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摘要：某项目包含四栋塔楼和一个商业;其中5#楼高层超B级高度，存在高度超限、凹凸不规则、楼板局部大开洞两项平面不规则;综合考虑以上因素，结构抗震性能目标设定为C级。采用YJK，Midas Building和PKPM-SAUSAGE等软件对主体结构采用小震、中震、大震结构弹塑性分析。结果表明：结构布置、基础选型合理，结构各项指标满足规范要求。
关键词：超B级高度; 性能目标C级; 弹塑性分析
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某项目位于湖北省武汉市江岸区。本地块规划用地面积为25820m2，总建筑面积为166940m2，由 1号楼（40F）、2号楼（38F）、3号楼（左塔44F，右塔44F）、5号楼（52F）、文化设施（5F），及地下室（2F，局部3F）组成，其中5#楼所在的8B地块容积率为7.25。5#楼结构高度175.8m，标准层层高为3.3m.塔楼区域设置两层地库，其中地下一层为6.47m，地下二层为3.73m。塔楼典型剖面图见图1;
2上部结构设计
2.1 设计参数
本工程结构设计使用年限50年，建筑安全等级一级，抗震设防类别为标准设防类。建筑抗震烈度6度（0.05g），设计地震分组为第一组，场地类别III类。大屋面高度为175.80m，沿江大道距离主楼为123.2m，主楼大屋面高度大于沿江大道道路红线及其后退道路红线的距离之和。根据武城建[2016]5号、[2016]154号规定，5#楼性能目标不应低于C级，其抗震设防类别应定义为重点设防类。抗震等级为一级，地下二层为二级。基础设计等级为甲级。
2.2 荷载取值
结构楼屋面荷载按照建筑做法及《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）[1]取值;
风荷载取值详见表1，考虑结构横风向风振和扭转风振的影响。
地震参数按照《建筑抗震设计规范》和《中国地震动参数区划图》[4]，详见表2：
2.3超限情况
根据国家《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》（建设部令第111号） [5]和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》[6]建质[2015]67号中的相关规定，本栋楼超B级高度，存在高度超限、凹凸不规则、楼板局部大开洞两项平面不规则;因此判断为超限高层项目，需对结构抗震设计进行专项分析。性能目标为C级，如表3所示
2.4结构计算分析
2.4.1 小震弹性分析
本工程采用YJK1.9.2.0与MIDAS Building进行结构对比分析。两种软件对比分析详见表4;通过两种软件进行弹性反应谱计算分析，得到结构周期、楼层侧向刚度，楼层剪力和弯矩、层间位移角、受剪承载力比、位移比、剪重比、轴压比和整体抗倾覆等指标数据，其结果具有一致性和规律性，保证了力学分析结构的可靠性。
综上所述，静力弹性分析所得结论均满足规范对指标的控制要求，本工程结构在多遇地震和风荷载作用下能够达到性能水准1的要求。
2.4.2 设防地震和大震等效弹性分析
本项目采用YJK性能设计模块对本工程结构构件进行抗震性能设计。为了验证结构在设防地震及罕遇地震下的性能，根据《高规》[2]第3.11.3条条文说明，为方便设计，允许采用等效弹性方法计算竖向构件及关键部位构件的组合内力，计算中可适当考虑结构阻尼比的增加;以及剪力墙连梁刚度的折减，依据《高规》中不同抗震性能水准的结构构件承载力设计要求的相关公式，进行结构构件的性能验算。中、大震等效弹性计算分析所采用的主要参数如下表5：
设防地震下，结构X向位移角1/695，Y向位移角1/624，均滿足设防地震性能目标的层间位移角限值要求;在设防烈度地震作用下，关键构件及普通竖向构件的正截面承载力均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.11.3条中式3.11.3-1的规定，其受剪承载力均满足式3.11.3-2规定;部分墙肢在设防地震作用下产生拉应力，其拉应力小于混凝土的抗拉强度标准值，因此在施工图阶段对相应楼层的墙肢采取提高抗震等级为特一级的措施。设防地震作用下部分构件允许进入屈服，但斜截面受剪截面应满足不屈服的要求，分析表明仅有极少部分梁截面不满足抗剪要求，绝大部分梁剪压比有很大的富余，可以得出梁斜截面受剪满足不屈服的要求。通过上述分析可知，在设防地震作用下，结构可以达到预设的第3性能水准目标。
罕遇地震作用下，结构X向位移角1/326，Y向位移角1/294，均满足层间位移角限值要求。关键构件（底部加强区剪力墙）的抗震承载力均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.11.2条中式SGE+S*Ehk≤Rk的要求。钢筋混凝土普通竖向构件的受剪截面均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》
第3.11.3条中式VGE+V*Ek≤0.15fckbh0的要求。通过上述分析可知，在罕遇地震作用下，结构可以达到预设的第4性能水准目标。
2.4.3大震动力弹塑性分析
采用SUSAGE软件进行动力弹塑性时程分析，评估结构在大震作用下的反应，选取2条天然地震波（TRB1、TRB2）和1条人工地震波（RGB1），每组地震波含X、Y两个方向，共6条不同的波形;罕遇地震作用下弹塑性模型和弹性模型的底部最大楼层剪对比，可知不考虑塑性变形的弹性模型底部剪力基本大于弹塑性模型，说明弹塑性模型的变形耗能和刚度损伤一定程度上减小了地震力的输入，详见图2。位移角曲线变化形式均匀一致，未发生刚度突变情况，且满足规范位移角限值要求，详见图3。 大震分析表明，结构的弹塑性层间位移角曲线总体较光滑，主体结构（结构大屋面及以下楼层）的最大弹塑性层间位移角满足弹塑性层间位移角限值的要求，其中屋面构架按照框架结构体系位移角也满足规范要求，满足“罕遇地震不倒”的抗震设防目标。
3结构抗震加强措施
1）竖向关键构件抗震性能指标满足中震正截面承载力不屈服、大震抗震承载力不屈服的要求，中震斜截面受剪承载力弹性、大震不屈服的要求;
2）从严控制其底部加强区的剪力墙轴压比不大于0.5，混凝土框架柱轴压比不大于0.75。型钢混凝土柱轴压比不大于0.70。
3）对竖向构件进行中震拉应力分析，出现拉应力但不超过一倍ftk的竖向构件提高抗震等级为特一级。
4）保证剪力墙竖向刚度变化均匀缓慢，改变剪力墙厚度及改变剪力墙混凝土等级不在同一层进行。采取加大剪力墙约束边缘构件范围的措施，来确保剪力墙的延性，除了底部加强区及其上一层设置约束边缘构件外，相邻上两层也设置约束边缘构件进行加强处理。
5）针对五十层大开洞，相邻层楼板加厚为140mm，双层双向配筋楼板配筋率不小于0.25%，并进行地震作用下楼板应力分析，按照楼板应力分析结果进行局部加强。加强开洞部分周边梁的贯通钢筋数量不小于梁顶和梁底钢筋较大值的30%，腰筋均设置抗扭腰筋。
4结语
本工程根据超限情况，采取性能化设计方法，采用多种软件采用对比分析，确保了结构在小震、中震、大震作用下均满足规范要求，符合C级性能目标。
参考文献
[1]建筑结构荷载规范：GB50009-2012（S）北京：中国建筑工業出版社，2012
[2]高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ3-2010（S）北京：中国建筑工业出版社，2011
[3]建筑抗震设计规范：GB50011-2010（S）2016年版 北京：中国建筑工业出版社，2016
[4]中国地震动参数区划图：GB18306-2015（S）北京：中国标准出版社，2015
[5]《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》（建设部令第111号）
[6]超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点：建质[2015]67号[A].北京：中华人民共和国住房和城乡建设，2015。
[7] 武城建[2016]5号、[2016]154号规定
关键词：超B级高度; 性能目标C级; 弹塑性分析
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某项目位于湖北省武汉市江岸区。本地块规划用地面积为25820m2，总建筑面积为166940m2，由 1号楼（40F）、2号楼（38F）、3号楼（左塔44F，右塔44F）、5号楼（52F）、文化设施（5F），及地下室（2F，局部3F）组成，其中5#楼所在的8B地块容积率为7.25。5#楼结构高度175.8m，标准层层高为3.3m.塔楼区域设置两层地库，其中地下一层为6.47m，地下二层为3.73m。塔楼典型剖面图见图1;
2上部结构设计
2.1 设计参数
本工程结构设计使用年限50年，建筑安全等级一级，抗震设防类别为标准设防类。建筑抗震烈度6度（0.05g），设计地震分组为第一组，场地类别III类。大屋面高度为175.80m，沿江大道距离主楼为123.2m，主楼大屋面高度大于沿江大道道路红线及其后退道路红线的距离之和。根据武城建[2016]5号、[2016]154号规定，5#楼性能目标不应低于C级，其抗震设防类别应定义为重点设防类。抗震等级为一级，地下二层为二级。基础设计等级为甲级。
2.2 荷载取值
结构楼屋面荷载按照建筑做法及《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）[1]取值;
风荷载取值详见表1，考虑结构横风向风振和扭转风振的影响。
地震参数按照《建筑抗震设计规范》和《中国地震动参数区划图》[4]，详见表2：
2.3超限情况
根据国家《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》（建设部令第111号） [5]和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》[6]建质[2015]67号中的相关规定，本栋楼超B级高度，存在高度超限、凹凸不规则、楼板局部大开洞两项平面不规则;因此判断为超限高层项目，需对结构抗震设计进行专项分析。性能目标为C级，如表3所示
2.4结构计算分析
2.4.1 小震弹性分析
本工程采用YJK1.9.2.0与MIDAS Building进行结构对比分析。两种软件对比分析详见表4;通过两种软件进行弹性反应谱计算分析，得到结构周期、楼层侧向刚度，楼层剪力和弯矩、层间位移角、受剪承载力比、位移比、剪重比、轴压比和整体抗倾覆等指标数据，其结果具有一致性和规律性，保证了力学分析结构的可靠性。
综上所述，静力弹性分析所得结论均满足规范对指标的控制要求，本工程结构在多遇地震和风荷载作用下能够达到性能水准1的要求。
2.4.2 设防地震和大震等效弹性分析
本项目采用YJK性能设计模块对本工程结构构件进行抗震性能设计。为了验证结构在设防地震及罕遇地震下的性能，根据《高规》[2]第3.11.3条条文说明，为方便设计，允许采用等效弹性方法计算竖向构件及关键部位构件的组合内力，计算中可适当考虑结构阻尼比的增加;以及剪力墙连梁刚度的折减，依据《高规》中不同抗震性能水准的结构构件承载力设计要求的相关公式，进行结构构件的性能验算。中、大震等效弹性计算分析所采用的主要参数如下表5：
设防地震下，结构X向位移角1/695，Y向位移角1/624，均滿足设防地震性能目标的层间位移角限值要求;在设防烈度地震作用下，关键构件及普通竖向构件的正截面承载力均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.11.3条中式3.11.3-1的规定，其受剪承载力均满足式3.11.3-2规定;部分墙肢在设防地震作用下产生拉应力，其拉应力小于混凝土的抗拉强度标准值，因此在施工图阶段对相应楼层的墙肢采取提高抗震等级为特一级的措施。设防地震作用下部分构件允许进入屈服，但斜截面受剪截面应满足不屈服的要求，分析表明仅有极少部分梁截面不满足抗剪要求，绝大部分梁剪压比有很大的富余，可以得出梁斜截面受剪满足不屈服的要求。通过上述分析可知，在设防地震作用下，结构可以达到预设的第3性能水准目标。
罕遇地震作用下，结构X向位移角1/326，Y向位移角1/294，均满足层间位移角限值要求。关键构件（底部加强区剪力墙）的抗震承载力均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.11.2条中式SGE+S*Ehk≤Rk的要求。钢筋混凝土普通竖向构件的受剪截面均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》
第3.11.3条中式VGE+V*Ek≤0.15fckbh0的要求。通过上述分析可知，在罕遇地震作用下，结构可以达到预设的第4性能水准目标。
2.4.3大震动力弹塑性分析
采用SUSAGE软件进行动力弹塑性时程分析，评估结构在大震作用下的反应，选取2条天然地震波（TRB1、TRB2）和1条人工地震波（RGB1），每组地震波含X、Y两个方向，共6条不同的波形;罕遇地震作用下弹塑性模型和弹性模型的底部最大楼层剪对比，可知不考虑塑性变形的弹性模型底部剪力基本大于弹塑性模型，说明弹塑性模型的变形耗能和刚度损伤一定程度上减小了地震力的输入，详见图2。位移角曲线变化形式均匀一致，未发生刚度突变情况，且满足规范位移角限值要求，详见图3。 大震分析表明，结构的弹塑性层间位移角曲线总体较光滑，主体结构（结构大屋面及以下楼层）的最大弹塑性层间位移角满足弹塑性层间位移角限值的要求，其中屋面构架按照框架结构体系位移角也满足规范要求，满足“罕遇地震不倒”的抗震设防目标。
3结构抗震加强措施
1）竖向关键构件抗震性能指标满足中震正截面承载力不屈服、大震抗震承载力不屈服的要求，中震斜截面受剪承载力弹性、大震不屈服的要求;
2）从严控制其底部加强区的剪力墙轴压比不大于0.5，混凝土框架柱轴压比不大于0.75。型钢混凝土柱轴压比不大于0.70。
3）对竖向构件进行中震拉应力分析，出现拉应力但不超过一倍ftk的竖向构件提高抗震等级为特一级。
4）保证剪力墙竖向刚度变化均匀缓慢，改变剪力墙厚度及改变剪力墙混凝土等级不在同一层进行。采取加大剪力墙约束边缘构件范围的措施，来确保剪力墙的延性，除了底部加强区及其上一层设置约束边缘构件外，相邻上两层也设置约束边缘构件进行加强处理。
5）针对五十层大开洞，相邻层楼板加厚为140mm，双层双向配筋楼板配筋率不小于0.25%，并进行地震作用下楼板应力分析，按照楼板应力分析结果进行局部加强。加强开洞部分周边梁的贯通钢筋数量不小于梁顶和梁底钢筋较大值的30%，腰筋均设置抗扭腰筋。
4结语
本工程根据超限情况，采取性能化设计方法，采用多种软件采用对比分析，确保了结构在小震、中震、大震作用下均满足规范要求，符合C级性能目标。
参考文献
[1]建筑结构荷载规范：GB50009-2012（S）北京：中国建筑工業出版社，2012
[2]高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ3-2010（S）北京：中国建筑工业出版社，2011
[3]建筑抗震设计规范：GB50011-2010（S）2016年版 北京：中国建筑工业出版社，2016
[4]中国地震动参数区划图：GB18306-2015（S）北京：中国标准出版社，2015
[5]《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》（建设部令第111号）
[6]超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点：建质[2015]67号[A].北京：中华人民共和国住房和城乡建设，2015。
[7] 武城建[2016]5号、[2016]154号规定