某高層辦公樓結構初步設計_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  某高層辦公樓結構初步設計</p><p>  中圖分類號: S611 文獻標識碼:A 文章編號: </p><p><b>  1工程概況 </b></p><p>  成都市某辦公樓項目高176.85米,建筑面積約6萬平方米,設5層商業(yè)裙房及4層地下室,地下室埋置深度約25米。本結構采用框架-核心筒結構。 </p&

2、gt;<p><b>  2 基礎設計 </b></p><p>  2.1 工程地質參數(shù) </p><p>  項目場地位絕對高程為501.94~503.71m,地貌單元為成都平原岷江Ⅰ級階地。在勘察鉆探揭露深度內,地層由第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)和白堊系上白堊統(tǒng)灌口組泥巖(K2g)組成。 場地地下水為孔

3、隙型潛水,根據區(qū)域水文資料,最高水位埋深3.00m。場地地質構造穩(wěn)定,無不良地質作用,適宜建筑。 </p><p>  2.2 樁基及基礎底板設計 </p><p>  本工程有四層地下室,基坑開挖深度24米,基礎選用人工挖孔擴底樁方案,樁基持力層選用⑦-2微風化泥巖層。辦公樓采用Ф1600mm人工挖孔樁,擴大頭直徑為Ф4000mm,單樁承載力特征值約為22000KN;樁混凝土強度等級為C

4、35。 </p><p>  辦公樓核心筒下筏板厚度3.35m,其余部位筏板厚度2.85m。 </p><p>  地下靜止水位埋深4.24~5.66m。在施工后澆帶混凝土未澆灌完成之前,需進行降水工程。但工程不設永久降水系統(tǒng)。 </p><p><b>  3 上部結構設計 </b></p><p>  3.1 主要設

5、計參數(shù) </p><p>  本工程結構的設計使用年限為50年,建筑結構的安全等級為二級,結構重要性系數(shù)取 1.0??拐鹪O防類別為標準設防類(丙類);地震設防烈度為7 度,場地類別為Ⅱ類,設計地震分組為第三組(設計地震加速度為 0.l2g)。 </p><p>  振型分解反應譜法分析時,地震作用按照《地震安評報告》中的地震影響曲線圖, </p><p>  《地震

6、安評報告》工程場地地表水平向設計地震動加速度反應譜(5%阻尼比) </p><p>  采用的主要地震參數(shù)如下: </p><p>  《地震安評報告》工程場地地表多遇地震加速度時程曲線 </p><p>  《地震安評報告》工程場地地表罕遇地震加速度時程曲線 </p><p>  3.2 結構形式及主要構件尺寸 </p>&l

7、t;p>  塔樓在地面以上塔樓與裙樓之間設抗震縫分開,平面布置規(guī)則,底部平面尺寸最大位置處約為52.3m ×36.2m,核心筒尺寸約為29.1m ×12.9m。外框架柱間距為13.0m ~ 6.9m, 核心筒與框架柱的間距約11.2m~4.2mm,核心筒為上下連續(xù)貫通,采用鋼筋混凝土結構。 </p><p>  混凝土強度等級采用:1)地下室筏板采用C40;2)豎向構件及連梁21/F樓面

8、以下采用C60,21/F樓面及以上采用C50;3)梁、板等水平構件23/F及以下C40,24/F及以上采用C35。 </p><p><b>  標準層結構平面 </b></p><p>  (1)部分樓層典型柱、墻尺寸 </p><p>  (2)主要梁截面尺寸: </p><p>  連接核心筒與柱的框架梁截面:60

9、0X850,700X850,800X850,850X1200 </p><p>  外圍框架梁截面:600X850, 800X850, 700X1200 </p><p>  次梁截面: 450X750 </p><p>  (3)樓板截面尺寸: </p><p>  核心筒內150mm;核心筒外110mm;屋面、首層樓板200mm;二層、三

10、層、避難層樓板150mm </p><p>  3.3 抗震等級采用 </p><p>  框架及核芯筒剪力墻抗震等級: 地下一層以上均為一級,地下二層以下為二級 </p><p>  3.4 主要超限內容 </p><p>  本工程超限情況包括:1)高度大于130米,小于180米,屬于B 級高層建筑;2)考慮偶然偏心的扭轉位移比大于1.2

11、,屬扭轉不規(guī)則;3)二層樓板開洞面積達90%,超過樓面面積的30%; </p><p>  3.5 性能設計目標 </p><p>  本工程性能設計目標按達到 C 類的要求。具體詳見下表。 </p><p>  3.6 結構整體分析 </p><p>  3.6.1 小震、中震、大震計算參數(shù)的選取 </p><p>

12、  3.6.2 嵌固分析 </p><p>  地下室結構與首層剛度比大于2,滿足作為上部結構嵌固端條件,故取首層為上部結構嵌固端。 </p><p>  3.6.3 計算軟件和計算模型 </p><p><b>  1)彈性分析 </b></p><p>  計算采用SATWE及ETABS二種程序分別進行整體計算比較。

13、計算結果如表所示。建筑立面造型在其中兩個立面從13樓開始向內收縮傾斜,傾斜角為1.5度,此兩個立面外框架柱做成斜柱。在分析中,采用完全直立柱子的SATWE模型,完全直立柱子的ETABS模型和一個斜柱的ETABS模型進行比較分析。其中,斜柱模型按照實際建筑立面造型考慮1.5度傾斜角度情況。 </p><p>  結構彈性分析主要結果 </p><p>  2)多遇地震下的結構彈性動力時程分析

14、 </p><p>  計算采用SATWE程序,選用3條人工波進行分析,加速度峰值為42.0cm/s2。 </p><p>  時程分析法地震響應計算結果見下表。 </p><p>  上述平均剪力值大于振型分解反應譜法的80%,各條波分別作用下的底部剪力值大于振型分解反應譜法的65%,滿足規(guī)范規(guī)定. </p><p>  3)動力彈塑性分析

15、 </p><p>  采用EPDA程序,進行動力彈塑性分析,了解塔樓結構在罕遇地震作用下的彈塑性能,確定本結構的薄弱層及進行薄弱層的驗算,研究結構在罕遇地震作用下的抗倒塌能力。 </p><p>  按《地震安評報告》提供的三條罕遇地震波USER1,USER2,USER3作為動力彈性時程分析的地震波,波峰值加速度取為223gal。 </p><p>  根據大震的

16、分析結果,辦公樓結構頂點最大位移886.4mm,最大層間位移角為1/144,滿足規(guī)范限值1/100的要求。整個計算過程中,結構始終保持直立,能夠滿足規(guī)范的“大震不倒”要求。結構底部剪力墻在整個大震彈塑性分析中,出現(xiàn)少量塑性應變,底部剪力墻破壞較輕。框架柱內鋼筋在整個分析過程中均未產生塑性應變,處于彈性狀態(tài)。在大震下,大部分連梁內鋼筋屈服,混凝土開裂。連梁破壞區(qū)域集中于梁端、與剪力墻相連部位,說明在罕遇地震作用下,連梁形成了鉸機制,發(fā)揮了

17、屈服耗能的抗震工程學概念。剛度變化較均勻,沒有明顯的剛度突變,結構的薄弱層不太明顯。 </p><p>  3.7 樓板應力分析 </p><p>  本工程2、3層(結構層)開洞較大,整體計算采用彈性樓蓋的計算模型,考慮扭轉耦聯(lián)效應,找出邊緣薄弱部位,分析其內力與剛性板模型的差異。同時,采用ETABS進行樓板平面內的應力分析,進行樓板設計。 從樓板應力來看,地震作用下的樓板應力較大,峰值

18、為2.0N/m&sup2;,大于混凝土抗拉設計強度,設計時應加強樓板配筋抵抗拉應力。 </p><p>  3.8 越層柱分析 </p><p>  結構第二層有開大洞形成若干柱越層,分析時取兩個模型:1) 二、三層均輸入模型中,層高分別為6.45m、6.45m;2) 抽掉第二層,模型中考慮其荷載,層高按12.9m輸入。越層柱的截面設計取中震彈性設計下兩種模型的包絡值,且在大震標準

19、組合下的剪力滿足規(guī)范要求。 </p><p>  4 針對超限采取的措施 </p><p>  (1)嚴格按照一級抗震等級控制剪力墻的約束邊緣構件和構造邊緣構件的縱筋和箍筋;嚴格控制剪力墻的軸壓比,底部加強區(qū)按0.5控制,保證剪力墻良好的延性。在底部10層設置芯柱,芯柱按柱截面0.8%配附加縱筋,增加框架柱的延性。 </p><p>  (2)調整抗側力構件布置,使

20、之均勻對稱,減少質心與剛心之間的偏心,以減少結構的扭轉效應;加大建筑物周圈梁寬度,增強結構的扭轉剛度。 </p><p>  (3)二、三層局部板開洞,板厚取150mm,按雙層雙向配筋,配筋率不小于為0.25%,模型中定義為彈性板。根據ETABS的樓板應力分析,加大應力集中部位的樓板配筋,板筋按抗震構造錨固。 </p><p><b>  5 結語 </b></

21、p><p>  本工程在高度、平面不規(guī)則、超出規(guī)定要求。通過調整結構布置,分別采用SATWE及ETABS二種程序驗算,結果相差不大,結構動力特性基本吻合,各類指標均在合理范圍內,且滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求,計算結果可靠,結構方案可行。 </p><p><b>  參考文獻 </b></p><p>  [1] JGJ94-2008 建筑樁基技術規(guī)范.

22、北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008. </p><p>  [2] GB50011-2001 建筑抗震設計規(guī)范 2008年版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008. </p><p>  [3] JGJ3-2002 高層建筑混凝土結構與技術規(guī)程. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002. </p><p>  [4] DB51/T5058-2008 《四川省抗震設防超高層

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