兰州某高层综合楼的结构设计

1、兰州某高层综合楼的结构设计 朱晓银(铁道第一勘察设计院,甘肃兰州 730000摘要:本文以兰州某高层建筑结构设计为例,介绍了复杂高 层建筑结构设计的一般过程及注意事项,可供类似工程参考。 关键词:高层建筑 概念设计 结构分析1工程概况本工程位于兰州市西津西路,建筑高度79.95m,总建筑面积 63129m2。地下两层,地上二十五层,局部二十七层,地下一层为停 车场及设备用房,层高3.9m,地下二层为人防层,层高3.8m,地上 一。三层为铁路客货运中心.一层层高4.8m,Z.层层高4.5m,三层 含技术转换层6.5m。四层以上为三栋独立的塔式住宅。2主体结构设计2.1概念设计本工程用地长152.

2、5m,宽21.6m,根据建筑功能要求及高层 建筑混凝土结构技术规程等规范要求,裙房部分设防震缝,将大 底盘建筑分为A、B、C三塔楼。分别采用部分现浇框支剪力墙结 构。各塔楼四层以上为大开间剪力墙结构,在三层顶设梁式转换 层。为使结构竖向刚度变化均匀,加强结构整体性,适当加大四层 板厚(取200ram,同时加大底部落地剪力墙截面,加大上都剪力 墙间距。使转换层上下结构等效侧向刚度比在1.2左右。本工程为高位转换的复杂高层结构,-4.2821.8之间框支 柱、剪力墙为特一级,其它剪力墙为一级。结构主要材料,钢筋采用I(o、(级(墙、梁、柱主筋原 设计均采用级钢,但由于采购困难,后改为级钢,混凝土强

3、 度等级,一一五层剪力墙、框架柱、转换梁采用C50,其它为C35, 六.十四层剪力墙为C45,其它为C30,十四层以上剪力墙为 C40。其它为C30。底部落地剪力墙厚500,框支柱为1100X 1100。 2.2结构分析按高规要求,本工程为复杂高层建筑,应至少采用两个不同 力学模型进行结构整体计算,同时采用弹性时程分析法进行多遇 地震下结构的补充计算。设计中采用了PKPM系列软件,用 SA偈吧及TAT进行结构整体内力计算和变形分析,用SATWE 的弹性动力时程分析进行补充计算,用FEQ框支剪力墙有限元分 析程序对转换层进行补充计算。结构计算分析时,注意以下几点:(1周期折减系数:规范中 未给出

4、框支剪力墙结构的周期折减系数值,考虑到裙房部分为框 架剪力墙结构,主体为剪力墙结构,本设计取0.96;(2连梁刚度折 减系数取规范的下限,O.5:(3振型数:复杂高层结构,应考虑扭转 耦联.取15个;(4最不利地震方向角:由于平面不规则,最不利地 震作用不在0度或90度,应按计算的最不利方向角计算最不利 地震作用;(5上部结构与地下室计算时整体考虑,地下两层参与 主体结构计算,基础回填对结构约束的相对刚度比取为3;(6局 部凹处和开洞较大处,设置构造梁,楼板考虑弹性变形。下面以A塔来说明电算结果:(1第一振型自振周期为 1.6521,在0.04n.0.06n(n为上部结构层数的合理范围内;(2

5、最 不利地震方向方向角为-780;(3结构转换层上下侧移刚度比 x向为1.12'Y向为1.28;(4结构层间最大相对位移发生在11层,X向为1/1219,Y向为1/1128;(5楼层最小地震剪力:X向 为3.99%.Y向为3.74%。3设计的几点体会本工程位于高烈度地震区,地下室超长152.5m,高位梁式转 换,设计中采取了下列措施:(I与建筑及甲方商量,控制结构高度在80m以下,为A级 高度高层建筑。避免了B级高度高层建筑结构设计的复杂性及 投资的不经济性;(2塔楼平面布置凸凹不规则,为加强楼层平面刚度,在凹处 设构造大梁;(3超长地下室除设置楼层平面后浇带外,还在剪力墙上设 置竖向

6、后浇带。以减小不均沉降及温度应力;(4高规中要求,抗震设计时转换梁截面高度不应小于计算 跨度的l,6,经反复试算,本工程转换梁截面为900×2700,约 为计算跨度的1/3; (5框支梁上两层墙体很重要,应力分布复杂,尤其是上部第 一层墙体,应尽量不开洞(墙体超长时可开设不大于300的结构 缝。当必须开洞时,应与其他专业协调,不宜设边门洞,不得在中 柱上方开洞。参考文献:【1l赵西安,现代高层建筑结构设计,科学出版社.19999。【2】SATW'E用户手册及技术条件,中国建筑科学研究院.2002.9.【3】TAT用户手册及技术条件,中国建筑科学研究院。2002.9._.-_.

7、_._.-.叫-._._+-+_+_-._H_.-_._h+.+_+_.卜h+_一.-+_一卜-.+._.-+卜_._._.-'._-斗。一(上接115页泥砂浆MU7.5粘土砖砌筑100高挡水檐,内侧抹20厚1:2.5水泥砂浆,表面压光。c、第B条挡水檐砂浆凝固后进行蓄水养护。因此时混凝土已 明显处于升温阶段,为避免凉水浇至混凝土表面造成骤冷表面混 凝土开裂。注水时水管应伸人已先期灌满水的电梯井坑,由井坑 逐渐溢出直至流满整个蓄水池。因电梯井坑内的水经热能交换平 衡,与混凝土温度已基本一致,将不存在骤冷突变情况。d、第C条100高蓄水作为混凝土与外部大气热能交换的一 个缓冲层。将理论上

8、混凝土中心温度与表面温度、表面温度与大 气温度各控制在25以内的常规温控指标转换为混凝土中心温 度与表面温度、表面温度与蓄水温度之间的差值。因此保证蓄水 部分的温度维持在一定的指标内对于保温效果非常关键,因水的 导热系数较小,保温效果佳,因此实际上根据以上流程实施后,即 使不采取其它措施,根据以往经验,一般水温介于混凝土表面温 度与相邻处大气温度之间,对于保证温差控制与延缓降温梯度相 当理想。e、为温度变化始终处于受控状态,每次进行测温记录时还须 测量测温点位置水温,如水温与混凝土表面温差在207C以上时。 测温人员及时将测温结果反馈于工程技术部,由项目部对蓄水进 行应急措施:1由养护人员负责

9、烧开水,并运至现场,与蓄水溶合;2由二线配合人员拉灯牵线,采取点钨灯取暖升温措施。 f、如遇大风天气,需采取搭设防风棚措施,简易防风棚采用 DN48×3.5标准钢管及雨布制作,由架工与普工协同落实。加密 测温时间间隙,并视测温情况采取第E条措施。粼混凝土浇灌过程中或浇筑后,特别是混凝土开始处于降温 阶段时,如遇大雨甚至暴雨天气,应搭设防雨棚,搭设材料与人员 配置同第F条。加密测温时间间隙,并视测温情况采取第E条措 施。121 兰州某高层综合楼的结构设计作者:朱晓银作者单位:铁道第一勘察设计院,甘肃,兰州,730000刊名:甘肃科技纵横英文刊名:SCIENTIFIC & TEC

10、HNICAL INFORMATION OF GANSU年,卷(期:2008,37(4引用次数:0次参考文献(3条1. 赵西安 现代高层建筑结构设计 19992. SATWE用户手册及技术条件 20023. TAT用户手册及技术条件 2002相似文献(10条1.期刊论文 张元坤 高层建筑超限工程及超限审查-高层建筑抗震设防概念设计述评之一 -南方建筑 2003(1 本文叙述超限高层建筑工程,尤其是平面和竖向规则性超限工程的主要表现、产生的社会背景及其可能造成的危害性,从中表达控制超限工程出现的 必要性;并提出对超限工程的审查必须从严把关的主张,供各级抗震设防审查委员会及有关建设行政主管部门参考.

11、2.期刊论文 胡秦 . 吴子燕 . 杜文 . HU Qin. WU Zi-yan. DU Wen优化方法在高层建筑概念设计上的应用 -低温建筑技术 2005(2运用多目标遗传算法及MATLAB编程,对高层建筑概念设计进行优化,为方便工程设计人员了解和掌握概念设计优化方法的应用,本文以高层办公建筑为 例,提出了具体的方法和实施步骤.结果表明,本文提出的方法切实可行,可为工程设计人员提供有益的借鉴.3.学位论文 王睿 高层建筑造型艺术与结构概念设计 2007高层建筑的造型艺术与设计手法一直是建筑师与工程师关注的热点问题。随着我国经济的迅速发展,越来越多的高层建筑出现在我们的城市之中 ,高层建筑凭借

12、着巨大的尺度及其震撼人心的视觉冲击力,影响着周围的环境与事物,甚至成为一个城市的形象标志,对城市环境产生不可忽视的影响 并具有重要的美学价值。高层建筑造型艺术的问题伴随着高层建筑的日益增多也开始凸显:大量的高层建筑造型出现雷同或者开始失去地域性特征,城市的个性也随之逐渐 泯灭;一些建筑师为了追求高层建筑的“新、奇、怪”的效果,而不顾结构的安全性和经济性,设计的建筑方案虽然夺人眼目,却为此要付出将其建造 出来的巨大经济代价或者潜在的结构危险。解决这些问题的最好方法之一就是正确处理高层建筑的造型艺术与结构概念设计之间的逻辑互动关系。高层 建筑的结构概念设计是将建筑师的造型创意形象化和具象化的重要桥

13、梁,结构概念设计的创新不断推动建筑造型艺术的发展。高层建筑造型设计与结构概念之间的逻辑互动,在高层建筑的发展进程中从未有过停滞。在各个时期的高层建筑美学形式演变的背后,都蕴藏着不 同的结构思维的创新以及随之发展的结构技术和材料技术。21世纪的高层建筑造型艺术发展,应该与结构的逻辑性与理性更加紧密融合。针对这种情况 ,论文的研究内容主要从“高层建筑的艺术创意与结构概念设计的逻辑互动”和“高层建筑的造型手法与结构概念的设计表达”这两部分进行研究。在 对高层建筑的艺术创新与结构构思的部分中,从高层建筑的结构构思催生建筑造型艺术、高层建筑的艺术创作追求与结构正确性概念思维、结构构思中 的美学问题、以及

14、未来高层建筑造型艺术新的发展趋势与结构构思的互动等等问题进行探讨。在高层建筑造型手法与结构概念思维的结合的研究中,重 点解析如何在高层建筑造型设计的几个重要设计因素:建筑的平面形式、高层建筑的剖面、高层建筑的形体以及高层建筑的视觉空间的造型设计中,将 结构概念设计的思维贯穿于中并激发和推进高层建筑造型艺术的创作。4.期刊论文 刘金砺 . Liu Jinli高层建筑地基基础概念设计的思考 -土木工程学报 2006,39(6基于高层建筑箱、筏、桩筏基础变形、反力等实测资料的分析指出,按传统理念设计的箱基、筏基、桩筏基础有两个缺陷:一是呈现明显的碟形沉降 引起上部结构的较大次应力;二是基底马鞍形反力

15、分布导致基础板或承台冲剪力和弯矩显著增大.为使差异沉降和箱、筏承台的内力减至最小并改善上部 结构受力性状,提出变刚度调平概念设计.对于框筒、框剪结构,应强化核心筒区的桩土刚度(调整桩长、桩径或桩数,相对弱化外围刚度;对于主裙连体建 筑,应强化主体,弱化裙房(采用天然地基、复合地基和疏短桩基;对于箱、筏基础,可局部强化核心筒区(采用桩基或刚性桩复合地基.对于上述变刚度调 平概念设计,进行上部结构-基础-桩-土共同作用分析,进一步优化布桩和承台配筋.通过大比例现场模型试验对上述优化设计理念进行了验证,并应用于 10余项工程,取得了良好的技术经济效果.5.期刊论文 宁小东 高层建筑方案阶段的结构概念

16、设计 -邵阳学院学报(自然科学版 2006,3(2结合概念设计的原理,阐述了高层建筑方案阶段结构设计的原则和应考虑的问题,运用整体设计的思想处理结构体系与建筑功能之间的矛盾.6.期刊论文 秦德发 浅谈高层建筑结构概念设计与注意要点 -中国科技博览 2009(25随着高层建筑的迅速发展,建筑高度不断增加,建筑类型与功能越来越复杂,结构体系更加多样化,高层建筑的结构设计也成为结构工程师设计工作的 主要重点和难点.本文介绍了概念设计的定义,通过对高层建筑受力特点的分析,探讨了高层建筑结构概念设计方面的有关问题,阐述了结构选型的一般要 求、概念设计等需要关注的问题.7.期刊论文 王荣书 高层建筑结构概

17、念设计探析 -黑龙江科技信息 2010(5高层建筑的设计手法一直是建筑师与工程师关注的热点问题.高层建筑的结构概念设计是将建筑师的造型创意形象化和具象化的重要桥梁,结构概念 设计的创新不断推动建筑造型艺术的发展.分析了高层建筑的平面形式设计并重点对高层建筑的剖面设计进行了探讨.8.期刊论文 梁宁 高层建筑结构概念设计的探讨 -四川建材 2008,34(1高层建筑由于其高度因素,结构受力十分复杂,除了来自本身极大的自重和使用荷载外,还有来自水平方向的风荷载和地震力等侧向荷载.高层建筑规 模大,内部功能多样,设备要求复杂,所有这些都对高层建筑的结构提出了更高的要求.本文就多年的设计实践经验来探讨一下高层建筑结构的概念设计,供 同仁参考.9.期刊论文 罗建新 关于高层建筑结构概念设计相关问题的探讨 -城市建设与商业网点 2009(29现代生活中的高层建筑结构型式越来越复杂,在结构设计中既要适应市场需求,又要满足规范要求,除了进行必要的抗震计算分析外,更重要的是结构 的概念设计.本文通过分析高层建筑结构设计特点,针对