牟在根等：设防烈度对框架一核心筒结构受力性能和材料用量的影响 ·1447· 表6设置型钢混凝土框架柱的高度范围 《超限审查要点》)中根据结构基本自振周期的大小规 Table 6 Height range of setting steel-reinforced concrete frame column 定了剪重比限值的调整范围，依据《建筑抗震设计规 设防烈度建筑高度/m型钢混凝土柱高度/mB级高度限值/m 范》（简称（抗规》）对剪力系数最小值不满足要求 150 0 楼层处的地震力放大，调整情况见表8所示.计算模 200 0 6度 210 型的结构基底剪重比见图6，图中还列出了《抗规》和 250 65 《超限审查要点》规定的限值.可以直观的看出，剪重 300 120 比大多数情况下小于《抗规》规定的最小剪力系数限 150 0 值，但都能基本满足《超限审查要点》的要求 200 40 7度 180 250 95 表8超限高层底部剪力系数限值 300 150 Table 8 Limit values of bottom shear force coefficients of overrun high- 150 25 rise 200 80 基本自振周期/s 140 底部剪力系数限值 8度 250 135 >6 可比规定值低20% 300 190 5~6 插值计算 期和周期比如表7所示. 3.55.0 可比规定值低15% 表712个模型周期与周期比 2.3结构刚重比 Table 7 Periods and period ratios of calculation models 刚重比是影响重力二阶效应的主要参数，超高层 设防 建筑 一阶振动二阶振动 三阶振动扭转平动 建筑在侧向荷载作用下的整体稳定性是保证结构安全 烈度高度/m 周期/s 周期/s 周期/s 周期比 性的重要指标之一·《高层建筑混凝土结构技术规 150 4.37 3.86 3.73 0.85 程》[]中规定，为了保证高层钢筋混凝土建筑结构的 200 5.40 5.14 3.91 0.72 整体稳定性，避免结构失稳倒塌，框架一核心简结构的 250 6.72 6.39 4.47 0.67 刚重比限值不应小于1.4：当刚重比小于2.7时，需要 300 7.61 7.49 4.57 0.60 在计算中考虑重力二阶P-△效应，(P为竖向荷载：△ 150 4.23 3.74 3.53 0.84 为顶端水平位移) 200 5.23 4.80 3.79 0.73 从图7可以看出，计算模型刚重比随建筑的高度 250 6.42 6.12 4.28 0.67 增高而减小，而随设防烈度的增大而增大.6度和7度 300 7.47 7.38 4.44 0.59 区刚重比较为接近，在300m高度时接近规范最小刚 150 3.23 2.88 2.51 0.78 重比限值，整体稳定性已经成为能够影响结构安全的 200 4.28 3.93 3.08 0.72 主要控制因素：对于低烈度区，框架-核心简需要考虑 250 5.55 5.36 3.57 0.64 P-△效应的影响：对于8度区，当建筑结构高度超过 300 6.38 6.25 3.58 0.56 200m后，需要考虑P-△效应的影响. 2.4结构底部倾覆力矩 从表7中可以看出：扭转平动周期比的变化趋势 为比较结构内力是地震作用还是风荷载作用控 均为随建筑高度、设防烈度增加而逐渐减小：自振周期 制，通过比较地震与风荷载产生的倾覆力矩作为判断 随建筑高度增大而增大，但随设防烈度增大而减小：6 依据.本文计算模型均为超高层，对风荷载作用产生 度和7度设防下周期比计算值较为接近，均大于8度 的效应很敏感，故承载力按50a一遇时1.1倍的基本 下周期比计算值，但都满足《高规》中周期比0.85的 风压计算 限值. 图8直观比较了济南恒大国际金融中心工程在地 2.2结构剪重比 震作用和风荷载作用下倾覆力矩大小.从图中可以看 由于超高层建筑侧向刚度较小，往往难以满足最 出：(1)风荷载作用产生的倾覆力矩基本与设防烈度 小剪重比要求，计算分析结果表明，对于不满足抗震规 的相关度比较小，而与随建筑高度的相关度比较大； 范楼层最小地震剪力系数要求的高层建筑，通过增加 (2)地震作用产生倾覆力矩随建筑高度和设防烈度增 结构竖向构件如墙、柱等的尺寸，进而提升结构侧向刚 加而增大：(3)在6度设防时，风荷载引起倾覆力矩较 度的方法很难有效增加计算剪重比 大，起主要控制作用，随着地震烈度的提高，风荷载引 我国建设部在最新发布的《超限高层建筑工程抗 起的倾覆力矩变化比较小，而地震作用引起的倾覆力 震设防专项审查技术要点》建质[2015]67号[]（简称 矩逐渐增大，在7度时，地震和风荷载作用倾覆力矩基牟在根等: 设防烈度对框架—核心筒结构受力性能和材料用量的影响 表 6 设置型钢混凝土框架柱的高度范围 Table 6 Height range of setting steel鄄reinforced concrete frame column 设防烈度 建筑高度/ m 型钢混凝土柱高度/ m B 级高度限值/ m 6 度 150 0 200 0 250 65 300 120 210 7 度 150 0 200 40 250 95 300 150 180 8 度 150 25 200 80 250 135 300 190 140 期和周期比如表 7 所示. 表 7 12 个模型周期与周期比 Table 7 Periods and period ratios of calculation models 设防 烈度 建筑 高度/ m 一阶振动 周期/ s 二阶振动 周期/ s 三阶振动 周期/ s 扭转平动 周期比 150 4郾 37 3郾 86 3郾 73 0郾 85 6 200 5郾 40 5郾 14 3郾 91 0郾 72 250 6郾 72 6郾 39 4郾 47 0郾 67 300 7郾 61 7郾 49 4郾 57 0郾 60 150 4郾 23 3郾 74 3郾 53 0郾 84 7 200 5郾 23 4郾 80 3郾 79 0郾 73 250 6郾 42 6郾 12 4郾 28 0郾 67 300 7郾 47 7郾 38 4郾 44 0郾 59 150 3郾 23 2郾 88 2郾 51 0郾 78 8 200 4郾 28 3郾 93 3郾 08 0郾 72 250 5郾 55 5郾 36 3郾 57 0郾 64 300 6郾 38 6郾 25 3郾 58 0郾 56 从表 7 中可以看出:扭转平动周期比的变化趋势 均为随建筑高度、设防烈度增加而逐渐减小;自振周期 随建筑高度增大而增大,但随设防烈度增大而减小;6 度和 7 度设防下周期比计算值较为接近,均大于 8 度 下周期比计算值,但都满足《高规》 中周期比 0郾 85 的 限值. 2郾 2 结构剪重比 由于超高层建筑侧向刚度较小,往往难以满足最 小剪重比要求,计算分析结果表明,对于不满足抗震规 范楼层最小地震剪力系数要求的高层建筑,通过增加 结构竖向构件如墙、柱等的尺寸,进而提升结构侧向刚 度的方法很难有效增加计算剪重比. 我国建设部在最新发布的《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[13] (简称 《超限审查要点》)中根据结构基本自振周期的大小规 定了剪重比限值的调整范围,依据《建筑抗震设计规 范》 [14] (简称《抗规》) 对剪力系数最小值不满足要求 楼层处的地震力放大,调整情况见表 8 所示. 计算模 型的结构基底剪重比见图 6,图中还列出了《抗规》和 《超限审查要点》规定的限值. 可以直观的看出,剪重 比大多数情况下小于《抗规》 规定的最小剪力系数限 值,但都能基本满足《超限审查要点》的要求. 表 8 超限高层底部剪力系数限值 Table 8 Limit values of bottom shear force coefficients of overrun high鄄 rise 基本自振周期/ s 底部剪力系数限值 > 6 可比规定值低 20% 5 ~ 6 插值计算 3郾 5 ~ 5郾 0 可比规定值低 15% 2郾 3 结构刚重比 刚重比是影响重力二阶效应的主要参数,超高层 建筑在侧向荷载作用下的整体稳定性是保证结构安全 性的重要指标之一. 《高层建筑混凝土结构技术规 程》 [12]中规定,为了保证高层钢筋混凝土建筑结构的 整体稳定性,避免结构失稳倒塌,框架—核心筒结构的 刚重比限值不应小于 1郾 4;当刚重比小于 2郾 7 时,需要 在计算中考虑重力二阶 P鄄鄄 驻 效应,(P 为竖向荷载;驻 为顶端水平位移). 从图 7 可以看出,计算模型刚重比随建筑的高度 增高而减小,而随设防烈度的增大而增大. 6 度和 7 度 区刚重比较为接近,在 300 m 高度时接近规范最小刚 重比限值,整体稳定性已经成为能够影响结构安全的 主要控制因素;对于低烈度区,框架鄄鄄 核心筒需要考虑 P鄄鄄驻 效应的影响;对于 8 度区,当建筑结构高度超过 200 m 后,需要考虑 P鄄鄄驻 效应的影响. 2郾 4 结构底部倾覆力矩 为比较结构内力是地震作用还是风荷载作用控 制,通过比较地震与风荷载产生的倾覆力矩作为判断 依据. 本文计算模型均为超高层,对风荷载作用产生 的效应很敏感,故承载力按 50 a 一遇时 1郾 1 倍的基本 风压计算. 图 8 直观比较了济南恒大国际金融中心工程在地 震作用和风荷载作用下倾覆力矩大小. 从图中可以看 出:(1)风荷载作用产生的倾覆力矩基本与设防烈度 的相关度比较小,而与随建筑高度的相关度比较大; (2)地震作用产生倾覆力矩随建筑高度和设防烈度增 加而增大;(3)在 6 度设防时,风荷载引起倾覆力矩较 大,起主要控制作用,随着地震烈度的提高,风荷载引 起的倾覆力矩变化比较小,而地震作用引起的倾覆力 矩逐渐增大,在 7 度时,地震和风荷载作用倾覆力矩基 ·1447·