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摘要：懷化某五星級酒店為一大底盤單塔樓結構，采用鋼筋混凝土框架-核心筒結構，存在平面凹凸不規則、扭轉不規則及塔樓偏置的不規則項，為了確保結構安全可靠，根據結構特點，采取了有針對性的加強措施，合理選取抗震性能目標，采用PKPM和YJK軟件進行了多遇地震彈性分析、設防地震分析和罕遇地震靜力彈塑性分析，并順利通過了超限審查。各項分析指標滿足規范及超限審查要求，結構安全可靠、經濟合理。

關鍵詞：大底盤單塔樓；超限；框架-核心筒結構

1工程概況

某五星級酒店位于湖南省懷化市，總建筑面積81165m2，由酒店塔樓及裙房組成。塔樓地上21層，結構高93.9m；裙房地上6層，結構高30.9m；塔樓及裙房均設3層地下室，地下2層、3層主要為機動車庫和設備用房，層高均為4.0m；地下1層主要為非機動車庫，層高5.4m；1層主要功能為酒店大堂、餐飲和商業，層高5.4m；2~6層主要功能為辦公、商業和宴會，層高5.1m；7~11層主要功能為辦公，層高4.5m；12~21層主要為客房，層高3.8m。建筑效果見圖1。設計條件和參數：50a一遇基本風壓為0.30kN/m2，地面粗糙度類別為B類；50a一遇基本雪壓為0.35kN/m2。詳細設計參數見表1。

2結構體系

根據建筑平面布置，酒店塔樓及裙房采用框架－核心筒結構，塔樓和裙房連為一個整體，不設永久的變形縫，框架柱與內筒之間的距離約11m（<12m）。核心筒為矩形，長邊邊長約19m，短邊邊長約13m，高寬比為7.2（<12），滿足《高規》[1]相關要求。裙房2層結構平面布置見圖2。考慮到宴會廳中間不允許設置框架柱且該處跨度較大，為滿足建筑使用需求，改善框架延性，提高其抗剪承載力，并減小截面，設計中采用型鋼混凝土梁、柱。主要構件截面見表2。

3超限情況分析和抗震性能目標

3.1高度超限分析

根據《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》[2]的規定，本塔樓高度不超限。

3.2超限情況小結

（1）扭轉不規則。考慮偶然偏心的扭轉位移比＞1.2。（2）凹凸不規則。酒店大堂處平面凹凸尺寸大于相應邊長30%。（3）塔樓偏置。單塔與大底盤質心偏心距大于底盤相應邊長的20%。3.3抗震性能目標綜合考慮本工程的設防烈度、場地條件、結構的特殊性、建造費用、震后損失和修復難易程度，結合概念設計中的“強柱弱梁”“強剪弱彎”“強節點弱構件”的基本理念，確定本工程抗震性能目標為C級，具體內容見表3。

4結構彈性分析

4.1小震反應譜分析

采用SATWE和YJK軟件對整體結構進行小震彈性分析。對于各水準地震加速度反應譜，考慮了X向、Y向和豎向地震作用（主要針對宴會廳大跨度框架及樓蓋）；對于小震，考慮了雙向地震及偶施工技術然偏心的影響。保證結構的各項指標滿足規范對復雜結構的要求，確定結構的構件尺寸，保證結構的變形滿足國家現行規范的要求，主要計算指標詳見表4。計算結果表明，結構的主振型以平動為主，周期比、層間位移角、剪重比、位移比、剛度比、受剪承載力比、剛重比均滿足《高規》[1]的限值要求。結構抗震設計可達到預期的性能目標，且兩套軟件的計算結果相近，從側面反映出結構建模與分析的正確性。

4.2彈性時程分析

根據《抗規》[3]的要求，選擇2條天然地震波和1條人工地震波進行計算（見圖3）。比較3條地震波的地震影響系數曲線與振型分解反應譜法所用的地震影響系數曲線，各條地震波平均譜和規范譜在前3個周期點對應的地震影響系數相差≤20%，滿足《抗規》[3]“統計意義上相符”的要求。4.2.1時程分析比較。（1）樓層剪力。彈性時程分析法補充計算結果與振型分解反應譜法計算結果基本一致，每條時程曲線計算的底部剪力不小于振型分解反應譜法計算的65%，平均值不小于振型分解反應譜法計算的80%，滿足規范要求。計算結果見表5。（2）樓層位移角。彈性時程分析法補充計算結果表明，時程分析得到的樓層位移角與振型分解反應譜法計算結果基本一致。4.2.2最不利設計工況。根據規范規定，當取3組時程曲線進行計算時，結構地震作用效應可取時程法計算結果的包絡值與CQC法計算結果的較大值。由以上分析結果可知，本工程由CQC法計算得到的樓層地震剪力大部分小于時程法計算結果的包絡值，因此施工圖設計時對CQC法地震力進行全樓放大，放大系數取1.224，以確保結構安全。

5設防地震分析

在中震作用下剪力墻和框架柱受剪承載力滿足中震彈性的設防目標，少數連梁、框架梁出現超筋，剪力墻和框架柱受彎承載力經中震不屈服驗算，滿足中震不屈服的設防目標。設計時，取中震計算結果和小震計算結果的包絡值。歷次震害表明，底部剪力墻在拉剪作用下會發生較嚴重的破壞。中震不屈服計算時，底層大部分墻肢處于受壓狀態，僅個別小墻肢產生了拉應力，但處于受拉狀態的小墻肢的名義拉應力標準值均小于混凝土抗拉強度標準值；根據《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》[2]的相關要求，對在中震受拉的核心筒剪力墻，按特一級墻肢采取抗震構造措施。

6關鍵構件分析

6.1關鍵構件的性能目標

（1）大凹口處樓層樓板性能目標：小震下樓板混凝土主拉應力不大于混凝土抗拉強度標準值；中震下樓板混凝土主壓應力及剪應力不大于混凝土抗壓強度標準值。（2）裙房越層柱性能目標：抗剪及抗彎均滿足中震彈性、大震彈性的要求。（3）宴會廳大跨度框架性能目標：抗剪及抗彎均滿足中震彈性、大震彈性的要求。

6.2裙房越層柱

為滿足酒店大堂的大空間使用需求，裙房底部存在跨3層的通高越層柱（見圖4），為保證結構的安全，選取1.0恒載（含結構自重）+1.0活載的工況對上述部位進行穩定性分析，對于越層柱，需借助屈曲分析確定其計算長度，保證整體模型計算時承載力及穩定性驗算的準確性。采用SAP2000軟件進行線性屈曲分析，構件臨界屈曲荷載=初始工況內力×屈曲因子。裙房越層柱1、越層柱3在結構第4階出現屈曲，屈曲因子為39.44，屈曲模態見圖5。選取越層柱的第一次屈曲荷載作為驗算計算長度系數的臨界荷載，所有越層柱的計算長度系數推導見表6。由計算結果可知，越層柱的計算長度系數均小于SATWE軟件計算時所取的計算長度系數（1.25），因此使用SATWE軟件計算越層柱能滿足結構的受力要求，安全可靠。

7大震靜力彈塑性補充分析

振型分解法計算表明，結構2個主軸方向的地震反應主要由第一振型控制。采用PKPM軟件的PUSHOVER程序進行罕遇地震的靜力彈塑性分析。X向、Y向的能力曲線見圖6、圖7，大震狀態時單體建筑的抗倒塌驗算結果見表7。從抗倒塌驗算結果來看，在預估的大震作用下，彈塑性層間位移角遠小于《抗規》[3]限值（1/100），且隨樓層較為均勻分布，說明本單體在大震作用下，具有良好的變形性能，能夠滿足“大震不倒”的設防要求；越層柱未出現塑性變形，始終保持彈性，剛度基本無退化；塑性鉸位置主要出現在梁端，無柱端出現塑性鉸的現象，能夠實現強柱弱梁的目標。

8針對超限采取的措施

（1）對于塔樓結構在裙房頂的收進部位對應的相鄰上下各2層的核心筒剪力墻，采用約束邊緣構件，抗震等級提高至二級，箍筋全高加密，縱筋配筋率相比計算值提高15%。（2）對于大凹口處的樓板，采用PMSAP軟件進行小震、中震下的樓板有限元分析，增加樓板厚度至150mm，并采用雙層雙向配筋且配筋率不小于0.25%，施工圖設計時采用中震下主拉應力計算值進行樓板配筋。（3）對于塔樓結構在裙房頂板對應的相鄰上下各2層框架柱，抗震等級提高至二級，箍筋全高加密，縱筋配筋率相比計算值提高15%；裙房越層柱按實際計算長度進行有限元細化分析，抗震等級提高至一級，箍筋全高加密，縱筋配筋率相比計算值提高15%。（4）對于在中震出現小偏心受拉的底層核心筒剪力墻，將抗震等級提高至特一級，并適當提高水平和分布筋的最小配筋率。（5）對于宴會廳處的大跨度框架，采用型鋼混凝土梁、柱，并將框架的抗震等級提高至一級；對該處的大跨度樓板，采用組合樓板，板厚加至150mm，并采用雙層雙向配筋且配筋率≥0.40%。

9結語

（1）PKPM和YJK兩種軟件計算分析的結果表明，在小震作用下，結構的層間位移角滿足規范要求，結構構件均處于彈性工作狀態，可保證“小震不壞”。（2）中震計算表明，框架柱、剪力墻未出現受壓損傷，結構的主要豎向構件遠未達到其承載能力極限，僅在耗能構件上出現局部破壞，通過執行有關構造措施可使其破壞程度得到有效控制，保證“中震可修”。（3）通過大震靜力彈塑性分析，結構整體和抗側力構件的最大彈塑性變形值都小于規范規定的最大彈塑性變形限值，結構在大震下的抗震性能滿足防倒塌的設計目標；結構整體和主要抗側力構件仍具有足夠的強度和變形能力，可保證“大震不倒”。綜上，所有指標均滿足相關規范要求，結構能夠實現預期的抗震性能目標，結構設計方案可行且安全。

參考文獻：

[1]高層建筑混凝土結構技術規程：JGJ3—2010[S].

[2]住房和城鄉建設部.超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點[R].2015.

[3]建筑抗震設計規范：GB50011—2010（2016年版）[S].

作者:劉文彬 單位:上海綠地建設設計研究院有限公司