议高层建筑结构设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 议高层建筑结构设计 摘要：本文根据多年设计实践并 结合工程实例，对该工程的基础设计、 抗震设计及构造措施等方面进行了阐述。 中国论文网 /2/view-12909150.htm 关键词：工程概况；基础设计; 抗震设计; 砌块的应用 1 工程概况 本工程由 4 栋高层住宅及裙房组 成 建筑面积为 5.7 万 m2(其中地上部分 约为 5 万 m2 ) 其中 2 栋高层与裙房合 为一体组成为 1#楼(图 1)建筑面积约 3.1 万 m2 .该建筑单体有一层地下室平时为 机动车停车库,战时为六级人防,层高为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 4.20m 地上一二层为商场 层高均为 3.90m;其上有二幢分别为 3-17 层的住宅 楼,层高均为 2.80m;二三层间设转换层 层高为 2.00m;建筑物总高度为 53.80m; 整个底层最长平面尺寸为 115.25m 最宽 一侧为 54.20m 平面形状呈梯形. 为满足建筑使用功能的要求，结 构仅在一二层沿 D 轴其它均采用后浇带 施工缝进行处方向设置一条防震缝，其 它均采用后浇带施工缝进行处理，整个 1#楼为一个超长超宽大底盘多塔、属平 面和竖向均不规则的复杂结构. 2 基础设计 本工程基础设计采用纯桩基，在 桩型的选择上，根据工程现场的情况、 位置情况、施工因素及勘察报告确定采 用预应力高强混凝土管桩，主要原因是 鉴于本工程施工场地有限，临近建筑物 及河道距离相对较近，尽可能减少挤土 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 带来的影响。根据土质勘察报告(略)反 映,第1 层土为砂质粉土，其 Ps=9.59Mpa，N635 =28.8 击 压缩模量 为 13.21MPa 状态中密，下部为第2 层粉砂层，该层作为持力层对控制沉降 比较有利。经桩型比较 本工程选用 PHC-A600(110)-1313.5b 预应力高强混 凝土管桩，桩顶绝对标高为-0.600m,桩 底绝对标高为-27.100m 桩尖进入1 层 土。 为解决上部总体荷载南北方向差 异较大而引起的基础强度和变形问题， 采用中国建筑科学研究院编制的 JCCAD 程序进行了多次计算调整，调 整的重点是合理的桩顶反力分布和控制 计算沉降量。1#楼底盘宽度比较大，而 上部荷重主要集中在南侧，在布桩时不 仅要满足竖向荷载的要求。还要满足偏 心引起的荷载变化的要求，在总桩数满 足强度要求时，南侧桩布置少了，南侧 的桩顶反力计算值就会不够，而布置多 了，北侧边缘位置的部分桩反而会桩顶 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 反力不够。通过调整，计算结果反映在 标准荷载组合下的桩顶反力平均值为 1575kN，小于单桩承载力特征值 1600kN，且分布均匀。桩群形心和荷载 重心的偏心率 X 向为 0， Y 向为 0.6%(小于 1%)符合规范规定计算沉降 量为 45mm 远小于规范的限值。 根据冲切验算和经验，地下室底 板厚取 1m 由于桩群形心和上部荷载重 心重合较好,差异沉降小,板底和板面的 应力较均匀,配筋率基本控制在 0.27%. 3 抗震设计 3.1 抗震设计主要参数 本工程抗震设防烈度为 7 度设计 地震加速度为 0.1g 设计地震分组为第一 组.建筑场地类别为 IV 类 建筑重要性 属丙类。本工程钢筋混凝土房屋的抗震 等级是：1#楼 D 轴以北框架为三级，南 侧框支柱及剪力墙的抗震等级为二级。 3.2 本工程超限的主要内容 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 单体平面超限。主要表现在建 筑平面平面呈梯型(图 2)外轮廓变化大， 凹口深，北侧外凸 8.6m，为外凸方向楼 板宽 14.2m，的 60.6%南侧平面凹口深 6.5m，为凹口方向楼板宽 15.6m 的 41.7%均 大于 30%的限值：单体裙房部分相连， 上为二幢高层，为大底盘双塔结构： 主体属框支剪力墙结构，裙房顶设梁板 转换层，属复杂高层。 3.3 超限计算的考虑 1#楼上部结构采用中国建筑科学 研究院编制的 P M C A D、 S E T W E 、P M S A P 电算程序进行计算。本工 程因属平面和竖向均不规则的超限高层 结构，因此采用了二种程序进行计算对 比。一种是采用空间杆单元模拟梁、柱 及支撑等杆件，用在壳元基础上凝聚而 成的墙元模拟剪力墙进行计算分析的 S E T W E 程序，其墙元具有平面内、平 面外的刚度，楼板根据需要可假定为平 面内无限刚、分块无限刚分块无限刚带 弹性板、弹性楼板。另一种是基于广义 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 协调理论和子结构技术开发的，能够任 意开洞的细分墙单元和多边形楼板单元， 并突出细分墙元进行有限元计算分析的 PMSAP 程序，其面内刚度和面外刚度 分别由平面应力膜和弯曲板进行模拟， 楼板参与整体结构的计算分析，能较好 地体现剪力墙和楼板的真实变形及受力 状态。通过电算比对进行结构构件布置 的调，整使二种程序计算的结果趋于接 近，并控制主要的计算结果指标符合规 范对计算的要求，以确保结构的抗震性 能。 本次计算 1#楼应用 SETWE 数据 前处理特殊构件补充定义严格定义了框 支柱(梁 )、角柱，对于凹口变化较大处 临近区域的楼板均按弹性板假定进行计 算。考虑藕联并对 1#楼进行多塔设定。 本次计算控制的主要计算结果有 结构的周期、层间位移、平动及扭转系 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 数、层间刚度比、剪重比、有效质量系 数及高位转换上下层等效刚度比等。 在结构初算时，一方面主要控制 计算参数的合理取值，包括竖向荷载按 模拟施工加荷计算方式：计算 X、Y 两 个方向的风荷载和地震力：结构类型按 复杂高层结构考虑：不对全楼强制采用 刚性楼板假定(人工干预设置弹性板)： 振型组合考虑藕联：考虑双向地震扭转 效应：连梁刚度按 0.7 折减：框支柱剪 力的调整：顶塔楼内力放大：强制指定 转换层以下为薄弱层等。另一方面确定 材料强度和构件尺寸，如转换层及转换 层以下混凝土强度取 C 3 5，核心抗震 墙取 350，四七层混凝土强度取 C35 核 心抗震墙取 300 八层及八层以上混凝土 强度取 C30，抗震墙均取 200 等。经电 算后发现存在的主要问题是：第三层的 最大层间位移比达 1.491.4，结构的扭 转效应明显，凹口处和墙肢集中处的连 梁超筋较多，并且转换层上下刚度比接 近 2，对结构的抗震极为不利。为此在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 设计上作如下处理： (1)调整抗震墙的位置，特别是北 侧外凸的抗震墙并且适当调整增加抗震 墙的长度部分有条件剪力墙的洞口处， 连梁高度做高，加大外围构件的刚度。 (2)第三层的扭转效应比较明显， 且为结构转换层，为加强整体刚度和抗 扭能力，此层的凹口板全部贯通，连同 整个屋面板板厚取 200，配筋率大于 0.35%，双层双向贯通，上部标准层在 凹口内侧设一宽为 1.5m，厚为 120mm 的连接板，并设边梁加强，以减小凹口 深，度配筋为双层双向 12150。 (3)在满足位移、扭矩、周期和最 小地震剪力的条件下，上部剪力墙尽可 能减少，转换层下电梯井周围的墙体加 厚，由初算时的 350 改为 450，同时注 意整体的刚度均匀，另外提高转换层及 转换层以下部分混凝土的强度，由原 C35 改为 C40，通过墙加厚和提高混凝 土强度来补偿结构的刚度，避免上下刚 度突变，将转换层上下刚度比控制在 1 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 左右。 (4)部分洞口的连梁超筋，通过调 低连梁的刚度折减系数至 0.6 予以解决。 对极个别连梁超筋严重的，考虑地震作 用时其退出工作，将梁端设为铰接。 4 构造措施 设计超限高层时，应特别重视抗 震构造措施，工程设计中主要采取如下 一些措施： (1)因地下室顶板兼作人防顶板板， 厚取 200，以增大地下室结构整体刚度， 保证上部结构在地下室顶板处接近嵌固 在结构防震缝的位置处，楼板中有应力 集中，地下室顶板的配筋率应大于 0.35%和 计算结果双控。 (2)提高底部加强区的配筋率，对 结构薄弱层部位进行加强。尤其是部分 加厚的墙肢，由于其高厚比较小，有些 接近或小于 4，整个墙肢按柱进行设计， 其配筋率、配箍率、轴压比等均按二级 抗震柱的要求设计。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 (3)在凹口连接处和楼电梯间的楼 板，均适当加厚楼板并提高其配筋率， 板厚不小于 150，配筋率不小于 0.35%，且双层双向贯通，以加强楼板 的刚度。 (4)对跨高比小于 2 的连梁设 414交叉斜筋，增加连梁的延性，补 充箍筋抗剪的不足。 (5)主要受力构件的钢筋采用延性、 韧性、可焊性好的三级钢筋，外围填充 墙采用自身强度高、抗剪性能好的新型 墙体材料混凝土模卡砌块。 (6)超长地下室为解决混凝土收缩 问题采用在地下室适当位置设置两条后 浇带，后浇带用掺 HEA 膨胀剂的混凝 土封堵，适当增加墙板配筋率以抵抗收 缩应力，并建议采用低水化热混凝土。 5 结 语 本工程高层住宅