某高层办公楼结构初步设计

1、某高层办公楼结构初步设计某高层办公楼结构初步设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1工程概况成都市某办公楼项目高176.85米，建筑面积约6万平方米，设 5层商业裙房及4层地下室，地下室埋置深度约25米。本结构采用 框架-核心筒结构。2基础设计2.1工程地质参数项目场地位绝对高程为501.94503.71m,地貌单元为成都平原 岷江I级阶地。在勘察钻探揭露深度内，地层由第四系全新统人工填 土层（Q4ml）、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）和白垩系上白垩统 灌口组泥岩（K2g ）组成。场地地下水为孔隙型潜水，根据区域水文 资料，最高水位埋深3.00m。场地地质构造稳定，无不良地质

2、作用， 适宜建筑。2.2桩基及基础底板设计本工程有四层地下室，基坑开挖深度24米，基础选用人工挖孔 扩底桩方案，桩基持力层选用-2微风化泥岩层。办公楼采用 1600mm人工挖孔桩，扩大头直径为4000mm，单桩承载力特征值 约为22000KN；桩混凝土强度等级为C35。办公楼核心筒下筏板厚度3.35m,其余部位筏板厚度2.85m。地下静止水位埋深4.245.66m。在施工后浇带混凝土未浇灌完 成之前，需进行降水工程。但工程不设永久降水系统。3 上部结构设计3.1主要设计参数本工程结构的设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二 级，结构重要性系数取1.0。抗震设防类别为标准设防类（丙类）；

3、地震设防烈度为7度，场地类别为II类，设计地震分组为第三组（设 计地震加速度为0.l2g）。振型分解反应谱法分析时，地震作用按照地震安评报告中的 地震影响曲线图，地震安评报告工程场地地表水平向设计地震动加速度反应谱 (5%阻尼比)采用的主要地震参数如下：地震安评报告工程场地地表多遇地震加速度时程曲线地震安评报告工程场地地表罕遇地震加速度时程曲线3.2结构形式及主要构件尺寸塔楼在地面以上塔楼与裙楼之间设抗震缝分开，平面布置规则， 底部平面尺寸最大位置处约为52.3m X36.2m，核心筒尺寸约为29.1m X12.9m。外框架柱间距为13.0m 6.9m，核心筒与框架柱的间距 约11.2m4.2

4、mm，核心筒为上下连续贯通，采用钢筋混凝土结构。混凝土强度等级采用：1)地下室筏板采用C40； 2)竖向构件及 连梁21/F楼面以下采用C60，21/F楼面及以上采用C50； 3)梁、板 等水平构件23/F及以下C40，24/F及以上采用C35。标准层结构平面部分楼层典型柱、墙尺寸主要梁截面尺寸：连接核心筒与柱的框架梁截面：600X850，700X850， 800X850,850X1200外围框架梁截面：600X850， 800X850， 700X1200次梁截面：450X750楼板截面尺寸：核心筒内150mm；核心筒外110mm；屋面、首层楼板200mm； 二 层、三层、避难层楼板150mm

5、3.3抗震等级采用框架及核芯筒剪力墙抗震等级：地下一层以上均为一级，地下 二层以下为二级3.4主要超限内容本工程超限情况包括：1）高度大于130米，小于180米，属于 B级高层建筑；2）考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2，属扭转不 规则；3）二层楼板开洞面积达90%，超过楼面面积的30%；3.5性能设计目标本工程性能设计目标按达到C类的要求。具体详见下表。3.6结构整体分析3.6.1小震、中震、大震计算参数的选取3.6.2嵌固分析地下室结构与首层刚度比大于2,满足作为上部结构嵌固端条件， 故取首层为上部结构嵌固端。3.6.3计算软件和计算模型1）弹性分析计算采用SATWE及ETABS二种程序分

6、别进行整体计算比较。计算 结果如表所示。建筑立面造型在其中两个立面从13楼开始向内收缩 倾斜，倾斜角为1.5度，此两个立面外框架柱做成斜柱。在分析中， 采用完全直立柱子的SATWE模型，完全直立柱子的ETABS模型和一个 斜柱的ETABS模型进行比较分析。其中，斜柱模型按照实际建筑立面 造型考虑1.5度倾斜角度情况。结构弹性分析主要结果2）多遇地震下的结构弹性动力时程分析计算采用SATWE程序，选用3条人工波进行分析，加速度峰值为 42.0cm/s2。时程分析法地震响应计算结果见下表。上述平均剪力值大于振型分解反应谱法的80%，各条波分别作用 下的底部剪力值大于振型分解反应谱法的65%，满足规

7、范规定.3）动力弹塑性分析采用EPDA程序，进行动力弹塑性分析，了解塔楼结构在罕遇地 震作用下的弹塑性能，确定本结构的薄弱层及进行薄弱层的验算，研 究结构在罕遇地震作用下的抗倒塌能力。按地震安评报告提供的三条罕遇地震波USER1，USER2, USER3 作为动力弹性时程分析的地震波，波峰值加速度取为223gal。根据大震的分析结果，办公楼结构顶点最大位移886.4mm，最大 层间位移角为1/144,满足规范限值1/100的要求。整个计算过程中， 结构始终保持直立，能够满足规范的“大震不倒”要求。结构底部剪 力墙在整个大震弹塑性分析中，出现少量塑性应变，底部剪力墙破坏 较轻。框架柱内钢筋在整个

8、分析过程中均未产生塑性应变，处于弹性 状态。在大震下，大部分连梁内钢筋屈服，混凝土开裂。连梁破坏区 域集中于梁端、与剪力墙相连部位，说明在罕遇地震作用下，连梁形 成了铰机制，发挥了屈服耗能的抗震工程学概念。刚度变化较均匀， 没有明显的刚度突变，结构的薄弱层不太明显。3.7楼板应力分析本工程2、3层（结构层）开洞较大，整体计算采用弹性楼盖的 计算模型，考虑扭转耦联效应，找出边缘薄弱部位，分析其内力与刚 性板模型的差异。同时，采用ETABS进行楼板平面内的应力分析，进 行楼板设计。从楼板应力来看，地震作用下的楼板应力较大，峰值 为2.0N/m,大于混凝土抗拉设计强度，设计时应加强楼板配筋 抵抗拉应

9、力。3.8越层柱分析结构第二层有开大洞形成若干柱越层，分析时取两个模型：1） 二、三层均输入模型中，层高分别为6.45m、6.45m； 2）抽掉第二层， 模型中考虑其荷载，层高按12.9m输入。越层柱的截面设计取中震弹 性设计下两种模型的包络值，且在大震标准组合下的剪力满足规范要求。4针对超限采取的措施严格按照一级抗震等级控制剪力墙的约束边缘构件和构造边 缘构件的纵筋和箍筋；严格控制剪力墙的轴压比，底部加强区按0.5 控制，保证剪力墙良好的延性。在底部10层设置芯柱，芯柱按柱截 面0.8%配附加纵筋，增加框架柱的延性。调整抗侧力构件布置，使之均匀对称，减少质心与刚心之间 的偏心，以减少结构的扭转效应；加大建筑物周圈梁宽度，增强结构 的扭转刚度。二、三层局部板开洞，板厚取150mm，按双层双向配筋，配 筋率不小于为0.25%，模型中定义为弹性板。根据ETABS的楼板应力 分析，加大应力集中部位的楼板配筋，板筋按抗震构造锚固。5结语本工程在高度、平面不规则、超出规定要求。通过调整结构布置， 分别采用SATWE及ETABS二种程序验算，结果相差不大，结构动力特 性基本吻合，各类指标均在合理范围内，且满足现行规范的要求，计 算结果可靠，结构方案可行。参考文献JGJ94-2008建筑桩基