天水市民政局结构 [天水市商务中心1号楼结构抗震超限设计]
时间：2019-04-08 03:26:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘要]本文应用SATWE,PMSAP软件对高度超限的超限高层建筑进行抗震超限分析，介绍了该结构超限抗震设计情况和技术措施。 [关键词] 超限高层，小震， 中震， 大震， 抗震性能目标，弹塑性分析
[abstract] this paper apply SATWE, PMSAP software for highly overrun the overrun highrise aseismatic overrun analysis, this paper introduces the structure and seismic design overrun technical measures.
[key words] overrun high-rise, small earthquakes, the shock of, strong earthquakes, the seismic performance goals, elastic-plastic analysis
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
天水市商务中心1号楼位于天水市，总建筑面积28560m2。地下1层为自行车库(层高4.20m)，地上24层为商务办公，结构主体高度85.50米。嵌固端位置取在地下一层楼面(标高-1.500)处，此位置主、裙楼楼板连为一体，标高-1.500以上1号楼与裙楼之间设置150mm宽的变形缝。主楼采用框架-剪力墙结构，框架抗震等级为一级，剪力墙为特一级；裙楼为框架结构，框架抗震为二级。
2超限类型
主楼房屋高度85.50m，超过《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010表6.1.1最大高度的限值，为超限高层建筑。
3建筑结构设计等级及设计参数
4地基与基础
4.1地基概况
根据《天水市商务办公中心岩土工程勘察报告》，该工程场地地层结构较为简单，在勘察深度范围内，地层岩性自上而下依次为: 耕土、杂填土层、粉质粘土层、圆砾层、泥岩层。
4.2基础设计
根据场地的地层结构及物理力学性质，并结合上部结构的特点，基础采用采用桩-筏联合基础，桩端持力层为泥岩基础。基础埋深5.8米（5.7+1.3-1.2=5.8），埋置深度为建筑物高度的1/14.74，大于1/15。
5上部结构选型
由于高度超限，且建筑物主要使用功能为商务办公，故结构体系选择抗侧力性能较好的框架-剪力墙结构，通过合理的布置剪力墙以达到抗倾覆、结构整体稳定的要求，钢筋混凝土剪力墙为主要的抗侧力体系，承担70%以上的基底剪力及60%以上的倾覆弯矩；框架以承担竖向荷载为主，并作为第二道抗震防线，承担20%～35%的倾覆弯矩。楼（屋）盖采用现浇混凝土楼（屋）盖，并适当加厚嵌固楼板及屋面板的厚度，以提高建筑物的整体性能。
6结构分析
6.1分析软件及主要计算参数
根据1号楼的超高及复杂程度，抗震设计依照“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准设防原则，根据规范的各项要求，采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的结构分析程序（高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）SATWE（2010年版）进行结构分析，采用PMSAP软件进行补充整体分析，并用SATWE选用七条地震波（四条天然波TH1TG040、TH2TG040、TH3TG040、TH4TG040及三条人工波RH2TG040、RH3TG040、 RH4TG040）进行结构弹性动力时程分析，对计算结果进行对比。分析中结构单元上部嵌固端取在一层楼面(标高-1.500处)，地震作用和风荷载一般按两个主轴方向作用，考虑5%的偶然偏心地震作用下的扭转影响，并考虑活荷载不利布置。梁扭矩折减系数为0.4，周期折减系数0.90。
6.2 计算分析内容
计算分析主要包括以下几方面：
⑴整体结构多遇地震及风荷载作用下弹性分析
首先进行整体结构多遇地震及风荷载作用下弹性分析，并对SATWE和PMSAP两种软件的结果进行对比，目的在于确定结构的构件尺寸，保证整体结构具备必要的承载力、合适的刚度、良好的变形能力和消耗地震能量的能力，各项指标满足规范的要求。
⑵整体结构的弹性时程分析
根据规范要求，对1号楼进行整体的弹性时程分析，与振型分解反应谱法的计算结果相比较，以确保结构分析的全面性，保证结构受力安全可靠。
⑶ 中震作用下弹性分析
地震作用下，框架-剪力墙首先在墙肢的底截面屈服；随着变形增加，屈服部位向上发展，形成塑性铰区。为推迟塑性铰区的形成，确保相应部位结构构件在设防烈度地震下的受力性能，对剪力墙底部加强区提出中震弹性的性能要求。
中震弹性计算分析时，连梁刚度折减系数0.4，中震弹性验算时水平地震影响系数最大值
аmax取0.68。
⑷罕遇地震作用下弹塑性静力分析
采用特征周期为0.45s。
6.3 计算模型及基本假定
在使用SATWE和PMSAP程序进行分析时，均按照实际结构建立了准确的模型，包括顶层小塔楼。结构计算分析的过程中，考虑了以下的设计假定，以模拟结构的真实受力状态：
⑴ 地下一层抗侧刚度大于地上一层抗侧刚度2倍，计算时假定结构嵌固在地下室顶板（-1.500标高）；
⑵ 结构整体的施工模拟，依照施工顺序，分层加载；
⑶ 开洞较大裙房楼层洞口周边楼板设置为弹性楼板。
6.4 主要电算结果及结构分析
6.4.1多遇地震作用下弹性分析
a.计算结果如下页表：
b.结果分析
⑴ 计算结果表明，两种软件分析的结构周期基本一致，结构周期合理；
⑵ 结构具有较好的抗扭刚度，第一扭转周期与第一平动周期的比值小于0.90，满足规范要求；
⑶ 结构在两个主轴方向的动力特性相近，第二平动周期与第一平动周期的比值不小于0.80；
⑷ 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.6.3条，高度不大于150m的高层建筑，当采用框架-剪力墙结构时，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h的限值为1/800，计算结果满足要求；
⑸ 考虑5%偶然偏心的地震作用下，楼层或层间位移比除1层（带裙房）外均不超过1.2，平面扭转规则。
⑹ 根据计算结果，框架柱轴压比最大0.58，剪力墙轴压比最大值为0.34，满足规范要求。
⑺ 框架承担的地震剪力所占比值由底部的底部的21%逐渐增加到顶部的35%左右，符合框架-剪力墙结构的受力特点。
⑻ 框架承担的地震倾覆力矩沿高度变化均匀。X方向由底部的20%逐渐增加到顶部楼层的34%，Y方向由底部的22%逐渐增加到顶部楼层的32%，符合框架-剪力墙结构的受力特点。
⑼ 结构的刚重比最小为9.03大于2.7，结构计算可不考虑重力二阶效应的不利影响，也满足高层建筑结构稳定对结构刚度的要求。
⑽ 底部加强区各楼层与其上一楼层的刚度比、承载力比均大于0.8、0.9。结构计算的有效质量系数均大于90%；
⑾ 主要受力构件配筋适中，除极少量剪力墙连梁截面抗剪强度不够外，其它构件基本无超筋超限，竖向抗侧力构件未出现塑性铰，未出现薄弱部位。说明结构布置合理，各控制指标均满足规范限值要求，计算结果有效、可靠。
