B级超高层建筑结构设计实例探讨（论文）.pdf

筒下部设置局部剪力墙f／J、筒)以增强整体结构刚度。根据建筑 平面 ，本工程拟采用钢管组合柱框架一核心筒结构。核心筒作 为抗侧力体系的第一道防线 ，为增强核心筒的抗 震性 能 ，在 关键部位剪力墙及核 心简部分剪力墙边缘构件内设置工 字钢。 钢管组合柱框架形成结构的第二道抗侧力体系。框架梁 的选型经过综合比较后拟采用普通钢筋混凝土梁。结构设计 本着简洁至上的原则，在满足预期性能目标前提下，尽可能避 免局部楼层的刚度 及 强度 的 突变 ，以避免结构薄弱层 的 产生[1】。通过分析比较，本工程未设刚性加强层(Outriggers)，仅 在避难层通过加大梁截面形成所谓的有限刚 勋 口强层。 本工程 A座建筑高度 177．3m，根据《钢管混凝土叠合柱 结构技术规程))(CECS188：2005)第 5．1．6条的规定 ，本建筑高 度小于该条 180m的框架—核心筒高度限值。因此，A座建筑 不属于高度超限。 根据计算，本工程 A，B座建筑考虑偶然偏心后均属于扭 转不规则，但不存在扭转超限(楼层扭转位移比小于 1．40)，同 时本工程不存在平面不规则、竖向不规则。平面标准层均在中 间设置了中庭，其中 A座中庭面积约 102m ，B座中庭面积约 125m2，综合开洞面积均小于 30％，开洞面积及有效楼板宽度 都满足高规关于楼板开洞的要求，无其余不规则项。 3 基 于 性 能 的 结 构 抗 震 分 析 针对本工程的特点，对结构进行计算和分析时，除需考虑 常规的竖向荷载、小震作用及顺风向风荷载作用外，尚以高于 现行规范的标准，采用基于}生能的抗震设计方法，对结构进行 中震作用下的屈服分析、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析 ， 来使结构达到规范要求的“小震不坏 、中震可修、大震不倒”的 三水准抗震设防目标[21。 3．1 结 构整 体分 析 本工程使用中国建筑科学研究院 PK．PMCAD工程部编 制的结构分析程序 《多层及高层建筑结构空间有限元分析与 设计软件 sATwE》(2o06年 1O月版 )进行结构分析。为体现 指标 的合理性，计算采用 A，B座单独计算，整体计算作为内 力和配筋计算用。由于 A座建筑高度较高，作为对比分析 ，采 用韩国 MIDAS(730版本)软件作补充。详细的分析计算结果 如表 1所示。 一 毽塑董绾塑堡盐l ArzhlteetttralandStructuralDes l 表 1 A座整体分析计算结果 项目 — — 嘶 瓣 筹 结构总质量／t 总地震作用 N 罟 框架倾覆 x方向 弯矩百分比／％ Y方向 自振周期／s 未折减 地震最大层 方向(层号) 间位移角 y方向(层号) 风荷载最大 方向(层号) 层间位移角 y方向(层号) 最大层间 方向地震 位移比 y方向地震 上下层侧向刚度 上下楼层承载力 121 870 24605 26268 19．11 17．58 124 247 23O76 26222 4．00( 3．99(y) 3．56(X) 3．46(X) 3．00(T,r,／ ．75)2．74(r,r,／r,=o．69) 1．11 1．o2(x) 1．04( o．92(n o．97( o．81( 1／1O34(22层) 1，844(36层) 1／2 773(21层1 1／1 204(27层) 1．29 I_38 均匀 均匀 l／l 161(41层1 1／923(36层1 1／2 785(17层1 1／1 333(29层) 计算结果表明，结构刚度合理，周期比、位移角 、位移比均 满足规范要求， 下层冈0度无突 分析软件的结果也相似。 3．2 多遇地 震 时程 分析 根据《建筑抗震规范》(GB 50011—2010)5．1．2条的要求 ， 本工程 A座应进行多遇地震的时程分析。本工程地震时程采 用 2条天然波和 1条人工波(7度 、HI类场地)，多遇地震的最 大加速度为 55cm／s 。计算结果表明，3条波均满足不小于振型 分解反映谱法计算结果的 65％，且 3条平均值为振型分解反 映谱法计算结果的 84．8％(0。)，87．7％(90o)。基本符合抗震规 范的选波要求。 根据时程分析的结果，结构上部约 1／3范围内的地震剪 力略大于振型分解反映谱法计算结果 ，施工图设计中，适当放 大此范围的反应谱计算结果。 4 中 震 弹 性 分 析 。] 考虑到本工程竖向构件是整个结构抗震中十分重要的构 件 ，对其进行了中震作用下的弹l生验算，以判别其是否达到了 中震弹 f生的抗震性能 目标。即在中震不屈服计算的基础上，将 荷载分项系数恢复为正常值，材料的强度取设计值，抗震承载 力调整系数取 1．0，不考虑地震作用的内力放大调整 ，不考虑 风荷载，这时构件的地震作用组合效应不大于按强度设计值 计算的抗震承载力。验算结果表明，竖向构件在中震作用下均 不屈服 ，基本处于弹眭阶段，不会出现塑性损伤。 5 罕 遇 地 震 作 用 下 动 力 弹 塑 性 时 程 分 析 对本工程非线性时程分析采用 SATWE系列软件的 63 I工程建设与设计 l Construction&DesigaForProject EPDA程序，地震动的输入本工程采用中国地震局第一监测 中心提供 1条大震人工波和 2条大震人工波共 3条地震波。 加速度最大值取 310cm／s (0．31g)，阻尼