某超限高层办公楼结构设计
广州某超限高层工程结构设计

状态没有 出现塑性铰 。计算结果见表2( 图3 、图4)。
表 2 性 能点 的 确定
大震性能点
4 8 1 4 0 k N,7 4 0m m
中震性能点
3 2 1 8 0k N,3 6 7m i l l
4 . 1 荷 载 和 地 震 作 用
曲线计 算所得 的地震作用 基底剪 力与按规 范的地震 反应谱 曲线计 算所得 的数值 比较结果表 明 ,小震 作用下 ,按规范 反应谱 计算 的基 底剪力 均大于按 安评报告 的结果 ,因此均 按照规范 的地震反应谱 曲线进行小震作用 的计算 。
4 . 2 风荷 载和小震 作用下的计算结果 本 工程 采 用 S A T WE、P MS A P 、MI DAS / G e n 及E T A BS
小震性能点
位移系数法
5 3 0 1 0k N,6 9 5 mm
4 7 61 0k N,7 3 4mm
F E M A. 4 4 0 5 2 3 0 0k N,6 6 3m m 3 3 5 6 0k N,3 2 4 mm
1 / 1 1 1 9 ( 4 0 ) 1 / 1 2 7 5 ( 3 9 )
1 / 1 2 5 0( 2 6 ) 1 / 1 4 2 9( 2 6 )
1 / 1 1 5 6 ( 3 1 ) 1 / 1 4 1 0 ( 3 5 )
以上考虑 小震组合 的弹性计算 分析结 果表 明 ,结构完 全 能达到小震 作用下 “ 结构处 于弹性状 态 ,各构 件完好 、
无损伤 ”的第一 阶段 的抗震性能 目标 。
4 . 3 中震 作 用 下 结 构 构 件 的 屈 服 判 别 分 析
某超限复杂高层办公楼结构设计

结构超限的类型:包括高度超限、体型超限、抗震超限等
判定标准:根据国家相关规范和标准,如《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑抗震设计规范》等
超限高层办公楼的特点:结构复杂、荷载大、抗震要求高、施工难度大等
设计要点:加强结构整体性、提高抗震性能、优化结构布置、采用先进施工技术等
04
构件设计:根据结构布置、荷载等因素进行构件截面设计、材料选择等
结构分析:对设计好的结构体系进行计算分析,验证其安全性和可靠性
06
结构分析和优化
结构类型:框架-剪力墙结构
抗震设计:采用抗震设计规范,提高结构抗震性能
荷载分析:考虑重力、风、地震等荷载
结构分析软件:采用有限元分析软件进行结构分析和优化
汇报人:
某超限复杂高层办公楼结构设计
目录
01
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02
高层办公楼结构设计概述
03
超限复杂高层办公楼的特点
04
某超限复杂高层办公楼结构设计案例分析
05
超限复杂高层办公楼结构设计的关键技术
06
超限复杂高层办公楼结构设计的审查与评估
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高层办公楼结构设计概述
结构设计的重要性
保证建筑安全:合理的结构设计可以确保建筑物在使用过程中的安全,防止倒塌、断裂等事故发生。
安全性:保证建筑物在使用过程中的安全性,防止倒塌、破坏等事故发生。
01
02
经济性:在满足安全性的前提下,尽量降低工程造价,提高经济效益。
可行性:根据施工现场的条件和施工技术水平,选择合适的结构形式和施工方法。
03
04
美观性:在满足安全性和经济性的前提下,尽量使建筑物的外观美观,符合城市规划的要求。
西咸新区某超限高层写字楼结构整体设计

高怀志,李养平,郝挺宇,等.天津地铁钢筋混凝土框架混凝土渗透性检测与分析[J ].混凝土,2005 (9) :94-96.高升.基于兰州地铁工程硫酸盐对混凝土耐久性的影响[•1].甘肃科技,2017,33(6):97-100.TB 10005—2010,铁路混凝土结构耐久性设计规范[S ]. GB/T 50476—2008,混凝土结构耐久性设计规范[S]孙富学.海底隧道衬砌结构寿命预测理论与试验研究[D ]. 上海:同济大学,2007.刘伟.胶州湾隧道二次衬砌混凝土的耐久性研究[D ].青 岛:青岛理工大学,2008.王柏源.环境水对水工混凝土硫酸盐侵蚀破坏的实例及研究[J ].大坝观测与土工测试,1985(2) :8-12,21.2)该工程主要的混凝土耐久性问题为氯盐腐蚀,应严格控制 混凝土抗氯离子扩散系数及混凝土原材料中的氯离子含量。
3) 滨海地区地下水中SO 〗_浓度较高,多数测点已达到对混 凝土中度侵蚀的2 500 m ^L ,但由于同时存在Cl _对硫酸盐侵蚀的减缓作用,且c r 含量远高于so 〗_含量,经过分析论证,不需单独考虑硫酸盐结晶腐蚀破坏。
参考文献:[1 ]曹权高,刘健炸.深圳地铁11号线地下水侵蚀性统计分析[J ].上海应用技术学院学报(自然科学版),2016,16(2): 147-150.[2]邱宗新.对地下水腐蚀性评价问题的几点认识[J ].福建建筑,2006(2) :60-62.Discussion on durability of concrete in coastal subway projectHan Zhichao 1 Kang Jingfu 2 Xu Yangjian 1(1. College of Civil Engineering , Hebei University of Engineerings Handan 056038, China \2. College of Civil Engineering,Tianjin University,Tianjin 300013 f China )Abstract : Based on the investigation and analysis on the erosive ions of underwater along the subway project in Binhai new area of Tianjin , and according to Code for Design of Concrete Structure Durability ^ GB/T 50476—2008 ) and Railway Concrete Structure Durability Design Specification (TB 10005—2010) , the analysis and argumentation of the concrete durability of the project were obtained . The results showed that Cl - and SO4 ~ are the main erosive ions in this project , the main problem of durability of concrete in this project is the chloride corrosion and the seconda ry problem is salt crystallization corrosion caused by sulfate and magnesium salt . Meanwhile , carbonation can be neglected .Key words : coastal region , subway engineering , concrete , durability第44卷第6期2 0 1 8牟2月山西建筑SHANXI ARCHITECTUREVol . 44 No . 6 Feb . 201831文章编号:1009-6825 (2018) 06-0031-04西咸新区某超限高层写字楼结构整体设计王洪臣1张涛1岳焱超2 3*(1.中国建筑西北设计研究院,陕西西安710018; 2.西安交通大学,陕西西安710054)摘要:通过应用两套不同的软件YJK 和Midas Gen ,对西咸新区某高层写字楼进行了结构设计和分析,得到了结构在地震作用下的内力和位移等结果,同时还对两种软件的计算结果进行了比较,通过重要指标的对比、分析,YJK 与Midas Gen 两种软件的计算结果基本一致,表明计算结果合理,有效,计算模型符合结构的实际工作状况,可供超限高层建筑结构设计参考。
某超限建筑的结构设计

某超限建筑的结构设计发布时间:2022-11-03T01:42:53.572Z 来源:《城镇建设》2022年6月12期作者:陈永乐[导读] 某办公楼143m高的超高层建筑,采用框架核心筒结构体系。
本文根据该建筑的结构特点,阐述了其基础设计,结构弹性分析、弹塑性分析、抗震措施等内容,可供类似工程借鉴。
陈永乐广州汉森建筑设计有限公司摘要:某办公楼143m高的超高层建筑,采用框架核心筒结构体系。
本文根据该建筑的结构特点,阐述了其基础设计,结构弹性分析、弹塑性分析、抗震措施等内容,可供类似工程借鉴。
关键词:办公楼建筑;结构设计;抗震措施1、工程概况本项目位于佛山市高明区西江新城核心区域,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为7度,基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,场地类别为II类,地面粗糙度为B类。
采用框架-核心筒结构,地上共36层,塔楼建筑面积60684.52m2,结构高度143.950米。
1~6层为商业用房层高分别是6米;7~19层为服务性公寓层高3.7米;20~29层为酒店层高3.7米;31层为酒店康体层,层高4.5米;32层位酒店大堂层高4.5米;33及34层位酒店餐厅和会议室,层高均为4.5米。
2、结构布置及规则性本工程裙房层数为5层,结合建筑的总高度、建筑功能、体型、平面布置等特点,为达到结构受力明确,裙房与塔楼之间地面以上设缝分开。
由计算可知地下一层与首层剪切刚度比大于2,满足《高规》(JGJ3-2010)5.3.7条的要求,因此选取地下室顶板作为整体计算的嵌固部位。
本工程存在以下结构不规则情况:1、根据《高规》,框架核心筒在7度区的A级建筑高度为130m,本项目建筑高度为143..950米,属于超A级高度;2、扭转不规则:在地震作用下,考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2;3、楼板不连续:第19层有效宽度小于50%,开洞面积大于30%;4、刚度突变:第六层层高为6m,第7层层度为3.7m,存在相邻层刚度变化大于70%。
某高层办公楼悬吊超限结构体系设计

某高层办公楼悬吊超限结构体系设计◎王紫璇范军陆顺芳长沙经开区区块链产业园项目(一期工程)1#厂房项目位于湖南省长沙经济技术开发区三一路以北、凉塘路以南、东二路以东,拟建项目裙房地下1层,地上5层(其中首层处有夹层),总高23.5m,塔楼地上16层(其中首层处有夹层),总高76.7m,正负零绝对标高为66.600。
裙房结构采用框架结构,塔楼结构采用混凝土核心筒体+悬臂桁架+吊杆体系,塔楼屋顶采用交叉钢桁架悬吊下部8层楼面。
裙房与塔楼在2~5层处(包括首层处夹层)的连桥采用滑动的方式脱开,裙房在屋顶(6层)采光顶处钢梁一侧铰接,一侧滑动。
嵌固端取正负零处。
基础将采用旋挖桩桩基础。
拟建场地土为软弱土,建筑场地类别为Ⅲ类,属对建筑抗震不利地段。
场地内的地层主要有人工填土层、冲积粉质黏土、残积粉质黏土层,下伏基岩为强风化砾岩、中风化砾岩等。
拟建场地内未见滑坡、泥石流等影响场地稳定性的不良地质作用,场地基本稳定。
但场地局部区域内中风化砾岩⑤中存在强风化砾岩⑤-1夹层;场地上覆填土厚度较大,性质不均匀,工程性质较差,对地基稳定性有不利影响。
场地内未见可液化地层。
施工期和使用期间抗浮设防水位标高按66.0m考虑。
场地地下水水质及土质对混凝土和钢筋具有微腐蚀性。
一、办公楼结构设计准则第一,本次办公楼设计基准期为50年,结构设计使用年限为50年。
第二,建筑结构安全等级为二级;建筑结构重要性系数为1.0;建筑抗震设防类别为丙类建筑;建筑基础安全等级为二级建筑,地基基础设计等级为甲级。
第三,建筑结构抗震等级主要包含建筑裙房和塔楼,其中裙房分为地上框架抗震等级为4级;转换梁柱为3级;地下框架抗震等级为4级;建筑塔楼地上地下核心筒抗震等级为二级。
第四,建筑水平荷载下的变形限值。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010,第3.7.3条)多遇地震或重现期为50年的风荷载标准值作用下最大层间位移角限值为:裙房:1/550塔楼:1/1000;根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010,第3.7.5条)大震作用下最大层间位移角限值为裙房:1/50塔楼:1/120。
某连体超限高层办公楼结构设计分析

建筑平面电梯筒偏置,且外围框架未完全围合, 因此采用框架-剪力墙结构。结构长宽比较大,竖向 构件偏心受拉情况明显,局部采用型钢混凝土构件’
该工程设计使用年限50年,设防烈度为7度 (0.10/),地震分组第一组。基本风压为0.55kN/m2, 地面粗糙度类别为C类。项目存在连体、刚度突变、楼 板不连续、承载力突变及穿层柱几项不规则情况,结构 连体是该工程能否具有良好的抗震性能主要问题。
2
主要竖向构件布置:外围框架柱主要截面1000 x 1400,向上逐渐减少,并在下部楼层及连体楼层的柱 内加设型钢。中间的剪力墙基本围合成两个“小 筒”,底部加强区剪力墙内局部设置型钢。对于总体 来说,加强两侧竖向构件,适当削弱中部,以利于结构 的抗扭性能。
梁系布置:与框架柱相连的Y向框架梁截面主要 为600 x 800 ;南侧X向框架梁加高为600 x 1000 ;结构 连梁高度大部分均控制在600mm以内。如此设置有 利于调整竖向构件偏心布置带来的刚心偏置的问题。
2019年第10期 总第256期
福建建筑 Fuiian Aechieeceuee& Conseeuceion
No 10 • 2019 Vol - 256
某连体超限高层办公楼结构设计分析
郑智辉
(厦门上城建筑设计有限公司福建厦门361012)
摘 要:上海中骏•天悦1#、2#楼高层办公楼地上21层,建筑高度96.850m,结构体系为框架-剪力墙结构,15 ~18层
micpeeoemance. KeyworUs: Towers linked with connective structure ; Joint stress analysis; PeWormancc - based seismic design
某超限高层办公建筑中局部单跨框架的结构设计

某超限高层办公建筑中局部单跨框架的结构设计胡细伟(广州市设计院,广东广州510620)【摘要】本文针对某超限高层办公建筑中局部单跨框架的结构设计进行了分析论证,并采取了相应的加强措施,对存在局部单跨框架结构的工程设计有一定的参考借鉴意义。
【关键词】超限高层建筑;局部单跨框架;结构设计;加强;构造措施【中图分类号】TU973.31【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2018)04-0202-02引言国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)(以下简称《高规》)6.1.2条规定:抗震设计的框架结构不应采用单跨框架。
[1]条文说明强调,对于单跨框架结构,尤其是层数较高的单跨框架结构,在强震中震害比较严重。
但是在某些工程项目中,由于建筑功能上的需要,可能局部出现单跨框架结构,一旦地震过程中出现坍塌,可能造成严重后果,因此需要特别给予关注。
本文涉及的工程就是一个例子,在建筑裙楼顶部的8~10层楼面出现局部单跨框架,由于楼层数较高,需要特别予以加强,保证结构在强震中的抗震性能水平。
1工程特点某高层办公建筑,位于广东省广州市,抗震设防烈度Ⅶ度(0.10g ),设计地震分组为第一组,场地类别为二类,重现期为50年的基本风压为0.5kN/m 2,地面粗糙度类别为C 类,风荷载体型系数采用1.4,本工程为框架核心筒结构体系,A 级结构高度,塔楼主体结构抗震等级均为二级,经分析,本工程为超限高层建筑,进行了超限高层建筑抗震设防专项审查工作。
建筑裙楼顶部8~10层结构平面图如图1~3所示,局部为单跨框架结构,八层及十层楼面有与主体塔楼结构相连的连桥结构,单跨框架位于裙房顶部及结构竖向收进部位,局部结构抗震性能较为不利(见图4)。
2针对性分析及加强设计2.1针对单跨框架结构的补充分析首先,针对本工程为复杂高层建筑结构,且为超限高层建筑结构,按照《高规》的要求,采用PKPM 建筑结构设计软件及ETABS 进行了两个不同力学模型结构分析设计软件对主体结构的总体结构特性进行了对比分析,主要的结构分析结果如表1所示,从对比结果可以看出,两个软件对于结构的总体信息计算结果较为接近,说明了结构力学模型的可靠性及正确性。
超限高层建筑结构设计实例分析

超限高层建筑结构设计实例分析摘要:本文结合某超限高层建筑结构设计实例,对其基础和地下室结构设计、上部结构设计、结构超限情况和采取的主要措施进行了分析。
关键词:超限高层建筑不规则建筑结构设计1 工程概况该工程地上6层建筑面积为21332m2,地下1层建筑面积为7843m2。
采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。
结构平面底部长约150m收至顶层50m,宽约50m,结构主体高度约32.25m,高宽比较小。
该建筑体形较长,且平面较不规则,建筑上部存在长悬臂和大跨度结构,最大悬臂长度为12.7m,最大跨度为33.6m,若要通过设置抗震缝将建筑分割成规则的区块,布置上较为困难。
故本建筑主要通过加强抗侧力构件的刚度,加强平面联系,减小结构的绝对和相对变形量,来保证结构具有较好的抗震性能。
2 基础和地下室结构设计本工程±0.000相当于绝对标高90.300m,室外地面相对标高约-0.5m。
地下水设防水位相对标高为-2.5m。
设一层地下室,部分地下室上方没有上部结构,上部结构层数及荷载不均匀,存在一定差异,地基基础设计考虑了地基承载力、控制差异沉降和地下水浮力等因素。
地下室主体结构与下地下室的车道结构上设缝断开,通过变形缝连接。
根据本工程的特点,主体结构采用桩-筏板基础,桩基采用高强预应力管桩。
为减小环境影响,采用静压法沉桩。
部分框架柱下存在抗压和抗浮两种工况,其中,部分抗浮为不利工况,按抗浮要求布置抗拔桩。
桩采用500高强预应力管桩,主要桩型有效桩长14m,桩端进入第⑥层细砂层,单桩抗压承载力特征值为1400kN,单桩抗拔承载力特征值400kN。
突出在整体结构外的下地下室的车道采用天然基础。
地下室桩基承台厚度主要为1400mm,除承台外的底板厚度为550mm,地下室顶板厚度为250mm(地下室按人防要求设计)。
该建筑地下室的轮廓与地上下部楼层的轮廓基本相同,地下室利用地下室建筑隔墙和外墙位置,较地上楼层增加布置较多的剪力墙肢,地下一层的侧向刚度超过了底层的2倍,满足以地下室顶板作为结构底部嵌固端的条件,故上部结构采用地下室顶板作为结构底部嵌固端,柱、墙及顶板梁进行加强处理,地下一层柱配筋取对应上一层柱侧配筋的1.1倍,局部室内外高差处通过加高梁截面、加强地下室顶板配筋来保证水平力的有效传递。
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某超限高层办公楼结构设计发表时间:2015-09-10T14:32:54.080Z 来源:《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿作者:丁一[导读] 上海天华建筑设计有限公司工程概况本项目位于位于上海市嘉定区新城,东至阿克苏路,南至宝塔路,西至德福路,北至天祝路。
丁一(上海天华建筑设计有限公司,上海,200235)【摘要】高层建筑平面中因为电梯间、楼梯间、大堂上空等楼板开开洞设置,往往都属于规范规定的平面不规则建筑,需要对结构进行进一步的抗震性能分析。
某办公楼一层大堂上空造成二层楼板尺寸和平面刚度急剧变化,有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的40%,且结构某些层在规定水平力作用下位移比大于1.2,属于平面不规则超限高层建筑。
本文主要介绍了该办公楼的结构选型与基础设计,相关超限分析以及针对结构超限采取的相关措施;采用了两种软件进行整体计算分析比较,并根据计算结果提出了相应的加强措施。
此外,贠进行了罕遇地震作用下的静力弹塑性分析。
【关键词】超限高层;框架-核心筒结构;楼板应力分析;静力弹塑性1.工程概况本项目位于位于上海市嘉定区新城,东至阿克苏路,南至宝塔路,西至德福路,北至天祝路。
整个项目由3栋高层(公寓办公楼3、4#,办公楼5#)和2栋4~5层商业裙房(商业裙房1、2#)组成,正负零以下连成一体,形成地下两层的大底盘大地库。
3栋高层在地下室顶板以上设置抗震缝和裙房脱开,商业裙房1#在地下室顶板以上设置抗震缝又形成五个结构单体。
5#楼为办公楼,地上21层,地下2层。
地下二层层高3.750m,地下一层层高5.6m,一层层高5.4m,二~四层层高5.1m,五层以上标准层层高4m,主要屋面高度92.7m;埋深约11m。
主要功能为:地下二层为配套汽车库,后勤功能及设备用房。
地下一层为超市区域。
一~四层作为商业使用。
五层以上为办公用房。
建筑效果见图1。
2.设计条件和参数本工程设计使用年限50年,结构安全等级二级。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2010版)和《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008),本工程抗震设防烈度为7度。
设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅳ类,特征周期0.9s。
五层及五层以下与商业裙房互通,按重点设防考虑。
五层以上按标准设防考虑。
基本风压取上海市50年一遇的基本风压,位移计算时取0.55kN/m2,强度计算时取0.605 kN/m2,地面粗糙度类别为B类,风载体型系数取1.3。
3.结构选型及基础设计3.1 结构选型根据建筑功能要求,5#楼高层主体与地下车库采用不设缝方案,通过在主楼与地下车库之间设置沉降、收缩后浇带减少主楼和群房之间的差异沉降和混凝土的收缩应力。
为了消除结构不规则,收缩,和温度应力,不均匀沉降对结构的有害影响,地下室顶板以上设置抗震缝和商业裙房脱开。
为满足建筑功能和空间需求,5#楼采用现浇钢筋混凝土框架-核心筒体系,核心筒作为主要抗侧力构件。
外围框架柱距核心筒9.5m~11.5m,小于规范规定的12m 的限值。
根据业主要求及考虑到安装设备管线后吊顶高度,梁高不超过650mm。
外围框架柱距8.4m~11.2m,梁高900mm。
核心筒外墙厚400~500mm,内墙厚200mm;外围框架柱边长最大1200mm,向上逐步减小至600mm。
竖向构件混凝土强度等级从下到上为C60~C30。
由于核心筒平面尺寸较大,为降低结构扭转效应的影响,设计中在满足结构整体刚度的前提下,通过减弱核心筒刚度和加大外围框架刚度,尽量减少结构扭转效应。
抗震等级:地下一层标高至地上五层标高范围内梁柱抗震等级为一级,地上五层以上为二级,地下二层为二级。
第二层结构平面见图。
设计时以地下室顶板为嵌固部位,地下一层等效剪切刚度大于地上一层等效剪切刚度的2 倍。
地下室顶板厚度180mm[1]。
标准层结构平面见图。
根据岩土工程勘查报告和工程特点,高层主楼采用整体性好的独立桩承台+筏板基础,承台厚1800mm,核心筒下筏板厚1800mm,主楼下一般筏板厚1000mm。
桩基设计等级均为甲级。
桩型选择由多方面因素确定:桩质量、施工工期、经济性、对周边环境影响、沉桩可行性等。
本工程最终选择采用PHC 预应力管桩,桩径600mm 的AB 型桩,以⑧2-4 灰色细粉砂层为持力层,桩端进入持力层约2m,单桩竖向抗压承载力特征值3200kN。
在桩端配置桩靴,以便沉桩。
同时施工时对场地南北两侧采取一定的防范措施和检测措施(如布设防挤沟、孔,限制沉桩速率,合理安排沉桩顺序等),防止对已建道路及地下管线产生的不利影响。
本工程采用北京盈建科软件责任有限公司编制的“YJKS1.5.2.0”以及“中国建筑科学研究院编制的“PMSAP(2010 版)“设计软件进行计算分析比较。
采用CQC 振型效应组合方式,考虑了平动和扭转耦联效应以及偶然偏心的影响双向地震。
从相关数据可以看出,YJK 和PMSAP 的计算结果差别大不,可以作为评估性能指标的依据:1)结构第一、二周期均为平动周期,以扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比小于0.85,抗扭转刚度较好;2)有效质量系数,层间位移角和扭转位移比均满足规范要求;3)剪重比≥1.60%,满足抗震规范要求;4)底层框架部分承担的倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%[2],符合规范关于框架-核心筒结构,核心筒作为主要抗侧力构件的规定。
结构竖向力由外围框架柱和钢筋混凝土筒体共同承担;由于外围框柱较疏,风荷载和地震作用产生的水平剪力和倾覆弯矩大部分由核心筒承担,通过剪力调整,框架部分能成为抗震的第二道防线,满足规范要求的多防线抗震设防目标。
4.2.3 PMSAP 楼板应力分析由于一层大堂上空,造成核心筒二层左侧楼板挑空,X 向和Y 向有效楼板小于该层楼板典型宽度的40%。
此时,楼板的水平传力途径受到了影响,刚性楼板的假定也不再成立。
为保证楼盖能有效协调竖向构件,可靠传递地震作用,首先将二层楼板厚度提高至150mm,然后指定该层楼板为弹性模,采用PMSAP 程序对该层楼板进行小震下的应力分析。
本工程小震、中震的地震影响系数最大值分别是0.08、0.23,近似根据小震的楼板应力分别乘以中震与小震的地震影响系数最大值的比值得到中震下楼板应力。
小震作用下楼板最大主应力为Y向地震作用下楼板主应力S1,见图。
从图中可以发现,局部应力集中处的最大应力为0.688MPa,中震的地震力比小震的情况放大2.875 倍后,中震下局部应力集中处最大楼板主拉应力约为1.978MPa,小于混凝土的抗拉强度标准值,且大部分区域楼板在小震下的主拉应力均小于0.688MPa,换算成中震后的主拉应力均小于2.01 MPa,即小于混凝土抗拉强度标准值,故认为在中震作用下楼板基本处于不屈服状态。
本层楼板钢筋应双层双向设置,单层配筋率不小于0.25%。
由于第二层楼板右侧大开洞,导致5-1 轴三个框架柱形成穿层柱,设计中将该穿层柱按性能目标C,采用YJK件进行中震不屈服验算。
在计算设防烈度地震作用时,水平地震影响系数最大值取为0.23。
计算结果表明:中震作用下穿层柱配筋没有增大,其他位置剪力墙及框架柱配筋有所增大;与穿层柱相连的框架梁受弯钢筋增大较多,抗剪箍筋基本不变,其他位置个别框架梁及连梁抗弯出现屈服,但抗剪不屈服,基本满足性能目标的要求。
鉴于本工程的不规则形,采用YJK 软件对5#进行弹性形时程分析补充计算。
选用YJK 自带的七条地震加速度时程曲线,其中天然波五条,人工波两条,各波的峰值加速度修正值取35cm cm/s2,场地特征周期采用0.9s,计算时间步长取0.02s,考虑双方向地震动时程输入的影响,两方向峰值加速度按1:0.85 比值输入。
因结构在较大的地震作用下某些部位要发生屈服甚至破坏退出工作,从而结构的工作状态会从弹性过渡到弹塑性,随着塑性的发生和发展,结构的应性能会发生改变。
按照规范要求的“大震不倒”的抗震设防目标,采用弹塑性分析软件EPDA&PUSH 对该高层主楼进行进行静力弹塑性分析,以确定结构在罕遇地震作用下的破坏机制,找到结构的薄弱部位,为施工图设计时对局部薄弱部位进行加强处理提供依据。
根据上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》DGJ08-9-2003的规定,地震影响系数最大值取0.45,场地特征周期取1.1s,结构弹性状态阻尼比取0.05。
(见图9)在罕遇地震作用下,性能点对应的弹塑性层间位移角分别为:X 向1/222,Y 向1/229,小于规范对框架-核心筒结构1/100 的要求。
另外,结构能力谱曲线与对应的大震需求谱曲线相交,表明结构能够抵抗大震水准的地震作用。
分析结果表明,X 向和Y 向加载的结构塑形发展规律基本相同。
以X 向加载为例,在小震作用下,整体结构保持弹性,构件中均未出现塑性铰。
随着推覆力的增加,塑性铰首先出现在2 层的连梁中。
在大震作用下,沿加载方向较多连梁都出现了塑性铰。
随着推覆力的进一步加大,剪力墙底层首先出现在塑性铰,随后上部几层剪力墙、也逐渐出现塑性铰。
在大震性能点对应时刻,沿加载方向部分连梁均已出现塑性铰,结构底部部分剪力墙出现了塑性铰,框架柱未发现塑性铰,此时由于剪力墙出现塑性铰的个数不多,结构仍具有一定的抗侧力能力,整体结构不会发生倒塌。
随着侧向力的增加,结构变形进一步加剧,底层局部剪力墙发生破坏,最后由于底层剪力墙出现塑性铰而形成破坏。
超限设计的主要抗震措施1)对于楼板不连续的二层楼面,在构造上[3][4] 采取加大楼板刚度,板厚不小于150mm,配筋双层双向,控制板最小配筋率不小于0.25%,且不小于计算要求。
2)考虑到本工程扭转不规则,且局部抗扭刚度较弱调整抗侧力结构的布置,尽量使结构两方向刚度布置均匀,增大结构的抗扭刚度,加强外围构件的刚度。
3)左侧3 根穿层柱按抗震等级的规定严格控制柱的轴压比,适当增加柱中的配筋率,使其在地震中有比较好的延性,柱采用井字复合箍,肢距不大于200mm,直径不小于10mm。
结论本工程5#楼由于某些层扭转位移比大于1.2以及第二层楼板大开洞,属平面特别不规则超限高层建筑。
对此,采用了YJK,PMSAP,EPDA&PUSH等空间有限元软件对结构进行了小震弹性、中震不屈服及罕遇地震下的弹塑性分析,设计时采取了较为合理的结构布置并结合实际超限情况对结构薄弱部位采取有效的加强措施,使得结构仍具有良好的抗震性能。
参考文献:[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010.[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010.[3]徐培福,傅学怡,王翠坤,等. 复杂高层建筑结构设计 [M]. 北京:中国建筑工业出版社,2005.[4]吕西林. 超限高层建筑工程抗震设计指南 [M]. 上海:同济大学出版社,2009.。