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摘要：本文结合三亚海棠湾洲际度假酒店的结构设计，简要介绍了超限结构设计的过程，并就结构抗震性能化设计的相关问题进行了探讨，可供结构工程师参考。
关键词：超长结构； 转换层；型钢混凝土桁架； 结构超限；性能化设计
InterContinental Sanya Haitang Bay ® Resort High-rise structure design
WangYan， Yang Ti-bin， Wang Xiong-qing，Xian-wen
Abstract: In this paper, the Intercontinental Resort Sanya Haitang Bay structural design, briefly overrun structural design process, and discussed the issues related to seismic performance design reference available for structural engineers.
Key words: long structure;conversion layer;steel reinforced concrete truss;structural overrun;performance-based design
1．工程概况
三亚海棠湾洲际度假酒店位于海南省三亚市海棠湾，建筑主要功能为超五星级酒店。工程总建筑面积70886㎡，其中地上建筑面积44689㎡，地下建筑面积26196㎡。建筑总高度为48m；地下2层，地上13层（结构为地下1层，地上14层）；层高：-2层4.8m，-1层5.4m，1层5.5m，2～顶层3.5m。建筑平面呈倒“S”形，长度约290m，宽约10.20m。建筑在轴2-7～轴2-12之间1至5层开一大洞，洞口宽度约52米，高度为19.5m。
2．结构设计总则
该工程建筑结构设计使用年限为50年，安全等级为二级；地基基础设计等级为乙级。地震设防烈度为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，设计特征周期为0.35秒，工程建筑抗震设防类别为丙类。基本风压为0.85kN/m2，地面粗糙类别为A类。主体结构的抗震等级为三级，转换构件及与开洞部分相邻的结构构件的抗震等级为二级。
3．地基基础设计
根据场地岩土工程条件，结合本建筑物结构布置及荷载特点，以及不同类型桩的施工可能性，经综合比较最后采用钻孔灌注桩基础，并以第⑩层中风化花岗岩作为桩端持力层。
4．结构布置
根据建筑平面布置、使用功能要求、本地区的抗震设防烈度、基本风压及业主的要求，主体结构采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，中间不设置伸缩缝。结构高宽比为4.7，长宽比为28.4。
建筑开洞部位第六层设为转换层，转换层采用型钢混凝土桁架进行转换。主桁架为弧形，外弧31.2米，半径为86.6米，内弧长为27.7米，半径77.0米，桁架高度为4.3米。桁架与两侧结构采用刚性连接，为了加强桁架与两侧结构连接处的可靠性，采取以下结构措施：在洞口两端轴2-7和轴2-12处布置1000mm厚的剪力墙和4根1500×1500型钢混凝土柱、将纵向主桁架伸进两侧结构一跨。为了使转换桁架受力和变形更合理，在轴2-8和轴2-11处增加4根2000x2000的支撑型钢混凝土柱，并延伸至转换桁架上2层。转换桁架上部4根框架柱采用型钢混凝土柱，与桁架弦杆型钢连接并向上延伸2层，以保证构造连接的过渡。
5．结构整体分析及主要结果
结构整体计算采用中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部编制的SATWE和PMSAP程序进行结构的整体计算分析，在结构计算中选用合理的计算简图和计算参数。两种计算程序分析的主要结果见表一。
利用SATWE程序对整体结构进行弹性动力时程分析补充计算，弹性动力时程分析中地震波采用TH3TG035、TH4TG035两条实际地震波和RH3TG035一条人工波，三条地震波的地震加速度时程曲线的最大值18cm/s2，三向地震波的加速度最大值按1：0.85：0.65的比例调整。弹性动力时程分析结果见表二。
表一
计算软件 SATWE PMSAP
基本周期T（s） T1=1.08，T2=1.04 ，T3=0.92 T1=1.09，T2=1.05，T3=0.93
扭转周期/平动周期 T3/T1=0.855 T3/T1=0.849
地震作用下基底剪力（KN）（剪重比） X向14289 ( 1.02%) X向13551 ( 0.97%)
Y向14665 ( 1.05%) Y向14834 (1.06%)
地震力作用下最大值层间位移角（最大层间位移与平均层间位移的比值） X向1/3853（1.25， 8层） X向1/4053（1.22，8层 ）
Y向1/3442（1.33， 11层） Y向1/3586（1.29，11层）
风荷载作用下最大值层间位移角 X向1/6412 X向1/6298
Y向1/2758 Y向1/2754
表二
地震时程曲线 RH3TG035 TH3TG035 TH4TG035 三者平均值 反应谱法 反应谱法
（65%） 平均值/反应谱法
X方向地震剪力（KN） 13592 15640 14612 14615 14288.8 9287.2 1.023
Y方向地震剪力（KN） 17066 14993 11747 14602 14664.8 95321.7 0.996
计算结果的分析：
① SATWE及PMSAP两个软件的计算结果基本接近。 第一扭转周期与第一平动周期之比：SATWE为0.855，PMSAP为0.849与规范要求的0.85接近，结构在考虑偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移与平均位移比局部超过1.2，最大1.33，小于1.4；同时结构的位移值尚小于规范值1/800的50%。 SATWE及PMSAP其它计算结果（层间位移角、楼层最小剪力系数、等）均满足规范要求。
② 弹性动力时程分析法结果表明，3条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱计算结果的80%，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力均不小于振型分解反应谱计算结果的65%，满足规范要求。三条地震波的平均位移曲线和剪力曲线均包络在CQC曲线内。位移曲线表明结构的侧向刚度沿竖向分布没有明显太大的突变，基本平缓。
6．超限设计的分析计算及采取的措施
6．1 结构超限的情况：
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002、《建筑抗震设计规范》GB50111-2001及2010年版《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》超限认定如下：
1）平面复杂，2个半圆反接而成为1个倒“S”形，长度约290米。
2）扭转不规则：考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2，最大达到 1.33。
关键词：超长结构； 转换层；型钢混凝土桁架； 结构超限；性能化设计
InterContinental Sanya Haitang Bay ® Resort High-rise structure design
WangYan， Yang Ti-bin， Wang Xiong-qing，Xian-wen
Abstract: In this paper, the Intercontinental Resort Sanya Haitang Bay structural design, briefly overrun structural design process, and discussed the issues related to seismic performance design reference available for structural engineers.
Key words: long structure;conversion layer;steel reinforced concrete truss;structural overrun;performance-based design
1．工程概况
三亚海棠湾洲际度假酒店位于海南省三亚市海棠湾，建筑主要功能为超五星级酒店。工程总建筑面积70886㎡，其中地上建筑面积44689㎡，地下建筑面积26196㎡。建筑总高度为48m；地下2层，地上13层（结构为地下1层，地上14层）；层高：-2层4.8m，-1层5.4m，1层5.5m，2～顶层3.5m。建筑平面呈倒“S”形，长度约290m，宽约10.20m。建筑在轴2-7～轴2-12之间1至5层开一大洞，洞口宽度约52米，高度为19.5m。
2．结构设计总则
该工程建筑结构设计使用年限为50年，安全等级为二级；地基基础设计等级为乙级。地震设防烈度为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，设计特征周期为0.35秒，工程建筑抗震设防类别为丙类。基本风压为0.85kN/m2，地面粗糙类别为A类。主体结构的抗震等级为三级，转换构件及与开洞部分相邻的结构构件的抗震等级为二级。
3．地基基础设计
根据场地岩土工程条件，结合本建筑物结构布置及荷载特点，以及不同类型桩的施工可能性，经综合比较最后采用钻孔灌注桩基础，并以第⑩层中风化花岗岩作为桩端持力层。
4．结构布置
根据建筑平面布置、使用功能要求、本地区的抗震设防烈度、基本风压及业主的要求，主体结构采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，中间不设置伸缩缝。结构高宽比为4.7，长宽比为28.4。
建筑开洞部位第六层设为转换层，转换层采用型钢混凝土桁架进行转换。主桁架为弧形，外弧31.2米，半径为86.6米，内弧长为27.7米，半径77.0米，桁架高度为4.3米。桁架与两侧结构采用刚性连接，为了加强桁架与两侧结构连接处的可靠性，采取以下结构措施：在洞口两端轴2-7和轴2-12处布置1000mm厚的剪力墙和4根1500×1500型钢混凝土柱、将纵向主桁架伸进两侧结构一跨。为了使转换桁架受力和变形更合理，在轴2-8和轴2-11处增加4根2000x2000的支撑型钢混凝土柱，并延伸至转换桁架上2层。转换桁架上部4根框架柱采用型钢混凝土柱，与桁架弦杆型钢连接并向上延伸2层，以保证构造连接的过渡。
5．结构整体分析及主要结果
结构整体计算采用中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部编制的SATWE和PMSAP程序进行结构的整体计算分析，在结构计算中选用合理的计算简图和计算参数。两种计算程序分析的主要结果见表一。
利用SATWE程序对整体结构进行弹性动力时程分析补充计算，弹性动力时程分析中地震波采用TH3TG035、TH4TG035两条实际地震波和RH3TG035一条人工波，三条地震波的地震加速度时程曲线的最大值18cm/s2，三向地震波的加速度最大值按1：0.85：0.65的比例调整。弹性动力时程分析结果见表二。
表一
计算软件 SATWE PMSAP
基本周期T（s） T1=1.08，T2=1.04 ，T3=0.92 T1=1.09，T2=1.05，T3=0.93
扭转周期/平动周期 T3/T1=0.855 T3/T1=0.849
地震作用下基底剪力（KN）（剪重比） X向14289 ( 1.02%) X向13551 ( 0.97%)
Y向14665 ( 1.05%) Y向14834 (1.06%)
地震力作用下最大值层间位移角（最大层间位移与平均层间位移的比值） X向1/3853（1.25， 8层） X向1/4053（1.22，8层 ）
Y向1/3442（1.33， 11层） Y向1/3586（1.29，11层）
风荷载作用下最大值层间位移角 X向1/6412 X向1/6298
Y向1/2758 Y向1/2754
表二
地震时程曲线 RH3TG035 TH3TG035 TH4TG035 三者平均值 反应谱法 反应谱法
（65%） 平均值/反应谱法
X方向地震剪力（KN） 13592 15640 14612 14615 14288.8 9287.2 1.023
Y方向地震剪力（KN） 17066 14993 11747 14602 14664.8 95321.7 0.996
计算结果的分析：
① SATWE及PMSAP两个软件的计算结果基本接近。 第一扭转周期与第一平动周期之比：SATWE为0.855，PMSAP为0.849与规范要求的0.85接近，结构在考虑偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移与平均位移比局部超过1.2，最大1.33，小于1.4；同时结构的位移值尚小于规范值1/800的50%。 SATWE及PMSAP其它计算结果（层间位移角、楼层最小剪力系数、等）均满足规范要求。
② 弹性动力时程分析法结果表明，3条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱计算结果的80%，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力均不小于振型分解反应谱计算结果的65%，满足规范要求。三条地震波的平均位移曲线和剪力曲线均包络在CQC曲线内。位移曲线表明结构的侧向刚度沿竖向分布没有明显太大的突变，基本平缓。
6．超限设计的分析计算及采取的措施
6．1 结构超限的情况：
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002、《建筑抗震设计规范》GB50111-2001及2010年版《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》超限认定如下：
1）平面复杂，2个半圆反接而成为1个倒“S”形，长度约290米。
2）扭转不规则：考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2，最大达到 1.33。