陈庆福
（中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司，重庆，400000）
摘 要：重庆某需跨越地铁隧道的建筑，结构高度136米，为高位转换部分框支剪力墙结构且。综合考虑结构体系特点和超限程度，主楼结构抗震性能目标为C级。对该超限高层建筑进行了整体结构弹性计算、弹性动力时程分析和弹塑性动力时程分析，重点阐述了跨越地铁隧道和高位转换落地剪力墙不足的技术难点，介绍了采用屈曲约束支撑和采用转换结构跨越地铁隧道的技术措施。
关键词：超限结构；屈曲约束支撑；高位转换
1工程概况
项目位于重庆市渝中区，由四栋超高层塔楼及地下车库组成，塔楼结构高度分别为219m，187m，170m和136m，地下结构9层。其中高度136m的3号塔楼上部2~33F为住宅，下部为-5~1F为商业，-9~-6F为地下车库。塔楼下部有地铁隧道通过，地铁隧道顶距离地下室顶板约5~7m。
该工程抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期0.35s，基本风压为0.4KN/m2，地面粗糙类别为C类，考虑风荷载相互扰动系数1.1.
2地基基础及跨越隧道结构设计
场地中风化岩石出露，建筑正下方有地铁隧道通过，地铁隧道顶距离地下室顶板约5~7m，采用扩展基础将上部荷载直接传递给隧道上方的围岩的方式无法满足隧道的要求，因此采用桩基础加转换梁，将上部荷载通过转换梁和桩传递给隧道下方的稳定基岩上。为有效地传递水平力并保护地铁隧道在施工期间不受影响，设置300厚的楼板，转换梁和隧道间采用轻质材料隔离，以防上部荷载影响下部隧道结构。转换桩和转换梁按大震弹性设计。
3上部结构选型
3.1嵌固部位选择
本项目周边地形高差较大，标高276.6~289m，选择276.5m层作为结构嵌固层，为保证嵌固效果，嵌固层以下一层地下室侧墙和基坑边坡之间采用素混凝土回填。
3.2上部结构布置
塔楼上部为住宅，下部为要求大空间的商业和车库，因此采用部分框支剪力墙结构，转换层设置在地上2层，为嵌固端以上第七层。上部剪力墙厚度200~300mm，梁截面200x400~200x700mm，框支梁采用型钢混凝土梁，梁断面600x1500~1200x2200mm，梁内设置H型钢高度900~1600mm，框支柱采用钢管混凝土叠合柱，断面1600x1600mm，柱内钢管直径1000mm，壁厚35mm，框支梁和框支柱混凝土强度等级均为C60.
3.3转换层下部屈曲约束支撑布置
塔楼下部为商业和车库，受使用功能的限值，仅在楼电梯间可设置剪力墙，因此落地剪力墙的数量和间距无法满足高规的要求。
转换层上下部结构刚度突变，为了满足转换层上下部刚度比的要求，一方面加厚筒体周边落地剪力墙的厚度，另一方面在周边框支柱间不影响建筑使用功能处设置屈曲约束支撑。屈曲约束支撑设置在建筑四角柱间，采用人字形支撑，设置楼层为转换层下部两层。
采用普通钢支撑时，在强震作用下人字形撑受压斜杆受压屈曲，则受拉斜杆内力将大于受压斜杆内力，这两个力在横梁交汇点的合力的竖向分量使横梁产生较大的竖向变形，这可能引起横梁破坏，并在节点两侧的梁端产生塑性铰，同时体系的抗剪能力发生较大的退化，为了防止支撑斜杆受压屈曲，其组合的内力设计值应乘以增大系数1.5。而屈曲约束支撑在强震下由于两侧支撑均进入屈服耗能状态，受力大小几乎相同，不会对框架梁产生不平衡力，框架梁受的影响很小。
屈曲约束支撑设置平面图及立面详下图。
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图1 屈曲约束支撑布置平面及立面图
4结构计算分析及超限设计
4.1计算分析
结构计算分析采用satwe和midas building两种，进行了小震振型分解反应谱法和动力弹性时程分析计算，中震下对关键构件和竖向构件分别进行了弹性验算和不屈服设计，大震进行了动力弹塑性时程分析。对楼板进行了中震作用下应力分析，对框支框架进行了FEQ应力分析。
塔楼按照性能等级为C级进行抗震设计，考虑到转换层位于嵌固层以上七层，为高位转换，抗震较为不利，框支柱框支梁性能等级提高到中震弹性和大震不屈服，计算结果表明均可满足要求。
选用3条地震波进行结构的动力弹塑性时程分析，其中人工波1条，天然波2条。
4.2超限措施
塔楼高度超过A级高度，为高度超限的高层建筑，且转换层位于嵌固端以上七层，为高位转换，因此采取以下措施：框支柱采用钢管混凝土叠合柱并控制轴压比，可提高抗震延性；框支梁采用型钢混凝土梁并采用应力校核；加厚转换层楼板至250mm厚并按照应力分析进行配筋。
4.3设置屈曲约束支撑前后结构对比分析
对结构设置支撑前后的周期及层间刚度进行对比如下：
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从以上对比分析可知，增加斜撑后结构整体刚度略大，周期稍微减小，但是对周期影响不大，因此对整体结构的地震力放大不明显；加斜撑前转换层与上部三层刚度平均值的比值小于规范要求的70%，而增加斜撑后，转换层刚度有明显的增大，刚度比可以满足要求，因此增加屈曲约束支撑是有效的。
5结论
本项目为部分框支剪力墙结构，为高度超限的高层建筑，且为高位转换，下部还有地铁隧道穿过，上部转换采用型钢混凝土框支转换梁加钢管混凝土叠合柱，下部跨越地铁采用钢管混凝土叠合桩加型钢混凝土梁，并在转换层下部设置屈曲约束支撑，通过计算分析，均可满足规范要求，可供今后类似工程的设计参考。
参考文献
[1] 孙平，于涛，邓华东. 屈曲约束支撑在腾讯滨海大厦中的应用[J].减震技术，2014.5：86–90.
[2] GB50011-201建筑抗震设计规范 [S].