某復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計分析

1、<p>　　某復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計分析</p><p>　　[提要]廣州琶洲某辦公樓，主樓采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)分析分別采用PKPM-SATWE(2006.09版)和ETABS(9.2.0版)兩個不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進行整體內(nèi)力位移計算；對裙樓及塔樓標(biāo)準(zhǔn)層樓板進行有限元分析。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]框架-核心筒結(jié)構(gòu)整體分析樓板有限元分析超限的類型和

2、程度 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　工程概況 </b></p><p>　　該項目位于廣州大型展覽中心區(qū)域的中心地帶，位于鳳浦路和新港東路之間，鄰近廣州會議展覽中心和地鐵新東港站。為一幢100m高的專業(yè)商場、辦公樓、五層裙樓及三層地下室。裙樓各層主要作為專業(yè)市場，地下室主要

3、為停車場及機電用房，地下三層設(shè)有人防區(qū)。裙樓部分有五層，層高為5.8m 至10.2m，總高度不超過40m。主要用作展覽專業(yè)市場、商業(yè)、餐飲等多功能綜合用途。塔樓樓高100m，標(biāo)準(zhǔn)層層高為4.5m，平面每層部分錯開，頂層局部懸挑，平面長度及寬度約為90~120m和30~50m。柱網(wǎng)主要為9mx9m，個別有大空間要求的地區(qū)為18mx18m。本工程主樓采用鋼筋混凝土核心筒：辦公塔樓有左右兩個核心筒，兩個核心筒基本落地。周邊框架：外框架由鋼筋混

4、凝土柱及梁組成，與核心筒一起形成了一個高效的整體抗側(cè)力體系。在塔樓兩端的懸挑部分將采用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土樓板，輔以鋼斜撐把荷載傳遞到塔樓內(nèi)側(cè)的柱上，組合結(jié)構(gòu)的特點可減輕自重及所承受的地震力。而頂層的懸挑部分，采用外框鋼桁架作為主要承托結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　主要控制參數(shù)：結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑抗震設(shè)防分類為乙類，抗震設(shè)防烈度為7度，抗震等級為框架一級；剪力墻一級；框支框架特一級；地

5、庫一層以下三級，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，基礎(chǔ)設(shè)計安全等級為二級。 </p><p><b>　　計算結(jié)果及分析 </b></p><p><b>　　分析方法 </b></p><p>　　本工程結(jié)構(gòu)分析分別采用PKPM-SATWE(2006.09版)和ETABS(9.2.0版)兩個不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進行整體內(nèi)

6、力位移計算；并對樓板應(yīng)力進行有限元分析。地下室一層結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度大于上部樓層側(cè)向剛度的2.0倍，結(jié)構(gòu)將假定嵌固于首層地面作結(jié)構(gòu)分析。 </p><p>　　抗震性能要求如下表： </p><p>　　2．計算結(jié)果分析: </p><p>　　(1) 根據(jù)規(guī)范要求, 抗震分析采用SATWE和ETABS 兩個計算軟件進行分析比較。兩個分析的主要結(jié)果比較如下： <

7、;/p><p>　　兩個程序的計算結(jié)果較接近，沒有出現(xiàn)原則性沖突或矛盾的結(jié)果，二者計算的的結(jié)構(gòu)剛度略有差別；SATWE和ETABS計算結(jié)果，地震作用滿足抗震規(guī)范和高規(guī)的規(guī)定；在地震作用下，結(jié)構(gòu)的樓層層間最大位移角滿足規(guī)范要求；工程按100年一遇、地面粗糙度C類情況下的風(fēng)荷載作用時結(jié)構(gòu)層間最大位移角滿足規(guī)程要求；SATEWE和ETABS計算結(jié)果均存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的情況，但比值不大于1.4，在規(guī)范容許范圍內(nèi)。SATEWE和

8、ETABS計算結(jié)果Tt/T1的比值均小于0.85。 </p><p>　　(2) 選用三組加速度時程曲線進行了多遇地震作用下的彈性動力時程分析，多遇地震作用時，時程分析的頂點位移、樓層彎矩、樓層剪力、層間位移角計算結(jié)果的統(tǒng)計值均小于考慮扭轉(zhuǎn)藕連的振型分解反應(yīng)譜法，結(jié)構(gòu)的X向和Y向變形曲線的特征與振型分解反應(yīng)譜法的特征一樣。 </p><p>　　(3)運用ETABS軟件，分析了結(jié)果在下列幾

9、種工況下的樓板應(yīng)力： </p><p>　　重力荷載作用 (DL + LL) </p><p>　　小震作用 (DL + LL + Minor EQ) </p><p>　　中震作用 (DL + LL + Mid EQ) </p><p>　　首先，在重力荷載作用下，大部分的樓板的拉/壓應(yīng)力都處于混凝土的極限拉應(yīng)力之內(nèi)（ftk = 2.39M

10、pa），說明混凝土不會被拉裂。只在塔樓頂部樓層的核心筒與混合樓板交接處，以及9樓的懸挑樓板處，出現(xiàn)了拉應(yīng)力超過ftk的情況。除了上述的分析計算外，還采取了以下的措施來加強樓板與核心筒的連接，以及改善9樓樓板拉應(yīng)力超過界限的情況： </p><p>　　1．在核心筒內(nèi)錨固鋼梁，與樓板的受拉鋼筋相連，將受拉鋼梁的拉力傳遞至核心筒上。 </p><p>　　2．選擇適當(dāng)?shù)氖┕ご涡蛞员苊鈽敲胬瓚?yīng)力

11、過大。在9樓處，先施工樓面鋼梁而不施工樓板，等上部結(jié)構(gòu)完成之后再施工樓面。這樣自重作用下的內(nèi)力會由鋼梁來承擔(dān)，樓板的內(nèi)力即會減??； </p><p>　　3．在9樓懸挑樓面處，增加雙向水平斜撐以增加樓面剛度， </p><p>　　通過以上分析，可知整個結(jié)構(gòu)分析基于彈性樓板的假定是可行的（大部分樓板都處于彈性范圍之內(nèi)）；樓板剛度折減至5%的分析確保了樓面鋼梁的承載力；并且3點加強措施確保水

12、平力的有效傳遞，結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)也得到了一定的優(yōu)化。 </p><p><b>　　結(jié)構(gòu)抗震加強措施 </b></p><p>　　針對以上分析結(jié)果，應(yīng)加強結(jié)構(gòu)分析計算，注重結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計與構(gòu)造確保該工程安全、可靠、經(jīng)濟： </p><p>　　剪力墻端設(shè)型鋼暗柱。 </p><p>　　塔樓懸挑部分樓板加水平斜桿，確保

13、水平力的有效傳遞。 </p><p>　　塔樓懸挑部分增設(shè)斜桿作為二道防線。 </p><p>　　部分塔樓柱采用型鋼混凝土組合柱，以增強承載力和延性。 </p><p>　　安排進行振動臺試驗，以驗證計算分析結(jié)果。 </p><p>　　加強局部轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的配筋及配筋率。 </p><p>　　嚴(yán)格控制柱軸壓比，確保滿

14、足規(guī)范要求 </p><p><b>　　五、結(jié)論 </b></p><p>　　從ETABS、SATWE及LS DYNA分析軟件的結(jié)果比較顯示，基本分析結(jié)果吻合，所以結(jié)果可靠。現(xiàn)方案滿足了規(guī)范 “三個水準(zhǔn)” 的抗震設(shè)防要求，并達到了設(shè)計預(yù)設(shè)的相關(guān)性能指標(biāo)。 </p><p>　　根據(jù)本工程存在的超限情況，從結(jié)構(gòu)計算分析、結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計和構(gòu)造