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楼层值周总结(收集5篇)

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楼层值周总结篇1

关键词:筒中筒结构;抗震等级;B级超限;抗震构造加强措施

中图分类号:TU973+.31文献标识码:A文章编号:

1工程概况

本工程位于天津滨海新区于家堡金融区内。由一栋超高层主楼与两栋附楼组成,设三层地下室,地下三层高4.800米,地下二层高3.90米,地下一层高5.650米。地上主楼54层,总高233.850米,首层层高6.0米,二层、三层层高5.4米,避难层层高5.1米,其它标准层层高4.2米,采用筒中筒结构。附楼A地上四层,总高度21.150米,采用框架结构。附楼B地上7层,总高度34.950米,采用框架剪力墙结构。主楼地上部分设抗震缝与附楼断开,地下室连成整体不设缝。

2抗震设计

2.1本工程抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,设计地震分组为第一组。

2.2抗震设防类别:乙类。

2.3建筑场地类别为Ⅳ类,场地土类型属于软弱土,特征周期0.55s。

2.4本场地等效剪切波速νse=131m/s<140m/s,场地覆盖层厚度大于80米。

2.5本场地属非液化场地。且可不考虑震陷的影响。

2.6本工程多遇水平地震影响系数最大值αmax=0.12,罕遇水平地震影响系数最大值αmax=0.72。

2.7抗震等级:主楼地上54层,采用砼筒中筒结构,抗震设防类别为乙类,抗震措施按8度(0.20g)采用,外筒抗震等级特一级,内筒抗震等级特一级。地下一层抗震等级同地上主体,地下二层抗震等级采用一级,地下三层抗震等级采用二级,逐层降低。

因本工程抗震设防类别为乙类,根据《分类标准》[1]及专家意见,地震动参数按《抗规》[2]取值,小震、中震特征周期按插值取0.55s,大震计算时特征周期相应增加0.05,大震阻尼比可比小震适当提高取0.07~0.08。

3主体设计

3.1本工程地上部分分为三个独立的单体,54层办公,7层商业和4层交易大厅,各单体间设防震缝分开,缝宽按8度(0.20g)设置,达到中震下不碰撞原则。主楼与附楼B入口门厅处采用钢结构,一端与附楼B采用铰支座连接,一端与主楼采用滑动铰支座连接,滑动铰支座变形量按中震考虑。

3.2主楼平面为直角梯形,尺寸48.6x58.6米,左上切角。主楼采用筒中筒结构,结构高宽比233.85/37.510=6.23,满足《高规》[3]B级高度高层建筑结构适用最大高宽比要求。内筒高宽比233.85/17.950=13。建筑在左侧主入口设置三层通高大堂,大堂大厅总高度16.800米,右侧银行办公部分设置二层通高共享空间,总高度11.4米。外框筒除角柱外其它外框筒柱自首层顶6米标高处至二层顶标高16.8米为一分为二Y形柱,柱子斜率25.6:1。其中二层楼板开洞率大于30%。主楼4至46层为标准层,其中16,29,42层为避难层,47层至顶层左侧平面逐渐外倾,外倾斜率16.1:1.右下角逐渐内倾。出屋顶机房间层高6.7米。

3.3主楼54层,总高度233.85米,采用钢筋混凝土筒中筒结构。超过上表中7度(含0.15g)混凝土结构筒中筒150米的限值。根据《高规》[4]规定,B级高度钢筋混凝土高层建筑筒中筒结构的最大适用高度为230米,本工程属超B级高度超限高层。

3.4外筒平面内梁截面600X700,外筒与内筒之间采用普通钢筋混凝土现浇密肋梁板结构,主要梁截面200X600,标准层板厚100mm,另外二层开洞楼板边板厚加至180mm,三层板厚加至150mm,四层板厚加至120mm。外筒主要柱截面尺寸,内筒主要剪力墙截面尺寸及混凝土强度等级沿高度竖向变化情况如下:

楼层标高内筒主要墙厚度外筒主要截面砼强度

机房层231.900~238.600,500,250600X600,600X550,C40

51层~54层212.600~231.900600,500,250600X500,600X800C40

46层~50层195.800~212.600500,300600X700,600X750C45

43层~46层178.100~195.800500,300600X800C50

33层~42层136.100~178.100600,300600X800C55

21层~32层84.800~136.100800,700,400800X800,700X800C60

13层~20层50.300~84.800900,800,4001100X800,1000X800C60

4层~12层16.700~50.3001000,900,4001200X800C60

2层~3层5.900~16.7001200,1000,4001500X800,1300X800C60

-3层~2层基础~5.9001200,1000,4001500X1800,1300X1800C60

4.超限处理措施

超限内容:总高度超B级高度,二层楼板开大洞,竖向构件不连续

4.1超B级高度

4.1.1采用两个不同的空间分析软件(PMSAP与MIDAS)进行分析比较,采用考虑扭转耦联的振型分解反应谱法,并考虑双向地震和偶然偏心的影响。

4.1.2采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。弹性时程分析所取地面运动最大加速度为55gal,按建筑场地类别和设计地震分组选用2条天然波和1条人工波。控制每条波计算所得的结构基底剪力不小于振型分解反应谱法计算结果的65%,三条波计算所得的结构基底剪力的平均值不小于振型分解反应谱法计算结果的80%。

4.1.3进行弹塑性动力时程分析,验算结构在罕遇地震下的弹塑性层间位移角是否小于规范限值,判断薄弱层位置并予以加强,根据塑性铰出现的顺序、位置、多少等情况,对薄弱构件予以加强。

4.1.4通过调整内外筒竖向构件截面和布置,以及内外筒连梁高度,控制结构两个主轴方向第一振动周期之比不小于0.8。控制扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期之比不大于0.85。

4.1.5控制竖向构件截面尺寸、砼强度及其配筋沿高度均匀变化,使得各层的侧向刚度不小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。

楼层值周总结篇2

关键词:超限高层框架一核心筒钢结构设计风荷载人体舒适度

structuredesignofChongqingMarriottInternationalConferenceCenterBuildingauthor:xueshangling1,huchaohui1,mengyu1,etal.(InstituteofConstructionalEngineering,CISDIEngineeringCo.,LTD.,Chongqing400013,china)

Abstract:ThestructuredesignconceptofChongqingMarriottInternationalConferenceCenterBuilding,whichisframedtube-coresteelstructurewithpantingframe,wasstated.Thewindloadonthebuildingandthemethodofanti-windanalysiswasintroduced.Thelayoutofstructure,theaseismicmeasuresandthejointstructuralwasdescribed.Theoccupantcomfortofthebuildingwascalculated.Theresultscanbereferenceforthesimilarstructure……

Keywords:Superhigh-risebuilding,framedtube-coresteelstructuredesign,windload,occupantcomfort

一、工程概况

重庆万豪国际会展大厦地处重庆市闹市区,大厦所处地势北高南低,相差5m.大厦地上69层(含GF层),地下5层,建筑高度303.3m,地下22m,裙房7层。地下5层为停车库和设备用房以及商业用房,负2层与城市轻轨的出入口连为一体,地上7层裙房为商业用房,第7层采用空中通廊与现有万豪酒店相连,8至68层塔楼标准层平面为41×41m,8至41层为公寓,42至68层为办公楼,顶层设置直升机停机坪。在第7层、第23层、第41层、第54层、顶层设置避难层。地下室和裙房层高4.5m-5m,公寓层高3.7m,办公楼层高3.9m.建筑用地面积9100㎡,总建筑面积182893㎡,其中地上建筑面积145348㎡,地下37545㎡.该大厦周围有10余栋已建或规划的高层或超高层建筑。

二、地基与基础

1.地质情况该场地划分为I类场地。大厦以巨厚层的中(微)风化泥岩为持力层,根据地勘,泥岩的地基承载力特征值为4.0Mpa,天然抗压强度标准值为12.4Mpa.后经岩质地基平板载荷试验,极限荷载平均值为16.4Mpa,地基承载力特征值为5.2Mpa,该地基是修建高层建筑的理想场地。

2.基坑及基础设计本工程地下5层,因地势北高南低。相差5m,具备完全嵌固条件有4层22m,大厦埋置深度为房屋高度的1/13.8,满足抗倾覆能力。塔楼的柱基础采用扩底桩(墩),塔楼内筒采用平板式筏形基础。我们采用美国ANSYS公司编制的ANSYS1Mechanical有限元分析软件的SOLID72单元对塔楼扩底桩(墩)和塔楼筒体筏板及地基进行了三维计算分析,塔楼扩底桩(墩)采用D=4m,扩底5.5m,筏板25.8×25.8×4.5m.为筏板基础配筋提供可参考的数据。

三、风荷载

高层超高层建筑中水平风荷载计算是结构抗风设计的关键因素,但对于较高的特别是不规则的超高层建筑,加之建筑物风荷载受周围围建筑影响较大,需对现行规范的风荷载进行核准,为此,该大厦进行了模型风洞测压和气弹试验和三维数值风洞模拟,并与规范取值对比,进行合理的风荷载设计。重庆市100年一遇基本风压为0.45kN/㎡1.模型风洞试验本工程在西南交通大学风工程试验研究中心进行测压风洞试验。采用1:250的有机玻璃模型,周围500m范围内主要建筑物及环境采用泡沫塑料切成,模拟C类地貌大气边界条件。

以模型屋顶高度的气流风压为参考风压,测压试验来流风速7.5m/s.本试验在主体结构各表面布置,沿高度布置在23个截面,共457个测压点,试验模拟了0o到360o的风向角,间隔22.5o,定义模型的正门法向方向为0o,转盘逆时针为正。

本风洞试验给出了16个风向角下各面各测压孔的风压系数。试验结果看出:各面正迎风面的正压沿横向其边缘处的风压均小于中间处的风压,沿高度方向平稳变化,到4/5高度处(距顶部15-30m)达到最大值,上部沿高度逐渐减少;背风面及两侧面负压较为均匀,沿高度变化较小。由于大厦周围高层建筑对气流的影响,大厦各面会有局部高风压区现象出现,尤其是周围高层建筑物高度以下区域,有放大作用也有减少作用,有时甚至会出现压力系数反号。当风向角为1350和900时X向、Y向基底总剪力达到最大值。

数值风洞模拟本工程委托同济大学航空航天与力学学院进行数值风洞模拟。数值风洞模拟与一般实验室风洞类似,需设置一个风洞,风洞有入口、出口、地面、壁面,大厦和周围建筑物数值模型建立于风洞中,数值模型按原型尺寸(1:1)建模,属刚性模型。建模、计算和后处理由国际上领先的计算流体动力学软件CFX5.5完成。

报告提供了16个风向下的各层沿X、Y向的平均风合力及绕Z轴总合力矩,结果表明X向基底总剪力最大者为135o风向;Y向基底总剪力最大者为90o;绕Z轴总合力矩最大者为0o.同时给出了各不同风向下大厦各表面最大风压等值线分布云图,为玻璃幕墙设计提供了依据。风压等高线图分布来看,各面正迎风面中部绝大部分区域为正,而由于分离流的原因在边缘附近小部分区域为负压,背风面一般为负压且大小比较均匀。

风荷载比较与取值我们将三种方法得出的正迎风面静风荷载和考虑动风荷载进行对照,见图3及图4.风洞试验表明,在37层以下受周边建筑的影响,风洞试验风荷载值比规范值有放大作用,而在37层以上风洞试验风荷载值比规范值小。按荷载规范计算的总风荷载比风洞试验试验的风荷载大约9%。

数值模拟与风洞试验结果基本一致,风压沿高度最大值约在建筑物的4/5高度处;各层风荷载规范计算值最大,数值模拟值其次,风洞试验值最小。规范计算的风压最大值在建筑物顶部,规范计算的顶部风荷载偏大且不尽合理,风压合力作用点较高,总风荷载较数值模拟与风洞试验值大,因而在整体计算时,按规范计算偏于保守。数值模拟与风洞试验结果揭示了风向角为135o和90o时X向、Y向基底总剪力最大,这是现有高层计算软件不易实现的。从风洞试验和数值模拟结果看,大的负压出现在塔楼较低处或建筑物边缘处,构的整体计算虽没有大的影响,但对玻璃幕墙设计安全影响很大,应引起重视。

在总体计算时,分别对0o、90o、135o来风进行了计算。风荷载取值按现行规范,但建筑物顶部按照模型风洞试验结果取用,并适当考虑了由数值模拟与风洞试验测出的扭矩。

四、上部结构

1.结构方案本工程上部结构共69层,其中裙房范围7层,塔楼总建筑高度303.3m,目前是我国已建和在建钢结构高层中最高的。高宽比为7.34,属超限高层。大厦结构基本周期8s,属少有的长周期高层建筑。

根据建筑功能、建筑布置、建筑高度的情况,曾考虑过采用两类结构方案,即全钢结构及钢-混结构。根据结构抗震性能、施工速度、结构自重以及造价综合比较,本工程塔楼采用了全钢结构方案,裙房和地下室在塔楼的范围外,仍采用现浇钢筋混凝土结构。

塔楼采用了带加强层的钢框架-核心筒结构体系。外框架由钢柱、梁组成;核心筒由钢柱、梁组成的钢框架和钢支撑组成。利用建筑的设备-避难层设置钢结构的外伸桁臂及腰桁架,组成加强层(4道)。

塔楼7F以下为裙房、地下室共13层,采用钢骨混凝土柱,这主要是为了解决钢结构塔楼与混凝土裙房能够连接协调,利于节点构造处理,同时充分利用高强度混凝土的抗压强度,减小了钢骨的断面.

7F以下为钢骨柱,钢筋混凝土截面尺寸为1400x1400及1500x1500,钢骨为带翼缘的十字形断面;8F以上为箱形钢柱,柱断面尺寸为1200x1200mm到600x600mm,钢柱板厚为80mm到20mm.在内筒纵、横各设置三道支撑,采用中心支撑及八字形偏心支撑。支撑采用H钢,断面为H400x400x25x30、H400x400x25x40两种。

钢梁均为H形钢梁。8F以下外框梁高为700mm,8F以上外框为满足建筑净高的要求,梁高为650mm;为保证结构整体侧向刚度,内筒的框架梁高均为900mm.次梁与框架主梁采用铰接,按组合梁计算。为了使角部框架梁的受力均匀,在角部增设次梁,并且隔层调换方向。

楼板以压型钢板作施工模板,采用现浇钢筋混凝土非组合楼板。

抗震及抗风设计

(1)设计要求依据文献[3],本工程50年超越概率63%、10%、5%、3%、2%所对应的基本烈度值分别为5.2、6.1、6.3、6.4、6.6,按重庆市地震局的批复,按照50年超越概率3%的设计地震动参数进行抗震设防。由于现有计算程序无法输入6.4度的地震动参数,在抗震计算时,取7度的参数进行计算。

(2)总体设计

1)使用及建筑要求设置的条件:

a.塔楼部分平、立面非常规则,双向基本对称,建筑与结构结合较好,为结构抗震提供非常有利的条件。

b.全钢结构,材质均匀,延性较好,能很好地满足抗震二道设防的要求。

2)侧力构件的设计:

a.内筒框架—支撑结构:在柱间均设置了钢支撑,部分为偏心支撑,有条件的框架柱间加设小柱,以加强框架支撑的侧向刚度。

b.为提高内筒的框架支撑抗侧力体系的水平刚度,加高框架的高度,设计时权衡考虑梁承载力与增加水平刚度的要求。

c.设置4道加强层,在23、41、54及顶层由外伸桁架及外框腰桁架组成,加强层内筒的支撑均为中心支撑,设计中,比较了不同层设置加强层对水平刚度的效用程度,目前所设置的层数为最佳。

d.裙房以下,采用钢骨混凝土柱、钢梁:考虑加强整体刚度及与裙房(钢筋混凝土框架结构)的连接,对提高结构整体的水平刚度起一定作用。

2)按照《建筑抗震设计规范》8.2.3条“框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数,达到不小于结构底部总地震剪力的25%的要求,在本工程设计中考虑到这项要求并满足了规定的要求。

3)地上7层以上地震效应比较大的层采用约束屈曲耗能支撑,可在罕遇地震作用下起到减震作用。

4)薄弱部分的加强:

a.底层可能产生的薄弱部位:采用钢骨混凝土,是对结构抗罕遇地震时地震作用的加强,采用钢梁及钢支撑也可使塑性铰首先发生于支撑或梁而不是柱,以保证结构不致造成倒塌。

b.加强层上下相邻的框架柱:由于坚强层的设置刚度有很大的突变,相连接的框架柱受力比较复杂,很可能成为薄弱部位。根据弹性计算的内力结果对截面要适当加强,留有相当储备量,再经弹塑性时程分析进行验算校核其受力与变形性能予以加强。

c.通过弹塑性时程分析、检验上部结构首先产生塑性铰的层及构件,调整构件截面采用约束屈曲耗能支撑,使塑性铰发生移转到较次要构件,确保结构满足大震不倒的目标。

本工程进行了超限高层抗震专项审查,专家提出该建筑物高柔,要解决好舒适度问题。

气弹模型风洞试验结果由于重庆万豪国际会展大厦高而柔,又地处高层建筑密集的重庆市城区,其周边建筑物和地形对风场影响显著,因而其在强风作用下的风效应十分复杂,在强风作用下的动力效应不容忽视,为此进行了气动弹性模型风洞试验。通过对重庆万豪国际会展大厦1:250模型的气弹模型试验,取得了16个风向角情况下大厦的的风致振动响应。经对试验结果分析,获得如下结论:

1)、在各风向角下,在设计风速范围内,万豪国际会展大厦均未发现涡激共振发生。

也未发生振动发散的驰振现象。结构屋顶处最大横风向振动位移(单边振幅)为b=0o时,且为0.297m,最大顺风向振动位移(单边振幅)为b=270o时,且为0.133m

2)、在各风向角下,10年重现期风压时,大厦顶部最大振动加速度小于0.2m/s2,扭转振动角速度小于0.001rad/s,满足舒适度要求。

3)、当来流风向正对结构物某一面作用时,其横风向位移、加速度振动响应大于顺风向位移、加速度振动响应,因而对于该类高层建筑结构,其横风向荷载效应是不容忽略的。

4)、由于周边建筑物对气流的影响,大厦各面会有局部高风压现象的出现,因而在进行幕墙设计时对这一问题应引起重视。另外,周边建筑结构对大厦风压的影响,在其自身高度范围内较为显著,而对大厦顶部区域影响较小。

5)、大厦各侧面的最大负压大于最大正压。

5)结构分析

1)根据结构的特殊性,结构设计采用了三种软件分析计算,SATWE(中国建研院编)及MTS(中国同济大学编),ETABS(美国CSI公司)主要计算结果相近。

2)计算模型:按框架-支撑空间模型,地震力按X、Y两个方向风荷载还考虑135度方向计算,并考虑藕联,共取45个振型的结果。

和CUZI-1三条地震波,时程分析所用地震加速度时时程曲线的最大值为35cm/s2。

我国在计算建筑物加速度响应,特别是在横向风方面研究较少,在制定规程时参考了国外标准,结合我国实际情况进行了调整,为此,笔者用中国规程和加拿大规范分别进行了加速度计算。

五、结束语

1.通过对重庆万豪国际会展大厦动力特性分析可知,结构基本周期8s,属于高柔结构,在结构分析时需考虑P-Δ效应,结构布置基本对称,对结构抗震有利,由风荷载控制设计。

2.采用外伸桁架及外框腰桁架是控制结构层间位移的有效方法。通过多次试算可以找到较为理想的外伸桁架位置和道次,并非设置的越多越好。

楼层值周总结篇3

关键词:CFG桩周期振型

中图分类号:TU318文献标识码:A

工程概况

本工程为河南省沁阳市人民医院病房楼工程,建筑总面积53710平方米;建筑高度63.45米;地上总宽度为48米,总长度为110米。地下一层(用于设备用房),层高4.8米。地上十六层(含一层设备层)其中一~三层层高均为4.5米(用于医技、门诊、手术等),设备层层高2.7米,四~十五层层高均为3.9米(用于标准护理单元)。

本工程结构体系为框架-剪力墙结构。抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g;设计地震分组为第二组。抗震设防类别为重点设防类(乙类)。地震作用按7度,特征周期值为0.55s。抗震措施按8度抗震设防的要求进行设计;抗震等级:框架一级,剪力墙一级。地基基础设计等级为乙级。建筑场地类别为Ⅲ类;场地类型为中软土。地下水位埋深为自然地面3.8~6.4米m之间,对混凝土结构无腐蚀性。抗浮设计水位为地坪以下3米。

地基基础

地质条件

场地地貌单元属河流冲积平原。地层属第四系全新统人工成因的杂填土和冲积成因的粉质粘土组成。地下水水位埋深3.8-6.4m。地下水类型为潜水,水位年变幅约1.50m,近年最高地下水位约3.0m。按其时代成因及物理力学性质,将地基土划分为6个工程地质层,主要分布详表1:

表1场地土分布及性状

地基基础设计

地基处理

由于病房楼层数较多,基底平均压力较大,天然基础的承载力不满足荷载要求,故地基采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)来进行地基处理。CFG桩计算过程如下:(1)建筑物名称:病房楼;(2)层数(层):16;(3)基底埋深(m):6;(4)基地平均压力值P(kPa):329.0;(5)桩径(m):0.4;(6)布桩形式:正方形;(7)桩入土深度(m):21.5;(8)有效桩长(m):17.5;(9)持力层号:⑤;(10)桩间距(m):1.8;(11)面积置换率m:0.0387;(12)单桩竖向承载力特征值Ra(KN):661.41;(13)复合地基承载力特征值fspk(kPa):283.7;(14)经深度修正后复合地基承载力特征值fa(kPa):383.45;(15)验算结果(P与fa比较):P

注:①单桩竖向承载力特征值计算公式:Ra=up∑qsili+qpAp;②复合地基承载力特征值计算公式:fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk(β取0.75)

表2CFG复合地基压缩模量值

层号②③④⑤⑥

岩性描述粉质粘土粉质粘土粉质粘土粉质粘土粉质粘土

处理前压缩模量Es(MPa)6.15.66.46.28.1

处理后压缩模量Es(MPa)18.6617.1319.5818.97

表3地基变形

代表性桩桩1桩2桩3桩4

沉降量(㎜)48.4848.0748.4348.48

最大沉降差(㎜)(桩1、桩2)0.41

最大倾斜0.000004

2、基础设计

基础采用梁板式筏形基础,底板厚900mm,基础反梁800X1800mm,地下室挡土墙厚300mm,基底标高-6.900m。由于医院建筑地下室设备较多,很多房间需要做地下排水沟,故基础反梁顶与地下室建筑地面预留300mm距离并用覆土填充。

上部结构设计

1、结构选型

医疗建筑属于重点设防类建筑,本工程地震作用按抗震设防7度,抗震措施提高一度按8度抗震设防进行设计,该楼框架抗震等级为一级,剪力墙抗震等级为一级。

方案设计

由于建筑功能的需要,在建筑左右边缘设置楼电梯各一部,建筑中心处设置八部电梯两部楼梯,中心处剪力墙较多,两侧剪力墙较少。

(1)调整前周期计算结果。振型3的扭转系数为0.24,小于0.5,第3振型属平动,不满足《高层建筑钢筋混凝土规范》(以下简称高规)3.4.5条Tt/T1≤0.9的规定规定;。造成此结果的原因是,本楼两侧边缘剪力墙较少,而中间剪力墙较多,导致楼层刚度两侧小中心大,平面扭转混乱。Y方向最大层间位移角为1/1186满足《高规》3.7.3.1中1/800的规定。,笔者采取的措施是在中心剪力墙上开结构洞口,在两侧增加剪力墙,即增加楼层两侧刚度,减弱中心中心刚度。至于新开的结构洞可用填充墙封堵。

(2)调整后周期计算结果:调整后,振型3的扭转系数为0.79,大于0.5,证明第3振型为扭转,以扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比,即第3振型周期1.7627与第1振型周期2.0564之比为0.86,满足《高规》规定的不大于0.9的要求。(4)调整后,Y方向最大层间位移角增大为1/1064,但仍满足《高规》3.7.3.1中不大于1/800的规定。

四、结束语

病房楼是医院建设中一个重要的组成部分,沁阳市人民医院病房楼功能含盖了设备用房、中心供应,ICU、手术室、护理单元等,在医院病房楼设计中有一定的普遍性和典型性,笔者从结构角度包括抗震设计、结构选型、结构计算及特殊问题的处理对其进行详细介绍,并对一些特殊问题进行论述、比较,使其设计更加的安全、合理、经济。

参考文献:

[1]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010。

[2]JGJ3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010。

楼层值周总结篇4

【关键词】高层结构;震动;分析

引言:

设计过程中与民用建筑师密切协调,使结构方案既要满足结构要求,又要为业主提供较好的经济性。在超高层结构设计中,更应注重抗震概念的设计,从总体把握结构的抗震性能,加强抗震构造措施。

1工程概况

某商业民用建筑地上34层,由2个塔楼及4层裙房组成,民用建筑总长118.2m,宽61.2m,主体高度129.3m,总民用建筑面积为123945m2。地下2层为车库,1~4层为展厅、餐厅、多功能会议室、活动室等;5~34层为办公楼,顶部局部为水箱及电梯机房。抗震设防烈度为7度,场地土的特征周期为0.35s,对应设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第二组。

根据民用建筑使用功能的重要性分类,工程民用建筑抗震设防类别为标注设防类(简称丙类)。民用建筑场地类别为Ⅱ类。

2主体结构

2.1结构选型

两座塔楼主体高度超过120m高,依据《民用建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)并考虑民用建筑功能及经济的原因,主体采用框架-核心筒结构类型,裙房采用框架结构。由于民用建筑1~4层楼面开大洞,且开洞每层均不相同,这样导致结构平面布置不均匀、不对称,属于平面不规则结构;楼层上下开洞不对照等造成竖向构件不连续,属于上下不规则结构;经电算楼层的最大弹性水平位移,大于该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍。

综上所述,工程属于特别不规则结构,工程需要超限高层民用建筑工程抗震设防专项审查。

后经研究发现楼板开洞均在裙房的中部,于是及民用建筑人员协商在不影响其使用功能的前提下,设置两道150mm宽的抗震缝,把工程分成三个独立的结构计算单元,中间为平面不规则的多层框架结构,两侧为带有一般四层裙房的框架-核心筒结构。经此调整,结构平面得到极大的简化,分化后的独立结构计算单元转效应减少很多,并使结构在两个主轴方向具有合理、相近的抗扭刚度,每部分均在现行规范的范围,不再需要超限抗震审查。

2.2.1提高重要部位构件的抗震等级:主楼底部加强区框架抗震等级采用一级,其余框架的抗震等级采用二级。

2.2.2严格控制轴压比:主楼部分剪力墙核心筒最大轴压比0.447,框架柱的最大轴压比0.665。

2.2.3提高底部加强区剪力墙的分布筋配筋率,提高约束边缘构件的体积配箍率。

2.2.4对洞口周边的框架梁加宽,提高纵筋配筋率及加大箍筋配筋率。

2.2.5对楼板也加强了措施,除在一、四、五、六层加厚,配双层双向钢筋并提高其配筋率,并对1~4层洞口周边的楼板也采取了同样的加强措施。

3结构的整体计算分析

3.1结构弹性分析

整体弹性分析主要采用SATWE,同时采用PMSAP不同力学模型程序进行比较计算。基本风压按100年重现期取值,ω0=0.450kN/m2,地面粗糙度C类,地震影响系数αmax=0.08,计算阵型数取46,±0.000以上分三个塔,±0.000以下一个塔,计算时考虑偶然偏心及双向水平地震作用,取两者的不利情况。由于裙房部分楼板局部开大洞不连续,整体结构分析时又采用了弹性楼盖计算模型,整体分析采用总刚分析法。弹性计算结果(2号塔楼结果及1号塔楼的结果差别很小)见表1。

由表1可知,多模型的分析结果基本一致,结构的底部总剪力、最大层位移、周期、周期比均正常,满足规范要求。只有结构中部的部分楼层(y向)在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层最大位移比大于1.2,但均小于1.4。结构的第一扭转周期与第一平动周期之比≤0.850,可见结构的扭转性能较好。总之,在小震及风荷载作用下结构各项控制指标均在合理范围内,全部构件的抗震承载力及层间位移均满足现行规范要求,结构构件处于弹性工作状态。

3.2结构弹性时程分析

本工程结构高度大于100m,需要采用弹性时程分析来校核振型分解反应谱法的计算结果。计算采用SATWE软件进行时程分析。计算采用一条天然波(RH2TG040)及两条人工波(TH1TG040,TH4TG040),取地震最大加速度35cm/s2,结构阻尼比为0.05,图4、5为1号塔楼结构弹性时程分析结果,与CQC法结果比较:各条时程曲计算所得结构底部剪力均不小于振型分解反应谱法计算结果的65%,三条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不小于CQC法计算结果的80%。总剪力为CQC法的88%,顶点位移为CQC法的112%。

4基础设计

基础设计等级为甲级。依据地质勘察报告,拟建场地原始地貌属于伊河河漫滩~Ⅰ级阶地,地形较平坦,标高138.70m~117.49m。

场地土层自上而下依次为:①层杂填土,厚0.30m~2.50m;②层黄土状粉土,厚1.0m~2.70m;③层黄土状粉质粘土加粉土,厚2.30m~6.50m;④层中砂,厚0.30m~3.20m;⑤层卵石及圆砾,厚2.30m~4.50m;⑥层卵石,最大揭露厚度12.6m。勘察结果表明,场地无岩溶、滑坡、危岩及崩塌、泥石流、采空区及因城市或工业抽水而引起区域性地面沉降等不良地质作用。

第⑥层卵石层为良好的基础持力层。主楼基础及裙房及其它地下室基础均采用筏板基础,由于地下抗浮水位较浅(本工程±0.000相当于绝对标高139.00,地下抗浮水位125.80),故把主楼、裙房、地下室基底为一平,采用变厚度筏板基础,然后用回填土回填至地下室地面用来抵消部分水浮力。

5结语

总之,合理运用抗震缝的设置,有时可把复杂的结构形式,变成几个简单规则的结构形式,使结构分析更加简单。根据工程特点选用经济合理的结构体系。

参考文献:

[1]陈曦.高层民用建筑结构设计研究[J].科技致富向导,2013,08:361.

楼层值周总结篇5

关键词:超限结构,抗震设计,push-over分析

Abstract::Thisthesisisbaseontheperformance-basedseismicconceptdesignforanoverAclasshigh-risebuilding.Accordingtotheresults,certainmeasuresareappliedtothisstructuretoguaranteeasaferstructureevenduringtherareearthquakeinthisarea,whichis7megatitude.

Keywords:Structuredesignofhigh-risebuilding,seismicconceptdesign,push-overanalysis

中图分类号:TU318文献标识码:A

工程概况

本工程位于佛山顺德区北滘财富中心,为高层公共建筑,安全等级为二级,抗震设防烈度为7度,总建筑面积为98143.82m2。地面以上建筑物总高度为137.80米,超A级高度7.8米。结构共33层,其中1至3层为裙房部分,4至33层为塔楼部分。地面以下2层,主要为停车库及设备用房。其中塔楼采用框架-核心筒结构,塔楼尺寸为46.0m×43.6m,高宽比为3.16。核心筒尺寸为16.8mX16.8m,核心筒高宽比为8.2。设计计算软件采用MidasBuilding及PKPM软件系列。塔楼平面图如下:

计算分析

2.1材料选定

墙柱混凝土标号选用C60~C35,向上逐级递减,梁板混凝土标号选用C35、C30,钢筋强度选用三级钢。塔楼部分基础形式为大直径钻冲孔灌注桩,R1800~R2200,群房部分为CFG桩,混凝土强度为C34,抗渗等级为P8。

2.2计算结果

2.2.1小震计算结果显示如下:

计算软件SATWEMidasBuilding

计算振型数2419

第1、2平动周期(X向)3.7347(X向)3.6355

(Y向)3.2143(Y向)3.0422

第一扭转周期2.84372.7084

第一扭转周期/第一平动周期0.76140.745

地震下基底剪力(kN)X19997.3418369.51

Y22931.3820583.17

结构总质量(KN)(不包地下室)10724001054241

标准层楼层重(kN)2528024960

剪重比X1.86%1.74%

Y2.14%1.95%

地震作用下倾覆弯矩(kN·m2)X1241010.251462335.70

Y1308370.251631925.39

有效质量系数X99.50%97.04%

Y99.52%94.03%

50年一遇风荷载下最大层间位移角X1/1445(19)1/1650(20)

Y1/1816(20)1/2018(21)

地震作用下最大层间位移角(层号)X1/901(20)1/995(20)

Y1/1239(21)1/1327(22)

考虑偶然偏心最大扭转位移比(层号)X1.37(4)1.315(1)

Y1.23(1)1.159(1)

地震作用下,楼层与相邻上层的考虑层高修正的侧向刚度比(层号)X0.978(2)1.0128(13)

Y1.019(13)1.0384(13)

楼层受剪承载力与上层的比值(层号)X0.83(5)0.8633(24)

Y0.85(5)0.8777(24)

刚重比X2.383.02

Y3.364.40

根据计算结果,结合《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称“高规”)及《建筑抗震设计规范》(以下简称“抗规”)的要求及结构抗震概念设计理论,可以得出如下结论:

塔楼均满足《高规》关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比A级高度高层建筑不应大于0.9和复杂高层建筑不应大于0.85的要求;

在风荷载作用下和地震作用下,层间位移角均满足有关规范的要求;

X、Y方向剪重比均满足《抗规》要求;

满足《高规》关于不规则建筑各楼层的竖向构件最大水平位移不应大于该楼层平均值的1.5倍的规定,但超过规范规定的1.2,属于扭转不规则结构;

满足《高规》关于高层建筑相邻楼层的侧向刚度变化的规定;

满足《高规》关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80%规定(B级高度不应小于75%),本工程计算结果显示最小楼层层间受剪承载力均超过80%,属于竖向规则结构;

水平地震作用计算时,结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力均按《高规》规定进行调整;

墙、柱的轴压比均符合“高层建筑混凝土结构技术规程”的要求。

2.2.2针对Ⅲ类场地多遇地震,进行小震弹性时程分析,50年时限内超越概率为63.2%(小震),阻尼比为0.05考虑,采用2条天然波以及1条场地人工波。结果显示:

(1)时程分析结果满足平均底部剪力不小于振型分解反应谱法结果的80%,每条地震波底部剪力不小于反应谱法结果的65%的条件。

(2)弹性时程分析的楼层反力和位移平均值均小于规范反应谱结果,反应谱分析结果在弹性阶段对结构起控制作用。

(3)楼层位移曲线以弯曲型为主,位移曲线光滑无突变,反映结构侧向刚度较为均匀。

地震波0度90度

基底剪力(kN)时程基底剪力/反应谱基底剪力≥0.65时程基底剪力平均值/反应谱基底剪力≥0.8基底剪力(kN)时程基底剪力/反应谱基底剪力≥0.65时程基底剪力平均值/反应谱基底剪力≥0.8

USER215654.479.2%—18897.983.3%—

TH1TG05519543.998.9%—21053.492.8%—

TH2TG04514304.772.4%—15084.866.5%—

时程分析平均值16501—83.4%18345.4—80.9%

反应谱19767.7——22679.9——

2.2.3针对中震作用,除去非抗震次要的结构构件,对其承载力根据其抗震性能目标进行结构构件性能分析;针对建筑局部楼层楼板大开洞等楼板平面不规则的情况,进行中震作用下弹性楼板应力分析,确保中震作用下楼板能可靠地传递水平力。计算结果显示各工况下主应力与剪切应力均较小,只有在楼板开洞边角和与剪力墙角交接的地方出现的应力较大(小于4MPa),是需要注意加强的部位。

2.2.4针对大震作用,采用有限元软件PUSH&EPDA,罕遇地震作用下对建筑物在进行静力弹塑性推覆分析,分析时考虑高度超限可能带来的附加P-Δ效应。结果显示大震作用下基底剪力为62000KN,顶点位移为644mm,最大层间位移角为1/260,大于标准的1/100,结构处于7度大震安全标准范围内。

结论及加强措施

1、本工程结构高度为137.8米,超过A级高度不多,通过计算分析表明,结构在按规范设计,不做构造加强措施的情况下,基本能满足性能目标要求。

2、本工程存在以下2项超限:

a)扭转位移比超过1.2,通过计算耦联及偏心工况的影响,进行处理。

b)裙房平面凹凸不规则处,通过弹性楼板假定计算楼板应力,加强配筋,保证该层楼板大震不屈服。

3、本工程中框架柱和剪力墙核心筒是主要的抗侧力构件,所以应该提高关键部位墙肢的延性,使抗侧刚度和结构延性更好地匹配,达到有效地协同抗震。

a)剪力墙墙肢轴压比控制按“高规”要求不大于0.5。

b)框架柱轴压比按“高规”要求不大于0.75。

c)底部加强区剪力墙抗震等级为一级,墙身水平和竖向分布筋配筋底部加强部位最小配筋率0.30%;约束边缘构件竖筋最小配筋率为1.2%,体积配箍率不小于1.5%。

d)剪力墙底部加强区满足大震不屈服性能目标。

4、本工程的框架柱和核心筒是本工程的重要构件,因此,按中震不屈服性能目标进行设计,针对核心筒角部适当加强,增强了构件在地震下的承载力和延性。框架柱的轴压比在0.65以内。

四、结语

随着我国大城市的用地紧张形势上涨,土地成本也随着上涨,超高层的使用在一定程度上解决了这一问题,也更符合现代人对空中之城的理念。而超高层抗震计算则越显重要,也是保证其“小震不坏,中震可修,大震不倒”的重要途径。本项目计算结果表明,多项指标均表现良好,基本满足规范的有关要求。根据计算分析结果和概念设计方法,对关键和重要构件作了适当加强,以保证在地震作用下的延性。

参考文献:

[1]王社良.抗震结构设计.武汉理工大学出版社.2007.

[2]吴培明.混凝土结构(上).武汉理工大学出版社.2003.