[分享]高层结构分析方法（一）：小震弹性分析工程案例
来源：广东省院结构安全顾问
一、项目概况
广州良业大厦塔楼3项目，地上高149.55m，楼层数33层，地下室为3层，框架柱截面尺寸从底部的1000x1000（mm）、D1500（mm）收至顶部的混凝土柱800x800（mm）、D1000（mm），核心筒外圈剪力墙厚度从底部700mm、500mm等往上逐渐收至400mm。场地土类型为II类，地震设计分组为第一组，设防烈度为7度，剪力墙和框架抗震等级为一级，结构平面形状为三角形平面，塔楼3三维模型图和标准层平面图分别见图1和图2。
二、 整体指标结果
刚性楼板计算结果，见表1。
2.1、位移及位移角
图3为地震和风荷载作用下的楼层位移曲线图。图4（a）和图4（b）分别为小震作用和风荷载下的楼层层间位移角曲线。由图可知，90度和126度方向的层间位移角比较接近，0度和36度方向的层间位移角比较接近。
2.2、 楼层剪力
图5（a）和图5（b）分别为小震作用和风荷载下的楼层剪力曲线。由图可知，0度和36度方向以地震作用为控制荷载，90度和126度方向以风荷载为控制荷载。
2.3、剪重比
图6为楼层结构剪重比曲线，0度和36度方向最小剪重比底部共11层不满足要求；90度和126度方向最小剪重比底部共14层不满足要求。对于结构底部不满足剪重比要求的楼层，结构楼层地震力按广东《高规》第4.3.13条进行调整。
2.4、框架与简体的层剪力及弯矩分配
图7为框架剪力与基底剪力比值曲线，结构框架柱的剪力与基底剪力比值基本大于10%。2层剪力比值出现突变减小现象，原因是2层存在楼板大开洞。对于框架柱剪力与基底剪力比值不满足规范的情况，根据《高规》第8.1.4条进行调整。
图8为框架倾覆力矩与总倾覆力矩比值曲线，结构框架柱倾覆力矩与总倾覆力矩的比值均大于35%。
2.5、楼层侧向刚度比
图9为层刚度比曲线，根据《高规》3.5.2条，本层与相邻上层的比值不宜小于0.9，当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1，对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。从上图的刚度比曲线可知，刚度比均满足要求。
2.6、 楼层抗剪承载力比
图10为楼层抗剪承载力曲线，根据《高规》第3.5.3条，B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75％。从图可知，楼层抗剪承载力比值均满足要求，属于承载力变化规则的结构。
三、 结构动力特性
通过45阶振型结构模态分析，得出各阶振型的自振周期及空间振动形态，反映结构固有的动力特性。第一扭转周期与第一平动周期比值小于0.85，见表2和图11所示。
四、 弹性计算小结
根据上述计算结果，结合广东《高规》的要求及结构抗震概念设计理论，得出塔楼的计算分析结论如下：
（1）对于底部剪重比不满足广东《高规》第4.3.12条要求的楼层，整体结构已按此要求进行调整。
（2）有效质量系数大于90％，所取振型数足够。
（3）塔3在规范风荷载作用下最大层间位移角为1/736，在地震作用下最大层间位移角为1/695，均小于规范限值1/650。
（4）在偶然偏心地震荷载作用下，塔3按规定水平力算得的最大扭转位移比为1.57，大于1.20，属于扭转不规则结构，满足广东《高规》第3.4.4条最大限值的要求。
（5）按广东《高规》3.5.2-2条：框架-核心筒结构，其楼层侧向刚度与相邻上层侧向刚度的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。结构各层刚度比均满足规范规定。
（6）楼层层间抗侧力结构的受剪承载力，所有楼层均大于其上一层受剪承载力的75％，满足广东《高规》第3.5.3条楼层承载力均匀性要求。
（7）该结构刚重比EJd/GH2大于1.4，能够通过广东《高规》第5.4.4条的整体稳定验算。
（8）大部分楼层框架部分在两个抗侧力方向所占基底剪力均超过10%；首层框架部分所占基底倾覆弯矩均超过20%。
（9）墙、柱的轴压比均符合广东《高规》第6.4.2条和第7.2.13条的要求。
来源：结构 微信公众号 钢结构设计
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