超限结构设计视频_珠江新城某超限高层结构设计
时间：2019-04-01 03:17:23 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘要] ：本文主要介绍广州珠江新城某超限高层结构设计与分析，针对本项目超限情况，提出相应的技术解决措施和方案。 [关键词] ：超限高层；性能设计；超B级高度； 扭转不规则；楼板不连续；跨层柱
[Abstract ]: This article mainly introduces the Guangzhou Pearl River Metro a high-rise structure design and analysis, aimed at the limit condition, put forward the corresponding technical measures and solutions.
[ Key words]: tall; performance design; super B height; irregular torsion; discontinuous floor; cross layer column
中图分类号：TU972文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
1 工程概况
珠江新城商务区某超限项目地下4层，地上35层,首、二层为商业裙房，标准层平面尺寸23.75~28.5m x60m，塔楼建筑面积约41300 m2；首层层高8m，二层层高6m，标准层和避难层层高4.2m，顶层为办公会议空间，层高8.4m，主体结构屋面标高156.8米（建筑机房屋面163.8m，构架顶高度为171.4m），高宽比6.9。该区域地震基本烈度为7°，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组为第一组，场地类别为II类。根据抗震设防分类标准，本工程属标准设防类（丙类）建筑，多遇水平地震影响系数采用抗规规范谱和场地地震安全性评价报告谱的最大值0.084，设防地震和罕遇地震影响系数采用规范谱。结构安全等级为二级，设计使用年限为50年
2 基本结构布置
本工程为框架-剪力墙结构体系，在建筑中部左侧楼梯、电梯位置设置剪力墙筒体，楼盖采用现浇钢筋混凝土楼板，结构整体性良好；首层夹层和顶层办公会议空间局部做框架梁但无楼板的结构架空层；塔楼主要结构布置平面详塔楼剖面图和标准层（a）和（b），标准层每4层设置一个完整平面（如标准层a），其它3层局部楼板开大洞（如标准层b）；塔楼板厚一般为100mm，标准层平面洞口周边（阴影部分）楼板加强，采用140mm；主要框架梁尺寸为300~500x800，主要次梁尺寸为250x700，主要框架柱截面尺寸为1500x2600~800x800，剪力墙厚600~200mm；全楼竖向构件混凝土强度等级C60~C30，梁板为C30。
3 结构超限情况
本工程采用框架-剪力墙结构，房屋高度为156.8m（室外地面到主要屋面）超过高规规定的B级高度（140m，框架-剪力墙结构）；结构扭转为主的第一自振Tt与平动为主的第一自振周期T1的比值小于0.85，考虑偶然偏心的地震作用下，楼层的最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值的比值最大值为1.30，属Ⅰ类扭转不规则；结构平面呈矩形（局部外凸4.75m），L/B＝2.56，外凸尺寸l/b＝0.35，满足规范的凹凸规则性；结构在局部楼层楼板开大洞（办公大堂高度为2层层高），部分楼层存在楼板开洞宽度大于楼层宽度50％的情况，首层夹层和顶层仅有框架梁无楼板，因此属楼板局部不连续；塔楼各层均满足高规抗侧刚度比要求，属侧向刚度规则结构；塔楼竖向抗侧力构件连续；经计算层间受剪承载力能满足高规不应小于75％（B级高度）的要求，因此不属于楼层承载力突变。
综合上述，本工程存在扭转不规则（Ⅰ类）、楼板局部不连续情况，属超B级高度的一般不规则高层建筑。
4 计算分析结果
结构分析采用SATWE和ETABS两个基于有限元的不同三维空间分析软件进行对比分析，并补充多遇地震下的弹性时程分析。按性能目标水准D，对结构底部加强区的关键构件（框架柱和剪力墙）采用设防地震烈度和罕遇地震烈度下的不屈服计算，并进行罕遇地震静力弹塑性PUSHOVER推覆分析。
分析结果表明，两个程序结算结果比较接近，没有出现原则性冲突和矛盾的结果。其中SATWE计算结构扭转周期比Tt/T1=0.785，在水平地震作用下最大层间位移角为1/971（x向），满足规范要求。罕遇地震下PUSHOVER分析最大层间位移角为1/120（x向）。塔楼底部加强区的框架和剪力墙抗震等级为特一级，底部加强区以外的为一级，按高规控制竖向构件轴压比框架柱为0.75、剪力墙0.5。同时结构剪重比、刚重比、楼层侧向刚度比、受剪承载力比、框架柱抗倾覆力矩比均满足规范要求。
同时对结构优化分析表明，弱化中部剪力墙和框架柱之间的连梁刚度能有效减少考虑偶然偏影响的水平地震作用下结构的扭转位移比，并降低X向框架柱承担的抗倾覆力矩比值。
5 针对结构特点采取的相应措施
（1）针对本塔楼为超B级高度超限高层建筑，高宽比为6.59，采用性能化设计对结构底部加强区剪力墙进行验算，提高剪力墙水平钢筋的配筋率，一般墙的配筋率为0.4％，外侧墙肢的配筋率为0.5～0.6％；剪力墙端约束边缘构件纵向钢筋的配筋率1.2％～1.6％。底部加强区高度的框架柱，控制轴压比以提高其延性，并根据验算配置纵筋和箍筋；
（2）分别采用两个不同力学模型的空间结构分析程序，并考虑楼板的实际刚度和平扭耦联影响，对两种程序计算的结果加以判断和采用；按《地震安全性评价报告》所提供的场地人工地震波和两组实际地震记录做弹性时程分析，结构构件设计时取包络内力；
（3）根据静力弹塑性分析，核心筒处的剪力墙在罕遇地震下，底部加强区出现受拉裂缝，少量受剪裂缝，除加强水平钢筋外，也提高该部分墙身的纵向钢筋配筋率或增加墙厚，满足罕遇地震下剪力墙不出现剪切破坏；
（4）塔楼标准层隔层开洞，存在楼板局部不连续，在整体计算分析时按全楼弹性膜计算，开洞范围周边及筒体内的楼板厚度取140mm，板双层双向钢筋布置，楼板最小配筋率取0.25％，并用有限元分析应力结果复核配筋；
（5）塔楼首层夹层存在仅有框架梁无楼板的情况，补充首层层高8m的计算分析，首层剪力墙、柱按两个模型包络设计；针对全楼局部楼层仅有框架梁无楼板的情况，框架梁按弹性板的模型结果设计，并加强框架梁的抗扭纵筋配置；并补充二层跨层柱的稳定验算。
6 结语
通过调整结构布置及构件截面，减少本结构的不规则项及不规则程度，保证了结构抗震的合理性。在地震和风荷载作用下，结构具备较好的承载和变形能力，结构整体和各构件的抗震性能均能达到设计的预期目标。本工程竖向抗侧力构件连续，结构在多遇地震作用时的层间位移角、扭转位移比、抗侧刚度比、楼层层间受剪承载力比均满足规范控制指标；
根据抗震性能目标，对结构构件抗震等级、内力调整、剪压比、结构材料等方面采取了加强措施，剪力墙、框架柱等重要构件满足罕遇地震作用下不出现剪切破坏，结构层间位移角小于1/100，因此本工程结构体系在地震作用下，能达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。
7 参考文献
[1] JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程
[2] GB 50011-2010,建筑抗震设计规范
[3] GB 50223-2008,建筑工程抗震设防分类标准
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
