南通建筑工程抗震审查设计说明

1、WORD 文档，可下载修改一、工程概况 本工程为办公、酒店、会议三为一体的综合建筑。主楼平面为43.6米 X39.2米的规则长方型。 结构地上部分为 54层，顶部另有 50米高的构 架，主要屋面处的高度为 209.80米。裙房五层高度 24.3 米，以中部通高的酒 店大堂与主楼相连。设有 2 层地下室，埋深为 13.5 米总建筑面积约 11 万平方 米。其中，地上部分为约为 10 万平方米，地下部分约为 1 万平方米。将形成 大型综合性高端精品商务社区。 工程处于连接南通市老城区和经济开发区的重 要位置，将打造成南通新城核心的标志性建筑。二、设计依据1、国家规范、规程：建筑结构可靠度设计统一标

2、准 ( GB50068-2001)；建筑抗震设防分类标准 (GB50223-2004)；建筑结构荷载规范 (GB50009-2001)(2006年版)； 建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002)；建筑抗震设计规范 (GB50011-2001)；混凝土结构设计规范 ( GB50010-2002) 高层建筑混凝土结构技术规程 ( JGJ3-2002)。钢结构设计规范 ( GB50017-2003)；高层民用建筑钢结构技术规程 (JGJ 99-98 )； 型钢混凝土组合结构技术规程 (JGJ 138-2001 )； 地下工程防水技术规范 (GB50108-2001)； 高层建筑箱形与筏形基

3、础技术规范 (JGJ6-99)； 建筑桩基技术规范 (JGJ 94-94 )。人民防空地下室设计规范 （ GB50038-2005）； 2、现行江苏省地方规范、规程。3、建筑、机电等专业提供的设计条件。4、工程地质勘察报告：启东市建筑设计院有限公司提供的南通中南国际贸 易中心岩土工程勘察报告 （详勘阶段） 工程编号： 2006136三、设计条件1、结构的设计使用年限 本工程设计使用年限为 50 年。2、建筑物的建筑结构安全等级为二级。 地基基础设计等级：甲级 地下工程防水等级：二级。桩基安全等级：一级。3、本工程地下人防抗力级别为核 6 级。四、设计荷载1、楼面，屋面恒载及活荷载功能分区楼面恒

4、载标准值（KN/、不含板自重）楼面活荷载标准值（KN/）办公室2.02.0舞厅，大堂2.04.0客房1.52.0空调机房、电梯机房1.27.0消防疏散楼梯， 公共楼梯1.53.5发电机房，变配电室1.210大会议厅，商场2.03.5避难层1.23.5卫生间（办公、客房）2.02.0卫生间（公共部分）2.02.5餐厅2.02.5走廊，门厅2.03.5上人屋面4.52.0特殊房间设备重另外计入。2、风荷载：根据建筑结构荷载规范 （GB50009-2001（2006 年版）附录 D,取南通 市 100 年一遇基本风压为 0.50kN/ ，风压高度变化系数按地面粗糙度 B 类取 值。3、雪荷载：根据建

5、筑结构荷载规范 （GB50009-2001）附录 D,取南通市 50 年一遇 基本雪压为 0.25kN/ 。4、地震作用 根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）附录 A，南通市抗震设防烈度 为 6 度，设计基本地震加速度 0.05g ，设计地震分组为第一组。场地类别为类 , 场地特征周期为 0.45S。地震影响系数最大值为 0.04（ 多 遇地震）、0.112（中震）。计算地震作用时，采用建筑抗震设计规范 （ GB50011-2001）提供的地震 影响系数曲线，结构阻尼比取 0.05根据建筑抗震设防分类标准(GB500223-2004)本工程建筑物抗震设防类 别为丙类。(主楼内人员数

6、量小于 10000 人)五、工程地质与水文条件1、根据勘察报告，场地地层自上而下依次为： 层素填土 : 黄褐色 , 松散 , 土质不均。场区普遍分布，厚度 :0.70-1.20m, 平均 0.96m; 层底标高 :2.05-2.77m, 平均 2.35m; 层底埋深 :0.70-1.20m, 平均 0.96m。 层粉质粘土夹粉土 : 黄褐色 - 青灰色 , 可塑 , 含铁锰结核 , 捻面较光滑 , 稍 有光滑,中等韧性,中等干强度,中压缩性,本层下部夹粉土。 场区普遍分布，厚 度 :1.00-3.90m, 平 均 2.08m; 层 底 标 高 :-1.56-1.40m, 平 均 0.27m;

7、层 底 埋 深 :2.00-4.70m, 平均 3.04m。 层粉砂夹粉土 : 灰色, 稍密, 饱和, 主要成分为石英斜长石 ,夹粉土薄层。 场区普遍分布， 厚度:14.50-18.50m, 平均 15.77m;层底标高 :-17.91-14.53m, 平均 -15.52m; 层底埋深 :18.00-21.00m, 平均 18.83m。 层粉细砂 :灰色,密实,饱和, 主要成分为石英斜长石 , 中压缩性, 。场区普 遍分布，厚度 :10.00-15.00m, 平均 12.94m; 层底标高 :-30.68-27.34m, 平均 -28.46m; 层底埋深 :30.70-34.00m, 平均 3

8、1.78m。 层淤泥质粉质粘土夹薄层粉砂 : 以淤泥质粉质粘土为主 , 夹薄层粉土、 粉 砂及粉质粘土 ,灰色,稍有光泽,中等干强度 ,中等韧性,流塑软塑,中压缩性。 场区普遍分布， 厚度:14.50-19.80m, 平均 16.14m;层底标高 :-48.47-43.14m, 平均 -44.66m; 层底埋深 :46.50-51.70m, 平均 47.97m。 层粉细砂 :灰色,密实,饱和,主要成分为石英斜长石。 场区普遍分布， 厚 度:13.70-19.20m, 平均 17.49m;层底标高 :-63.35-61.13m, 平均-62.44m; 层 底埋深 :64.50-66.60m, 平

9、均 65.73m。 层中粗砂 :灰黄色,密实,颗粒级配良好 -均匀, 主要成分为石英斜长石。 该层未穿透。桩基设计参数见下表：土钻孔灌注桩予制桩压缩模量Mpa层序号土层名称层厚（m）Qsik （kpa）Qpk （kpa）Qsik （kpa）Qpk （kpa）2粉质粘 土夹粉2.08121510.293粉砂夹 粉土15.77507014.44粉细砂12.9480100700016.395淤泥质 粉质粘 土夹薄 层粉砂16.1440607.186粉细砂17.498010011.17中粗砂未见底130400015035备注：Qsik 为第 i 层桩侧土极限侧阻力标准值， Qpk为桩端土极限端阻力标准

10、 值。2、地下水根据野外钻探， 地下水类型为孔隙潜水， 主要赋存于 24 层土中，水位主 要受大气降水和地表水补给影响，勘探期间测得平均初见地下水位标高为 1.46 米，平均稳定水位标高为 1.57 米（黄海高程）。场地历年最高水位为自 然地面下 0.5 米（黄海高程 2.8 米），为抗浮最高水位，地下水位年变化幅度 为 0.52.0 米（黄海高程 2.81.3 米） .场地地下水对混凝土结构无腐蚀性， 对钢筋混凝土中钢筋在长期浸水部位 无腐蚀性，在干湿交替部位具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。3、由勘察报告可知拟建场区内无液化土。六、上部结构设计南通国际贸易中心工程主楼 54 层、裙楼 5层，

11、设有 2层地下室，其中主 楼办公层层高为 4 米，酒店层层高为 3.5 米，裙房层高为 5 米。 在主楼与裙楼之间地下室顶板以上设置防震缝， 地下室顶板以下连为整体， 设 计时采用控制沉降、设置后浇带调整沉降差等措施而不设永久沉降缝。主楼檐口标高 208.70 米，室内外高差 1.1 米，结构总高度 209.8 米，不 包括出屋面电梯机房及水箱间。采用钢筋混凝土框架 - 筒体结构。根据建筑物 高度，按造高层建筑混凝土结构技术规程 （ JGJ3-2002），抗震分类确定地 下室顶板以上主楼框架及核心筒剪力墙抗震等级均为二级。 裙楼采用现浇钢筋 混凝土框架，框架抗震等级为四级。结构计算以地下室顶板

12、为嵌固部位，地下室顶板厚度为 200，地下一层等 效剪切刚度大于地上一层等效剪切刚度 2 倍以上。一）裙楼设计：5层裙楼长为 49米（ 18轴），宽为 50米（ BN轴），高 23 米，采用现浇 钢筋混凝土框架， 为满足使用功能、 建筑方案的要求， 在 58 轴二层以上至屋 面有中庭处开大洞造成楼板不连续， 而竖向刚度无突变， 为平面不规则而竖向 规则的结构， 计算时采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型， 并计及扭 转的影响，严格控制楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不大于 楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的 1.5 倍。主报告厅处梁跨度较大且 梁高受限，部分框架梁及次梁 （

13、主报告厅 ）采用预应力混凝土梁或钢梁 （大堂屋 面） 。楼板采用现浇钢筋混凝土楼板，板厚一般为 120mm.,局部加厚为 150mm。 结构布置与构件尺寸详见具体图纸。二）主楼设计：主楼的主体结构高度为 209.8 米，超过高层建筑混凝土结构设计技术 规程规定的 A级高度（150 米，框架-核心筒结构 ） ，属于不超过 B级建筑高 度（210 米）超高层建筑，平面为 米的规则长方形，高宽比为 5.3 小 于 7.0 ，其中核心筒外侧尺寸为 米，为平面尺寸的 45%，高宽比为 1/11 。根据规范，结构规则性的判断平面及竖向规则性如下：扭转规则性：主楼扭转为主的第一自振周期 Tt 与平动为主的第

14、一自振周 期 T1 的比值小于 0.85 ，在考虑偶然偏心的地震作用下，楼层的最大弹性水平 位移和层间位移分别与该楼层两端弹性水平位移平均值和层间位移平均值的 比值小于 1.2 ，属于扭转规则。凹凸规则性：结构平面凹凸尺寸及平面尺寸均未超出规范限值，属于凹 凸规则。楼板局部连续性： 楼板的尺寸和平面刚度的变化， 酒店中庭开洞面积（计 入电梯和通风排烟井）和有效板宽，均未超出规范限值，属于楼板连续，无较 大错层。侧向刚度规则性：所有楼层侧向刚度均未超出规范限值，属侧向刚度规则结构。竖向抗侧力构件的连续性：主楼竖向抗侧力构件的内力向下传递连续。楼层承载力的突变：主楼抗侧力结构的层间受剪承载力均不小

15、于相邻上 一楼层的 80%，楼层承载力不存在突变。由此判断主楼结构平面及竖向均规则的高度不超过 B 级高度的超高层建 筑。主楼采用现浇钢筋混凝土框架 - 核心筒结构；利用楼梯、电梯间及后勤用 房的围合墙体形成钢筋混凝土剪力墙核心筒 , 并由连接每层柱和核心筒的主梁 提供框架作用、以形成框架核心筒效应共同抵抗水平风力及水平地震的作 用。保证了建筑物具有良好的抗震性能和强风作用下良好的舒适度。主楼的核心筒及主要框架柱的排列在几何形状上基本对称，虽然主楼在 2/3 高度除开有中空大厅，贯穿其上 15 层，导致整体结构不完全对称，然而 计算分析表明整体结构的偏心与扭转现象非常轻微。主楼的楼面为钢筋混凝

16、土梁板结构。楼板由大致等距的钢筋混凝土梁承 托。楼板采用现浇钢筋混凝土楼板，整体性良好。塔楼标准层的内梁高度为 700mm，框架边梁高度为 800mm，楼板厚度为 120mm。结构布置及构件尺寸详见 具体图纸。七、结构计算及分析根据建筑物使用功能，结构形式和抗震设防烈度要求，进行上部结构的 整体空间分析计算。1计算软件1）采用中国建筑科学研究院 PKPM-CA工D 程部编制的多层及高层建筑结 构空间有限分析与设计软件 SATWE（ 2006.06）。2）韩国 POSCO公司编制的 MIDAS-GEN空间有限元结构分析与设计软件 2计算参数1）抗震设防烈度为 6 度，场地类别为类。 主楼：分别采

17、用振型分解反应谱法和时程分析法计算结构响应，弹性时 程分析分别取地面运动最大加速度为 18gal, 选取 PKPM软件提供的两条实测波 TH1TG045,TH3TG0和4 一条人工波 RH1TG04。5裙楼采用振型分解反应谱法计算结构响应。2）主楼考虑中震下的结构性能分析。 取水平地震影响系数最大值 max 为 0.112 。3计算结果与分析1）主楼：振型分解反应谱法分别计算了结构在竖向荷载、 X、 Y 方向的风荷载及地震作用下的内力与 位移。结果如下：计算程序SATWE周期序号周期（ s ）X 向平动比例Y 向平动比例扭转比例自振周期 （ 秒）T15.13980.001.000.00T24.

18、25741.000.000.00T33.26150.000.001.00T41.59380.000.940.06T51.31540.010.060.93T61.24970.990.000.01T70.82000.000.650.35T80.75460.010.350.64T90.62640.990.000.01T3 为第一扭转周期 Tt/T1 = 0.63方向X 向Y 向有效质量系数93.05%94.76%地震作用基底总剪力 Qo (kN)1269611018Qo / Wt (%)0.650.56基底总弯矩 Mo (kN·m)1,221,0491,171,340水平 位移最大层间 位

19、移角u / h1/21771/1703所在楼层4843规范限值1/588风载作用总风力 Qo (kN)1627818092基底总弯矩 Mo (kN ·m)22548742565488水平 位移最大层间 位移角u / h1/16941/1084所在楼层4342规范限值1/588重量 ( 包括承重结构 , 非承 重结构, 活荷载 )总重量 Wt (kN)1,968060计算程序MIDAS-GEN周期序号周期( s)X 向平动 比例Y 向平动 比例扭转比 例自振周期 ( 秒)T15.27250.00050.99940.00T24.68340.99940.00050.0001T32.7845

20、0.00010.00040.9995T41.39820.00000.99890.0011T51.31410.99810.000.0018T61.13780.00200.00090.9971T70.77240.0010.00T80.75420.00010.99700.0029T90.67170.97530.00020.0245T3 为第一扭转周期 Tt/T1 = 0.53方向X 向Y 向有效质量系数91.56 %92.19 %地震作用基底总剪力 Qo (kN)1192711412调整后的 Qo / Wt (%)0.550.53基底总弯矩 Mo (kN·m)13688501308419水

21、平位移最大层间 位移角u / h1/21831/1996所在楼层4945，46规范限值1/588风载作用总风力 Qo (kN)1475716110基底总弯矩 Mo (kN ·m)18745202043967水平位移最大层间 位移角u / h1/1536.1/1253所在楼层4947规范限值1/588重量 (包括承重结构 , 非承重结构 , 活荷载 )总重量 Wt (kN)2169420结论：1x 向刚重比 3.32, y 向刚重比 2.17 。均通过了结构整体稳定的验算Y 向刚重比小于 2.7 ，应考虑重力二阶效应对水平力作用下结构内力和位 移的不利影响。2框架柱轴压比均小于 0.7

22、 ，剪力墙轴压比均小于 0.55。 3在地震作用下，结构的楼层层间最大位移角均满足规范要求。4变形曲线特征：结构最大楼层位移曲线 X向和 Y 向均过渡光滑，无拐 角出现。体现了框架 - 筒体的典形受力特征。5主楼按 100 年一遇、地面粗糙度 B 类情况下的风荷载作用时结构层间 最大位移角满足规程要求。6顶点加速度：顶点舒适度按照 10 年一遇的风荷载计算，建筑物顶点顺 风加速度 0.03m/s2 ；建筑物顶点横风加速度 0.13 m/s2 ，均小于规范要求 （ 0.25m/ s2 ）扭转位移比： 在考虑偶然偏心影响的水平地震作用下，楼层竖向构件的 最大（层间）水平位移与平均（层间）位移的比值

23、如下表：算 果 示 移 指 均大于方向最大 层位 移平均 层位 移最大 位移 / 平均 层位 移规范 限值所在楼层最大 层间 位移平均 层间 位移最大层 间位移 / 平均层 间位移规范 限值所在 楼层X向 （-5%）0.470.431.101.420.430.391.101.42X向 （+5%）1.070.961.121.430.590.531.121.43Y向 （-5%）0.670.591.131.420.620.551.131.42Y向 （+5%）0.630.591.071.420.590.551.061.42SATWE 计算结果 （位移单位： mm）结显位比标未1.2, 且第一扭转周期与

24、第一平动周期的比值小于 0.85墙、柱倾覆力矩在水平地震作用下，墙、柱倾覆力矩百分比列表如下 : SATWE 计算结果方向总地震倾覆力矩柱承受倾覆力矩 占总倾覆力矩百 份比墙承受倾覆力矩占 总倾覆力矩百份比X向1864256kN m20.8%(387820 kN m)79.2%(1476436 kN m)Y向1628191kN m26.2%(426348 kN m)73.8%(1201843 kN m)从计算得知，在抗侧构件中，剪力墙承担的倾覆力矩占总倾覆力矩的 73.8%至 79.2%，是最主要的抗侧构件。在抗震设计时，外框架承担的总剪力 应按底部地震剪力的 20和 1.5Vf,max 的较

25、小值采用。中震下的结构性能分析取水平地震影响系数最大值 max 为0.112 ，在 SATWE中进行中震分析。 结果显示，在水平地震力的作用下， x 和 y 向的最大层间位移角分别为 1/758 和 1/588 ，这表明主楼结构中的竖向构件（剪力墙和柱） ，在中震作用下，仍 能保持弹性工作，主体结构具有良好的抗震性能。计算结果显示，中震下的剪力墙底名义剪应力小于 0.4ftk （ 混凝土的抗 拉强度标准值）。基于性能的抗震设计该工程的特点总高度较大，但平面及竖向较规则，核心筒尺寸较大，按 6 度设防，截面承载力不受小震的地震力控制，由风荷载控制。其性能要求是： 增大外框架承担的地震力， 且底部

26、的框架柱设型钢或芯柱加强。 除少数外框架 梁外竖向构件（墙，柱）在中震下均保持弹性，最大层间位移在结构的 43 层， 中震下底层墙平均剪应力小于 0.4ftk ，接近满足大震下不出现剪切裂缝的控 制条件，大震下底部加强部位基本上不屈服。 结构总体上达到性能目标 C 类的 要求。2）主楼：弹性时程分析法 :选取 PKPM软件提供的两条实测波和一条人工波进行分析验算。结构分析 及设计采用 SATWE与 MIDAS-GEN空间有限元结构分析与设计软件。SATWE 计算结果 （位移单位： mm）结构响应方向最大层 位移平均 层位 移最大位 移/平 均层位 移基底剪 力最大层 间位移平均层 间位移最大层

27、 间位移 /平均 层间位 移最大层 间位移 角TH1TG045X向18.718.61.0192731.311.291. 021/2947Y向16.014.51.1086720.860.761.131/4054TH3TG045X向29.929.71.01101381.471.421.041/2761Y向38.136.51.0487461.541.111.391/2273RH1TG045X向5115091.01127591.761.751.011/2248Y向69.569.21.01101981.731.471.181/2021结果显示，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力均大于振型分解反应谱 法求

28、得的底部剪力 65，三条时程曲线计算所得的底部剪力的平均值大于振 型解反应谱法求得的底部剪力 80，均满足规范要求。且结构最大层位移， 最大层间位移角均小于 CQC法计算的结果。 总体而言， 时程法计算结果与反应 谱法计算结果基本吻合，符合设计标准的要求。3）针对 B 级高度的高层建筑采取的主要措施在设计中采取以下主要技术措施 :按规范要求严格控制剪力墙及框架柱的轴压比 , 并在主楼结构底部设置型钢柱或芯柱加强，以增强结构体系的可靠度按规范严格对构件进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验 算, 在构件设计时 , 按规范要求采取相应的构造措施。按规范要求控制周期比和位移比 , 以尽可能限制

29、结构的扭转效应。按规范严格控制最大位移角 ,使结构具有足够的刚度 , 以避免产生过大 的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。按规范严格控制层刚度比 , 以避免薄弱层的存在 , 使结构在强烈地震作 用下不会在薄弱部位产生较大弹塑性变形 , 导致结构严重破坏甚至倒塌。为减轻结构自重、减少地震反应 , 以降低结构建造成本 ,同时, 为合理控 制整个结构体系的刚度分布 , 以使结构体系能很好地适应地震作用。在进行结 构构件布置时 ,竖向构件断面随着楼层的增加而相应减小 , 在剪力墙上的适当 位置布置必要的结构洞 同时,合理安排水平构件的布置 , 以构成合理有效的梁 板体系 , 形成清晰有效的结构

30、传力路径。严格按”强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件”的原则进行结构设计。通过主塔楼进行较为详细和精确的分析计算 , 同时相应采取了积极和有效 的措施, 在多遇地震作用情况下 , 主楼的结构体系完全能满足有关规范和标准 的规定, 达到超高层的抗震设计要求，考虑中震地震作用时，结构体系仍能保 持在弹性状态而未屈服。4）裙楼：振型分解反应谱法 分别计算了结构在竖向荷载、 X、Y 方向的风荷载及地震作用下的内力与 位移。结果如下：序 程 算 计周期序号） s 期 周动平例向比X动平例向比Y) 周秒(11009405026902020340509104203905052904040690408090 =

31、1 t/T t 第 为3向 方向 X向 Y数 系 量 质 效 有地震作用) kN o Q 剪 底24542%) Wt / o Q61161水大层间 移角 最位h/ u 风载作用) kN o Q 力 风 总540121大层间移角 最位h / u 结重承非)括载(包 荷活 量, 重构) kN Wt 量 重 总结论：1x 向刚重比 32.68,y 向刚重比 31.76 。均通过了结构整体稳定的验算2框架柱轴压比均小于 0.9 。3在地震和风荷载作用下， 结构的楼层层间最大位移角均满足规范要求。 扭转位移比在考虑偶然偏心影响的水平地震作用下，楼层竖向构件的最大（层间）水 平位移与平均（层间）位移的比值

32、如下表：（位移单位： mm）方向最大 层位 移平均 层位 移最大 位移 / 平均规范 限值所在楼层最大 层间 位移平均 层间 位移最大层 间位移 / 平均层规范 限值所在 楼层层位 移间位移X向 （-5%）10.5510.11.071.552.972.841.04152X向 （+5% ）11.9610.21.191.553.382.831.191.52Y向 （-5%）12.089.921.221.553.783.051.241.51Y向 （+5% ）10.1910.11.011.553.183.101.03151验算结果显示位移比指标均未大于 1.5, 且第一扭转周期与第一平动周期 的比值小于 0.9 。八地下室与基础设计1、地下室本工程整体地下室长约 105米，宽约 55 米，共二层。除地下室设备用 房外地下两层均为甲类防空地下室，抗力级别为核 6 级。地下一层层高为 6.9 米,地下二层层高为 4.5 米。主楼部分底板厚 3 米，埋深为 13.5 米，大于房屋 高度的 1/18 。地上主楼与裙房层数相差很大，荷载差异悬殊。因此需采取有 效的措施克服混凝土收缩、温度应力、不均匀沉降等问题。拟采取在主楼与裙房之间位置设置后