贵阳壹号是集商业、办公于一体的综合性大楼。结构高度为245.4m，属超B级高度的高层建筑，且同时存在局部楼板不连续、扭转不规则、穿层柱和竖向收进多项超限项。通过对结构及构件在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的抗震性能分析，有针对性的采取了抗震加强措施；并对结构进行了稳定性分析，以确保结构的安全可靠。为类似超限高层结构设计提供参考。

本项目为贵阳老百货大楼及周边地块棚户区改造项目（又名贵阳壹号），地处贵阳市大十字中心区，是贵阳市中央商务区（CBD）的核心地带，几大商圈的核心节点。

项目用地面积为11496.00平方米，总建筑面积为198140.91平方米。为单体塔楼带裙房的结构形式，结构大屋面高度为245.4m，出屋面高度8.4m，建筑幕墙顶点高度266.400m。地上共57层，其中9层裙房，裙房屋面高度为49.7m，地下室共五层，底板面标高为-19.9m。其中B5~B2层为车库及设备房， B1~9F为商业，10F~55F为高档甲级商务办公，11F、23F、35F、46F为避难及设备层。效果图如图1所示。

结构设计使用年限为50年，建筑安全等级二级，商业裙房抗震设防类别为乙类，办公塔楼抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度6度，设计地震分组为第一组，场地类别为二类。50年一遇基本风压为0.3kN/m2，地面粗糙度类别为C类。

图4标准层平面图

超限判别

根据建筑要求裙房与塔楼间不设置永久性的结构缝，嵌固端设置在地下室顶板。根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的有关规定，本工程为超B级高度的高度超限工程[1]，并且具有多项不规则项属于特别不规则[2]，具体超限项详见表1。结构抗震性能目标取为C级。

结构的前三阶周期分别为6.53s（X）、5.22s（Y）、3.82s（T），扭转周期比为0.58，表明结构有较好的抗扭刚度；在考虑偶然偏心影响的规定水平地震作用下，仅底部裙房的扭转位移比大于1.2但小于1.4；结构底部1/4楼层的剪重比未达到规范限值，各楼层的地震剪力按规范进行调整；结构的刚度比、抗剪承载力比等指标均满足规范要求。

由图8~图10可知，结构两个方向均由核心筒承担了主要的地震剪力，框架承担的比例较小，为保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧力能力，对框架承担的剪力进行了适当调整；底部几层框架剪力占比急剧减小，因为在东侧、南侧及北侧室外地面比西侧高，沿裙房外围布置有挡土墙，并且二至三层存在局部穿层柱；十层框架剪力的突变是由于商业裙房至办公塔楼的收进所引起，因裙房框架柱数量较多，故对框架的剪力进行调整时对结构进行了分段；顶部几层框架承担的比例偏大，是由于核心筒在顶部墙厚逐渐减小，为满足建筑需要部分墙肢收进所引起。

弹性时程分析

除了基于安评谱的振型分解反应谱法进行抗震计算外，采用Satwe程序进行多遇地震下的弹性动力时程分析补充计算。选用了五组实际地震记录和两组人工模拟的加速度时程曲线进行分析，时程分析计算结果满足规范的各项要求，且时程分析平均值小于场地反应谱结果，因此取场地反应谱作为结构设计的依据。

中震弹性、不屈服计算

采用Satwe软件进行中震弹性及中震不屈服计算，其中中震不屈服按增加阻尼的等效弹性法计算。通过中震计算分析，框架梁、连梁抗剪均能保证不屈服，中下部楼层个别连梁抗弯屈服，满足预定的抗震性能目标；型钢混凝土柱、钢筋混凝土柱及核心筒剪力墙均能满足抗剪弹性、抗弯不屈服的性能目标。中震计算着重复核了裙房收进处与塔楼相连跨的构件的抗震性能，保证结构安全。

大震动力弹塑性分析

本工程选用三维非线性结构分析软件Perform-3D进行大震作用下的动力弹塑性分析，选取了两组天然波和一组人工波，通过分析得到结构在地震作用下下的反应、构件的塑性及损伤情况，探讨结构在预估大震作用下的抗震性能，发现薄弱部位并通过设计加强措施以确保结构具备足够的承载能力和延性。部分计算结果见图11~14所示。

图11 大震弹塑性层间位移角（左X，右Y）

针对超限项的加强措施

根据对结构在小震、中震和大震作用下的详细分析，针对超限项提出了相应的抗震加强措施如下：

（1）施工图设计时对各结构构件采用小震和中震性能化的包络设计；

（2）9层整层板厚加强至120mm，楼板开洞附件板厚加强至150mm，楼板钢筋双层双向拉通布置，控制楼板在中震下的拉应力小于混凝土抗拉强度标准值；

（3）通过优化结构布置，控制结构扭转位移比<1.4，同时控制裙房区段层间位移角，在最大扭转位移发生位置结构层间位移角控制在规范限值的40%以下；

（4）穿层柱设置型钢以提高柱的承载能力及延性，在穿层柱范围内箍筋全高加密，加大与穿层柱上下端相交框架梁的截面及配筋；

（5）将竖向收进位置上下层（9、10层）的竖向构件定位关键构件，提高抗震性能；将收进位置（10层）楼板加厚至150mm，钢筋双层双向布置。

结构整体稳定性分析

在水平力作用下，带有筒体的高层建筑结构的变形形态为弯剪型，重力荷载在水平作用位移效应上引起的二阶效应（重力P-△效应）会使结构位移和内力增加，甚至导致结构失稳。对混凝土结构，随着结构刚度的降低，重力二阶效应的不利影响呈非线性增长。因此，在高层建筑的设计中必须对结构的整体稳定性进行评估，以保证结构的安全可靠。结构的P-△ 效应可采用近似或简化的分析方法来估计，而规范则是根据刚重比来衡量结构的稳定性。

本项目结构大屋面高245.4m，结构于10层位置出现竖向收进，刚度及质量出现突变，与规范公式假定的质量沿竖向均匀的假定有较大出入，因此采用规范假定公式在此就不是很适用，需进行一定调整。结合本项目的实际体型及荷载分布情况，采用修正算法推算了结构的刚重比，并对结构在风荷载及地震作用下的P-△ 效应进行了评估，同时进行了整体线弹性屈曲分析，保证了结构的整体稳定性达到要求。

（1）刚重比分析

控制结构刚重比是结构稳定设计的关键。根据《高规》5.4.4条，结构的刚度与重力荷载之比应满足下式要求：

规范刚重比公式是基于顶部承受竖向集中荷载的弯曲型悬臂杆模型推导而得。在推导时将顶部的等效临界荷载以沿楼层均匀分布的重力荷载总和取代，结合欧拉公式换算出临界重力荷载的表达式。根据弯剪型结构考虑P-△效应的侧移近似表达式及P-△效应增幅控制要求( 按5%和10%控制) ，确定了形如上式的刚重比限值规定，规范相关限值要求仅适用于体型和荷载分布均匀的常规高层建筑结构，而不宜直接用于非常规结构的稳定性验算。

本结构体型在底部有收进，往上结构墙柱等构件逐渐减小，这与常规结构体型有显著区别，楼层重力荷载分布如图15所示，结构在底部裙房质量明显大于上部楼层，10层以上结构质量也呈递减趋势，考虑到此特殊性，在验算结构整体稳定性时对顶部等效临界荷载Pcr进行修正。将本结构等效为同时受到n个轴心荷载的等效悬臂杆模型（图16），通过计算推导，其临界重力荷载相当于规则体型结构的1.39倍。若仍要满足相同的P-△效应增幅控制要求，则刚重比限值仅为式5.1-1、5.1-2所给限值0.72倍。但为方便分析，下文仍采用规范给出的刚重比限值，仅对计算得到的刚重比数值加以修正，即将按照《高规》方法求得的刚重比数值乘以1.39。

三种结果均表明结构刚重比大部分都小于1.4，修正后刚重比则均介于《高规》所给限值1.4和2.7之间。若按直接求得的刚重比进行评价，则结构刚度过于柔弱，不满足稳定性要求。若按修正后刚重比评价，则结构符合稳定性要求，只是仍需考虑P-△效应的影响。

（2）P-△效应

根据规范及上述计算结果，本工程结构应考虑重力二阶效应对水平力作用下结构内力和位移的不利影响。分别进行考虑P-△效应和不考虑P-△效应的计算，分析结构的稳定性。计算结果见表3。

计算结果表明，在各类侧向荷载作用下，考虑P-△效应后的侧移和倾覆力矩最大增幅均小于10%。该分析结果与前文按修正后刚重比得出的评价结论更为吻合，故在本结构的稳定性分析中采用修正后刚重比更为合理。为进一步验证结构的稳定性，采用SAP2000 软件，选取1.0D+1.0L作为屈曲分析每步加载值对整体结构进行线性屈曲分析。结果如下：沿X向失稳屈曲因子11.8，Y向失稳屈曲因子21.11，整体失稳的的屈曲系数均大于10，说明结构在重力荷载作用下不会失稳。

穿层柱稳定性分析

对于穿层柱，由于构件约束条件相对比较特殊，在部分楼层不受约束，部分楼层受到有限约束，而且构件自由长度一般较长，有必要对此类柱子进行稳定性分析。因此，本项目中对重要的穿层柱构件作了专门分析，以确定其计算长度。本项目采用SP2000软件对整体结构进行线性屈曲分析。计算结果见下表。

本工程是特别不规则的超B级高度高层建筑。基于结构整体及构件层面，进行了小震弹性分析、中震弹性及不屈服分析、大震动力弹塑性分析，并结合结构特点进行了若干专项分析，针对不规则性和特点采取了相应的抗震加强措施，确保结构及构件能够满足设定的抗震性能目标。该项目已通过超限审查，目前已经进入施工阶段，可供类似项目参考。