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经纬商业项目5#楼结构抗震超限设计

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本工程位于上海市宝山区,由多个单体建筑以及将各单体连为一体的两层地下室组成。主要建筑功能为商业、办公和酒店,地下室为设备用房和车库。其中5#为商业与影院,地上5层,层高分别为5.6m、4.5m、4.5m、4.5m、6.7m(局部屋面12.5m),总高度27.1m,为高层建筑,地上建筑面积约为3.08万平方米。其中商业部分建筑面积约2.5万平方米,超过1.7万平方米,抗震设防类别为重点设防类别。

二、结构布置和选型

5#为结构采用现浇钢筋混凝土框架结构,主要构件截面见表1,影院局部大跨度拟采用预应力混凝土结构。建筑平面不规则,多处楼板开大洞,见图1~4。抗震设计采用的相关参数及构件的抗震等级详见表2.

三、超限情况介绍

根据建质[2010]109号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的规定,本工程超限指标见表3。

由于同时存在扭转不规则、凹凸不规则以及楼板不连续三项超限情况,故需进行超限高层抗震设防专项审查。

四、结构抗震性能目标及构件属性定义

综合考虑抗震设防类别、设防烈度、结构特殊性、建造费用、以及震后损失程度等各项因素,本工程采用的结构抗震性能目标定位为D等级,如表4所示。

五、结构计算结果

0qdowr0gzO8jClVeD3Hi6g==1、小震下弹性计算与时程分析

本工程采用振型分解反应谱法进行了小震作用下的弹性计算,以及结构的弹性动力时程分析,并按反应谱法和弹性时程分析法计算的较大值进行变形验算。

(1)反应谱法

由于本工程属于超限高层建筑,整体计算需采用两个不同力学模型进行分析,即采用中国建筑科学研究院PKPM工程部所编写的“多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE”及“盈建科YJK(V2013版)”。建筑单体主要计算结果见表3。

由以上表格所列数据可以看到,两个程序计算所得的计算结果基本一致。扭转周期与平动周期之比均小于0.9,满足规范要求。楼层层间位移角小于1/550,满足规范要求。在考虑偶然偏心的情况下,结构最大扭转位移比均不大于1.40,基本满足规范要F7S97h8zqeGdUwRoVtDkbQ==求。

(2)时程分析法

本工程选择了2条天然波和1条人工波进行弹性时程分析计算,选波原则为:(1)地震波对应的反应谱与目标反应谱的特征周期误差不超过±20%;(2)在结构第1自振周期处,地震波的谱值与目标谱值误差不超过20%。根据上海市《建筑抗震设计规范》(DGJ08-9-2013)附录A所提供的地震波,通过对比分析,最终所采用的三条波,包括1条人工波(SHW2)和2条天然波(SHW6、SHW7)。时程分析的主要计算结果见表4。

由上表结果可知,各条波的基底剪力均不小于反应谱方法的65%,三条波的平均值不小于反应谱方法的80%,满足规范要求。时程分析法计算结果与反应谱法计算结果基本吻合,符合设计规范的相关要求。

2、中震弹性及中震不屈服验算

中震弹性和中震不屈服的验算结果表明:按照中震不屈服验算结构配筋,基本上与小震弹性配筋接近,表明按照目前计算,并对结构薄弱位置适当加强之后,结构可以满足中震抗震要求,即:结构薄弱位置轻微损坏,出现轻微裂缝,其它部位出现明显裂缝,进入屈服阶段。

3、罕遇地震作用下静力弹塑性(Pushover)分析及结构抗震性能评价

为确保罕遇地震作用下本工程不发生倒塌,需要对结构进行罕遇地震作用下的静力弹塑性分析,以量化的计算结果来评价结构在大震作用下的反应情况。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》及《建筑抗震设计规范》的相关规定,本工程采用弹塑性静力推覆分析方法对主体结构进行罕遇地震作用下的结构弹塑性变形验算,采用SATWE进行Pushover推覆分析计算,荷载方向考虑X、Y两向。结果如图5,可以看出:

(1)X、Y两方向的能力曲线(周期-加速度曲线)均能穿过需求谱曲线,说明本工程能抵抗设计烈度的大震。

(2)X向罕遇地震作用下,性能点最大层间位移角为1/125,小于1/50,Y向罕遇地震作用下,性能点最大层间位移角为1/121,小于1/50,满足规范要求。

(3)从X向、Y向大震作用下杆端塑性铰及构件裂缝分布发展过程可以看出,破坏的大致过程是框架梁的杆端塑性铰不断增多,到达性能点附近时,框架梁的杆端塑性铰大量出现,极少塑性铰出现在柱端。从发展过程看,结构构件的破坏顺序满足设计的预定目标,结构体系具有多道抗震防线,无明显的薄弱部位,同时考虑到关键构件按中震不屈服和小震弹性的包络要求设计配筋。根据计算结果,在大震下,整体结构不严重破坏,承载力达到极限值后能基本维持稳定,满足规范要求。

六、针对超限情况的抗震措施

1、适当加强建筑物四周的框架柱及边梁,减少扭转带来的不利影响。

2、结构计算分析方面,采用两种空间分析程序(YJK和SATWE)进行计算分析比较。并采用时程分析法作为补充,与反应谱法进行包络设计。

3、另外本工程采用弹塑性静力推覆分析方法对主体结构进行罕遇地震作用下的结构弹塑性变形验算,以量化的计算结果来评价结构在大震作用下的反应情况。

4、由于楼板局部缺失造成楼板不连续,在这些开大洞楼层处,按弹性板进行细化分析,对开洞区域楼板进行加厚加强处理,双向双层配筋,对于开洞楼层相邻的上下楼板适当进行加强。对于上述楼层楼板的配筋设计考虑竖向荷载效应与中震作用效应组合,确保楼板满足中震弹性的要求。

5、加强各单体相连的地下室顶板,采用现浇梁板体系,其楼板厚度≥180mm,针对地面可能存在的局部高差情况,采取在楼板高差处对梁、板进行加腋处理及加大高差处梁的断面尺寸的加强措施。

更新:2024-01-24 23:30:47 © 著作权归作者所有
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