1 项目概况

本工程位于深圳市龙岗区平湖街道中环大道，其地上共35层，高度149.1m。地下3层，埋深约14m，为全埋地下室。采用框架-核心筒结构，主要功能为办公楼，其典型平面和剖面如图1~图3所示。本工程结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数1.0。抗震设防类别为标准设防类（丙类），抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.1g，建筑场地类别为Ⅱ类。50年重现基本风压ω0=0.75kN/m2，地面粗糙度B类。

2 结构体系及抗震性能目标

结构体系采用框架-核心筒结构,结构抗震等级均为一级。本工程属超高超限工程，除小震弹性设计外，选择基于性能的抗震设计方法进行补充。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（以下简称高规）第3.11节“结构抗震性能设计”条文[1]，选择抗震性能目标为C类。对应的各类构件、不同水准的抗震性能目标见表1。

3 框架柱长细比

二层存在部分穿层柱，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010(2015版））也提出了重力二阶效应（P-Δ效应）和受压构件的挠曲效应（P-δ效应）采用分析方法得到[2]。对P-Δ效应，主流结构分析计算软件均采用《高规》提出的层放大系数法考虑。对于P-δ效应，现行规范采用Cm-ηns法（参考了ACI318）[3]，对于混凝土结构中的普通柱，长细比小于100时是适用的（ACI318）。考虑到本项目穿层柱长细比不大，可以近似忽略材料非线性、收缩与徐变等影响，采用弹性屈曲分析（特征值屈曲分析），得到一阶模态下的柱屈曲承载力。然后通过欧拉公式反算柱的计算长度，用于与规范取值的比较，来考察挠曲效应的影响。

图1 二层平面图

图2 标准层平面图

图3 5号楼1-1剖面图

表1 抗震性能目标表

构件类别 构件部位 多遇地震 偶遇地震 罕遇地震关键构件 底部加强部位框架柱 弹性 抗剪弹性抗弯不屈服抗剪不屈服抗弯允许轻度屈服普通竖向构件 底部加强部位以上部位框架柱 弹性 抗剪不屈服抗弯不屈服抗剪不屈服抗弯轻微屈服底部加强部位剪力墙 弹性 抗剪弹性抗弯不屈服满足抗剪截面抗弯少量轻微屈服耗能构件 连梁 弹性 抗剪不屈服部分允许抗弯屈服 允许较多严重损坏满足抗剪截面抗弯少量轻微屈服一般剪力墙 弹性 抗剪不屈服抗弯不屈服一般框架梁 弹性 抗剪不屈服部分抗弯轻微屈服 允许部分中度损坏楼板 二层楼板 满足抗剪截面抗弯允许少量屈服最大层间位移角1/650——1/100核心筒楼板 弹性 抗剪弹性抗弯不屈服

采用SAP2000建立穿层柱的局部模型，如图4所示。

图4 SAP200局部模型轴测图

其计算简化假定如下：

计 算 长 度 计 算 公 式10.7＝10.7m

欧拉承载力公式：Pcr＝（μL）2

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（3）取出结构弹性分析阶段的首层、二层侧向刚度，并考虑混凝土开裂影响折减为0.4，作为侧移刚度，设置在柱顶相连梁的远端；

表2 SAP2000模型中各支座约束情况

注：1、表中“×”表示释放，“■”表示约束；2、Rx 为 X 向楼层侧移刚度 8.4×106×40%＝3.36×106kN/m,Ry为 Y 向楼层侧移刚度 7.3×106×40%＝2.92×106kN/m。

节点 U1 U2 U3 θ1 θ2 θ3 1×Ry■■■■2，3 Rx/2 × ■ ■ ■ ■4，5，6，7，8 ■ ■ ■ ■ ■ ■

其计算结果如下：

结构中震阶段的抗震性能设计，采用等效弹性方法进行分析和设计验证，地震作用近似采用反应谱法得到。在构件地震内力调整上，取消部分小震阶段抗震等级相关的放大要求，保留有关“墙柱弱梁、强剪弱弯”等的基本调整。

应用PPP融资模式具体项目的研究，主要包括污水处理项目［4］、基于循环经济的中水项目［5］、城市轨道交通［6］、新型城镇化建设、城市基础设施［7］等方面。

（1）考虑与穿层柱相连的梁、地下室柱的刚度，不考虑楼板；

图5 模态1下factor计算值

综上，结构设计时，本项目穿层柱可以直接按规范取两层通高的楼层间高度进行构件承载力设计。

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4 多遇地震弹性阶段结构分析

4.1 框架倾覆力矩

在规定水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总的地震倾覆力矩的比值均＜50%。

分别移取100 μg碲标准溶液系列于25 mL比色管中，加入不同量的亚铁氰化钾溶液(20 g/L)，以水为参比，按实验方法1.2进行试验，结果见表4。试验结果表明亚铁氰化钾溶液(20 g/L)的用量在0.5～1.5 mL范围内，吸光度值保持一致，当25 mL试液中同时含有1 mg铜和1 mg铁时，1 mL亚铁氰化钾溶液(20 g/L)就能使铜和铁沉淀完全，本法选择亚铁氰化钾溶液(20 g/L)的用量为1 mL。

4.2 框架柱剪力调整

综合列出YJK和Midas两个软件对5号楼的主要计算结果对比，见表4。

4.3 小震弹性分析结果汇总

本工程结构框架柱共14根，根据《高规》9.1.11的要求[1]，当框架部分分配的地震剪力标准值小于结构底部总地震剪力标准值的20%，但其最大值不小于结构底部总地震剪力标准值的10%时，应按结构底部总地震剪力标准值的20%和框架部分楼层地震剪力标准值中最大值的1.5倍二者较小值进行调整。经计算，本项目X向和Y向框支框架的目标调整值分别为：2 947kN和2 663KN，相应的调整系数见表3。

2) 实时异常分析与监控处理功能。根据装置的工艺区域与设备列表，系统可提供相关报警/预警/异常状态的总览，并以树状分层结构展示异常信息: 装置—工艺区域—异常工况—原因诊断。

σi为风险资产i的标准差，wi为投资组合中投资于风险资产i的比例，设风险资产i的非系统性风险的组合标准差为σB，显然有：

表3 框架柱地震剪力调整系数

注：本表格仅列举几个代表性的楼层

楼层 X向调整系数 Y向调整系数2 1.432 2.475 10 1.351 1.185 22 1.448 1.129 35 2.747 1.463

表4 小震弹性分析的主要计算结果对比

主要指标 YJK Midas恒载总质量（t） 100 504 99 637活载总质量（t） 10 620 10 874首层剪力（kN） X向 11 893 11 752 Y向 12 333 12 324首层剪重比 X向 1.261% 1.28%Y向 1.308% 1.34%最大层间位移角 X地震 1/1 265(16层）1/1 330（16层）Y地震 1/933(20层) 1/1 117（19层）X风 1/2 174(20层)1/1 943（13层）Y 风 1/832(20层) 1/941（24层）偶然偏心下最大位移比 X地震 1.18(2层) 1.17（2层）Y地震 1.42（2层） 1.46（2层）

5 偶遇地震（中震）结构分析

由于模态1即为跃层方向，因此取模态1状态下的factor计算值进行计算长度计算。得出1 480 336kN。

5.1 中震分析计算参数与假定

中震分析计算参数与假定见表5。

（2）相连梁、柱远端的约束情况根据实际简化，见表2；

5.2 中震计算整体指标

中震计算的主要结果与小震弹性阶段对比，见表6。

中震的弹性模型，在两个方向上比小震模型刚度略有下降，主要由连梁刚度折减造成。底部剪力与小震计算结果的倍数，为两个水准水平地震影响系数最大值比值2.8倍。

苏泽文表示，希望中农控股能与IFA进行更加深入的合作，在国际市场信息等方面得到IFA更大的支持，并期待借助IFA平台向国际市场上的先进经验学习，同时也非常愿意将中农控股在水肥一体化方面的经验和成果与其他IFA会员企业交流合作，最终实现资源共享。

6 罕遇地震（大震）作用弹塑性动力时程分析

计算软件采用由广州建研数力建筑科技有限公司开发的具有“GPU+CPU”高性能运算能力的结构动力弹塑性软件PKPM-SAUSAGE。

6.1 主要构件配筋

参与刚度的结构构件的配筋率、钢骨信息见表7。

6.2 单元损伤

通过观察结构构件的损伤情况，可以发现结构在不同工况下的构件性能。为节约篇幅，以下以工况CASE_TH120TG045_0和CASE_TH120TG045_90为例，显示不同类型构件在单元层面的损伤情况。由图6可以看出，框架柱的性能多大在轻微损坏~无损坏，在结构顶层柱顶出现较普遍的轻微~中度损伤，应在屋顶梁柱节点采用梁端纵筋锚入柱内的方式，并适当延伸。框架梁的性能水平显示，多数框架梁处于轻微~轻度损坏，全楼框架梁的塑性铰开展不显著，主要在中、上部楼层出现少量IO水平的铰，可以满足大震下的性能目标。核心筒剪力墙的性能多大在轻度损坏~无损坏，连梁普遍进入重度损坏耗能，形成抗震第一道方向，底部加强部位剪力墙普遍出现轻微~轻度损坏，符合剪力墙耗能区域的设计目标。

表5 中震分析计算参数与假定

阻尼比 0.05 薄弱层内力调整02V0剪力调整 不考虑 构件抗震等级 四级地震剪力放大——连梁折减系数0.4水平地震作用 考虑，单向/双向地震 竖向地震作用 不考虑特征周期 0.35g 水平地震作用影响系数最大值 0.23楼板假定 非刚性楼板假定；标准层薄弱连接楼板：按面外、面内弹性的弹性板6，其他部位楼板：面内刚性、面外无刚度。

表6 中震与小震的地震剪力比较

主要指标 中震 小震首层剪力（kN） X向 32 103（2.70倍小震） 11 893 Y向 34 236（2.78倍小震） 12 333

表7 大震分析计算的配筋假定

楼层 构件 配筋率（HRB400）/钢板厚度（Q345B）1~5层 框架柱 纵筋每侧0.38%，加密区水平箍筋率1.5%1~5层 底部加强部位剪力墙 水平筋0.45%，竖向筋0.45%其他楼层 框架柱、一般剪力墙、框架梁 剪力墙构造配筋率0.25%按小震设计结果的配筋各层 楼板 0.25%

图6 各主要结构构件性能统计图

7 结语

5#楼为超A级高度的框架-核心筒结构，且存在扭转不规则、跃层柱等不规则项。本文主要对穿层柱的计算长度进行了简化的专项分析，确保了其准确性。通过采用YJK和Midas building两个软件，进行了小震弹性阶段的对比分析，采用YJK进行中震地震效应分析，采用SAUSAGE软件进行大震弹塑性动力时程分析，确保了本工程达到预期的抗震性能目标设计，为今后类似项目提供参考。

参考文献

［1］JGS3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［2］GB50010-2010（2015 版），混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

［3］美国房屋建筑混凝土结构规范（ACI318-05）及条文说明（ACI 318R-05)［M］.重庆：重庆大学出版社，2007.