（上海市建工设计研究总院有限公司上海200235）
【摘要】介绍了唐镇新市镇商办项目的关键技术难点分析，包括对于超限高层的判定及计算分析加强措施；由于场地条件特殊，对于既有结构的桩基基础在地铁保护区的计算复核；既有地下室加固的原因分析及设计方法。
【关键词】超限高层；地铁保护；加固。
【中图分类号】TU318【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）16-0020-03
1.工程概况。
本工程场地条件特殊，运营中的地铁二号线斜穿本地块，原场地内建筑配合二号线唐镇站的施工，地铁南块地下室以及北块紧邻地铁23m地下室于2008年施工完成。现根据业主开发要求，依据既有结构预留条件重新设计建设。
本工程总建筑面积:258591.88m2，其中地上建筑面积143477.55m2。地下建筑面积115114.33m2。商业建筑面积28000.00m2。地上结构由两栋22层办公楼（1#2#楼），一栋23层办公楼（3#楼），一栋3层大型商场（4#楼），三栋1~2层的多层办公楼（5#6#7#楼）组成，地下为满铺的整体地下三层车库。其中高层塔楼与周边多层商业裙房设抗震缝断开，多层的商场4#楼设置抗震缝断开为两个单体，各单体裙房部分由钢结构连桥连接走通。主要单体建筑信息如下:
工程所在区域的抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。抗震设防分类1#~3#塔楼裙房部分及4#商场为重点设防类(乙类)，其余均为标准设防类(丙类)。建筑场地类别为Ⅳ类，设计特征周期为0.9s，周期折减系数框架结构为0.7、框剪及框筒结构取0.8。
2.超限分析及加强措施。
2.1不规则性判定
根据建设部《超限高层建筑工程抗震设防专项审察技术要点》并结合《上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则》“沪建建【2003】702号”文，本工程高层办公楼结构不规则性判定为：
（1）扭转不规则。楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍；
（2）楼板局部不连续。办公楼在首层均存在大堂挑空，1#、2#楼挑空1层，3#楼挑空2层，在挑空楼层单方向有效楼板缺失，穿层柱最高高度达到13.5m。
其中，挑空区域有效楼板宽度小于典型宽度的40%，符合上海超限细则中一项大超的“楼板尺寸和平面刚度急剧变化”，需进行超限高层建筑抗震专项审查。
2.2针对上述超限采取的计算及加强措施：
塔楼模型计算采取SATWE和PMSAP两种程序进行对比分析，各项指标满足规范要求，且计算结果趋于一致。以办公楼3主要计算结果为例（周期、位移、位移比），如下表。
其次补充弹性动力时程分析，提高结构计算的可靠度，指导设计。主要选取SATWE提供的TH1TG090天然波、TH4TG090天然波和RH4TG090人工波，峰值加速度按规范取35cm/s2。计算结果每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65％，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80％。
此外超限高层进行了静力弹塑性PUSHOVER分析。在罕遇地震作用下最大层间位移角为1/156<1/100，满足规范要求。
2.3针对各薄弱部位进行的详尽分析及抗震措施的加强
（1）大堂挑空造成的大开洞，在计算模型中考虑洞口周边楼板、及挑空上层楼板的弹性变形（采用弹性膜单元），应用弹性楼板分析，在多遇地震作用下保证楼板的主拉应力不大于混凝土的抗拉强度标准值，在设防地震作用下板中钢筋不屈服。大开洞及深凹口周边楼板厚度均提高为150mm，采用双层双向钢筋配置并加强楼板配筋。洞口周边框架梁柱、剪力墙截面尺寸适当加大，控制竖向构件轴压比，加强构件配筋，柱箍筋全长加密。
（2）由于开洞造成的穿层柱，在计算中复核计算长度，同时考虑施工误差引起的初位移(1/1000L)所产生的偏心弯矩，并进行压弯或拉弯的内力验算。
3.地下室加固设计难点分析
3.1加固设计概况。
南区上部建筑方案整体改变，原首层下沉广场区域圆弧洞口现封闭使用，上部商场整体方案重新设计，室内外使用功能荷载改变，方案对比图如下所示。而原结构设计时间在2010年前，现行规范如混凝土设计规范、抗震设计规范等均已升版。依据《建筑抗震鉴定标准》要求，本工程设计建造时间为2008年，应按现行的国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的要求进行抗震鉴定。基于上述原因，原有已建的地下室根据上部结构整体计算结果，按现行规范的要求重新复核整体加固。
（1）主要构件尺寸：南区已建部分地下室顶板原厚度为160mm；B1层板厚度原为160mm；B2为人防区板厚为300mm。地下室外墙厚度700~500mm。地下室框架柱截面800×800，主梁截面400×800，次梁截面250×600。
（2）桩基基础尺寸。
已建地下部分原有桩基选用700直径灌注桩，持力层为⑦-2层粉砂层。基础筏板厚度为1000mm。依据抗震鉴定报告表明原有桩基单桩静载荷试验结果均满足设计要求。
3.2桩基承载力及沉降验算。
因本项目在地铁保护区范围内，据本项目轨道交通安全保护区域作业方案技术审查意见，既有桩基复核要求为：①对该项目运营线路和在建线路及结构保护要求：最终绝对沉降（或隆起）量和水平位移量<10mm，最终绝对收敛值<10mm。即项目桩基基础施工、上部结构加建后，对地铁车站下卧土层的最大附加沉降小于10mm。②上部接建后，项目一期原有已施工的桩基承载力满足设计要求。
主体接建后的桩基承载力及沉降计算结果如下，均满足要求。
考虑到本次工程施工时，原有地下室沉降变形已稳定，本次上部加盖的建筑荷载作为附加荷载计算，不考虑原有地下室自重、水浮力和补偿荷载。对轨道交通附加沉降的计算结果如下所示，最大变形为7.8mm，可满足地铁保护技术要求。
3.3梁、板、柱加固设计。
（1）框架柱加固。分析加固原因主要有：荷载改变引起的轴压比不满足，正截面承载力不满足，首层嵌固条件要求的每侧纵筋1.1倍要求不满足。主要采用增大截面法和外包型钢加固法。设计中考虑经济性因素，采用加大截面法计算时，按混凝土加固规范5.4.1和5.4.2公式适当考虑原有纵筋的作用，挡墙边柱子正截面承载力不足时，适当考虑挡墙纵筋，从而合理减小新增加固钢筋量。从施工可操作性考虑，采用增大截面法时，大直径的钢筋集中在四角布置，中间与梁重叠的位置采用构造小直径钢筋植筋入框架梁，新增纵筋满足最小间距及与原混凝土截面边距的要求。节点做法如下左图所示。
（2）楼板及梁加固的原因，主要由荷载改变引起的受弯承载力不满足。为减少湿作业量，节省使用空间，并施工便捷，优先考虑采用粘贴碳纤维加固法。采用碳纤维加固设计需注意，加固后受弯构件正截面受弯承载力提高幅度不应超过40%，并应先验算受剪承载力避免受弯承载力提高后而导致构件受剪破坏咸鱼受弯破坏。
而针对计算不满足无法采用碳纤维加固法的，采用增大截面法加固。本工程由于地下室顶板上原有预留面层厚度较少，顶板局部区域无法采用向上的增大截面法加固，针对这一问题，在梁跨中受弯计算中按T行截面设计进行，结合混凝土加固规范中5.2.3条和混凝土设计规范6.2.11条计算，对支座负弯矩计算考虑适当的弯矩调幅，从而降低加固量，使负弯矩增大的加固能满足采用碳纤维加固的要求。仍无法满足的，楼板采用板底增加次梁减少计算负荷的方式，框架梁采用端部向下竖向加腋的方式，如上图所示。
4.结论
（1）本工程的高层超限塔楼，通过详尽的计算分析，及针对薄弱位置的加强措施，保证了结构的安全性，提高了结构的抗震性能。
（2）既有地下室的桩基基础的复核，以上部接建建筑荷载作为附加荷载，计算沉降量符合地铁保护要求，保证运营中地铁线路的安全。
（3）地下室加固结合场地条件限制因素，针对特殊节点进行计算和做法分析，使加固设计符合现行规范要求，并确保现场可实施。
参考文献
[1]沪建建（2003）702号.上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则[S].
[2]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].
[3]GB50367-2013混凝土结构加固设计规范[S].