高层-抗震超限审查报告

苏州晋合广场－酒店部分结构抗震超限讨论稿2009-12-092023/11/261目录一、 工程概况二、 设计规范及计算软件三、 基本设计参数四、 荷载取值、荷载组合及材料五、 地基基础六、 结构体系概述七、 晋合广场－酒店部分结构超限情况说明八、 酒店主楼结构计算结果分析九、 两种分析软件的对比一〇、 时程分析一一、 结构性能目标的确定及实现措施一二、 关键构件分析一三、 酒店裙房主要计算结果一四、 结论2023/11/262一、工程概况本工程位于苏州工业园区金鸡湖东岸，总用地面积约为3.7公顷。总建筑面积约20万平方米。其中五星级的酒店主楼高约100米，共27层，采用框架－剪力墙的结构形式；酒店裙房为多层钢筋混凝土框架结构体系。地下2层共约5.5万平方米，地下室埋深11.5m，采用钢筋混凝土结构体系。其中酒店范围内原有地下室已经施工到地下室顶板，新修建酒店与原来酒店主体平面基本相同，高度略有增加。2023/11/2632023/11/264新旧酒店结构概况对照表

旧酒店结构新酒店结构结构类型钢筋混凝土框架－剪力墙钢筋混凝土框架－剪力墙结构总高度81.7m99.7m建筑面积约34’900m2约41’500m2结构层数21层25层地下室埋深-12.3m与原结构相同高宽比81.7/43.0=1.999.7/43=2.3平面规则性扭转>1.2但<1.4与原结构相同凹凸平面有凹凸楼板连续一～三层开洞面积为33%标准层中庭开洞面积为27％。楼板在任一方向的最小净宽为12m任意一边的楼板净宽度为4m。平面局部突出部分l/b=1.3。竖向规则性侧向刚度均匀与原结构相同抗侧力构件一～四层局部有斜柱楼层承载力均匀2023/11/265减轻结构自重的主要措施现在虽然总层数和总高度提高约20％左右，但设计拟采取以下措施以减轻由面积、高度增加对结构的影响：所有客房内的建筑面层按照30厚水泥砂浆，上铺地毯考虑0.6Kn/m2，原来为50厚面层，1.0Kn/m2;

单位面积荷载减轻约60％；所有隔墙全部采用轻质石膏板墙，面层按照1.0Kn/m2考虑；原来为轻质砂加气砌块隔墙，面荷载2.5～3.5Kn/m2

单位面积荷载减轻约67％；所有框架柱采用型钢混凝土柱，典型截面为600×1200，原为钢筋混凝土柱，典型截面为800×1600， 考虑总高增加后仍减轻约54％；2023/11/2662009年11月17日，

苏州晋合广场酒店结构设计咨询会形成了专家设计咨询意见如下：专家咨询意见答复1桩基承载力应详细复核，地下部分已施工完成的结构应全面复核，新建部分与已完成的结构的连接构造应加强详见第五章2框架承担的倾覆力矩不应大于总力矩的50%详见8.5节3三叉斜柱节点处，钢管柱与型钢柱的连接节点应细化并补充节点应力分析详见12.1节4应复核斜柱承受的剪力，斜柱的计算长度应进一步复核，斜柱承受的剪力应适当增加，三根斜柱形成的倒三角锥部分宜按照其等效侧向刚度进行整体计算详见12.1节5A6、A7轴之间连接楼板尚应加强详见12.2节2023/11/267结构主要调整内容2023/11/268调整连接板区域结构布置，主要包括：将AD~AF/A7轴线之间电梯井道之间的混凝土框架改为了200厚剪力墙；加大AD/A6、AF/A6轴线混凝土柱截面，由φ500变成了500X850；对于酒店标准层的偶数楼层，在原有井字梁结构基础上增加了400X200混凝土暗撑；对于酒店标准层的奇数楼层，连接板薄弱的区域，布置混凝土外边梁600X800；2023/11/2692023/11/2610调整将首层~二层的斜柱设计为D=1200的十字形钢骨混凝土型钢柱；二层楼面楼面以上变成D=1000钢管混凝土柱；加强二层、四层，三根斜柱之间的连接梁，500X800混凝土梁内置工字钢500*300*20*20的型钢混凝土梁，并加强此区域板厚和配筋；2023/11/2611二、设计依据建筑结构可靠度设计统一标准 （GB50068－2001）建筑结构荷载规范(2006年修订版) （GB50009－2001）建筑抗震设防分类标准 （GB50223－2008）建筑抗震设计规范（2008年版） （GB50011－2001）建筑地基基础设计规范 （GB50007－2002）建筑桩基技术规范 （JGJ94－2008）高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ3－2002）高层民用建筑钢结构技术规程 （JGJ99－98）混凝土结构设计规范 （GB50010－2002）钢结构设计规范 （GB50017－2003）建筑工程设计文件编制深度规定 （2003年版）及其它国家相关规范江苏省有关地方规范、规程2023/11/2612三、计算软件高层钢结构采用PKPM系列的PMCAD模块进行建模。用空间有限元分析程序SATWE进行内力分析计算；用ETABS软件进行分析；2023/11/2613四、设计条件、参数1、设计基本数据序号项目数据内容1设计基准期50年2设计使用年限50年3建筑结构的安全等级二级4地基基础安全等级甲级5抗震设防类别丙类6抗震设防烈度6度7设计基本地震加速度值0.05g8设计地震分组第一组9场地类别III类10结构抗震等级按照规范三级2023/11/26142、荷载取值楼面活荷载按现行建筑结构荷载规范（GB50009－2001）进行标准客房 2.0KN/m2办公室会议室 2.0KN/m2餐厅的厨房洗衣房 4.0KN/m2

食堂 2.5KN/m2健身房 4.0KN/m2储藏室备品间 5.0KN/m2上人屋面 2.0KN/m2屋顶花园 3.0KN/m2消防楼梯 3.5KN/m2……其它有特别要求的房间荷载按实际情况确定隔墙荷载轻质石膏板的隔墙材料。2023/11/2615风荷载风荷载标准值按下式确定：Wk＝βzusuzω。，风荷载体形系数为1.3地震作用遵循全国规范《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001），混凝土结构阻尼比取值0.05，水平地震影响系数αmax对多遇地震作用取0.04。

2023/11/2616五、基础设计情况本工程原有酒店主楼及裙房采用桩基筏板基础，桩基为预应力混凝土管桩，现在已经施工完毕近两年，两层地下室也已经施工完毕。酒店采用桩型为PHC预应力混凝土管桩，型号为PHC-AB600（110），桩长为27米。单桩竖向抗压承载力设计值为3000kn，桩端持力层为第8层（粉土夹粉质粘土）。根据业主提供的原建屋的试桩报告（《苏州工业园区建设工程质量检测咨询服务有限公司提供的试桩报告》），报告给出的结论是单桩极限承载力为5500Kn，根据《建筑桩基技术规范》的规定，单桩竖向承载力设计值可以取为3300kn，单桩竖向承载力特征值可以取为2750kn。理论上桩的承载力可以在原有基础上提高10%。2023/11/2617五、基础设计情况原有主楼范围内共有预应力混凝土管桩347根。群桩理论上的承载力为：（所有数值均为特征值）347x2750=95425t现在分析得到新建混凝土结构酒店主楼总重量约为99000吨。（标准值，采取减轻荷载的措施后。）地下室底板的总重量大约能和水浮力相抵消，这里不再考虑。综上所述，桩承担建筑的总重量不能满足要求，尤其在增加剪力墙和荷载较大区域，最终的补桩数量将根据实际情况进行调整，目前统计出的补桩数量为25根。原有桩基和基础尽量不作调整，直接利用，采用静压钢管锚杆桩的方法进行补桩。2023/11/2618 本工程包括两层地下室，上部结构按照首层作为嵌固端考虑，地面以上裙房与主楼间用抗震缝分开，使各个单体成为独立的受力单元，有利于抗震设防。地下室顶板作为上部结构的嵌固层，板厚按照200mm进行设计。五、结构体系概述

2023/11/2619地下室：采用钢筋混凝土结构；因为地下室作为上部结构的嵌固端，地下室部分框架的抗震等级统一采用三级；主楼在地下室部分的剪力墙和核心筒的抗震等级为二级；五、结构体系概述

2023/11/2620酒店主楼：总高约100m，采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构体系；地下室通过加大柱截面，h＝200的首层板并双层双向配筋；同时验算地下室结构抗侧刚度≥地上首层结构抗侧刚度2倍，以保证地下室嵌固端的计算假定；依据规范要求，主体框架和剪力墙结构抗震等级判定为三级，设计中将6层以下框架、剪力墙结构（斜柱转换斜柱柱顶为五层）提高到二级抗震等级；五、结构体系概述2023/11/2621酒店裙房：钢筋混凝土的多层框架结构，共4层，总高度23.1m。因为宴会厅部分为大跨度大空间结构，参照规范对剧场、体育馆等大跨度公共建筑的规定，取框架的抗震设防等级为三级。2023/11/2622晋合广场－酒店部分

结构超限情况说明酒店情况规范要求备注结构类型框架－剪力墙结构总高度99.8（地面以上）130满足抗震规范限值地下室埋深=12.3m1/15房屋高度=6.66m满足要求高宽比长宽比99.7/43≈2.358.4/34.1≈1.7165满足要求平面规则性扭转最大位移比1.35不宜>1.2不应>1.5考虑双向地震作用、

偶然偏心地震作用Tt/T13.2498/3.6982=0.8790.9满足要求凹凸楼板凹入或开洞尺寸无凹凸无洞口≤50％总尺寸满足要求开洞面积开洞面积535m2/楼层面积2215m2=24％≤30％总面积满足要求任一方向楼板最小宽度约17m≥5m满足要求每一边楼板最小净宽4.2m≥2m满足规范对刚性楼板的计算假定对薄弱楼板采取板加厚，布置井格梁等加强措施，竖向规则性侧向刚度无薄弱层≥70％相邻上一楼层≥80％相邻上部三层平均满足要求抗侧力结构的受剪承载力下层的抗剪承载力均不小于上一层的不宜小于上一层的80%不应小于上一层的65%满足要求抗侧力构件连续连续，但存在局部斜柱过渡连续需特别加强处理楼层承载力均匀≥80％相邻上一楼层满足要求2023/11/2623综上所述，晋合广场结构在竖向规则性和平面规则性方面，基本符合规范要求，但在特别重要部位需要特别分析考虑。

2023/11/2624酒店主楼结构计算结果分析基本自振周期层间位移角结构扭转验算两种分析软件的对比时程分析2023/11/2625基本自振周期原酒店结构2009-11-17评审会目前酒店结构周期变化备注振型周期(sec)13.8643.6982-4.29%X向振型23.7663.6183-3.92%Y向33.4613.2498-6.10%扭转41.1031.0597-3.93%X向51.0080.9735-3.42%扭转60.9400.8964-4.64%Y向70.5730.5472-4.50%X向80.5270.5044-4.29%扭转90.4370.4185-4.23%Y向100.3720.3539-4.87%X向110.3340.3157-5.48%扭转120.2680.2565-4.29%Y向2023/11/2626T1＝3.6982T2＝3.6183T3＝3.2498基本自振周期2023/11/2627层间位移角X向最大层间位移角：＝1/968，Y向最大层间位移角：＝1/999X向最大层间位移角：＝1/1754，Y向最大层间位移角：＝1/1872100年风荷载作用下常遇地震荷载作用下2023/11/2628结构扭转验算地震作用下X向最大位移比：＝1.28<1.40满足要求！地震作用下Y向最大位移比：＝1.35<1.40满足要求！2023/11/2629结构整体倾覆力矩分析数据表明，经过调整后的结构，框架承担的倾覆弯矩均小于50%（全楼总高约100m）2023/11/2630两种分析软件的对比ETABS与PKPM软件对比结果EtabsSATWE误差周期振型13.5663.6983.56%振型23.5113.6182.96%振型33.1593.2502.80%自重

(ton)9.832E+049.821E+040.1%风荷载层间位移角（规范）X1/10331/9686.71%Y1/11181/99911.9%地震层间位移角X1/14781/175415.7%Y1/17121/18728.5%2023/11/2631时程分析地震波作用方向为0度楼层剪力地震波作用方向为90度楼层剪力2023/11/2632时程分析

X向基底剪力对比工况基底剪力(kN)多条时程曲线计算基底剪力平均值/振型分解反应谱法计算基底剪力单条时程曲线计算基底剪力/振型分解反应谱法计算基底剪力反应谱SX464391.0%>80%,OK89.6%>65%,OKTH1TG0454289TH4TG0454158RH2TG0454270Y向基底剪力对比工况基底剪力(kN)多条时程曲线计算基底剪力平均值/振型分解反应谱法计算基底剪力单条时程曲线计算基底剪力/振型分解反应谱法计算基底剪力反应谱SX489399.0%>80%,OK83.5%>65%,OKTH1TG0455591TH4TG0454086RH2TG0454847计算结果满足GB50011-2001中5.1.2节中关于基底剪力的规定。2023/11/2633时程分析地震波作用方向为0度最大位移地震波作用方向为90度最大位移2023/11/2634层间位移角数据对比地震波作用方向为0度层间位移角地震波作用方向为90度层间位移角计算结果满足GB50011-20015.5.1条中关于结构变形的规定。2023/11/2635结构性能目标的确定地震水平多遇地震设防地震罕遇地震性能水平不损坏中震可修大震不倒三叉转换斜柱保持弹性中震不屈服通过抗震构造措施保证楼层连接板保持弹性中震不屈服连接板附近竖向构件保持弹性中震不屈服2023/11/2636主要实现措施适当提高框架、剪力墙抗震等级，根据规范要求6度区60米以上框架－剪力墙结构的框架、剪力墙均为三级抗震等级，设计中将6层以下框架、剪力墙结构（斜柱转换斜柱柱顶为五层）提高到二级抗震等级；对结构关键受力构件，考虑中震作用下进行内力分析，并与其它荷载进行标准组合，以确保关键部位在中震下不屈服；对平面内存在连接薄弱位置，本工程采用ETABS对楼板进行有限元分析，保证楼板在中震时具有足够的抗剪承载力，保持整体性；对连接板区域的竖向构件进行中震验算，以保证连接板区域竖向构件在中震不屈服；采用在梁端布置水平加腋的连接形式，解决框架结构梁柱偏心的不利影响；采用满足抗震要求的钢材，钢骨采用Q345B，强屈比>1.2，延伸率>20％，并控制钢材屈服强度变化幅度。2023/11/2637关键构件分析-1三叉柱示意图2023/11/2638三叉柱介绍根据咨询意见的精神，我们对三叉斜柱的布置进行了进一步的优化和调整，主要的调整内容包括：首层~二层的斜柱设计为D=1200的十字形钢骨混凝土型钢柱，上部钢管柱通过内加劲肋与型钢连接，逐渐将上部柱内力转移型钢柱承担，再通过型钢的对接连接，传至基础：加强二层，四层，三根斜柱之间的连接梁，500X800混凝土梁构造内置工字钢500*300*20*20的型钢混凝土梁；将三根斜柱围成的核心区域楼板加厚至250，同时钢筋φ12@150双层双向布置，以加强楼板对斜柱的约束作用；2023/11/2639三叉柱与周边外框柱对比2023/11/2640首层外框柱内力最大值（KN）

Shear-XShear-YAxialMx-BtmMy-BtmMx-TopMy-TopX地震7544212623525358202Y地震289420394529612275X风6854342530932382183Y风3192346247310910782恒载5511013846466187197148活载21272038119744852三叉斜柱内力最大值（KN）

Shear-XShear-YAxialMx-BtmMy-BtmMx-TopMy-TopX地震648988042738612247Y地震637676237834710451X风115167170081369021934Y风1181154836486426982恒载2093165951007248462活载16232659586886342023/11/2641 从上表可以看出，程序分析得到的单工况下斜柱的剪力、弯矩相对于常规外框柱较大，但分析程序在实际内力设计时，斜柱的设计弯矩却小于外框柱的设计弯矩，主要原因是由于经过0.2Q0调整后的楼层地震剪力被分配到每个框架柱上，作为外框柱的附加弯矩进行设计。 柱内力数据表明，三叉斜柱和外框柱的剪力相对于轴力、弯矩较小，可按照压弯构件设计；2023/11/2642经过0.2Q0的地震剪力比较，得到框架楼层剪力放大系数，最大值为2.77，详见下表：外框柱内力放大系数应根据上表确定，计算得到最大值为2.77，可以作为三叉柱的内力放大设计内力系数：2023/11/2643等代柱模型与基本模型内力对比2023/11/2644等代柱模型与基本模型内力对比

斜柱截面（一根）等代柱截面编号KZ-1外径1750外径1000钢板厚度50钢板厚度30钢管内径1650钢管内径940砼等级C50砼等级C50砼弹性模量34500砼弹性模量34500钢材弹性模量206000钢材弹性模量206000Is96574790000Is10765226064Ic3.6393E+11Ic38334773936抗弯刚度计算2.7E+16抗弯刚度计算3.0E+15K＝EsIs+0.6EcIcK＝EsIs+0.6EcIc新旧柱刚度比9.11砼剪切模量13800砼剪切模量13800钢材剪切模量79000钢材剪切模量79000As91374As266900Ac693626Ac2137162.5剪切刚度1.7E+10剪切刚度5.1E+10GA＝GsAs＋GcAcGA＝GsAs＋GcAc等代柱与一根斜柱的剪切刚度比3.01等代柱与一根斜柱的面积比3.06等代柱与一根斜柱的重量比3.072023/11/26452023/11/2646底部各楼层0.2Q0框架内力放大系数汇总外框柱内力放大系数应根据上表确定，计算得到最大值为2.22，可以作为三叉柱的内力放大设计内力系数：2023/11/2647外框柱内力最大值（KN）

Shear-XShear-YAxialMx-BtmMy-BtmMx-TopMy-TopX地震5432212317118357145Y地震227920333847610359X风6854342730932281182Y风2993342946410510978恒载5511013831468189197144活载212720381197547522023/11/26482023/11/2649 通过斜柱模型和等代柱模型的分析，两个模型的外框柱、斜柱均选择了恒载控制工况作为构件设计的控制工况，轴力较大，弯矩较小； 分析得到的剪力相对于轴力，弯矩较小，完全可以通过首层钢骨和柱箍筋的抗剪满足；2023/11/2650 从这些数据，可以得到以下结论：调整后的基本模型，无论从周期、还是斜柱轴力的角度上看，结构刚度相对原结构有了一定的增强，如周期减少了4.3%；等代柱的模型总体信息能够较好与基本模型相吻合；斜柱和等代柱均是在设计中都是压力为主进行设计，在设计内力中，等代柱设计内力中得到的轴力略有降低，弯矩有了一定的增加；这主要是由于等代柱参与了0.2Q0的剪力调整得到的结果；相对于轴力和弯矩，剪力由于量级较小，对构件和节点设计影响较小，在后面的设计中可以忽略；偏安全的，斜柱的弯矩设计值应按照外框柱内力调整系数进行放大，调整系数取为基本模型和等代柱模型的剪力调整系数最大值max（2.77，2.22）=2.77； 对于地下室钢骨混凝土柱柱顶内力：

Nmax=23731*3=71193KN，M=693*3*2.77=5759KN.m

对于首层单根钢骨混凝土柱设计内力：

Nmax=23731KN，M=693*2.77=1920KN.m2023/11/2651附：等代柱模型之二？2023/11/26522023/11/2653首层平面2023/11/2654二层平面2023/11/2655三层平面2023/11/2656四层平面2023/11/2657五层平面2023/11/2658模型总体信息对比2023/11/2659

三叉柱基本模型等代柱模型等代柱模型之二0.2Q0调整系数

最大值2.772.222.11各柱设计内力NmaxMmaxVmaxNmaxMmaxVmaxNmaxMmaxVmax斜柱123077693135690117698023288695221斜柱22373125023——————239221008285斜柱32361467580——————2335235296SUM7042216182386901176980705622055602备注表中设计内力未考虑内力放大表中设计内力已经考虑内力放大三个模型的框架剪力调整系数随着柱子数量的增加，而不断减少；等代柱模型之二不仅总信息与斜柱模型较好吻合，而且设计剪力、弯矩与原斜柱设计内力Nmax=23731KN，M=693*2.77=1920KN.m非常的接近三种方法计算出来的柱底设计内力，均能控制在Nmax=23731*3=71193KN，M=693*3*2.77=5759KN.m范围之内，目前设计的结构构件是安全的；2023/11/2660关于斜柱的计算长度的确定

目前酒店结构首层结构6m层高，三叉斜柱在F2~F4楼面跨层，跨层柱高11m，五层作为斜柱顶。原报告中偏安全的将F2~F4跨层柱计算长度系数取为2，构件设计中柱计算长度达到了22m。2023/11/2661弹簧刚度法确定柱的计算长度本工程三叉斜柱的计算长度比常规工程复杂，不能简单按有侧移框架或无侧移框架来查表确定。本工程采用弹簧刚度法来复核框架柱的有效计算长度。该计算方法已在中央电视台新台址CCTV主楼、广州新电视塔等工程中得到应用。2023/11/2662柱的计算长度屈曲分析结果表明，斜柱计算长度系数等于1，这表明楼板在二层、四层梁板结构对斜柱的约束能力较强；考虑到斜柱的重要性，本报告仍建议斜柱计算长度系数的取值为2；钢管柱在设计时，计算长度取为F2，F3层高：11.0mX2=22m2023/11/2663柱承载力计算-12023/11/2664柱承载力计算-22023/11/2665柱承载力计算-32023/11/2666柱承载力计算-4ETABS程序验算过程中，充分考虑了P－△效应，构件计算长度修正，中震下地震力参与所有荷载组合，在此基础上得到的所有杆件内力作为结构构件的设计内力（表12-4）。验算过程中参考了《中国工程建设标准化协会标准CECS28：90（1992）》，《中华人民共和国电力行业标准DL/T5085-1999（1999）》，《福建省工程建设标准《钢管混凝土结构技术规程》DBJ13-51-2003》三本规范关于压弯构件的要求进行验算。通过ETABS进行中震不屈服计算得到的内力，目前设计的三叉斜柱满足设计要求，最大强度应力比控制在0.9以内（表12-5以CECS28：90为例，列出主要计算过程）。2023/11/2667柱承载力计算-42023/11/2668柱承载力计算-42023/11/2669三叉柱柱脚示意图柱承载力计算-42023/11/2670连接楼板应力分析2023/11/2671模型均为3.5m*6m的楼板，四边均布置有框架梁，分析中根据实际受力情况考虑13KN/m2竖向设计荷载和约400KN中震水平剪力荷载；其中模型一为150mm厚楼板，仅四边有框架梁； 模型二为120mm厚楼板，在四边框架梁基础上，增加250*500井字梁，布置如图； 模型三为150mm厚楼板，梁布置同模型二；连接楼板应力分析2023/11/2672变形连接楼板应力