕微損壞設(shè)防烈度7度，實(shí)際影響烈度8度強(qiáng)～9度損壞比較多，沒有嚴(yán)重破壞設(shè)防烈度7度，實(shí)際影響烈度9度強(qiáng)沒有嚴(yán)重破壞4二、超限高層應(yīng)適當(dāng)提高

抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)51.提高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的必要性地震發(fā)生的不確定性地震區(qū)劃（設(shè)防烈度）可能出現(xiàn)的誤差地震區(qū)劃考慮地震發(fā)生的概率、風(fēng)險及現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)條件確定30多年來，仍有8次強(qiáng)震發(fā)生在低烈度區(qū)或附近1976年唐山大地震2008年汶川大地震6國家、業(yè)主有較好的經(jīng)濟(jì)實(shí)力超限高層嚴(yán)重破壞、倒塌對社會、人民生命、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大傷害和沖擊超限高層建筑集中成千上萬人員強(qiáng)震時難以逃生（絕對位移振幅可達(dá)幾米）目前國內(nèi)外的技術(shù)水平很難對超限高層強(qiáng)震下的性能作出有把握的判斷適當(dāng)提高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，增加的造價僅占總造價的5～10％72.提高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的主要措施適當(dāng)提高抗震性能目標(biāo)對設(shè)計反應(yīng)譜和地震動參數(shù)、地震波選取的要求8適當(dāng)提高抗震性能目標(biāo)根據(jù)超高和復(fù)雜的程度確定性能目標(biāo)加強(qiáng)范圍：豎向構(gòu)件、轉(zhuǎn)換構(gòu)件、斜撐等關(guān)鍵構(gòu)件全高范圍關(guān)鍵部位性能目標(biāo)正截面承載力（壓彎、拉彎、軸壓、軸拉）中震彈性中震不屈服抗剪承載力大震不屈服中震彈性相當(dāng)于設(shè)防烈度提高1度多9對設(shè)計反應(yīng)譜和地震動參數(shù)、

地震波選取的要求小震反應(yīng)譜、地震動參數(shù)取規(guī)范和安評報告的較大值中震、大震以規(guī)范為主，如安評報告的地震反應(yīng)較大，作為參考彈性和彈塑性時程分析至少采用三組地震波，各組地震波反應(yīng)譜要與設(shè)計反應(yīng)譜相近設(shè)計中取三組地震波反應(yīng)的包絡(luò)值美國2007年舊金山北加州結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會“非常規(guī)高層建筑抗震設(shè)計和審查公告”規(guī)定七組地震波反應(yīng)的平均值101112三、超限高層抗震設(shè)計的

若干要求13超限高層抗震設(shè)計的若干要求對業(yè)主及建筑師要從技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)代價上加以必要協(xié)調(diào)和約束對無震害經(jīng)驗(yàn)、無試驗(yàn)依據(jù)、現(xiàn)有軟件難以分析判斷或抗震概念上難以接受的結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)，要進(jìn)行必要的試驗(yàn)研究結(jié)構(gòu)方案設(shè)計中需注意的問題對計算分析的要求143.結(jié)構(gòu)方案設(shè)計中注意的問題特別復(fù)雜或高度超B級高度宜采用鋼與混凝土組合構(gòu)件或鋼構(gòu)件控制自重（1.6t/m2）和剪力墻厚度（1.2m）15沈陽茂業(yè)中心主塔樓：7度，70層，284m16結(jié)構(gòu)方案對比結(jié)構(gòu)體系總質(zhì)量（萬噸）每平米質(zhì)量（噸/米2）鋼筋混凝土框架型鋼混凝土筒26.51.76鋼管砼柱鋼梁型鋼混凝土筒21.81.43調(diào)整后最大墻厚1m17北京財富中心II期,61層，264m18北京財富中心II期8度，61層，264m鋼管混凝土柱、鋼梁鋼管混凝土柱外徑1.3m鋼板剪力墻：基底～13層首層層高10.47m，墻厚1.2m二層墻厚1m26層、41層設(shè)加強(qiáng)層193.結(jié)構(gòu)方案設(shè)計中注意的問題框架－核心筒及框架－剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架剪力調(diào)整取0.2V0和1.5Vimax的較小值（不能自定放大系數(shù)2.0等），有利于防止各個擊潰超B級高度較多時，取0.2V0和1.5Vimax的較大值20中震三復(fù)核三計算三中，三框架三剪力三調(diào)整三仍需三要，三但框三架梁三不必三調(diào)整三，有三利于三強(qiáng)震三下的三“強(qiáng)三柱弱三梁”除9度一三級外三，按三，三低估三了梁三的極三限抗三彎承三載力三（實(shí)三配鋼三筋及三樓板三作用三未考三慮）三，相三反高三估了三柱的三承載三力（三強(qiáng)震三下柱三軸力三變化三降低三其承三載力三）212223243.結(jié)構(gòu)三方案三設(shè)計三中注三意的三問題層剛?cè)缺热蛯尤辜羧休d三力比不宜三有層三剛度三和層三抗剪三承載三力都三比較三弱或三剛滿三足規(guī)三范限三值的三樓層剛度三計算三美三國UB三C國內(nèi)三有不三同意三見，三目前三正在三研究三。一三般情三況下三仍先三按規(guī)三范規(guī)三定純框三架結(jié)三構(gòu)：三砌體三填充三墻對三層剛?cè)扔叭懘笕?，計三算中三宜考三慮層三高增三加直三接降三低層三抗剪三承載三力，三按規(guī)三范計三算層三剛度三比較三合適剪力三墻、三框剪三、框三架－三核心三筒結(jié)三構(gòu)，三與純?nèi)蚣苋Y(jié)構(gòu)三不同三。通三過研三究確三定是三否采三用三。對三加強(qiáng)三層、三設(shè)備三層也三可先三按此三計算三。層抗三剪承三載力三計算三中，三加強(qiáng)三層的三斜撐三承載三力不三能采三用絕三對值三的疊三加25南京三德基三廣場三：49層，20三9m，11層、24層、37層設(shè)三加強(qiáng)三層26273.結(jié)構(gòu)三方案三設(shè)計三中注三意的三問題樓板三大開三洞情況三復(fù)雜彈性三樓板三不計三入平三面外三剛度三，按三大震三計算三樓板三應(yīng)力計算三對豎三向構(gòu)三件的三不利三影響287度，65層，30三5m三2層、5層樓三板開三大洞293.結(jié)構(gòu)三方案三設(shè)計三中注三意的三問題結(jié)構(gòu)三兩個三正交三方向三的第三一平三動周三期比三大于0.三8天津三嘉里三中心三，59層，20三0m調(diào)整三前T1x=4三.6三54三s，T1y=3三.6三53三s，T1x/T1y=0三.7三85303.結(jié)構(gòu)三方案三設(shè)計三中注三意的三問題加強(qiáng)三層伸三臂桁三架深三入筒三體剪三力墻伸臂三桁架三內(nèi)力三計算三可不三計樓三板作三用31北京三財富三中心II期323.結(jié)構(gòu)三方案三設(shè)計三中注三意的三問題滑動三連體三要按三大震三計算三其位三移量三，預(yù)三留足三夠的三間隔北京三當(dāng)代MO三MA33罕遇三地震三作用三下，三所有三連廊三隔震三支座三的最三大變?nèi)畏秩齽e為39三.5三cm，支三座選三用最三大位三移量50三cmX向El三-C三en三tr三o波34353.結(jié)構(gòu)三方案三設(shè)計三中注三意的三問題鞭梢三效應(yīng)三的計三算按大三震分三析364.對計三算分三析的三要求現(xiàn)有三軟件三為結(jié)三構(gòu)工三程師三提供三了十三分必三要的三分析三工具三，但三仍需三要工三程師三的分三析判三斷彈性三靜力三分析三的計三算原三則嚴(yán)三格遵三守規(guī)三范規(guī)三定工程三計算三出現(xiàn)三怪異三情況三的，三設(shè)計三工程三師要三分析三，軟三件工三程師三要及三時改三正374.對計三算分三析的三要求彈塑三性分三析的三軟件三，工三程計三算結(jié)三果有三時出三現(xiàn)不三合理三情況三。如三不能三比較三合理三的計三入結(jié)三構(gòu)阻三尼比三，使三彈塑三性計三算的三基底三剪力三大于三彈性三計算三結(jié)果三。計三算參三數(shù)的三隨意三性大彈塑三性分三析軟三件要三加緊三研究三改進(jìn)384.對計三算分三析的三要求高度三超過20三0m的超三限高三層結(jié)三構(gòu)要進(jìn)三行彈三塑性三時程三分析高度三超過30三0m或新三型結(jié)三構(gòu)體三系或三特別三復(fù)雜三的超三限高三層要有三另一三個單三位，三采用三不同三的軟三件進(jìn)三行獨(dú)三立計三算校三核394.對計三算分三析的三要求特別三復(fù)雜三的超三限高三層結(jié)三構(gòu)計三算應(yīng)三考慮三施工三模擬抗震三設(shè)計三的內(nèi)三力組三合應(yīng)三以施三工全三過程三完成三后的三靜載三內(nèi)力三和位三移為三初始三狀態(tài)施工三中應(yīng)三采取三可靠三的支三撐體三系404.對計三算分三析的三要求大震三作用三下的三