一、工程概況
本工程擬建建筑物情況基本如下:±0.000相當(dāng)于黃海高程5.8米。地下室四層(地下一層層高7.8m,局部帶夾層),底板建筑面標(biāo)高-19.5m。裙房四層。裙房屋面高度15m~16m之間,裙房的基本功能是商業(yè)。裙房以上設(shè)有7個塔樓,高度在55m~75m之間。本文討論1,2#樓的抗震設(shè)計;1,2#樓主要特點在于從14層~屋面高位連體,連體層跨度27米,寬度32米,共有5個結(jié)構(gòu)層相連。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、本工程采用鋼筋混凝土框架-筒體結(jié)構(gòu)。樓電梯間等薄弱部位及預(yù)埋管線較多的位置將考慮適當(dāng)加大板厚。
2、十四層至屋面(共5層)高位連體部分,連體跨度27米;連體部分采用鋼結(jié)構(gòu),其中在十四~十五層利用上下層鋼梁做為上下弦,層間采用焊接H型鋼做腹桿,形成4榀轉(zhuǎn)換鋼桁架,用于支撐連體豎向荷載;十五層至屋面采用鋼結(jié)構(gòu)梁柱,組合樓蓋;鋼梁,鋼桁架弦桿與塔樓柱均采用剛接連接。
3、地基基礎(chǔ):采用Φ600~Φ1200大直徑灌注樁,設(shè)承臺,基礎(chǔ)梁。局部地下室底板落在中風(fēng)化層上時采用天然地基。
4、變形縫和后澆帶:超長的主體地下室,地下車庫間隔40m左右設(shè)置后澆帶以減少混凝土收縮和溫度應(yīng)力的影響。
5、對本工程在建筑物下的地下室,由于上部荷載較大,結(jié)構(gòu)考慮荷載以上部荷載為主,不考慮抗浮設(shè)計。但因根據(jù)基底標(biāo)高在施工期間采取臨時的抗浮影響,采取基坑排水措施,對無上部建筑的地下室,根據(jù)地下室自重和上部覆土荷載條件,進行抗浮設(shè)計。抗浮設(shè)計時,根據(jù)地質(zhì)條件采用抗拔樁。
三、計算分析模型及軟件名稱
1、上部結(jié)構(gòu)采用的分析程序:高層建筑結(jié)構(gòu)空間及有限元分析與設(shè)計軟件SATWE(墻元模型),PMSAP.中國建筑科學(xué)研究編2011.01版
2、基礎(chǔ)采用的分析軟件程序:JCCAD中國建筑科學(xué)研究編2011.01版
四、調(diào)模過程描述
本工程因高位連體的因素,造成連體樓層扭轉(zhuǎn)位移比,扭轉(zhuǎn)周期比很難滿足規(guī)范要求,設(shè)計中發(fā)現(xiàn),扭轉(zhuǎn)周期同平動周期聯(lián)動,分析認(rèn)為,本樓的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象形成的主因在于連體兩塔樓在Y方向的反方向平動造成。為了使周期比與扭轉(zhuǎn)位移比滿足規(guī)范限制要求,設(shè)計中著重加強了塔樓兩端框架剛度,減小連體兩端框架剛度。主要技術(shù)措施:塔樓兩端框架采用鋼骨混凝土柱,梁,形成勁性框架;連體兩端框架為了連體處轉(zhuǎn)換鋼桁架的連接需要,局部樓層采用鋼骨柱,設(shè)計中為了避免該榀框架剛度過大,鋼骨采用H型鋼,強軸方向設(shè)在框架平面外。
五、主要計算匯總與分析(SATWE)
1、結(jié)構(gòu)自振周期
1#,2#樓 |
自振周期(s) |
SATWE |
多塔計算 |
T1 |
1.5233(0.01) |
T2 |
1.4911(0.00) |
T3 |
1.2932(0.69) |
T4 |
0.4269(0.12) |
T5 |
0.4151(0.17) |
T6 |
0.3658(0.47) |
注:括號內(nèi)數(shù)據(jù)為SATWE計算的各振型扭轉(zhuǎn)系數(shù)。
2、層間位移角與扭轉(zhuǎn)位移比
計算軟件 |
SATWE |
風(fēng)作用最大層間位移角 |
X向 |
1/9674 |
Y向 |
1/6311 |
地震作用下最大層間位移角 |
X向 |
1/5376 |
Y向 |
1/5625 |
地震作用下最大扭轉(zhuǎn)位移比(偏心5%) |
X向 |
1.09 |
Y向 |
1.58 |
計算結(jié)果可知,1#,2#樓在風(fēng)荷載、地震荷載作用下的最大層間位移角均小于1/800,均滿足要求。
3、抗傾覆穩(wěn)定驗算(SATWE結(jié)果)
作用荷載 |
抗傾覆Mr |
傾覆Mov |
比值Mr/Mov |
零應(yīng)力區(qū)(%) |
風(fēng)荷載作用下 |
X向 |
149782400 |
314291.6 |
476.57 |
0.00 |
Y向 |
41838500.0 |
572690.9 |
73.06 |
0.00 |
地震
作用下 |
X向 |
144626864.0 |
641282.9 |
225.53 |
0.00 |
Y向 |
40398416.0 |
1073287.1 |
37.64 |
0.00 |
4、剛重比
計算軟件 |
SATWE |
X方向剛重比 |
最小6.67 |
Y方向剛重比 |
最小6.91 |
從計算結(jié)果可知,1#,2#樓X方向和Y方向的剛重比均大于1.4,說明結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性驗算滿足要求,計算結(jié)果X,Y方向剛重比均大于2.7,可不考慮重力二階效應(yīng)(即P-Delta效應(yīng))的影響。
六、主要計算匯總與分析(PMSAP)
1、結(jié)構(gòu)自振周期
1#,2#樓 |
自振周期(s) |
PMSAP |
多塔計算 |
T1 |
1.615821(0.00) |
T2 |
1.336638(0.00) |
T3 |
1.127468(0.99) |
T4 |
0.453482(0.01) |
T5 |
0.411804(0.17) |
T6 |
0.374009(0.24) |
注:括號內(nèi)數(shù)據(jù)為PMSAP計算的各振型扭轉(zhuǎn)系數(shù)。
2、層間位移角與扭轉(zhuǎn)位移比
計算軟件 |
PMSAP |
風(fēng)作用最大層間位移角 |
X向 |
1/9591 |
Y向 |
1/7470 |
地震作用下最大層間位移角 |
X向 |
1/5374 |
Y向 |
1/5832 |
地震作用下最大扭轉(zhuǎn)位移比
(偏心5%) |
X向 |
1.11 |
Y向 |
1.34 |
計算結(jié)果可知,1#,2#樓在風(fēng)荷載、地震荷載作用下的最大層間位移角均小于1/800,均滿足要求。
3、抗傾覆穩(wěn)定驗算(PMSAP結(jié)果)
作用荷載 |
抗傾覆Mr |
傾覆Mov |
比值Mr/Mov |
零應(yīng)力區(qū)(%) |
風(fēng)荷載作用下 |
X向 |
107209696.0 |
264257.3 |
405.70 |
0.00 |
Y向 |
29691750.0 |
490551.3 |
60.53 |
0.00 |
地震
作用下 |
X向 |
103459592.0 |
459197.0 |
225.31 |
0.00 |
Y向 |
28653154.0 |
594080.4 |
48.23 |
0.00 |
4、剛重比
計算軟件 |
PMSAP |
X方向剛重比 |
12.59 |
Y方向剛重比 |
17.63 |
從計算結(jié)果可知,1#,2#樓X方向和Y方向的剛重比均大于1.4,說明結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性驗算滿足要求,計算結(jié)果X,Y方向剛重比均大于2.7,可不考慮重力二階效應(yīng)(即P-Delta效應(yīng))的影響。
七、超限情況及主要抗震措施
1、超限情況:
(1)、裙房以上樓層在指定水平力作用下考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.5;
(2)、高位連體;
(3)、相鄰層受剪承載力變化大于80%;
(4)、樓層側(cè)向剛度與相鄰上層的比值小于0.9;
(5)、局部有穿層柱;
(6)、大底盤上多塔;
2、主要抗震措施
根據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范、規(guī)程要求,結(jié)合本工程具體情況,本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計采用以下主要抗震措施:
(1)、高位連體采用鋼結(jié)構(gòu)桁架轉(zhuǎn)換,兩端與塔樓連接采用剛接;
(2)、連體部分采用鋼結(jié)構(gòu)梁柱,減輕結(jié)構(gòu)自重,提高抗震性能;
(3)、與連體鋼結(jié)構(gòu)相連的塔樓柱從13層~屋面采用型鋼混凝土柱;
(4)、轉(zhuǎn)換桁架(14層,15層)上下弦伸入塔樓一跨,此跨弦桿采用型鋼混凝土梁,端部與之相連接的混凝土柱,墻內(nèi)設(shè)型鋼暗柱;
(5)、提高連體部分及與之相連接的塔樓邊框架抗震等級,抗震等級設(shè)為二級;
(6)、連接體樓板厚度取150mm,雙層雙向配筋,最小配筋率控制為0.25%;
(7)、層剛度比以及受剪承載力突變的樓層,均按薄弱層處理,均按高規(guī)4.3.12條要求調(diào)整樓層地震剪力;
(8)、局部穿層柱采用型鋼混凝土柱
八、結(jié)束語
建筑設(shè)計是建筑杭震設(shè)計的一個重要方面,建筑設(shè)計與建筑抗震設(shè)計有著密切關(guān)系。它對建筑抗震起著重要的基礎(chǔ)作用。為此,要充分重視建筑設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的重要性,在建筑抗震設(shè)計中更好地發(fā)揮建筑設(shè)計應(yīng)有的作用。
參考文獻:
1、《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》 (GB50068-2001)
2、《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》 (GB50223—2008)